继电器粘连预警方法、系统、设备及可读存储介质与流程

本发明涉及新能源汽车充电装置用继电器，更具体地说，它涉及一种继电器粘连预警方法、系统、设备及可读存储介质。

背景技术：

1、随着新能源电车保有量的不断增多，新能源充电站也越来越多，充电站中配置的充电枪，其内部充电端子与充电电源之间（位于ac-dc模块之后）通常配置有继电器，上述继电器与控制器相连接，当充电结束后受控制器的控制断开充电回路。

2、继电器的构造和原理图参见图1，从中可以看出，当控制器控制电磁铁3上缠绕的线圈通电时，电磁铁3会产生磁吸力，吸引衔铁4向下运动进而使得继电器上下触头1相接触，此时继电器导通，维持电磁铁3的通电状态即可保持触头1的接触导通状态。当控制器控制电磁铁3上缠绕的线圈断电时，电磁铁3磁吸力消失，触头1在返回弹簧2复位拉力的作用下断开，此时继电器关断。

3、在实际应用中发现，当上述继电器长时间使用后偶尔会发生继电器粘连的现象，导致电池过充，用户使用时也会面临触电的风险。深入分析继电器粘连的原因，主要包括：

4、（1）继电器中触头表层物质，如镀银层、油脂类灰尘杂质等在高温下氧化熔融，导致继电器触头之间产生粘附力；

5、（2）继电器中返回弹簧的力矩在长时间使用后变小，导致导电吸附线圈断电后触头没有足够的复位拉力。

6、针对于继电器粘连的情况，为了避免发生安全事故，当前技术中均是通过电路上的改进来提高继电器粘连检测的准确度，当检测到继电器粘连时则输出指令再次让继电器断开或输出警告。但不难看出，上述方案本身会增加充电枪的制造成本，而且继电器粘连的现象仍然会发生。最后，上述方案中对电路的改进花费巨大，对已经投入使用的充电站而言不切实际。

7、综述而言，如何对充电枪中继电器的粘连情况加以预警监测，是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对实际运用中对新能源电车充电时继电器发生粘连的现象无法准确预警这一问题，本技术目的一在于提出一种继电器粘连预警方法，其结合了继电器的结构特性以及使用特性，通过分析继电器的响应动作时长来判断继电器发生粘连的概率，大幅提升了继电器粘连预警的准确性。为实现上述方法，本技术目的二在于提出一种继电器粘连预警系统；本技术目的三在于保护一种具备上述继电器粘连预警系统的设备；目的四在于保护一种计算机可读存储介质，其加载有用于实现上述继电器粘连预警方法的计算机程序。

2、具体方案如下：

3、一种继电器粘连预警方法，包括：

4、获取控制器输出控制指令的第一时间、以及确认继电器响应于上述控制指令完成响应动作的第二时间，计算生成继电器的响应时长并存储；

5、设定影响继电器响应时长的各影响因子，获取继电器响应动作时各影响因子数据并将其与响应时长关联存储；

6、基于生成的关联数据，分析得到继电器在各影响因子或其组合影响下作出响应的理论时长；

7、当所述响应时长和/或特定影响因子对应的理论时长超过设定值时，输出预警信号。

8、上述技术方案，通过统计分析在特定影响因子影响下继电器对控制指令做出响应所需的时长，判定继电器中触头之间的粘连力和/或返回弹簧复位拉力的大小，由此在其达到预警区间时及时输出预警，提示维护人员对继电器进行更换或维护，避免发生继电器粘连的现象，保证充电站的正常安全运行。

9、进一步的，所述获取继电器响应动作时各影响因子数据并将其与响应时长关联存储，包括：

10、确定影响继电器响应时长的影响因子类别，配置对应的数据采集接口采集影响因子数据；

11、将各影响因子与响应时长关联存储至特定存储单元中形成关联数据组；

12、所述影响因子包括继电器做出响应动作前的：充电功率、充电时长、充电枪内部温度、以及使用总时长。

13、通过上述技术方案，充分考虑了影响继电器响应时长的因素，充电功率、充电时长及充电枪内部温度，均会影响继电器触头处的温度高低，进而影响触头表面物质熔融氧化后的粘连力大小，而返回弹簧的力矩则与继电器的使用总时长相关，通过上述方案，能够更为准确的预判继电器发生粘连的时间。

14、进一步的，分析得到继电器在各影响因子或其组合影响下作出响应的理论时长，包括：

15、为各影响因子配置变量参数并以此生成多元函数；

16、基于获取到各影响因子数据及其关联的响应时长，引入多元函数中计算得到各影响因子的变量参数，基于所述变量参数生成用于表征各影响因子与响应时长关联关系的理论函数；

17、基于所述理论函数计算得到各影响因子或其组合影响下继电器作出响应所需的理论时长；

18、其中，各影响因子数据及其关联响应时长数据均为当前时刻前溯特定时长或响应次数得到，关联数据组数量不小于影响因子类别的数量。

19、通过上述技术方案，可以根据影响因子及响应时长的历史数据推算出各个影响因子对响应时长的影响权重，进而准确推算出特定影响因子或其组合的条件下对应的响应时长，使得预判更为精确，可以在继电器因为某一项或多项原因发生粘连之前输出预警信号。

20、进一步的，分析得到继电器在各影响因子或其组合影响下作出响应的理论时长，包括：

21、选定一个或多个目标影响因子并将其作为变化量，将剩余影响因子作为恒定量；

22、于存储的关联数据中以当前时刻为基准前溯特定时长或响应次数，直至得到设定数量的具有相同恒定量的关联数据组；

23、以所述关联数据组为基础，计算分析各变化量与响应时长之间的关联关系，得到变化量所对应的影响因子与响应时长之间的关系函数；

24、重复上述方法得到各影响因子与响应时长之间的关系函数，并基于各所述关系函数生成用于表征各影响因子与响应时长关联关系的理论函数；

25、基于所述理论函数计算得到各影响因子或其组合影响下继电器作出响应所需的理论时长。

26、通过上述技术方案，可以根据影响因子和响应时长的历史数据，推算出各个影响因子与响应时长之间的关联关系随时间变化的趋势，由此便可以通过一个或多个影响因子推算出未来设定时刻影响因子与响应时长之间的关联关系，由此当其中某一或多个影响因子达到设定值后即输出预警，可以在继电器发生粘连之前提示相关人员进行维护。

27、进一步的，所述影响因子还包括控制器控制指令及继电器状态确认信号在控制器与继电器之间传输时的回路延时；

28、所述方法还包括：

29、获取继电器各次响应动作时的回路延时数据并将其与响应时长关联存储；

30、基于上述各次回路延时数据，修正继电器各次响应动作时的响应时长及所述理论函数；

31、其中，所述回路延时的获取方法包括：

32、于控制器控制指令输出端设置第一采集位，响应于控制指令的输出存储第一时间信号；于继电器控制指令输入端设置第二采集位，响应于控制指令的输入存储第二时间信号；基于第一时间信号与第二时间信号之间的差值计算生成所述回路延时。

33、由于继电器的响应时长随着继电器老化而变化的时长通常为毫秒级，上述极短的时间极易受到内部电路信号传输时长的干扰，通过上述技术方案，可以对控制器中信号在控制回路中传输的延时加以监控，从而在计算响应时长时将其影响纳入其中，使得响应时长的预估更为准确，能够在继电器实际发生粘连前输出预警。

34、进一步的，当所述响应时长和/或特定影响因子对应的理论时长超过设定值时，输出预警信号，包括：

35、统计继电器针对于控制指令的各次响应时长并拟合生成响应时长第一变化曲线，基于所述第一变化曲线预判未来设定时刻继电器的响应时长，当其超过第一设定值，则输出预警信号；或

36、基于所述理论函数计算生成继电器在单个影响因子影响下各次响应动作所需时长的理论时长，生成第二变化曲线，基于上述第二变化曲线预判未来设定时刻继电器的响应时长，当其超过第二设定值，则输出预警信号；或

37、基于所述理论函数计算生成继电器在多个影响因子组合的影响下各次响应动作所需时长的理论时长，生成第三变化曲线，基于上述第三变化曲线预判未来设定时刻继电器的响应时长，当其超过第三设定值，则输出预警信号。

38、通过上述技术方案，可以统计继电器响应时长的变化进而预判出未来设定时刻继电器出现粘连的可能性，提前输出预警信号；由于各个影响因子对响应时长的影响随时间的变化是不相同的，因此，通过分析得到理论响应时长，通过对上述理论时长的预判得到单一或多个影响因子组合在未来设定时间对响应时长的影响，进而准确预判粘连情况的发生，输出预警信号。

39、进一步的，所述方法还包括：

40、获取各所述影响因子所对应的理论时长及其与继电器使用总时长的关联性；

41、判断得到随时间推移对响应时长呈线性和非线性影响的两类影响因子；

42、从两类影响因子中确立返回弹簧的力矩大小变化曲线、以及继电器触头粘连力随温度变化的粘连力变化曲线；

43、建立以时间为横轴、力度大小为纵轴的二维坐标系，自坐标系中获取所述力矩大小变化曲线和粘连力变化曲线的相交点，并确认上述相交点的横轴坐标；

44、将所述相交点的横轴坐标所标定的时间作为继电器粘连发生时间，并在此时间之前设定时长输出预警信号。

45、一种继电器粘连预警系统，包括：

46、响应时长获取模块，配置为用于获取控制器输出控制指令的第一时间、以及确认继电器响应于上述控制指令完成响应动作的第二时间，计算生成继电器的响应时长并输出；

47、影响因子数据获取模块，配置为根据设定的影响继电器响应时长的各影响因子，获取继电器响应动作时各影响因子数据并输出；

48、数据存储模块，配置为接收所述响应时长及各影响因子数据并关联存储；

49、理论时长生成模块，配置为基于生成的关联数据，分析得到继电器在各影响因子或其组合影响下作出响应的理论时长；

50、粘连预警模块，配置为当所述响应时长和/或特定影响因子对应的理论时长超过设定值时，输出预警信号；

51、其中，所述影响因子包括继电器做出响应动作前的：充电功率、充电时长、充电枪内部温度、以及使用总时长。

52、通过上述技术方案，只需要在控制器中配置相应的程序算法，结合当前充电枪及充电桩内部的硬件配置，便能够实现继电器粘连的预警，成本低，可靠性高，可以对既已安装并投入使用的充电站进行改造，适用性良好。

53、进一步的，所述影响因子还包括控制器控制指令及继电器状态确认信号在控制器与继电器之间传输时的回路延时；

54、所述预警系统还包括回路延时确认模块，包括：

55、第一采集位，设置于控制器控制指令输出端，响应于控制指令的输出存储第一时间信号；

56、第二采集位，设置于继电器控制指令输入端，响应于控制指令的输入存储第二时间信号；

57、基于第一时间信号与第二时间信号之间的差值计算生成所述回路延时。

58、一种具备继电器粘连预警系统的设备，包括设备本体，还包括数据处理器、数据存储器以及信号通信器，配置为用以实现如前所述的继电器粘连预警系统的配置功能。

59、一种计算机可读存储介质，加载有用于实现如前所述的继电器粘连预警方法的算法程序。

60、通过上述技术方案，可以将本技术所述的继电器粘连预警方法加载于特定的存储介质中，如既已建成的充电站存储单元中，使用时加以调用，增加本技术方法的适用范围。

61、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

62、（1）通过采集并记录继电器对控制信号的响应时长，判断继电器的状态，由此预判继电器发生粘连的概率，可以在继电器发生粘连前输出预警，避免粘连情况的发生；

63、（2）通过引入不同的影响因子，结合历史响应时长数据，判断各影响因子对继电器响应时长的具体影响，由此可以更为精确地计算预判出在特定使用或环境条件下继电器发生粘连的概率，提醒维护人员进行维护，避免继电器粘连情况的发生；

64、（3）通过根据历史数据生成相关预判曲线，可以对继电器中各个硬件组成部分的功能状态加以分析，当其中某一功能模块，如返回弹簧失效或存在失效风险时，及时输出预警；

65、（4）本技术方案中涉及的改进均是基于现有的充电枪或充电桩硬件配置进行的，将原有的硬件模块更为合理的分配管理，达到继电器粘连预警的效果，不论是既已投入使用的充电站，还是在建充电站均可适用。