CN101740837B - 一种用于电动汽车车载充电和快速充电的控制方法 - Google Patents

一种用于电动汽车车载充电和快速充电的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电动汽车充电技术领域，涉及一种用于电动汽车车载充电和快速充电的控制方法，把整个充电过程分为四个阶段：握手阶段、配置阶段、充电阶段和充电结束阶段。在整个充电过程中，电池管理系统和充电机监测电压、电流和温度等参数，同时电池管理系统根据充电控制算法管理整个充电过程。该控制方法能适用于电动汽车车载及快速充电。

Description

一种用于电动汽车车载充电和快速充电的控制方法
技术领域
本发明属于电动汽车的技术领域，特别涉及一种用于电动汽车车载充电和快速充电的控制方法。
背景技术
目前，由于能源和环境的问题，世界各地都在积极研究新能源汽车。目前，电动汽车(特别是纯电动汽车)作为一种新能源汽车，在国家的政策和财政的支持及技术的推动下，得到了迅速的发展。因此从能源、环境的要求和国家政策的扶植来看，电动汽车产业化正逐渐形成，因而，世界上很多国家都在建设电动汽车充电站。
而由于电动汽车的类型和用途存在多样化，因此车辆电池的配置及电池管理系统可能不一样，电池的电压等级包括：72V、144V、288V、336V和384V等，电池容量包括：10Ah以下、10-40Ah、40-80Ah、80-150Ah以及150Ah以上。充电机作为电池组充电的能量补给装置，是充电过程的执行机构，充电机需要根据不同的电池组调整不同的充电电流、电压甚至充电方式，给统一的电动汽车充电站带来的困难。因此需要一种电动汽车充电的控制方式去解决电池的容量、电压都不一样的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种用于电动汽车车载充电和快速充电的控制方法。用于解决电池的容量、电压都不一样所带来的充电控制问题，以便能使充电机能满足不同的电动汽车充电的需求。
本发明所述一种用于电动汽车车载充电和快速充电的控制方法，把整个充电过程分为四个阶段：握手阶段、配置阶段、充电阶段和充电结束阶段，在充电的四个阶段中，电池管理系统及充电机相互检测是否超时，当出现超时后充电机通过指示装置给出错误提醒；在配置阶段中，充电机向电池管理系统发送充电机的最大输出级别，包括：充电机能够输出的最大电压、电流及功率，电池管理系统根据这些信息来判断充电是否能正常进行，并估算预计的充电时间；在充电阶段，电池管理系统向充电机实时发送包括充电模式、电池所需求的电压、电流和功率值在内的电池充电级别需求以及包括充电电流和充电电压的测量值、电池组最高温度、电池组最低温度、电池荷电状态和剩余充电时间在内的电池充电状态，充电机根据电池充电级别需求调整充电电压和电流并监控充电过程。
作为优选实施方式，本发明的控制方法，电池管理系统和充电机利用CAN总线进行信息交换；在握手阶段中，当电池管理系统和充电机物理连接完成并上电后，充电机和电池管理系统相互发送辨识报文，电池管理系统发送的辨识报文包括：电池的充电次数、电池的ID号和通信协议版本号；充电机的辨识报文包括充电机的ID号、充电接头编号和功率等级，同时在握手阶段，电池管理系统向充电机发送汽车的相关信息一车辆识别代码，以便充电机管理中心确定正在充电车辆的信息；当电池管理系统和充电机有任何一方满足充电结束的条件时，便进入充电结束阶段，电池管理系统结束充电的条件包括：电池管理系统本身的故障，电池单体或总电压达到自身设定值，收到充电机发送的充电中止报文，充电电压、电流或功率的测量值超过充电阶段中电池管理系统的充电控制值；充电机结束充电的条件包括：充电机本身的故障，电池的荷电状态达到设定值，充电电量或时间达到设定值，用户手动中止，收到BMS发送的充电中止报文；在充电结束阶段中，电池管理系统和充电机相互发送整个充电过程中各自的统计数据，BMS统计数据包括：初始SOC、终了SOC、电池单体最高电压、电池单体最低电压；充电机统计数据包括：充电过程中输出的电量、能量和累计充电时间。
本发明通过在电动汽车的电池管理系统和充电机之间建立报文联系，实现电池充电的自动配置、监控和管理，从而实现对不同容量、电压和类型电池的快速充电管理。
附图说明
图1为整个充电过程的流程图；
图2为充电机和电池管理系统物理连接关系图；
图3为充电机与电池管理系统握手阶段流程图；
图4为充电机与电池管理系统配置阶段流程图；
图5为充电机与电池管理系统充电阶段流程图；
图6为充电机与电池管理系统充电结束阶段流程图。
具体实施方式
以下参照附图1-图5并通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
当充电机与电池管理系统物理连接完成并上电后，充电机与电池管理系统的物理连接包括CAN总线和电池充电线路的连接。充电机7与电池管理系统6依次进入握手阶段、配置阶段、充电阶段和充电结束阶段。当出现超时后，充电机通过指示装置给出错误提醒，此时需要重新进行物理连接后才能正常充电。
在握手阶段中，当物理连接完成并上电后，充电机向BMS发送充电机辨识报文S31，充电机的辨识报文包括充电机的ID号、充电接头编号和功率等级。BMS收到充电机辨识报文后向充电机发送BMS辨识报文S32，电池管理系统发送的辨识报文包括：电池的充电次数、电池的ID号和通信协议版本号。此时充电机判断是否收到BMS辨识报文S33，长时间没有收到此信息超时后进入错误处理，当充电机收到BMS的辨识报文后，充电机向BMS发送充电机辨识完成报文S34，BMS判断是否收到充电机辨识完成报文S35，长时间没有收到此信息，超时后进入错误处理，如果BMS收到此信息后，BMS向充电机发送车辆识别代码S36。充电机判断是否收到车辆识别代码S37，当收到此报文后进入配置阶段。
进入配置阶段后，充电机向BMS发送充电机的最大传输级别S41，充电机的最大传输级别包括最大的输出电压、电流和功率值。BMS此时判断是否收到充电机的最大传输级别S42，如果没有收到此报文则循环向充电机发送车辆识别代码S36，当长时间没有收到此信息，超时后进入错误处理；如果BMS收到此信息后，BMS根据这些信息来判断能否进行充电S43，如果不能进行充电，则BMS向充电机发送不能充电报文S45；如果可以进行充电，BMS向充电机发送充电整备报文S44。充电机判断是否收到充电整备报文S46，当收到此报文后充电机向BMS发送充电机输出整备报文S47，BMS判断是否收到充电机输出整备报文S48，当收到此信息后进入充电阶段。
进入充电阶段后，在充电的过程中，BMS向充电机循环发送电池充电级别需求和充电状态S51，电池充电级别需求包括：电池所需的充电模式、功率需求、电压和电流，电池充电状态包括：电流和电压的测量值、电池组的最高温度、电池组的最低温度、当前的荷电状态和估计的充满时间。并且BMS实时接收充电机充电状态和充电机中止报文S52，当出现超时后，进入错误处理5，并结束充电。同时BMS一直判断充电是否能结束S53，电池管理系统结束充电的条件包括：电池管理系统本身的故障，电池单体或总电压达到自身设定值，收到充电机发送的充电中止报文，充电电压、电流或功率的测量值超过充电阶段中电池管理系统的充电控制值。当条件满足时，BMS向充电机发送BMS中止充电报文S54，同时电池管理系统判断是否收到充电机中止报文S55，如果收到则进入充电结束阶段，否则继续向充电机发送BMS中止报文S54。充电机在充电过程中实时检测是否收到电池充电级别需求和充电状态或BMS中止充电报文S56，长时间没有收到此信息，超时后进入错误处理，如果可以正常收到此信息，充电机按照电池充电级别需求控制输出的电压、电流值自动给电池组充电，并向BMS发送充电机充电状态S57，充电机的充电状态包括：充电电压、电流的输出值和累计的充电时间。同时充电机在充电过程中实时判断充电是否结束S58，充电机结束充电的条件包括：充电机本身的故障，电池的荷电状态达到设定值，充电电量或时间达到设定值，用户手动中止，收到BMS发送的充电中止报文。当条件满足时，充电机向BMS发送充电机中止充电报文S59，同时充电机判断是否收到BMS中止充电报文S60，如果收到则进入充电结束阶段，否则继续向BMS发送充电机中止充电报文S59。
进入充电结束阶段后，BMS向充电机发送BMS统计数据S61，BMS统计数据包括：初始及结束时的电池荷电状态、电池单体最高电压和最低电压。充电机判断是否收到BMS统计数据S62，如果没有收到，充电机仍然想BMS发送充电机中止充电报文S59，当收到此信息后，充电机发送充电机充电统计数据S63，充电机的统计数据包括：输出电量、最大充电功率和累计充电时间，整个充电过程结束。

Claims (4)

1.一种用于电动汽车车载充电和快速充电的控制方法，该方法把整个充电过程分为四个阶段：握手阶段、配置阶段、充电阶段和充电结束阶段，在充电的四个阶段中，电池管理系统及充电机相互检测是否超时，当出现超时后充电机通过指示装置给出错误提醒；在握手阶段中，当电池管理系统和充电机物理连接完成并上电后，充电机和电池管理系统相互发送辨识报文，电池管理系统发送的辨识报文包括：电池的充电次数、电池的ID号和通信协议版本号；充电机的辨识报文包括充电机的ID号、充电接头编号和功率等级，同时在握手阶段，电池管理系统向充电机发送汽车的相关信息--车辆识别代码，以便充电机管理中心确定正在充电车辆的信息；在配置阶段中，充电机向电池管理系统发送充电机的最大输出级别，包括：充电机能够输出的最大电压、电流及功率，电池管理系统根据这些信息来判断充电是否能正常进行，并估算预计的充电时间；在充电阶段，电池管理系统向充电机实时发送包括充电模式、电池所需求的电压、电流和功率值在内的电池充电级别需求以及包括充电电流和充电电压的测量值、电池组最高温度、电池组最低温度、电池荷电状态和剩余充电时间在内的电池充电状态，充电机根据电池充电级别需求调整充电电压和电流并监控充电过程。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：电池管理系统和充电机利用CAN总线进行信息交换。
3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：当电池管理系统和充电机有任何一方满足充电结束的条件时，便进入充电结束阶段；电池管理系统结束充电的条件包括：电池管理系统本身的故障，电池单体或总电压达到自身设定值，收到充电机发送的充电中止报文，充电电压、电流或功率的测量值超过充电阶段中电池管理系统的充电控制值；充电机结束充电的条件包括：充电机本身的故障、电池的荷电状态达到设定值，充电电量或时间达到设定值、用户手动中止或者收到BMS发送的充电中止报文。
4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在充电结束阶段中，电池管理系统和充电机相互发送整个充电过程中各自的统计数据，电池管理系统统计数据包括：初始SOC、终了SOC、电池单体最高电压和电池单体最低电压；充电机统计数据包括：充电过程中输出的电量、能量和累计充电时间。
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