CN102832676A

CN102832676A - 车辆充电无线控制系统及方法

Info

Publication number: CN102832676A
Application number: CN2012103540498A
Authority: CN
Inventors: 邓平; 彭勇; 代幼文
Original assignee: Chongqing Hengtong Electric Bus Power System Co Ltd
Current assignee: Chongqing Hengtong Electric Bus Power System Co Ltd
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2012-12-19

Abstract

本发明公开了一种车辆充电无线控制系统及方法，涉及一种新能源汽车充电控制技术，包括电池管理系统、动力电池组、车身控制器、集电器、CAN网络、第一无线收发模块、正极充电继电器、负极充电继电器、电流传感器、电量仪表、充电机、第二无线收发模块和授电弓，本发明采用集电弓充电方式，由电池管理系统通过无线网络控制充电机实现自动控制，其系统显著的提高了充电过程的自动化程度，减少了人工操作的风险和成本，使充电过程更加安全与可靠。

Description

车辆充电无线控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种新能源汽车充电控制技术，特别是涉及一种车辆充电无线控制系统及方法。

背景技术

随着我国节能减排政策的推进，新能源客车的数量将会越来越多，特别是由电力驱动或电力辅助驱动的新能源客车，因其采用电力驱动或电力辅助驱动可不使用燃油或少使用燃油，能够有效的减少我国对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面，且电动客车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排放污染，是实现交通方面节能减排的最佳产品。

目前电动客车通常采用充电插座和充电枪来实现车辆与充电机的电流传导和通讯连接，以实现对电池能量的补充，或者采用电池组快速更换方法来完成电池能量的补充。这些常规的充电方式，存在很多弊端，如采用充电枪充电就有在充电过程中需要配备专门的充电人员，人工插、拔充电枪，存在自动化程度低、安全性差、充电时间长、充电设备数量多、充电工位多、充电站占地面积大，充电站员工多、投资大的弊端，如采用电池组快换方式，一台车至少得配备2组电池，每天需更换电池组1—2次，且快换式充电站需要配备电池换装机器人，因此也存在设备多、管理难度大、占地面积大，投资大的弊端。虽然目前很多相关企业在新能源客车电能补充方面做了不少努力，但是新能源客车电能补充方面的问题仍然没有能够得到根本解决。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种使用更加方便的车辆充电无线控制系统。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种高效率且更加安全的车辆充电方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种车辆充电无线控制系统，包括电池管理系统（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，BMS）、动力电池组、车身控制器和集电器；所述电池管理系统、动力电池组、车身控制器（Body Control Module，BCM）和集电器接入CAN网络；还包括第一无线收发模块；所述第一无线收发模块的输入端连接所述电池管理系统的第一输出端；所述动力电池组的正极通过正极充电继电器与所述集电器的正极连接；所述动力电池组的负极通过负极充电继电器与所述集电器的负极连接；所述电池管理系统的第二输出端连接所述正极充电继电器的控制端；所述电池管理系统的第三输出端连接所述负极继电器的控制端；

所述车身控制器还连接有开关输入模块；所述开关输入模块由充电启动开关、集电弓上升开关和集电弓下降开关组成；所述充电启动开关的输出端连接所述车身控制器的第一开关信号输入端，所述集电弓上升开关的输出端连接所述车身控制器的第二开关信号输入端，所述集电弓下降开关的输出端连接所述车身控制器的第三开关信号输入端。

进一步的，动力电池组与所述负极充电继电器之间还设置有电流传感器；所述集电器的负极与所述负极充电继电器的输入端连接，所述负极充电继电器的输出端通过所述电流传感器连接所述动力电池组的负极；所述电流传感器的输出端连接所述电池管理系统的输入端，所述电池管理系统通过所述电流传感器检测充入动力电池组的电流值。

进一步的，所述CAN网络上还连接有电量仪表；所述电池管理系统发送数据给所述电量仪表，电池管理系统将动力电池组的电量状态显示到电量仪表上，使得驾驶人员能更直观的了解动力电池组的状态。

进一步的，还包括充电机；所述充电机的充电控制器连接有第二无线收发模块；所述充电机通过授电弓连接所述集电器的集电弓。

本发明还提供了一种基于车辆充电无线控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、通过集电弓上升开关发送信号给车身控制器；所述车身控制器接收到所述集电弓上升开关发出的信号后控制集电器的集电弓上升；

步骤二、通过充电启动开关发送信号给所述车身控制器；所述车身控制器接收到信号后向所述电池管理系统发送指令；所述电池管理系统控制所述正极充电继电器和负极充电继电器闭合；

步骤三、所述电池管理系统通过第一无线收发模块向第二无线收发模块发送指令，所述第二无线收发模块将接收到的指令传送给充电机的充电控制器；所述充电机根据所述电池管理系统发出的指令对动力电池组进行充电；

步骤四、所述电池管理系统通过第一无线收发模块向第二无线收发模块发送指令，所述第二无线收发模块将接收到的指令传送给充电机的充电控制器，所述充电机停止对动力电池组充电；所述电池管理系统控制所述正极充电继电器和负极充电继电器断开；

进一步的，还包括电池管理系统判断动力电池组当前电量的步骤；

电池管理系统在充电过程中计算SOC（state of charge，剩余电量）；当SOC＜100%时，继续充电；当SOC=100%时，所述电池管理系统通过第一无线收发模块向第二无线收发模块发送指令，所述第二无线收发模块将接收到的指令传送给充电机的充电控制器，所述充电机停止对动力电池组充电；所述电池管理系统控制所述正极充电继电器和负极充电继电器断开。

进一步的，还包括电池管理系统监测动力电池组电压和温度的步骤；

当电池管理系统监测到动力电池组温度过高或动力电池组内电池单体电压异常时，所述电池管理系统通过第一无线收发模块向第二无线收发模块发送指令，所述第二无线收发模块将接收到的指令传送给充电机的充电控制器，所述充电机停止对动力电池组充电；所述电池管理系统控制所述正极充电继电器和负极充电继电器断开。

进一步的，还包括通过集电弓下降开关手动停止充电的步骤；

所述集电弓下降开关发送信号给车身控制器；所述车身控制器发送信号给电池管理系统，所述电池管理系统通过第一无线收发模块向第二无线收发模块发送指令，所述第二无线收发模块将接收到的指令传送给充电机的充电控制器，所述充电机停止对动力电池组充电；电池管理系统控制所述正极充电继电器和负极充电继电器断开；同时车身控制器控制集电器的集电弓下降。由于可以手动控制停止充电，在有突发的紧急情况时，能够及时的停止充电，保证了人员的安全。

进一步的，还包括电池管理系统发送数据给电量仪表的步骤，使得操作人员能够及时的了解充电情况。

较佳的，步骤三中所述第二无线收发模块将接收到的指令包括开停机指令、输出电流大小的指令和输出电压大小的指令。

本发明的有益效果是：通过无线网络实施自动充电控制，采用集电弓充电方式，通过无线通信使电池管理系统能够自动的对动力电池组充电过程进行控制，本发明解决了电动客车快速充电时人工操作安全性及快捷性等问题，缩短了充电时间，大大提高了充电效率，为快充式电动客车的使用推广提供了有力的支撑。

附图说明

图1是车辆充电无线控制系统的结构示意图。

图2是实施例一中基于车辆充电无线控制系统的控制方法的流程示意图。

图3是实施例二中基于车辆充电无线控制系统的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一，如图1所示，一种车辆充电无线控制系统，包括电池管理系统1、动力电池组2、车身控制器3、集电器4、CAN网络5、第一无线收发模块6、正极充电继电器7、负极充电继电器8、电流传感器9、电量仪表10、充电机11、第二无线收发模块12和授电弓13，所述电池管理系统1、动力电池组2、车身控制器3集电器4和电量仪表10接入CAN网络5，所述第一无线收发模块6的输入端连接所述电池管理系统1的第一输出端，所述动力电池组2的正极通过正极充电继电器7与所述集电器4的正极连接，所述动力电池组2的负极通过负极充电继电器8与所述集电器4的负极连接，所述电池管理系统1的第二输出端连接所述正极充电继电器7的控制端，所述电池管理系统1的第三输出端连接所述负极继电器8的控制端，所述车身控制器3还连接有开关输入模块301，所述开关输入模块301由充电启动开关302、集电弓上升开关303和集电弓下降开关304组成，所述充电启动开关302的输出端连接所述车身控制器3的第一开关信号输入端，所述集电弓上升开关303的输出端连接所述车身控制器3的第二开关信号输入端，所述集电弓下降开关304的输出端连接所述车身控制器3的第三开关信号输入端，所述集电器4的负极与所述负极充电继电器8的输入端连接，所述负极充电继电器8的输出端通过所述电流传感器9连接所述动力电池组2的负极，所述电流传感器9的输出端连接所述电池管理系统1的输入端，所述充电机11的充电控制器连接有第二无线收发模块12，所述充电机11通过授电弓13连接所述集电器4的集电弓。

如图2所示，一种基于权利要求1所述的车辆充电无线控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、车辆停到充电位置，通过集电弓上升开关303发送信号给车身控制器3；所述车身控制器3接收到所述集电弓上升开关303发出的信号后控制集电器4的集电弓上升并与授电弓13对接。

步骤二、通过充电启动开关302发送信号给所述车身控制器3；所述车身控制器3接收到信号后向所述电池管理系统1发送指令；所述电池管理系统1控制所述正极充电继电器7和负极充电继电器8闭合。

步骤三、所述电池管理系统1通过第一无线收发模块6向第二无线收发模块12发送指令，所述指令包括开机指令、输出电流大小的指令和输出电压大小的指令；所述第二无线收发模块12将接收到的指令传送给充电机11的充电控制器；所述充电机11根据所述电池管理系统1发出的指令对动力电池组2进行充电。

步骤四、电池管理系统1判断动力电池组2当前电量，同时电池管理系统1监测动力电池组2电压和温度，电池管理系统1在充电过程中计算SOC；当SOC＜100%时，继续充电；当SOC=100%时或当电池管理系统1监测到动力电池组2温度过高或当电池管理系统1监测到动力电池组2内电池单体电压异常时，所述电池管理系统1通过第一无线收发模块6向第二无线收发模块12发送指令，所述第二无线收发模块12将接收到的指令传送给充电机11的充电控制器，所述充电机11停止对动力电池组2充电，所述电池管理系统1控制所述正极充电继电器7和负极充电继电器8断开；电池管理系统1发送数据给电量仪表10。

其中，电压异常包括电压骤升、骤降、瞬变、中断、电压过大或过小等异常事件，本领域内的普通技术人员能够清楚理解本发明中所指电压异常的情况。

步骤五、通过集电弓下降开关304发送信号给车身控制器3；所述车身控制器3接收到所述集电弓下降开关304发出的信号后控制集电器4的集电弓下降。

实施例二，如图3所示，本实施例的结构与实施例一相同，本实施例的流程与实施例一基本相同，所不同的是：还包括通过集电弓下降开关304手动停止充电的步骤。

充电过程中，遇到紧急情况需要立即停止充电时，操作人员通过所述集电弓下降开关304发送信号给车身控制器3；所述车身控制器3发送信号给电池管理系统1，所述电池管理系统1通过第一无线收发模块6向第二无线收发模块12发送指令，所述第二无线收发模块12将接收到的指令传送给充电机11的充电控制器，所述充电机11停止对动力电池组2充电；电池管理系统1控制所述正极充电继电器7和负极充电继电器8断开，电池管理系统1发送数据给电量仪表10，同时车身控制器3控制集电器4的集电弓下降。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种车辆充电无线控制系统，包括电池管理系统（1）、动力电池组（2）、车身控制器（3）和集电器（4）；所述电池管理系统（1）、动力电池组（2）、车身控制器（3）和集电器（4）接入CAN网络（5）；其特征在于：还包括第一无线收发模块（6）；所述第一无线收发模块（6）的输入端连接所述电池管理系统（1）的第一输出端；所述动力电池组（2）的正极通过正极充电继电器（7）与所述集电器（4）的正极连接；所述动力电池组（2）的负极通过负极充电继电器（8）与所述集电器（4）的负极连接；所述电池管理系统（1）的第二输出端连接所述正极充电继电器（7）的控制端；所述电池管理系统（1）的第三输出端连接所述负极继电器（8）的控制端；

所述车身控制器（3）还连接有开关输入模块（301）；所述开关输入模块（301）由充电启动开关（302）、集电弓上升开关（303）和集电弓下降开关（304）组成；所述充电启动开关（302）的输出端连接所述车身控制器（3）的第一开关信号输入端，所述集电弓上升开关（303）的输出端连接所述车身控制器（3）的第二开关信号输入端，所述集电弓下降开关（304）的输出端连接所述车身控制器（3）的第三开关信号输入端。

2.如权利要求1所述的车辆充电无线控制系统，其特征在于：动力电池组（2）与所述负极充电继电器（8）之间还设置有电流传感器（9）；所述集电器（4）的负极与所述负极充电继电器（8）的输入端连接，所述负极充电继电器（8）的输出端通过所述电流传感器（9）连接所述动力电池组（2）的负极；所述电流传感器（9）的输出端连接所述电池管理系统（1）的输入端。

3.如权利要求1所述的车辆充电无线控制系统，其特征是：所述CAN网络（5）上还连接有电量仪表（10）；所述电池管理系统（1）发送数据给所述电量仪表（10）。

4.如权利要求1或2或3所述的车辆充电无线控制系统，其特征是：还包括充电机（11）；所述充电机（11）的充电控制器连接有第二无线收发模块（12）；所述充电机（11）通过授电弓（13）连接所述集电器（4）的集电弓。

5.一种基于权利要求1所述的车辆充电无线控制系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、通过集电弓上升开关（303）发送信号给车身控制器（3）；所述车身控制器（3）接收到所述集电弓上升开关（303）发出的信号后控制集电器（4）的集电弓上升；

步骤二、通过充电启动开关（302）发送信号给所述车身控制器（3）；所述车身控制器（3）接收到信号后向所述电池管理系统（1）发送指令；所述电池管理系统（1）控制所述正极充电继电器（7）和负极充电继电器（8）闭合；

步骤三、所述电池管理系统（1）通过第一无线收发模块（6）向第二无线收发模块（12）发送指令，所述第二无线收发模块（12）将接收到的指令传送给充电机（11）的充电控制器；所述充电机（11）根据所述电池管理系统（1）发出的指令对动力电池组（2）进行充电；

步骤四、所述电池管理系统（1）通过第一无线收发模块（6）向第二无线收发模块（121）发送指令，所述第二无线收发模块（12）将接收到的指令传送给充电机（11）的充电控制器，所述充电机（11）停止对动力电池组（2）充电；所述电池管理系统（1）控制所述正极充电继电器（7）和负极充电继电器（8）断开。

6.如权利要求5所述的基于车辆充电无线控制系统的控制方法，其特征是：还包括电池管理系统（1）判断动力电池组（2）当前电量的步骤；

电池管理系统（1）在充电过程中计算SOC；当SOC＜100%时，继续充电；当SOC=100%时，所述电池管理系统（1）通过第一无线收发模块（6）向第二无线收发模块（12）发送指令，所述第二无线收发模块（12）将接收到的指令传送给充电机（11）的充电控制器，所述充电机（11）停止对动力电池组（2）充电；所述电池管理系统（1）控制所述正极充电继电器（7）和负极充电继电器（8）断开。

7.如权利要求5所述的基于车辆充电无线控制系统的控制方法，其特征是：还包括电池管理系统（1）监测动力电池组（2）电压和温度的步骤；

当电池管理系统（1）监测到动力电池组（2）温度过高或动力电池组（2）内电池单体电压异常时，所述电池管理系统（1）通过第一无线收发模块（6）向第二无线收发模块（12）发送指令，所述第二无线收发模块（12）将接收到的指令传送给充电机（11）的充电控制器，所述充电机（11）停止对动力电池组（2）充电；所述电池管理系统（1）控制所述正极充电继电器（7）和负极充电继电器（8）断开。

8.如权利要求5或6或7所述的基于车辆充电无线控制系统的控制方法，其特征是：还包括通过集电弓下降开关（304）手动停止充电的步骤；

所述集电弓下降开关（304）发送信号给车身控制器（3）；所述车身控制器（3）发送信号给电池管理系统（1），所述电池管理系统（1）通过第一无线收发模块（6）向第二无线收发模块（12）发送指令，所述第二无线收发模块（12）将接收到的指令传送给充电机（11）的充电控制器，所述充电机（11）停止对动力电池组（2）充电；电池管理系统（1）控制所述正极充电继电器（7）和负极充电继电器（8）断开；同时车身控制器（3）控制集电器（4）的集电弓下降。

9.如权利要求5所述的基于车辆充电无线控制系统的控制方法，其特征是：还包括电池管理系统（1）发送数据给电量仪表（10）的步骤。

10.如权利要求5所述的基于车辆充电无线控制系统的控制方法，其特征是：步骤三中所述第二无线收发模块（12）将接收到的指令包括开停机指令、输出电流大小的指令和输出电压大小的指令。