CN103358930A - 一种电动汽车车载充电控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车车载充电控制系统及其控制方法，所述系统包括充电机控制器，用于接收充电管理系统发出的信息进行处理后给蓄电池充电；本地充电管理系统，用于接收远程服务中心实时充电策略，对充电过程进行全面跟踪和信息反馈；蓄电池，用于反馈本体电压，通过所述蓄电池与充电管理系统双向通信，进行电池充放电；远程服务中心，用于实时诊断充电过程，提供适合每一辆电动车所配电池的最优充电控制策略，并将充电次数、充电稳定性进行累计，出现问题及时提醒车主前往维修站点。本发明充电过程安全可控，消除社会对电动车使用过程中高压电的抵触情绪，对电动车充电参数实现了实时跟踪，远程诊断，提高电动车充电可靠性。

Description

一种电动汽车车载充电控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电动汽车车载充电控制系统及其控制方法。

背景技术

随着节能和环保政策的实施，国家对于纯电动汽车的发展给予较大的扶持，对于环境的影响较传统车小，其发展前景被看好。但是随着电动汽车的普及，安全和质量问题也接踵而来。主要体现在电动车充电过程的安全和可靠性上。与电动车身、驱动电机、控制技术等方面的发展相比，电动车蓄电池的充、放电技术仍然很落后，人们花大力气在新型高性能电池的研制以及优化智能化充电方法等方面还在努力。

为了能让电动车的动力源泉蓄电池高效、长寿、安全的发挥其全功效，就需要有一系列的辅助设备来为其服务。其中，作为电池能源补充充电过程，是一个必不可少的重要环节。研究发现，蓄电池电池充电过程对电池影响很大，也就是说，大多数的电池是“充坏”的。现有充电方式是常规的充电方式主要包括恒流模式、恒压模式等，这种不受外界因素影响的充电模式不可能达到最优，而且极可能因为没有很好的检测到电池的容量状态导致过充，严重的造成电池鼓包及自燃现象，另外充电机在电动车内充电由于功率器件发热造成充电机本体温度较高，如果不能很好的监控充电机散热及本体温度情况，将造成充电机的损坏。因此，采用一种优良的车载充电管理系统对电池的寿命和电动车性能具有重大的作用。

中国发明专利CN102468669A中提到的充电方法“子电能模块提供一交流电源或一直流电源。电能转换单元转换交流电源或直流电源以对主电池模块进行储能补充。”，“此交流电源例如包括一交流发电机或一交流发电系统，此直流电源例如包括一直流发电机、一直流发电系统或一直流电能存储装置”需要额外增加模块既增加了整车重量又增加了产品成品，充电过程效率低且可靠性差。

中国发明专利CN103066631A提到了采用整体式热管散热技术,使功率器件在恶劣环境下运行时的温升降低到最低程度来保障车载充电机的可靠性，但该专利未采用实时监控充电机本体功率器件温升，无法知道车在长时间使用后进行充电是否散热装置仍然可靠并可继续安全使用。

中国发明专利CN102074991B提到了一种电动汽车的动力电池全均衡控制方法，依据电池的剩余电量情况，制定合理的均衡策略。它的被动均衡模式控制电路简单，无需增加过多硬件成本，而主动均衡模式更是减少了电能消耗，高效地解决了动力电池充放电的不一致性问题。但该专利只考虑本身电池出现问题情况，没有分析单体电池出现不一致情况的原因，其中由于充电机电磁干扰造成的电池极化现象就会造成电池严重的充放电不一致问题，该均衡控制方法没有分析充电管理系统外围设备对其充电造成的影响，安全性存在问题。

总而言之，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题是：如何保证电动汽车可靠安全的进行充电，避免出现电池充电失控造成电池鼓包或爆炸或充电机本身出现烧毁故障。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种电动汽车车载充电控制系统及其控制方法，它具有充电过程安全可控，对于消除社会对电动车使用过程中高压电的抵触情绪具有积极的作用，也对电动车充电参数实现了实时跟踪，远程诊断，提高电动车充电可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电动汽车车载充电控制系统，包括

充电机控制器，检测蓄电池过充或欠充的工作状态，并给蓄电池充电或断电；

本地充电管理系统，用于接收远程服务中心实时充电策略，对充电过程进行全面跟踪和信息反馈；

蓄电池，用于向本地充电管理系统反馈本体电压，接收充电机控制器的充电电流，通过所述蓄电池与本地充电管理系统交互，进行电池充放电；

远程服务中心，用于实时诊断本地充电管理系统所监测的充电过程，提供适合每一辆电动车所配电池的最优充电控制策略，并将充电次数、充电稳定性进行累计，出现问题及时提醒车主前往维修站点。

所述充电机控制器包括充电主回路电路、充电主回路控制电路和通讯电路；

所述充电主回路电路包括依次连接的EMI滤波器、整流器、PFC装置、高频逆变器、LC滤波器。

所述充电主回路控制电路包括交流检测器、UCC3895脉宽调制器、电压检测装置、电流检测装置。

所述电压检测装置和电流检测装置均接收LC滤波器传输过来的信号，所述电流检测装置将信号传输给UCC3895脉宽调制器，所述电压检测装置接收UCC3895脉宽调制器传输过来的信号，所述UCC3895脉宽调制器还分别接收交流检测器和通讯电路的数据，所述UCC3895脉宽调制器还将数据传输给通讯电路和PFC装置，所述通讯电路与远程服务中心双向通讯，所述充电管理系统还通过CAN总线分别与LC滤波器、电压检测装置、电流检测装置和通讯电路双向通信。

一种电动汽车车载充电控制系统及其控制方法，主要包括以下步骤：

步骤（1）：交流充电插头接入蓄电池；

步骤（2）：充电机控制器判断是否连接，如果是就发送充电指令给本地充电管理系统，并进入步骤（3），如果否就返回步骤（1）；

步骤（3）：本地充电管理系统读取当前电池类型ID以及存储各组电池当前电压水平，并发送给充电机控制器，充电机控制器接收本地充电管理系统发过来的所配电池数量，电池型号，电芯电压，电池组总电压、充电状态、电池容量、电池温度、单组电池状态、充放电次数信息，并通过通讯电路远程发送到远程服务中心；

步骤（4）：通过读取电池所配保护板标记唯一ID，与远程服务中心登记车主购买电动车信息进行比对，判断该车所配电池与车型是否一致，如果是进入步骤（5）；如果否就进入步骤（6）；

步骤（5）：判断电池是否超出可继续充电次数，如果是就进入步骤（6），如果否就进入步骤（7）；

步骤（6）：远程服务中心发送指令不允许本地充电管理系统执行充电指令，结束；

步骤（7）：通过远程服务中心进行电池类型充电曲线匹配并针对各组电池状态进行均衡充电控制，所述均衡充电控制包括通过实时获取的数据给出蓄电池当前的状态以及需要何种充电方式、针对每组电池需要多大电流值、电压值；充电机控制器接收远程服务中心发送的均衡充电控制信息；

步骤（8）：本地充电管理系统进行均衡控制充电管理：本地充电管理系统对每组电池进行充电均衡控制，保证每一组电池都能够在同一电压水平下进行充电；

步骤（9）：判断各组蓄电池是否已经达到同一电压，如果是就充电结束，如果否就返回步骤（8）。

本发明的有益效果：

1、智能充电方法：就是在充电的过程中结合本地充电管理系统对蓄电池进行动态监控，根据蓄电池的变化而动态的改变充电的电流或电压，保证了蓄电池几乎在满足自身理论特性的状态下的充电，从而达到一种最优的充电效果——节能、高效、快速、安全。

2、充电机控制器：充电机在对蓄电池进行预充电时，将电池数据实时远程传输到服务中心，服务中心可根据电动车档案查找充电蓄电池类型及充电曲线，并可监控防止用户私自更换原型号蓄电池，按照服务器保存充电曲线进行充电，保障充电过程的准确性及安全性。

3、如果电池系统共有四组电池组成，本地充电管理系统将对每组电池进行充电均衡控制，保证每一组电池都可以在同一电压水平下进行充电。可大大减少由于对所有电池进行串联充电造成每组电池充电状态不一致现象，造成过充或欠充问题。

4.远程服务中心根据电池类型选配充电曲线，并根据当然配置各组电池状态进行智能处理，选择最佳充电程序，发送电流和电压的控制信息给车载充电控制器，实现实时、精确和快速的控制充电过程。

附图说明

图1为车载电池充电控制管理系统；

图2为车载充电控制管理流程。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种电动汽车车载充电控制系统，包括

充电机控制器，检测蓄电池过充或欠充的工作状态，并给蓄电池充电或断电；

本地充电管理系统，用于接收远程服务中心实时充电策略，对充电过程进行全面跟踪和信息反馈；

蓄电池，用于向本地充电管理系统反馈本体电压，接收充电机控制器的充电电流，通过所述蓄电池与本地充电管理系统交互，进行电池充放电；

远程服务中心，用于实时诊断本地充电管理系统所监测的充电过程，提供适合每一辆电动车所配电池的最优充电控制策略，并将充电次数、充电稳定性进行累计，出现问题及时提醒车主前往维修站点。

所述充电机控制器包括充电主回路电路、充电主回路控制电路和通讯电路；

所述充电主回路电路包括依次连接的EMI滤波器、整流器、PFC装置、高频逆变器、LC滤波器。

所述充电主回路控制电路包括交流检测器、UCC3895脉宽调制器、电压检测装置、电流检测装置。

所述电压检测装置和电流检测装置均接收LC滤波器传输过来的信号，所述电流检测装置将信号传输给UCC3895脉宽调制器，所述电压检测装置接收UCC3895脉宽调制器传输过来的信号，所述UCC3895脉宽调制器还分别接收交流检测器和通讯电路的数据，所述UCC3895脉宽调制器还将数据传输给通讯电路和PFC装置，所述通讯电路与远程服务中心双向通讯，所述充电管理系统还通过CAN总线分别与LC滤波器、电压检测装置、电流检测装置和通讯电路双向通信。

如图2所示，一种电动汽车车载充电控制系统及其控制方法，主要包括以下步骤：

步骤（1）：交流充电插头接入蓄电池；

步骤（2）：充电机控制器判断是否连接，如果是就发送充电指令给本地充电管理系统，并进入步骤（3），如果否就返回步骤（1）；

步骤（3）：本地充电管理系统读取当前电池类型ID以及存储各组电池当前电压水平，并发送给充电机控制器，充电机控制器接收本地充电管理系统发过来的所配电池数量，电池型号，电芯电压，电池组总电压、充电状态、电池容量、电池温度、单组电池状态、充放电次数信息，并通过通讯电路远程发送到远程服务中心；

步骤（4）：通过读取电池所配保护板标记唯一ID，与远程服务中心登记车主购买电动车信息进行比对，判断该车所配电池与车型是否一致，如果是进入步骤（5）；如果否就进入步骤（6）；

步骤（5）：判断电池是否超出可继续充电次数，如果是就进入步骤（6），如果否就进入步骤（7）；

步骤（6）：远程服务中心发送指令不允许本地充电管理系统执行充电指令，结束；

步骤（7）：通过远程服务中心进行电池类型充电曲线匹配并针对各组电池状态进行均衡充电控制，所述均衡充电控制包括通过实时获取的数据给出蓄电池当前的状态以及需要何种充电方式、针对每组电池需要多大电流值、电压值；充电机控制器接收远程服务中心发送的均衡充电控制信息；

步骤（8）：本地充电管理系统进行均衡控制充电管理：本地充电管理系统对每组电池进行充电均衡控制，保证每一组电池都能够在同一电压水平下进行充电；

步骤（9）：判断各组蓄电池是否已经达到同一电压，如果是就充电结束，如果否就返回步骤（8）。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种电动汽车车载充电控制系统，其特征是，包括

充电机控制器，检测蓄电池过充或欠充的工作状态，并给蓄电池充电或断电；

本地充电管理系统，用于接收远程服务中心实时充电策略，对充电过程进行全面跟踪和信息反馈；

蓄电池，用于向本地充电管理系统反馈本体电压，接收充电机控制器的充电电流，通过所述蓄电池与本地充电管理系统交互，进行电池充放电；

远程服务中心，用于实时诊断本地充电管理系统所监测的充电过程，提供适合每一辆电动车所配电池的最优充电控制策略，并将充电次数、充电稳定性进行累计，出现问题及时提醒车主前往维修站点。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车车载充电控制系统，其特征是，

所述充电机控制器包括充电主回路电路、充电主回路控制电路和通讯电路；

所述充电主回路电路包括依次连接的EMI滤波器、整流器、PFC装置、高频逆变器、LC滤波器；

所述充电主回路控制电路包括交流检测器、UCC3895脉宽调制器、电压检测装置、电流检测装置。

3.如权利要求1或2所述的一种电动汽车车载充电控制系统，其特征是，所述电压检测装置和电流检测装置均接收LC滤波器传输过来的信号，所述电流检测装置将信号传输给UCC3895脉宽调制器，所述电压检测装置接收UCC3895脉宽调制器传输过来的信号，所述UCC3895脉宽调制器还分别接收交流检测器和通讯电路的数据，所述UCC3895脉宽调制器还将数据传输给通讯电路和PFC装置，所述通讯电路与远程服务中心双向通讯，所述充电管理系统还通过CAN总线分别与LC滤波器、电压检测装置、电流检测装置和通讯电路双向通信。

4.如上述任一权利要求所述的一种电动汽车车载充电控制系统的控制方法，其特征是，主要包括以下步骤：

步骤（1）：交流充电插头接入蓄电池；

步骤（2）：充电机控制器判断是否连接，如果是就发送充电指令给本地充电管理系统，并进入步骤（3），如果否就返回步骤（1）；

步骤（3）：本地充电管理系统读取当前电池类型ID以及存储各组电池当前电压水平，并发送给充电机控制器，充电机控制器接收本地充电管理系统发过来的所配电池数量，电池型号，电芯电压，电池组总电压、充电状态、电池容量、电池温度、单组电池状态、充放电次数信息，并通过通讯电路远程发送到远程服务中心；

步骤（4）：通过读取电池所配保护板标记唯一ID，与远程服务中心登记车主购买电动车信息进行比对，判断该车所配电池与车型是否一致，如果是进入步骤（5）；如果否就进入步骤（6）；

步骤（5）：判断电池是否超出允许继续充电次数，如果是就进入步骤（6），如果否就进入步骤（7）；

步骤（6）：远程服务中心发送指令不允许本地充电管理系统执行充电指令，结束；

步骤（7）：通过远程服务中心进行电池类型充电曲线匹配并针对各组电池状态进行均衡充电控制，所述均衡充电控制包括通过实时获取的数据给出蓄电池当前的状态以及需要何种充电方式、针对每组电池需要多大电流值、电压值；充电机控制器接收远程服务中心发送的均衡充电控制信息；

步骤（8）：本地充电管理系统进行均衡控制充电管理：本地充电管理系统对每组电池进行充电均衡控制，保证每一组电池都能够在同一电压水平下进行充电；

步骤（9）：判断各组蓄电池是否已经达到同一电压，如果是就充电结束，如果否就返回步骤（8）。

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