CN105346406B - 一种获取电动汽车充电信息的车载系统及其工作方法 - Google Patents

一种获取电动汽车充电信息的车载系统及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种获取电动汽车充电信息的车载系统及其工作方法，该系统包括：电池管理系统和充电信息获取模块；所述电池管理系统与充电站内的充电机采用CAN总线网络相互通信；所述充电信息获取模块包括CAN控制器，所述CAN控制器与CAN收发器相连，所述CAN收发器与所述充电机及电池管理系统均通过CAN总线网络相互通信；所述CAN控制器还与微控制器相连，所述微控制器与存储模块相连。

Description

一种获取电动汽车充电信息的车载系统及其工作方法
技术领域
本发明属于电动汽车领域，尤其涉及一种获取电动汽车充电信息的车载系统及其工作方法。
背景技术
电动汽车是由电动机驱动的汽车，其中，电动机的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他能量储存装置。大部分车辆直接采用电机驱动，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子，其难点在于电力储存技术。本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力、光、热等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。
现阶段，我国大力推广插电式混合动力汽车和纯电动汽车，非插电式混合动力汽车已不在国家补贴范围之内。这样做的原因在于，插电式混合动力汽车与纯电动汽车都具有纯电驱动模式，可以直接从电网补充能量驱动车辆行驶，行驶过程具有节能环保零排放零污染的优点。在车辆使用过程中，充电电量由国家电网的充电桩进行统计，作为收取电费的依据，许多运营公司和车主无法从车辆直接得到充电信息。
此外，车辆的设计人员目前获取充电电能信息也较为困难，很难验证车辆的节能效果。现有行业解决方案是，在充电电路中增加一个车载电能表，由车载电能表负责记录和计量车辆充电信息，但是这个方案的成本较高，实际装车费用在三千元以上，且无法实现阶段电量的统计功能，不利于电动汽车的推广应用。
发明内容
为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种获取电动汽车充电信息的车载系统及其工作方法。该车载系统，用于解决现有技术中无法对电动汽车的充电信息情况进行实时监控问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种获取电动汽车充电信息的车载系统，包括：电池管理系统和充电信息获取模块；
所述电池管理系统与充电站内的充电机采用CAN总线网络相互通信；所述充电信息获取模块包括CAN控制器，所述CAN控制器与CAN收发器相连，所述CAN收发器与所述充电机及电池管理系统均通过CAN总线网络相互通信；所述CAN控制器还与微控制器相连，所述微控制器与存储模块相连；
当充电机为电动汽车的车载电池充电的初始时刻，充电机发出充电机辨识报文CRM，CAN收发器通过CAN总线网络获取充电机辨识报文CRM并传送至CAN控制器；
在车载电池充电的过程中，充电机还发出的包含电动汽车电池充电时间和充电电能信息的充电机统计数据报文CSD，CAN收发器通过CAN总线网络获取充电机统计数据报文CSD并传送至CAN控制器；
CAN控制器将接收到的充电机辨识报文CRM及充电机统计数据报文CSD均发送至微控制器，经微控制器解析，进而获得并存储车载电池的初始充电时间、电池充电时间和充电电能信息。
所述微控制器还与显示模块相连。
所述车载系统还包括GPS接收模块，所述GPS接收模块与微控制器相连。
所述车载系统还包括温度传感器，所述温度传感器用于检测电池管理系统的温度信息，并传送至微控制器。
所述车载系统还包括湿度传感器，所述湿度传感器用于检测电池管理系统周围环境的湿度信息，并传送至微控制器。
所述微控制器还与云端服务器相互通信。
所述云端服务器与移动终端相互通信。
一种获取电动汽车充电信息的车载系统的工作方法，包括：
步骤(1)：充电机为车载电池初始时刻，CAN控制器判断是否收到充电机发出充电机辨识报文CRM，若是，则获取并记录电动汽车的初始充电时间；否则，不记录本次充电信息；
步骤(2)：车载电池处于充电状态下，CAN控制器判断是否收到充电机发出的包含电动汽车电池充电时间和充电电能信息的充电机统计数据报文CSD，若是，则获取并记录电动汽车的电池充电时间和充电电能信息；否则，不记录本次充电信息；
步骤(3)：获取的电动汽车的初始充电时间、电池充电时间和充电电能信息由微控制器打包传送至存储模块进行存储。
在所述步骤(3)中，微控制器还将电动汽车的初始充电时间发送至云端服务器，云端服务器将电动汽车的初始充电时间发送至移动终端进行监控。
在所述步骤(3)中，微控制器还将电动汽车的电池充电时间和充电电能信息发送至云端服务器，云端服务器将电动汽车的电池充电时间和充电电能信息发送至移动终端进行监控。
本发明的有益效果为：
(1)本发明通过采用CAN总线网络连接充电机、电池管理系统和CAN收发器，并通过CAN总线网络获取充电机发出充电机辨识报文CRM以及充电机统计数据报文CSD，进而通过微控制器解析获得电动汽车的充电信息；
(2)本发明的该车载系统使得车辆不需安装车载电能表就可以方便的查看国家电网向电池的充电信息，包括初始充电时间、充电持续时间和充电电能数据，大幅节约电动汽车制造成本和安装布置空间；
(3)本发明的该车载系统的微控制器还与云端服务器相互通信，云端服务器与移动终端相互通信，这样使得微控制器还将电动汽车的初始充电时间、电池充电时间和充电电能信息发送至云端服务器，云端服务器将接收的信息发送至移动终端，并达到能够在移动终端实时对上述信息进行监控的目的。
附图说明
图1为本发明的获取电动汽车充电信息的车载系统结构示意图；
图2为本发明的获取电动汽车充电信息的车载系统的工作方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
如图1所示，本发明的获取电动汽车充电信息的车载系统，包括：电池管理系统BMS和充电信息获取模块；
所述电池管理系统采用CAN总线网络与充电机相互通信；所述充电信息获取模块包括CAN控制器，所述CAN控制器与CAN收发器相连，所述CAN收发器与所述充电机及电池管理系统均通过CAN总线网络相互通信；所述CAN控制器还与微控制器相连，所述微控制器与存储模块相连；
当充电机为电动汽车的车载电池充电的初始时刻，充电机发出充电机辨识报文CRM，CAN收发器通过CAN总线网络获取充电机辨识报文CRM并传送至CAN控制器；
在车载电池充电的过程中，充电机还发出的包含电动汽车电池充电时间和充电电能信息的充电机统计数据报文CSD，CAN收发器通过CAN总线网络获取充电机统计数据报文CSD并传送至CAN控制器；
CAN控制器将接收到的充电机辨识报文CRM及充电机统计数据报文CSD均发送至微控制器，经微控制器解析，进而获得并存储电动汽车的初始充电时间、电池充电时间和充电电能信息。
本实施例中，微控制器还与显示模块相连。显示模块用于显示初始充电时间、电池充电时间和充电电能。
充电信息获取模块中的CAN收发器与充电CAN网络直接相连，CAN收发器优先选用PCA82C251芯片，用于接收充电CAN网络发送的CRM报文和CSD报文。
CAN控制器为独立CAN控制器，其优先选用SJA1000芯片，支持与微控制器直接连接，用于完成CAN总线物理层和数据链路层的全部功能。
微控制器用于处理来自独立CAN控制器的数据，并控制独立CAN控制器的工作状态，优先选用80C51系列芯片。
存储单元选择与微控制器兼容的芯片，满足数据存储与调用需求，用于存储解析后的电池充电信息。
显示单元主要用于人机交互，方便观察电池充电信息。
充电信息获取模块还可以具备嵌入式实时操作系统和时钟电路，通过操作车载仪表查询显示充电数据信息，包括初始充电时间、累计充电时间和充电电能。
本发明的车载系统还包括GPS接收模块，所述GPS接收模块与微控制器相连。
进一步地，本发明的车载系统还可以包括温度传感器，所述温度传感器用于检测电池管理系统的温度信息，并传送至微控制器。
进一步地，本发明的车载系统还包括湿度传感器，所述湿度传感器用于检测电池管理系统周围环境的湿度信息，并传送至微控制器。
更进一步地，本发明的微控制器还与云端服务器相互通信。云端服务器与移动终端相互通信。
本发明的获取电动汽车充电信息的车载系统的工作方法，包括：
步骤(1)：充电机为车载电池初始时刻，CAN控制器判断是否收到充电机发出充电机辨识报文CRM，若是，则获取并记录电动汽车的初始充电时间；否则，不记录本次充电信息；
步骤(2)：车载电池处于充电状态下，CAN控制器判断是否收到充电机发出的包含电动汽车电池充电时间和充电电能信息的充电机统计数据报文CSD，若是，则获取并记录电动汽车的电池充电时间和充电电能信息；否则，不记录本次充电信息；
步骤(3)：获取的电动汽车的初始充电时间、电池充电时间和充电电能信息由微控制器打包传送至存储模块进行存储。
在所述步骤(3)中，微控制器还将电动汽车的初始充电时间发送至云端服务器，云端服务器将电动汽车的初始充电时间发送至移动终端进行监控。
在所述步骤(3)中，微控制器还将电动汽车的电池充电时间和充电电能信息发送至云端服务器，云端服务器将电动汽车的电池充电时间和充电电能信息发送至移动终端进行监控。
具体的本发明的获取电动汽车充电信息的车载系统的工作过程，如图2所示：
(1)在电动汽车的车载电池充电初始时刻，CAN控制器判断是否通过CAN总线收到充电机辨识报文CRM，若收到CRM报文的SPN2560＝0XAA时，则说明充电机、电池管理系统和充电信息获取模块三者之间的通信链路正确，依据充电信息获取模块自带时钟记录本次充电的初始充电时间，或将CRM报文传送至微控制器进行解析并获取本次充电的初始充电时间，然后进入下一步骤；若没有收到，则不记录本次充电信息；
(2)充电结束时，充电机会发送充电机统计数据报文CSD。充电过程中，CAN控制器持续监测是否收到充电机统计数据报文CSD，若没有收到，则不记录本次充电信息；若收到，则解析CSD报文，记录本次充电的累计充电时间T和充电电能E。
(3)微控制器将本次充电信息打包存入存储模块，便于调用和查询。
(4)微控制器按照初始充电时间、累计充电时间、充电电能的排列方式记录存储每一次的充电统计信息，在显示模块中可以显示最近10次的充电信息，超过10次后按照先进先出的方式进行显示。
(5)微控制器根据存储单元存储的充电信息数据，依据公式：
总计充电时间∑T为：
∑T＝T1+T2+……+Tn
总计充电电能∑E为：
∑E＝E1+E2+……+En
其中，n表示总计充电次数，Ti表示第i段充电时间，Ei表示第i段充电电能，n为大于等于1的正整数，i为大于等于1且小于等于n的正整数。
计算总计充电时间和总计充电电能，并将总计充电信息打包存入存储单元，便于调用和查询，可在显示模块上显示总计充电信息。
(6)当需要查询的时间阶段Tm，微控制器筛选出这个时间阶段的k次充电信息数据，依据公式：
阶段充电时间∑Tm：
∑Tm＝Tm+1+Tm+2+……+Tm+k
阶段充电电能∑Em：
∑Em＝Em+1+Em+2+……+Em+k
其中，m表示充电阶段，k表示m阶段的充电次数，Tm+j表示m阶段的第j次充电的时间，Tm+j表示m阶段的第j次充电的电能，k为大于等于1的正整数，j为大于等于1且小于等于k的正整数。
计算阶段充电时间和阶段充电电能，并将阶段充电信息打包存入存储单元，便于调用和查询，可在显示模块上显示总计充电信息。
本发明可以查询最近10次的单次充电信息、阶段充电信息和总计充电信息，便于运营公司统计车辆用电数据。其中，本发明中提到的报文代号定义及报文格式符合GB/T27930-2011《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》之规定。
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 (10)

1.一种获取电动汽车充电信息的车载系统，其特征在于，包括：电池管理系统和充电信息获取模块；
所述电池管理系统与充电站内的充电机采用CAN总线网络相互通信；所述充电信息获取模块包括CAN控制器，所述CAN控制器与CAN收发器相连，所述CAN收发器与所述充电机及电池管理系统均通过CAN总线网络相互通信；所述CAN控制器还与微控制器相连，所述微控制器与存储模块相连；
当充电机为电动汽车的车载电池充电的初始时刻，充电机发出充电机辨识报文CRM，CAN收发器通过CAN总线网络获取充电机辨识报文CRM并传送至CAN控制器；
在车载电池充电的过程中，充电机还发出的包含电动汽车电池充电时间和充电电能信息的充电机统计数据报文CSD，CAN收发器通过CAN总线网络获取充电机统计数据报文CSD并传送至CAN控制器；
CAN控制器将接收到的充电机辨识报文CRM及充电机统计数据报文CSD均发送至微控制器，经微控制器解析，进而获得并存储车载电池的初始充电时间、电池充电时间和充电电能信息；
其中，充电机为车载电池初始时刻，CAN控制器判断是否收到充电机发出充电机辨识报文CRM，若是，则获取并记录电动汽车的初始充电时间；否则，不记录本次充电信息；
车载电池处于充电状态下，CAN控制器判断是否收到充电机发出的包含电动汽车电池充电时间和充电电能信息的充电机统计数据报文CSD，若是，则获取并记录电动汽车的电池充电时间和充电电能信息；否则，不记录本次充电信息；
获取的电动汽车的初始充电时间、电池充电时间和充电电能信息由微控制器打包传送至存储模块进行存储。
2.如权利要求1所述的一种获取电动汽车充电信息的车载系统，其特征在于，所述微控制器还与显示模块相连。
3.如权利要求1所述的一种获取电动汽车充电信息的车载系统，其特征在于，所述车载系统还包括GPS接收模块，所述GPS接收模块与微控制器相连。
4.如权利要求1所述的一种获取电动汽车充电信息的车载系统，其特征在于，所述车载系统还包括温度传感器，所述温度传感器用于检测电池管理系统的温度信息，并传送至微控制器。
5.如权利要求1所述的一种获取电动汽车充电信息的车载系统，其特征在于，所述车载系统还包括湿度传感器，所述湿度传感器用于检测电池管理系统周围环境的湿度信息，并传送至微控制器。
6.如权利要求1所述的一种获取电动汽车充电信息的车载系统，其特征在于，所述微控制器还与云端服务器相互通信。
7.如权利要求6所述的一种获取电动汽车充电信息的车载系统，其特征在于，所述云端服务器与移动终端相互通信。
8.一种如权利要求1所述的获取电动汽车充电信息的车载系统的工作方法，其特征在于，包括：
步骤（1）：充电机为车载电池初始时刻，CAN控制器判断是否收到充电机发出充电机辨识报文CRM，若是，则获取并记录电动汽车的初始充电时间；否则，不记录本次充电信息；
步骤（2）：车载电池处于充电状态下，CAN控制器判断是否收到充电机发出的包含电动汽车电池充电时间和充电电能信息的充电机统计数据报文CSD，若是，则获取并记录电动汽车的电池充电时间和充电电能信息；否则，不记录本次充电信息；
步骤（3）：获取的电动汽车的初始充电时间、电池充电时间和充电电能信息由微控制器打包传送至存储模块进行存储。
9.如权利要求8所述的一种获取电动汽车充电信息的车载系统的工作方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，微控制器还将电动汽车的初始充电时间发送至云端服务器，云端服务器将电动汽车的初始充电时间发送至移动终端进行监控。
10.如权利要求8所述的一种获取电动汽车充电信息的车载系统的工作方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，微控制器还将电动汽车的电池充电时间和充电电能信息发送至云端服务器，云端服务器将电动汽车的电池充电时间和充电电能信息发送至移动终端进行监控。
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