CN105835714A - 一种车对车充电机和系统以及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车对车充电机和系统以及充电方法，车对车充电机包括匹配转换电路、用于连接受电车的受电高压接口，用于连接充电车的充电高压接口，低压直流母线，充电机控制器，所述受电高压接口、充电高压接口分别连接匹配转换电路的输入端和输出端；还包括用于为车对车充电机控制系统供电的低压储能装置，用于连接充电车的第一低压接口、用于连接受电车的第二低压接口，所述低压储能装置与低压母线连接，低压母线连接所述第一低压接口和第二低压接口。本发明提供的一种车对车充电的方法，通过独立的车对车充电机，能够在某一辆电动车因电量耗尽而抛锚时，任意一辆其他电动车即可对其充电。

Description

一种车对车充电机和系统以及充电方法

技术领域

本发明涉及一种新能源领域，尤其涉及一种纯电动汽车之间的车对车充电机，并提供了一种车对车充电系统和充电方法。

背景技术

随着新能源汽车特别是纯电动汽车的推广不断利好，各地充电站建设的相关补贴政策也在规划甚至已经出台，充电基础设施无论是数量还是分布范围都有了很大提高。但是由于纯电动车辆续驶里程的限制，车辆使用者十分关心车辆由于动力电源耗尽而抛锚的问题。虽然许多车辆制造企业都通过车辆仪表或者其他方式提醒车辆驾驶员电池剩余电量信息和电量过低报警信息，但是不可避免的会出现车辆剩余电量不能满足车辆行驶到充电设施位置、或者驾驶员无意识的把车辆电量耗尽的情况。

为了避免该问题影响车辆使用者对纯电动车辆使用的体验，甚至影响纯电动车辆的使用和推广，有必要开发车对车充电技术，满足车辆在电量耗尽或者电量低至车辆储能装置不再输出的情况下对车辆补充电能的需要。现有技术中，申请号为201310733583.4的发明专利《电动汽车之间相互充电的系统及充电连接器》公开了这样的一种方案：包括第一电动汽车和第二电动汽车、充电连接器；第一电动汽车和第二电动汽车分别包括动力电池、电池管理器、能量转换控制装置和充放电插座，其中，能量转换控制装置包括：三电平双向DC/AC模块、充放电控制模块、控制器模块；充电连接器分别连接在第一电动汽车和第二电动汽车之间，当第一电动汽车进入放电模式时，第二电动汽车进入充电模式，以使第一电动汽车通过充电连接器对第二电动汽车进行充电。

然而，上述技术方案，需要在电动汽车和充电连接器上都做出改进，这样如果某辆需要充电的电动汽车没有按照上述技术方案进行改进，那么就不能够进行充电，因此上述技术方案通用性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种纯电动汽车之间相互充电的系统，首先解决现有技术中电动汽车之间相互充电的系统通用性差的技术问题，并且在此基础上解决充电车、受电车、充电机之间低压供电的问题。

同时，本发明还提供了适用于上述系统的一种纯电动汽车之间相互充电的方法，以及适用于上述系统的一种充电机。

一种车对车充电机，包括匹配转换电路、用于连接受电车的受电高压接口，用于连接充电车的充电高压接口，低压直流母线，充电机控制器，所述受电高压接口、充电高压接口分别连接匹配转换电路的输入端和输出端；还包括用于为车对车充电机控制系统供电的低压储能装置，用于连接充电车的第一低压接口、用于连接受电车的第二低压接口，所述低压储能装置与低压母线连接，低压母线连接所述第一低压接口和第二低压接口。

进一步的，所述低压储能装置还连接有一个用于为低压储能装置补充电能的补电DC/DC模块，所述补电DC/DC模块输入端连接所述充电高压接口，输出端连接所述低压储能装置。

进一步的，所述匹配转换模块为匹配DC/DC模块，其一端分别通过第一开关与充电高压接口连接，其另一端通过第二开关与受电高压接口连接。

进一步的，所述低压储能装置是24V蓄电池，所述24V蓄电池的两端连接第二DC/DC的输出接口。

进一步的，所述车对车充电机控制系统还设有用于连接充电车和受电车的通讯接口以及CC确认信号接口。

一种车对车充电系统，包括充电车、受电车、充电机，充电车的受电高压接口连接受电车，充电车的充电高压接口连接充电车，充电机的受电高压接口、充电高压接口分别连接充电机内部匹配转换模块的输入端和输出端；充电机还包括低压储能装置，用于连接充电车的第一低压接口、用于连接受电车的第二低压接口，所述低压储能装置与充电机内低压母线连接，为充电车、受电车、以及充电机控制器提供低压电源。

适用于上述车对车充电机的一种车对车充电方法，步骤如下：

步骤1)：将充电机、充电车、受电车按照对应接口进行连接；

步骤2)：充电机自身的低压储能装置给充电机、充电车、受电车提供低压电源；

步骤3)：闭合受电车侧接触器和充电车侧接触器，开始充电。

进一步的，所述步骤2)执行完毕后，充电机与充电车、受电车的连接进行确认检测；并且在充电机进行自检完毕后执行。

进一步的，在闭合充电车侧充电变流器前，进行电池反接检测，在确认无误后再闭合充电车侧充电变流器；在闭合受电车侧充电变流器前，进行电池反接检测，在确认无误后再闭合受电车侧充电变流器。

进一步的，所述步骤3)中闭合受电车侧接触器和充电车侧接触器的步骤依次如下：

步骤a)：受电车BMS根据与充电机通讯，闭合受电车侧充电接触器；

步骤b)：充电机检侧到受电车充电接触器闭合后，闭合充电机内第二开关，并向充电车发送救援充电请求；

步骤c)：充电车接收到救援充电请求后，闭合充电接触器。

本发明提供的一种车对车充电的方法，通过独立的车对车充电机，能够在某一辆电动车因电量耗尽而抛锚时，任意一辆其他电动车即可对其充电，而不需要再设置专门的救援车，或者将抛锚电动车拖到充电站，通用性好。

同时，为实现上述方法还提供了一种车对车充电机以及基于该车对车充电机的充电系统，充电系统包括充电车和受电车，该车对车充电机独立设置，能够方便的使一辆电量充足的电动车(即充电车)对另外一辆电量耗尽的电动车(即受电车)进行充电。

在车对车充电系统中的低压供电方面，车对车充电机内部设有低压储能装置，用于在车对车充电系统工作时给充电车、受电车、充电机提供低压电源，从而能够在充电时充电车和受电车都下电，进一步的保证充电时车辆不会行车。进一步的，设置第二DC/DC将把充电车动力电源提供的高压输出转换成低压辅助电源给低压储能装置供电，保证了低压储能装置电量的充足。

附图说明

图1是本发明车对车充电系统结构示意图；

图2是本发明车对车充电机的结构原理图；

图3是车对车充电方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

车对车充电系统实施例

本发明提供了一种纯电动汽车之间相互充电的系统，结合目前直流充电机的相关标准，在不影响车辆正常充电和使用的前提下，实现两台纯电动汽车之间的充电，如图1所示，是本发明纯电动汽车之间相互充电的系统结构示意图。

从图1中可以看出，第一电动汽车和第二电动汽车通过车对车充电机连接，实现两辆电动汽车之间的充电，具体的，结合图2可知，车对车充电机的第一充电枪连接电能不足等待救援的受电电动汽车的充电插座，第二充电枪连接电力充足的充电电动汽车的充电插座。第一充电枪、第二充电枪分别连接到车对车充电机上，充电机上设有用于连接充电枪高压线路的充电高压接口和受电高压接口，用于连接充电枪低压供电线路的充电低压接口和受电低压接口。具体的，第一充电枪中的通信线路通讯连接车对车充电机中的第一充电机控制器，接收和发送第一充电枪所要连接的电动汽车的BMS信号和连接确认信号，第一充电枪中的高压线路连接充电机上的受电高压接口，受电高压接口通过设于高压母线正极接线上的开关K11和设于高压母线负极接线上的开关K12连接车对车充电机中的第一DC/DC功率模块(即匹配转换模块)，第一DC/DC功率模块的另外一个端口的正出线端通过开关K21、负出线端通过开关K22对应连接充电机的充电高压接口，充电高压接口连接第二充电枪中的高压线路；第二充电枪中的通信线路通讯连接车对车充电机的第二充电机控制器，用以实现第二充电机控制器与第二充电枪所连接电动汽车之间进行BMS信号和连接确认信号的接收和发送；第一充电机控制器控制开关K11和开关K12的开断和闭合，第二充电机控制器控制开关K21和开关K22的开断和闭合。车对车充电机中还设有用以与第一DC/DC功率模块相连导线构成回路的导线1和导线2。

需要说明的是，在本实施例中，车对车充电机与第一充电枪所连电动汽车的通讯、与第二充电枪所连电动汽车的通信，分别是通过第一充电机控制器和第二充电机控制器来实现的，作为其他实施方式，控制系统还可以只设置一个充电机控制器，来实现车对车充电机与第一电动汽车、第二电动汽车的通信，并同时控制开关K11、K12、K21、K22的开断或者闭合。

上述控制开关也可以只设置在充电机高压母线的正极上。

为了能够在充电时给第一电动汽车、第二电动汽车以及车对车充电机中的低压设备供电，车对车充电机中还设有低压供电系统；低压供电系统包括第二DC/DC功率模块(即补电DC/DC模块)和低压储能装置，第二DC/DC功率模块两端的正出线端分别连接第一DC/DC功率模块的正出线端和导线1，第二DC/DC功率模块两端的负出线端分别连接第一DC/DC功率模块的负出线端和导线2，在第二DC/DC功率模块靠近导线1侧的出线端还并联有一个低压储能装置。在本实施例中，所述的低压供电系统采用蓄电池供电；作为其他实施方式，还可以采用其他的储能装置，比如超级电容等。

上述实施例中，第二DC/DC首先通过高压母线上的第二开关然后才连接到充电机的充电高压接口，作为其他实施方式，还可以直接连接到充电机的充电高压接口。当然，如果24V蓄电池本身的电量容量比较大，或者将该蓄电池配置为可以更换的形式，则不需要设计为其补充电能的DC/DC模块；当然，如果另外设置了为储能装置充电的电流，也可以不设置第二DC/DC模块。

上述给出了本发明一种纯电动汽车之间相互充电的系统的具体实施方式，下面对其工作方式，也就是说一种纯电动汽车之间相互充电的方法予以具体说明。

如图3所示，是本发明纯电动汽车之间相互充电的流程图，在某一辆电动汽车需要充电时(以下简称受电车)，而另外一辆电力充足的电动汽车(以下简称充电车)也准备好为该电力不足电动汽车充电时，首先将与车对车充电机相连的第一充电枪(受电枪)连接到受电车的充电插座上，将与车对车充电机相连的第二充电枪(充电枪)连接到充电车的充电插座上。此时，第一充电机控制器和第二充电机控制器检测到第一充电枪和第二充电枪连接后，控制24V低压供电系统中的24V蓄电池给充电车、受电车以及车对车充电机中的低压用电设备供电，满足上述低压用电设备的用电需求。同时，为了保证低压用电设备供电的充足，24V低压供电系统中的第二DC/DC功率模块根据需要将充电车提供的高电压转换为24V低压辅助电源。

当充电车检测到充电枪连接后，按照GB/T 20234.3-2011要求的步骤首先充电车检测CC连接是否完成。然后充电机进行自检和CC连接确认检测，同时BMS发送充电枪连接信号给整车控制器VCU，通过整车控制器控制车辆不能行车，从而避免充电过程中车辆误动造成危险；同时受电车24V低压辅助电源连接后，按照GB/T 20234.3-2011要求的步骤，分别检测CC1信号和CC2信号，进行受电车连接确认检测，保证车辆与充电机连接可靠。同时受电车整车控制器通过BMS得电，并在接到BMS发送充电枪连接信号后控制车辆锁止，避免充电过程中车辆移动造成危险。如果上述四个检测中，有一项没有达到要求，那么充电机将会提示连接故障，提示重新操作充电枪、受电枪分别于充电车和受电车的连接。

受电车连接确认并锁止以后，充电机和受电车根据GB/T 27930-2011的规定进行通讯，进入充电握手和参数配置阶段，受电车的BMS向车对车充电机发送充电请求信息，并闭合车辆侧充电接触器。具体的顺序为，先闭合受电车侧充电开关，再闭合充电机输出侧开关K11和K12。为避免充电接触器误动作或者电池反接造成充电安全事故，充电机需具备电池反接检测功能，并判断受电车充电接触器闭合且无误后再闭合充电机充电开关。

然后，车对车充电机控制系统向充电车发送需实现救援充电请求，此请求通过在充电机与车辆BMS通讯报文里增加特定语句实现，但是在正常充电时，充电机不会发送此报文，因此在没有对其他电动车进行充电时充电车不会响应相关需求，可以有效的避免充电程序紊乱。

充电车接到救援充电请求后，首先充电车BMS系统判断自身电量余量(电池SOC)，若SOC低于允许放电最小值，则充电车发送不能输出指令，充电机接到此指令后显示相应报警信息。如果充电车电力充足，则在确认充电车辆能满足救援充电需求后，充电车与车对车充电机按照GB/T 27930-2011进行充电握手和参数配置通讯，参数配置无误后，充电机向充电车发送请求充电车侧充电接触器闭合信号，此信号可参考充电流程中充电车接到请求信号后，闭合充电车侧充电接触器，然后闭合充电机内部充电车侧开关K21和K22。此过程需要充电机具备防反接功能，并再判断充电车充电接触器闭合且无误后在闭合充电机充电开关。充电机与充电车的通讯按照GB/T 27930-2011进行。

充电过程开始后，受电车与车对车充电机、车对车充电机与充电车之间的通讯按照GB/T 27930-2011进行。

当需要结束充电时，受电车BMS首先发送中止充电报文给车对车充电机，并断开受电车侧充电接触器，车对车充电机收到受电车发送中止充电报文后，断开充电机内高压接触器，断开输出回路。同时，发送中止充电命令给充电车，充电车收到车对车充电机的充电中止命令后，断开充电车内充电接触器，充电过程结束。

车对车充电机的实施例

上述车对车充电系统实施例中已经对车对车充电机给出了具体的说明，在这里不再进行赘述。

车对车充电方法的实施例

上述车对车充电系统实施例中已经对车对车充电系统给出了具体的说明，在这里不再进行赘述。

以上给出了本发明具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车对车充电机，其特征在于，包括匹配转换电路、用于连接受电车的受电高压接口，用于连接充电车的充电高压接口，低压直流母线，充电机控制器，所述受电高压接口、充电高压接口分别连接匹配转换电路的输入端和输出端；还包括用于为车对车充电机控制系统供电的低压储能装置，用于连接充电车的第一低压接口、用于连接受电车的第二低压接口，所述低压储能装置与低压母线连接，低压母线连接所述第一低压接口和第二低压接口。

2.根据权利要求1所述的一种车对车充电机，其特征在于，所述低压储能装置还连接有一个用于为低压储能装置补充电能的补电DC/DC模块，所述补电DC/DC模块输入端连接所述充电高压接口，输出端连接所述低压储能装置。

3.根据权利要求2所述的一种车对车充电机，其特征在于，所述匹配转换模块为匹配DC/DC模块，其一端分别通过第一开关与充电高压接口连接，其另一端通过第二开关与受电高压接口连接。

4.根据权利要求1所述的一种车对车充电机，其特征在于，所述低压储能装置是24V蓄电池，所述24V蓄电池的两端连接第二DC/DC的输出接口。

5.根据权利要求1所述的一种车对车充电机，其特征在于，所述车对车充电机控制系统还设有用于连接充电车和受电车的通讯接口以及CC确认信号接口。

6.一种车对车充电系统，包括充电车、受电车，其特征在于，还包括充电机，充电车的受电高压接口连接受电车，充电车的充电高压接口连接充电车，充电机的受电高压接口、充电高压接口分别连接充电机内部匹配转换模块的输入端和输出端；充电机还包括低压储能装置，用于连接充电车的第一低压接口、用于连接受电车的第二低压接口，所述低压储能装置与充电机内低压母线连接，为充电车、受电车、以及充电机控制器提供低压电源。

7.适用于权利要求1所述车对车充电机的一种车对车充电方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1)：将充电机、充电车、受电车按照对应接口进行连接；

步骤2)：充电机自身的低压储能装置给充电机、充电车、受电车提供低压电源；

步骤3)：闭合受电车侧接触器和充电车侧接触器，开始充电。

8.根据权利要求7所述的一种车对车充电方法，其特征在于，所述步骤2)执行完毕后，充电机与充电车、受电车的连接进行确认检测；并且在充电机进行自检完毕后执行。

9.根据权利要求7所述的一种车对车充电方法，其特征在于，在闭合充电车侧充电变流器前，进行电池反接检测，在确认无误后再闭合充电车侧充电变流器；在闭合受电车侧充电变流器前，进行电池反接检测，在确认无误后再闭合受电车侧充电变流器。

10.根据权利要求7所述的一种车对车充电方法，其特征在于，所述步骤3)中闭合受电车侧接触器和充电车侧接触器的步骤依次如下：

步骤a)：受电车BMS根据与充电机通讯，闭合受电车侧充电接触器；

步骤b)：充电机检侧到受电车充电接触器闭合后，闭合充电机内第二开关，并向充电车发送救援充电请求；

步骤c)：充电车接收到救援充电请求后，闭合充电接触器。