CN106347156B - 一种车载充电控制管理模块、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种车载充电控制管理模块、系统和方法，该车载充电控制管理模块包括供电装置、车载充电控制单元、BMU唤醒电路、通信接口电路和充电接口电路，供电装置包括主电源、辅助电源和定时器电路，辅助电源连接整车常火电源，辅助电源还连接定时器电路，主电源经过电源控制开关连接到整车常火电源，车载充电控制单元连接并控制定时器电路和电源控制开关，定时器电路连接并控制电源控制开关，其中初始状态下定时器电路控制电源控制开关周期性通断，以周期性激活车载充电控制单元，车载充电控制单元检测到充电枪插入车载充电插座时，通过BMU唤醒电路激活电池管理系统主控模块BMU，并控制电源控制开关保持闭合。

Description

一种车载充电控制管理模块、系统和方法
技术领域
本发明涉及电动汽车的充电控制，尤其是一种车载充电控制管理模块、系统和方法。
背景技术
动力电池组是电动汽车的重要部件，在动力电池组中除电芯外的另一重要部件就是电池管理系统，电池管理系统负责电池组的状态监控，交直流充电管理，放电管理，保护等工作。
在充电管理功能中，要求电池管理系统在充电枪和车载充电插座连接时，能够识别充电类型以及实现和充电设备的交互通信，从而实现对动力电池组的可靠充电。目前电池管理系统中的充电管理功能主要由主控模块实现。由于主控模块内部集成了电池组的状态监控、放电管理，绝缘检测、CAN通讯、保护等诸多功能，需要采用高性能处理器，高性能处理器即使在低功耗模式下其功耗也在0.5W以上，从而导致较大的系统功耗无法满足使用电池供电的电动车长期待机的需求。而且，2015新国标要求电池管理系统具备电子锁检测功能，温度检测功能，而目前电池管理系统主控模块大多不具备电子锁的控制与检测功能和对充电插座接口的温度监控功能。另外，由于主控模块安装在电池包或是高压箱中，距离车载充电插座较远，充电接口检测线束从充电插座到主控模块较长，给整车线束布置带来许多不便。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种车载充电控制管理模块、系统和方法，有效降低进行车载充电控制管理的功耗。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种车载充电控制管理模块，包括供电装置、车载充电控制单元、BMU唤醒电路、通信接口电路和充电接口电路，所述供电装置用于向所述车载充电控制单元供电，所述车载充电控制单元通过所述通信接口电路连接到电池管理系统主控模块BMU，所述车载充电控制单元连接所述BMU唤醒电路和所述充电接口电路，所述BMU唤醒电路用于唤醒电池管理系统主控模块BMU，所述充电接口电路用于检测充电枪的状态，所述供电装置包括主电源、辅助电源和定时器电路，所述辅助电源连接整车常火电源从其持续取电，所述辅助电源连接所述定时器电路以向其持续供电，所述主电源经过电源控制开关从整车常火电源取电，所述车载充电控制单元连接并控制所述定时器电路和所述电源控制开关，所述定时器电路连接并控制所述电源控制开关，其中初始状态下所述定时器电路控制所述电源控制开关周期性通断，以周期性激活所述车载充电控制单元，所述车载充电控制单元通过所述充电接口电路周期性地检测充电枪的状态，当检测到充电枪插入车载充电插座时，通过所述BMU唤醒电路激活所述电池管理系统主控模块BMU，并控制所述电源控制开关保持闭合。
进一步地：
所述车载充电控制单元检测到充电枪未插入车载充电插座时，控制所述定时器电路提前关断所述电源控制开关，此后所述定时器电路重新控制所述电源控制开关周期性通断。
还包括与所述车载充电控制单元相连的电子锁控制电路和电子锁状态检测电路，所述车载充电控制单元根据所述电池管理系统主控模块BMU的电子锁控制命令，通过所述电子锁控制电路对充电电子锁进行锁止控制，并通过所述电子锁状态检测电路检测充电电子锁是否已正确锁止或处于解锁状态。
还包括与所述车载充电控制单元相连的充电插座温度检测电路，所述车载充电控制单元通过所述充电插座温度检测电路监控充电插座接口的温度情况。
所述通信接口电路为CAN通信接口电路。
一种车载充电控制管理系统，包括所述车载充电控制管理模块和电池管理系统主控模块BMU，所述电池管理系统主控模块BMU通过通信接口电路与所述车载充电控制管理模块相连。
进一步地，所述充电控制管理模块设置在靠近车载充电插座的位置。
一种车载充电控制管理方法，使用所述的车载充电控制管理模块进行充电控制管理，其中初始状态下所述定时器电路控制所述电源控制开关周期性通断，以周期性激活所述车载充电控制单元，所述车载充电控制单元通过所述充电接口电路周期性地检测充电枪的状态，当检测到充电枪插入车载充电插座时，通过所述BMU唤醒电路激活所述电池管理系统主控模块BMU，并控制所述电源控制开关保持闭合。
进一步地：
所述车载充电控制单元检测到充电枪未插入车载充电插座时，控制所述定时器电路提前关断所述电源控制开关，此后所述定时器电路重新控制所述电源控制开关周期性通断。
所述车载充电控制单元通过CAN通信接口电路和所述电池管理系统主控模块BMU实现CAN通信；所述车载充电控制单元根据所述电池管理系统主控模块BMU的电子锁控制命令，通过所述电子锁控制电路对充电电子锁进行锁止控制，并通过所述电子锁状态检测电路检测充电电子锁是否已正确锁止或处于解锁状态；所述车载充电控制单元通过所述充电插座温度检测电路监控充电插座接口的温度情况；所述车载充电控制单元通过CAN通信将充电枪状态信息、充电电子锁的状态信息、以及充电插座接口的温度信息上报给所述电池管理系统主控模块BMU。
本发明的有益效果：
本发明的车载充电控制管理模块通过车载充电控制单元(如CPU)、辅助电源、定时器电路、主电源以及电源控制开关，基于控制策略实现低功耗工作；其中，通过定时器电路实现定时开机激活车载充电控制单元工作；车载充电控制单元激活后检测充电枪状态信号，确定充电枪在位时，才通过BMU唤醒电路激活电池管理系统主控模块BMU；辅助电源从整车常火电源取电，给定时器电路供电，从而辅助电源以及定时器电路可长期不断电运行，但其功耗比较低，在充电枪不在位的情况下，主电源工作的时间和定时器的工作周期时间相比占比很小，即充电控制管理模块大部分时间只有辅助电源和定时器电路工作，从而实现了低功耗工作。在检测到充电枪在位时，通过由车载充电控制单元控制电源控制开关保持闭合，保证在定时器电路周期性发出断开电源控制开关驱动信号时，电源控制开关也能够保持闭合状态，防止主电源掉电。
在优选的方案中，供电时车载充电控制单元检测充电枪状态，确定充电枪没有在位时发送控制信号给定时器电路，使定时器电路提前关断电源控制开关，等待下一周期再闭合电源控制开关，此控制方式进一步降低了功耗。
在优选的方案中，充电控制管理模块就近放置在充电接口插座附近，简化了整车线束设计，大幅减少整车线束的数量。例如，该充电控制管理模块可安装在高压箱外部，整车内靠近充电插座位置，从而能够有效简化整车线束设计，减少线束的数量。
附图说明
图1为本发明车载充电控制管理模块一种实施例的结构框图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参阅图1，在一种实施例中，一种车载充电控制管理模块，包括供电装置、车载充电控制单元(如CPU)、BMU唤醒电路、通信接口电路和充电接口电路，所述供电装置用于向所述车载充电控制单元供电，所述车载充电控制单元通过所述通信接口电路连接到电池管理系统主控模块BMU(未图示)，所述车载充电控制单元连接所述BMU唤醒电路和所述充电接口电路，所述BMU唤醒电路用于唤醒电池管理系统主控模块BMU，所述充电接口电路用于检测充电枪的状态，所述供电装置包括主电源P1、辅助电源P2和定时器电路，所述辅助电源P2连接整车常火电源从其持续取电，所述辅助电源P2连接所述定时器电路以向其持续供电，所述主电源P1经过电源控制开关S1从整车常火电源取电，所述车载充电控制单元连接并控制所述定时器电路和所述电源控制开关S1，所述定时器电路连接并控制所述电源控制开关S1，其中初始状态下所述定时器电路控制所述电源控制开关S1周期性通断，以周期性激活所述车载充电控制单元，所述车载充电控制单元通过所述充电接口电路周期性地检测充电枪的状态，当检测到充电枪插入车载充电插座时，通过所述BMU唤醒电路激活所述电池管理系统主控模块BMU，并控制所述电源控制开关S1保持闭合。
在优选的实施例中，所述车载充电控制单元检测到充电枪未插入车载充电插座时，控制所述定时器电路提前关断所述电源控制开关S1，此后所述定时器电路重新控制所述电源控制开关S1周期性通断。
在优选的实施例中，所述车载充电控制管理模块还包括与所述车载充电控制单元相连的电子锁控制电路和电子锁状态检测电路，所述车载充电控制单元根据所述电池管理系统主控模块BMU的电子锁控制命令，通过所述电子锁控制电路对充电电子锁进行锁止控制，并通过所述电子锁状态检测电路检测充电电子锁是否已正确锁止或处于解锁状态。
在优选的实施例中，所述车载充电控制管理模块还包括与所述车载充电控制单元相连的充电插座温度检测电路，所述车载充电控制单元通过所述充电插座温度检测电路监控充电插座接口的温度情况。
在优选的实施例中，所述通信接口电路为CAN通信接口电路。
在另一种实施例中，一种车载充电控制管理系统，包括电池管理系统主控模块BMU和前述任一实施例的所述车载充电控制管理模块，所述电池管理系统主控模块BMU通过通信接口电路与所述车载充电控制管理模块相连。
在优选的实施例中，所述充电控制管理模块设置在靠近车载充电插座的位置。例如，该充电控制管理模块可安装在高压箱外部，整车内靠近充电插座位置。
参阅图1，在另一种实施例中，一种车载充电控制管理方法，使用所述的车载充电控制管理模块进行充电控制管理，其中初始状态下所述定时器电路控制所述电源控制开关S1周期性通断，以周期性激活所述车载充电控制单元，所述车载充电控制单元通过所述充电接口电路周期性地检测充电枪的状态，当检测到充电枪插入车载充电插座时，通过所述BMU唤醒电路激活所述电池管理系统主控模块BMU，并控制所述电源控制开关S1保持闭合。
在优选的实施例中，所述车载充电控制单元检测到充电枪未插入车载充电插座时，控制所述定时器电路提前关断所述电源控制开关S1，此后所述定时器电路重新控制所述电源控制开关S1周期性通断。
在优选的实施例中，所述车载充电控制单元通过CAN通信接口电路和所述电池管理系统主控模块BMU实现CAN通信；所述车载充电控制单元根据所述电池管理系统主控模块BMU的电子锁控制命令，通过所述电子锁控制电路对充电电子锁进行锁止控制，并通过所述电子锁状态检测电路检测充电电子锁是否已正确锁止或处于解锁状态；所述车载充电控制单元通过所述充电插座温度检测电路监控充电插座接口的温度情况；所述车载充电控制单元通过CAN通信将充电枪状态信息、充电电子锁的状态信息、以及充电插座接口的温度信息上报给所述电池管理系统主控模块BMU。
以下结合图1进一步描述本发明实施例的工作原理和优点。
辅助电源P2从整车常火电源取电，给定时器电路供电，定时器电路周期性闭合电源控制开关S1，从而主电源P1可以周期性激活后给CPU供电；
在主电源P1给CPU供电后，CPU通过充电接口电路检测充电枪状态信号；
CPU确认充电枪插入车载充电插座后，即检测到充电枪在位时，CPU通过BMU唤醒电路激活电池管理系统主控模块BMU；同时，CPU控制电源控制开关保持闭合，保证在定时器电路周期性发出断开电源控制开关驱动信号时，电源控制开关也能够保持闭合状态，防止主电源掉电；
BMU唤醒电路激活电池管理系统主控模块BMU后，CPU通过CAN通信接口电路和电池管理系统主控模块BMU实现CAN通信；
CPU根据接收到的电池管理系统主控模块BMU的电子锁控制命令，通过电子锁控制电路对充电电子锁进行锁止控制；
CPU还通过电子锁状态检测电路正确识别出电子锁是否已正确锁止或处于解锁状态；
CPU通过充电插座温度检测电路监控充电接口的温升情况；
CPU通过CAN通信将电子锁的状态信息、充电枪状态信息、充电接口温度上报给主控模块BMU；
CPU根据是否有充电枪在位的状态发送控制信号给定时器电路，实现对电源控制开关S1的断开控制；
CPU根据是否有充电枪在位的状态发送控制信号给电源控制开关S1，实现对电源控制开关S1的闭合控制。
上述方法中，通过如下控制策略实现低功耗管理：
辅助电源P2从整车常火电源取电，给定时器电路供电，辅助电源P2以及定时器电路功耗比较低(小于0.1W)，可长期不断电运行；
定时器电路周期性闭合电源控制开关S1，从而主电源P1可以周期性激活后给CPU供电；
优选地，供电时CPU检测充电枪状态信号，确定充电枪没有在位时，发送控制信号给定时器电路，定时器电路提前关断电源控制开关S1，等待下一周期再闭合电源控制开关S1；
在充电枪不在位的情况下，由于主电源P1工作的时间和定时器电路的工作周期时间相比占比很小，即充电控制管理模块大部分时间只有辅助电源P2和定时器电路工作，从而实现了低功耗工作。
上述方法中，通过如下控制策略实现动力电池组的充电管理：
辅助电源P2从整车常火电源取电，给定时器电路供电，定时器电路周期性闭合电源控制开关S1，从而主电源P1可以周期性激活后给CPU供电；
供电时CPU检测充电枪状态信号，确定充电枪在位，发送控制信号给电源控制开关S1，实现电源控制开关S1闭合控制，保证在定时器电路周期性断开电源控制开关S1驱动信号时，电源控制开关S1也能够保持闭合状态，防止主电源P1掉电；
CPU通过BMU唤醒电路激活电池管理系统主控模块BMU；
电池管理系统主控模块BMU激活后，BMU通过CAN通信实现和车载充电控制管理模块的CPU进行信息交互，BMU通过CAN通信实现和充电设备的信息交互，从而实现对动力电池组的充电管理。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车载充电控制管理模块，包括供电装置、车载充电控制单元、BMU唤醒电路、通信接口电路和充电接口电路，所述供电装置用于向所述车载充电控制单元供电，所述车载充电控制单元通过所述通信接口电路连接到电池管理系统主控模块BMU，所述车载充电控制单元连接所述BMU唤醒电路和所述充电接口电路，所述BMU唤醒电路用于唤醒电池管理系统主控模块BMU，所述充电接口电路用于检测充电枪的状态，其特征在于,所述供电装置包括主电源、辅助电源和定时器电路，所述辅助电源连接整车常火电源从其持续取电，所述辅助电源连接所述定时器电路以向其持续供电，所述主电源经过电源控制开关从整车常火电源取电，所述车载充电控制单元连接并控制所述定时器电路和所述电源控制开关，所述定时器电路连接并控制所述电源控制开关，其中初始状态下所述定时器电路控制所述电源控制开关周期性通断，以周期性激活所述车载充电控制单元，所述车载充电控制单元通过所述充电接口电路周期性地检测充电枪的状态，当检测到充电枪插入车载充电插座时，通过所述BMU唤醒电路激活所述电池管理系统主控模块BMU，并由所述车载充电控制单元控制所述电源控制开关保持闭合。
2.如权利要求1所述的车载充电控制管理模块，其特征在于,所述车载充电控制单元检测到充电枪未插入车载充电插座时，控制所述定时器电路提前关断所述电源控制开关，此后所述定时器电路重新控制所述电源控制开关周期性通断。
3.如权利要求1或2所述的车载充电控制管理模块，其特征在于,还包括与所述车载充电控制单元相连的电子锁控制电路和电子锁状态检测电路，所述车载充电控制单元根据所述电池管理系统主控模块BMU的电子锁控制命令，通过所述电子锁控制电路对充电电子锁进行锁止控制，并通过所述电子锁状态检测电路检测充电电子锁是否已正确锁止或处于解锁状态。
4.如权利要求1或2所述的车载充电控制管理模块，其特征在于,还包括与所述车载充电控制单元相连的充电插座温度检测电路，所述车载充电控制单元通过所述充电插座温度检测电路监控充电插座接口的温度情况。
5.如权利要求1或2所述的车载充电控制管理模块，其特征在于,所述通信接口电路为CAN通信接口电路。
6.一种车载充电控制管理系统，其特征在于,包括如权利要求1至5任一项所述的车载充电控制管理模块和电池管理系统主控模块BMU，所述电池管理系统主控模块BMU通过通信接口电路与所述车载充电控制管理模块相连。
7.如权利要求6所述的车载充电控制管理系统，其特征在于,所述充电控制管理模块设置在靠近车载充电插座的位置。
8.一种车载充电控制管理方法，其特征在于,使用如权利要求1至5任一项所述的车载充电控制管理模块进行充电控制管理，其中初始状态下所述定时器电路控制所述电源控制开关周期性通断，以周期性激活所述车载充电控制单元，所述车载充电控制单元通过所述充电接口电路周期性地检测充电枪的状态，当检测到充电枪插入车载充电插座时，通过所述BMU唤醒电路激活所述电池管理系统主控模块BMU，并由所述车载充电控制单元控制所述电源控制开关保持闭合。
9.如权利要求8所述的车载充电控制管理方法，其特征在于,所述车载充电控制单元检测到充电枪未插入车载充电插座时，控制所述定时器电路提前关断所述电源控制开关，此后所述定时器电路重新控制所述电源控制开关周期性通断。
10.如权利要求8或9所述的车载充电控制管理方法，其特征在于,所述车载充电控制单元通过CAN通信接口电路和所述电池管理系统主控模块BMU实现CAN通信；所述车载充电控制单元根据所述电池管理系统主控模块BMU的电子锁控制命令，通过所述电子锁控制电路对充电电子锁进行锁止控制，并通过所述电子锁状态检测电路检测充电电子锁是否已正确锁止或处于解锁状态；所述车载充电控制单元通过所述充电插座温度检测电路监控充电插座接口的温度情况；所述车载充电控制单元通过CAN通信将充电枪状态信息、充电电子锁的状态信息、以及充电插座接口的温度信息上报给所述电池管理系统主控模块BMU。
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