CN109515229A - 一种电动车双向充电装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车双向充电装置，包括DC/DC转换器和控制器，所述控制器用于与取电车辆和充电车辆通信，以及控制DC/DC转换器与取电车辆的取电回路的通断、DC/DC转换器与充电车辆的充电回路的通断和/或DC/DC转换器的输电方向；所述DC/DC转换器用于从取电车辆获取第一直流电压，然后将第一直流电压转换为第二直流电压并向充电车辆输出第二直流电压。本发明适用于两个普通电动车之间的直流充电，只要两个电动车是要符合一定条件，即可实现两者之间的直流充电，本发明所采用的直流充电的方案相对于交流充电的方案具有更高的充电功率，提升了充电的速度，更加适用于紧急充电的场合。本实施例可以广泛应用于电动车领域。

Description

一种电动车双向充电装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动车技术，尤其是一种电动车双向充电装置及其控制方法。

背景技术

现有电动车的充电方式分为两种，一种是直流充电，另一种是交流充电。其中，交流充电的方式由于技术原因，其充电功率受到限制，充电速度较慢，不能够满足大功率充电的需求，因此业界一般将其称作慢充。

在现阶段，电动车的续航能力受到电池技术的制约，但是在世界范围内，充电桩的建设并没有跟上电动车市场的发展速度，因而时常会出现电动车在路上跑到没有电的情况。一旦在路上的电动车出现这样的情况，只能等待拖车或者专业充电车实施救援。如果事发地点是交通要道，必然会产生堵塞等情况。因此两辆普通电动车之间的充电方案应运而生。

然而市面上的这一类充电方案均采用交流充电的方案，充电功率低，充电速度慢，不能满足紧急充电的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种充电速度快的电动车双向充电装置及其控制方法。

本发明所采取的第一种技术方案是：

一种电动车双向充电装置，包括DC/DC转换器和控制器，所述控制器与DC/DC转换器连接；

所述控制器用于与取电车辆和充电车辆通信，以及控制DC/DC转换器与取电车辆的取电回路的通断、DC/DC转换器与充电车辆的充电回路的通断和/或DC/DC转换器的输电方向；

所述DC/DC转换器用于从取电车辆获取第一直流电压，然后将第一直流电压转换为第二直流电压并向充电车辆输出第二直流电压。

进一步，还包括充电指示灯和取电指示灯，所述控制器分别与充电指示灯和取电指示灯连接。

进一步，还包括辅助电源，所述辅助电源用于为控制器供电，以及唤醒充电车辆的电池管理系统。

本发明所采取的第二种技术方案是：

一种电动车双向充电装置的控制方法，包括以下步骤：

从取电车辆获取电池状态参数；

从充电车辆获取充电参数请求；

根据电池状态参数和充电参数请求，判断是否满足充电条件；若是，则执行充电步骤；反之，则向取电车辆和/或充电车辆发送匹配失败信息；

所述充电步骤具体为：接通DC/DC转换器与取电车辆的取电回路以及接通DC/DC转换器与充电车辆的充电回路。

进一步，还包括以下步骤：

当接收到取电车辆和/或充电车辆发送的错误报文时，切断所述取电回路和/或充电回路。

进一步，所述充电条件为：取电车辆的剩余电量大于70％；充电车辆的剩余电量小于30％。

进一步，还包括以下步骤：

在接收到充电车辆发送的BMS充电统计报文后，向取电车辆发送控制器取电统计报文；

在接收到取电车辆发送的BMS取电统计报文后，向取电车辆发送取电结束报文，向充电车辆发送控制器充电统计报文。

进一步，还包括以下步骤：

在与取电车辆建立通信后，将取电指示灯从第一指示状态配置为第二指示状态；

在与充电车辆建立通信后，将充电指示灯从第一指示状态配置为第二指示状态。

进一步，还包括以下步骤：

在执行充电步骤时，将取电指示灯和充电指示灯均配置为第三指示状态。

进一步，还包括以下步骤：

在执行充电步骤时，若接收到取电车辆发送的错误报文，则将取电指示灯配置为第四指示状态；

在执行充电步骤时，若接收到充电车辆发送的错误报文，则将充电指示灯配置为第四指示状态。

本发明的有益效果是：本发明适用于两个普通电动车之间的直流充电，只要两个电动车的型号和电量符合一定的条件，即可实现两者之间的直流充电，此外，本发明所采用的直流充电的方案相对于交流充电的方案具有更高的充电功率，提升了充电的速度，更加适用于紧急充电的场合。

附图说明

图1为本发明一种具体实施例的电动车双向充电装置与充电车辆和取电车辆的连接关系示意图；

图2为本发明一种具体实施例的电动车双向充电装置的控制方法的流程图；

图3为本发明一种具体实施例的电动车双向充电装置的指示灯的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例对本发明进行进一步的说明。

参照图1，本实施例公开了一种电动车双向充电装置，包括DC/DC转换器和控制器，所述控制器与DC/DC转换器连接；所述DC/DC转换器可以采用双向的DC/DC转换器实现。其中，控制器通过CAN总线分别与取电车辆和充电车辆进行通信，而DC/DC转换器则通过电线分别连接到充电车辆和取电车辆的充取电接口。在本实施例中，可以通过在充电装置设置两个充电枪，以便于充电装置与充电车辆和取电车辆电气连接。在本实施例中，控制器的工作电源可以通过外接车辆的12V电压获取，也可以为控制器配备专门的电池。

当然，在一些实施例中，所述电动车双向充电装置也可以集成在取电车辆或者充电车辆上。

所述控制器用于与取电车辆和充电车辆通信，以及控制DC/DC转换器与取电车辆的取电回路的通断、DC/DC转换器与充电车辆的充电回路的通断和/或DC/DC转换器的输电方向。

在本实施例中，控制器首先会与取电车辆和充电车辆建立通信，然后互相发送或者接收指令以及交换数据。控制器在通信的过程中，可以确定充电车辆和取电车辆的连接关系，并且获取取电车辆和充电车辆的与充电相关的参数，并根据所述与充电相关的参数来判断辆车是否符合充电条件，如果符合，则实施充电。在一些实施例中，我们可以将本装置两端的物理接头设计成一样的，然后控制器根据其与车辆的通信内容来确定充电车辆和取电车辆，并且根据电气连接关系，调整DC/DC转换器的输电方向。在代替实施例中，我们可以从硬件上设计固定的取电接头和固定的充电接头，在该实施例中，用户需要手动将取电接头连接到取电车辆上，将充电接头连接在充电车辆上。关于DC/DC转换器的控制，在本实施例中，我们可以在DC/DC转换器的两端设置继电器或者模拟开关，并通过控制这些继电器或者模拟开关来接通或者断开所述充电回路或取电回路。

所述DC/DC转换器用于从取电车辆获取第一直流电压，然后将第一直流电压转换为第二直流电压并向充电车辆输出第二直流电压。在本实施例中，DC/DC转换器从取电车辆的电池上直接取直流高压，并通过电压变换，将取得的直流高压转换为可以用于为充电车辆充电的直流高压。假设充电车辆和取电车辆的电池类型近似，工作电压接近的情况下，DC/DC转换器的变压压差较小，因此，本装置对于电能的损耗很低，并不会大量消耗取电车辆的电能，符合紧急充电的应用场景。

参照图1，作为优选的实施例，为了便于用户了解当前充电装置的工作情况，还包括充电指示灯和取电指示灯，所述控制器分别与充电指示灯和取电指示灯连接。在本实施例中，控制器可以根据与取电车辆的通信情况，判断充电装置当前在取电车辆一端的工作状态，然后通过取电指示灯进行状态指示。同理，控制器也可以根据与充电车辆的通信情况，判断充电装置当前在充电车辆一端的工作状态，然后通过充电指示灯进行状态指示。

作为优选的实施例，还包括辅助电源，所述辅助电源用于为控制器供电，以及唤醒充电车辆的电池管理系统。在一些实施例中，所述辅助电源可以是充电电池。在另一些实施例中，辅助电源是DC/DC供电模块，其通过车辆的12V蓄电池进行供电，然后将12V的电压转换为控制器的工作电压。设置辅助电源，可以在充电车辆严重缺电的情况下，给充电车辆的电池管理系统(即BMS)输电，以唤醒BMS。

参照图2，本实施例公开了一种电动车双向充电装置的控制方法，在该方法实施之前，需要用户手动将充电装置上设置的充电枪或者线缆插入充电车辆和取电车辆的相关接口，并确保电气连接正确。

本实施例的方法包括以下步骤：

S1、从取电车辆获取电池状态参数；所述电池状态参数包括当前的剩余电量、可以提供的电压范围、可以提供的电流范围和电池工作温度等等。其中，在获取所述电池状态参数前，控制器需要与取电车辆进行握手建立通信。

S2、从充电车辆获取充电参数请求；所述充电参数请求包括当前的剩余电量、请求的电压范围、请求的电流范围和电池工作温度等等。其中，在获取所述充电参数请求前，控制器需要与取电车辆进行握手建立通信。

S3、根据电池状态参数和充电参数请求，判断是否满足充电条件；若是，则执行步骤S4；反之，则执行步骤S5。其中，所述充电条件可以有多种。例如，我们可以要求取电车辆的电量必须大于70％且充电车辆的电量必须小于30％才能满足充电条件。当然，我们也可以将充电条件设置为只要取电车辆能够提供的电压和电流范围满充电车辆所请求的电压和电流的范围即可满足充电条件。

S4、接通DC/DC转换器与取电车辆的取电回路以及接通DC/DC转换器与充电车辆的充电回路；本步骤接通了充电车辆和取电车辆之间的输电线路，取电车辆开始通过充电装置向充电车辆输送电能。

S5、向取电车辆和/或充电车辆发送匹配失败信息。设置本步骤是为了通知取电车辆或者充电车辆当前两者并不满足充电条件，以便用户通过取电车辆或者充电车辆了解当前的状态。

作为优选的实施例，为了对取电车辆和充电车辆进行保护，在充电发生错误时切断充电车辆和取电车辆之间的电能输送，还包括以下步骤：

S6、当接收到取电车辆和/或充电车辆发送的错误报文时，切断所述取电回路和/或充电回路。

在本实施例中，控制器在接收到错误报文后，可以及时切断取电车辆和充电车辆之间的输电线路，因此可以在故障发生后及时保护取电车辆或者充电车辆，避免故障引起其他不良后果。

作为优选的实施例，本实施例提供了优选的取电和充电的统计方式，还包括以下步骤：

S7、在接收到BMS充电统计报文后，向取电车辆发送控制器取电统计报文；BMS充电统计报文是充电车辆的BMS针对充入的电量进行统计。控制器取电统计报文是控制器针对充电装置从取电车辆获取的电量进行统计。

S8、在接收到取电车辆发送的BMS取电统计报文后，向取电车辆发送取电结束报文，向充电车辆发送控制器充电统计报文。BMS取电统计报文是取电车辆的BMS针对向充电装置输出的电量进行统计。控制器充电统计报文是控制器针对向充电车辆输出的电量进行统计。

本实施例中，在完成步骤S8后，完成充电。本实施例控制器与取电车辆和充电车辆分别交换统计报文，方便取电车辆、充电车辆和充电装置进行数据记录。

作为优选的实施例，所述充电条件为：取电车辆的剩余电量大于70％；充电车辆的剩余电量小于30％。本实施例的条件设计比较符合实际应用场景。

参照图3，作为优选的实施例，为了能让用户了解当前的充电状态，本实施例通过取电指示灯和充电指示灯向用户展示充电装置当前的工作状态。

在本实施例中，在控制器上电时，取电指示灯和充电指示灯均处于黄色闪烁状态；

此时，控制器判断是否与取电车辆建立通信；若是，则将取电指示灯从黄色闪烁状态配置为黄色常亮状态，以指示充电装置已经和取电车辆建立通信；反之，则取电指示灯继续处于黄色闪烁状态，以指示充电装置与取电车辆未建立通信。

同时，控制器判断是否与充电车辆建立通信；若是，则将充电指示灯从黄色闪烁状态配置为黄色常亮状态，以指示充电装置已经和充电车辆建立通信；反之，则充电指示继续处于黄色闪烁状态，以指示充电装置与充电车辆未建立通信。

当与充电车辆和取电车辆均建立通信后，控制器会判断充电车辆和取电车辆是否满足充电条件，如果是则将充电指示灯和取电指示灯从黄色常亮状态均切换为绿色闪烁状态，以指示当前处于充电状态。反之，则继续维持取电指示灯和充电指示灯黄色常亮的状态。当然，控制器会在匹配失败时通知充电车辆或者取电车辆，使得用户知道当前的问题所在。

在充电阶段，即控制器判定取电车辆和充电车辆满足条件后，到接收到BMS充电统计报文之前的阶段，如果控制器在该阶段接收到来自于取电车辆的BMS所发送的错误报文，则将取电指示灯充绿色闪烁状态配置为红色闪烁状态，以指示用户取电车辆一侧发生故障；此时，充电指示灯状态不变，仍然处于绿色闪烁状态。如果控制器在该阶段接收到来自于充电车辆的BMS所发送的错误报文，则将充电指示灯充绿色闪烁状态配置为红色闪烁状态，以指示用户充电车辆一侧发生故障；此时，取电指示灯状态不变。

当控制器接收到BMS充电统计报文之后，意味着充电车辆已经获取了足够的电量要求停止充电了，因此当前的充电进入了结束阶段。控制器会与充电车辆和取电车辆交换统计报文。在完成统计报文的交换之前，如果控制器收到错误报文，则将取电指示灯和充电指示灯从绿色闪烁状态配置为红色常亮状态，以指示在结束阶段出现故障。如果控制器没有收到错误报文，则将取电指示灯和充电指示灯从绿色闪烁状态配置为绿色常亮状态，以指示充电完成。

对于上述方法实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种电动车双向充电装置，其特征在于：包括DC/DC转换器和控制器，所述控制器与DC/DC转换器连接；

所述控制器用于与取电车辆和充电车辆通信，以及控制DC/DC转换器与取电车辆的取电回路的通断、DC/DC转换器与充电车辆的充电回路的通断和/或DC/DC转换器的输电方向；

所述DC/DC转换器用于从取电车辆获取第一直流电压，然后将第一直流电压转换为第二直流电压并向充电车辆输出第二直流电压。

2.根据权利要求1所述的一种电动车双向充电装置，其特征在于：还包括充电指示灯和取电指示灯，所述控制器分别与充电指示灯和取电指示灯连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种电动车双向充电装置，其特征在于：还包括辅助电源，所述辅助电源用于为控制器供电，以及唤醒充电车辆的电池管理系统。

4.一种如权利要求1所述的电动车双向充电装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

从取电车辆获取电池状态参数；

从充电车辆获取充电参数请求；

根据电池状态参数和充电参数请求，判断是否满足充电条件；若是，则执行充电步骤；反之，则向取电车辆和/或充电车辆发送匹配失败信息；

所述充电步骤具体为：接通DC/DC转换器与取电车辆的取电回路和/或接通DC/DC转换器与充电车辆的充电回路。

5.根据权利要求4所述的一种电动车双向充电装置的控制方法，其特征在于：还包括以下步骤：

当接收到取电车辆和/或充电车辆发送的错误报文时，切断所述取电回路和/或充电回路。

6.根据权利要求4所述的一种电动车双向充电装置的控制方法，其特征在于：所述充电条件为：取电车辆的剩余电量大于70％且充电车辆的剩余电量小于30％。

7.根据权利要求4所述的一种电动车双向充电装置的控制方法，其特征在于：还包括以下步骤：

在接收到充电车辆发送的BMS充电统计报文后，向取电车辆发送控制器取电统计报文；

在接收到取电车辆发送的BMS取电统计报文后，向取电车辆发送取电结束报文，向充电车辆发送控制器充电统计报文。

8.根据权利要求4-7任一项所述的一种电动车双向充电装置的控制方法，其特征在于：还包括以下步骤：

在与取电车辆建立通信后，将取电指示灯从第一指示状态配置为第二指示状态；

在与充电车辆建立通信后，将充电指示灯从第一指示状态配置为第二指示状态。

9.根据权利要求4-7任一项所述的一种电动车双向充电装置的控制方法，其特征在于：还包括以下步骤：

在执行充电步骤时，将取电指示灯和充电指示灯均配置为第三指示状态。

10.根据权利要求7所述的一种电动车双向充电装置的控制方法，其特征在于：还包括以下步骤：

在执行充电步骤时，若接收到取电车辆发送的错误报文，则将取电指示灯配置为第四指示状态；

在执行充电步骤时，若接收到充电车辆发送的错误报文，则将充电指示灯配置为第四指示状态。