CN109552085A - 电动汽车的充电装置和充电方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及电动汽车的充电装置和方法。电动汽车的充电装置包括多个板卡和一个背板，所述多个板卡包括充电控制板和采集板，所述充电控制板和所述采集板形成充电单元的一部分，其中，所述多个板卡被耦合至所述背板，所述多个板卡之间的电气连接通过所述背板中的布线形成。一个或多个实施例的优势在于使用背板来集成各个充电控制板和采集板之间的连线，从而简化充电柜连线的布局，提高可安装和可维护性。

Description

电动汽车的充电装置和充电方法
技术领域
本发明涉及电动汽车，并且尤其涉及电动汽车的充电装置和充电方法。
背景技术
电动汽车的充电系统通过物理分离的多个端口对车辆电池充电。一般情况下，电动汽车的充电控制电路会在充电桩和电动汽车车之间提供充电控制器，来控制电动汽车的充电过程。
发明内容
本发明的实施例公开一种电动汽车的充电装置，包括多个板卡和一个背板，所述多个板卡包括充电控制板和采集板，所述充电控制板和所述采集板形成充电单元的一部分，其中，所述多个板卡被耦合至所述背板，所述多个板卡之间的电气连接通过所述背板中的布线形成。
在一个示例中，所述多个板卡通过接插件插在所述背板上。
在一个示例中，充电装置包括设置在所述背板上的FPGA模块，所述FPGA模块的IO接口与所述背板上的信号接口耦合，其中所述FPGA模块被配置成识别所述多个板卡的ID。
在一个示例中，所述FPGA模块存储板卡匹配映射表，并且根据所述多个板卡的ID来匹配板卡与板卡，然后进行自动连线配置。
在一个示例中，所述FPGA模块初始化所述多个板卡，并且检查所述多个板卡的控制芯片是否正常运行。
在一个示例中，所述FPGA模块进一步存储一个或者多个功能匹配映射表，并且根据所述多个板卡的ID来匹配板卡和功能，然后进行自动连线配置，实现对应的功能。
在一个示例中，所述FPGA模块还被配置为用于调节特定通信接口的匹配电阻。
在一个示例中，所述FPGA模块存储的充电装置的系统软件版本号，所述FPGA模块与所述多个板卡通信获得板卡软件版本号，并且判断所述系统软件版本号和所述板卡软件版本号是否匹配。
本发明的实施例公开一种电动汽车的充电方法，使用本发明描述的充电装置对电动汽车进行充电。
根据本发明的一个实施例的优势在于使用背板来集成各个充电控制板和采集板之间的连线，从而简化连线布局，提高可安装和可维护性。根据本发明的一个实施例的优势在于，使用FPGA模块进行自动连线，不需要人工介入即可实现连线的重配置。根据本发明的一个实施例的优势在于，使用FPGA模块来维护和管理板卡的硬件和软件版本，判断板卡之间的匹配、板卡和充电装置之间的匹配、以及板卡与功能之间的匹配。
附图说明
在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，本领域技术人员将会更清楚地了解本发明。本领域技术人员应当理解的是，附图仅仅用于配合具体实施方式说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。
图1是根据本发明一个实施例的充电装置的示意图。
图2是根据本发明一个实施例的充电装置的示意图。
图3是根据本发明一个实施例的充电控制板接线的信号接口的示意图。
图4是根据本发明一个实施例的VI采集板接线的信号接口的示意图。
图5是根据本发明一个实施例的VI采集板的信号对接到充电控制板的示意图。
图6是根据本发明一个实施例的FPGA和充电控制板之间的连接示意图。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。应当理解的是，可对所描述的实施例进行结构的和功能的修改。另外，针对任何给定的或特定的应用，一个实施例的一个或多个特征可以与另一个实施例的一个或多个特征相组合。
根据本发明一个实施例，通过充电单元对电动汽车进行充电，充电单元包括充电机、充电控制板、采集板、传感器、继电保护装置等。其中，充电控制板用于控制充电机对电池充电；采集板采集所需要的模拟量和开关量。充电系统根据不同的情况使用特定型号（硬件型号和/或软件型号）的充电控制板和采集板的不同组合对电池充电。
根据本发明一个实施例，多个充电单元可以被容纳在充电柜中，以便根据情况布局相应的连线。对于不同的情况，需要对充电控制板和采集板之间的相应端子进行连线。
根据本发明的实施例，提供一种包含背板的充电装置，该背板被用来集成各个充电控制板和采集板之间的连线，从而简化充电柜连线的布局，提高可安装和可维护性。
图1是根据本发明一个实施例的充电装置的示意图。图1示出一个背板和多个板卡。多个板卡包括充电控制板和采集板。充电控制板和采集板形成充电单元的一部分。图1省略了充电单元的其它必要的部件。本领域技术人员可以认识到，充电单元还包括其它实现电池充电所需要的一个或多个部件。
多个板卡被耦合至所述背板，所述多个板卡之间的电气连接通过所述背板中的布线形成。如图所示，充电控制板和采集板之间的电气连接可以通过所述背板中的布线（未示出）形成。本领域技术人员可以认识到采用任何合适的方式进行这种布线。如图所示，从充电控制板和采集板引出的多个连线被连接到背板，并且借助背板形成充电控制板和采集板之间的互连。可选地，多个板卡可以通过接插件插在所述背板上，充电控制板和所述采集板可以通过接插件与背板耦合。由此，该背板被用来集成各个充电控制板和采集板之间的连线，从而简化充电柜连线的布局，提高可安装和可维护性。
图2是根据本发明另一个实施例的充电装置的示意图。图2示出充电装置在使用状态中的情况。如图所示，多个充电控制板和多个采集板被插接到背板。充电控制板和采集板之间的电气连接可以通过所述背板中的布线形成。 在一个变型实施例中，在背板设计的基础上，采用背板总线式的控制箱，将所有的卡集中到该控制箱里，并且将所有板卡的出线集中到控制箱背面。因此，背板形成于控制箱中。本发明的其它实施例提供背板控制箱来替代背板。
作为示例，图3和图4分别示出了充电控制板接线和VI采集板接线的信号接口。
图3中各接口信号说明如下：
图4中各接口信号说明如下：
信号 说明
I+/I- 待采集电流信号输入通道
DC+/DC- 待采集直流电压输入通道
+5V/AGND 5V供电电源
AD0 第0路AD采样的输出通道
AD1 第1路AD采样的输出通道
图5是根据本发明一个实施例的VI采集板的信号对接到充电控制板的示意图。如图5所示，两块板之间有四根线互连。
根据本发明一个实施例，充电装置还包括设置在所述背板上的FPGA（Field－Programmable Gate Array）模块（如图2所示）。与图1示出的充电装置相比，在背板上附加地设置了FPGA模块。FPGA，即现场可编程门阵列。可以根据需要，通过可编辑的连接，把FPGA内部的逻辑块连接起来。FPGA的逻辑块和连接可以按照需要而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。
所述FPGA模块的IO接口与所述背板上的信号接口耦合，其中所述FPGA模块被配置成识别所述多个板卡的ID。板卡插入背板槽位后，FPGA可以读出板卡ID。通过FPGA编程，能够将对应槽位的板卡的IO接口互连，而无需物理连线。
根据本发明一个实施例，FPGA模块存储板卡匹配映射表，并且根据所述多个板卡的ID来匹配板卡与板卡，然后进行自动连线配置。通过FPGA编程，能够实现对应ID的板卡匹配、及接线连接。因此，除了针对特定连线方式的背板外，该实施例在背板上配置的FPGA模块能够被配置为识别插入的充电控制板或采集板的ID，并且自动进行连线配置。由此能够避免接线的麻烦及插板错误带来的影响。
根据本发明一个实施例，所述FPGA模块初始化所述多个板卡，并且检查所述多个板卡的控制芯片是否正常运行，来保证连接的可靠性、正确性。
根据本发明一个实施例，所述FPGA模块进一步存储一个或者多个功能匹配映射表，并且根据所述多个板卡的ID来匹配板卡和功能，然后进行自动连线配置，实现对应的功能。FPGA模块由此可以根据功能匹配映射表将特定的充电控制板和采集板之间的特定的接口进行连接，实现灵活的接口配置。
根据本发明一个实施例，所述FPGA模块存储的充电装置的系统软件版本号，所述FPGA模块与所述多个板卡通信获得板卡软件版本号，并且判断所述系统软件版本号和所述板卡软件版本号是否匹配。
FPGA模块可以将上述各种检查验证情况上传主控制板HMI，向操作人员提供系统软硬件版本的匹配结果，从而能够迅速定位错误。
图6是根据本发明一个实施例的FPGA和充电控制板之间的连接示意图。所述FPGA模块还被配置为用于调节特定通信接口的匹配电阻，实现通信状态自诊断修复功能。在一个示例中，对于通信中断的情况，FPGA根据充电控制板反馈的通信状态，对于需要增加匹配电阻的通信接口（如CAN），自动选择相应的匹配电阻。在一个示例中，对于通信中断的情况，当FPGA自动选择相应的匹配电阻而通信未恢复时，FPGA改变通信线高低线的映射关系来尝试恢复通信。通过FPGA，能够降低调试的复杂度。
图6是根据一个示例的通信自诊断及修复过程示意图。该示例的通信自诊断及修复过程包括以下步骤：（1）FPGA接收来自充电控制板的通信状态（高电平时表示通信断开，如充电控制板未开始工作则为低电平）；（2）若FPGA判断通信断开，则输出开关控制信号，控制开关K闭合，使120Ω的电阻并入通信线两端，判断通信是否恢复；若通信未恢复正常，则断开开关K，再次判断通信是否恢复正常；（3）若步骤（1）、（2）均未使通信正常，则FPGA尝试改变通信线的高低线映射匹配关系，然后重新尝试（1）、（2）步骤。
本领域技术人员可以理解的是，可以利用以上描述的充电装置对电动汽车进行充电操作。
通过以上实施方式的描述，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (11)

1.一种电动汽车的充电装置，其特征在于，包括多个板卡和一个背板，所述多个板卡包括充电控制板和采集板，所述充电控制板和所述采集板形成充电单元的一部分，其中，所述多个板卡被耦合至所述背板，所述多个板卡之间的电气连接通过所述背板中的布线形成。
2.如权利要求1所述的充电装置，其中，所述多个板卡通过接插件插在所述背板上。
3.如权利要求1所述的充电装置，包括设置在所述背板上的FPGA模块，所述FPGA模块的IO接口与所述背板上的信号接口耦合，其中所述FPGA模块被配置成识别所述多个板卡的ID。
4.如权利要求3所述的充电装置，其中，所述FPGA模块存储板卡匹配映射表，并且根据所述多个板卡的ID来匹配板卡与板卡，然后进行自动连线配置。
5.如权利要求4所述的充电装置，其中，所述FPGA模块初始化所述多个板卡，并且检查所述多个板卡的控制芯片是否正常运行。
6.如权利要求4所述的充电装置，其中，所述FPGA模块进一步存储一个或者多个功能匹配映射表，并且根据所述多个板卡的ID来匹配板卡和功能，然后进行自动连线配置，实现对应的功能。
7.如权利要求3所述的充电装置，其中，所述FPGA模块还被配置为用于调节特定通信接口的匹配电阻。
8.如权利要求7所述的充电装置，其中，对于通信中断的情况，所述FPGA模块根据充电控制板反馈的通信状态，对于需要增加匹配电阻的通信接口，自动选择相应的匹配电阻。
9.如权利要求8所述的充电装置，其中，当所述FPGA模块自动选择相应的匹配电阻而通信未恢复时，所述FPGA模块改变通信线高低线的映射关系来尝试恢复通信。
10.如权利要求3所述的充电装置，其中，所述FPGA模块存储的充电装置的系统软件版本号，所述FPGA模块与所述多个板卡通信获得板卡软件版本号，并且判断所述系统软件版本号和所述板卡软件版本号是否匹配。
11.一种电动汽车的充电方法，其特征在于，使用如权利要求1-10中任意一项所述的充电装置对电动汽车进行充电。
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