CN111452639A - 一种基于欧标双枪大功率快充系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于欧标双枪大功率快充系统及方法，该系统包括：电池管理系统，以及至少两路对应的充电通信模块、充电机和充电高压回路，每个充电机用于连接至少一个充电枪；电池管理系统对充电通信模块进行独立控制，并对充电高压回路进行独立控制，控制信号和充电高压回路进行映射管理；不同的充电控制单元与充电机之间的信息交互独立进行。通过设计双枪系统接入时的系统兼容性和时序差异来解决充电机闲置的问题，使得充电速度变快，避免了车辆长时间占用充电资源，车辆利用效率不高的问题；对车辆电池系统初始充电进行绝缘检测，增加了系统安全性。

Description

一种基于欧标双枪大功率快充系统及方法
技术领域
本发明属于充电技术领域，涉及一种基于欧标双枪大功率快充系统及方法。
背景技术
目前新能源车辆采用欧标直流充电，采用的是单枪充电方式。基于当前新能源车辆电量逐渐增加，采用欧标单枪充电，充电时间长，需要长时间占用充电资源，车辆利用率降低，影响运营等；并且在配套使用功率型动力电池时，动力电池的功率性能没有完全发挥，影响使用效率。欧标充电要求系统绝缘检测是由充电机完成，因此车辆在充电初始没有进行绝缘检测，存在安全隐患。目前充电系统不支持不同充电机给同台车充电，造成闲置。
发明内容
本发明目的是：提供一种能够解决欧标单枪充电功率小的问题，使得不同充电机可以给一台新能源车充电，且保证充电系统安全性的基于欧标双枪大功率快充系统及方法。
本发明的技术方案是：
第一方面，一种基于欧标双枪大功率快充系统，包括：电池管理系统，以及至少两路对应的充电通信模块、充电机和充电高压回路，每个所述充电机用于连接至少一个充电枪；
所述电池管理系统对所述充电通信模块进行独立控制，并对充电高压回路进行独立控制，控制信号和充电高压回路进行映射管理；
不同的充电控制单元与充电机之间的信息交互独立进行。
其进一步的技术方案是：所述充电通信模块包括EVCC和SECC，所述EVCC和所述SECC之间通过有线方式连接。
其进一步的技术方案是：所述充电机上设置有电子锁，所述电子锁在产生通信信号时锁止。
第二方面，一种基于欧标双枪大功率快充方法，应用于如第一方面所述的基于欧标双枪大功率快充系统中，所述基于欧标双枪大功率快充方法包括：
打开充电舱门，对车辆电池系统上电自检，自检完成后开启系统绝缘检测，进入待机状态；
等待插枪信号，当检测到插枪信号时进入充电模式，并对放电进行互锁；
根据检测到的插枪信号的数量判断是否进入双枪充电模式，并对充电高压回路进行粘连检测，粘连检测正常后允许进入充电；
根据双枪的插入情况确定充电启动的流程；
进入充电阶段，当电池充满电后，车辆电池系统请求停止充电；
当电池管理系统判断充电机停止充电时，断开充电回路，并对充电回路进行粘连检测，检测完成后，车辆电池系统退出充电进入待机模式。
其进一步的技术方案是：所述根据双枪的插入情况确定充电启动的流程，包括：
情况一，当双枪同时插入充电机时，根据充电机先后启动或同时启动的机制进入充电阶段；
情况二，当双枪先后插入相同的充电机时，先插入的第一充电枪对应的充电回路先启动进入充电流程，正常请求充电功率，后插入的第二充电枪对应的充电回路启动，电池管理系统根据后启动的充电回路的充电阶段进行监测，后启动充电回路进入预充电阶段后，电池管理系统控制先启动的充电回路请求降低充电功率，后启动的充电回路预充完成后，双枪恢复正常充电功率请求；
情况三，当双枪插入不同充电机时，先插入的第一充电机先启动进入充电流程，正常请求充电功率，后插入的第二充电机启动，电池管理系统根据后启动的第二充电机的充电阶段进行监测，后启动的第二充电机进入预充电阶段后，电池管理系统控制先启动的第一充电机请求降低充电功率，后启动的第二充电机预充完成后，双枪向对应的充电机恢复正常充电功率请求。
其进一步的技术方案是：所述情况一包括：
当充电机先后启动充电回路时，根据对应启动的第一充电回路通过载波通信信号进行握手通信，进入充电阶段；当通信进入预充电阶段时，车辆电池系统关闭绝缘检测，发起预充请求，条件满足时开始正常充电，同时第二充电回路启动，在第二充电回路进入预充阶段时，电池管理系统控制第一充电回路降低充电需求功率，在第二充电回路预充完成后开始正常充电，双枪充电根据当前的车辆电池系统允许的充电功率，按照最大充电功率请求充电；
当充电机同时启动充电回路时，根据系统控制要求，双枪充电回路预充过程全部执行完成后，车辆电池系统按照最大充电功率请求充电。
其进一步的技术方案是：所述情况二包括：
当双枪先后插入充电时，当第一把充电枪插入时，充电机正常启动第一路充电回路，通过载波通信信号进行握手通信，进入充电阶段，当通信进入到预充电阶段时，车辆电池系统关闭绝缘检测，发起预充请求，条件满足开始正常充电；当第二把充电枪插入时，充电机启动第二路充电回路，第二路充电回路进行握手通信，当第二路充电回路进入预充电阶段时，电池管理系统控制第一路充电回路降低充电需求功率，在第二路充电回路预充完成后开始正常充电，双枪充电根据当前的车辆电池系统允许的充电功率，按照最大充电功率请求充电。
其进一步的技术方案是：所述情况三包括：
当不同充电机插枪充电时，当第一充电机插枪时正常启动充电，通过载波通信信号进行握手通信，进入充电阶段，当通信进入预充电阶段时，车辆电池系统关闭绝缘检测，发起预充请求，条件满足开始正常充电；当第二充电机插枪时，启动第二充电机充电，第二个充电枪进行握手通信，当第二充电机进入预充电阶段时，电池管理系统控制第一充电机降低充电需求功率，在第二充电机预充完成后开始正常充电，双枪根据当前的车辆电池系统允许的充电功率，按照最大充电功率请求对应的充电机进行充电。
其进一步的技术方案是：所述车辆电池系统退出充电进入待机模式之后，还包括：
在不拔充电枪的情况下，所述车辆电池系统根据选择控制二次充电。
其进一步的技术方案是：所述方法还包括：
在绝缘检测过程中，若有绝缘异常，则退出充电流程，并上报故障。
本发明的优点是：
针对欧标单枪充电功率不足的情况，充电资源没有合理利用的情况，通过电池管理系统、充电通信模块、充电机和充电高压回路组成的基于欧标的双枪大功率快充系统，通过设计双枪系统接入时的系统兼容性和时序差异来解决充电机闲置的问题，使得充电速度变快，避免了车辆长时间占用充电资源，车辆利用效率不高的问题；对车辆电池系统初始充电进行绝缘检测，增加了系统安全性。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1是本申请提供的一种基于欧标双枪大功率快充系统的示意图；
图2是本申请提供的一种基于欧标双枪大功率快充方法的流程图；
图3是本申请提供的另一种基于欧标双枪大功率快充方法的流程图。
具体实施方式
实施例：
针对欧标单枪充电功率不足、充电资源没有合理利用等情况，本申请提供了双枪大功率快速充电控制系统，可以解决充电慢，车辆长时间占用充电资源，车辆利用效率不高等问题，同时提高充电机利用率，并对系统充电初始进行绝缘检测，增加系统安全性。在设计双枪充电方案过程中，解决双枪系统接入时的兼容性和时序差异等问题。
结合参考图1至图3，本申请提供了一种基于欧标双枪大功率快充系统，该系统包括：电池管理系统，以及至少两路对应的充电通信模块、充电机和充电高压回路，每个充电机用于连接至少一个充电枪；电池管理系统对充电通信模块进行独立控制，并对充电高压回路进行独立控制，控制信号和充电高压回路进行映射管理；不同的充电控制单元与充电机之间的信息交互独立进行。
可选的，如图1所示，充电通信模块包括EVCC(Electric Vehicle CommunicationController)和SECC(Supply Equipment Communication Controller)，EVCC和SECC之间通过有线方式连接。EVCC和SECC实现充电控制单元的功能。
本申请中，主要通过电池管理系统(BMS)对充电通信模块(EVCC和SECC)进行独立控制，并对充电高压回路也进行独立控制，控制信号和高压回路进行映射管理，不同充电控制单元与充电机之间信息交互独立进行，不需要充电机做协同处理，可以满足同一充电机单双枪充电，不同充电机给同台车充电。在实际应用中，可以根据电池系统容量和配置功率型电池设计多枪充电方案。
示例性的，图1中的黑色器件为充电座，灰色器件为充电插头。两个EVCC、两个SECC、两个充电机之间的虚线表示多个串联，两路是对应的。高电压回路与控制系统之间的虚线表示具备内在的处理机制，是一个完成的系统。
可选的，充电机上设置有电子锁，电子锁在产生通信信号时锁止。
电子锁是硬件机械锁，在进入数据交互时锁止，防止充电枪误拔插操作。
本申请还提供一种基于欧标双枪大功率快充方法，应用于上述系统中，对于充电不同阶段的对应解释如表1所示：
表1
序号 充电阶段 解释说明
1 HAND SHAKE 握手阶段
2 SESSION STEUP 数据交互阶段
3 charGE PARAM 参数配置阶段
4 CABLE CHECK 绝缘检测阶段
5 PREcharGE 预充电阶段
6 START charGE 开始充电
7 charGING LOOP 充电过程
8 Stop charGE 结束充电
9 WELENDING ETECTION 粘连检测阶段
如图2和图3所示，该方法可以包括：
步骤1，打开充电舱门，对车辆电池系统上电自检，自检完成后开启系统绝缘检测，进入待机状态。
步骤2，等待插枪信号，当检测到插枪信号时进入充电模式，并对放电进行互锁。
对放电进行互锁是软件互锁的保护机制，防止车辆异常操作。
步骤3，根据检测到的插枪信号的数量判断是否进入双枪充电模式，并对充电高压回路进行粘连检测，粘连检测正常后允许进入充电。
粘连检测在有信号时就进行检测。
步骤4，根据双枪的插入情况确定充电启动的流程。
可选的，步骤4可以包括三种情况。
情况一，当双枪同时插入充电机时，根据充电机先后启动或同时启动的机制进入充电阶段。
双枪同时插入后，充电机启动充电，根据检测的硬件输入信号(PP信号)，识别双枪充电，根据欧标步骤进入充电。
对于情况一，该可以分为以下两种可能的实现：
第一种，当充电机先后启动充电回路时，根据对应启动的第一充电回路通过载波通信信号(CP信号)进行握手通信，进入充电阶段；当通信进入预充电阶段(PRECHARGE)时，车辆电池系统关闭绝缘检测，发起预充请求，条件满足时开始正常充电，同时第二充电回路启动，在第二充电回路进入预充阶段时，电池管理系统控制第一充电回路降低充电需求功率，示例性的，充电请求电流降为10A，以防止电池电压持续上升，导致第二路充电回路预充不成功，在第二充电回路预充完成后开始正常充电，双枪充电根据当前的车辆电池系统允许的充电功率，按照最大充电功率请求充电；
第二种，当充电机同时启动充电回路时，根据系统控制要求，双枪充电回路预充过程全部执行完成后，车辆电池系统按照最大充电功率请求充电。
情况二，当双枪先后插入相同的充电机时，先插入的第一充电枪对应的充电回路先启动进入充电流程，正常请求充电功率，后插入的第二充电枪对应的充电回路启动，电池管理系统根据后启动的充电回路的充电阶段进行监测，后启动充电回路进入预充电阶段后，电池管理系统控制先启动的充电回路请求降低充电功率，后启动的充电回路预充完成后，双枪恢复正常充电功率请求。
对于情况二，具体实现为：当双枪先后插入充电时，当第一把充电枪插入时，充电机正常启动第一路充电回路，通过载波通信信号(CP信号)进行握手通信，进入充电阶段，当通信进入到预充电阶段(PRECHARGE)时，车辆电池系统关闭绝缘检测，发起预充请求，条件满足开始正常充电；当第二把充电枪插入时，充电机启动第二路充电回路，第二路充电回路进行握手通信，此时电池系统根据第二路充电状态进行控制，当第二路充电回路进入预充电阶段时，电池管理系统控制第一路充电回路降低充电需求功率，示例性的，充电请求电流降为10A，以防止电池电压持续上升，导致第二路充电回路预充不成功，在第二路充电回路预充完成后开始正常充电，双枪充电根据当前的车辆电池系统允许的充电功率，按照最大充电功率请求充电。
情况三，当双枪插入不同充电机时，先插入的第一充电机先启动进入充电流程，正常请求充电功率，后插入的第二充电机启动，电池管理系统根据后启动的第二充电机的充电阶段进行监测，后启动的第二充电机进入预充电阶段后，电池管理系统控制先启动的第一充电机请求降低充电功率，后启动的第二充电机预充完成后，双枪向对应的充电机恢复正常充电功率请求。
对于情况三，具体实现为：当不同充电机插枪充电时，当第一充电机插枪时正常启动充电，通过载波通信信号(CP信号)进行握手通信，进入充电阶段，当通信进入预充电阶段(PRECHARGE)时，车辆电池系统关闭绝缘检测，发起预充请求，条件满足开始正常充电；当第二充电机插枪时，启动第二充电机充电，第二个充电枪进行握手通信，当第二充电机进入预充电阶段时，电池管理系统控制第一充电机降低充电需求功率，示例性的，充电请求电流降为10A，以防止电池电压持续上升，导致第二路充电回路预充不成功，在第二充电机预充完成后开始正常充电，双枪根据当前的车辆电池系统允许的充电功率，按照最大充电功率请求对应的充电机进行充电。
低于不同的充电机，同样需要在第二路预充电时降低充电需求功率，防止电压持续上升，影响另一路预充电。
步骤5，进入充电阶段，当电池充满电后，车辆电池系统请求停止充电。
步骤6，当电池管理系统判断充电机停止充电时，断开充电回路，并对充电回路进行粘连检测，检测完成后，车辆电池系统退出充电进入待机模式。
可选的，粘连检测完成后，电子锁解除，检查插枪状态，充电枪拔出后，电池系统退出充电，进入待机模式。
在退出充电后，在不拔充电枪的情况下，车辆电池系统根据选择控制二次充电。
需要注意的是，在实际应用中，在绝缘检测过程中，若有绝缘异常，则退出充电流程，并上报故障。
充电状态下可以根据实际充电需要随时停止，不需要拔枪并再次启动充电。
本申请考虑系统控制有效，对充电单元进行独立控制，对插枪状态进行识别，充电机启动充电，电池系统分别进入充电流程。
同时插枪，同时启动同时进入充电阶段；先后启动，先启动先进入充电阶段，后启动进入预充阶段，先启动控制请求输出小功率，后启动预充完成后，双枪恢复正常充电功率请求。
先后插枪启动，先启动进入充电流程，正常请求充电功率，后插枪启动，系统根据后系统充电阶段进行监测，后启动进入预充阶段后，系统控制先启动充电请求输出小功率，后启动预充完成后，双枪恢复正常充电功率请求。
正常充电完成或手动停止充电后，电池系统结束充电模式，进入待机，在不拔枪的情况下可以选择二次充电。
充电模式下，系统对独立充电单元控制过程中，对同时插枪、先后插枪同时启动和先后启动，系统对充电信号进行检测，充电单元进行独立控制，可以在任何充电阶段随时响应，进入大功率充电。
根据本申请提供的基于欧标双枪大功率快充系统及方法，在电池容量足够或电池充电倍率允许条件下，可以满足双枪和多枪欧标充电，解决大功率充电问题，提高充电效率，充电时间缩短一半，解决新能源车辆长时间占用充电资源以及充电资源闲置的问题。
对于本申请提供的基于欧标双枪大功率快充系统及方法，要求充电控制单元低电平信号需要共地，提高信号可靠性，不同控制单元到充电座需要一一对应，充电机在预充过程中输出电压要高于目标电压，防止电流倒灌。
同一个充电机在双枪输出充电过程中可以做同时启动，也可以做先后启动，在先后启动时，当第二把枪进入充电过程，充电机可以主动设置第一把枪停止输出或降低输出，确保第二把枪预充稳定。
充电机在充电过程中主动停止充电的情况下，可以设置重新拔枪再进入充电，确保高电压回路安全可靠。
综上所述，本申请提供的基于欧标双枪大功率快充系统及方法，针对欧标单枪充电功率不足的情况，充电资源没有合理利用的情况，通过电池管理系统、充电通信模块、充电机和充电高压回路组成的基于欧标的双枪大功率快充系统，通过设计双枪系统接入时的系统兼容性和时序差异来解决充电机闲置的问题，使得充电速度变快，避免了车辆长时间占用充电资源，车辆利用效率不高的问题；对车辆电池系统初始充电进行绝缘检测，增加了系统安全性。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或者两个以上。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于欧标双枪大功率快充系统，其特征在于，包括：电池管理系统，以及至少两路对应的充电通信模块、充电机和充电高压回路，每个所述充电机用于连接至少一个充电枪；
所述电池管理系统对所述充电通信模块进行独立控制，并对充电高压回路进行独立控制，控制信号和充电高压回路进行映射管理；
不同的充电控制单元与充电机之间的信息交互独立进行。
2.根据权利要求1所述的基于欧标双枪大功率快充系统，其特征在于，所述充电通信模块包括EVCC和SECC，所述EVCC和所述SECC之间通过有线方式连接。
3.根据权利要求1所述的基于欧标双枪大功率快充系统，其特征在于，所述充电机上设置有电子锁，所述电子锁在产生通信信号时锁止。
4.一种基于欧标双枪大功率快充方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的基于欧标双枪大功率快充系统中，所述基于欧标双枪大功率快充方法包括：
打开充电舱门，对车辆电池系统上电自检，自检完成后开启系统绝缘检测，进入待机状态；
等待插枪信号，当检测到插枪信号时进入充电模式，并对放电进行互锁；
根据检测到的插枪信号的数量判断是否进入双枪充电模式，并对充电高压回路进行粘连检测，粘连检测正常后允许进入充电；
根据双枪的插入情况确定充电启动的流程；
进入充电阶段，当电池充满电后，车辆电池系统请求停止充电；
当电池管理系统判断充电机停止充电时，断开充电回路，并对充电回路进行粘连检测，检测完成后，车辆电池系统退出充电进入待机模式。
5.根据权利要求4所述的基于欧标双枪大功率快充方法，其特征在于，所述根据双枪的插入情况确定充电启动的流程，包括：
情况一，当双枪同时插入充电机时，根据充电机先后启动或同时启动的机制进入充电阶段；
情况二，当双枪先后插入相同的充电机时，先插入的第一充电枪对应的充电回路先启动进入充电流程，正常请求充电功率，后插入的第二充电枪对应的充电回路启动，电池管理系统根据后启动的充电回路的充电阶段进行监测，后启动充电回路进入预充电阶段后，电池管理系统控制先启动的充电回路请求降低充电功率，后启动的充电回路预充完成后，双枪恢复正常充电功率请求；
情况三，当双枪插入不同充电机时，先插入的第一充电机先启动进入充电流程，正常请求充电功率，后插入的第二充电机启动，电池管理系统根据后启动的第二充电机的充电阶段进行监测，后启动的第二充电机进入预充电阶段后，电池管理系统控制先启动的第一充电机请求降低充电功率，后启动的第二充电机预充完成后，双枪向对应的充电机恢复正常充电功率请求。
6.根据权利要求5所述的基于欧标双枪大功率快充方法，其特征在于，所述情况一包括：
当充电机先后启动充电回路时，根据对应启动的第一充电回路通过载波通信信号进行握手通信，进入充电阶段；当通信进入预充电阶段时，车辆电池系统关闭绝缘检测，发起预充请求，条件满足时开始正常充电，同时第二充电回路启动，在第二充电回路进入预充阶段时，电池管理系统控制第一充电回路降低充电需求功率，在第二充电回路预充完成后开始正常充电，双枪充电根据当前的车辆电池系统允许的充电功率，按照最大充电功率请求充电；
当充电机同时启动充电回路时，根据系统控制要求，双枪充电回路预充过程全部执行完成后，车辆电池系统按照最大充电功率请求充电。
7.根据权利要求5所述的基于欧标双枪大功率快充方法，其特征在于，所述情况二包括：
当双枪先后插入充电时，当第一把充电枪插入时，充电机正常启动第一路充电回路，通过载波通信信号进行握手通信，进入充电阶段，当通信进入到预充电阶段时，车辆电池系统关闭绝缘检测，发起预充请求，条件满足开始正常充电；当第二把充电枪插入时，充电机启动第二路充电回路，第二路充电回路进行握手通信，当第二路充电回路进入预充电阶段时，电池管理系统控制第一路充电回路降低充电需求功率，在第二路充电回路预充完成后开始正常充电，双枪充电根据当前的车辆电池系统允许的充电功率，按照最大充电功率请求充电。
8.根据权利要求5所述的基于欧标双枪大功率快充方法，其特征在于，所述情况三包括：
当不同充电机插枪充电时，当第一充电机插枪时正常启动充电，通过载波通信信号进行握手通信，进入充电阶段，当通信进入预充电阶段时，车辆电池系统关闭绝缘检测，发起预充请求，条件满足开始正常充电；当第二充电机插枪时，启动第二充电机充电，第二个充电枪进行握手通信，当第二充电机进入预充电阶段时，电池管理系统控制第一充电机降低充电需求功率，在第二充电机预充完成后开始正常充电，双枪根据当前的车辆电池系统允许的充电功率，按照最大充电功率请求对应的充电机进行充电。
9.根据权利要求4所述的基于欧标双枪大功率快充方法，其特征在于，所述车辆电池系统退出充电进入待机模式之后，还包括：
在不拔充电枪的情况下，所述车辆电池系统根据选择控制二次充电。
10.根据权利要求4至9任一所述的基于欧标双枪大功率快充方法，其特征在于，所述方法还包括：
在绝缘检测过程中，若有绝缘异常，则退出充电流程，并上报故障。
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