CN111775734A - 一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统，包括动力电池、用于匹配美标充电枪的CCS充电接口、用于匹配国标充电枪的国标充电接口、电池管理系统和通信转化模块，动力电池经充电接触器后分别与CCS充电接口、国标充电接口电连接，电池管理系统分别与CCS充电接口、国标充电接口、通信转化模块、充电接触器电连接，CCS充电接口的CP端子、lock引脚分别与通信转化模块电连接，lock引脚与电子锁电连接，通信转化模块用于将控制引导信号CP转化成符合充电国标的CAN信号，通信转化模块与电池管理系统集成在电池控制盒内部。本设计不仅能兼容国标充电与美标充电，而且可靠性高、布置简便、成本低。

Description

一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及纯电动汽车用充电技术领域，尤其涉及一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统及其控制方法。
背景技术
随着国内新能源汽车近几年的蓬勃发展，中国纯电动汽车已经具有一定的产业规模与先发优势，随时准备占领国际市场，实现弯道超车。中国电动汽车在全球化推广和使用中，面临着国内外充电接口标准、充电数字通信方式、控制方法不统一的制约，导致国内电动汽车在以美标国家为代表的海外市场无法实现充电互联互通。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的无法兼容国标充电与美标充电的缺陷与问题，提供一种能兼容国标充电与美标充电的纯电动汽车用适配美标充电控制系统及其控制方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统，包括动力电池、用于匹配美标充电枪的CCS充电接口、用于匹配国标充电枪的国标充电接口、电池管理系统和通信转化模块；
所述动力电池的电池正极输入口经K1充电接触器后分别与CCS充电接口的DC+端子、国标充电接口的DC+端子电连接，所述K1充电接触器与电池管理系统电连接，所述动力电池的电池负极输入口经K2充电接触器后分别与CCS充电接口的DC-端子、国标充电接口的DC-端子电连接，所述K2充电接触器与电池管理系统电连接；
所述CCS充电接口与电池管理系统电连接，CCS充电接口的CP端子、lock引脚分别与通信转化模块电连接，lock引脚与电子锁电连接；
所述国标充电接口与电池管理系统电连接；
所述通信转化模块与电池管理系统电连接，用于将控制引导信号CP转化成符合充电国标的CAN信号。
所述lock引脚包括lock1引脚、lock2引脚和lock3引脚；
所述lock1引脚和lock3引脚，用于控制电子锁电机；
所述lock2引脚，用于检测电子锁是否到位。
所述电池管理系统通过温感探头监测CCS充电接口、国标充电接口的温度。
所述通信转化模块与电池管理系统集成在电池控制盒内部。
一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
国标充电枪插入国标充电接口后，电池管理系统由国标充电桩唤醒，若电池管理系统持续检测到CC2信号，则表示国标充电枪已连接好，当电池管理系统通过国标充电接口与国标充电桩握手成功，电池管理系统控制K1充电接触器、K2充电接触器闭合，为动力电池进行充电，充电过程中，通信转化模块一直处于休眠状态；
美标充电枪插入CCS充电接口后，CP端子唤醒通信转化模块，通信转化模块唤醒电池管理系统，并且给电池管理系统发送充电模式，当电子锁闭合并且通信转化模块内部的控制开关闭合后，若通信转化模块持续监测到一个峰值电压为6V的控制引导信号CP，则发送CHM信号给电池管理系统，此时，电池管理系统控制K1充电接触器、K2充电接触器闭合，为动力电池进行充电。
美标充电枪插入CCS充电接口后，若电池管理系统检测到连接确认信号PP/PD，则表示CCS充电枪已连接好，此时，电池管理系统给通信转化模块发送电子锁上锁请求，通信转化模块控制电子锁闭合，上锁后，若电池管理系统自检无故障，并且电池系统处于可充电状态，则向通信转化模块发送内部控制开关闭合命令。
充电过程中，通信转化模块通过PWM占空比获取美标充电桩的电流输出能力，电池管理系统的请求电流通过CAN通信发送给通信转化模块。
充电过程中，电池管理系统通过温感探头监测CCS充电接口、国标充电接口的温度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统及其控制方法中CCS充电接口与电池管理系统电连接，CCS充电接口的CP端子、lock引脚分别与通信转化模块电连接，lock引脚与电子锁电连接，通信转化模块与电池管理系统电连接，车上增加CCS充电接口以匹配美标市场的充电枪，增加通信转化模块以实现车辆与美标市场充电设施的通信匹配，相比于直接按照美标标准开发充电控制系统，上述设计基于通信转换模块的设计与完善的充电控制系统，既能保证国标充电，同时兼容美标市场充电设施与充电通信，促进电动汽车全球化。因此，本发明能兼容国标充电与美标充电。
2、本发明一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统及其控制方法中lock引脚包括lock1引脚、lock2引脚和lock3引脚，lock1引脚和lock3引脚用于控制电子锁电机，lock2引脚用于检测电子锁是否到位，使得可靠性高；电池管理系统通过温感探头监测CCS充电接口、国标充电接口的温度，提高了安全性；通信转化模块与电池管理系统集成在电池控制盒内部，布置紧凑方便，不增加额外的防护箱体设计成本。因此，本发明可靠性高、安全性高、布置简便、成本低。
3、本发明一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统及其控制方法中电池管理系统通过国标充电接口与国标充电桩握手成功，电池管理系统控制K1充电接触器、K2充电接触器闭合，为动力电池进行充电；电池管理系统检测到连接确认信号PP/PD，则表示CCS充电枪已连接好，电池管理系统给通信转化模块发送电子锁上锁请求，通信转化模块控制电子锁闭合，上锁后，若电池管理系统自检无故障，并且电池系统处于可充电状态，则向通信转化模块发送内部控制开关闭合命令，若通信转化模块持续监测到一个峰值电压为6V的控制引导信号CP，则发送CHM信号进入充电流程，上述设计不仅能兼容国标充电与美标充电，而且使得可靠性高。因此，本发明不仅能兼容国标充电与美标充电，而且可靠性高。
附图说明
图1是本发明一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统的结构示意图。
图2是本发明一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统的控制方法的流程图。
图中：动力电池1、CCS充电接口2、国标充电接口3、电池管理系统4、通信转化模块5、K1充电接触器6、K2充电接触器7。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统，包括动力电池1、用于匹配美标充电枪的CCS充电接口2、用于匹配国标充电枪的国标充电接口3、电池管理系统4和通信转化模块5；
所述动力电池1的电池正极输入口经K1充电接触器6后分别与CCS充电接口2的DC+端子、国标充电接口3的DC+端子电连接，所述K1充电接触器6与电池管理系统4电连接，所述动力电池1的电池负极输入口经K2充电接触器7后分别与CCS充电接口2的DC-端子、国标充电接口3的DC-端子电连接，所述K2充电接触器7与电池管理系统4电连接；
所述CCS充电接口2与电池管理系统4电连接，CCS充电接口2的CP端子、lock引脚分别与通信转化模块5电连接，lock引脚与电子锁电连接；
所述国标充电接口3与电池管理系统4电连接；
所述通信转化模块5与电池管理系统4电连接，用于将控制引导信号CP转化成符合充电国标的CAN信号。
所述lock引脚包括lock1引脚、lock2引脚和lock3引脚；
所述lock1引脚和lock3引脚，用于控制电子锁电机；
所述lock2引脚，用于检测电子锁是否到位。
所述电池管理系统4通过温感探头监测CCS充电接口2、国标充电接口3的温度。
所述通信转化模块5与电池管理系统4集成在电池控制盒内部。
参见图2，一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
国标充电枪插入国标充电接口3后，电池管理系统4由国标充电桩唤醒，若电池管理系统4持续检测到CC2信号，则表示国标充电枪已连接好，当电池管理系统4通过国标充电接口3与国标充电桩握手成功，电池管理系统4控制K1充电接触器6、K2充电接触器7闭合，为动力电池1进行充电，充电过程中，通信转化模块5一直处于休眠状态；
美标充电枪插入CCS充电接口2后，CP端子唤醒通信转化模块5，通信转化模块5唤醒电池管理系统4，并且给电池管理系统4发送充电模式，当电子锁闭合并且通信转化模块5内部的控制开关闭合后，若通信转化模块5持续监测到一个峰值电压为6V的控制引导信号CP，则发送CHM信号给电池管理系统4，此时，电池管理系统4控制K1充电接触器6、K2充电接触器7闭合，为动力电池1进行充电。
美标充电枪插入CCS充电接口2后，若电池管理系统4检测到连接确认信号PP/PD，则表示CCS充电枪已连接好，此时，电池管理系统4给通信转化模块5发送电子锁上锁请求，通信转化模块5控制电子锁闭合，上锁后，若电池管理系统4自检无故障，并且电池系统处于可充电状态，则向通信转化模块5发送内部控制开关闭合命令。
充电过程中，通信转化模块5通过PWM占空比获取美标充电桩的电流输出能力，电池管理系统4的请求电流通过CAN通信发送给通信转化模块5。
充电过程中，电池管理系统4通过温感探头监测CCS充电接口2、国标充电接口3的温度。
本发明的原理说明如下：
本设计旨在规避国内外充电技术差异，使国内电动车兼容国标充电与美标充电，实现按照国标GB/T 27930开发的电动车也能兼容美标CCS充电系统。联合充电系统(CombinedCharging System)，即“CCS”标准，由SAE以及8家美标车企制定，可同时支持电动汽车快充，其组合式直流充电接口标准被IEC采纳。
CCS充电接口连接美标充电枪获取电能，电池管理系统监测并控制充电过程；通信转化模块将与美标充电桩交互的信息，主要是控制引导信号（CP）转化成符合GB/T 27930的CAN信号，同时通信转化模块同电池管理系统一起集成在电池控制盒内部，以避免单独设计满足IP67要求的防护箱体，降低整车设计成本。
实施例：
参见图1，一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统，包括动力电池1、用于匹配美标充电枪的CCS充电接口2、用于匹配国标充电枪的国标充电接口3、电池管理系统4和通信转化模块5；所述动力电池1的电池正极输入口经K1充电接触器6后分别与CCS充电接口2的DC+端子、国标充电接口3的DC+端子电连接，所述K1充电接触器6与电池管理系统4电连接，所述动力电池1的电池负极输入口经K2充电接触器7后分别与CCS充电接口2的DC-端子、国标充电接口3的DC-端子电连接，所述K2充电接触器7与电池管理系统4电连接；所述CCS充电接口2与电池管理系统4电连接，CCS充电接口2的CP端子、lock引脚分别与通信转化模块5电连接，lock引脚与电子锁电连接；所述国标充电接口3与电池管理系统4电连接；所述通信转化模块5与电池管理系统4电连接，用于将控制引导信号CP转化成符合充电国标的CAN信号；所述lock引脚包括lock1引脚、lock2引脚和lock3引脚，所述lock1引脚和lock3引脚，用于控制电子锁电机，所述lock2引脚，用于检测电子锁是否到位；所述通信转化模块5与电池管理系统4集成在电池控制盒内部。
参见图2，一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
国标充电枪插入国标充电接口3后，电池管理系统4由国标充电桩A+（低压12V信号）唤醒，若电池管理系统4持续检测到CC2信号，则表示国标充电枪已连接好，当电池管理系统4通过国标充电接口3与国标充电桩握手成功，并完成充电电流、电压、SOC等充电参数配置后，电池管理系统4控制K1充电接触器6、K2充电接触器7闭合，为动力电池1进行充电，充电过程中，电池管理系统4始终通过CAN通信与国标充电桩交互充电信息直到充电结束，通信转化模块5一直处于休眠状态；
美标充电枪插入CCS充电接口2后，CP端子唤醒通信转化模块5，通信转化模块5唤醒电池管理系统4，并且给电池管理系统4发送充电模式，当电子锁闭合并且通信转化模块5内部的控制开关闭合后，若通信转化模块5持续监测到一个峰值电压为6V的控制引导信号CP（PWM），则发送CHM信号给电池管理系统4，此时，电池管理系统4控制K1充电接触器6、K2充电接触器7闭合，为动力电池1进行充电；
美标充电枪插入CCS充电接口2后，若电池管理系统4检测到连接确认信号PP/PD，则表示CCS充电枪已连接好，此时，电池管理系统4给通信转化模块5发送电子锁上锁请求，通信转化模块5控制电子锁闭合，上锁后，若电池管理系统4自检无故障，并且电池系统处于可充电状态，则向通信转化模块5发送内部控制开关闭合命令；
充电过程中，通信转化模块5通过PWM占空比获取美标充电桩的电流输出能力，电池管理系统4的请求电流通过CAN通信发送给通信转化模块5；
充电过程中，电池管理系统4通过温感探头监测CCS充电接口2、国标充电接口3的温度。

Claims (8)

1.一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统，其特征在于，包括动力电池(1)、用于匹配美标充电枪的CCS充电接口(2)、用于匹配国标充电枪的国标充电接口(3)、电池管理系统(4)和通信转化模块(5)；
所述动力电池(1)的电池正极输入口经K1充电接触器(6)后分别与CCS充电接口(2)的DC+端子、国标充电接口(3)的DC+端子电连接，所述K1充电接触器(6)与电池管理系统(4)电连接，所述动力电池(1)的电池负极输入口经K2充电接触器(7)后分别与CCS充电接口(2)的DC-端子、国标充电接口(3)的DC-端子电连接，所述K2充电接触器(7)与电池管理系统(4)电连接；
所述CCS充电接口(2)与电池管理系统(4)电连接，CCS充电接口(2)的CP端子、lock引脚分别与通信转化模块(5)电连接，lock引脚与电子锁电连接；
所述国标充电接口(3)与电池管理系统(4)电连接；
所述通信转化模块(5)与电池管理系统(4)电连接，用于将控制引导信号CP转化成符合充电国标的CAN信号。
2.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统，其特征在于：
所述lock引脚包括lock1引脚、lock2引脚和lock3引脚；
所述lock1引脚和lock3引脚，用于控制电子锁电机；
所述lock2引脚，用于检测电子锁是否到位。
3.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统，其特征在于：所述电池管理系统(4)通过温感探头监测CCS充电接口(2)、国标充电接口(3)的温度。
4.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统，其特征在于：所述通信转化模块(5)与电池管理系统(4)集成在电池控制盒内部。
5.一种权利要求1所述的纯电动汽车用适配美标充电控制系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：
国标充电枪插入国标充电接口(3)后，电池管理系统(4)由国标充电桩唤醒，若电池管理系统(4)持续检测到CC2信号，则表示国标充电枪已连接好，当电池管理系统(4)通过国标充电接口(3)与国标充电桩握手成功，电池管理系统(4)控制K1充电接触器(6)、K2充电接触器(7)闭合，为动力电池(1)进行充电，充电过程中，通信转化模块(5)一直处于休眠状态；
美标充电枪插入CCS充电接口(2)后，CP端子唤醒通信转化模块(5)，通信转化模块(5)唤醒电池管理系统(4)，并且给电池管理系统(4)发送充电模式，当电子锁闭合并且通信转化模块(5)内部的控制开关闭合后，若通信转化模块(5)持续监测到一个峰值电压为6V的控制引导信号CP，则发送CHM信号给电池管理系统(4)，此时，电池管理系统(4)控制K1充电接触器(6)、K2充电接触器(7)闭合，为动力电池(1)进行充电。
6.根据权利要求5所述的一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统的控制方法，其特征在于：美标充电枪插入CCS充电接口(2)后，若电池管理系统(4)检测到连接确认信号PP/PD，则表示CCS充电枪已连接好，此时，电池管理系统(4)给通信转化模块(5)发送电子锁上锁请求，通信转化模块(5)控制电子锁闭合，上锁后，若电池管理系统(4)自检无故障，并且电池系统处于可充电状态，则向通信转化模块(5)发送内部控制开关闭合命令。
7.根据权利要求5所述的一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统的控制方法，其特征在于：充电过程中，通信转化模块(5)通过PWM占空比获取美标充电桩的电流输出能力，电池管理系统(4)的请求电流通过CAN通信发送给通信转化模块(5)。
8.根据权利要求5所述的一种纯电动汽车用适配美标充电控制系统的控制方法，其特征在于：充电过程中，电池管理系统(4)通过温感探头监测CCS充电接口(2)、国标充电接口(3)的温度。
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