CN114148205A - 一种适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法 - Google Patents

一种适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法，属于新能源汽车的技术领域，各个标准电池包的电池包BMS通过CAN通讯与中间转换控制器建立通讯连接，通过中间转换控制器解析各个电池包BMS发送的认证报文并分别确定各个电池包BMS的身份状态信息，该换电通讯方法在针对不同厂家、不同车型在调用协议之后，能够通过中间转换控制器可实现不同车型、不同电池包之间的互联互通，进而实现换电车型之间电池包共享，并达到资源利用最大化，进一步实现所有参与换电业务的实体利益共享、合作共赢。

Description

一种适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法
技术领域
本发明属于新能源汽车的技术领域，具体而言，涉及一种适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法。
背景技术
电动物流车应用越加广泛，应用场景也愈加丰富，为满足用户使用需求，车厂推出的车型大多电量大、续航长，还有一部分厂家推出来换电型车型，降低购车成本，减少用户充电等待时间。
但由于技术上存在障碍，现有换电模式都是服务单一车型。由于换电站投资较大，用户不达到一定规模很难实现盈利，同时，在技术上最大的障碍就是BMS通讯协议各不相同，无法实现互联互通，从而制约共享换电技术的推广。
针对电动物流车换电业务存在的现实问题，亟待设计开发相关技术以实现不同车型的换电通讯和不同数量的标准电池包之间的互联互通。
进而，在新能源汽车的推广过程中，无法实现换电车型之间电池包的共享，更不能实现资源利用最大化，无法实现所有参与换电业务的实体利益共享、合作共赢。
发明内容
鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法以达到实现不同车型、不同数量电池包之间的互联互通，进而实现换电车型电池包之间的共享，资源利用最大化，所有参与换电业务的实体利益共享、合作共赢的目的。
本发明所采用的技术方案为：一种适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法，该通讯方法包括：
根据不同应用场景配置对应数量的标准电池包，各个标准电池包的电池包BMS通过CAN通讯与中间转换控制器建立通讯连接；
由各个电池包BMS定期发送一帧或多帧认证报文至CAN通讯网络；
通过中间转换控制器解析各个电池包BMS发送的认证报文并分别确定各个电池包BMS的身份状态信息；
根据各个电池包BMS的身份状态信息分别解析各个电池包BMS发出的CAN通讯报文，将各个电池包BMS发出的CAN通讯报文解析后，重新按照当前电动物流车的协议规则组合打包，并路由至当前电动物流车的CAN网络中；
将CAN网络中当前电动物流车向电池包BMS发出的CAN通讯报文，按照当前电动物流车的协议规则解析后，通过中间转换控制器按照各个电池包BMS的身份状态信息分别重新组合后发送至相应的电池包BMS。
进一步地，所述标准电池包换电通讯方法基于新能源汽车的CAN网络建立通讯连接，且CAN网络中通信连接有中间转换控制器、VCU、MCU以及IPU。
进一步地，所述换电通讯方法还包括：
A1：初始化中间转换控制器，并判断是否连接充电桩，若为否，则返回；若为是，则通过中间转换控制器向CAN网络发送充电桩的CC1、CC2、CC以及CP状态信号；
A2：根据CAN网络的CC以及CP状态信号判断是否满足上高压条件，若不满足，则返回；若满足，则进入高压上电流程；
A3：判断标准电池包是否满足直流充电条件，若不满足，则返回；若满足，则发送充电请求至CAN网络；
A4：判断充电桩是否满足直流充电条件，若不满足，则返回；若满足，则发送充电允许至CAN网络；
A5：根据充电允许指令闭合快充继电器，并发送请求充电电压、电流至CAN网络；
A6：CAN网络发出充电电压、电流限值并向充电桩请求充电电压、电流，且充电桩实时反馈实际的充电电压、电流至CAN网络中。
进一步地，所述高压上电流程包括：
B1：通过CAN网络中的VCU作高压上电允许检测，若为否，则返回；若为是，则发送高压上电指令至CAN网络；
B2：执行闭合总负继电器，判断总负继电器是否闭合，若为否，则返回；若闭合，则发送总负继电器状态至CAN网络；
B3：根据高压上电指令和总负继电器状态，执行闭合预充继电器，判断预充继电器是否预充完成，若未完成，则返回；若完成，则发送预充完成指令至CAN网络；
B4：执行闭合总正继电器，若闭合不成功，则返回；若闭合成功，则发送总正继电器状态至CAN网络；
B5：执行断开预充继电器，判断断开是否成功，若不成功，则返回；若成功，则发送预充继电器状态至CAN网络。
进一步地，所述电池包BMS的身份状态信息包括：电池包数量、电池包厂家和电池包电压一致性状态。
进一步地，所述CAN通讯报文包括控制类报文、请求类报文和状态类报文。
进一步地，各个所述标准电池包的总正继电器和总负继电器的控制线均电连接至所述中间转换控制器，以通过MCCU接收VCU、MCU、IPU的指令，根据VCU发送的指令控制总正继电器和总负继电器。
进一步地，所述中间转换控制器与新能源车辆的快充座电性连接，以实现与充电桩通讯，给VCU发送快充(或停充)请求，接收VCU快充允许(或结束)指令，并控制快充继电器闭合(或断开)。
本发明的有益效果为：
1.采用本发明所提供的适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法，该换电通讯方法在针对不同厂家、不同车型在调用协议之后，能够与不同数量的标准电池包中电池包BMS进行信息交互，进而实现在不同应用场景下，不同车型对标准电池包的通讯交互，在后期投入市场运营之后，能够让电池租赁运营、车辆运营、换电运营以及车辆使用者共同实现盈利。
2.采用本发明所提供的适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法，针对电动物流车换电业务存在的现实问题，在CAN网络与整车控制器之间配置有中间转换控制器，以通过中间转换控制器实现不同车型、不同标准电池包之间的互联互通，进而实现换电车型之间标准电池包共享，资源利用最大化，进一步所有参与换电业务的实体利益共享、合作共赢。
附图说明
图1是本发明所提供的适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法的整体网络拓扑图；
图2是本发明所提供的适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法中电池包BMS认证流程示意图；
图3是本发明所提供的适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法中直流充电流程示意图；
图4是本发明所提供的适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法中高压上电流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
实施例1
基于各厂家各车型由于电池BMS通讯协议不同，造成市场上不能形成普遍适配的共享换电系统，造成资源极大的浪费，换电物流车推广形成瓶颈的问题。在本实施例中，具体还提供了一种适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法，该通讯方法应用于不同车型、不同数量标准电池包之间的换电系统中，该换电通讯方法在应用时，以整车的CAN网络作为通讯媒介，该CAN网络中通信连接有VCU、IP、MCCU、T-BOX、MCU以及IPU，在CAN网络下进行数据交互。其中，对于MCCU的功能在于：①与标准电池包的电池包BMS(标准电池包的数量由实际情况装配的电池包数确定)通讯，获取电池包BMS发送的认证信息、电芯的状态信息；
②将电池包BMS发送的电池信息经过重新组合路由到整车CAN网络上，同时，将整车CAN网络上的相关数据通过转换发送到电池包BMS；
③控制每个标准电池包里的总正继电器、总负继电器；
④与充电桩通讯、控制PDU中的预充继电器、快充继电器。
在实际应用场景下，该换电通讯方法包括以下：
S1：根据不同应用场景配置对应数量的标准电池包，标准电池包在安装到位之后，各个标准电池包的电池包BMS通过CAN通讯与中间转换控制器建立通讯连接。由于标准电池包装配到位，标准电池包的低压电器系统连接正常，每个标准电池包对应的电池包BMS(如图1中所布置的BMS_1、BMS_2、BMS_3以及BMS_4)与MCCU相应的PIN脚相连，采用CAN通讯并遵循CAN2.0协议标准。对MCCU、BMS_1、BMS_2、BMS_3以及BMS_4进行上电唤醒，且MCCU、BMS_1、BMS_2、BMS_3以及BMS_4分别进行初始化。
S2：如图2所示，各个BMS_1、BMS_2、BMS_3以及BMS_4的发送状态及认证报文，则由各个电池包BMS定期(例如：每1000ms为周期)发送一帧或多帧认证报文至CAN通讯网络；其中，认证报文包含自身身份信息，如“XX品牌”英文字母的ASCii编码。
通过中间转换控制器(MCCU)解析各个电池包BMS发送的认证报文并分别确定各个电池包BMS的身份状态信息；其中，电池包BMS的身份状态信息主要包括：电池包数量、电池包厂家以及电池包电压一致性。
S3：根据各个电池包BMS的身份状态信息确定电池包BMS的身份并分别解析各个电池包BMS发出的CAN通讯报文(CAN通讯报文为电池包BMS正常运行时发送的CAN通讯报文，CAN通讯报文主要包括发送控制类、请求类、状态类等报文)，将各个电池包BMS发出的CAN通讯报文解析后(即：根据电池包BMS的身份信息解析其发送的控制类、请求类、状态类报文)，重新按照当前电动物流车的协议规则组合打包，并路由至当前电动物流车的CAN网络中，以供CAN网络中的其他控制端进行信息交互；
将CAN网络中当前电动物流车向电池包BMS发出的CAN通讯报文，按照当前电动物流车的协议规则解析后，通过中间转换控制器按照各个电池包BMS的身份状态信息所确定的身份分别重新组合后发送至相应的电池包BMS，以实现将电动物流车发出的CAN通讯报文与电池包BMS之间进行信息交互。
基于上述的换电通讯方法，其在进行还包括直流充电流程，如图3所示，如下：
A1：通过直流充电唤醒，初始化中间转换控制器，并判断是否与充电桩连接，若为否，则返回；若为是，则通过中间转换控制器向CAN网络发送充电桩的CC1、CC2、CC以及CP状态信号。其中，CC1状态信号是指：在充电过程中，非车载充电设备通过连接确认触头的输入电压信号进行不间断监测充电插头和充电插座连接状态，一旦出现异常，非车载充电设备立即关闭直流电源输出，在完成卸载后，断开开关S1；CC2状态信号是指：充电过程中，如果100ms内非车载充电设备没有收到电池管理系统周期发送的充电级别需求报文，非车载充电设备也响应关闭直流电源输出的功能；CC状态信号是指：充电连接确认信号；CP状态信号是指：充电桩与充电机之间的控制连接信号。
A2：根据CAN网络的CC以及CP状态信号判断是否满足上高压条件，若不满足，则返回；若满足，则进入高压上电流程；在本实施例中，如图4所示，上述的高压上电流程主要包括：
B1：通过CAN网络中的VCU作高压上电允许检测，若为否，则返回；若为是，则发送高压上电指令至CAN网络；
B2：根据CAN网络的高压上电指令，执行闭合总负继电器，判断总负继电器是否闭合，若为否，则返回；若闭合，则发送总负继电器状态至CAN网络；
B3：根据高压上电指令和总负继电器状态，执行闭合预充继电器，判断预充继电器是否预充完成，若未完成，则返回；若完成，则发送预充完成指令至CAN网络；
B4：根据CAN网络的预充完成指令，执行闭合总正继电器，若闭合不成功，则返回；若闭合成功，则发送总正继电器状态至CAN网络；
B5：根据CAN网络所发送的总正继电器状态指令，执行断开预充继电器，判断预充继电器的断开是否成功，若不成功，则返回；若成功，则发送预充继电器状态至CAN网络。
A3：判断标准电池包是否满足直流充电条件，若不满足，则返回；若满足，则发送充电请求至CAN网络。
A4：根据发送的充电请求之后，判断充电桩是否满足直流充电条件，若不满足，则返回；若满足，则发送充电允许至CAN网络。
A5：根据充电允许指令并执行闭合快充继电器，并发送请求充电电压、电流限值至CAN网络。
A6：根据CAN网络反馈所发出的充电电压、电流限值并向充电桩请求充电电压、电流，且在充电过程中充电桩实时反馈实际的充电电压、电流至CAN网络中，以实时监控充电过程是否处于正常状态。
基于上述的换电通讯方法，为能够实现相应的直流充电流程和高压上电流程，在硬件线路连接上，具体设计如下：
将各个所述标准电池包的总正继电器和总负继电器的控制线均电性连接至所述中间转换控制器，以通过MCCU接收VCU、MCU、IPU的指令，根据VCU发送的指令控制总正继电器和总负继电器，以满足高压上电流程中对总正继电器和总负继电器的控制。
将中间转换控制器与新能源车辆的快充座电性连接，以实现与充电桩通讯，给VCU发送快充(或停充)请求，接收VCU快充允许(或结束)指令，并控制快充继电器闭合(或断开)，以满足在直流充电流程中对快充继电器的控制。
上述换电通讯方法完成换电通讯之后，新能源车辆则完成上电自检，仪表显示一切正常后，完成换电操作。
需要说明的是，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法，其特征在于，该通讯方法包括：
根据不同应用场景配置对应数量的标准电池包，各个标准电池包的电池包BMS通过CAN通讯与中间转换控制器建立通讯连接；
由各个电池包BMS定期发送一帧或多帧认证报文至CAN通讯网络；
通过中间转换控制器解析各个电池包BMS发送的认证报文并分别确定各个电池包BMS的身份状态信息；
根据各个电池包BMS的身份状态信息分别解析各个电池包BMS发出的CAN通讯报文，将各个电池包BMS发出的CAN通讯报文解析后，重新按照当前电动物流车的协议规则组合打包，并路由至当前电动物流车的CAN网络中；
将CAN网络中当前电动物流车向电池包BMS发出的CAN通讯报文，按照当前电动物流车的协议规则解析后，通过中间转换控制器按照各个电池包BMS的身份状态信息分别重新组合后发送至相应的电池包BMS。
2.根据权利要求1所述的适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法，其特征在于，所述标准电池包换电通讯方法基于新能源汽车的CAN网络建立通讯连接，且CAN网络中通信连接有中间转换控制器、VCU、MCU以及IPU。
3.根据权利要求1所述的适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法，其特征在于，所述换电通讯方法还包括：
A1：初始化中间转换控制器，并判断是否连接充电桩，若为否，则返回；若为是，则通过中间转换控制器向CAN网络发送充电桩的CC1、CC2、CC以及CP状态信号；
A2：根据CAN网络的CC以及CP状态信号判断是否满足上高压条件，若不满足，则返回；若满足，则进入高压上电流程；
A3：判断标准电池包是否满足直流充电条件，若不满足，则返回；若满足，则发送充电请求至CAN网络；
A4：判断充电桩是否满足直流充电条件，若不满足，则返回；若满足，则发送充电允许至CAN网络；
A5：根据充电允许指令闭合快充继电器，并发送请求充电电压、电流至CAN网络；
A6：CAN网络发出充电电压、电流限值并向充电桩请求充电电压、电流，且充电桩实时反馈实际的充电电压、电流至CAN网络中。
4.根据权利要求1所述的适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法，其特征在于，所述高压上电流程包括：
B1：通过CAN网络中的VCU作高压上电允许检测，若为否，则返回；若为是，则发送高压上电指令至CAN网络；
B2：执行闭合总负继电器，判断总负继电器是否闭合，若为否，则返回；若闭合，则发送总负继电器状态至CAN网络；
B3：根据高压上电指令和总负继电器状态，执行闭合预充继电器，判断预充继电器是否预充完成，若未完成，则返回；若完成，则发送预充完成指令至CAN网络；
B4：执行闭合总正继电器，若闭合不成功，则返回；若闭合成功，则发送总正继电器状态至CAN网络；
B5：执行断开预充继电器，判断断开是否成功，若不成功，则返回；若成功，则发送预充继电器状态至CAN网络。
5.根据权利要求1所述的适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法，其特征在于，所述电池包BMS的身份状态信息包括：电池包数量、电池包厂家和电池包电压一致性状态。
6.根据权利要求1所述的适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法，其特征在于，所述CAN通讯报文包括控制类报文、请求类报文和状态类报文。
7.根据权利要求1所述的适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法，其特征在于，各个所述标准电池包的总正继电器和总负继电器的控制线均电连接至所述中间转换控制器。
8.根据权利要求1所述的适用于新能源汽车的标准电池包换电通讯方法，其特征在于，所述中间转换控制器与新能源车辆的快充座电性连接。
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