CN201699445U - 一种用于电动汽车充电站的充电机监控装置 - Google Patents

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李国华
巩方彬
张华栋
王兴光
刘敦秀
徐正飞
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Abstract

本实用新型涉及一种用于电动汽车充电站的充电机监控装置。它解决了目前充电机监控及锂离子电池组充电过程控制的不足，提高锂离子电池组充电过程的安全性和可靠性。其结构为：它包括与车载电池管理系统和蓄电池模块或总成，充电系统通过充电接口CAN总线或RS485方式与车载电池管理系统和蓄电池模块或总成连接，同时充电系统还通过CAN总线或RS485方式分别与充电桩和充电站后台监控装置连接。

Description

一种用于电动汽车充电站的充电机监控装置 
技术领域
本实用新型涉及一种用于电动汽车充电站的充电机监控装置。 
背景技术
随着世界各国对汽车排放控制、能源问题的日益关注，环保、节能的电动汽车已成为世界汽车工业发展的一个方向。我国的电动汽车发展也列入了汽车产业调整和振兴规划。 
鉴于蓄电池的发展现状，目前只有锂离子电池适合应用于电动汽车。而锂离子蓄电池的特性决定了目前制约电动汽车产业发展的2个技术问题：一个是锂离子蓄电池本身，一个是锂离子蓄电池的充电技术。 
目前，锂离子蓄电池的功率和使用寿命已基本满足电动汽车的要求。但是，锂离子电池不像传统的铅酸蓄电池，在充、放电过程中，具有自动均衡的特性。如不进行严格的过程控制，很容易造成单个电池过充、过放、超温、过流，而引发燃烧、爆炸等事故。 
原有的基于端电压的恒流、多阶段恒流、恒压、恒压限流充放电控制，和维护管理等成组应用技术和设备，只能用于普通铅酸等非密封类富液电池，不能适应动力锂电池特点。 
在实现本实用新型过程中，充电机监控装置对锂离子蓄电池组充电过程，放弃了传统的简单基于端电压和电流的2段式充电模式，采用了适合锂离子蓄电池特点的控制方法；监控装置具有与车载电池管理系统（BMS）、充电桩和充电站后台监控系统的通信接口，可以实现多重充电控制方案的备份；同时，对充电机的电源、充电机输出、充电过程中电池组状态及单节电池状态等进行监测和记录。从而使提高整个充电过程的安全性、可靠性。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于电动汽车充电站的充电机监控装置，以解决目前充电机监控及锂离子电池组充电过程控制的不足，提高锂离子电池组充电过程的安全性和可靠性。 
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案： 
一种用于电动汽车充电站的充电机监控装置，充电系统通过充电接口和CAN总线或RS485方式与车载电池管理系统和蓄电池模块连接，同时充电系统还通过CAN总线或RS485方式分别与充电桩和充电站后台监控装置连接。
所述车载电池管理系统和蓄电池模块间采用CAN总线或RS485通信方式，蓄电池模块通过充电接口与充电系统连接；车载电池管理系统通过CAN总线或RS485方式与充电系统连接。 
所述充电系统包括充电机和充电机监控装置，两者间通过CAN总线或RS485方式通信；充电机通过充电接口与蓄电池模块连接；充电机监控装置通过CAN总线或RS485方式与车载电池管理系统通信。 
在本实用新型中，提供了一种用于电动汽车充电站的充电机监控装置，包括：与车载BMS通信的CAN或485通信网络系统、与充电桩通信的CAN或485通信网络系统、与充电站后台通信的CAN或485通信网络系统、充电过程管理的逻辑控制系统、模拟量采集系统、开关量输入采集系统、开关量输出控制系统、人机界面系统和基于以太网的WEB访问服务系统。 
充电机监控装置与车载BMS通信可选择CAN或485通信方式。 
充电机监控装置与充电桩通信可选择CAN或485通信方式。 
充电机监控装置与充电站后台通信可选择CAN或485通信方式。 
在上述通信网络中，优先采用CAN通信方式。 
充电机监控装置可以接受BMS、充电桩或充电站后台发送过来的充电控制指令，并根据控制指令完成充电过程的控制。 
在BMS、充电桩或充电站后台有2个或2个以上的控制源提供充电过程控制参数时，充电机监控装置按照最安全的控制参数进行控制，即选择3个控制源中，充电电压最低，充电电流最低的控制参数进行控制。 
在锂离子电池组的充电过程控制中，在恒流充电阶段采用了端电压和单体最高电压相结合的方法，在端电压或单体最高电压达到限定值后，采用数字闭环反馈控制的方法，进行充电控制，直至端电压或单体最高电压维持在限定值，且充电电流小于设定值后完成充电过程。 
通过适当的参数设定，该充电监控装置同样可以用于铅酸蓄电池的充电过程监控。 
上述充电机监控装置还能够监测充电机的供电电源状态并对其异常进行报警，保障充电机正常、健康工作。 
上述充电机监控装置还能够对充电过程的每节电池电压电流变化曲线进行记录和显示，为可能的电池状态分析提供依据。 
在充电机监控装置中，采用了高性能的AT91SAM9263型ARM嵌入式处理器，数据、信息处理能力高于普通的单片机系统，且成本较低。 
在上述装置中，人机界面系统采用了彩色TFT液晶显示屏，人机界面较传统单色显示屏友好。 
本实用新型的有益效果是：RS-485串行总线采用平衡驱动级差分接收方式来驱动总线，实现工业网络的物理层连接，具有信号的抗干扰能力较强、结构简单、成本较低等优点，这种通信方式广泛应用在仪器仪表、智能传感器等领域。但RS-485总线存在自适应能力和自保护能力较弱能缺点。相比于RS-485总线，CAN总线具有较好的差错控制能力，可靠性高，高速率长距离的传输特性，完善的规范和协议等优点。另外，CAN总线是多主对等系统，传输才哦那个非破坏总线仲裁技术，具有实时性强、通信硬件接口简单，通信介质选择灵活等特点，成为一种最具有竞争力的现场总线之一，广泛应用于汽车、楼宇自动化和工业控制领域。 
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。 
其中，1. 车载电池管理系统，2. 蓄电池模块，3. 充电系统，4. 充电桩，5. 充电站后台监控装置，6. 充电机，7. 充电机监控装置。 
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。 
图1示出了本实用新型的一个实施例的变电站充电控制系统示意图。 
它包括与车载电池管理系统1和蓄电池模块2，充电系统3通过充电接口和CAN总线或RS485方式与车载电池管理系统1和蓄电池模块2连接，同时充电系统3还通过CAN总线或RS485方式分别与充电桩4和充电站后台监控装置5连接。 
所述车载车载电池管理系统1和蓄电池模块2间采用CAN总线或RS485通信方式，蓄电池模块2通过充电接口与充电系统3连接；车载电池管理系统1通过CAN总线或RS485方式与充电系统3连接。 
所述充电系统3包括充电机6和充电机监控装置7，两者间通过CAN总线或RS485方式通信；充电机6通过充电接口与蓄电池模块2连接；充电机监控装置7通过CAN总线或RS485方式与车载电池管理系统1通信。 
该实施例中，充电机监控装置7是整个充电过程实施的最终控制者，其控制信息来源有：车载电池管理系统1（BMS）、充电桩4和（或）充电站后台监控装置5。这三种控制源的选择提供了充电控制的灵活性，能够满足各种不同情况下的充电控制要求。同时，2种以上的充电控制互为备份，提高了充电过程控制的安全性和可靠性。 
在上述充电系统中，充电接口包括了充电控制导引电路接口，保证在充电过程失控时的急停控制，保护充电系统和电动汽车的安全。 
在上述充电系统中，充电机监控装置7的处理部分采用了ARM系列嵌入式计算机和LINUX多任务操作系统。能够满足充电过程控制、信息采集记录、信息查询展示、通信和紧急控制动作的执行等多任务的并行执行。 
在上述充电系统的通信网络中，充电机监控装置7与充电站后台监控5、充电桩4和车载电池管理系统1（BMS）系统的通信都是独立的通信接口，提高了通信的可靠性，不会因为其中一部分故障而导致整个系统瘫痪。 
在上述通信网络中，通信接口优先选择CAN总线。 

Claims (3)

1.一种用于电动汽车充电站的充电机监控装置，其特征是，充电系统通过充电接口和CAN总线或RS485方式与车载电池管理系统和蓄电池模块连接，同时充电系统还通过CAN总线或RS485方式分别与充电桩和充电站后台监控装置连接。
2.如权利要求1所述的用于电动汽车充电站的充电机监控装置，其特征是，所述车载电池管理系统和蓄电池模块间采用CAN总线或RS485通信方式，蓄电池模块通过充电接口与充电系统连接；车载电池管理系统通过CAN总线或RS485方式与充电系统连接。
3.如权利要求1或2所述的用于电动汽车充电站的充电机监控装置，其特征是，所述充电系统包括充电机和充电机监控装置，两者间通过CAN总线或RS485方式通信；充电机通过充电接口与蓄电池模块连接；充电机监控装置通过CAN总线或RS485方式与车载电池管理系统通信。
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