RU214837U1 - ON-BOARD FAST CHARGE CONTROLLER (CCS) - Google Patents

ON-BOARD FAST CHARGE CONTROLLER (CCS) Download PDF

Info

Publication number
RU214837U1
RU214837U1 RU2022112332U RU2022112332U RU214837U1 RU 214837 U1 RU214837 U1 RU 214837U1 RU 2022112332 U RU2022112332 U RU 2022112332U RU 2022112332 U RU2022112332 U RU 2022112332U RU 214837 U1 RU214837 U1 RU 214837U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
charging
external
electric vehicle
controlling
circuits
Prior art date
Application number
RU2022112332U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Герман Олегович Гололобов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Промэлектроника" (ООО "Промэлектроника")
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Промэлектроника" (ООО "Промэлектроника") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Промэлектроника" (ООО "Промэлектроника")
Application granted granted Critical
Publication of RU214837U1 publication Critical patent/RU214837U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к способу зарядки тяговой батареи транспортного средства с электрическим приводом посредством внешней зарядной станции, в частности к электрическому оборудованию, выполняющему функции контроля и управления процессом заряда напряжением постоянного тока. Бортовой контроллер быстрого заряда предназначен для применения как в составе транспортного средства с электрическим приводом, так и в составе зарядной станции. Конструктивно бортовой контроллер заряда может быть выполнен на печатной плате, оснащенной монтажными отверстиями для установки разъема на 48 контактов для подключения к бортовой сети электротранспорта, при этом печатная плата может быть смонтирована в корпус для защиты от внешних механических и атмосферных воздействий с клапаном сброса давления. В ином случае печатная плата может быть смонтирована без монтажа разъема на 48 контактов с отдельными соединителями для цепей питания, цепей обмена данными по протоколу CAN, линии Control Pilot, цепей управления внешними средствами индикации, при этом при необходимости прочие цепи могут быть подключены к соответствующим монтажным отверстиям разъема на 48 контактов.

Figure 00000001
The utility model relates to a method for charging an electrically driven vehicle traction battery by means of an external charging station, in particular to electrical equipment that performs the functions of monitoring and controlling the charging process with DC voltage. The on-board fast charge controller is designed for use both as part of an electrically powered vehicle and as part of a charging station. Structurally, the on-board charge controller can be made on a printed circuit board equipped with mounting holes for installing a 48-pin connector for connecting to the on-board network of an electric vehicle, while the printed circuit board can be mounted in a housing for protection against external mechanical and atmospheric influences with a pressure relief valve. Otherwise, the printed circuit board can be mounted without mounting a 48-pin connector with separate connectors for power circuits, CAN communication circuits, Control Pilot line, external indication control circuits, while, if necessary, other circuits can be connected to the appropriate mounting 48-pin connector holes.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к способу зарядки тяговой батареи транспортного средства с электрическим приводом посредством внешней зарядной станции, в частности к электрическому оборудованию, выполняющему функции контроля и управления процессом заряда напряжением постоянного тока. Бортовой контроллер быстрого заряда предназначен для применения как в составе транспортного средства с электрическим приводом, так и в составе зарядной станции. The utility model relates to a method for charging an electrically driven vehicle traction battery by means of an external charging station, in particular to electrical equipment that performs the functions of monitoring and controlling the charging process with DC voltage. The on-board fast charge controller is designed for use both as part of an electrically powered vehicle and as part of a charging station.

Для заряда тяговой батареи электротранспорта с рабочим напряжением от 200 до 1000 В от внешней зарядной станции могут быть использованы способ заряда напряжением переменного тока, с последующим преобразованием энергии переменного тока в постоянный бортовым зарядным устройством электротранспорта, или способ заряда напряжением постоянного тока, при котором напряжение постоянного тока требуемой величины поступает непосредственно на тяговую батарею электротранспорта. Последний способ позволяет значительно сократить время заряда по сравнению с зарядом напряжением переменного тока, в пять - десять раз.To charge the traction battery of an electric vehicle with an operating voltage of 200 to 1000 V from an external charging station, the method of charging with AC voltage, followed by the conversion of AC energy into DC by an on-board electric vehicle charger, or the method of charging with DC voltage, in which the voltage is DC current of the required value is supplied directly to the traction battery of electric transport. The latter method can significantly reduce the charging time compared to charging with AC voltage, by five to ten times.

В процессе заряда между заряжаемым электротранспортом и внешней зарядной станцией требуется организовать канал связи, по которому должны передаваться данные об электрических величинах напряжения и тока, данные о моментах начала и окончания передачи энергии, информация о возможных пределах электрических величин (максимальные и минимальные значения напряжения и тока), информация о возможных ошибках.During the charging process, it is required to organize a communication channel between the electric vehicle being charged and an external charging station, through which data on the electrical values of voltage and current, data on the moments of the beginning and end of energy transfer, information on the possible limits of electrical quantities (maximum and minimum values of voltage and current ), information about possible errors.

Канал связи может быть организован по протоколам CAN (в системах CHAdeMO) или PLC (в системах CCS), при этом электрооборудование заряжаемого электротранспорта и внешней зарядной станции должно иметь в своем составе средства для передачи данных по одному из указанных протоколов, а также для взаимодействия с прочими узлами и блоками электротранспорта или внешней зарядной станции.The communication channel can be organized using the CAN protocols (in CHAdeMO systems) or PLC (in CCS systems), while the electrical equipment of the electric vehicle being charged and the external charging station must include means for transmitting data using one of these protocols, as well as for interacting with other nodes and blocks of electric transport or an external charging station.

Известно электрооборудование для управления процессом передачи данных, предназначенное для использования в составе внешней зарядной станции в качестве контроллера быстрого заряда для системы CCS по протоколу PLC (см. https://in4ech-smartcharging.com/products/charging-station-com/charge-control-m, контроллер EVAcharge SE, производства компании in-tech). Известно электрооборудование для управления процессом передачи данных, предназначенное для использования в составе электротранспорта в качестве контроллера быстрого заряда для системы CCS по протоколу PLC (см. https://in-tech-smartcharging.com/products/electric-vehicle-communication /charge-control-1 контроллер Charge Control L, производства компании in-tech).Known electrical equipment for managing the process of data transfer, intended for use as part of an external charging station as a fast charge controller for the CCS system via the PLC protocol (see https://in4ech-smartcharging.com/products/charging-station-com/charge- control-m, EVAcharge SE controller, manufactured by in-tech). Known electrical equipment for managing the process of data transmission, intended for use as part of electric transport as a fast charge controller for the CCS system via the PLC protocol (see https://in-tech-smartcharging.com/products/electric-vehicle-communication /charge- control-1 controller Charge Control L, manufactured by in-tech).

Электрооборудование, предназначенное для использования в составе внешней зарядной станции, не может быть использовано в составе электротранспорта по причине отсутствия возможности обработки данных от датчиков температуры, возможности управления защелкой механизма фиксации в зарядном разъеме электротранспорта зарядного кабеля, возможности обработки сигналов о неподвижности транспортного средства (состояние ручного тормоза), отсутствия отдельного выхода типа открытый коллектор для управления контактором силовой линии электротранспорта. Электрооборудование, предназначенное для использования в составе электротранспорта, не может быть использовано в составе внешней зарядной станции по причине отсутствия генератора ШИМ-сигнала положительной и отрицательной полярности, необходимого для передачи данных в системе CCS по линии Control Pilot для оповещения заряжаемого электротранспорта о присоединении зарядного кабеля и готовности к передаче энергии, а также готовности к прекращению передачи энергии на стадии завершения процесса заряда.Electrical equipment intended for use as part of an external charging station cannot be used as part of an electric vehicle due to the lack of the possibility of processing data from temperature sensors, the possibility of controlling the latch of the mechanism for fixing the charging cable in the charging connector of the electric vehicle, the possibility of processing signals about the immobility of the vehicle (the state of the manual brakes), the absence of a separate open collector output for controlling the contactor of the electric transport power line. Electrical equipment intended for use as part of an electric vehicle cannot be used as part of an external charging station due to the lack of a PWM signal generator of positive and negative polarity, which is necessary for transmitting data in the CCS system via the Control Pilot line to notify the electric vehicle being charged about the connection of the charging cable and readiness to transfer energy, as well as readiness to stop the transfer of energy at the stage of completion of the charge process.

Решением задачи по унификации электрооборудования для управления и контроля процесса заряда по протоколу PLC в системе CCS может являться использование единого бортового контроллера быстрого заряда, включающего в своем составе все узлы, необходимые для функционирования как в качестве электрооборудования для передачи данных в составе электротранспорта, так и в качестве электрооборудования для передачи данных в составе внешней зарядной станции.The solution to the problem of unifying electrical equipment for controlling and monitoring the charging process using the PLC protocol in the CCS system can be the use of a single onboard fast charge controller, which includes all the nodes necessary for functioning both as electrical equipment for data transmission as part of an electric vehicle, and in as electrical equipment for data transmission as part of an external charging station.

Задача предлагаемой полезной модели состоит в унификации электрооборудования для передачи данных по протоколу PLC в системе CCS для электротранспорта и внешней зарядной станции за счет внедрения всех узлов, необходимых для функционирования как со стороны электротранспорта, так и со стороны зарядной станции, а также единства конструктивного решения.The objective of the proposed utility model is to unify the electrical equipment for data transmission via the PLC protocol in the CCS system for electric transport and external charging station through the introduction of all the nodes necessary for the functioning of both the electric transport and the charging station, as well as the unity of the design solution.

Технический результат достигается за счет предложенной новой совокупности существенных признаков бортового контроллера быстрого заряда для передачи данных по протоколу PLC в системе CCS.The technical result is achieved due to the proposed new set of essential features of the onboard fast charge controller for data transmission via the PLC protocol in the CCS system.

Заявляемая полезная модель поясняется рисунками фиг. 1-3, на которых представлены:The claimed utility model is illustrated by the drawings of Fig. 1-3, which show:

фиг. 1 - функциональная блок-схема бортового контроллера быстрого заряда;fig. 1 is a functional block diagram of an onboard fast charge controller;

фиг. 2 - вид бортового контроллера быстрого заряда;fig. 2 is a view of the onboard fast charge controller;

фиг. 3 - вид бортового контроллера быстрого заряда в корпусе.fig. 3 is a view of the onboard fast charge controller in the case.

Бортовой контроллер быстрого заряда работает следующим образом. Микроконтроллер (1), содержащий специализированную программу для управления и процессом заряда и взаимодействием с внешними устройствами электротранспорта или зарядной станции, осуществляет процесс обмена данными по протоколу CAN посредством приемопередатчика протокола CAN (3) с внешним устройством электротранспорта или зарядной станции, получая от него параметры зарядной сессии и управляющие команды, а также выдачу информации о ходе и параметрах текущей зарядной сессии в электротранспорт или в зарядную станцию. Микроконтроллер (1) получает от электротранспорта или зарядной станции следующие параметры: команды управления зарядной сессией, команду на управление контактором силовой цепи тяговой батареи, команды управления защелкой зарядного разъема, текущее состояние электротранспорта или зарядной станции, максимальные значения зарядного напряжения, тока, мощности, заданные значения напряжения и тока, оценочное время до окончания заряда, емкость тяговой батареи электротранспорта, необходимое значение энергии для заряда. Микроконтроллер (1) обеспечивает передачу следующих данных в электротранспорт или в зарядную станцию: текущий статус зарядной сессии, состояние защелки зарядного разъема, текущая температура контактов зарядного разъема, текущие значения напряжения, тока и мощности, максимальные и минимальные значения напряжения, тока и мощности.The onboard fast charge controller works as follows. The microcontroller (1), containing a specialized program for controlling both the charging process and interaction with external devices of an electric transport or charging station, carries out the process of data exchange via the CAN protocol via a CAN protocol transceiver (3) with an external device of an electric transport or charging station, receiving from it the parameters of the charging station. sessions and control commands, as well as the issuance of information about the progress and parameters of the current charging session to an electric vehicle or a charging station. The microcontroller (1) receives the following parameters from the electric vehicle or charging station: charging session control commands, command to control the traction battery power circuit contactor, charging connector latch control commands, current state of the electric vehicle or charging station, maximum values of charging voltage, current, power, set voltage and current values, estimated time until the end of the charge, the capacity of the traction battery of electric vehicles, the required energy value for charging. The microcontroller (1) ensures the transmission of the following data to the electric vehicle or to the charging station: the current status of the charging session, the status of the latch of the charging connector, the current temperature of the contacts of the charging connector, the current values of voltage, current and power, the maximum and minimum values of voltage, current and power.

Взаимодействие между электротранспортом и зарядной станцией осуществляется по протоколу PLC, для чего служит PLC-модем (4), формирующий высокочастотный сигнал, передаваемый по линии Control Pilot на фоне низкочастотного сигнала. Управление на прием и передачу данных PLC-модемом осуществляет микроконтроллер (1).The interaction between the electric transport and the charging station is carried out according to the PLC protocol, for which the PLC modem (4) is used, which generates a high-frequency signal transmitted via the Control Pilot line against the background of a low-frequency signal. The control for receiving and transmitting data by the PLC modem is carried out by the microcontroller (1).

Микроконтроллер (2), содержащий специализированную программу, взаимодействует с микроконтроллером (1) и по его командам опрашивает состояние узла обработки температурных датчиков (9), который по сопротивлению температурных датчиков контактов зарядного разъема позволяет контролировать температуру в процессе заряда. Также микроконтроллер (2) по сигналу от микроконтроллера (1) подает команду на выход типа открытый коллектор (10) для включения или отключения контактора силовой цепи тяговой батареи электротранспорта. По командам микроконтроллера (1) микроконтроллер (2) управляет драйвером управления электромеханического блокирующего устройства зарядного разъема - защелки (5), что позволяет фиксировать перед началом новой зарядной сессии зарядный кабель в зарядном разъеме электротранспорта, а по ее окончанию, в момент достижения выходного напряжения безопасного уровня, размыкать защелку. Новая зарядная сессия может быть начата только при постановке электротранспорта на ручной тормоз, для опроса состояния которого служит узел обработки состояния ручного тормоза (8), информация о чем через микроконтроллер (2) передается в микроконтроллер (1). Для дополнительного отображения информации о ходе и состоянии зарядной сессии могут быть задействованы внешние средства индикации, управление которыми осуществляет микроконтроллер (2) по командам микроконтроллера (1) посредством узла управления внешними средствами индикации (6). В качестве таких средств могут выступать как индикаторы на приборной панели электротранспорта, так и индикаторы на зарядной станции. Микроконтроллер (2) также управляет генератором ШИМ-сигнала положительной и отрицательной полярности по линии Control Pilot для оповещения заряжаемого электротранспорта о присоединении зарядного кабеля и готовности к передаче энергии, а также готовности к прекращению передачи энергии на стадии завершения процесса заряда.The microcontroller (2), containing a specialized program, interacts with the microcontroller (1) and, by its commands, polls the state of the temperature sensor processing unit (9), which, by the resistance of the temperature sensors of the charging connector contacts, allows you to control the temperature during the charging process. Also, the microcontroller (2) by a signal from the microcontroller (1) sends a command to the open collector type output (10) to turn on or off the contactor of the power circuit of the traction battery of the electric vehicle. At the commands of the microcontroller (1), the microcontroller (2) controls the driver for controlling the electromechanical blocking device of the charging connector - the latch (5), which allows you to fix the charging cable in the charging connector of the electric vehicle before the start of a new charging session, and at its end, at the moment the output voltage reaches a safe level, open the latch. A new charging session can only be started when the electric vehicle is put on the handbrake, for the status of which is polled by the handbrake state processing unit (8), information about which is transmitted through the microcontroller (2) to the microcontroller (1). To additionally display information about the progress and status of the charging session, external indicating means can be used, which are controlled by the microcontroller (2) at the commands of the microcontroller (1) through the external indicating means control unit (6). Such means can be both indicators on the dashboard of an electric vehicle and indicators on a charging station. The microcontroller (2) also controls the PWM signal generator of positive and negative polarity via the Control Pilot line to notify the electric vehicle being charged about the connection of the charging cable and readiness to transfer energy, as well as readiness to stop the transfer of energy at the stage of completion of the charging process.

Конструктивно бортовой контроллер заряда может быть выполнен на печатной плате, оснащенной монтажными отверстиями для установки разъема на 48 контактов для подключения к бортовой сети электротранспорта, при этом печатная плата может быть смонтирована в корпус для защиты от внешних механических и атмосферных воздействий с клапаном сброса давления. В ином случае печатная плата может быть смонтирована без монтажа разъема на 48 контактов с отдельными соединителями для цепей питания, цепей обмена данными по протоколу CAN, линии Control Pilot, цепей управления внешними средствами индикации, при этом при необходимости прочие цепи могут быть подключены к соответствующим монтажным отверстиям разъема на 48 контактов.Structurally, the on-board charge controller can be made on a printed circuit board equipped with mounting holes for installing a 48-pin connector for connecting to the on-board network of an electric vehicle, while the printed circuit board can be mounted in a housing for protection against external mechanical and atmospheric influences with a pressure relief valve. Otherwise, the printed circuit board can be mounted without mounting a 48-pin connector with separate connectors for power circuits, CAN communication circuits, Control Pilot line, external indication control circuits, while, if necessary, other circuits can be connected to the appropriate mounting 48-pin connector holes.

Преимуществом заявляемой полезной модели является унификация электрооборудования для передачи данных по протоколу PLC в системе CCS для электротранспорта и внешней зарядной станции.The advantage of the claimed utility model is the unification of electrical equipment for data transmission via the PLC protocol in the CCS system for electric vehicles and an external charging station.

Claims (2)

1. Бортовой контроллер быстрого заряда (CCS), содержащий приемопередатчик протокола CAN для приема параметров зарядной сессии и управляющих команд от внешнего устройства в составе электротранспорта или внешней зарядной станции, содержащий PLC-модем для цифрового обмена данными между электротранспортом и внешней зарядной станцией, содержащий узел обработки данных от температурных датчиков по величине их сопротивления для контроля температуры контактов зарядного разъема электротранспорта, содержащий драйвер управления электромеханическим блокирующим устройством зарядного разъема электротранспорта, содержащий узел обработки сигнала от ручного тормоза, содержащий отдельный выход типа открытый коллектор для управления контактором силовой линии тяговой батареи электротранспорта, содержащий генератор ШИМ-сигнала положительной и отрицательной полярности по линии Control Pilot для оповещения заряжаемого электротранспорта о присоединении зарядного кабеля и готовности к передаче энергии, а также готовности к прекращению передачи энергии на стадии завершения процесса заряда, содержащий узел формирования сигналов управления внешними средствами индикации, отличающийся тем, что приемо-передатчик протокола CAN и PLC-модем управляются первым специализированным микроконтроллером, содержащим программу для управления процессом заряда и взаимодействия с внешними устройствами электротранспорта или внешней зарядной станции, узел обработки данных от температурных датчиков, драйвер управления электромеханическим блокирующим устройством зарядного разъема, узел обработки сигнала от ручного тормоза, отдельный выход типа открытый коллектор, генератор ШИМ-сигнала положительной и отрицательной полярности по линии Control Pilot, узел формирования сигналов управления внешними средствами индикации управляются вторым специализированным микроконтроллером, содержащим программу для взаимодействия с первым специализированным микроконтроллером, разъемом на 48 контактов для ввода-вывода данных и возможностью монтажа в корпус для защиты от внешней среды с клапаном сброса давления.1. An on-board fast charge controller (CCS), containing a CAN protocol transceiver for receiving charging session parameters and control commands from an external device as part of an electric vehicle or an external charging station, containing a PLC modem for digital data exchange between an electric vehicle and an external charging station, containing a node processing data from temperature sensors by their resistance value to control the temperature of the contacts of the electric vehicle charging connector, containing a driver for controlling the electromechanical blocking device of the electric vehicle charging connector, containing a signal processing unit from the hand brake, containing a separate open collector type output for controlling the power line contactor of the electric vehicle traction battery, containing a PWM signal generator of positive and negative polarity via the Control Pilot line to notify the electric vehicle being charged about the connection of the charging cable and readiness for power transfer, as well as readiness to stop the transfer of energy at the stage of completion of the charging process, containing a node for generating signals for controlling external means of indication, characterized in that the transceiver of the CAN protocol and the PLC modem are controlled by the first specialized microcontroller containing a program for controlling the charging process and interacting with external electric transport devices or external charging station, data processing unit from temperature sensors, driver for controlling the electromechanical blocking device of the charging socket, signal processing unit from the handbrake, separate open collector output, PWM signal generator of positive and negative polarity on the Control Pilot line, control signal generation unit external means of indication are controlled by a second specialized microcontroller containing a program for interacting with the first specialized microcontroller, a 48-pin connector for data input / output, and the ability to Enclosure mount for protection against the external environment with a pressure relief valve. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вместо разъема на 48 контактов содержатся отдельные соединители для цепей питания, цепей обмена данными по протоколу CAN, линии Control Pilot, цепей управления внешними средствами индикации.2. The device according to claim 1, characterized in that instead of a 48-pin connector, there are separate connectors for power circuits, data exchange circuits via the CAN protocol, the Control Pilot line, and control circuits for external display means.
RU2022112332U 2022-05-06 ON-BOARD FAST CHARGE CONTROLLER (CCS) RU214837U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU214837U1 true RU214837U1 (en) 2022-11-16

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2192356C2 (en) * 1996-09-19 2002-11-10 Зтек Копэрейшн Power supply system (versions)
RU135189U1 (en) * 2013-04-26 2013-11-27 Михаил Александрович Рыжкин MULTI-COMPONENT BATTERY FOR CONNECTED HYBRID AND ELECTRIC VEHICLES
US9758046B2 (en) * 2014-11-21 2017-09-12 Uchicago Argonne, Llc Plug-in electric vehicle (PEV) smart charging module
US20220115877A1 (en) * 2017-03-24 2022-04-14 The Noco Company Electric vehicle (ev) fast charge station and system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2192356C2 (en) * 1996-09-19 2002-11-10 Зтек Копэрейшн Power supply system (versions)
RU135189U1 (en) * 2013-04-26 2013-11-27 Михаил Александрович Рыжкин MULTI-COMPONENT BATTERY FOR CONNECTED HYBRID AND ELECTRIC VEHICLES
US9758046B2 (en) * 2014-11-21 2017-09-12 Uchicago Argonne, Llc Plug-in electric vehicle (PEV) smart charging module
US20220115877A1 (en) * 2017-03-24 2022-04-14 The Noco Company Electric vehicle (ev) fast charge station and system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8988042B2 (en) Vehicle, charging system and control method for vehicle
US9203120B2 (en) Control apparatus for vehicle
US20140084843A1 (en) High Voltage Charge Pack
CN102439815B (en) Charging control device
EP2432094A1 (en) Charging device
EP2767430A1 (en) Charging control device for vehicle, and vehicle equippped with same
CN102474107A (en) Charging system
CN103444041A (en) Adapter, and vehicle which supplies power using same
CN103444042A (en) Adapter, and vehicle and method for supplying power using same
CN103370838A (en) Adaptor and vehicle provided with same, and vehicle control method
CN108482154B (en) Electric automobile control system
CN101685971A (en) Low-temperature active device and method of vehicle lithium iron phosphate lithium battery
KR20190105097A (en) System and method for high voltage cable detection in hybrid vehicles
US11427084B2 (en) Vehicle
WO2019179289A1 (en) Electric vehicle dual-mode charging system and method
US11198372B2 (en) Vehicle and sticking diagnosis method
RU214837U1 (en) ON-BOARD FAST CHARGE CONTROLLER (CCS)
JP5599123B2 (en) Battery control device
CN114123378B (en) Power taking control method of electric automobile
CN208931141U (en) A kind of high pressure fills distribution system and electric car
CN213007972U (en) Charging circuit and vehicle
CN207631017U (en) A kind of vehicle-mounted A-battery benefit controller for electric consumption
CN115942279A (en) Head-up display system controlled through wireless network
CN219133867U (en) Power domain control system
CN111016732A (en) New energy automobile and battery management system thereof