TW201338338A - 直流充電系統之多方通訊控制系統及其充電流程 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種直流充電系統之多方通訊控制系統，多方通訊控制裝置利用電池管理系統所傳送的蓄電池組狀態，計算出蓄電池組充電所需的充電電壓或充電電流及壓控充電模式，並將充電電壓或充電電流轉換成直流快速充電系統(CHAdeMO)所使用的語言，以傳送至直流快速充電站進行充電。

Description

直流充電系統之多方通訊控制系統及其充電流程
本發明係有關於一種直流充電系統，尤指一種應用於直流充電系統之多方通訊控制系統及其充電流程。
習知之直流快速充電系統(CHAdeMO)是目前較主流之直流快速充電規格，主要應用於車載系統，並以控制器區域網路(Controller Area Network BUS,CAN BUS)為主要使用的通訊介面，而船舶系統則以RS-485為主要通訊介面。所以若欲將直流快速充電系統應用於船舶系統，需要一語言轉換系統，將直流快速充電系統與船舶系統使用之語言相互轉換，以對船舶之蓄電池組進行溝通及充電。而不同類型的蓄電池組使用不同之通訊語言，若個別依不同類型之蓄電池組進行語言轉換或修改，不僅耗時耗力增加成本，更大幅降低了電池使用之便利性。此外，直流快速充電系統應用於車載系統時，若車載系統於關閉狀態，則必須額外開啟車載系統才能進行充電，此舉不僅增加手續流程，額外開啟車載系統更增加了電力之消耗。
本發明提出一種直流充電系統之多方通訊控制系統及其充電流程，其包含：一多方通訊控制裝置、一繼電器、以及符合直流快速充電系統規格之一充電母座。該多方通訊控制裝置可經由控制器區域網路或RS-485通訊介面與船舶之電池管理系統溝通，並利用電池管理系統所傳送的蓄電池組狀態，選擇蓄電池組充電所需的充電電壓或充電電流及壓控充電模式，並將充電電壓或充電電流轉換成直流快速充電系統所使用的語言，經由該充電母座傳送至直流快速充電站以開始充電。當充電流程開始時，該多方通訊控制裝置會開啟繼電器，直流快速充電站可透過該充電母座經由繼電器對蓄電池組充電。
本發明之充電流程步驟如下：首先判斷船舶油門是否為停止行駛檔位；判斷直流快速充電站之充電插頭是否插上該充電母座；將蓄電池組狀態傳送至該多方通訊裝置；該多方通訊裝置再根據蓄電池組之狀態選擇蓄電池組充電所需的充電電壓或充電電流及壓控充電模式，並將充電電壓或充電電流轉換成直流快速充電系統所使用的語言，並經由該充電母座傳送至直流快速充電站；該直流快速充電站判斷是否按下啟動按鈕，若按下啟動按鈕，該多方通訊裝置則開啟繼電器開始充電；在充電過程中，該多方通訊裝置持續接收電池管理系統所傳送之蓄電池組的狀態以判斷是否有異常狀況出現以及是否充電完畢，直流快速充電站並判斷緊急停止按鈕是否按下；若出現異常狀況、緊急停止按鈕已按下或充電完畢即關閉繼電器結束充電流程。
透過該直流充電系統之多方通訊控制系統及其充電流程，不需花費大量成本進行蓄電池組之語言轉換或修改，即可輕易與直流快速充電系統溝通並進行充電，簡單操作且方便使用。而船舶之中央控制系統以RS-485通訊介面與多方通訊控制裝置通訊，主要用途為監控及記錄蓄電池組之電壓、電流、溫度及剩餘電量，並無直接控制充電流程，故可在不開啟中央控制系統的情況下僅以直流充電系統之多方通訊控制系統進行充電，不僅減少額外的電力消耗，更增加充電時的便利性。
實施例一
請參閱圖1，本發明提出一直流充電系統之多方通訊控制系統(1)，其包含一多方通訊控制裝置(10)、一繼電器(11)、以及一充電母座(12)。其中，該多方通訊控制裝置(10)包含一核心控制器(101)以及一通訊控制器(102)，該核心控制器(101)可以是工業電腦、單晶片或任一可程式編輯控制器。該多方通訊控制裝置(10)可經由控制器區域網路或RS-485通訊介面與一電池管理系統溝通(2)，該電池管理系統(2)係用以即時偵測一蓄電池組(3)之電壓、電流、溫度、以及一電池異常狀態，並計算該蓄電池組(3)之剩餘電量，並將偵測的結果每秒即時傳送至該多方通訊控制裝置(10)。該多方通訊控制裝置(10)接收到該電池管理系統(2)所傳送之資訊後，該核心控制器(101)依照所接收之資訊內容，選擇該蓄電池組(3)所需之充電電壓、充電電流及壓控充電模式，並將該蓄電池組(3)之充電需求經由該通訊控制器(102)轉換成一直流快速充電站(5)使用之語言，並經由控制器區域網路透過該充電母座(12)傳送至該直流快速充電站(5)以進行充電。
一中央控制系統(4)係以RS-485通訊介面與該多方通訊控制裝置(10)進行溝通，其於充電流程中之主要作用為透過該多方通訊控制裝置(10)監視及儲存該蓄電池組(3)之電壓、電流、溫度、以及剩餘電量，以即時監控該蓄電池組(3)之目前狀態，並無直接控制充電流程，故該中央控制系統(4)關閉時仍可進行充電流程。
該繼電器(11)係以該多方通訊控制裝置(10)控制，當該多方通訊控制裝置(10)經由該充電母座(12)接收到該直流快速充電站(5)啟動之訊息，該多方通訊控制裝置(10)即開啟該繼電器(11)以開始充電，若充電中該多方通訊控制裝置(10)判斷充電完畢，即關閉該繼電器(11)以結束充電。
該充電母座(12)係用以與該直流快速充電站(5)之一充電插頭(6)相連接，該充電插頭(6)具有一訊號傳輸模組(61)及一電源傳輸模組(62)，該直流快速充電站(5)可經由該充電母座(12)與該多方通訊控制裝置(10)透過該訊號傳輸模組(61)互相溝通，每100微秒會互相交換目前充電狀態資料，並透過該電源傳輸模組(62)與該繼電器(11)連接以進行充電。
實施例二
圖2為一直流充電系統之多方通訊控制系統(1)之充電流程，其步驟包含：
a.　一多方通訊控制裝置(10)判斷一船舶油門是否為停止行駛檔位，若是則進行步驟b，若否則進行步驟a；
b.　該多方通訊控制裝置(10)判斷一直流快速充電站(5)之該充電插頭是否插上一充電母座(12)，若是則進行步驟c，若否則進行步驟b；
c.　一電池管理系統(2)將該蓄電池組(3)之電流、電壓、溫度及剩餘電量傳送至該多方通訊控制裝置(10)；
d.　該多方通訊控制裝置(10)選擇一蓄電池組(3)之充電電壓或充電電流及一壓控充電模式；
該壓控充電模式為：當該蓄電池組(3)之至少一電池之電壓低於4.1伏特時，使用定電流充電模式；當該至少一電池之電壓高於4.1伏特時，使用定電壓充電模式。
e.　該多方通訊控制裝置(10)將該蓄電池組(3)所需之充電電壓或充電電流轉換至該直流快速充電站(5)所使用之語言，並傳送至該直流快速充電站(3)；
f.　該直流快速充電站(5)判斷是否按下啟動按鈕；
g.　該多方通訊控制裝置(10)開啟一繼電器(11)；
h.　該多方通訊控制裝置(10)判斷是否有異常情況，若否則進行步驟i，若是則進行步驟k；
異常情況包含該電池異常狀態及一充電異常狀態，該電池異常狀態包含電壓過高、電流過高、溫度過高、漏電流及其組合；該充電異常狀態包含實際充電之電壓與電流與所需之充電電壓與電流不符、該多方通訊控制裝置(10)接收不到該電池管理系統(2)之訊號超過5秒、以及該多方通訊控制裝置(10)或該直流快速充電站(5)接收不到對方之訊號超過1秒。
i.　該直流快速充電站(5)判斷緊急停止按鈕是否按下；
j.　該多方通訊控制裝置(10)判斷是否充電完畢；
k.　該多方通訊控制裝置(10)關閉該繼電器(11)，結束充電流程。
1．．．直流充電系統之多方通訊控制系統
10．．．多方通訊控制裝置
101．．．核心控制器
102．．．通訊控制器
11．．．繼電器
12．．．充電母座
2．．．電池管理系統
3．．．蓄電池組
4．．．中央控制系統
5．．．直流快速充電站
6．．．充電插頭
61．．．訊號傳輸模組
62．．．電源傳輸摸組
圖1為本發明之直流充電系統之多方通訊控制系統架構圖。
圖2為本發明之充電流程圖。
1．．．直流充電系統之多方通訊控制系統
10．．．多方通訊控制裝置
101．．．核心控制器
102．．．通訊控制器
11．．．繼電器
12．．．充電母座
2．．．電池管理系統
3．．．蓄電池組
4．．．中央控制系統
5．．．直流快速充電站
6．．．充電插頭
61．．．訊號傳輸模組
62．．．電源傳輸摸組

Claims (17)

  1. 一直流充電系統之多方通訊控制系統，其包含：一多方通訊控制裝置，該多方通訊控制裝置係用以選擇充電電壓、充電電流、一壓控充電模式及轉換並交換控制器區域網路(CAN BUS)與RS-485通訊介面之使用語言以進行溝通；一繼電器，與該多方通訊控制裝置相連接，係用以控制一蓄電池組充電之啟動及停止；以及一充電母座，與該繼電器及該多方通訊控制裝置相連接，係用以連結一充電插頭。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之直流充電系統之多方通訊控制系統，該多方通訊控制裝置含有一核心控制器及一通訊控制器。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之直流充電系統之多方通訊控制系統，該核心控制器可為工業電腦、單晶片或可程式編輯控制器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之直流充電系統之多方通訊控制系統，該多方通訊控制裝置可經由控制器區域網路(CAN BUS)與一直流快速充電站通訊、經由控制器區域網路或RS-485通訊介面與一電池管理系統互相通訊、以及透過RS-485通訊介面與一中央控制系統通訊。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之直流充電系統之多方通訊控制系統，該電池管理系統偵測該蓄電池組之電壓、電流、溫度、剩餘電量及一電池異常狀態並傳送至該多方通訊控制裝置。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之直流充電系統之多方通訊控制系統，該中央控制系統係用以監視及記錄該蓄電池組之電壓、電流、溫度及剩餘電量。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之直流充電系統之多方通訊控制系統，該電池異常狀態包含電壓過高、電流過高、溫度過高、漏電流及其組合。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之直流充電系統之多方通訊控制系統，該電池管理系統每1秒會傳送最新電池狀態至該多方通訊控制裝置。
  9. 如申請專利範圍第4項所述之直流充電系統之多方通訊控制系統，該多方通訊控制裝置與該直流快速充電站於充電流程開始時，每100微秒會交換目前充電狀態資料。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之直流充電系統之多方通訊控制系統，該充電插頭係與該直流快速充電站相連接。
  11. 一直流充電系統之多方通訊控制系統之充電流程，其步驟包含：a.　一多方通訊控制裝置判斷一船舶油門是否為停止行駛檔位，若是則進行步驟b，若否則進行步驟a；b.　該多方通訊控制裝置判斷一直流快速充電站之一充電插頭是否插上一充電母座，若是則進行步驟c，若否則進行步驟b；c.　一電池管理系統將一蓄電池組之電流、電壓、溫度及剩餘電量傳送至該多方通訊控制裝置；d.　該多方通訊控制裝置選擇該蓄電池組之充電電壓或充電電流及一壓控充電模式；e.　該多方通訊控制裝置將該蓄電池組所需之充電電壓或充電電流轉換至該直流快速充電站所使用之語言，並傳送至該直流快速充電站；f.　該直流快速充電站判斷是否按下啟動按鈕；g.　該多方通訊控制裝置開啟一繼電器；h.　該多方通訊控制裝置判斷是否有異常情況；i.　該直流快速充電站判斷一緊急停止按鈕是否按下；j.　該多方通訊控制裝置判斷是否充電完畢；k.　該多方通訊控制裝置關閉該繼電器，結束充電流程。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之直流充電系統之多方通訊控制系統之充電流程，其中步驟d所述之該壓控充電模式為：當該蓄電池組之至少一電池之電壓低於4.1伏特時，使用定電流充電模式；當該至少一電池之電壓高於4.1伏特時，使用定電壓充電模式。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之直流充電系統之多方通訊控制系統之充電流程，其中步驟h所述之異常情況包含一電池異常狀態及一充電異常狀態。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之直流充電系統之多方通訊控制系統之充電流程，該電池異常狀態包含電壓過高、電流過高、溫度過高、漏電流及其組合。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之直流充電系統之多方通訊控制系統之充電流程，實際充電之電壓與電流與所需之充電電壓與電流不符，判斷為充電異常。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之直流充電系統之多方通訊控制系統之充電流程，該多方通訊控制裝置接收不到該電池管理系統之訊號超過5秒，判斷為充電異常。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之直流充電系統之多方通訊控制系統之充電流程，該多方通訊控制裝置或該直流快速充電站接收不到對方之訊號超過1秒，判斷為充電異常。
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