專利名稱：一種純電動汽車充電器的通訊及控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充電器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種純電動汽車充電器的通訊及控制
直O(jiān)
背景技術(shù)：
當前，隨著工業(yè)發(fā)展和社會需求的增加，汽車在社會進步和經(jīng)濟發(fā)展中扮演著重要的角色。汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，推動了機械、能源、橡膠、鋼鐵等多項支柱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但 同時也帶來了環(huán)境污染、能源短缺等嚴重問題。因此，以混合動力汽車和純電動汽車為代表 的新能源汽車是解決汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展問題的主要途徑。由于混合動力汽車也需要消耗石油，所以純電動汽車是未來汽車工業(yè)的發(fā)展方 向，但是，現(xiàn)有的電池技術(shù)限制了純電動汽車的最大輸出功率和續(xù)航里程，如何控制充電器 對電動汽車電池組進行快速有效的充電是增大純電動汽車的續(xù)航里程的有效方法。因此，目前迫切需要開發(fā)出一種純電動汽車充電器的控制技術(shù)，可以控制充電器 對純電動汽車電池組進行快速有效的充電，縮短純電動汽車的充電時間，增大純電動汽車 的續(xù)航里程。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種純電動汽車充電器的通訊及控制裝置，其可 以控制充電器對純電動汽車電池組進行快速有效的充電，縮短純電動汽車的充電時間，增 大純電動汽車的續(xù)航里程，有利于純電動汽車的推廣應(yīng)用，因此具有重大的生產(chǎn)實踐意義。為此，本發(fā)明提供了一種純電動汽車充電器的通訊及控制裝置，包括
電池管理系統(tǒng)，分別與汽車電池組、充電器相連接，用于預(yù)先設(shè)定汽車電池組的充電完 成設(shè)定電流值、最大總電壓和單體電池最高電壓，并且實時檢測汽車電池組的實時總電壓 和每個電池的實時單體電池電壓，在所述實時檢測獲得的汽車電池組的實時總電壓和單體 電池電壓分別小于汽車電池組的最大總電壓和單體電池最高電壓時，向充電器實時發(fā)送開 始充電命令；
充電器，與外部電源相連接，用于根據(jù)所述電池管理系統(tǒng)的開始充電命令對汽車電池 組開始進行充電。其中，所述電池管理系統(tǒng)，還用于實時檢測充電器對汽車電池組的充電電流值，當 電池組達到預(yù)設(shè)的充電完成條件時，向充電器實時發(fā)送停止充電命令；
對應(yīng)地，充電器，還用于根據(jù)所述電池管理系統(tǒng)的停止充電命令對汽車電池組停止進 行充電。其中，所述電池管理系統(tǒng)，還用于當實時檢測的汽車電池組中任意一個電池的電 壓達到預(yù)設(shè)單體電池最高電壓值且電池組未達到預(yù)設(shè)的充電完成條件時，向充電器實時發(fā) 送充電電流調(diào)整命令；
對應(yīng)地，所述充電器，還用于預(yù)先設(shè)置最小充電電流值，并且根據(jù)所述電池管理系統(tǒng)的充電電流調(diào)整命令，逐步減少對汽車電池組進行充電的充電電流大小，直到充電電流大小 減少至預(yù)設(shè)的最小充電電流值。其中，所述預(yù)設(shè)的充電完成條件為同時滿足任意兩個電池之間的電壓差小于預(yù) 設(shè)值、汽車電池組的實時總電壓等于汽車電池組的最大總電壓以及汽車電池組的充電電流 小于充電完成設(shè)定電流值。
其中，所述電池管理系統(tǒng)，還用于預(yù)先設(shè)定汽車電池組的最大充電功率，根據(jù)實時 檢測獲得的汽車電池組的總電壓和充電電流值，計算獲得汽車電池組的實時充電功率，當 汽車電池組的實時充電功率大于汽車電池組的最大充電功率時，向充電器實時發(fā)送充電電 流調(diào)整命令，控制充電器逐步減少對汽車電池組進行充電的充電電流大小，直到汽車電池 組的實時充電功率不超過汽車電池組的最大充電功率。其中，所述充電器，還用于預(yù)先設(shè)置最小充電電流值，在所述電池管理系統(tǒng)發(fā)送的 充電電流調(diào)整命令所要調(diào)整達到的充電電流值小于該最小充電電流值時，進入休眠狀態(tài)， 不再對汽車電池組進行充電。其中，所述電池管理系統(tǒng)和充電器之間通過CAN2. 0總線進行數(shù)據(jù)通信。由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種純電 動汽車充電器的通訊及控制裝置，其可以控制充電器對純電動汽車電池組進行快速有效的 充電，縮短純電動汽車的充電時間，增大純電動汽車的續(xù)航里程，有利于純電動汽車的推廣 應(yīng)用，因此具有重大的生產(chǎn)實踐意義。


圖1為本發(fā)明提供的一種純電動汽車充電器的通訊及控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明提供的一種純電動汽車充電器的通訊及控制裝置中網(wǎng)絡(luò)報文字節(jié)Byte 和比特bit的順序示意圖3是本發(fā)明提供的一種純電動汽車充電器的通訊及控制裝置中充電器和電池管理 系統(tǒng)地址的示意圖4是本發(fā)明提供的一種純電動汽車充電器的通訊及控制裝置中電池管理系統(tǒng)與充 電器之間的報文內(nèi)容示意圖。
具體實施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和實施方式對本 發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1為本發(fā)明提供的一種純電動汽車充電器的通訊及控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖1，本發(fā)明提供了 一種純電動汽車充電器的通訊及控制裝置，包括電池管理 系統(tǒng)101和充電器102，其中
電池管理系統(tǒng)101，分別與汽車電池組、充電器102相連接，用于預(yù)先設(shè)定汽車電池組 的充電完成設(shè)定電流值、最大總電壓和單體電池最高電壓，并且實時檢測汽車電池組的實 時總電壓和每個電池的實時單體電池電壓，在所述實時檢測獲得的汽車電池組的實時總電 壓和實時單體電池電壓分別小于汽車電池組的最大總電壓和單體電池最高電壓時，向充電 器102實時發(fā)送開始充電命令，實時控制充電器102對汽車電池組進行充電；此外，電池管理系統(tǒng)101，還用于實時檢測充電器102對汽車電池組的充電電流值，當 電池組達到預(yù)設(shè)的充電完成條件(即同時滿足任意兩個電池的電壓之間均衡(即電壓差小 于預(yù)設(shè)值30mv)、汽車電池組的實時總電壓等于汽車電池組的最大總電壓以及汽車電池組 的充電電流小于充電完成設(shè)定電流值)時，認為充電完成，向充電器102實時發(fā)送停止充電 命令，不再控制充電器102對汽車電池組進行充電
對應(yīng)地，充電器102，分別與外部電源(例如大于或等于3. 5KW的電源)、電池管理系統(tǒng) 101相連接，用于根據(jù)所述電池管理系統(tǒng)101的開始充電命令和停止充電命令分別對汽車 電池組開始進行充電和停止進行充電。在本發(fā)明中，電池管理系統(tǒng)101，還用于當實時檢測的汽車電池組中任意一個電池 的電壓達到預(yù)設(shè)單體電池最高電壓值(對于本發(fā)明，即為3. 65V)且電池組未達到預(yù)設(shè)的充 電完成條件(如上所述)時，向充電器102實時發(fā)送充電電流調(diào)整命令，控制充電器102逐步 減少對汽車電池組進行充電的充電電流大小，直到充電電流大小減少至預(yù)設(shè)的最小充電電 流值(對于本發(fā)明，例如為2A);
對應(yīng)地，所述充電器102，還用于預(yù)先設(shè)置最小充電電流值，并且根據(jù)所述電池管理系 統(tǒng)101的充電電流調(diào)整命令，逐步減少對汽車電池組進行充電的充電電流大小，直到充電 電流大小減少至預(yù)設(shè)的最小充電電流值(對于本發(fā)明，例如為2A)。在本發(fā)明中，電池管理系統(tǒng)101，還用于預(yù)先設(shè)定汽車電池組的最大充電功率，根 據(jù)實時檢測獲得的汽車電池組的總電壓和充電電流值，計算獲得汽車電池組的實時充電功 率，當汽車電池組的實時充電功率大于汽車電池組的最大充電功率(即額定充電功率，對于 本發(fā)明，例如為3. 5KW)時，向充電器102實時發(fā)送充電電流調(diào)整命令，控制充電器102逐步 減少對汽車電池組進行充電的充電電流大小，直到汽車電池組的實時充電功率不超過汽車 電池組的最大充電功率；
對應(yīng)地，所述充電器102，還用于預(yù)先設(shè)置最小充電電流值，在所述電池管理系統(tǒng)101 發(fā)送的充電電流調(diào)整命令所要調(diào)整達到的充電電流值小于該最小充電電流值時，認為汽車 電池組已經(jīng)充滿電，進入休眠狀態(tài)，不再對汽車電池組進行充電。具體實現(xiàn)上，為了對電動汽車電池組進行快速有效的充當，以增大純電動汽車的 續(xù)航里程，對于本發(fā)明提供的一種純電動汽車充電器的通訊及控制裝置，可以參照CAN2. 0 總線協(xié)議的相關(guān)規(guī)定來對本發(fā)明所涉及的通訊協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)報文協(xié)議進行規(guī)定。下面通過具體實施例來說明本發(fā)明提供的一種純電動汽車充電器的通訊及控制 裝置的具體實現(xiàn)過程。關(guān)于通訊協(xié)議
1、網(wǎng)絡(luò)硬件方面。電池管理系統(tǒng)的電源供電電壓應(yīng)可以是9 17V;為了和充電器之 間進行通信，所采用的CAN總線通信電纜可以為屏蔽雙絞線(直徑為0. 5mm),并且該CAN總 線通信電纜應(yīng)該盡量離開電動汽車的動力線(推薦間隔為0. 5m以上)、以及離開電動汽車具 有的12V控制線(推薦間隔為0. Im以上)。為了和充電器之間進行通信，優(yōu)選為選用多緩存 的CAN控制器芯片；具體實現(xiàn)上，電纜屏蔽層在車內(nèi)連續(xù)導(dǎo)通，建議電動汽車內(nèi)每個部件的 網(wǎng)絡(luò)插座有屏蔽層的接頭，屏蔽層僅與電動汽車的主控制器控制地單端可靠相連，需要說 明的是，CAN總線通信的波特率為500kps。2、網(wǎng)絡(luò)報文協(xié)議方面。對于電池管理系統(tǒng)和充電器之間所傳輸?shù)母鞣N命令和數(shù) 據(jù)，這些數(shù)據(jù)如果跨越2個字節(jié)，則將高字節(jié)置于字節(jié)Byte號小的位置，將低字節(jié)置于Byte號大的位置，可以采用CAN2. OB 11位標準幀格式。具體實現(xiàn)上，充電器可以在上電后每隔一段時間(例如固定為500ms)向電池管理 系統(tǒng)發(fā)送一幀數(shù)據(jù)；參見圖2，具體數(shù)據(jù)中各個字節(jié)的含義為BYTE8為連接請求，0x01為 請求連接；BYTE7為充電器計數(shù)器(0 255)，每發(fā)送一幀數(shù)據(jù)計數(shù)加1，計數(shù)滿后清零；BYTE5 為充電器所處的狀態(tài)；BYTE4和BYTE3為充電器接收到電池管理系統(tǒng)電流設(shè)定的確認值(原 值發(fā)回)，若未收到設(shè)定值則發(fā)0 ；BYTE2和BYTEl為保留字節(jié)位(OxFF)。電池管理系統(tǒng)在收到充電器的數(shù)據(jù)后，控制充電器上電，每隔固定時間(500ms)向 充電器發(fā)送一幀數(shù)據(jù)；上電成功后，向充電器發(fā)送開始充電命令(0x01);具體數(shù)據(jù)中各個字 節(jié)的含義為BYTE8為電池管理系統(tǒng)計數(shù)器((Γ15)，每發(fā)送一幀數(shù)據(jù)計數(shù)加1，計數(shù)滿后清 零；BYTE7為充電器啟?？刂?，0x01表示開，0x00表示關(guān)；BYTE6和BYTE5為汽車電池組的 實時總電壓；BYTE4和BYTE3為電池管理系統(tǒng)發(fā)送給充電器的充電完成設(shè)定電流值；BYTE2 和BYTEl為汽車電池組中實時單體電池最高電壓； 需要說明的是，對于汽車電池組的實時總電壓回路電壓、電壓設(shè)定值為 (BYTE5*0xl00H+BYTE6)/10，其計算結(jié)果轉(zhuǎn)換為10進制的值。例如，0x0e42H換算為10進 制為3650，表示設(shè)定電壓值為365. OV ；
此外，電池管理系統(tǒng)發(fā)送給充電器的充電完成設(shè)定電流值為(BYTE3*0xl00H+BYTE4) /10，其計算結(jié)果轉(zhuǎn)換為10進制的值。例如，0x046H換算為10進制為70，表示設(shè)定電壓值 為 7· OA。還有，汽車電池組中實時單體最高電壓、該單體電池最高電壓設(shè)定值為 (ΒΥΤΕ1*0χ100Η+ΒΥΤΕ2)/1000，其計算結(jié)果轉(zhuǎn)換為10進制的值。例如，0x0e42H換算為10 進制為3651，表示設(shè)定電壓值為3. 651V。參見圖3、圖4，下面詳細說明在具體實施例中，本發(fā)明的充電器和電池管理系統(tǒng) 的工作狀態(tài)。1、充電器的工作狀態(tài)。對于本發(fā)明的充電器，具體實現(xiàn)上，充電器工作受電池管理 系統(tǒng)控制，在收到停止充電的命令后，充電器進入休眠狀態(tài)(需繼續(xù)保持CAN通信)，等待電 池管理系統(tǒng)的開始充電命令。充電器在收到開始充電命令的條件下，充電器按電池管理系統(tǒng)的控制進行恒流充 電，如果超過充電器本身的輸出能力，按最大電流能力即可，狀態(tài)參數(shù)以充電器實際參數(shù)為 準。如果電池管理系統(tǒng)停止向充電器發(fā)送數(shù)據(jù)(總線脫離)，60s后充電器電流自動降 為0A，進入關(guān)機狀態(tài)。此外，如果充電器檢測到電池管理系統(tǒng)設(shè)定充電電流(即充電電流調(diào)整命令所要 調(diào)整達到的充電電流值)小于2A時，認為電池充滿，進入休眠狀態(tài)，不再進行充電(具體實現(xiàn) 上，即使電池管理系統(tǒng)發(fā)出開始充電命令也不再執(zhí)行)，但是保持發(fā)送充電器數(shù)據(jù)。重啟復(fù) 位后，充電器才能再次根據(jù)電池管理系統(tǒng)控制進行充電。2、電池管理系統(tǒng)的工作狀態(tài)。對于本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)，具體實現(xiàn)上，收到充電 器的連接請求，確認連接后，開始定時500ms向充電器發(fā)送充值數(shù)據(jù)，幀數(shù)據(jù)應(yīng)包括，計數(shù) 器(BYTE8 )，啟?？刂?BYTE7 )，實時總電壓(BYTE6-BYTE5 )，設(shè)定電流值(BYTE4- BYTE3 )， 實時單體電池最高電壓(BYTE2-BYTE1)同時電池管理系統(tǒng)控制充電功率小于3. 5kw。
電池管理系統(tǒng)發(fā)出電流設(shè)定值后，等待充電器返回電流設(shè)定確認值，并且根據(jù)汽 車電池組的實時總電壓和單體最高電壓判定是否可以開始充電，若可以，向充電器發(fā)出開 始充電命令(0x01)，若電池包有故障(包括絕緣故障，溫度過高，溫度不均衡，BMS (電源管 理)溫度控制系統(tǒng)失效，BMS故障，預(yù)充電故障等)，則發(fā)送 關(guān)命令(0x00)。當充電電壓達到370V (即為最大總電壓)，充電電流小于0.05C(C為電池組容量， 即為充電完成設(shè)定電流值)，任意兩個單體電池不存在不均衡(單體壓差小于30mV)時，電 池管理系統(tǒng)認為電動汽車的電池組充電完成，通知充電器休眠，5s后退出充電模式，不再發(fā) 送數(shù)據(jù)，進入休眠。電池管理系統(tǒng)認為電池充滿后，在進行1次放電或重啟之前，不再控制 充電器充電。如果充電器停止確認狀態(tài)(總線脫離)，60s后電池管理系統(tǒng)切斷充電，退出充電 模式，進入休眠。電池管理系統(tǒng)按下面要求控制調(diào)整充電電流
(1)根據(jù)充電電流Ic和電池總電壓計算所得汽車電池組的實時充電功率應(yīng)該不超過 額定充電功率3. 5kw，否則，調(diào)整充電電流，直到汽車電池組的實時充電功率不超過額定充 電功率3. 5kw ；
(2)每連續(xù)3S檢測到任意單體電池電壓達到3.65V且電池組未達到充電完成條件時， 控制充電電流每秒鐘減少1A，最低減少至2A。綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種純電動汽車充電器的通訊及控 制裝置，其可以控制充電器對純電動汽車電池組進行快速有效的充電，縮短純電動汽車的 充電時間，增大純電動汽車的續(xù)航里程，有利于純電動汽車的推廣應(yīng)用，因此具有重大的生 產(chǎn)實踐意義。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種純電動汽車充電器的通訊及控制裝置，其特征在于，包括電池管理系統(tǒng)，分別與汽車電池組、充電器相連接，用于預(yù)先設(shè)定汽車電池組的充電完成設(shè)定電流值、最大總電壓和單體電池最高電壓，并且實時檢測汽車電池組的實時總電壓和每個電池的實時單體電池電壓，在所述實時檢測獲得的汽車電池組的實時總電壓和單體電池電壓分別小于汽車電池組的最大總電壓和單體電池最高電壓時，向充電器實時發(fā)送開始充電命令；充電器，與外部電源相連接，用于根據(jù)所述電池管理系統(tǒng)的開始充電命令對汽車電池組開始進行充電。
2.如權(quán)利要求1所述的通訊及控制裝置，其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)，還用于實時 檢測充電器對汽車電池組的充電電流值，當電池組達到預(yù)設(shè)的充電完成條件時，向充電器 實時發(fā)送停止充電命令；對應(yīng)地，充電器，還用于根據(jù)所述電池管理系統(tǒng)的停止充電命令對汽車電池組停止進 行充電。
3.如權(quán)利要求1所述的通訊及控制裝置，其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)，還用于當實 時檢測的汽車電池組中任意一個電池的電壓達到預(yù)設(shè)單體電池最高電壓值且電池組未達 到預(yù)設(shè)的充電完成條件時，向充電器實時發(fā)送充電電流調(diào)整命令；對應(yīng)地，所述充電器，還用于預(yù)先設(shè)置最小充電電流值，并且根據(jù)所述電池管理系統(tǒng)的 充電電流調(diào)整命令，逐步減少對汽車電池組進行充電的充電電流大小，直到充電電流大小 減少至預(yù)設(shè)的最小充電電流值。
4.如權(quán)利要求2或3所述的通訊及控制裝置，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的充電完成條件 為同時滿足任意兩個電池之間的電壓差小于預(yù)設(shè)值、汽車電池組的實時總電壓等于汽車 電池組的最大總電壓以及汽車電池組的充電電流小于充電完成設(shè)定電流值。
5.如權(quán)利要求1所述的通訊及控制裝置，其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)，還用于預(yù) 先設(shè)定汽車電池組的最大充電功率，根據(jù)實時檢測獲得的汽車電池組的總電壓和充電電流 值，計算獲得汽車電池組的實時充電功率，當汽車電池組的實時充電功率大于汽車電池組 的最大充電功率時，向充電器實時發(fā)送充電電流調(diào)整命令，控制充電器逐步減少對汽車電 池組進行充電的充電電流大小，直到汽車電池組的實時充電功率不超過汽車電池組的最大 充電功率。
6.如權(quán)利要求5所述的通訊及控制裝置，其特征在于，所述充電器，還用于預(yù)先設(shè)置最 小充電電流值，在所述電池管理系統(tǒng)發(fā)送的充電電流調(diào)整命令所要調(diào)整達到的充電電流值 小于該最小充電電流值時，進入休眠狀態(tài)，不再對汽車電池組進行充電。
7.如權(quán)利要求1所述的通訊及控制裝置，其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)和充電器之 間通過CAN2. 0總線進行數(shù)據(jù)通信。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種純電動汽車充電器的通訊及控制裝置，包括電池管理系統(tǒng)，分別與汽車電池組、充電器相連接，用于預(yù)先設(shè)定汽車電池組的充電完成設(shè)定電流值、最大總電壓和單體電池最高電壓，并且在實時檢測獲得的汽車電池組的實時總電壓和單體電池電壓分別小于汽車電池組的最大總電壓和單體電池最高電壓時，向充電器實時發(fā)送開始充電命令；充電器，與外部電源相連接，用于根據(jù)所述電池管理系統(tǒng)的開始充電命令對汽車電池組開始進行充電。本發(fā)明公開的純電動汽車充電器的通訊及控制裝置可以控制充電器對純電動汽車電池組進行快速有效的充電，縮短純電動汽車的充電時間，增大純電動汽車的續(xù)航里程，有利于純電動汽車的推廣應(yīng)用。
文檔編號H02J7/00GK101969213SQ20101023769
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者司修利, 孫麗艷, 李雷 申請人:天津力神電池股份有限公司