專利名稱：一種基于can總線的純電動汽車充電方法和充電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源汽車領(lǐng)域，具體涉及到一種純電動汽車充電系統(tǒng)和充電控制方法。
背景技術(shù)：
隨著能源短缺、環(huán)境污染和氣候變暖等問題的日趨嚴峻，世界各國對新能源汽車 的發(fā)展越來越重視，紛紛出臺一系列鼓勵政策，新能源汽車正在成為未來汽車業(yè)的發(fā)展方 向，而純電動汽車以其技術(shù)相對較成熟、經(jīng)濟、節(jié)能減排等優(yōu)勢成為最具發(fā)展前途的新能源 汽車之一。動力蓄電池作為純電動汽車唯一的動力源，其性能的好壞直接影響到汽車正常、 安全、可靠的運行，好的充電方法不僅能夠延長蓄電池的使用壽命，而且能確保充電過程中 整車的安全?，F(xiàn)有純電動汽車充電技術(shù)普遍存在只考慮充電過程中對電池的安全保護，而對整 車安全沒有很好的保護措施，這樣充電過程中如出現(xiàn)整車系統(tǒng)故障或駕駛員誤操作就可能 會導(dǎo)致危險，在公開號為CN 101740830A的專利中提到了純電動汽車充電時由電池管理系 統(tǒng)根據(jù)S0C值對直流變換器進行開啟關(guān)斷控制，該方法只能對動力電池參數(shù)進行監(jiān)控，無 法保證充電過程中的整車安全。公開號為101552361A的專利涉及的電動汽車充電維護方 法和裝置同樣不具備對整車系統(tǒng)進行監(jiān)控的功能，無法保障充電過程整車的安全。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于CAN總線的純電 動汽車充電系統(tǒng)和充電控制方法，該方法能保證純電動汽車動力蓄電池充電過程中動力電 池及整車的安全，延長蓄電池使用壽命。本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下一種基于CAN總線的純電動汽車充電系統(tǒng)，包括整車控制器、電池管理控制器、動 力電池包、12V蓄電池、充電機、直流變換器，其特征在于所述整車控制器、電池管理控制器、充電機、直流變換器之間通過CAN總線進行信 息交互；所述電池管理控制器通過硬線分別與動力電池包和12蓄電池相連，采集動力電 池包的電池電量、動力電池包電壓、動力電池單體電壓、充電電流，同時采集12V蓄電池電 壓和充電電流，所述電池管理控制器通過CAN總線將所采集信號上傳至所述整車控制器；所述充電機、動力電池包、直流變換器、12V蓄電池、12V用電設(shè)備通過硬線連接；所述整車控制器用于對整車系統(tǒng)狀態(tài)進行管控，控制充電機將對動力電池包進行 充電，通過直流變換器的開關(guān)控制對12V蓄電池的充電，繼而給整車12V用電設(shè)備供電。
進一步優(yōu)選在充電機外接充電口處設(shè)置一壓觸開關(guān)，當(dāng)充電口蓋打開，被插入外 接充電插頭時，該壓觸開關(guān)合上，整車控制器可對該壓觸開關(guān)動作信號進行檢測，一旦檢測 到有充電行為，整車控制器即啟動充電開始流程。
進一步將壓觸開關(guān)的輸入端接入12V直流電，當(dāng)汽車點火鑰匙開關(guān)未打到ON檔 時，壓觸開關(guān)如果合上，12V直流電將通過壓觸開關(guān)為整車控制器、電池管理控制器提供工 作電源。本發(fā)明還公開了一種基于上述充電系統(tǒng)的純電動汽車充電控制方法，其特征在 于，所述方法包括以下步驟(1)當(dāng)汽車點火鑰匙開關(guān)處于ON時，整車控制器檢測到所述充電機外接充電口處 的壓觸開關(guān)閉合時，首先完成高壓系統(tǒng)的下電流程、之后進行整車控制器的上電和電池管 理控制器的上電流程，并對整車系統(tǒng)進行自檢，如果整車系統(tǒng)以及動力電池包和12V蓄電 池正常，則整車控制器控制動力電池包內(nèi)部主繼電器吸合，此后并通過CAN總線發(fā)充電信 號給充電機，開始充電流程；(2)充電過程中，根據(jù)電池管理控制器上傳的動力電池包電量S0C信號、電池包電 壓信號、動力電池單體電壓信號、動力電池包充電電流信號以及12V蓄電池的電壓信號，整 車控制器對動力電池包以及12V蓄電池的充電過程進行控制，當(dāng)動力電池包電量S0C低于 99%或任一個單體動力電池最高電壓小于3. 5V時，所述動力電池包開始充電過程；當(dāng)12V蓄電池電壓低于10V時，整車控制器則通過CAN總線發(fā)送直流變換器開始 工作命令，通過所述直流變換器對12V蓄電池充電；(3)若在充電過程中發(fā)生整車系統(tǒng)故障以及動力電池包故障，整車控制器將通過 CAN總線發(fā)停止充電信號給充電機，同時斷開所述動力電池包內(nèi)部的主繼電器，暫?；虺潆?結(jié)束；(4)若充電過程中無整車系統(tǒng)故障以及動力電池包故障發(fā)生，當(dāng)電池管理控制器 通過CAN總線上傳的動力電池包電量S0C達到99%，即表示電池充滿，則整車控制器斷開電 池包內(nèi)主繼電器，同時整車控制器下電，充電結(jié)束。本發(fā)明所述純電動汽車動力蓄電池的充電方法和充電系統(tǒng)，與現(xiàn)有電動車充電方 法相比存在如下優(yōu)勢第一，充電過程有整車控制器的參與，可以對整車系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)控，一旦監(jiān)測到 整車系統(tǒng)故障則可通過CAN信號即時讓充電機停止工作，保證了充電過程中整車的安全；第二，第二，在無點火鑰匙的情況下，本發(fā)明仍能通過12V蓄電池給充電過程相關(guān) 控制器提供工作電源，確保充電系統(tǒng)各控制器正常工作，保障整個充電過程的安全控制。第三，第三，根據(jù)12V蓄電池的電壓情況，整車控制器通過CAN總線靈活地對直流 變換器工作狀態(tài)進行控制，確保12V蓄電池不饋電。


圖1純電動汽車充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2充電開始控制流程圖；圖3充電過程控制流程圖；圖4充電結(jié)束控制流程圖。
具體實施例方式下面根據(jù)說明書附圖并結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行進一步詳細說
5明。如圖1所示，充電系統(tǒng)包括整車控制器、電池管理控制器、動力電池組、充電機、直 流變換器等，整車控制器和電池管理控制器之間通過CAN總線進行信息交互，其中整車控 制器對整車系統(tǒng)進行管理，協(xié)調(diào)整個充電系統(tǒng)的工作，電池管理控制器對動力電池和12V 電池狀態(tài)進行監(jiān)控，將電池電壓、S0C等信息實時告知整車控制器和充電機，充電機根據(jù)整 車控制器的指令以及電池管理控制器提供的電池狀態(tài)信息對動力電池進行最佳方式的充 電。直流變換器主要作用是將320V高壓電轉(zhuǎn)換成14V低壓直流電，以此對12V蓄電池進行 充電，保證蓄電池不饋電。為了安全，在充電機外接220VAC充電口設(shè)置一壓觸開關(guān)，當(dāng)充電 口蓋被打開且被插入外接充電插頭時，該壓觸開關(guān)合上，整車控制器可對該壓觸開關(guān)閉合 信號進行檢測，一旦檢測到有充電行為，整車控制器即啟動充電開始流程，這樣就確保在駕 駛員有充電行為時整車控制器能及時察覺。同時，為了保證在點火鑰匙未插時也能正常充 電，將壓觸開關(guān)的輸入端接入12V常電，當(dāng)鑰匙開關(guān)未打到ON檔時，壓觸開關(guān)如果合上，12V 常電將通過壓觸開關(guān)為整車控制器、電池管理控制器等提供電電源。如圖2所示，對于充電開始的情況當(dāng)點火鑰匙開關(guān)處于ON時，整車控制器一旦 檢測到充電機外接充電口處的壓觸開關(guān)合上，首先完成高壓系統(tǒng)的下電流程、之后進行整 車控制器的上電和電池管理控制器的上電流程，并對整車系統(tǒng)進行自檢，且此時不再響應(yīng) 駕駛員操作命令，同時整車控制器根據(jù)電池相關(guān)參數(shù)及整車系統(tǒng)故障等情況進行判斷，如 整車系統(tǒng)正常，整車控制器則控制動力電池包內(nèi)部主繼電器吸合并通過CAN總線發(fā)充電信 號給充電機，充電機開始工作，并根據(jù)電池管理控制器通過CAN總線發(fā)送過來的電池電量 S0C、電壓等狀態(tài)參數(shù)對充電電壓和電流自動進行調(diào)整；當(dāng)點火鑰匙開關(guān)處于其他檔位或鑰 匙被拔走時，整車控制器和電池管理控制器因為沒有12V的工作電源而處于非工作狀態(tài)， 若對動力電池充電，將通過充電機外接充電口處的壓觸開關(guān)為整車控制器和電池管理控制 器提供工作電源，整車控制器同樣先進行自檢，充電控制過程與上同。如圖3所示，充電過程中，根據(jù)電池管理控制器通過CAN總線上傳的動力電池包電 量信號、電壓信號、動力電池單體電壓信號、充電電流信號以及12V蓄電池的電壓信號、充 電電流信號，整車控制器對充電狀態(tài)進行調(diào)整。當(dāng)動力電池包電量S0C低于99%或任一個 動力電池最高電壓小于3. 5V時，充電過程都將進行。同時，整車控制器還要對車身12V蓄 電池電壓進行檢測，一旦12V蓄電池電壓低于10V時，則通過CAN總線發(fā)送直流變換器開始 工作命令，直流變換器接收到該信號開始工作，以保證12V蓄電池不會饋電。如圖4所示，對于充電結(jié)束的過程，若在充電過程中遇特定故障，比如動力電池單 體出現(xiàn)故障，此時不能再對動力電池進行充電，整車控制器將通過CAN總線發(fā)停止充電信 號給充電機，同時斷開所述動力電池包內(nèi)部的主繼電器，暫?；虺潆娊Y(jié)束。若充電過程中無 整車系統(tǒng)故障以及動力電池包故障發(fā)生，當(dāng)電池管理控制器通過CAN總線上傳的動力電池 包電量S0C達到99%，即表示電池充滿，則整車控制器斷開電池包內(nèi)主繼電器，同時整車控 制器下電，充電結(jié)束。本發(fā)明所述純電動汽車動力蓄電池的充電方法和充電系統(tǒng)，與現(xiàn)有電動車充電方 法相比存在如下優(yōu)勢第一，充電過程有整車控制器的參與，可以對整車系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)控，一旦監(jiān)測到 整車系統(tǒng)故障則可通過CAN信號即時讓充電機停止工作，保證了充電過程中整車的安全；
第二，在無點火鑰匙的情況下，本發(fā)明仍能通過12V蓄電池給充電過程相關(guān)控制 器提供工作電源，確保充電系統(tǒng)各控制器正常工作，保障整個充電過程的安全控制。第三，根據(jù)12V蓄電池的電壓情況，整車控制器通過CAN總線靈活地對直流變換器 工作狀態(tài)進行控制，確保12V蓄電池不饋電。
權(quán)利要求
一種基于CAN總線的純電動汽車充電系統(tǒng)，包括整車控制器、電池管理控制器、動力電池包、12V蓄電池、充電機、直流變換器，其特征在于所述整車控制器、電池管理控制器、充電機、直流變換器之間通過CAN總線進行信息交互；所述電池管理控制器通過硬線分別與動力電池包和12蓄電池相連，采集動力電池包的電池電量、動力電池包電壓、動力電池單體電壓、充電電流，同時采集12V蓄電池電壓和充電電流，所述電池管理控制器通過CAN總線將所采集信號上傳至所述整車控制器；所述充電機、動力電池包、直流變換器、12V蓄電池、12V用電設(shè)備通過硬線順次連接；所述整車控制器用于對整車系統(tǒng)狀態(tài)進行管控，控制充電機對動力電池包進行充電，所述整車控制器還通過直流變換器的開關(guān)控制對12V蓄電池的充電，繼而給整車12V用電設(shè)備供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其特征在于整車控制器檢測到充電機外接充電口處的壓觸開關(guān)閉合時，則整車控制器控制動力電 池包內(nèi)部主繼電器吸合，此后并通過CAN總線發(fā)充電信號給充電機，開始充電流程。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電系統(tǒng)，其特征在于進一步優(yōu)選將壓觸開關(guān)的輸入端接入12V直流電，當(dāng)汽車點火鑰匙開關(guān)未打到ON檔 時，壓觸開關(guān)如果合上，12V直流電將通過壓觸開關(guān)為整車控制器、電池管理控制器提供工 作電源。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的充電系統(tǒng)的純電動汽車充電控制方法，其特征在于， 所述方法包括以下步驟(1)當(dāng)汽車點火鑰匙開關(guān)處于ON時，整車控制器檢測到所述充電機外接充電口處的壓 觸開關(guān)閉合時，首先完成高壓系統(tǒng)的下電流程、之后進行整車控制器的上電和電池管理控 制器的上電流程，并對整車系統(tǒng)進行自檢，如果整車系統(tǒng)以及動力電池包和12V蓄電池正 常，則整車控制器控制動力電池包內(nèi)部主繼電器吸合，此后并通過CAN總線發(fā)充電信號給 充電機，開始充電流程；(2)充電過程中，根據(jù)電池管理控制器上傳的動力電池包電量SOC信號、電池包電壓信 號、動力電池單體電壓信號、動力電池包充電電流信號以及12V蓄電池的電壓信號，整車控 制器對動力電池包以及12V蓄電池的充電過程進行控制，當(dāng)動力電池包電量SOC低于99% 或任一個單體動力電池最高電壓小于3. 5V時，所述動力電池包開始充電過程；當(dāng)12V蓄電池電壓低于IOV時，整車控制器則通過CAN總線發(fā)送直流變換器開始工作 命令，通過所述直流變換器對12V蓄電池充電；(3)若在充電過程中發(fā)生整車系統(tǒng)故障以及動力電池包故障，整車控制器將通過CAN 總線發(fā)停止充電信號給充電機，同時斷開所述動力電池包內(nèi)部的主繼電器，暫?；虺潆娊Y(jié) 束；(4)若充電過程中無整車系統(tǒng)故障以及動力電池包故障發(fā)生，當(dāng)電池管理控制器通過 CAN總線上傳的動力電池包電量SOC達到99 %，即表示電池充滿，則整車控制器斷開電池包 內(nèi)主繼電器，同時整車控制器下電，充電結(jié)束。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的充電控制方法，其特征在于在上述步驟⑴中，當(dāng)點火鑰匙開關(guān)不在ON檔位或鑰匙被拔走時，整車控制器和電池管理控制器通過壓觸開關(guān)接通12V電源。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于CAN總線的純電動汽車充電系統(tǒng)和充電控制方法，充電系統(tǒng)包括整車控制器、電池管理控制器、動力電池組、12V蓄電池、充電機、直流變換器。各控制器之間通過CAN總線進行信息交互，整車控制器對整車系統(tǒng)狀態(tài)進行管控，電池管理系統(tǒng)對動力電池和12V蓄電池信息進行采集，并將電池信息發(fā)給整車控制器。充電機工作時將對動力電池進行充電，動力電池通過DC/DC給12V蓄電池充電，繼而給整車12V用電設(shè)備進行提供電源。本發(fā)明對整車系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)控，蓄電池提供充電過程相關(guān)控制器的工作電源，通過直流變換器靈活控制對蓄電池的充電，保證了充電過程中整車的安全。
文檔編號B60R16/02GK101931253SQ20101026722
公開日2010年12月29日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者任勇, 周安健, 李中華, 李宗華, 李超 申請人:重慶長安汽車股份有限公司;重慶長安新能源汽車有限公司