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CN113879165A - 一种电动车辆单双源充电装置和控制方法 - Google Patents

一种电动车辆单双源充电装置和控制方法 Download PDF

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CN113879165A CN202111368747.9A CN202111368747A CN113879165A CN 113879165 A CN113879165 A CN 113879165A CN 202111368747 A CN202111368747 A CN 202111368747A CN 113879165 A CN113879165 A CN 113879165A
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Abstract

本发明涉及一种电动车辆单双源充电装置和控制方法，属于新能源技术领域。该充电装置包括动力电池系统、高压配电盒和电池管理系统BMS、充电机1、充电机2、充电机1控制系统和充电机2控制系统；其中，动力电池系统为充电对象，输出总正、总负与高压配电盒连接，高压配电盒内部通过连接铜排，并联输出两路充电回路，即充电1回路和充电2回路，分别通过充电接口输出到充电机1和充电机2，充电机实现与动力电池充电；本发明适应于大于双源的多源充电装置，控制原理同上。同时，运营商可以根据实际运营需要，或者电网波峰波谷对电价的影响，合理配置单源多源充电，降低运营成本。

Description

一种电动车辆单双源充电装置和控制方法
技术领域
本发明属于新能源技术领域，涉及一种电动车辆单双源充电装置和控制方法。
背景技术
目前，用户对车辆续航里程的需求越来越高，追求电动汽车长续航是行业发展的趋势和必然。为满足行业发展需要，制造商在设计时，尽可能的增加单车电量来满足市场需求，但电量的增加会导致单次充电时间延长，影响客户运营，同时充电效率低下，不能满足客户对充电资源的优化合理配置，不能充分利用波峰波谷充电优势，导致生命周期内运营成本增加，引起客户抱怨。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电动车辆单双源充电装置和控制方法。实现电动车辆充电资源自由灵活配置，满足客户实际运营需要，大大缩短充电时间，提高充电效率，降低车辆全生命周期内运营成本。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电动车辆单双源充电装置，该充电装置包括动力电池系统、高压配电盒和电池管理系统BMS、充电机1、充电机2、充电机1控制系统和充电机2控制系统；
其中，动力电池系统为充电对象，输出总正、总负与高压配电盒连接，高压配电盒内部通过连接铜排，并联输出两路充电回路，即充电1回路和充电2回路，分别通过充电接口输出到充电机1和充电机2，充电机实现与动力电池充电；
其中，充电1回路在高压盒内部正负极分别串联继电器K1与继电器K2，充电机1输出端分别串联继电器K5与继电器K6，且负极回路串接防反二极管；
充电2回路，在高压盒内部正负极分别串联继电器K3与继电器K4，充电机2输出端分别串联继电器K7与继电器K8，且负极回路串接防反二极管；
电池管理系统BMS实现充电过程的管理与控制，与充电机1控制系统和充电机2控制系统分别通过CAN1和CAN2通讯连接，同时分别与充电接口1和充电接口2通过检测信号线连接。
基于所述充电装置的电动车辆单双源控制方法，所述充电装置上电开始工作，电池管理系统BMS自检完成，进入工作状态；
若检测到插抢信号无效，则车辆进入非充电状态；
若检测到插抢信号有效，则车辆进入充电状态；
电池管理系统BMS检测到插抢信号1有效，则车辆进入单源充电状态，电池管理系统BMS闭合继电器K1与继电器K2，充电机完成自检，闭合继电器K5与继电器K6，进入充电准备阶段；
电池管理系统BMS按照电池当前温度和荷电状态计算允许充电最大功率为Pc，充电1回路按照电气设计最大承受的充电功率为P1，充电机1设计的最大输出功率为P2，计算Pc、P1、P2最小值Pmin1，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pmin1请求充电，进入充电过程，同时随着充电过程进行，动态计算Pmin1，电池管理系统BMS全程通过CAN1动态控制充电机1按照Pmin1充电。
可选的，所述单源充电状态中，若充电机出现故障不能充电或者需要降功率充电，重新分配充电回路充电功率，同时若电池系统出现故障需要降功率或者停止充电，重新分配充电回路充电功率；
单源充电状态中，若检测另一个插枪信号有效，进入双源充电状态，按照双源充电进行充电功率分配和过程控制；
电池正常满充电后，电池管理系统BMS通过CAN1发送充电停止给充电机1充电机停止充电，断开K5、K6，电池管理系统BMS断开K1、K2，完成充电过程。
可选的，所述充电装置上电开始工作，电池管理系统BMS自检完成，进入工作状态，若检测到插抢信号无效，则车辆进入非充电状态；若检测到插抢信号1和插枪信号2同时有效，则车辆进入双源充电状态；电池管理系统分别闭合继电器K1与继电器K2、继电器K3与继电器K4，充电机完成自检，分别闭合继电器K5与继电器K6、继电器K7与继电器K8，进入充电准备阶段；
电池管理系统BMS按照电池当前温度和荷电状态计算允许充电最大电流为Pc，充电1回路按照电气设计最大承受的充电功率为P1，充电机1设计的最大输出功率为P2，计算Pc、P1、P2最小值Pmin1，
充电2回路按照电气设计最大承受的充电功率为P3，充电机2设计的最大输出功率为P4，计算P3、P4、Pc最小值Pmin2，电池管理系统BMS需要按照双枪充电进行功率分配，有如下四种模式：
1)Pc/2＜Pmin1，且Pc/2＜Pmin2，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pc/2请求充电，与充电机2通过CAN2通讯，按照充电功率Pc/2请求充电，进入充电过程；
2)Pc/2≥Pmin1，且Pc/2≥Pmin2，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pmin1请求充电，与充电机2通过CAN2通讯，按照充电功率Pmin2请求充电，进入充电过程；
3)Pc/2≥Pmin1，且Pc/2＜Pmin2，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pmin1请求充电，与充电机2通过CAN2通讯，按照充电功率Pc/2请求充电，进入充电过程；
4)Pc/2＜Pmin1，且Pc/2≥Pmin2，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pc/2请求充电，与充电机2通过CAN2通讯，按照充电功率Pmin2请求充电，进入充电过程；
同时，随着充电过程进行，动态计算充电机1和充电机2充电功率，电池管理系统BMS全程通过CAN1与CAN2动态独立控制充电机1和充电机2进行充电。
可选的，所述双源充电状态中，若单个充电机出现故障不能充电或者需要降功率充电，重新分配双源充电回路充电功率，同时若电池系统出现故障需要降功率或者停止充电，重新分配双源充电回路充电功率；
电池正常满充电后，电池管理系统BMS分别通过CAN1与CAN2发送充电停止给充电机1和充电机2，充电机停止充电，分别断开继电器K5、继电器K6与继电器K7、继电器K8，电池管理系统BMS断开继电器K1、继电器K2与继电器K3、继电器K4，完成充电过程。
本发明的有益效果在于：本发明适应于大于双源的多源充电装置，控制原理同上。同时，运营商可以根据实际运营需要，或者电网波峰波谷对电价的影响，合理配置单源多源充电，降低运营成本。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为电动车辆单双源充电装置连接示意图；
图2为电动车辆单源充电控制流程图；
图3为电动车辆双源充电控制流程图；
图4为电动车辆单源充电控制具体实施方式流程图；
图5为电动车辆双源充电控制具体实施方式流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
电池管理系统(Battery management system BMS):监视蓄电池的状态(温度、电压、荷电状态等)，可以为蓄电池提供通信、安全、电芯均衡及管理控制，主要包含电池控制单元、电池检测单元及其附件。
本发明涉及一种电动车辆单双源充电装置和控制方法，包含单双源充电装置和控制方法两部分；单双源充电装置连接示意图如图1。本装置包括动力电池系统、高压配电盒和电池管理系统BMS、充电机及其控制系统，其中动力电池系统为充电对象，输出总正、总负与高压配电盒连接，高压配电盒内部通过连接铜排，并联输出两路充电回路，分别通过充电接口输出到充电机1和充电机2，充电机实现与动力电池充电，其中充电1回路，在高压盒内部正负极分别串联继电器K1与K2，充电机1输出端分别串联继电器K5与K6，且负极回路串接防反二极管；充电2回路，在高压盒内部正负极分别串联继电器K3与K4，充电机2输出端分别串联继电器K7与K8，且负极回路串接防反二极管；电池管理系统BMS实现充电过程的管理与控制，与充电机1控制系统和充电机2控制系统分别通过CAN1和CAN2通讯连接，同时分别与充电接口1和充电接口2通过检测信号线连接。
本发明主要通过如下控制方式，实现单源和双源充电装置灵活配置充电：
系统上电开始工作，电池管理系统BMS自检完成，进入工作状态，若检测到插抢信号无效，则车辆进入非充电状态；若检测到插抢信号有效，则车辆进入充电状态。电池管理系统BMS检测到插抢信号1有效，则车辆进入单源充电状态，电池管理系统BMS闭合K1与K2，充电机完成自检，闭合K5与K6，进入充电准备阶段。电池管理系统BMS按照电池当前温度和荷电状态计算允许充电最大功率为Pc，充电1回路按照电气设计最大承受的充电功率为P1，充电机1设计的最大输出功率为P2，计算Pc、P1、P2最小值Pmin1，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pmin1请求充电，进入充电过程，同时随着充电过程进行，动态计算Pmin1，电池管理系统BMS全程通过CAN1动态控制充电机1按照Pmin1充电；
单源充电过程中，若充电机出现故障不能充电或者需要降功率充电，需要按照上述过程，重新分配充电回路充电功率，同时若电池系统出现故障需要降功率或者停止充电，需要按照上述过程，重新分配充电回路充电功率。
单源充电过程中，若检测另一个插枪信号有效，进入双源充电状态，按照双源充电进行充电功率分配和过程控制。
电池正常满充电后，电池管理系统BMS通过CAN1发送充电停止给充电机1充电机停止充电，断开K5、K6，电池管理系统BMS断开K1、K2，完成充电过程。电动车辆单源充电控制流程图如图2。
系统上电开始工作，电池管理系统BMS自检完成，进入工作状态，若检测到插抢信号无效，则车辆进入非充电状态；若检测到插抢信号1和插枪信号2同时有效，则车辆进入双源充电状态。电池管理系统分别闭合K1与K2、K3与K4，充电机完成自检，分别闭合K5与K6、K7与K8，进入充电准备阶段。电池管理系统BMS按照电池当前温度和荷电状态计算允许充电最大电流为Pc，充电1回路按照电气设计最大承受的充电功率为P1，充电机1设计的最大输出功率为P2，计算Pc、P1、P2最小值Pmin1，
充电2回路按照电气设计最大承受的充电功率为P3，充电机2设计的最大输出功率为P4，计算P3、P4、Pc最小值Pmin2，电池管理系统BMS需要按照双枪充电进行功率分配，有如下四种模式：
1)Pc/2＜Pmin1，且Pc/2＜Pmin2，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pc/2请求充电，与充电机2通过CAN2通讯，按照充电功率Pc/2请求充电，进入充电过程；
2)Pc/2≥Pmin1，且Pc/2≥Pmin2，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pmin1请求充电，与充电机2通过CAN2通讯，按照充电功率Pmin2请求充电，进入充电过程；
3)Pc/2≥Pmin1，且Pc/2＜Pmin2，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pmin1请求充电，与充电机2通过CAN2通讯，按照充电功率Pc/2请求充电，进入充电过程；
4)Pc/2＜Pmin1，且Pc/2≥Pmin2，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pc/2请求充电，与充电机2通过CAN2通讯，按照充电功率Pmin2请求充电，进入充电过程；
同时，随着充电过程进行，动态计算充电机1和充电机2充电功率，电池管理系统BMS全程通过CAN1与CAN2动态独立控制充电机1和充电机2进行充电。
双源充电过程中，若单个充电机出现故障不能充电或者需要降功率充电，需要按照上述过程，重新分配双源充电回路充电功率，同时若电池系统出现故障需要降功率或者停止充电，需要按照上述过程，重新分配双源充电回路充电功率。
电池正常满充电后，电池管理系统BMS分别通过CAN1与CAN2发送充电停止给充电机1和充电机2，充电机停止充电，分别断开K5、K6与K7、K8，电池管理系统BMS断开K1、K2与K3、K4，完成充电过程。电动车辆双源充电控制流程图如图3。
系统上电开始工作，电池管理系统BMS自检完成，进入工作状态，若检测到插抢信号无效，则车辆进入非充电状态；若检测到插抢信号有效，则车辆进入充电状态。电池管理系统BMS检测到插抢信号1有效，车辆进入单源充电状态，电池管理系统闭合K1与K2，充电机完成自检，闭合K5与K6，进入充电准备阶段。电池管理系统BMS按照电池当前温度和荷电状态计算允许充电最大电流为Pc＝100kw，充电1回路按照电气设计最大承受的充电功率为P1＝250kw，充电机1设计的最大输出功率为P2＝200kw，计算Pc、P1、P2最小值Pmin1＝100kw，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pmin1＝100kw请求充电，进入充电过程，同时随着充电过程进行，电池管理系统BMS按照电池当前温度和荷电状态计算允许充电最大电流为Pc＝150kw，充电1回路按照电气设计最大承受的充电功率为P1＝250kw，充电机1设计的最大输出功率为P2＝200kw，动态计算Pmin1＝150kw，电池管理系统BMS全程通过CAN1动态控制充电机1按照100kw充电，充电过程中迭代进行动态计算。
电池正常满充电后，电池管理系统BMS通过CAN1发送充电停止给充电机1充电机停止充电，断开K5、K6，电池管理系统BMS断开K1、K2，完成充电过程。电动车辆单源充电控制具体实施方式流程图如图4。
系统上电开始工作，电池管理系统BMS自检完成，进入工作状态，若检测到插抢信号无效，则车辆进入非充电状态；若检测到插抢信号1和插枪信号2同时有效，则车辆进入双源充电状态。电池管理系统分别闭合K1与K2、K3与K4，充电机完成自检，分别闭合K5与K6、K7与K8，进入充电准备阶段。
电池管理系统BMS按照电池当前温度和荷电状态计算允许充电最大电流为Pc＝250kw，充电1回路按照电气设计最大承受的充电功率为P1＝250kw，充电机1设计的最大输出功率为P2＝100kw；充电2回路按照电气设计最大承受的充电功率为P3＝250kw，充电机2设计的最大输出功率为P4＝150kw，计算P1、P2、Pc最小值Pmin1＝100kw，计算P3、P4、Pc最小值Pmin2＝150kw，Pc/2＝125kw有如下模式：
Pc/2≥Pmin1，且Pc/2＜Pmin2，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pmin1＝100kw请求充电，与充电机2通过CAN2通讯，按照充电功率Pc/2＝125kw请求充电，进入充电过程；同时，随着充电过程进行，动态计算Pmin1＝100kw，Pmin2＝150kw，Pc/2＝160kw有如下模式：
Pc/2≥Pmin1，且Pc/2≥Pmin2，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pmin1＝100kw请求充电，与充电机2通过CAN2通讯，按照充电功率Pmin2＝150wk请求充电，进入充电过程；
继续动态计算充电机1和充电机2充电功率，电池管理系统BMS全程通过CAN1动态独立控制充电机1和充电机2进行充电。
电池正常满充电后，电池管理系统BMS分别通过CAN1与CAN2发送充电停止给充电机1和充电机2，充电机停止充电，分别断开K5、K6与K7、K8，电池管理系统BMS断开K1、K2与K3、K4，完成充电过程。电动车辆双源充电控制具体实施方式流程图如图5。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种电动车辆单双源充电装置，其特征在于：该充电装置包括动力电池系统、高压配电盒和电池管理系统BMS、充电机1、充电机2、充电机1控制系统和充电机2控制系统；
其中，动力电池系统为充电对象，输出总正、总负与高压配电盒连接，高压配电盒内部通过连接铜排，并联输出两路充电回路，即充电1回路和充电2回路，分别通过充电接口输出到充电机1和充电机2，充电机实现与动力电池充电；
其中，充电1回路在高压盒内部正负极分别串联继电器K1与继电器K2，充电机1输出端分别串联继电器K5与继电器K6，且负极回路串接防反二极管；
充电2回路，在高压盒内部正负极分别串联继电器K3与继电器K4，充电机2输出端分别串联继电器K7与继电器K8，且负极回路串接防反二极管；
电池管理系统BMS实现充电过程的管理与控制，与充电机1控制系统和充电机2控制系统分别通过CAN1和CAN2通讯连接，同时分别与充电接口1和充电接口2通过检测信号线连接。
2.基于权利要求1所述充电装置的电动车辆单双源控制方法，其特征在于：所述充电装置上电开始工作，电池管理系统BMS自检完成，进入工作状态；
若检测到插抢信号无效，则车辆进入非充电状态；
若检测到插抢信号有效，则车辆进入充电状态；
电池管理系统BMS检测到插抢信号1有效，则车辆进入单源充电状态，电池管理系统BMS闭合继电器K1与继电器K2，充电机完成自检，闭合继电器K5与继电器K6，进入充电准备阶段；
电池管理系统BMS按照电池当前温度和荷电状态计算允许充电最大功率为Pc，充电1回路按照电气设计最大承受的充电功率为P1，充电机1设计的最大输出功率为P2，计算Pc、P1、P2最小值Pmin1，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pmin1请求充电，进入充电过程，同时随着充电过程进行，动态计算Pmin1，电池管理系统BMS全程通过CAN1动态控制充电机1按照Pmin1充电。
3.根据权利要求2所述的电动车辆单双源控制方法，其特征在于：所述单源充电状态中，若充电机出现故障不能充电或者需要降功率充电，重新分配充电回路充电功率，同时若电池系统出现故障需要降功率或者停止充电，重新分配充电回路充电功率；
单源充电状态中，若检测另一个插枪信号有效，进入双源充电状态，按照双源充电进行充电功率分配和过程控制；
电池正常满充电后，电池管理系统BMS通过CAN1发送充电停止给充电机1充电机停止充电，断开K5、K6，电池管理系统BMS断开K1、K2，完成充电过程。
4.根据权利要求3所述的电动车辆单双源控制方法，其特征在于：所述充电装置上电开始工作，电池管理系统BMS自检完成，进入工作状态，若检测到插抢信号无效，则车辆进入非充电状态；若检测到插抢信号1和插枪信号2同时有效，则车辆进入双源充电状态；电池管理系统分别闭合继电器K1与继电器K2、继电器K3与继电器K4，充电机完成自检，分别闭合继电器K5与继电器K6、继电器K7与继电器K8，进入充电准备阶段；
电池管理系统BMS按照电池当前温度和荷电状态计算允许充电最大电流为Pc，充电1回路按照电气设计最大承受的充电功率为P1，充电机1设计的最大输出功率为P2，计算Pc、P1、P2最小值Pmin1，
充电2回路按照电气设计最大承受的充电功率为P3，充电机2设计的最大输出功率为P4，计算P3、P4、Pc最小值Pmin2，电池管理系统BMS需要按照双枪充电进行功率分配，有如下四种模式：
1)Pc/2＜Pmin1，且Pc/2＜Pmin2，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pc/2请求充电，与充电机2通过CAN2通讯，按照充电功率Pc/2请求充电，进入充电过程；
2)Pc/2≥Pmin1，且Pc/2≥Pmin2，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pmin1请求充电，与充电机2通过CAN2通讯，按照充电功率Pmin2请求充电，进入充电过程；
3)Pc/2≥Pmin1，且Pc/2＜Pmin2，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pmin1请求充电，与充电机2通过CAN2通讯，按照充电功率Pc/2请求充电，进入充电过程；
4)Pc/2＜Pmin1，且Pc/2≥Pmin2，电池管理系统BMS与充电机1通过CAN1通讯，按照充电功率Pc/2请求充电，与充电机2通过CAN2通讯，按照充电功率Pmin2请求充电，进入充电过程；
同时，随着充电过程进行，动态计算充电机1和充电机2充电功率，电池管理系统BMS全程通过CAN1与CAN2动态独立控制充电机1和充电机2进行充电。
5.根据权利要求4所述的电动车辆单双源控制方法，其特征在于：所述双源充电状态中，若单个充电机出现故障不能充电或者需要降功率充电，重新分配双源充电回路充电功率，同时若电池系统出现故障需要降功率或者停止充电，重新分配双源充电回路充电功率；
电池正常满充电后，电池管理系统BMS分别通过CAN1与CAN2发送充电停止给充电机1和充电机2，充电机停止充电，分别断开继电器K5、继电器K6与继电器K7、继电器K8，电池管理系统BMS断开继电器K1、继电器K2与继电器K3、继电器K4，完成充电过程。
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