車輛充電無線控制系統及方法
2023-06-16 03:26:16 2
專利名稱：車輛充電無線控制系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種新能源汽車充電控制技術，特別是涉及一種車輛充電無線控制系統及方法。
背景技術：
隨著我國節能減排政策的推進，新能源客車的數量將會越來越多，特別是由電力驅動或電力輔助驅動的新能源客車，因其採用電力驅動或電力輔助驅動可不使用燃油或少使用燃油，能夠有效的減少我國對石油資源的依賴，可將有限的石油用於更重要的方面，且電動客車無內燃機汽車工作時產生的廢氣，不產生排放汙染，是實現交通方面節能減排的
最佳產品。 目前電動客車通常採用充電插座和充電槍來實現車輛與充電機的電流傳導和通訊連接，以實現對電池能量的補充，或者採用電池組快速更換方法來完成電池能量的補充。這些常規的充電方式，存在很多弊端，如採用充電槍充電就有在充電過程中需要配備專門的充電人員，人工插、拔充電槍，存在自動化程度低、安全性差、充電時間長、充電設備數量多、充電工位多、充電站佔地面積大，充電站員工多、投資大的弊端，如採用電池組快換方式，一臺車至少得配備2組電池，每天需更換電池組1—2次，且快換式充電站需要配備電池換裝機器人，因此也存在設備多、管理難度大、佔地面積大，投資大的弊端。雖然目前很多相關企業在新能源客車電能補充方面做了不少努力，但是新能源客車電能補充方面的問題仍然沒有能夠得到根本解決。
發明內容
有鑑於現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種使用更加方便的車輛充電無線控制系統。本發明要解決的另一技術問題是提供一種高效率且更加安全的車輛充電方法。為實現上述目的，本發明提供了一種車輛充電無線控制系統，包括電池管理系統(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，BMS)、動力電池組、車身控制器和集電器；所述電池管理系統、動力電池組、車身控制器(Body Control Module，BCM)和集電器接入CAN網絡；還包括第一無線收發模塊；所述第一無線收發模塊的輸入端連接所述電池管理系統的第一輸出端；所述動力電池組的正極通過正極充電繼電器與所述集電器的正極連接；所述動力電池組的負極通過負極充電繼電器與所述集電器的負極連接；所述電池管理系統的第二輸出端連接所述正極充電繼電器的控制端；所述電池管理系統的第三輸出端連接所述負極繼電器的控制端；
所述車身控制器還連接有開關輸入模塊；所述開關輸入模塊由充電啟動開關、集電弓上升開關和集電弓下降開關組成；所述充電啟動開關的輸出端連接所述車身控制器的第一開關信號輸入端，所述集電弓上升開關的輸出端連接所述車身控制器的第二開關信號輸入端，所述集電弓下降開關的輸出端連接所述車身控制器的第三開關信號輸入端。
進一步的，動力電池組與所述負極充電繼電器之間還設置有電流傳感器；所述集電器的負極與所述負極充電繼電器的輸入端連接，所述負極充電繼電器的輸出端通過所述電流傳感器連接所述動力電池組的負極；所述電流傳感器的輸出端連接所述電池管理系統的輸入端，所述電池管理系統通過所述電流傳感器檢測充入動力電池組的電流值。進一步的，所述CAN網絡上還連接有電量儀表；所述電池管理系統發送數據給所述電量儀表，電池管理系統將動力電池組的電量狀態顯示到電量儀表上，使得駕駛人員能更直觀的了解動力電池組的狀態。進一步的，還包括充電機；所述充電機的充電控制器連接有第二無線收發模塊；所述充電機通過授電弓連接所述集電器的集電弓。本發明還提供了一種基於車輛充電無線控制系統的控制方法，包括以下步驟 步驟一、通過集電弓上升開關發送信號給車身控制器；所述車身控制器接收到所述集
電弓上升開關發出的信號後控制集電器的集電弓上升； 步驟二、通過充電啟動開關發送信號給所述車身控制器；所述車身控制器接收到信號後向所述電池管理系統發送指令；所述電池管理系統控制所述正極充電繼電器和負極充電繼電器閉合；
步驟三、所述電池管理系統通過第一無線收發模塊向第二無線收發模塊發送指令，所述第二無線收發模塊將接收到的指令傳送給充電機的充電控制器；所述充電機根據所述電池管理系統發出的指令對動力電池組進行充電；
步驟四、所述電池管理系統通過第一無線收發模塊向第二無線收發模塊發送指令，所述第二無線收發模塊將接收到的指令傳送給充電機的充電控制器，所述充電機停止對動力電池組充電；所述電池管理系統控制所述正極充電繼電器和負極充電繼電器斷開；
進一步的，還包括電池管理系統判斷動力電池組當前電量的步驟；
電池管理系統在充電過程中計算S0C(state of charge,剩餘電量);當SOC < 100%時，繼續充電；當S0C=100%時，所述電池管理系統通過第一無線收發模塊向第二無線收發模塊發送指令，所述第二無線收發模塊將接收到的指令傳送給充電機的充電控制器，所述充電機停止對動力電池組充電；所述電池管理系統控制所述正極充電繼電器和負極充電繼電器斷開。進一步的，還包括電池管理系統監測動力電池組電壓和溫度的步驟；
當電池管理系統監測到動力電池組溫度過高或動力電池組內電池單體電壓異常時，所述電池管理系統通過第一無線收發模塊向第二無線收發模塊發送指令，所述第二無線收發模塊將接收到的指令傳送給充電機的充電控制器，所述充電機停止對動力電池組充電；所述電池管理系統控制所述正極充電繼電器和負極充電繼電器斷開。進一步的，還包括通過集電弓下降開關手動停止充電的步驟；
所述集電弓下降開關發送信號給車身控制器；所述車身控制器發送信號給電池管理系統，所述電池管理系統通過第一無線收發模塊向第二無線收發模塊發送指令，所述第二無線收發模塊將接收到的指令傳送給充電機的充電控制器，所述充電機停止對動力電池組充電；電池管理系統控制所述正極充電繼電器和負極充電繼電器斷開；同時車身控制器控制集電器的集電弓下降。由於可以手動控制停止充電，在有突發的緊急情況時，能夠及時的停止充電，保證了人員的安全。
進一步的，還包括電池管理系統發送數據給電量儀表的步驟，使得操作人員能夠及時的了解充電情況。較佳的，步驟三中所述第二無線收發模塊將接收到的指令包括開停機指令、輸出電流大小的指令和輸出電壓大小的指令。本發明的有益效果是通過無線網絡實施自動充電控制，採用集電弓充電方式，通過無線通信使電池管理系統能夠自動的對動力電池組充電過程進行控制，本發明解決了電動客車快速充電時人工操作安全性及快捷性等問題，縮短了充電時間，大大提高了充電效率，為快充式電動客車的使用推廣提供了有力的支撐。
圖I是車輛充電無線控制系統的結構示意圖。
圖2是實施例一中基於車輛充電無線控制系統的控制方法的流程示意圖。圖3是實施例二中基於車輛充電無線控制系統的控制方法的流程示意圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式
僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。實施例一,如圖I所不，一種車輛充電無線控制系統，包括電池管理系統I、動力電池組2、車身控制器3、集電器4、CAN網絡5、第一無線收發模塊6、正極充電繼電器7、負極充電繼電器8、電流傳感器9、電量儀表10、充電機11、第二無線收發模塊12和授電弓13，所述電池管理系統I、動力電池組2、車身控制器3集電器4和電量儀表10接入CAN網絡5，所述第一無線收發模塊6的輸入端連接所述電池管理系統I的第一輸出端，所述動力電池組2的正極通過正極充電繼電器7與所述集電器4的正極連接，所述動力電池組2的負極通過負極充電繼電器8與所述集電器4的負極連接，所述電池管理系統I的第二輸出端連接所述正極充電繼電器7的控制端，所述電池管理系統I的第三輸出端連接所述負極繼電器8的控制端，所述車身控制器3還連接有開關輸入模塊301，所述開關輸入模塊301由充電啟動開關302、集電弓上升開關303和集電弓下降開關304組成，所述充電啟動開關302的輸出端連接所述車身控制器3的第一開關信號輸入端，所述集電弓上升開關303的輸出端連接所述車身控制器3的第二開關信號輸入端，所述集電弓下降開關304的輸出端連接所述車身控制器3的第三開關信號輸入端，所述集電器4的負極與所述負極充電繼電器8的輸入端連接，所述負極充電繼電器8的輸出端通過所述電流傳感器9連接所述動力電池組2的負極，所述電流傳感器9的輸出端連接所述電池管理系統I的輸入端，所述充電機11的充電控制器連接有第二無線收發模塊12，所述充電機11通過授電弓13連接所述集電器4的集電弓。如圖2所示，一種基於權利要求I所述的車輛充電無線控制系統的控制方法，包括以下步驟
步驟一、車輛停到充電位置，通過集電弓上升開關303發送信號給車身控制器3 ;所述車身控制器3接收到所述集電弓上升開關303發出的信號後控制集電器4的集電弓上升並與授電弓13對接。步驟二、通過充電啟動開關302發送信號給所述車身控制器3 ;所述車身控制器3接收到信號後向所述電池管理系統I發送指令；所述電池管理系統I控制所述正極充電繼電器7和負極充電繼電器8閉合。步驟三、所述電池管理系統I通過第一無線收發模塊6向第二無線收發模塊12發送指令，所述指令包括開機指令、輸出電流大小的指令和輸出電壓大小的指令；所述第二無線收發模塊12將接收到的指令傳送給充電機11的充電控制器；所述充電機11根據所述電池管理系統I發出的指令對動力電池組2進行充電。步驟四、電池管理系統I判斷動力電池組2當前電量，同時電池管理系統I監測動力電池組2電壓和溫度，電池管理系統I在充電過程中計算SOC ;當SOC < 100%時，繼續充電；當S0C=100%時或當電池管理系統I監測到動力電池組2溫度過高或當電池管理系統I監測到動力電池組2內電池單體電壓異常時，所述電池管理系統I通過第一無線收發模塊6向第二無線收發模塊12發送指令，所述第二無線收發模塊12將接收到的指令傳送給充電·機11的充電控制器，所述充電機11停止對動力電池組2充電，所述電池管理系統I控制所述正極充電繼電器7和負極充電繼電器8斷開；電池管理系統I發送數據給電量儀表10。其中，電壓異常包括電壓驟升、驟降、瞬變、中斷、電壓過大或過小等異常事件，本領域內的普通技術人員能夠清楚理解本發明中所指電壓異常的情況。步驟五、通過集電弓下降開關304發送信號給車身控制器3 ;所述車身控制器3接收到所述集電弓下降開關304發出的信號後控制集電器4的集電弓下降。實施例二，如圖3所示，本實施例的結構與實施例一相同，本實施例的流程與實施例一基本相同，所不同的是還包括通過集電弓下降開關304手動停止充電的步驟。充電過程中，遇到緊急情況需要立即停止充電時，操作人員通過所述集電弓下降開關304發送信號給車身控制器3 ;所述車身控制器3發送信號給電池管理系統1，所述電池管理系統I通過第一無線收發模塊6向第二無線收發模塊12發送指令，所述第二無線收發模塊12將接收到的指令傳送給充電機11的充電控制器，所述充電機11停止對動力電池組2充電；電池管理系統I控制所述正極充電繼電器7和負極充電繼電器8斷開，電池管理系統I發送數據給電量儀表10，同時車身控制器3控制集電器4的集電弓下降。以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。
權利要求
1.一種車輛充電無線控制系統，包括電池管理系統(I)、動力電池組(2)、車身控制器(3)和集電器(4);所述電池管理系統(I)、動力電池組(2)、車身控制器(3)和集電器(4)接ACAN網絡(5);其特徵在於還包括第一無線收發模塊(6);所述第一無線收發模塊(6)的輸入端連接所述電池管理系統(I)的第一輸出端；所述動力電池組(2)的正極通過正極充電繼電器(7)與所述集電器(4)的正極連接；所述動力電池組(2)的負極通過負極充電繼電器(8)與所述集電器(4)的負極連接；所述電池管理系統(I)的第二輸出端連接所述正極充電繼電器(7)的控制端；所述電池管理系統(I)的第三輸出端連接所述負極繼電器(8)的控制端； 所述車身控制器(3)還連接有開關輸入模塊(301);所述開關輸入模塊(301)由充電啟動開關(302)、集電弓上升開關(303)和集電弓下降開關(304)組成；所述充電啟動開關(302)的輸出端連接所述車身控制器(3)的第一開關信號輸入端，所述集電弓上升開關(303)的輸出端連接所述車身控制器(3)的第二開關信號輸入端，所述集電弓下降開關(304)的輸出端連接所述車身控制器(3)的第三開關信號輸入端。
2.如權利要求I所述的車輛充電無線控制系統，其特徵在於動力電池組(2)與所述負極充電繼電器(8)之間還設置有電流傳感器(9);所述集電器(4)的負極與所述負極充電繼電器(8 )的輸入端連接，所述負極充電繼電器(8 )的輸出端通過所述電流傳感器(9 )連接所述動力電池組(2)的負極；所述電流傳感器(9)的輸出端連接所述電池管理系統(I)的輸入端。
3.如權利要求I所述的車輛充電無線控制系統，其特徵是所述CAN網絡(5)上還連接有電量儀表(10);所述電池管理系統(I)發送數據給所述電量儀表(10 )。
4.如權利要求I或2或3所述的車輛充電無線控制系統，其特徵是還包括充電機(11);所述充電機(11)的充電控制器連接有第二無線收發模塊(12 );所述充電機(11)通過授電弓(13)連接所述集電器(4)的集電弓。
5.一種基於權利要求I所述的車輛充電無線控制系統的控制方法，其特徵在於包括以下步驟 步驟一、通過集電弓上升開關(303)發送信號給車身控制器(3);所述車身控制器(3)接收到所述集電弓上升開關(303)發出的信號後控制集電器(4)的集電弓上升； 步驟二、通過充電啟動開關(302)發送信號給所述車身控制器(3);所述車身控制器(3)接收到信號後向所述電池管理系統(I)發送指令；所述電池管理系統(I)控制所述正極充電繼電器(7)和負極充電繼電器(8)閉合； 步驟三、所述電池管理系統(I)通過第一無線收發模塊(6)向第二無線收發模塊(12)發送指令，所述第二無線收發模塊(12)將接收到的指令傳送給充電機(11)的充電控制器；所述充電機(11)根據所述電池管理系統(I)發出的指令對動力電池組(2 )進行充電； 步驟四、所述電池管理系統(I)通過第一無線收發模塊(6)向第二無線收發模塊(121)發送指令，所述第二無線收發模塊(12)將接收到的指令傳送給充電機(11)的充電控制器，所述充電機(11)停止對動力電池組(2 )充電；所述電池管理系統(I)控制所述正極充電繼電器(7)和負極充電繼電器(8)斷開。
6.如權利要求5所述的基於車輛充電無線控制系統的控制方法，其特徵是還包括電池管理系統(I)判斷動力電池組(2)當前電量的步驟；電池管理系統(I)在充電過程中計算SOC ;當SOC < 100%時，繼續充電；當S0C=100%時，所述電池管理系統(I)通過第一無線收發模塊(6)向第二無線收發模塊(12)發送指令，所述第二無線收發模塊(12 )將接收到的指令傳送給充電機(11)的充電控制器，所述充電機(11)停止對動力電池組(2)充電；所述電池管理系統(I)控制所述正極充電繼電器(7)和負極充電繼電器(8)斷開。
7.如權利要求5所述的基於車輛充電無線控制系統的控制方法，其特徵是還包括電池管理系統(I)監測動力電池組(2)電壓和溫度的步驟； 當電池管理系統(I)監測到動力電池組(2)溫度過高或動力電池組(2)內電池單體電壓異常時，所述電池管理系統(I)通過第一無線收發模塊(6)向第二無線收發模塊(12)發送指令，所述第二無線收發模塊(12 )將接收到的指令傳送給充電機(11)的充電控制器，所述充電機(11)停止對動力電池組(2 )充電；所述電池管理系統(I)控制所述正極充電繼電器(7)和負極充電繼電器(8)斷開。
8.如權利要求5或6或7所述的基於車輛充電無線控制系統的控制方法，其特徵是還包括通過集電弓下降開關(304)手動停止充電的步驟； 所述集電弓下降開關(304)發送信號給車身控制器(3);所述車身控制器(3)發送信號給電池管理系統(I )，所述電池管理系統(I)通過第一無線收發模塊(6)向第二無線收發模塊(12)發送指令，所述第二無線收發模塊(12)將接收到的指令傳送給充電機(11)的充電控制器，所述充電機(11)停止對動力電池組(2 )充電；電池管理系統(I)控制所述正極充電繼電器(7)和負極充電繼電器(8)斷開；同時車身控制器(3)控制集電器(4)的集電弓下降。
9.如權利要求5所述的基於車輛充電無線控制系統的控制方法，其特徵是還包括電池管理系統(I)發送數據給電量儀表(10)的步驟。
10.如權利要求5所述的基於車輛充電無線控制系統的控制方法，其特徵是步驟三中所述第二無線收發模塊(12)將接收到的指令包括開停機指令、輸出電流大小的指令和輸出電壓大小的指令。
全文摘要
本發明公開了一種車輛充電無線控制系統及方法，涉及一種新能源汽車充電控制技術，包括電池管理系統、動力電池組、車身控制器、集電器、CAN網絡、第一無線收發模塊、正極充電繼電器、負極充電繼電器、電流傳感器、電量儀表、充電機、第二無線收發模塊和授電弓，本發明採用集電弓充電方式，由電池管理系統通過無線網絡控制充電機實現自動控制，其系統顯著的提高了充電過程的自動化程度，減少了人工操作的風險和成本，使充電過程更加安全與可靠。
文檔編號H02J17/00GK102832676SQ201210354049
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者鄧平, 彭勇, 代幼文 申請人:重慶恆通電動客車動力系統有限公司