一种新能源汽车充电系统及其控制方法与流程

本发明涉及新能源汽车充电技术领域，尤其涉及一种新能源汽车充电系统及其控制方法。

背景技术：

随着新能源汽车的日益普及，用户对新能源汽车续驶里程的需求不断提高。目前，解决用户“里程焦虑”的唯一办法就是提升整车动力电池容量。尽管新能源汽车配备有交流慢充及直流快充两种充电方式，车载充电器的输出功率也由一开始的3.3kw逐步提升至6.6kw、10kw甚至20kw、40kw，但受限于公共电网容量限制及充电基础设施的普及程度，随之而来就会导致充电时间的大幅延长，阻碍新能源汽车的舒适性使用。

对于两种充电方式，直流快充相比交流慢充能够大幅缩短整车充电时间，由于绝大部分新能源汽车均有直流快充功能，这就导致市面上交直流充电站中交流充电桩的利用率极低，造成了社会资源的浪费。

随着电池技术发展，目前动力电池充电效率越来越高，已有动力电池充电电流需求高于直流充电桩电流最大输出能力(不同直流充电桩最大电流输出能力通常为120a、240a、250a)，仅使用直流充电已无法以最快速度完成充电。

基于以上背景，在具备使用条件的情况下，如果采用交直流同时充电，一方面能够缩短充电时间，提高用户满意度，同时能够充分利用社会资源，避免造成资源浪费。目前，国内外暂无专利提出过整车交直流同时充电的控制方法，属于空白状态。

技术实现要素：

本发明目的是提出一种能够缩短充电时间，提高用户满意度，同时能够充分利用社会资源，避免造成资源浪费的能够实现交直流同时充电的新能源汽车充电系统。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种新能源汽车充电系统，其特征在于，包括充电模式3连接方式b交流充电线、直流充电线、车载充电器、电池管理系统和车辆控制装置；

所述充电模式3连接方式b交流充电线用于连接交流充电桩和电动汽车；所述直流充电线用于连接直流充电桩和电动汽车；所述车载充电器用于将公共电网交流电转换为整车高压直流电；所述电池管理系统用于实时监测动力电池状态及当前剩余电量；所述车辆控制装置用于综合车辆信息判断整车是否满足交直流充电进入及退出条件，并控制整车进入及退出交直流充电流程。

进一步，所述车辆控制装置通过发送can指令控制整车进入及退出交直流充电流程；所述车载充电器通过can实现与车辆控制装置及电池管理系统的通信；所述电池管理系统通过can实现与车辆控制装置的通信，且用于接收车辆控制装置的控制指令，并根据动力电池状态决定是否发送充电电压及电流指令给车载充电器及直流充电桩。

进一步，所述电池管理系统发出的充电电压及电流指令包括恒压输出指令和恒流输出指令。

进一步，所述车辆信息包括车辆状态信息、cc信号、cp信号、与直流充电桩通信信号和cc2信号。

进一步，所述新能源汽车充电系统还设置有交流慢充的检测点2、交流慢充的检测点3和直流快充的检测点5，且检测点2、检测点3和检测点5由车辆控制装置进行检测。

进一步，车辆控制装置判断整车满足交流充电进入条件为：(1)车辆处于未开启及静止状态；(2)接收到正常的cc信号；(3)接收到正常的cp信号；(4)整车充电系统各部件无故障；(5)动力电池电量未充满。

进一步，所述车辆控制装置判断整车满足直流充电进入条件为：(1)车辆处于未开启及静止状态；(2)接收到正常的cc2信号；(3)整车充电系统各部件无故障；(4)与直流充电桩通信正常；(5)动力电池电量未充满。

进一步，所述车辆控制装置判断整车满足交直流同时充电进入条件为：(1)车辆处于未开启及静止状态；(2)接收到正常的cc及cc2信号；(3)接收到正常的cp信号；(4)整车充电系统各部件无故障；(5)与直流充电桩通信正常；(6)动力电池电量未充满。

本发明为解决上述问题还提出了一种新能源汽车充电系统的控制方法。

一种新能源汽车充电系统的控制方法，包括交直流同时充电、先交流充电后交直流同时充电和先直流充电后交直流同时充电三种充电模式。

进一步，车辆在交直流同时充电过程中，若用户停止交流充电或直流充电，则仅停止对应充电流程。

本发明具有如下有益效果：

1.本发明提出的技术方案，能够实现整车交直流同时充电，可以缩短整车充电时间，减少用户充电等待时间；

2.本发明提出的技术方案，不增加额外硬件成本，在原有电动汽车充电系统中仅通过更改软件即可实现所有技术方案；

3.本发明提出的技术方案，相对于提升电流或电压的大功率充电方案，无需增加冷却系统，更加安全。

附图说明

图1为本发明的一种新能源汽车充电系统的电气原理图；

图2为本发明的一种新能源汽车充电系统交直流同时充电的流程图；

图3为本发明的一种新能源汽车充电系统先交流充电后交直流同时充电的流程图；

图4为本发明的一种新能源汽车充电系统先直流充电后交直流同时充电的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种能够实现新能源汽车交直流同时充电的新能源汽车充电系统。

为解决上述技术问题，本发明按照gb/t18487.1对交流慢充控制引导电路及直流快充控制引导电路的要求，以交流慢充充电模式3连接方式b为例提出交直流同时充电的控制方法。

一种新能源汽车充电系统，包括充电模式3连接方式b交流充电线、直流充电线、车载充电器(charger)、电池管理系统(bms)和车辆控制装置(hcu)。

所述充电模式3连接方式b交流充电线用于连接交流充电桩和电动汽车；所述直流充电线用于连接直流充电桩和电动汽车；所述车载充电器属于整车充电系统交流充电执行部件，用于将公共电网交流电转换为整车高压直流电，从而为动力电池充电；所述电池管理系统用于实时监测动力电池状态及当前剩余电量；所述车辆控制装置用于综合车辆信息判断整车是否满足交直流充电进入及退出条件，并控制整车进入及退出交直流充电流程。

进一步，本发明采用can通信实现整车层面各部件的指令传输，其中车辆控制装置通过发送can指令控制整车进入及退出交直流充电流程；车载充电器通过can实现与车辆控制装置及电池管理系统的通信；电池管理系统通过can实现与车辆控制装置的通信，且用于接收车辆控制装置的控制指令，并根据动力电池状态决定是否发送充电指令给车载充电器及直流充电桩。具体地，若电池管理系统接收到车辆控制装置发送的允许交流充电指令或允许直流充电指令，电池管理系统应判断此时动力电池是否处于满电状态，如果动力电池未处于满电状态，则电池管理系统发送充电电压及电流指令给车载充电器和直流充电桩。

在本实施例中，所述车辆信息包括车辆状态信息、电池电量信息、cc信号、cp信号、与直流充电桩通信信号和cc2信号；所述充电模式3连接方式b交流充电线用于连接交流充电桩和车载充电器；所述直流充电线用于连接直流充电桩和动力电池。

如图1所示为本发明的充电系统的电气原理图。当进行交流充电时，电动汽车通过充电模式3连接方式b交流充电线与交流充电桩连接，此时车辆控制装置判断整车是否满足交流充电进入条件，当整车满足交流充电进入条件时，车辆控制装置发送允许交流充电指令给电池管理系统，电池管理系统接收指令后，会判断此时动力电池是否处于满电状态，当动力电池未处于满电状态时，电池管理系统发送充电电压及电流指令给车载充电器，车载充电器按照指令给动力电池进行充电。最后，当动力电池充满后，电池管理系统停止发送充电电压及电流指令，车载充电器停止为动力电池充电。需要注意的是，当车辆控制装置检测到整车不满足上述任一条件时，就会退出交流电充电流程。

在本实施例中，车辆控制装置判断整车满足交流充电进入条件为：(1)车辆处于未开启及静止状态；(2)接收到正常的cc信号；(3)接收到正常的cp信号；(4)整车充电系统各部件无故障；(5)动力电池电量未充满。电池管理系统发出的充电电压及电流指令可以分为恒压输出指令和恒流输出指令，在工作过程中，车载充电器接收电池管理系统的充电电压及电流指令，具体地，当电池管理系统发送恒压输出指令给车载充电器时，车载充电器就按照恒压工作模式输出；当电池管理系统发送恒流输出指令给车载充电器时，车载充电器就按照恒流工作模式输出。

当进行直流充电时，电动汽车通过直流充电线与直流充电桩连接，此时车辆控制装置判断整车是否满足直流电充电进入条件，当整车满足直流充电进入条件时，车辆控制装置发送允许直流充电指令给电池管理系统，电池管理系统接收指令后，会判断此时动力电池是否处于满电状态，当动力电池未处于满电状态时，电池管理系统发送充电电压及电流指令给直流充电桩，直流充电桩按照指令给动力电池进行充电。最后，当动力电池充满后，电池管理系统停止发送指令，直流充电桩停止为动力电池充电。需要注意的是，当车辆控制装置检测到整车不满足上述任一条件时，就会退出直流电充电流程。

在本实施例中，车辆控制装置判断整车满足直流充电进入条件为：(1)车辆处于未开启及静止状态；(2)接收到正常的cc2信号；(3)整车充电系统各部件无故障；(4)与直流充电桩通信正常；(5)动力电池电量未充满。

当进行交直流同时充电时，电动汽车通过充电模式3连接方式b交流充电线与交流充电桩连接，并通过直流充电线与直流充电桩连接，当整车满足交直流同时充电进入条件时，车辆控制装置发送允许交流充电和允许直流充电指令给电池管理系统，电池管理系统接收指令后，会判断此时动力电池是否处于满电状态，当动力电池未处于满电状态时，电池管理系统发送充电电压及电流指令给车载充电器和直流充电桩，车载充电器和直流充电桩按照指令给动力电池进行充电。最后，当动力电池充满后，电池管理系统停止发送指令，车载充电器和直流充电桩停止为动力电池充电。需要注意的是，当车辆控制装置检测到整车不满足上述任一条件时，就会退出交直流电同时充电流程。

在本实施例中，车辆控制装置判断整车满足交直流同时充电进入条件为：(1)车辆处于未开启及静止状态；(2)接收到正常的cc及cc2信号；(3)接收到正常的cp信号；(4)整车充电系统各部件无故障；(5)与直流充电桩通信正常；(6)动力电池电量未充满。

此外，在本发明的充电系统中还设置有交流慢充的检测点2、交流慢充的检测点3和直流快充的检测点5，且检测点2、检测点3和检测点5由整车控制装置进行检测。具体地，检测点2用于检测cc信号，检测点3用于检测cp信号，检测点5用于检测cc2信号。

实施例2

本实施例提供了一种能够实现新能源汽车交直流同时充电的新能源汽车充电的控制方法。

本实施例通过设置如下三种充电情况提出交直流同时充电控制方法：

(1)交直流同时充电，即交流充电桩与直流充电桩同时与电动汽车连接，当车辆控制装置判断满足交直流同时充电进入条件时，整车进入交直流同时充电流程。如图2所示，车辆控制装置发送给电池管理系统允许交流充电指令和允许直流充电指令。电池管理系统接收到车辆控制装置允许交流充电指令和允许直流充电指令后，将充电电压及电流指令发送给车载充电器和直流充电桩。车载充电器和直流充电桩根据电池管理系统发送的充电电压及电流指令开始输出高压直流电，为动力电池充电。当车辆控制装置检测到满足交直流同时充电退出条件时，车辆控制装置停止给电池管理系统发送交流充电指令和直流充电指令，整车进入交直流充电下电流程，整车进入休眠状态，交直流同时充电流程结束。

(2)先交流充电后交直流同时充电，即车辆控制装置判断整车先满足交流充电进入条件，整车开始进入交流充电流程，在交流充电过程中，当车辆控制装置判断满足交直流同时充电进入条件时，整车进入交直流同时充电流程。如图3所示，此时车辆控制装置判断满足交流充电进入条件，整车进入交流充电流程，车辆控制装置发送给电池管理系统允许交流充电指令，电池管理系统接收到车辆控制装置允许交流充电指令后，发送给车载充电器充电电压及恒流指令，车载充电器根据电池管理系统发送的充电电压及恒流指令开始输出高压直流电，为动力电池充电。在交流充电过程中，车辆控制装置持续检测是否满足交直流同时充电进入条件。当满足交直流同时充电进入条件时，车辆控制装置发送给电池管理系统允许直流充电指令，电池管理系统接收到车辆控制装置允许直流充电指令后，发送给直流充电桩充电电压及恒流指令，同时发送给车载充电器恒压充电及电流指令。车载充电器及直流充电桩开始同时为动力电池充电。当车辆控制装置检测到满足交直流同时充电退出条件时，车辆控制装置发送给电池管理系统禁止交直流同时充电指令，整车进入交直流同时充电下电流程，整车进入休眠状态，交直流同时充电流程结束。

(3)先直流充电后交直流同时充电，即车辆控制装置判断整车先满足直流充电进入条件，整车开始进入直流充电流程，在直流充电过程中，当车辆控制装置判断满足交直流同时充电进入条件时，整车进入交直流同时充电流程；如图4所示，此时车辆控制装置判断满足直流充电进入条件，整车进入直流充电流程。车辆控制装置发送给电池管理系统允许直流充电指令，电池管理系统接收到车辆控制装置允许直流充电指令后，发送给直流充电桩充电电压及恒流指令，直流充电桩根据电池管理系统充电电压及恒流指令开始为动力电池直流充电。在直流充电过程中，车辆控制装置持续检测是否满足交直流同时充电进入条件。如果满足，车辆控制装置发送给电池管理系统允许交流充电指令，电池管理系统接收到车辆控制装置允许交流充电指令后，发送给车载充电器恒压充电及电流指令，车载充电器及直流充电桩开始同时为动力电池充电。当车辆控制装置检测到满足交直流同时充电退出条件时，车辆控制装置发送给电池管理系统禁止交直流充电指令，整车进入交直流充电下电流程，整车进入休眠状态，交直流充电流程结束。

三种充电情况下，车辆在交直流同时充电过程中，若用户停止交流充电或直流充电，则仅停止对应充电流程。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。