新能源汽车V2V应急充电装置的制作方法

本实用新型属于新能源汽车充电技术领域，涉及一种应急充电装置，尤其涉及一种新能源汽车V2V应急充电装置。

背景技术：

随着国家政策的大力支持，新能源汽车不断普及，中国新能源汽车产业已进入规模化发展新阶段及政策和市场共同驱动的快速成长期。目前，中国新能源汽车保有量达到100.4万辆。公众对电动车兴趣日益浓厚。超过85％的调查受访者表示，续航里程、充电便捷性是其考虑购买或租赁电动车极为重要或非常重要的因素。

一方面，由于受电池技术发展的限制，新能源汽车续航里程受到严重制约；另一方面，配套的充电基础设施建设不完善，截至2017年5月，中国公共充电桩建设运营数量超过16.1万个，比例才达到6:1，无法保证新能源汽车电量耗尽时及时找到充电设施。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新能源汽车充电方式，以便克服现有充电方式存在的上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种新能源汽车V2V应急充电装置，可利用新能源汽车的储能优势，给由于电量耗尽而“抛锚”的新能源汽车提供应急电源，保证新能源汽车顺利通行。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种新能源汽车V2V应急充电装置，所述应急充电装置包括：缓启动单元、高压继电器、输入测量单元、输出测量单元、充放电管理单元、辅助电源单元、放电协议单元、充电协议单元；

所述缓启动单元连接输入测量单元，高压继电器分别连接输入测量单元、输出测量单元；所述充放电管理单元连接高压继电器、输入测量单元、输出测量单元、辅助电源单元、放电协议单元、充电协议单元；

所述缓启动单元、充放电管理单元、辅助电源单元、放电协议单元连接输入侧车连接器；高压继电器、输出测量单元、充放电管理单元、辅助电源单元、充电协议单元连接输出侧车连接器；

缓启动单元，用以负责输入电压的直流滤波，采用全桥隔离式升压DC/DC技术，保证系统安全，输出高质量的直流电压；

高压继电器，用以负责输出端与电动汽车的动力通断，接受充电管理单元的控制；所述高压继电器采用陶瓷密封结构高压直流继电器，具有高抗短路能力、陶瓷气密封防爆结构、强壮的磁吹装置、高效灭弧能力；

输入测量单元，用以负责输入侧电压、电流的测量，并通过RS485将信息上传至充放电管理单元；

输出测量单元，用以负责输出侧电压、电流的测量，并通过RS485将信息上传至充放电管理单元；

充放电管理单元，用以负责BMS辅助电源控制、输出侧高压继电器控制、继电器状态信息采集、电压信息的采集、充放电协议命令的处理以及整个装置的逻辑控制；

辅助电源单元，用以负责为电动汽车提供辅助电源；

放电协议单元，用以负责输入侧电动汽车建立放电协议，并通过放电协议进行开始放电、停止放电、参数传递等信息交互；

充电协议单元，用以负责与输出侧电动汽车建立通信，按照国标要求进行充电；

所述缓启动单元通过控制变压器原边全桥逆变电路中开关管的通断，产生一个占空比可调的交流方波电压，通过高频变压器进行升压，再经整流桥，交方波电压转换成直流电压，经过LC低通滤波，将其变为平滑的直流电压，为下一级电路提供高质量的电能；

所述缓启动单元包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管Dra、第六二极管Drb、第七二极管Drc、第八二极管Drd、第一电感Lr、第二电感Lf、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容Cb、第六电容Cf、第一变压器T；

DC输入的正极连接第一三极管Q1的集电极、第一二极管D1的负极、第一电容C1的第一端、第三三极管Q3的集电极、第三二极管D3的负极、第三电容C3的第一端；

第一三极管Q1的发射极连接第一二极管D1的正极、第一电容C1的第二端、第一电感Lr的第一端、第二三极管Q2的集电极、第二二极管D2的负极、第二电容C2的第一端；

第三三极管Q3的发射极连接第三二极管D3的正极、第三电容C3的第二端、第五电容Cb的第一端、第四三极管Q4的集电极、第四二极管D4的负极、第四电容C4的第一端；

DC输入的负极连接第二三极管Q2的发射极、第二二极管D2的正极、第二电容C2的第二端、第四三极管Q4的发射极、第四二极管D4的正极、第四电容C4的第二端；

所述第一电感Lr的第二端连接第一变压器T的第一端，第五电容Cb的第二端连接第一变压器T的第二端；

第一变压器T的第三端连接第五二极管Dra的正极，第一变压器T的第四端连接第七二极管Drc的负极、第八二极管Drd的负极、第六二极管Drb的正极；第五二极管Dra的负极连接第六二极管Drb的负极、第二电感Lf的第一端；第二电感Lf的第二端连接第六电容Cf的第一端，第六电容Cf的第二端连接第七二极管Drc的正极、第八二极管Drd的正极；

所述充放电管理单元包括中央处理单元、CAN收发器、两路485装置、控制节点、干接点；

所述CAN收发器是CAN控制器和物理总线之间的接口，将中央处理单元的第一串口和第二串口的逻辑电平分别转换为两路CAN总线的差分电平，分别和输入侧、输出侧电动汽车进行数据传输；

两路485装置是RS232与RS485通信转换装置，分别与输入测量、输出测量与中央处理单元的数据通信；

控制节点负责控制高压继电器、第一辅助电源、第二辅助电源的通断；

干接点负责监控高压继电器的工作状态，中央处理单元通过此状态判断高压继电器处于闭合/断开状态。

一种新能源汽车V2V应急充电装置，所述应急充电装置包括：缓启动单元、高压继电器、输入测量单元、输出测量单元、充放电管理单元、辅助电源单元、放电协议单元、充电协议单元；

所述缓启动单元连接输入测量单元，高压继电器分别连接输入测量单元、输出测量单元；所述充放电管理单元连接高压继电器、输入测量单元、输出测量单元、辅助电源单元、放电协议单元、充电协议单元；

所述缓启动单元、充放电管理单元、辅助电源单元、放电协议单元连接输入侧车连接器；高压继电器、输出测量单元、充放电管理单元、辅助电源单元、充电协议单元连接输出侧车连接器；

缓启动单元，用以负责输入电压的直流滤波，采用全桥隔离式升压DC/DC技术，保证系统安全，输出高质量的直流电压；

高压继电器，用以负责输出端与电动汽车的动力通断，接受充电管理单元的控制；

输入测量单元，用以负责输入侧电压、电流的测量，并通过RS485将信息上传至充放电管理单元；

输出测量单元，用以负责输出侧电压、电流的测量，并通过RS485将信息上传至充放电管理单元；

充放电管理单元，用以负责BMS辅助电源控制、输出侧高压继电器控制、继电器状态信息采集、电压信息的采集、充放电协议命令的处理以及整个装置的逻辑控制；

辅助电源单元，用以负责为电动汽车提供辅助电源；

放电协议单元，用以负责输入侧电动汽车建立放电协议，并通过放电协议进行开始放电、停止放电、参数传递等信息交互；

充电协议单元，用以负责与输出侧电动汽车建立通信，按照国标要求进行充电。

作为本实用新型的一种实施方式，所述缓启动单元通过控制变压器原边全桥逆变电路中开关管的通断，产生一个占空比可调的交流方波电压，通过高频变压器进行升压，再经整流桥，交方波电压转换成直流电压，经过LC低通滤波，将其变为平滑的直流电压，为下一级电路提供高质量的电能。

作为本实用新型的一种实施方式，所述缓启动单元包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管Dra、第六二极管Drb、第七二极管Drc、第八二极管Drd、第一电感Lr、第二电感Lf、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容Cb、第六电容Cf、第一变压器T；

DC输入的正极连接第一三极管Q1的集电极、第一二极管D1的负极、第一电容C1的第一端、第三三极管Q3的集电极、第三二极管D3的负极、第三电容C3的第一端；

第一三极管Q1的发射极连接第一二极管D1的正极、第一电容C1的第二端、第一电感Lr的第一端、第二三极管Q2的集电极、第二二极管D2的负极、第二电容C2的第一端；

第三三极管Q3的发射极连接第三二极管D3的正极、第三电容C3的第二端、第五电容Cb的第一端、第四三极管Q4的集电极、第四二极管D4的负极、第四电容C4的第一端；

DC输入的负极连接第二三极管Q2的发射极、第二二极管D2的正极、第二电容C2的第二端、第四三极管Q4的发射极、第四二极管D4的正极、第四电容C4的第二端；

所述第一电感Lr的第二端连接第一变压器T的第一端，第五电容Cb的第二端连接第一变压器T的第二端；

第一变压器T的第三端连接第五二极管Dra的正极，第一变压器T的第四端连接第七二极管Drc的负极、第八二极管Drd的负极、第六二极管Drb的正极；第五二极管Dra的负极连接第六二极管Drb的负极、第二电感Lf的第一端；第二电感Lf的第二端连接第六电容Cf的第一端，第六电容Cf的第二端连接第七二极管Drc的正极、第八二极管Drd的正极。

作为本实用新型的一种实施方式，所述高压继电器采用陶瓷密封结构高压直流继电器，具有高抗短路能力、陶瓷气密封防爆结构、强壮的磁吹装置、高效灭弧能力。

作为本实用新型的一种实施方式，所述充放电管理单元包括中央处理单元、CAN收发器、两路485装置、控制节点、干接点；

所述CAN收发器是CAN控制器和物理总线之间的接口，将中央处理单元的第一串口和第二串口的逻辑电平分别转换为两路CAN总线的差分电平，分别和输入侧、输出侧电动汽车进行数据传输；

两路485装置是RS232与RS485通信转换装置，分别与输入测量、输出测量与中央处理单元的数据通信；

控制节点负责控制高压继电器、第一辅助电源、第二辅助电源的通断；

干接点负责监控高压继电器的工作状态，中央处理单元通过此状态判断高压继电器处于闭合/断开状态。

一种上述的新能源汽车V2V应急充电装置的充电控制方法，所述充电控制方法包括如下步骤：

步骤S1、物理连接；

输入/输出侧充电枪物理连接，点击开始充电，电子锁锁止，装置检测CC1电压正常，物理连接完成；

步骤S2、装置自检；

充放电管理单元控制辅助电源继电器闭合，为电动汽车提供BMS辅助电源，装置开始自检；

步骤S3、参数配置；

自检完成，充放电管理单元首先通过放电协议单元与输入侧电动汽车建立放电通信，输入测量单元开始对输入进行电压监测；检测到输入端电动汽车已放电后，通过充电协议单元与输出侧电动汽车建立充电通信，电动汽车内部接触器闭合，通过BMS协议获取输出侧电动汽车所需电压、电流，与输入侧电压进行比较选取较小值。

步骤S4、充电过程；

充放电管理单元控制高压继电器闭合，充电回路导通。充电过程，充放电管理单元通过BMS协议分别实时监测输入/输出端电压、电流、SOC，并实时与输入/输出端BMS进行信息交互。

步骤S5、充电正常结束；

输入端电动汽车的SOC达到设定值或者充电时间达到设定值，装置向输出侧电动汽车发送“停止充电”请求，得到BMS应答后，控制断开高压继电器；然后向输入侧电动汽车发送“停止放电”请求，得到应答后，输入侧电动汽车停止放电，并接入放电回路，监测输入端电压低于60V后，断开两侧电子锁。

步骤S6、充电异常结束；

充放电过程中，系统装置实时检测输入/输出端充电枪温度，如果超过温度值，装置断开充放电，待温度恢复正常后，装置自动恢复工作；

充放电过程中，如果出现短路、过压、过流等故障，装置会自动启动相应保护机制，待故障解除后，装置能够正常工作。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的新能源汽车V2V应急充电装置及其充电控制方法，可满足新能源汽车最后的“10公里”，保证电动汽车顺利到达目的地或者到达充电站。本实用新型利用新能源汽车的储能优势，给由于电量耗尽而“抛锚”的新能源汽车提供应急电源，保证新能源汽车顺利通行。

附图说明

图1为本实用新型新能源汽车V2V应急充电装置的组成示意图。

图2为本实用新型新能源汽车V2V应急充电装置中缓启动单元的电路示意图。

图3为本实用新型新能源汽车V2V应急充电装置中充放电管理单元的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

实施例一

请参阅图1，本实用新型揭示了一种新能源汽车V2V应急充电装置，所述系统包括：缓启动单元、高压继电器、输入测量单元、输出测量单元、充放电管理单元、辅助电源单元、放电协议单元、充电协议单元。

所述缓启动单元连接输入测量单元，高压继电器分别连接输入测量单元、输出测量单元；所述充放电管理单元连接高压继电器、输入测量单元、输出测量单元、辅助电源单元、放电协议单元、充电协议单元。

所述缓启动单元、充放电管理单元、辅助电源单元、放电协议单元连接输入侧车连接器；高压继电器、输出测量单元、充放电管理单元、辅助电源单元、充电协议单元连接输出侧车连接器。

缓启动单元，用以负责输入电压的直流滤波，采用全桥隔离式升压DC/DC技术，保证系统安全，输出高质量的直流电压。

高压继电器，用以负责输出端与电动汽车的动力通断，接受充电管理单元的控制。所述高压继电器采用陶瓷密封结构高压直流继电器，具有高抗短路能力、陶瓷气密封防爆结构、强壮的磁吹装置、高效灭弧能力。

输入测量单元，用以负责输入侧电压、电流的测量，并通过RS485将信息上传至充放电管理单元。

输出测量单元，用以负责输出侧电压、电流的测量，并通过RS485将信息上传至充放电管理单元。

充放电管理单元，用以负责BMS辅助电源控制、输出侧高压继电器控制、继电器状态信息采集、电压信息的采集、充放电协议命令的处理以及整个装置的逻辑控制。

辅助电源单元，用以负责为电动汽车提供辅助电源。

放电协议单元，用以负责输入侧电动汽车建立放电协议，并通过放电协议进行开始放电、停止放电、参数传递等信息交互。

充电协议单元，用以负责与输出侧电动汽车建立通信，按照国标要求进行充电。

所述缓启动单元通过控制变压器原边全桥逆变电路中开关管的通断，产生一个占空比可调的交流方波电压，通过高频变压器进行升压，再经整流桥，交方波电压转换成直流电压，经过LC低通滤波，将其变为平滑的直流电压，为下一级电路提供高质量的电能。

本实施例中，如图2所示，所述缓启动单元包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管Dra、第六二极管Drb、第七二极管Drc、第八二极管Drd、第一电感Lr、第二电感Lf、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容Cb、第六电容Cf、第一变压器T；

DC输入的正极连接第一三极管Q1的集电极、第一二极管D1的负极、第一电容C1的第一端、第三三极管Q3的集电极、第三二极管D3的负极、第三电容C3的第一端；

第一三极管Q1的发射极连接第一二极管D1的正极、第一电容C1的第二端、第一电感Lr的第一端、第二三极管Q2的集电极、第二二极管D2的负极、第二电容C2的第一端；

第三三极管Q3的发射极连接第三二极管D3的正极、第三电容C3的第二端、第五电容Cb的第一端、第四三极管Q4的集电极、第四二极管D4的负极、第四电容C4的第一端；

DC输入的负极连接第二三极管Q2的发射极、第二二极管D2的正极、第二电容C2的第二端、第四三极管Q4的发射极、第四二极管D4的正极、第四电容C4的第二端；

所述第一电感Lr的第二端连接第一变压器T的第一端，第五电容Cb的第二端连接第一变压器T的第二端；

第一变压器T的第三端连接第五二极管Dra的正极，第一变压器T的第四端连接第七二极管Drc的负极、第八二极管Drd的负极、第六二极管Drb的正极；第五二极管Dra的负极连接第六二极管Drb的负极、第二电感Lf的第一端；第二电感Lf的第二端连接第六电容Cf的第一端，第六电容Cf的第二端连接第七二极管Drc的正极、第八二极管Drd的正极。

本实施例的充放电管理单元的电路组成如图3所示。充放电管理单元包括中央处理单元(CPU)、CAN收发器、两路485装置、控制节点、干接点等。

CAN收发器是CAN控制器和物理总线之间的接口，将中央处理单元串口1(TD1、RD1)和串口2(TD2、RD2)的逻辑电平分别转换为两路CAN总线的差分电平，分别和输入侧、输出侧电动汽车进行数据传输。

两路485装置是RS232与RS485通信转换装置，分别与输入测量、输出测量与中央处理单元的数据通信。控制节点负责控制高压继电器、辅助电源1、辅助电源2的通断。干接点负责监控高压继电器的工作状态，中央处理单元通过此状态判断高压继电器处于闭合/断开状态。

本实用新型还揭示一种上述的新能源汽车V2V应急充电装置的充电控制方法，所述充电控制方法包括如下步骤：

步骤S1、物理连接；

输入/输出侧充电枪物理连接，点击开始充电，电子锁锁止，装置检测CC1电压正常，物理连接完成；

步骤S2、装置自检；

充放电管理单元控制辅助电源继电器闭合，为电动汽车提供BMS辅助电源，装置开始自检；

步骤S3、参数配置；

自检完成，充放电管理单元首先通过放电协议单元与输入侧电动汽车建立放电通信，输入测量单元开始对输入进行电压监测；检测到输入端电动汽车已放电后，通过充电协议单元与输出侧电动汽车建立充电通信，电动汽车内部接触器闭合，通过BMS协议获取输出侧电动汽车所需电压、电流，与输入侧电压进行比较选取较小值。

步骤S4、充电过程；

充放电管理单元控制高压继电器闭合，充电回路导通。充电过程，充放电管理单元通过BMS协议分别实时监测输入/输出端电压、电流、SOC等，并实时与输入/输出端BMS进行信息交互。

步骤S5、充电正常结束；

输入端电动汽车的SOC达到设定值或者充电时间达到设定值，装置向输出侧电动汽车发送“停止充电”请求，得到BMS应答后，控制断开高压继电器；然后向输入侧电动汽车发送“停止放电”请求，得到应答后，输入侧电动汽车停止放电，并接入放电回路，监测输入端电压低于60V后，断开两侧电子锁。

步骤S6、充电异常结束；

充放电过程中，系统装置实时检测输入/输出端充电枪温度，如果超过温度值，装置断开充放电，待温度恢复正常后，装置自动恢复工作；

充放电过程中，如果出现短路、过压、过流等故障，装置会自动启动相应保护机制，待故障解除后，装置能够正常工作。

综上所述，本实用新型提出的新能源汽车V2V应急充电装置及其充电控制方法，可满足新能源汽车最后的“10公里”，保证电动汽车顺利到达目的地或者到达充电站。本实用新型利用新能源汽车的储能优势，给由于电量耗尽而“抛锚”的新能源汽车提供应急电源，保证新能源汽车顺利通行。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。