CN117360310B - 一种使用增程式动力电池的车辆充电控制方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用增程式动力电池的车辆充电控制方法及***，属于车辆充电控制技术领域，本发明通过整车控制器VCU作为充电桩和电池管理***BMS的桥梁、由整车控制器VCU直接控制充电继电器并且改变整车充电CAN网络架构，或者不改变整车充电CAN网络架构而在车辆整个充电期间内使用整车控制器VCU作为二者CAN数据交互的中继站，从而使二者能够进行交互进入国标充电流程。由此完全解决使用增程式动力电池无法通过充电桩进行充电而需要使用燃油发电机进行反向补电的弊端，同时通过整车控制器VCU解决了在该情况下BMS无法控制充电继电器的情况。
Description
技术领域
本发明属于车辆充电控制技术领域，具体涉及一种使用增程式动力电池的车辆充电控制方法及***。
背景技术
随着汽车技术的飞速发展，车辆的功能复杂性日益提高，安全、环保、节能方面的法规要求日益严格，舒适、灵活、个性化的客户需求千差万别，市场竞争全球化，使开发过程中在控制层面的特殊需求日益增多。
汽车在开发过程中，需要根据目标市场要求、法规要求、车型配置以及在特别开发项目中客户群体的特殊需求等对整车控制器所刷写的程序进行开发等。
现有在乘用车和商用车的技术中，新能源车辆的充电过程为整车控制器（VCU，Vehicle Control Unit）被充电枪唤醒之后充电桩和动力电池的电池管理***（BMS，Battery Management System）进行自主数据交互完成充电握手辨识及后续国标充电流程，在充电期间不需要VCU做其它额外的任何事情，直至充电完成。然而，上述方式对于增程式动力电池则无法通过外部充电桩进行充电，由于该电池在使用充电桩进行充电时充电桩无法和电池管理***BMS进行自主交互进入国标充电流程，并且在该动力电池***中BMS无法控制充电继电器，需要使用燃油发电机给动力电池进行充电。而对于必须要使用增程式动力电池并且要使用充电桩进行充电的纯电动车辆就必须要通过其它特殊手段解决充电问题，本技术就是基于此特殊需求对车辆充电控制模式进行特殊需求开发。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的使用增程式动力电池的车辆充电控制方法解决了现有的使用增程式动力电池的新能源纯电动车辆无法通过充电桩进行充电，而需要使用燃油发电机进行补电的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种使用增程式动力电池的车辆充电控制方法，包括以下步骤：
S1、接收车辆充电枪的插枪信号，且充电桩已启动；
S2、判断是否满足条件：充电A+信号和CC2信号发生变化、整车控制器VCU被唤醒，且充电A+信号和CC2信号被整车控制器VCU解析为有效值；
若是，则进入步骤S3；
若否，则重复执行S2，直到满足条件；
S3、通过整车控制器VCU将上高压指令以及充电A+信号和CC2信号的有效值发送至电池管理***BMS；
S4、在电池管理***BMS接收到上高压指令后控制动力电池的主负继电器闭合，并反馈至整车控制器VCU；
在接收到充电A+信号和CC2信号的有效值后，将动力电池切换为充电模式，准备进入国标充电流程；
S5、基于接收的主负继电器闭合信号，通过整车控制器VCU控制充电继电器闭合，正式进入国标充电流程；
S6、根据当前整车充电CAN网络对应的数据交互方式，进行国标充电流程的握手辨识，并判断握手辨识是否成功；
若是，则按照国标充电流程充电；
若否，则充电失败。
进一步地，所述步骤S6中，整车充电CAN网络为第一CAN网络或第二CAN网络；
其中，所述第一CAN网络为：整车控制器VCU通过同一路CAN总线分别与电池管理***BMS和充电桩通讯连接；
所述第二CAN网络为：整车控制器VCU分别通过一路CAN总线与电池管理***BMS和充电桩通讯连接。
进一步地，所述步骤S6中，当整车充电CAN网络为第一CAN网络时，所述步骤S6具体为：
进入国标充电流程的握手辨识阶段，通过充电桩和电池管理***BMS直接进行CAN数据交互，并判断握手辨识是否成功；
若是，则按照国标充电流程充电；
若否，则充电失败。
进一步地，所述步骤S6中，当整车充电CAN网络为第二CAN网络时，所述步骤S6具体为：
将整车控制器VCU作为充电桩和电池管理***BMS之间的数据交互中继站；
进入国标充电流程，充电桩将充电相关报文通过整车控制器VCU发送至电池管理***BMS，电池管理***BMS将反馈的充电相关报文通过整车控制器VCU发送至充电桩，使得充电桩和电池管理***BMS间接进行CAN数据交互，进行握手辨识并判断握手辨识是否成功；
若是，则按照国标充电流程充电；
若否，则充电失败。
进一步地，当整车充电CAN网络为第二CAN网络时，在充电桩和电池管理***BMS准备进入国标充电流程时，设置进入国标充电流程时握手辨识起始时间点的时间延迟；
所述时间延迟大于充电桩和电池管理***BMS各自进入国标充电流程的时间和充电继电器闭合后进入国标充电流程时间的差值。
一种车辆充电控制***，包括：
充电桩，用于基于其与电池管理***BMS的CAN数据交互，对动力电池进行充电；
整车充电CAN网络，用于确定充电桩与电池管理***BMS的数据交互方式；
整车控制器VCU，用于根据接收的车辆充电信号，进行充电控制；
电池管理***BMS，用于控制动力电池，进入充电模式；
动力电池，用于作为充电桩的充电对象。
进一步地，所述整车充电CAN网络为第一CAN网络或第二CAN网络；
其中，所述第一CAN网络为：整车控制器VCU通过同一路CAN总线分别与电池管理***BMS和充电桩通讯连接；
所述第二CAN网络为：整车控制器VCU分别通过一路CAN总线与电池管理***BMS和充电桩通讯连接。
进一步地，当整车充电CAN网络为第二CAN网络时，所述整车控制器VCU还作为所述充电桩和电池管理***BMS进行CAN数据交互时的中继站。
进一步地，当整车充电CAN网络为第二CAN网络时，在充电模式下，电池管理***BMS接收到整车控制器VCU的上高压指令后控制动力电池的主负继电器闭合，准备进入国标充电流程，然后通过整车控制器VCU控制充电继电器闭合，正式进入国标充电流程。
进一步地，在充电桩和电池管理***BMS准备进入国标充电流程时，设置进入国标充电流程时握手辨识起始时间点的时间延迟。
本发明的有益效果为：
（1）本发明通过使用整车控制器VCU作为充电桩和电池管理***BMS之间的桥梁，通过VCU代替BMS控制充电继电器，并且通过改变整车充电CAN网络架构或使用VCU作为充电桩和电池管理***BMS之间的数据交互中继站，从而解决增程式动力电池无法使用充电桩进行充电的问题。
（2）本发明中将整车控制器VCU作为充电的桥梁将充电桩和电池管理***BMS连接起来，使其二者能够进行交互，并且使车辆能够在插上枪启动充电桩后将插枪信号、相关硬件信号及其它相关信息发送至电池管理***BMS，从而使动力电池***能够切换为充电模式。
（3）本发明中，由整车控制器VCU代替BMS控制整车的充电继电器，当在充电模式下，电池管理***BMS接收到VCU的上高压指令动力电池的主负继电器闭合后，VCU立即闭合充电继电器开始国标充电流程的充电握手辨识阶段，并在充电握手辨识阶段的起始时间点需要做一个相应的延迟，从而避免握手辨识超时引起充电失败。
（4）本发明所述设计的增程式动力电池的充电方案是基于新能源车辆使用增程式动力电池的首次开发使用。
附图说明
图1为本发明提供的使用增程式动力电池的车辆充电控制方法流程图。
图2为本发明提供的第一CAN网络结构图。
图3为本发明提供的第二CAN网络结构图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1：
本发明实施例提供了一种使用增程式动力电池的车辆充电控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、接收车辆充电枪的插枪信号，且充电桩已启动；
S2、判断是否满足条件：充电A+信号和CC2信号发生变化、整车控制器VCU被唤醒，且充电A+信号和CC2信号被整车控制器VCU解析为有效值；
若是，则进入步骤S3；
若否，则重复执行S2，直到满足条件；
S3、通过整车控制器VCU将上高压指令以及充电A+信号和CC2信号的有效值发送至电池管理***BMS；
S4、在电池管理***BMS接收到上高压指令后控制动力电池的主负继电器闭合，并反馈至整车控制器VCU；
在接收到充电A+信号和CC2信号的有效值后，将动力电池切换为充电模式，准备进入国标充电流程；
S5、基于接收的主负继电器闭合信号，通过整车控制器VCU控制充电继电器闭合，正式进入国标充电流程；
S6、根据当前整车充电CAN网络对应的数据交互方式，进行国标充电流程的握手辨识，并判断握手辨识是否成功；
若是，则按照国标充电流程充电；
若否，则充电失败。
本发明实施例提供的车辆充电控制方法，可以在用户要求具备大放电倍率能力的动力电池且要求采用充电桩进行充电时，选择增程式动力电池作为充电电池，基于此，本发明实施例通过整车控制器VCU作为充电桩和电池管理***BMS的桥梁、由VCU直接控制充电继电器并且改变整车充电CAN网络架构，或者不改变整车充电CAN网络架构而在车辆整个充电期间内使用整车控制器VCU作为二者CAN数据交互的中继站，从而使二者能够进行交互进入国标充电流程。由此完全解决了使用增程式动力电池无法通过充电桩进行充电而需要使用燃油发电机进行反向补电（即充电）的弊端，同时通过VCU解决了在该情况下BMS无法控制充电继电器的情况；本发明实施例所提供的车辆充电方案及充电流程严格遵守GB/T27930-2015。
在本发明实施例的步骤S6中，现有在乘用车或商用车的技术中，对于使用普通型动力电池的车辆，整车控制器VCU与电池管理***BMS之间（即动力CAN）的通讯和整车控制器VCU与充电桩之间（即充电CAN）的通讯不在同一路CAN总线上，充电桩和电池管理***BMS能够自主进行通讯交互无需VCU额外做其它事情；但本申请是对使用增程式动力电池的车辆进行充电，在其必须使用充电桩进行外部充电时，本发明实施例提供了两种整车充电CAN网络，即本发明实施例中的整车充电CAN网络为第一CAN网络或第二CAN网络；
其中，所述第一CAN网络为：整车控制器VCU通过同一路CAN总线分别与电池管理***BMS和充电桩通讯连接；所述第二CAN网络为：整车控制器VCU分别通过一路CAN总线与电池管理***BMS和充电桩通讯连接。
具体地，如图2所示为本发明实施例提供的第一CAN网络，其为本发明实施例基于增程式动力电池充电重新设计的整车充电CAN网络架构，其将电池管理***BMS与整车控制器VCU和充电桩与整车控制器VCU之间的通讯设计在同一路CAN总线上（图2中电池管理***BMS、整车控制器VCU以及充电桩之间通过同一路CAN总线2进行通讯），目的是整车控制器VCU控制充电继电器闭合后，BMS和充电桩能够在同一路CAN总线上进行自主的数据交互但是要确保这路CAN总线负载不能过大，CAN总线ID不能过多，否则会导致数据交互时存在干扰。具体地，CAN总线负载不能过大是指总线负载不大于90%，CAN总线ID是指使用GB/T27930中规定的国标充电流程中的ID号和相关要求，并且在同一路总线的所有CAN控部件的ID不能有相同的，若有相同的ID会产生通讯冲突。
如图3所示为本发明实施例提供的第二CAN网络，其为车辆现有的CAN网络架构，动力CAN和充电CAN不在同一路CAN总线上（图3中电池管理***BMS和整车控制器VCU之间通过CAN总线2进行通讯，整车控制器VCU和充电桩之间通过CAN总线5进行通讯）；这种CAN网络架构在使用增程式电池时，充电桩和电池管理***BMS不能进行数据交互，因此需要整车控制器VCU在控制充电继电器闭合后，由整车控制器VCU担任充电桩和电池管理***BMS的中继站，使其能够间接进行CAN数据交互，从而实现充电功能。
本发明实施例提供了基于上述两种CAN网络进行国标充电流程握手辨识的方法；
在本实施例中，当整车充电CAN网络为第一CAN网络时，步骤S6具体为：
进入国标充电流程的握手辨识阶段，通过充电桩和电池管理***BMS直接进行CAN数据交互，并判断握手辨识是否成功；
若是，则按照国标充电流程充电；
若否，则充电失败。
在本实施例中，当整车充电CAN网络为第二CAN网络时，通过这种方式实现使用充电桩给增程式动力电池充电，可能会存在充电时序延迟的问题，这可能会导致相关的通讯超时故障从而引发充电中止或充电失败，在设计时需要考虑该因素并对相关点做相应的时间延迟。
在本实施例中，当整车充电CAN网络为第二CAN网络时，在充电桩和电池管理***BMS准备进入国标充电流程时，设置进入国标充电流程时握手辨识起始时间点的时间延迟。
具体地，在步骤S4中，在准备进入国标充电流程时，电池和充电桩进入国标充电流程后都需要做一个延迟，延迟大约5秒到10秒后，再开始进行国标充电握手辨识阶段，这是因为电池管理***BMS无法控充电继电器，导致在充电时闭合相关继电器的时序从时间上会有一些改变，其次还由于插枪启动充电桩后整车控制器VCU被唤醒的时间大约比BMS晚3秒左右，出于此需要对国标充电握手辨识流程阶段的起始时间点做一个延迟，确保不会因为握手辨识超时导致充电失败；在步骤S5中，充电继电器闭合后正式进入国标充电流程，此时虽然不是充电桩和电池管理***BMS进入国标充电流程的时间，但此时间点是***正式进入国标充电握手辨识阶段。
基于此，本发明实施例中设置的时间延迟大于充电桩和电池管理***BMS各自进入国标充电流程的时间和充电继电器闭合后进入国标充电流程时间的差值。
在设置时间延迟的基础上，在本发明实施例中，当整车充电CAN网络为第二CAN网络时，所述步骤S6具体为：
将整车控制器VCU作为充电桩和电池管理***BMS之间的数据交互中继站；
进入国标充电流程，充电桩将充电相关报文通过整车控制器VCU发送至电池管理***BMS，电池管理***BMS将反馈的充电相关报文通过整车控制器VCU发送至充电桩，使得充电桩和电池管理***BMS间接进行CAN数据交互，进行握手辨识并判断握手辨识是否成功；
若是，则按照国标充电流程充电；
若否，则充电失败。
在本发明实施例的步骤S6中，握手辨识成功开始充电后，直至满充跳枪、人为中止充电或其它因素结束充电流程。
实施例2：
本发明实施例提供了实施例1中车辆充电控制方法的车辆充电控制***，包括：
充电桩，用于基于其与电池管理***BMS的CAN数据交互，对动力电池进行充电；
整车充电CAN网络，用于确定充电桩与电池管理***BMS的数据交互方式；
整车控制器VCU，用于根据接收的车辆充电信号，进行充电控制；
电池管理***BMS，用于控制动力电池，进入充电模式；
动力电池，用于作为充电桩的充电对象。
本发明实施例中，本发明是针对小电量且有大的放电倍率的增程式动力电池进行充电，但对于该电池无法使用充电桩从外部对其进行充电，因此添加充电插座等相关电路，当充电枪***整车后，充电桩和电池管理***BMS除了无法检测相关的充电桩、插枪信号信息及无法控制充电继电器之外，还无法进行CAN数据交互；因此必须要对充电CAN网络架构进行重新布局和设计或者借助VCU使充电桩和动力电池管理***BMS之间能够满足间接的CAN数据交互，使其能够在CAN总线上进行信息交互；基于此，本发明实施例中的整车充电CAN网络为第一CAN网络或第二CAN网络
其中，第一CAN网络本实施例针对增程式动力电池设计的网络结构，其具体：整车控制器VCU通过同一路CAN总线分别与电池管理***BMS和充电桩通讯连接；
第二CAN网络为车辆现有的网络结构，其具体为整车控制器VCU分别通过一路CAN总线与电池管理***BMS和充电桩通讯连接。基于此，当整车充电CAN网络为第二CAN网络时，所述整车控制器VCU还作为所述充电桩和电池管理***BMS进行CAN数据交互时的中继站。
本发明实施例中的车辆充电控制***的工作过程为：
所述快充直流充电桩在插枪后将相关的插枪信号等信息发送给VCU，VCU解析后匹配相应状态，然后将相关信息及状态发至电池管理***BMS，之后BMS根据VCU的指令控制动力电池，BMS上高压后，VCU立即向充电继电器发出闭合指令，继电器闭合后进入充电桩和动力电池的充电握手辨识阶段；
当采用第一CAN网络时，整车控制器VCU在闭合充电继电器后，充电桩和电池管理***BMS之间可以进行CAN通讯交互，握手成功后按照国标充电流程继续进行后续充电工作，直至满充跳枪、人为中止充电或其它情况；
当采用第二CAN网络时，VCU在闭合充电继电器后，继续充当充电桩和BMS之间的数据交互中继站，将充电桩发出的数据从VCU发送至BMS，将BMS发出的数据发送至充电桩。从而使充电桩和电池管理***BMS之间能够间接进行数据交互使其能够进行国标充电流程，直至满充跳枪、人为中止充电或其它情况；其中，所有部件之间的通讯采用CAN总线通讯或硬线控制。
进一步地，当整车充电CAN网络为第二CAN网络时，在充电模式下，电池管理***BMS接收到整车控制器VCU的上高压指令后控制动力电池的主负继电器闭合，准备进入国标充电流程，然后通过整车控制器VCU控制充电继电器闭合，正式进入国标充电流程。
其中，在充电桩和电池管理***BMS准备进入国标充电流程时，设置进入国标充电流程时握手辨识起始时间点的时间延迟；该时间延迟大于充电桩和电池管理***BMS各自进入国标充电流程的时间和充电继电器闭合后进入国标充电流程时间的差值。
本发明可以使车辆使用增程式动力电池，以满足用户小电量大放电倍率需求前提下，通过整车控制器VCU作为充电桩和电池管理***BMS的桥梁、由整车控制器VCU直接控制充电继电器并且改变整车充电CAN网络架构，或者不改变整车充电CAN网络架构而在车辆整个充电期间内使用整车控制器VCU作为二者CAN数据交互的中继站，从而使二者能够进行交互进入国标充电流程。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种使用增程式动力电池的车辆充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、接收车辆充电枪的插枪信号，且充电桩已启动；
S2、判断是否满足条件：充电A+信号和CC2信号发生变化、整车控制器VCU被唤醒，且充电A+信号和CC2信号被整车控制器VCU解析为有效值；
若是，则进入步骤S3；
若否，则重复执行S2，直到满足条件；
S3、通过整车控制器VCU将上高压指令以及充电A+信号和CC2信号的有效值发送至电池管理***BMS；
S4、在电池管理***BMS接收到上高压指令后控制动力电池的主负继电器闭合，并反馈至整车控制器VCU；
在接收到充电A+信号和CC2信号的有效值后，将动力电池切换为充电模式，准备进入国标充电流程；
S5、基于接收的主负继电器闭合信号，通过整车控制器VCU控制充电继电器闭合，正式进入国标充电流程；
S6、根据当前整车充电CAN网络对应的数据交互方式，进行国标充电流程的握手辨识，并判断握手辨识是否成功；
若是，则按照国标充电流程充电；
若否，则充电失败；
所述步骤S6中，整车充电CAN网络为第一CAN网络或第二CAN网络；
其中，所述第一CAN网络为：整车控制器VCU通过同一路CAN总线分别与电池管理***BMS和充电桩通讯连接；
所述第二CAN网络为：整车控制器VCU分别通过一路CAN总线与电池管理***BMS和充电桩通讯连接。
2.根据权利要求1所述的使用增程式动力电池的车辆充电控制方法，其特征在于，所述步骤S6中，当整车充电CAN网络为第一CAN网络时，所述步骤S6具体为：
进入国标充电流程的握手辨识阶段，通过充电桩和电池管理***BMS直接进行CAN数据交互，并判断握手辨识是否成功；
若是，则按照国标充电流程充电；
若否，则充电失败。
3.根据权利要求1所述的使用增程式动力电池的车辆充电控制方法，其特征在于，所述步骤S6中，当整车充电CAN网络为第二CAN网络时，所述步骤S6具体为：
将整车控制器VCU作为充电桩和电池管理***BMS之间的数据交互中继站；
进入国标充电流程，充电桩将充电相关报文通过整车控制器VCU发送至电池管理***BMS，电池管理***BMS将反馈的充电相关报文通过整车控制器VCU发送至充电桩，使得充电桩和电池管理***BMS间接进行CAN数据交互，进行握手辨识并判断握手辨识是否成功；
若是，则按照国标充电流程充电；
若否，则充电失败。
4.根据权利要求3所述的使用增程式动力电池的车辆充电控制方法，其特征在于，当整车充电CAN网络为第二CAN网络时，在充电桩和电池管理***BMS准备进入国标充电流程时，设置进入国标充电流程时握手辨识起始时间点的时间延迟；
所述时间延迟大于充电桩和电池管理***BMS各自进入国标充电流程的时间和充电继电器闭合后进入国标充电流程时间的差值。
5.一种基于权利要求1~4任一项权利要求所述的使用增程式动力电池的车辆充电控制方法的车辆充电控制***，其特征在于，包括：
充电桩，用于基于其与电池管理***BMS的CAN数据交互，对动力电池进行充电；
整车充电CAN网络，用于确定充电桩与电池管理***BMS的数据交互方式；
整车控制器VCU，用于根据接收的车辆充电信号，进行充电控制；
电池管理***BMS，用于控制动力电池，进入充电模式；
动力电池，用于作为充电桩的充电对象；
所述整车充电CAN网络为第一CAN网络或第二CAN网络；
其中，所述第一CAN网络为：整车控制器VCU通过同一路CAN总线分别与电池管理***BMS和充电桩通讯连接；
所述第二CAN网络为：整车控制器VCU分别通过一路CAN总线与电池管理***BMS和充电桩通讯连接。
6.根据权利要求5所述的车辆充电控制***，其特征在于，当整车充电CAN网络为第二CAN网络时，所述整车控制器VCU还作为所述充电桩和电池管理***BMS进行CAN数据交互时的中继站。
7.根据权利要求5所述的车辆充电控制***，其特征在于，当整车充电CAN网络为第二CAN网络时，在充电模式下，电池管理***BMS接收到整车控制器VCU的上高压指令后控制动力电池的主负继电器闭合，准备进入国标充电流程，然后通过整车控制器VCU控制充电继电器闭合，正式进入国标充电流程。
8.根据权利要求7所述的车辆充电控制***，其特征在于，在充电桩和电池管理***BMS准备进入国标充电流程时，设置进入国标充电流程时握手辨识起始时间点的时间延迟。
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