引言

本文(wén)深入研究車(chē)載充電(diàn ∑‍≈)系統策略，設計(jì)出一(yī)套基于電(diàn)動汽車(chē)電(diàn)池管理(lǐ™$)系統與車(chē)載充電(diàn)機(jī)的(de)CAN通(tōng)信協議₩•€Ω(yì)，可(kě)供電(diàn)動汽車(chē)設計(jì)人(rén)員(✘>♠✔yuán)參考借鑒。

電(diàn)動汽車(chē)充電(diàn)系統通(tōng)訊網絡

電(diàn)動汽車(chē)整車(chē)控制(zhì)系統中采用(yòng)的(β♠de)是(shì)CAN總線通(tōng)信方式，由一(yī)個(gè)整車(chē)↕≥∞內(nèi)部高(gāo)速CAN網絡、內(nèi)部低(dī)速CAN網絡和(hé)一(yī)個→λ☆(gè)充電(diàn)系統CAN網絡組成。內(nè₽ i)部高(gāo)速CAN網絡挂接的(de)設備主要(yào)有(yǒu)電(diàn)池管理(ε✘∑lǐ)系統、電(diàn)機(jī)控制(zhì)器(q€♠ì)、車(chē)載顯示系統等實時(shí)性要(yào)求很(hěn)高(g§←¥āo)的(de)設備。

內(nèi)部低(dī)速CAN網絡設備有(yǒu)電(diàn"λ>×)動汽車(chē)燈光(guāng)控制(zhì)器(qì)、空(kōng)調控 ₽₩制(zhì)器(qì)、車(chē)門(mén)及車(chē)窗(chuāng)控制(zh"ε∞πì)器(qì)等對(duì)實時(shí)性要(yào)求相(xiàng)對☆>>✘(duì)較低(dī)的(de)設備。充電(diàn)系統CAN網絡是(shìγ÷≤)專門(mén)用(yòng)于充電(d₽₩iàn)機(jī)與電(diàn)池管理(lǐ)系統通(tōng)信的(de)高(gāo)速CAN¥®¶網絡，此CAN網絡采用(yòng)的(de)是(shì)擴λ‍♦展數(shù)據幀格式，仲裁域有(yǒu)29位标示符（11位标準标示符¶±≠和(hé)18位擴展标示符）。

電(diàn)動汽車(chē)充電(diàn)←≤系統的(de)通(tōng)信網絡挂接的(de)設備有(yǒu)電(diàn)動汽車(chē)♦₩☆非車(chē)載充電(diàn)機(jī)、電(diàn)動汽車$♥§(chē)車(chē)載充電(diàn)機(jī)、電(diàn)動汽車(c♦&hē)電(diàn)池管理(lǐ)系統和(hé)監控設備等。通(tōng)信系統結構如(rβ↓ú)圖1所示。

在充電(diàn)系統中，非車(chē)載充電(diàn)機(jī★↑)屬于電(diàn)動汽車(chē)整車(₩≈&chē)之外(wài)的(de)設備，隻有(yǒu)電£★(diàn)動汽車(chē)行(xíng)駛到(dào)電(diàn)≠∑←♠動汽車(chē)充電(diàn)站(zhàn)的(♥'π™de)時(shí)候才将其通(tōng)過專用(yòng)充電≠§∏(diàn)電(diàn)纜接入到(dào)充電(diàn)≈γ™網絡當中來(lái)，而車(chē)載充電(diàn)機ε♠(jī)一(yī)直與充電(diàn)通(tōng)信網絡連接，屬于整車(chē)系統的(de★€")一(yī)部分(fēn)。監控系統用(yòng)于對(duì)電(diàn)動汽車α∑©≤(chē)充電(diàn)系統的(de)調試或者維修，一ε÷→(yī)般情況下(xià)不(bù)接入通(tōng)信系統當中，隻有©≤(yǒu)在系統需要(yào)調試或者維修時(shí)将此設備接入通(tōng)☆¥訊網絡。

表1是(shì)對(duì)電(diàn)動汽車(chē)充電(diàn)網絡設備節點的(dΩ¶₩→e)地(dì)址分(fēn)配。

表1中所列出的(de)是(shì)各個(gè)設備在電(diàn)動汽車(chē)充>↕Ω電(diàn)系統網絡中的(de)地(dì)址碼，其用(yòng)于保證消息标"¥識符的(de)唯一(yī)性以及表明(míng)消息的(de)來(lái)源。此₹↑€π表中各個(gè)設備的(de)地(dì)址為(wèi)不(bù)可(kě)配置地(dì™→)址，其固化(huà)在ECU（Electro​‍✔∏nic Control Unit）的(de)程序代碼中，包括服務工(gō§©☆≥ng)具在內(nèi)的(de)任何手段都(dōu>÷✔)不(bù)能(néng)将其更改。

電(diàn)池管理(lǐ)系統與車(chē)載充電(diàn)機(jī)通(tōnΩ§>¶g)信策略

目前國(guó)家(jiā)已經頒布電(diàβ©©n)動汽車(chē)與非車(chē)載充電(diàn)機(jī)通(tōng)信協議(yì)，>ε≤∑在此不(bù)再做(zuò)詳細介紹。本文(wén)将以目前已有(yǒu¶©‌)的(de)非車(chē)載充電(diàn)機(jī)通(tōng)信協議(yì)作♥±™α(zuò)為(wèi)參考，提出并設計(jì)電(diàn)池管理(lǐ)系統與車(chē)載Ω☆<充電(diàn)機(jī)之間(jiān)的(de)通(δ♣✔tōng)信協議(yì)。

在整個(gè)通(tōng)訊網絡中非車(chē)載充"Ωπ"電(diàn)機(jī)與車(chē)載充電(di≈₩àn)機(jī)2個(gè)設備之間(jiān)并不(bù)會(huì)進行(xíng)信息交換♠≠∑，其二者分(fēn)别隻與電(diàn)池管理(lǐ)系統進行(xíng)通(t®‍'ōng)訊，所以電(diàn)池管理(lǐ)系統表現(xiàn)出來(lái)的(×→® de)是(shì)一(yī)對(duì)多(duō≥↔<∑)的(de)通(tōng)訊特點。與已有(yǒu)非車(chē)載通(tōng)信®×>協議(yì)相(xiàng)同，車(chē)載充電(diàn)機(σλ$↑jī)協議(yì)包括4個(gè)流程，其分(fēn)為(§☆×÷wèi)握手、參數(shù)配置、充電(diàn)、充電(diàn)結束4個↓↕λ₹(gè)階段。電(diàn)池管理(lǐ)系統與車(chē)載充±γ電(diàn)機(jī)通(tōng)信協議(yì)與已有(yǒu)通(‌∏φ₹tōng)信協議(yì)不(bù)同之處主要(yào)在握手階≤₹®→段、充電(diàn)階段以及充電(diàn)過程的(de)安全監控協議(yì)的(de)內(nèi×‍)容。下(xià)面本文(wén)将對(duì)3處不(bù)同™↓點進行(xíng)詳細論述。

（1）充電(diàn)握手階段

握手主要(yào)完成電(diàn)池管理(lǐ)系統對(duì)充電(diàn☆γ£)設備的(de)識别，此階段主要(yào)是(shì)确定所接入的(de)充電(diàn)設"α•→備是(shì)車(chē)載充電(diàn)機(jī)還(hái)是(shì)非車♠≠γ(chē)載充電(diàn)機(jī)，以便選擇相(xiàng)應的(de)通(tōng∏₹₩")信協議(yì)，并為(wèi)充電(diàn)主回路(lù☆≠ ≤)的(de)接通(tōng)做(zuò)好(hǎo)鋪墊。設備識别階段流程圖如(rú)圖2所示。§ε

從(cóng)圖2握手階段流程圖可(kě)知(zhī)，當電(diàn)池管理(l¶✘ǐ)系統接收到(dào)的(de)應答(dá)設備為(wèi)車(chē)載充&≈電(diàn)機(jī)，且充電(diàn)機(jī)不(bù)是(shì)初次使用(yò↔♠&ng)，通(tōng)信過程直接進入下(xià)一(yī≤π↕±)階段（參數(shù)配置階段），而不(bù)再進∏☆行(xíng)信息互換。這(zhè)是(shì)因為(wèi)車(chē)載充♠σ電(diàn)機(jī)安裝在電(diàn)動汽車(chē)上(shàng)，所以對(duì₩©≥)于電(diàn)池管理(lǐ)系統和(h♣§λ←é)充電(diàn)機(jī)之間(jiān☆'≥♠)不(bù)必每次都(dōu)将自(zì)己的(de)設備信息♦↑↕發送給對(duì)方，隻需要(yào)按初次使用(yòng)電(diàn)動汽車(​γ♣αchē)或者電(diàn)池管理(lǐ)系統和(≈πhé)充電(diàn)機(jī)恢複出廠(chǎng)設置之後進行(xíng)一(™Ωyī)次信息的(de)交換，這(zhè)有(yǒu)助于充電(di§✘¶àn)過程的(de)快(kuài)速建立。

（2）充電(diàn)階段

因為(wèi)電(diàn)動汽車(chē)充電(diàn)系統中存在車(chē←β)載和(hé)非車(chē)載2個(gè)2類充電(d"♥​↔iàn)機(jī)，所以充電(diàn)系統的(de)主回路(lù)分(fēn)為(wèi)車( ☆chē)載充電(diàn)主電(diàn)路(lù)和(hé)非車(chē)載充λ©™λ電(diàn)主回路(lù)，硬件(jiàn)系統需要(yào)為(wèi)2個(gè)λ£主回路(lù)分(fēn)别配置繼電(diàn)器(qì)通(tō ©∏ ng)/斷電(diàn)路(lù)，當其中一(yī)種充電(diàn)$<♦≈機(jī)接入系統中時(shí)，電(diàn)池管理(lǐ)系統控制(zhìαβ)相(xiàng)對(duì)應的(de)繼電 §δ(diàn)器(qì)閉合以使主回路(lù)♠δ≥¥導通(tōng)，實現(xiàn)電(diàn)池組充電(diàn)。圖3為(wèi)充≥φ電(diàn)階段流程圖。在動力電(diàn)池包充電(diàn) ‍×完成時(shí)電(diàn)池管理(lǐ)系統首先需要(yào)釋放(fàng)相₩&¶™(xiàng)應的(de)繼電(diàn)器(qì)來(lái)斷開(kāi)充電(dià☆•n)機(jī)的(de)主電(diàn)路(lù₹₽↕≠)部分(fēn)。

（3）安全監控幀處理(lǐ)

在電(diàn)動汽車(chē)充電(diàn)系統中，信息幀的(de)完★‍€善與否直接關系到(dào)充電(diàn)απλ 系統的(de)安全性和(hé)可(kě)靠性。由于車(chē)載充電(d₽δiàn)機(jī)安裝在電(diàn)動汽車(chē)§♠ ♦上(shàng)，所以安全監控更為(wèi)重要(yào)。

在原有(yǒu)通(tōng)信協議(yì)基礎上<∑₹∏(shàng)，電(diàn)動汽車(chē)充電(diàn)系φ¥₹統協議(yì)需要(yào)在整個(gè)充電(diàn)過程增加更多(duō)的(★≥≠de)、更高(gāo)要(yào)求的(de)安全監控幀，以确保人(rén)®÷€員(yuán)及設備的(de)安全。圖4是(₹©shì)針對(duì)充電(diàn)階段中充電(diàn)過程的(de)安全管理(§×lǐ)程序流程圖。

圖4中，BMS與充電(diàn)機(jī)之間(jiān)信息傳遞都(↔♦§ dōu)需要(yào)等待接收判斷，如(rú)果對(d↔$‍•uì)方系統長(cháng)時(shí)間(jiān)沒有(yǒu)收到(dào)通(tōng)¶€εφ信數(shù)據，則系統超時(shí)，通(tōng)信失敗，如(rú)果系統在規≤←©定時(shí)間(jiān)內(nèi)收到(dào)對(duì)方信§α息，則通(tōng)信繼續進行(xíng)。

圖4中的(de)BMS異常判斷和(hé)充電(diàn)機(jī)∑‍•異常判斷分(fēn)别由各自(zì)的(de)控制(zh≥®↓εì)器(qì)完成。電(diàn)池管理(lǐ)系統的(deΩ↕)異常判斷主要(yào)有(yǒu)：電(diàn)池組過電(diàn)流檢測、電(d§™iàn)池組漏流檢測、電(diàn)池組過/欠電δ♥(diàn)壓檢測、單體(tǐ)電(diàn)池過♣<♠/欠電(diàn)壓檢測、電(diàn)池包過高(gāo)溫/過低(dī)溫檢測等。α♦車(chē)載充電(diàn)機(jī)的(de)異常判斷主要(yà‌<δo)有(yǒu)：輸入過/欠壓檢測、輸出過/欠壓檢測、輸出過流檢測、漏流檢測、短(duǎn)路(l↓>ù)保護檢測、充電(diàn)機(jī)過溫檢測、主回路(lù)繼電(dià™"n)器(qì)狀态檢測等。

電(diàn)動汽車(chē)在終止或者充電(diàn☆$€)完成時(shí)，電(diàn)池管理(lǐ)∞±系統和(hé)充電(diàn)機(jī)會(huì)互相(xiàng)發送充電(d₹Ω iàn)停止報(bào)文(wén)，報(bào)文(wλ♣♠λén)內(nèi)容記錄了(le)充電(diàn)是(shì)因為(wèi)何種原因停止的(∑↓>de)。如(rú)果是(shì)正常充電(diàn÷®)完成，報(bào)文(wén)将會(huì)顯示當前沒有(yǒu)設備報φ®'(bào)錯(cuò)，充電(diàn)正常結束。

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