CAN总线在电动汽车充电机上的应用
2019-04-02 12:52来源:我爱汽车网阅读量:

1  引言
              
  
   电动汽车(ev)是由电机驱动前进的,而电机的动力则是来自可循环充电的电池[1],并且电动汽车对电池的工作特性的要求远超过了传统的电池系统,因此电动汽车电池系统电压高而且电流大,所以对电动汽车充电机的要求比较高[2]。
                
  电动汽车充电机需要能够在以分钟计算的时间内完成对电池的充电,而不是通常的以小时来计算。以一个电池容量为30kwh的电动汽车蓄电池来计算,如果在15分钟内将它充满,那么充电功率将达到120kw,假设电动汽车的充电电压在200~400v,那么相应的他的充电电流将会达到300a。如此大的充电电流,如果仅用单一的电源模块很难实现。面对充电机的日益大容量化,并联均流是一个很好的解决方法[3]。因为软件均流具有成本较低,扩容能力强,扩容方便,方案改变、升级容易实现等优点,所以在实现的过程中采用软件均流的方法,但是实现过程中需要解决的关键问题是模块间的通信问题[4]。
                
  can总线因为具有通信可靠性高,成本低,简单实用等优点得到了越来越多的应用[5],所以充电机内部模块间通信采用基于can总线的软件均流方案[6];电动汽车充电机需要和蓄电池管理系统(bms)之间通信,同时由于can总线还具有较高的网络安全性等特点,并且作为国际标准已逐渐发展成汽车电子系统的主流总线,因此将采用can总线作为充电机与电池管理系统之间的通信方式;而且can总线的通信距离较远(10km),同时可靠性较高[7],所以监控中心和充电机之间的通信也采用can通信的方式。
                
  本文对can总线的研究将集中在如何将can总线应用在电动汽车充电机上,并完成充电机在工作过程中与蓄电池管理系统,内部电源模块以及监控中心的通信流程。
            
2  电动汽车充电机的通信拓扑
                
  电动汽车充电机在工作的过程中,需要和车载电池管理系统(bms)、充电站的集中监控中心和充电机内部电源模块之间通信。
            
  如图 1所示,充电机的通信系统中包含三个can通信网络:
            
  充电机主控制器与蓄电池管理系统(bms)之间的通信网络(can1):实现充电机与车载蓄电池管理系统的之间数据交换,为动力电池充电提供参数信息。
            
  充电机主控制器与充电监控系统之间的通信网络(can2):实现监控中心与充电机的实时数据采集、监控和控制功能,能够实时的通过监控中心掌握充电机的工作状态,并能通过充电机间接获取蓄电池的信息。
                
  充电机主控制器与电源模块之间的网络通信网络(can3):实现充电机主控制器与独立电源模块之间的数据交换,实现基于can总线的软件均流方案,其中n个电源模块作为工作模块,n个电源模块作为备用的电源模块。

can网络应用在电动汽车充电机上,主要是根据充电机的工作原理并结合can总线的工作特性,制定合适的基于can总线通信的工作流程图。

                                                              图1  汽车充电机can通信网络拓扑图

                                                     图2  充电机与电池管理系统之间的工作流程图
            
3  充电机与bms的can通信

            
  3.1 can1通信
                
  蓄电池与电池管理系统之间的通信流程图如图 2所示,在图2中将充电机的工作流程和电池管理系统的工作流程联系在了一起,并且通过can总线进行数据的传输。充电机与蓄电池之间通过can总线的数据传输主要包括以下几个部分:
            
  (1)开始给蓄电池充电之前,bms首先和充电机建立联系,然后将电池的类型、容量、最大的充电允许电压电流等信息通过can总线发送给充电机。
            
  (2)充电过程中,bms将电池的充电参数电压、电流、soc等信息定时(500ms)发送给充电机,为充电机改变充电策略、调整充电参数提供参考。
            
  (3) 充电结束后,bms将充电完成的信息通过can总线发送给充电机,并切断和充电机之间的通信,完成充电。
            
  3.2 can2通讯
            
  充电机与充电监控系统的通信系统为一个独立的can网络,包括了监控计算机和若干台充电机。充电机与充电监控系统的通信网络在应用层应能实现以下功能:
            
  (1) 监控计算机至充电机传送的数据:

            l充电机开机
            l充电机停机
            l紧急停机
            l充电机参数设置
            l时间同步
            
  (2) 充电机至监控计算机传送的数据:

            l电压、电流、温度数据传输
            l累计输入输出电量
            l充电机故障代码
            l充电时间
            
  (3)监控计算机通过充电机读取蓄电池的数据:

            l蓄电池的标识、类型及参数
            l蓄电池电压数据
            l蓄电池温度数据
            l蓄电池soc数据
            l蓄电池实时状态


分享: