技术领域
[0001] 本
发明涉及电控领域，特别是涉及一种汽车充放电控制系统及方法。
背景技术
[0002] 随着经济的发展，汽车在日常生活中越来越普及，汽车
发动机为汽车内的用电设备供电，如车内照明灯，还出现了大量的车载设备通过汽车的供电在车内使用，车载设备指能够在汽车或同类运动工具上使用的产品，如常见的车载MP3、MP4、GPS和车载DVD等，还有车载
硬盘机、车载电源、车载
冰箱、车载按摩器、车载电脑、车载电视、车载硬盘机、车载U盘录像机等。
[0003] 车载设备经过特殊设计，一般通过车载点烟器来给与供电，需要的电量较小，通用的用电设备用电量较大，而汽车通过发动机来充电，充电电量不充足，存电量较少，不能为通用的用电设备供电。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种汽车充放电控制系统及方法，可以实现汽车和
电网之间的直接充放电。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供了一种汽车充放电控制系统，包括：
[0007] 所述车辆端子系统包括：整车
控制器、
电池管理系统和电池包；
[0008] 所述充电桩端子系统包括：双向直流充放电桩和
变压器；
[0009] 所述整车控制器用于向所述
电池管理系统发送充电
信号时控制所述电池管理系统执行充电操作，向所述电池管理系统发送放
电信号时控制所述电池管理系统执行放电操作；
[0010] 所述电池管理系统与所述整车控制器相连接，用于在接收到所述整车控制器发送的充电信号后与所述双向直流充放电桩连通，控制所述双向直流充放电桩向所述电池包充电，在接收到所述整车控制器发送的放电信号与所述双向直流充放电桩连通，控制所述电池包向所述双向直流充放电桩放电；
[0011] 所述电池包与所述电池管理系统相连接，用于在充电模式下从所述双向直流充放电桩充电，在放电模式下向所述双向直流充放电桩放电；
[0012] 所述双向直流充放电桩与所述电池管理系统和所述电池包相连接，用于在充电模式下配置充电参数，向所述电池管理器发送充电
请求并为所述电池包充电，在放电模式下配置放电参数，向所述电池管理器发送放电请求并接收所述电池包的放电；
[0013] 所述变压器和所述双向直流充放电桩相连接，用于将电网的交流电转变为直流电供给所述双向直流充放电桩和/或将双向直流充放电桩的直流电转变为交流电供给电网。
[0014] 优选地，所述车辆端子系统还包括：
[0015] 集成影音系统和移动终端；
[0016] 所述集成影音系统与所述整车控制器相连接，用于接收移动终端的充电或放电指令，显示充放电状态信息，设置充放电操作参数和向移动终端发送车辆状态信息；
[0017] 所述移动终端与所述集成影音系统相连接，用于向所述集成影音系统发送充电指令或放电指令、显示接收到的车辆状态信息和控制整车充放电。
[0018] 本发明还提供了一种汽车充放电控制方法，用于汽车充放电控制系统，[0019] 所述方法包括：
[0020] 启动整车控制器，判断所述整车控制器向电池管理系统发送的信号类型，若所述信号类型为请求充电的信号，则执行充电操作，若所述信号类型为请求放电的信号，则执行放电操作；
[0021] 所述充电操作包括：
[0022] 所述电池管理系统收到请求充电的信号后与双向直流充放电桩进行连接；
[0023] 连接成功后所述双向直流充放电桩配置充电参数，并向所述电池管理系统发送所述充电参数；
[0024] 所述电池管理系统根据收到的所述充电参数判断所述双向直流充放电桩是否状态正常，若正常，则向所述双向直流充放电系统发送接收成功信息，所述双向直流充放电系统收到所述接收成功信息后向所述电池管理系统发送充电请求；
[0025] 所述电池管理系统控制所述双向直流充放电桩为所述电池包充电；
[0026] 所述放电操作包括：
[0027] 所述电池管理系统收到请求放电的信号后与双向直流充放电桩进行连接；
[0028] 连接成功后所述双向直流充放电桩配置放电参数，并向所述电池管理系统发送所述放电参数；
[0029] 所述电池管理系统根据收到俄所述充电参数判断所述双向直流充放电桩是否状态正常，若正常，则向所述双向直流充放电系统发送接收成功信息，所述双向直流充放电系统收到所述接收成功信息后向所述电池管理系统发送放电请求；
[0030] 所述电池管理系统控制所述电池包向所述双向直流充放电桩放电。
[0031] 优选地，所述整车控制器启动前还包括：
[0032] 移动终端将充电或放电指令发送给所述集成影音系统，所述集成影音系统根据接收到的充电或放电指令向所述整车控制器发送相应的充电或放电操作参数信号。
[0033] 优选地，所述整车控制器启动后还包括：
[0034] 所述整车控制器首先低压上电，低压上电后再高压上电。
[0035] 优选地，所述双向直流充放电桩为所述电池包充电后还包括：
[0036] 所述电池管理系统接收到所述双向直流充放电桩停止充电的信号后断开与所述电池包的连接，并向所述整车控制器发送充电结束的信号；
[0037] 所述整车控制器接收到所述充电结束的信号后先高压下电，再低压下电。
[0038] 优选地，所述电池包向所述双向直流充放电桩放电后还包括：
[0039] 所述电池管理系统接收到所述双向直流充放电桩停止放电的信号后断开与所述电池包的连接，并向所述整车控制器发送放电结束的信号；
[0040] 所述整车控制器接收到所述放电结束的信号后先高压下电，再低压下电。
[0041] 优选地，所述方法还包括：
[0042] 所述双向直流充放电桩为所述电池包充电过程中所述电池管理系统向所述整车控制器发送电池状态信息；
[0043] 所述整车控制器根据接收到的电池状态信息判断是否出现故障，若出现故障，将故障储存。
[0044] 优选地，所述方法还包括：
[0045] 所述电池包向所述双向直流充放电桩放电过程中所述电池管理系统向所述整车控制器发送电池状态信息；
[0046] 所述整车控制器根据接收到的电池状态信息判断是否出现故障，若出现故障，将故障储存。
[0047] 优选地，所述方法还包括：
[0048] 所述集成影音系统对充放电的状态、电池状态信息和故障信息进行显示，并将所述信息发送至移动终端。
[0049] 本发明提供的汽车充放电控制系统及方法，整车控制器根据充电或放电模式控制电池管理系统，所述电池管理系统根据具体的充电或放电模式操控电池包与双向直流充放电桩之间的交互，充电模式下，所述电池管理系统控制所述双向直流充放电桩向所述电池包充电，双向直流充放电桩由电网经过变压器的变压供电，放电模式下，所述电池管理系统控制所述电池包向所述双向直流充放电桩放电，双向直流充放电桩经变压器向电网变压供电，应用本发明提供的汽车充放电控制方法，实现了汽车与电网之间直接的充放电，可以根据用户的需求实现电网电量与
电动车电池电量的双向交互控制，且充放
电流程简单，可以实现汽车和电网之间的快速充放电。
附图说明
[0050] 为了更清楚地说明本发明
实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0051] 图1为本发明一种汽车充放电控制系统的结构示意图；
[0052] 图2为本发明一种汽车充放电控制系统一具体实施例的结构示意图；
[0053] 图3为本发明汽车充放电控制系统的参数表；
[0054] 图4为本发明一种汽车充放电控制系统一具体实施例的
电路图；
[0055] 图5为本发明一种汽车充放电控制方法的
流程图；
[0056] 图6为本发明一种汽车充放电控制方法一具体实施例的流程图。
具体实施方式
[0057] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0058] 如图1所示，为本发明提供的一种汽车充放电控制系统的结构示意图，其特征在于，包括：
[0059] 车辆端子系统和充电桩端子系统；
[0060] 所述车辆端子系统包括：整车控制器101、电池管理系统102和电池包103；
[0061] 所述充电桩端子系统包括：双向直流充放电桩104和变压器105；
[0062] 所述整车控制器101用于向所述电池管理系统102发送充电信号时控制所述电池管理系统102执行充电操作，向所述电池管理系统102发送放电信号时控制所述电池管理系统102执行放电操作；
[0063] 所述电池管理系统102与所述整车控制器101相连接，用于在接收到所述整车控制器101发送的充电信号后与所述双向直流充放电桩104连通，控制所述双向直流充放电桩104向所述电池包103充电，在接收到所述整车控制器101发送的放电信号与所述双向直流充放电桩104连通，控制所述电池包103向所述双向直流充放电桩104放电；
[0064] 所述电池包103与所述电池管理系统102相连接，用于在充电模式下从所述双向直流充放电桩104充电，在放电模式下向所述双向直流充放电桩104放电；
[0065] 所述双向直流充放电桩104与所述电池管理系统102和所述电池包103相连接，用于在充电模式下配置充电参数，向所述电池管理器发送充电请求并为所述电池包103充电，在放电模式下配置放电参数，向所述电池管理器发送放电请求并接收所述电池包103的放电；
[0066] 所述变压器105和所述双向直流充放电桩104相连接，用于将电网的交流电转变为直流电供给所述双向直流充放电桩104。
[0067] 所述变压器105和所述双向直流充放电桩104相连接，用于将电网的交流电转变为直流电供给所述双向直流充放电桩104和/或将双向直流充放电桩104的直流电转变为交流电供给电网。
[0068] 本发明提供的汽车充放电控制系统，各部分之间的连接方式可以为：所述整车控制器通过CAN线分别与电池管理系统、集成影音系统连接，所述电池管理系统通过CAN线与电池包连接。当用户需要为汽车充电时选择充电模式，当用户需要利用汽车电量为其他用电设备供电时选择放电模式，整车控制器根据充电或放电模式控制电池管理系统，所述电池管理系统根据具体的充电或放电模式操控电池包与双向直流充放电桩之间的交互，充电模式下，所述电池管理系统控制所述双向直流充放电桩向所述电池包充电，为汽车存储电量；放电模式下，所述电池管理系统控制所述电池包向所述双向直流充放电桩放电，再通过双向直流充放电桩为其他用电设备供电，实现汽车对其他用电设备的供电。双向直流充放电桩与电网之间经过变压器变压进行电量交互，实现了汽车与电网之间直接的充放电，使汽车可以存储充足的电量为通用的用电设备供电。
[0069] 如图2所示，为本发明汽车充放电控制系统一具体实施例的结构示意图，对应于图1，还包括：
[0070] 集成影音系统106和移动终端107；
[0071] 所述集成影音系统106与所述整车控制器101相连接，用于接收移动终端107的充电或放电指令，显示充放电状态信息，设置充放电操作参数和向移动终端107发送车辆状态信息；
[0072] 所述移动终端107与所述集成影音系统106相连接，用于向所述集成影音系统106发送充电指令或放电指令、显示接收到的车辆状态信息和控制整车充放电。
[0073] 本发明实施例基于V2G技术，即Vehicle to Grid技术，也就是使电动汽车在受控状态下实现与电网直接的双向互动和交换，所述移动终端与集成影音系统无线耦合，客户可通过移动终端如手机远程发送对汽车充电或放电指令给集成影音系统，也可以在车内通过对集成影音系统进行设置，将充放电信息发送给整车控制器。
[0074] 所述双向直流充放电桩与变压器之间还可增设智能电表，可以显示
电压状态并对电压进行调节。
[0075] 如图3所示，为整车控制器、电池管理系统、集成影音系统、电池包、双向直流充放电桩和移动终端的参数及基本功能，移动终端以用户手机为例，双向直流充放电桩可以实现超过60kW功率的电
力快速输送。
[0076] 如图4所示，为本发明汽车充放电控制系统的具体实施例电路图，车辆端与充电桩端通过车辆
接口连接，车辆接口包括车辆插头和车辆插座，该实施例控制引导电路为GB/T20234.3-2011中的直流充电控制引导电路，该控制引导电路包括非车载充
电机控制装置(即双向直流充放电桩控制部分)、
接触器K1、接触器K2、低压辅助回路继电器K3和K4、直流供电回路接触器K5和K6、
电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、
开关S、
电子锁、电池包以及电池管理系统。电阻R2和R3安装在车辆插头上，电阻R4安装在车辆插座上。其中，非车载充电机控制装置与车辆插头的CC1(充放电连接确认)的连接点为检测点1；电池管理系统8与车辆插座的CC2(充放电连接确认)的连接点为检测点2；开关S为车辆插头的内部
常闭开关，当车辆插头与车辆插座完全连接后，开关S闭合。在整个充放电过程中，非车载充电机控制装置应能检测接触器K1、K2，继电器K3、K4及电子锁状态并控制其接通及关断。电池管理系统应能检测接触器K5和K6状态并控制其接通及关断。该控制导引电路具有以下基本功能：
[0077] 1)车辆插头与车辆插座插合
[0078] 将车辆插头与车辆插座插合，通过整车控制器来检测到车辆插头已经插合，通过控制
算法使车辆处于不可行驶状态。
[0080] 操作人员对非车载充电机控制装置测量检测点1的电压值判断车辆插头与车辆插座是否已完全连接，如检测点1电压值为4V，则判断车辆接口完全连接。当操作人员对充放电桩人机交互设置完成后且双向直流充放电桩判断车辆接口已完全连接后，双向直流充放电桩控制电子锁锁止。整个充放电过程只有在有操作人员对双向直流充放电桩设置充放电指令后才可对电子锁解锁。
[0081] 3)双向直流充放电桩自检
[0082] 在车辆接口完全连接后，如双向直流充放电桩完成自检，则闭合接触器K3和K4，使低压辅助供电回路导通，同时开始周期发送“充放电桩辨识报文”。
[0083] 4)充放电准备
[0084] 电池管理系统与双向直流充放电桩控制装置通过通讯完成握手和配置后，电池管理系统闭合接触器K5和K6，使充放电回路导通，非车载充电机控制装置闭合接触器K1和K2，使直流供电回路导通。
[0085] 5)执行充放电
[0086] 在整个充放电阶段，电池管理系统通过向非车载充电桩控制装置实时发送电池充放电级别需求来控制整个充放电过程。双向直流充放电桩根据电池充放电级别需求来调整充放电电压和充放电电流以确保充放电过程正常进行，此外，电池管理系统和非车载充电桩控制装置相互发送各自的状态信息。
[0087] 6)充放电结束
[0088] 电池管理系统根据电池系统是否收到“充放电桩中止充放电报文”来判断是否结束充放电。在充放电达到结束条件时，电池管理系统开始周期发送“电池管理系统中止充放电报文”，在1s后断开接触器K5和K6。当达到操作人员设定的充放电结束条件或收到“电池管理系统中止充放电报文”后，非车载充电机控制装置开始周期发送“充放电桩中止充放电报文”，并控制双向直流充放电桩停止充放电，之后断开接触器K1和K2。当操作人员实施了停止充放电指令时，非车载充电桩控制装置开始周期发送“充放电桩中止充放电报文”，并控制双向直流充放电桩停止充放电，之后断开接触器K1～K4，然后电子锁解锁。
[0089] 如图5所示，为本发明汽车充放电控制方法的流程图，包括：
[0090] 步骤S101：启动整车控制器；
[0091] 步骤S102：判断整车控制器向电池管理系统发送的是否为请求充电的信号，如果是，执行充电操作，若果否，执行步骤S103；
[0092] 电池管理系统判断整车控制器发送的信号类型，若为充电请求信号，则执行充电操作。
[0093] 步骤S103：判断整车控制器向电池管理系统发送的是否为请求放电的信号，如果是，执行放电操作；
[0094] 电池管理系统判断整车控制器发送的信号类型，若为放电请求信号，则执行放电操作。
[0095] 所述充电操作包括：
[0096] 步骤S104：电池管理系统与双向直流充放电桩进行连接；
[0097] 所述电池管理系统收到请求充电的信号后与双向直流充放电桩进行连接。
[0098] 步骤S105：双向直流充放电桩配置充电参数，并向电池管理系统发送所述充电参数；
[0099] 连接成功后所述双向直流充放电桩配置充电参数，例如时间同步参数和双向直流充放电桩最大输出能力参数，并向所述电池管理系统发送所述充电参数。
[0100] 步骤S106：判断电池管理系统判断双向直流充放电桩是否状态正常，若正常，进入步骤S107；
[0101] 所述电池管理系统根据收到的所述充电参数判断所述双向直流充放电桩是否状态正常，从而决定是否通过所述双向直流充放电桩进行充电。
[0102] 步骤S107：电池管理系统向双向直流充放电系统发送接收成功信息；
[0103] 步骤S108：双向直流充放电系统向电池管理系统发送充电请求；
[0104] 所述双向直流充放电系统收到所述接收成功信息后向所述电池管理系统发送充电请求。
[0105] 步骤S109：电池管理系统控制双向直流充放电桩为电池包充电；
[0106] 充电继电器闭合，电池管理系统控制双向直流充放电桩为电池包充电。
[0107] 所述放电操作包括：
[0108] 步骤S110：电池管理系统与双向直流充放电桩进行连接；
[0109] 所述电池管理系统收到请求充电的信号后与双向直流充放电桩进行连接。
[0110] 步骤S111：双向直流充放电桩配置放电参数，并向电池管理系统发送所述放电参数；
[0111] 连接成功后所述双向直流充放电桩配置放电参数，例如时间同步参数和双向直流充放电桩最大输出能力参数，并向所述电池管理系统发送所述充电参数。
[0112] 步骤S112：电池管理系统判断双向直流充放电桩是否状态正常，若正常，进入步骤S113；
[0113] 所述电池管理系统根据收到的所述充电参数判断所述双向直流充放电桩是否状态正常，从而决定是否通过所述双向直流充放电桩进行放电。
[0114] 步骤S113：电池管理系统向双向直流充放电系统发送接收成功信息；
[0115] 步骤S114：双向直流充放电系统向电池管理系统发送放电请求；
[0116] 所述双向直流充放电系统收到所述接收成功信息后向所述电池管理系统发送放电请求。
[0117] 步骤S115：电池管理系统控制电池包向双向直流充放电桩放电。
[0118] 放电继电器闭合，电池管理系统控制电池包向双向直流充放电桩放电。
[0119] 应用本实施例提供的汽车充放电控制方法，当用户需要为汽车存储电量时选择充电模式，当用户需要利用汽车电量为其他用电设备供电是选择放电模式，整车控制器根据充电或放电模式控制电池管理系统，所述电池管理系统根据具体的充电或放电模式操控电池包与双向直流充放电桩之间的交互，充电模式下，所述电池管理系统控制所述双向直流充放电桩向所述电池包充电，为汽车存储电量；放电模式下，所述电池管理系统控制所述电池包向所述双向直流充放电桩放电，再通过双向直流充放电桩为电网供电，用电设备从电网获取电量，实现汽车对其他用电设备的供电。双向直流充放电桩与电网之间经过变压器变压进行电量交互，实现了汽车与电网之间直接的充放电，使汽车可以存储充足的电量为通用的用电设备供电。
[0120] 如图6所示，为本发明汽车充放电控制方法的又一具体实施例流程图，直流充电包括以下步骤：
[0121] A1.充放电工作模式选择及整车高压上电
[0122] 通过移动终端或者集成影音系统配置充电或者放电的充电模式，用户需要为汽车存储电量时选择充电模式。选择好模式后，直流充放电枪插入，检测充放电连接有效，操作人员设置完成，闭合低压输出开关。硬线唤醒整车控制器，进入上电流程；整车控制器向电池管理系统发送允许充电模式请求信号，完成高压上电；
[0123] A2.直流充电参数设置
[0124] 电池管理系统开始与双向直流充放电桩进行通讯。
[0125] 第一步电池管理系统判断是否与双向直流充放电桩握手成功，成功后进入第二步判断；
[0126] 第二步双向直流充放电桩配置充电参数，并向电池管理系统发送时间同步和充放电桩最大输出能力参数，电池管理系统判断是否收到时间同步和充放电桩最大输出能力参数信号，若收到进入第三步判断；
[0127] 第三步双向直流充放电桩向电池管理系统发送充电需求，电池管理系统判断是否满足充电状态，判断充电继电器是否闭合，若闭合则进入直流充电过程；
[0128] A3.开始直流充电
[0129] 电池管理系统控制闭合充放电继电器，并向别整车控制器1发送充放电继电器关闭状态；
[0130] 进行正常直流充电工作，电池管理系统并向整车控制器1和双向直流充放电桩发送电池电压、
温度、SOC信息等电池状态信息；
[0131] 整车控制器根据电池管理系统发送的以上信息依次判断是否闭合充放电继电器超时、是否出现禁止充电的故障，并将故障存储；
[0132] 电池管理系统接收到充放电桩终止充电报文，充电结束并断开充放电继电器，向整车控制器发送充电结束、终止或失败信息；
[0133] 整车控制器判断结束直流充电；
[0134] A4.下电流程
[0135] 整车控制器高压下电，低压下电。
[0136] 直流放电包括以下步骤：
[0137] B1.充放电工作模式选择及整车高压上电
[0138] 通过移动终端或者集成影音系统配置充电或者放电的充电模式，当需要利用汽车为用电设备供电时选择放电模式。直流充放电枪插入，检测充放电连接有效，操作人员设置完成，闭合低压输出开关。硬线唤醒整车控制器，进入上电流程；整车控制器向电池管理系统发送允许放电模式请求信号，完成高压上电；
[0139] B2.直流放电参数设置
[0140] 电池管理系统开始与双向直流充放电桩进行通讯。
[0141] 第一步电池管理系统判断是否与双向直流充放电桩握手成功，成功后进入第二步判断；
[0142] 第二步双向直流充放电桩配置放电参数，并向电池管理系统发送时间同步和充放电桩最大输出能力参数，电池管理系统判断是否收到时间同步和充放电桩最大输出能力参数信号，若收到进入第三步判断；
[0143] 第三步双向直流充放电桩向电池管理系统发送放电需求，电池管理系统判断是否满足放电状态，判断放电继电器是否闭合，若闭合则进入直流放电过程；
[0144] B3.开始直流放电
[0145] 电池管理系统控制闭合充放电继电器，并向别整车控制器发送充放电继电器关闭状态；
[0146] 进行正常直流放电工作，电池管理系统并向整车控制器和双向直流充放电桩发送电池电压、温度、SOC信息等电池状态信息；
[0147] 整车控制器根据电池管理系统发送的以上信息依次判断是否闭合充放电继电器超时、是否出现禁止放电的故障，并将故障存储；
[0148] 电池管理系统接收到充放电桩终止放电报文，放电结束并断开充放电继电器，向整车控制器发送放电结束、终止或失败信息；
[0149] 整车控制器判断结束直流放电；
[0150] B4.下电流程
[0151] 整车控制器高压下电，低压下电。
[0152] 需要说明的是，本
说明书中的各个具体实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0153] 最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0154] 以上对本发明所提供的系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个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。
