一種電動汽車與供電設備通信的系統和方法與流程

本發明涉及電動汽車充電技術領域，尤其涉及一種電動汽車與供電設備通信的系統和方法。

背景技術：

隨著環保節能意識的增強，電動汽車由于以車載電源為動力，能夠解決燃油汽車尾氣排放污染環境，高能耗等問題而逐步受到青睞。電動汽車是未來汽車工業發展的方向，與電動汽車高速發展相配套的充電設施是電動汽車能源供給和應用推廣的基礎。目前在充電接口的標準中（GB/T 20234.2-2015）未給出有關供電設備和電動汽車之間接口通信的具體方法，只是進行簡單的充電連接狀態判斷，沒能實現將電動汽車動力電池和車輛的相關信息和充電站信息交互。故在交流充電中如何實現電動汽車與充電設施之間的通信是個未明確的問題。為更好地達到電動汽車充電過程中的電池相關安全數據的實時監控，必須建立交流充電設施與電動汽車之間的通信。

目前常見的供電設備與電動汽車通信是通過在電動汽車、充電設備兩端增加電力線載波通信模塊完成的。電力線載波通信模塊一般耦合在連接端子CP和PE或火線與零線之間，通過輸出特定的數字脈沖信號進行充電設備與電動汽車之間的數據通信。此種方案的缺點是：需要在電動汽車端、充電設備端均添加硬件模塊，在不同廠家的產品上統一使用較為困難，并且增加了基礎成本。

還有一種通信方式是在電動汽車端通過硬件電路的改動，使得車端向供電設備端發送的載波信號包含了一些電動汽車的電池信息。充電設備端進行解析后獲取電動汽車的充電信息。此種方案的缺點是：需要在車端改動硬件電路，增加了人力物力成本。

技術實現要素：

本發明提供了一種電動汽車與供電設備通信的系統，解決了電動汽車與供電設備通信需要增加硬件電路，導致推廣困難，成本增高的技術問題。

本發明提供的技術方案是：

一種電動汽車與供電設備通信的系統，所述電動汽車包括車輛控制裝置，所述供電設備包括充電控制裝置，所述車輛控制裝置和充電控制裝置具有通信協議，所述車輛控制裝置和充電控制裝置通過信號線CP進行通信。

如上所述的電動汽車與供電設備通信的系統，所述車輛控制裝置包括：

第一編碼模塊，用于對通信信息按照通信協議進行編碼生成編碼信號并通過信號線CP發送至所述充電控制裝置；

第一解碼模塊，用于接收充電控制裝置發送的編碼信號并按照通信協議進行解碼生成解碼信號后發送至第一控制模塊；

第一控制模塊，用于接收解碼信號，用于生成通信信息；

所述充電控制裝置包括：

第二編碼模塊，用于對通信信息按照通信協議進行編碼生成編碼信號并通過信號線CP發送至所述車輛控制裝置；

第二解碼模塊，用于接收車輛控制裝置發送的編碼信號并按照通信協議進行解碼生成解碼信號后發送至第二控制模塊；

第二控制模塊，用于接收解碼信號，用于生成通信信息。

如上所述的電動汽車與供電設備通信的系統，所述通信協議約定內容包括：車輛狀態查詢、車輛狀態應答、車輛電池信息查詢、車輛電池信息應答。

如上所述的電動汽車與供電設備通信的系統，所述車輛電池信息查詢和車輛電池信息應答包括電動汽車電池的電壓、電流、溫度和荷電信息。

本發明還提出了一種電動汽車與供電設備通信的方法，所述電動汽車包括車輛控制裝置，所述供電設備包括充電控制裝置，所述車輛控制裝置和充電控制裝置具有通信協議，所述方法為：所述車輛控制裝置和充電控制裝置根據通信協議生成通信信號并通過信號線CP進行通信。

如上所述的通信方法，所述充電控制裝置將車輛狀態查詢信號通過通信協議生成第一編碼信號并通過信號線CP發送至所述車輛控制裝置；所述車輛控制裝置接收所述第一編碼信號并通過通信協議解碼為車輛狀態查詢信號，所述車輛控制裝置自檢并生成車輛狀態應答信號，將車輛狀態應答信號通過通信協議生成第二編碼信號并通過信號線CP發送至所述充電控制裝置；所述充電控制裝置接收所述第二編碼信號并通過通信協議解碼為車輛狀態應答信號；所述充電控制裝置將車輛電池信息查詢信號通過通信協議生成第三編碼信號并通過信號線CP發送至所述車輛控制裝置；所述車輛控制裝置接收所述第三編碼信號并通過通信協議解碼為車輛電池信息查詢信號，所述車輛控制裝置檢測車輛電池信息并生成車輛電池信息應答信號，將車輛電池信息應答信號通過通信協議生成第四編碼信號并通過信號線CP發送至所述充電控制裝置；所述充電控制裝置接收所述第四編碼信號并通過通信協議解碼為車輛電池信息應答信號。

如上所述的通信方法，所述車輛電池信息查詢和車輛電池信息應答包括電動汽車電池的電壓、電流、溫度和荷電信息。

如上所述的通信方法：

充電前，所述充電控制裝置將充電電流信息和車輛狀態查詢信號通過通信協議生成第一編碼信號并通過信號線CP發送至所述車輛控制裝置；所述車輛控制裝置接收所述第一編碼信號并通過通信協議解碼為充電電流信息和車輛狀態查詢信號；所述車輛控制裝置自檢并生成車輛狀態應答信號，將車輛狀態應答信號和車輛電池信息、車輛識別碼通過通信協議生成第二編碼信號并通過信號線CP發送至所述充電控制裝置；所述充電控制裝置接收所述第二編碼信號并通過通信協議解碼為車輛狀態應答信號和車輛電池信息、車輛識別碼；

充電過程中，充電控制裝置將車輛電池信息查詢信號通過通信協議生成第三編碼信號并通過信號線CP發送至所述車輛控制裝置；所述車輛控制裝置接收所述第三編碼信號并通過通信協議解碼為車輛電池信息查詢信號，所述車輛控制裝置檢測車輛電池信息并生成車輛電池信息應答信號，將車輛電池信息應答信號通過通信協議生成第四編碼信號并通過信號線CP發送至所述充電控制裝置；所述充電控制裝置接收所述第四編碼信號并通過通信協議解碼為車輛電池信息應答信號；

充電結束，所述充電控制裝置接收所述車輛電池信息應答信號為充滿狀態時，所述充電控制裝置控制充電結束。

如上所述的通信方法，所述充電控制裝置接收所述車輛狀態信息應答信號和車輛電池信息應答信號后，在所述供電設備上顯示或發送至其他顯示設備上顯示。

與現有技術相比，本發明的優點和積極性能是：本發明通過在電動汽車的車輛控制裝置和供電設備的充電控制裝置增設通信協議，車輛控制裝置和充電控制裝置通過信號線CP進行通信，因而，本發明無需改變現有電動汽車和供電設備的標準插接件接口和芯線數量，不需要增加硬件，只升級軟件即可實現，實現成本低，便于現有電動汽車和供電設備的改造。本發明電動汽車與供電設備可以進行交互通信，從而實現供電設備對電動汽車的充電電流、電壓、溫度和荷電狀態進行監控，從而提高充電的安全性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明具體實施例電動汽車與供電設備連接后的電路圖。

圖2為本發明具體實施例的原理框圖。

圖3為本發明具體實施例通信方法的流程圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖1所示，本實施例的電動汽車包括車載充電機、蓄電池（圖中未示出）、車輛控制裝置和車輛插座。

車載充電機用于給電動汽車的蓄電池充電。

車輛控制裝置用于與供電設備的供電控制裝置通信。車輛控制裝置用于檢測電動汽車的車輛狀態（充電開始前，電動汽車與供電設備連接后，車輛是否準備就緒）和車輛電池信息（充電過程中，電動汽車的充電狀態信息）。

車輛插座連接有電源線L1、L2、L3、N、接地線PE、信號線CC和信號線CP。其中，電源線L1、L2、L3、N與車載充電機相接，用于為車載充電機供電，信號線CP與車輛控制裝置相接。

供電設備包括供電控制裝置、供電開關K和車輛插頭。

供電控制裝置用于與電動汽車的車輛控制裝置通信，用于控制供電開關K的通斷。供電控制裝置接收電動汽車的車輛電池信息后，存儲并在供電設備上顯示或發送至外部充電控制設備上顯示，以增強用戶使用體驗，其中，外部充電控制設備可以為集中控制設備或者移動終端等。

供電開關K用于控制車輛插頭與供電電源的通斷。

車輛插頭連接有電源線L1、L2、L3、N、接地線PE、信號線CC和信號線CP。

電動汽車的車輛插座與供電設備的車輛插頭相接后，車輛插座的電源線L1、L2、L3、N、接地線PE和信號線CC、CP分別與車輛插頭的電源線L1、L2、L3、N、接地線PE和信號線CC、CP相接。

本實施例的車輛控制裝置和充電控制裝置均具有通信協議，車輛控制裝置和充電控制裝置通過信號線CP進行通信。通信協議約定內容包括車輛狀態查詢和車輛狀態應答。通信協議約定內容包括車輛電池信息查詢和車輛電池信息應答。其中，車輛電池信息查詢和車輛電池信息應答的內容包括電動汽車電池的電壓、電流、溫度和荷電狀態。當然，本發明的通信協議并不限定在上述內容，可以根據實際需求進行變化。

如圖2所示，車輛控制裝置包括：

第一編碼模塊，用于對第一控制模塊生成的通信信息按照通信協議進行編碼生成編碼信號并通過信號線CP發送至充電控制裝置。

第一解碼模塊，用于接收信號線CP上充電控制裝置發送的編碼信號并按照通信協議進行解碼生成解碼信號后發送至第一控制模塊。

第一控制模塊，用于接收解碼信號，根據解碼信號獲取車輛狀態查詢、車輛電池信息查詢信號，并將車輛狀態信息、車輛電池信息生成通信信息發送給第一編碼模塊。第一控制模塊與車載充電機相接，以獲取車輛狀態信息和充電過程中的車輛電池信息等。

具體的，第一控制模塊接收的解碼信號為車輛狀態查詢時，第一控制模塊通過車載充電機進行自檢，得到車輛狀態是否準備就緒并生成車輛狀態應答信號，將車輛狀態應答信號發送給第一編碼模塊。第一控制模塊接收的解碼信號為車輛電池信息查詢時，第一控制模塊通過車載充電機獲取車輛電池信息并生成車輛電池信息應答信號，將車輛電池信息應答信號發送給第一編碼模塊。

充電控制裝置包括：

第二編碼模塊，用于對第二控制模塊生成的通信信息按照通信協議進行編碼生成編碼信號并通過信號線CP發送至車輛控制裝置。

第二解碼模塊，用于接收信號線CP上充電控制裝置發送的編碼信號并按照通信協議進行解碼生成解碼信號后發送至第二控制模塊。

第二控制模塊，用于接收解碼信號，根據解碼信號得到車輛狀態、車輛電池信息，并將車輛狀態、車輛電池信息存儲，在供電設備上顯示或者發送給外部充電控制設備進行顯示。用于將車輛狀態查詢和車輛電池信息查詢生成通信信息并發送至第二編碼模塊。

其中，車輛控制裝置的第一控制模塊和充電控制裝置的第二控制模塊生成通信信息后通過時鐘模塊發出數字脈沖波，第一編碼模塊和第二編碼模塊對數字脈沖波進行編碼，本實施例中優選采用曼徹斯特編碼方法，當然，本發明并不限定在上述編碼方法，也可采用其他編碼方法。

本實施例還提出了一種電動汽車與供電設備通信的方法，其中，電動汽車與供電設備如上所述，此處不再贅述。電動汽車的車輛控制裝置和供電設備的充電控制裝置均具有通信協議，車輛控制裝置和充電控制裝置根據通信協議生成通信信號并通過信號線CP進行通信。

具體的，如圖3所示，本實施例電動汽車與供電設備通信的方法包括如下步驟：

S1、充電控制裝置將車輛狀態查詢信號通過通信協議生成第一編碼信號并通過信號線CP發送至車輛控制裝置。

充電控制裝置的第二控制模塊輸出車輛狀態查詢信號至第二編碼模塊，第二編碼模塊根據通信協議生成第一編碼信號。其中，車輛狀態查詢信號為第二控制模塊通過時鐘模塊發出的數字脈沖波，第二編碼模塊對數字脈沖波進行編碼生成第一編碼信號。

S2、車輛控制裝置接收第一編碼信號并通過通信協議解碼為車輛狀態查詢信號。

車輛控制裝置的第一解碼模塊接收第一編碼信號并通過通信協議解碼為車輛狀態查詢信號后發送至車輛控制裝置的第一控制模塊。

S3、車輛控制裝置自檢，將車輛狀態應答信號通過通信協議生成第二編碼信號并通過信號線CP發送至充電控制裝置。

車輛控制裝置的第一控制模塊獲取自檢信號，生成車輛狀態應答信號后發送至第一編碼模塊，第一編碼模塊通過通信協議生成第二編碼信號。

其中，車輛狀態應答信號為車輛控制裝置的第一控制模塊通過時鐘模塊發出的數字脈沖波，第一編碼模塊對數字脈沖波進行編碼生成第二編碼信號。

S4、充電控制裝置接收第二編碼信號并通過通信協議解碼為車輛狀態應答信號。

充電控制裝置的第二解碼模塊接收第二編碼信號，并通過通信協議解碼為車輛狀態應答信號后發送至充電控制裝置的第二控制模塊。

S5、充電控制裝置的第二控制模塊接收的車輛狀態應答信號為狀態就緒信號時，充電控制裝置的第二控制模塊控制供電開關K閉合。供電設備開始給電動汽車供電。

S6、充電的過程中，充電控制裝置將車輛電池信息查詢信號通過通信協議生成第三編碼信號并通過信號線CP發送至車輛控制裝置。

充電控制裝置的第二模塊輸出車輛電池信息查詢信號至第二編碼模塊，第二編碼模塊根據通信協議生成第三編碼信號。其中，車輛電池信息查詢信號為充電第二控制模塊通過時鐘模塊發出的數字脈沖波，第二編碼模塊對數字脈沖波進行編碼生成第三編碼信號。

S7、車輛控制裝置接收第三編碼信號并通過通信協議解碼為車輛電池信息查詢信號。

車輛控制裝置的第一解碼模塊接收第三編碼信號并通過通信協議解碼為車輛電池信息查詢信號后發送至車輛控制裝置的第一控制模塊。

S8、車輛控制裝置檢測車輛電池信息，將車輛電池信息應答通過通信協議生成第四編碼信號并通過信號線CP發送至所述充電控制裝置。

車輛控制裝置的第一控制模塊檢測車輛電池信息，生成車輛電池信息應答信號后發送至第一編碼模塊，第一編碼模塊通過通信協議生成第四編碼信號。

其中，車輛電池信息應答信號為車輛控制裝置的第一控制模塊通過時鐘模塊發出的數字脈沖波，第一編碼模塊對數字脈沖波進行編碼生成第四編碼信號。

S9、充電控制裝置接收第四編碼信號并通過通信協議解碼為車輛電池信息應答。

充電控制裝置的第二解碼模塊接收第四編碼信號，并通過通信協議解碼為車輛電池信息應答信號后發送至充電控制裝置的第二控制模塊。

充電控制裝置的第二控制模塊對車輛電池信息進行存儲，并在供電設備上顯示或發送至外部充電設備上，在外部充電控制設備上顯示。

其中，車輛電池信息查詢和車輛電池信息應答包括電動汽車電池的電壓、電流、溫度和荷電信息。

充電前，充電控制裝置將充電電流信息和車輛狀態查詢信號通過通信協議生成第一編碼信號并通過信號線CP發送至所述車輛控制裝置；車輛控制裝置接收第一編碼信號并通過通信協議解碼為充電電流信息和車輛狀態查詢信號；車輛控制裝置自檢并生成車輛狀態應答信號，將車輛狀態應答信號和車輛電池信息、車輛識別碼通過通信協議生成第二編碼信號并通過信號線CP發送至充電控制裝置；充電控制裝置接收第二編碼信號并通過通信協議解碼為車輛狀態應答信號和車輛電池信息、車輛識別碼。

充電過程中，充電控制裝置將車輛電池信息查詢信號通過通信協議生成第三編碼信號并通過信號線CP發送至車輛控制裝置；車輛控制裝置接收第三編碼信號并通過通信協議解碼為車輛電池信息查詢信號，車輛控制裝置檢測車輛電池信息并生成車輛電池信息應答信號，將車輛電池信息應答信號通過通信協議生成第四編碼信號并通過信號線CP發送至充電控制裝置；充電控制裝置接收第四編碼信號并通過通信協議解碼為車輛電池信息應答信號

充電結束，充電控制裝置接收車輛電池信息應答信號為充滿狀態時，充電控制裝置控制充電結束。

具體結合圖1對供電設備和電動汽車的通信過程進行說明，電動汽車與供電設備連接后，開關S1連接供電控制裝置的脈沖波輸出端和電阻R1，通過充電控制裝置發出第一編碼信號（車輛狀態查詢信號），電動汽車內的車輛控制裝置通過檢測點2檢測到第一編碼信號，并對第一編碼信號進行解碼后，進行自檢，閉合開關S2，通過CP線向充電控制裝置發送第二編碼信號（車輛狀態應答信號）。供電設備的檢測點1檢測到此信號后，若車輛狀態應答信號為準備就緒信號，則充電控制裝置控制開關K閉合，供電設備輸出交流電為電動汽車進行充電。實時的，充電控制裝置通過CP線發出第三編碼信號（車輛電池信息查詢信號），電動汽車內的車輛控制裝置通過檢測點2檢測到第三編碼信號，并對第三編碼信號進行解碼，進而得到供電設備的通信需求。車輛控制裝置通過車載充電機的電池管理系統（BMS）得到供電設備需求的信息內容，并依據設定的通信協議，生成第四編碼信號（車輛電池信息應答信號），通過CP線向充電控制裝置發送第四編碼信號。供電設備內的充電控制模塊對接收到的第四編碼信號進行解碼，獲得車輛電池信息應答，并實時將解碼結果傳給數據儲存及處理模塊，進而上傳及顯示到控制服務器內。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。