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CN102255113A - 电动汽车充电方法及其系统、充电机和bms通信模块 - Google Patents

电动汽车充电方法及其系统、充电机和bms通信模块 Download PDF

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CN102255113A
CN102255113A CN201110086835XA CN201110086835A CN102255113A CN 102255113 A CN102255113 A CN 102255113A CN 201110086835X A CN201110086835X A CN 201110086835XA CN 201110086835 A CN201110086835 A CN 201110086835A CN 102255113 A CN102255113 A CN 102255113A
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CN
China
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charging
message
management system
charger
battery management
Prior art date
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Pending
Application number
CN201110086835XA
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English (en)
Inventor
李涛
黄志伟
胡玉峰
廖毅
伍广俭
游复生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Electric Power Design Institute
Original Assignee
Guangdong Electric Power Design Institute
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Publication date
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Abstract

本发明提供一种电动汽车充电方法及其系统、充电机和BMS通信模块，通过报文通信握手，在所述车辆电池管理系统与所述充电机之间建立可靠通信模式，完成参数配置。所述车辆电池管理系统在充电过程中实时监控电池的充电状态，通过发送所述电池充电状态报文通知所述充电机调整充电电压、电流，提高充电的效率，保证充电的安全和可靠进行，达到最好的充电效果。在充电过程中实时地根据预先设定的充电结束条件判断是否充电结束，则可以通过所述充电结束条件的设置，在充电完成或者有其他的情况需要暂停充电过程时，可以自动停止充电，提高使用的灵活性。在充电结束后发送统计数据报文，则可以获知整个充电过程的详细数据，方便以后检测或者调试。

Description

电动汽车充电方法及其系统、充电机和BMS通信模块
技术领域
本发明涉及电动汽车充电的技术领域，尤其涉及一种电动汽车充电方法、一种电动汽车充电系统，以及所述电动汽车充电系统中的充电机和车辆电池管理系统(BMS)的通信模块。
背景技术
能源问题日益成为国际社会关注的焦点。电动汽车以电代油，能够实现“零排放”、低噪音，是解决能源和环境问题的重要手段。随着石油资源的紧张和电池技术的发展，电动汽车在性能和经济性方面已经接近甚至优于传统燃油汽车，并开始在世界范围内逐渐推广应用。
电动汽车充电系统为电动汽车运行提供能量补给，是电动汽车的重要基础支撑系统，也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节。因此，电动汽车充电设施(充电站或充电桩)试点建设，符合国家创建环境友好型、资源节约型的和谐社会需求，并且能有效的为促进新能源电动汽车的快速发展提供最根本的基础设施的保障，为推动整个社会的新能源产业发展起到极大的促进作用。
目前我国以及国际上的电动汽车充电系统都缺乏完善的监控手段，电动汽车充电系统中的非车载充电机与车辆电池管理系统(BMS，BatteryManagement System)在充电过程中的通信可靠性和稳定性难以得到保障，不利于充电过程的稳定进行。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种可靠的电动汽车充电方法，该方法利用充电机和车辆电池管理系统之间的通信对整个充电过程实现监控控制，提高电动汽车的充电过程稳定性。
一种电动汽车充电方法，包括以下步骤：充电机和车辆电池管理系统通过互相发送辨识报文进行握手；握手完成后，所述充电机和所述车辆电池管理系统互相发送参数配置报文，并根据所述参数配置报文进行各自的充电参数配置；所述充电机开始对车辆电池充电；所述车辆电池管理系统向所述充电机发送电池充电状态报文，所述充电机根据所述电池充电状态报文来调整充电电压和充电电流；所述车辆电池管理系统和所述充电机分别根据预设的充电结束条件判断充电是否结束，是则结束充电，并向对方发送终止充电报文；双方都结束充电后，所述车辆电池管理系统和所述充电机互相发送充电过程的统计数据报文。
本发明要解决的技术问题还在于提供一种可靠的电动汽车充电系统。
一种电动汽车充电系统，包括充电机以及通过网络连接所述充电机的车辆电池管理系统。所述充电机通过网络向所述车辆电池管理系统发送辨识报文进行握手，并在握手完成后向所述车辆电池管理系统发送参数配置报文，根据接收自所述车辆电池管理系统的参数配置报文进行自身的充电参数配置，对车辆电池充电，并根据所述车辆电池管理系统发送的电池充电状态报文来调整充电电压和充电电流；然后根据预设的充电结束条件判断是否结束充电，并在结束充电时向所述车辆电池管理系统发送终止充电报文；结束充电后，向所述车辆电池管理系统发送充电过程的统计数据。所述车辆电池管理系统通过网络向所述充电机发送辨识报文进行握手，并在握手完成后向所述充电机发送参数配置报文，根据接收自所述充电机的参数配置报文进行自身的充电参数配置；在车辆电池开始充电后向所述充电机发送电池充电状态报文；然后根据预设的充电结束条件判断是否结束充电，并在结束充电时向所述充电机发送终止充电报文；结束充电后，向所述充电机发送充电过程的统计数据。
本发明要解决的技术问题还在于提供一种能够提高电动汽车充电可靠性的电动汽车充电机。
一种电动汽车充电的充电机通信模块，包括握手模块、参数配置模块、充电模块、充电结束模块和统计模块。
所述握手模块用于通过网络向车辆电池管理系统发送辨识报文进行握手，
所述参数配置模块用于在握手完成后向所述车辆电池管理系统发送参数配置报文，根据接收自所述车辆电池管理系统的参数配置报文进行自身的充电参数配置，
所述充电模块用于对车辆电池进行充电，并根据所述车辆电池管理系统发送的电池充电状态报文来调整充电电压和充电电流；
所述充电结束模块用于根据预设的充电结束条件判断是否结束充电，并在结束充电时向所述车辆电池管理系统发送终止充电报文；
所述统计模块用于在结束充电后，向所述车辆电池管理系统发送充电过程中所述充电机的统计数据。
本发明要解决的技术问题还在于提供一种能够提高电动汽车充电可靠性的电动汽车的车辆电池管理系统。
一种电动汽车的车辆电池管理系统(BMS)通信模块，包括握手模块、参数配置模块、充电管理模块、充电结束模块和统计模块。
所述握手模块用于通过网络向所述充电机发送辨识报文进行握手；
所述参数配置模块用于握手完成后向所述充电机发送参数配置报文，根据接收自所述充电机的参数配置报文进行自身的充电参数配置；
所述充电管理模块用于在车辆电池开始充电后向所述充电机发送电池充电状态报文；
所述充电结束模块用于根据预设的充电结束条件判断是否结束充电，并在结束充电时向所述充电机发送终止充电报文；
所述统计模块用于在结束充电后，向所述充电机发送充电过程中所述车辆电池管理系统的统计数据。
与现有技术相比较，本发明的电动汽车充电方法及其系统、所述电动汽车充电机和车辆电池管理系统中，通过所述车辆电池管理系统与所述充电机进行的报文通信握手，建立可靠通信模式，完成参数配置，首先确保充电过程顺利开始。然后所述车辆电池管理系统在充电过程中实时监控电池的充电状态，通过发送所述电池充电状态报文通知所述充电机调整充电电压、电流，提高充电的效率，达到最好的充电效果。在充电过程中实时地根据预先设定的充电结束条件判断是否充电结束，则可以通过所述充电结束条件的设置，在充电完成或者有其他的情况需要暂停充电过程时，可以自动停止充电，提高使用的灵活性。最后，在充电结束后发送统计数据报文，则可以获知整个充电过程的详细数据，方便以后检测或者调试。
本发明的另一个目的是提供了一种电动汽车非车载充电机和车辆电池管理系统之间的通信方式、通信协议。使目前的电动汽车充电系统(例如充电站等)能够建立完整统一的电动汽车非车载充电机与车辆电池管理系统之间的通信协议，保证电动汽车充电站中非车载充电机与车辆电池管理系统之间的充电过程的通信可靠性和稳定性。
作为一种优选实施方式，本发明的所述充电机和车辆电池管理系统之间的通信协议的制定可基于CAN网络的通信接口和通信协议，达到通信接口和通信协议的规范化、标准化。
进一步地，所述充电机和车辆电池管理系统之间的通信协议分为：物理层、数据链路层和应用层。
所述物理层实现通信网络中所述充电机和所述车辆电池管理系统的电连接。采用本专利的物理层应符合国际标准ISO 11898-1、SAE1939-11的规定。所述充电机与所述车辆电池管理系统的通信优选采用独立于动力总成控制系统之外的CAN接口。所述充电机与所述车辆电池管理系统之间的通信速率考虑到所述充电机与所述车辆电池管理系统的充电插头之间的距离可能很大，优选采用125kbps的比特率。
所述数据链路层为物理连接之间提供可靠数据传输。本专利充电机与车辆电池管理系统之间的数据帧格式符合CAN总线2.0B版技术规范的规定。采用本专利的设备应使用CAN扩展帧的29位标识符。本专利考虑到充电机与车辆电池管理系统之间点对点方式通信的数据安全性，选用PDU1格式。
本专利应用层的定义主要遵循SAE J1939-71，采用参数和参数组定义的形式。采用PGN对参数组进行编号，各个节点根据PGN来识别数据包的内容。采用周期发送和事件驱动的方式来发送数据。充电阶段的发送报文选项分必须和可选发送项，必须发送项的报文应严格按照报文格式和内容发送；可选发送项的报文内容对单字节参数设置为0xFF，对双字节参数设置为0xFFFF，对四字节参数设置为0xFFFFFFFF。
附图说明
图1是本发明电动汽车充电方法的流程图；
图2是本发明电动汽车充电方法的充电握手阶段一种优选实施方式的流程图；
图3是本发明电动汽车充电方法的充电参数配置阶段一种优选实施方式的流程图；
图4是本发明电动汽车充电方法的充电阶段一种优选实施方式的流程图；
图5是本发明电动汽车充电方法的充电结束统计阶段一种优选实施方式的流程图；
图6是本发明电动汽车充电系统的结构示意图；
图7是本发明电动汽车充电系统中的充电机的一种实施方式的结构示意图；
图8是本发明电动汽车充电系统中的车辆电池管理系统的一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，图1是本发明电动汽车充电方法的流程图。
所述电动汽车充电方法包括以下步骤：
S1，充电机和车辆电池管理系统(BMS)通过互相发送辨识报文进行握手；
在充电机和电动汽车的车辆电池管理系统连接并完成上电之后，所述充电机和所述车辆电池管理系统相互协调工作，实现各种工作状态的转换，上电后首先进入的是充电握手阶段，所述充电握手阶段在步骤S1中完成。
请一并参阅图2，图2是本发明电动汽车充电方法的充电握手阶段一种优选实施方式的流程图。
在本优选实施方式中，在开始进行握手之前，首先执行步骤S101，所述车辆电池管理系统检测所述充电机输出的低压辅助电源是否正常，如果正常则继续执行步骤S103，否则，通知所述充电机关闭低压辅助电源的输出；
同时执行步骤S102，所述充电机对所述车辆电池管理系统发送充电机辨识报文，例如所述充电机辨识报文可设置为SPN2563＝00；
在步骤S103中，所述车辆电池管理系统判断是否收到所述SPN2563＝00的充电机辨识报文，如果收到，则执行步骤S104，向所述充电机发送BMS和车辆电池辨识报文，与所述充电机进行握手；否则，重新执行步骤S101；如果超时未接收到所述SPN2563＝00的充电机辨识报文，则发出握手失败告警信号。
在步骤S105中，所述充电机判断是否收到所述BMS和车辆电池辨识报文，如果收到，则执行步骤S106，向所述车辆电池管理系统发送SPN2563＝01的充电机辨识报文；否则，重新执行步骤S102；如果超时未接收到所述BMS和车辆电池辨识报文，则发出握手失败告警信号。
在步骤S107中，所述车辆电池管理系统判断是否收到所述SPN2563＝01的充电机辨识报文，如果收到，则握手成功；否则，重新执行步骤S104；如果超时未接收到所述SPN2563＝01的充电机辨识报文，则发出握手失败告警信号。
所述车辆电池管理系统和所述充电机在接收到对方发送的辨识报文之后，分别从中获取对方的必要信息，完成握手过程。
作为本发明的一种实施方式，所述充电握手阶段的报文分类如下表1所示：
  报文代号   报文描述   PGN   PGN(Hex)   优先权   数据长度(byte)   报文周期(ms)   源地址-目的地址
  CRM   充电机辨识   256   000100H   6   8   250   充电机-BMS
  BRM   BMS和车辆辨识报文   512   000200H   6   41   250   BMS-充电机
其中，PGN为参数组编号(Parameter Group Number)。
S2，握手完成后，所述充电机和所述车辆电池管理系统互相发送参数配置报文，并根据所述参数配置报文进行各自的充电参数配置；
充电握手阶段完成后，所述充电机和所述车辆电池管理系统进入充电参数配置阶段。在此阶段，所述充电机向所述车辆电池管理系统发送充电机最大输出能力的报文，所述车辆电池管理系统根据所述充电机的最大输出能力判断是否能够对车辆电池进行充电。
请一并参阅图3，图3是本发明电动汽车充电方法的充电参数配置阶段一种优选实施方式的流程图。
首先执行步骤S201，所述车辆电池管理系统向所述充电机发送电池充电参数报文；
在步骤S202中，所述充电机判断是否接收到所述电池充电参数报文，如果是，则执行步骤S203，根据所述电池充电参数报文配置充电参数，并向所述车辆电池管理系统发送时间同步和充电机最大输出能力参数报文；否则，执行步骤S204，向所述车辆电池管理系统发送SPN2563＝01的充电机辨识报文，返回步骤S1中的充电握手阶段；
在步骤S205中，所述车辆电池管理系统判断是否接收到所述时间同步和充电机最大输出能力参数报文，如果是，则执行步骤S206，根据所述充电机最大输出能力参数和车辆电池的充电参数判断是否能够对车辆电池充电；否则，重新返回步骤S201，向所述充电机发送车辆电池的充电参数报文；
在所述步骤S206中，如果所述车辆电池管理系统判断能够进行充电，则执行步骤S207，向所述充电机发送BMS完成充电准备的报文；否则，执行步骤S208，向所述充电机发送BMS充电失败报文，例如是设置SPN2829＝0000B的报文；
如果所述充电机接收到所述BMS充电失败报文，则执行步骤S209，显示充电失败。
在步骤S210中，所述充电机判断是否收到所述BMS完成充电准备的报文，如果是，则执行步骤S211，向所述车辆电池管理系统发送充电机完成充电准备的报文；否则，重新返回执行步骤S203；
在步骤S212中，所述车辆电池管理系统判断是否收到所述充电机完成充电准备的报文，如果是则完成充电参数配置，否则，重新执行步骤S207。
在所述步骤S202，S205，S210和S212中，如果超时未接收到对应的报文，则所述车辆电池管理系统或所述充电机发出参数配置阶段失败的告警信息。
作为本发明的一种实施方式举例，在所述充电参数配置阶段，所述车辆电池管理系统和所述充电机发送的报文分类如下表2所示：
  报文代号   报文描述   PGN   PGN(Hex)   优先权   数据长度(byte)   报文周期(ms)   源地址-目的地址
  BCP   蓄电池充电参数   1536   000600H   6   13   500   BMS-充电机
  CTS   充电机发送时间同步信息   1792   000700H   6   7   500   充电机-BMS
  CML   充电机最大输出能力   2048   000800H   6   8   250   充电机-BMS
  BRO   电池充电准备就绪状态   2304   000900H   5   1   250   BMS-充电机
  CRO   充电机输出准备就绪状态   2560   000A00H   5   1   250   充电机-BMS
在充电参数配置阶段完成之后，进入充电阶段，即步骤S3-S5：
S3，所述充电机开始对车辆电池充电；
S4，所述车辆电池管理系统向所述充电机发送电池充电状态报文，所述充电机根据所述电池充电状态报文来调整充电电压和充电电流；
S5，所述车辆电池管理系统和所述充电机根据预设的充电结束条件判断是否结束充电，并在结束充电时向对方发送终止充电报文；
在整个所述充电阶段，所述车辆电池管理系统实时向所述充电机发送电池充电状态报文，例如蓄电池的充电级别需求报文、电压、蓄电池组温度、SOC信息等，所述充电机则根据所述电池充电状态报文来调整充电电压和充电电流，以保证充电过程正常进行。在充电过程中，所述充电机和所述车辆电池管理系统互相发送各自的充电状态。
在所述充电阶段中，所述车辆电池管理系统和所述充电机根据各自的充电结束条件判断是否结束充电，并向对方发送终止充电报文。例如：所述车辆电池管理系统可以根据充电过程是否正常、电池状态是否达到车辆电池管理系统自身设定的充电结束条件(即是否充满)，以及是否收到充电机的终止充电报文来判断是否结束充电；而所述充电机则根据是否收到用户输入的停止充电指令、充电过程是否正常、是否达到人为设定的充电参数值，或者是否收到所述车辆电池管理系统的终止充电报文来判断是否结束充电。
请一并参阅图4，图4是本发明电动汽车充电方法的充电阶段一种优选实施方式的流程图。
首先执行步骤S301，所述车辆电池管理系统向所述充电机发送电池充电总状态报文和电池充电需求报文；所述电池充电总状态报文主要描述所述电池的电量，所述电池充电需求报文则描述所述车辆电池的实际充电需求量。
在步骤S302，所述充电机判断是否收到所述电池充电总状态报文，是则执行步骤S303，判断接收所述电池充电需求报文是否超时；否则执行步骤S304，所述充电机向所述车辆电池管理系统发送充电机完成充电准备的报文，返回充电参数配置阶段；如果超时仍未接收到所述充电总状态报文，则发出充电阶段失败告警信息。
如果在步骤S303中判断接收的所述电池充电需求报文超时，则发出充电阶段失败告警信息，否则，执行步骤S305，所述充电机向所述车辆电池管理系统发送充电机的充电状态报文，发送所述充电机的充电状态报文之后，所述充电机自动执行步骤S306，根据预先设置的充电结束条件判断是否结束充电，如果是，则执行步骤S307，向所述车辆电池管理系统发送终止充电报文，否则，重新执行步骤S303。
在步骤S308中，所述车辆电池管理系统判断接收到的充电机充电状态报文是否超时，如果超时则发出充电阶段失败告警信息，否则，执行步骤S309，向所述充电机发送电池状态报文，例如：电压、温度、SOC(State Of Charge，充电状态)信息等。
在执行步骤S309之后，所述车辆电池管理系统自动执行步骤S310，根据预先设置的充电结束条件判断是否结束充电，如果是，则执行步骤S311，向所述充电机发送终止充电报文，否则，重新执行步骤S301。
在步骤S312和步骤S313，所述车辆电池管理系统和所述充电机分别判断是否收到对方的终止充电报文，如果是，则停止充电，完成充电阶段；否则，分别返回执行步骤S311和步骤S307，如果一方发出终止充电报文之后，超过预定时间仍未接受到对方发送的终止充电报文，则发出充电阶段失败告警信息。
作为本发明的一种实施方式举例，在所述充电阶段，所述车辆电池管理系统和所述充电机发送的报文分类如下表3所示：
  报文代号   报文描述   PGN   PGN(Hex)   优先权   数据字节(byte)   报文周期   源地址-目的地址
  BCL   电池充电需求   4096   001000H   6   5   50ms   BMS-充电机
  BCS   电池充电总状态   4352   001100H   6   8   250ms   BMS-充电机
  CCS   充电机充电状态   4608   001400H   6   6   50ms   充电机-BMS
  BSM   蓄电池状态信息   4864   001200H   6   7   250ms   BMS-充电机
  BMV   蓄电池各最小测量单元电压   5376   001500H   6   不定   1s   BMS-充电机
  BMT   蓄电池组温度   5632   001600H   6   不定   1s   BMS-充电机
  BSOC   蓄电池组荷电容量SOC   5888   001700H   6   不定   1s   BMS-充电机
  BST   BMS终止充电   6400   001900H   5   3   10ms   BMS-充电机
  CST   充电机终止充电   6656   001A00H   5   3   10ms   充电机-BMS
S6，双方都充电结束后，所述车辆电池管理系统和所述充电机互相发送充电过程的统计数据报文。
在所述充电机和所述车辆电池管理系统都停止充电之后，进入充电结束统计阶段。在此阶段所述车辆电池管理系统发送整个充电过程的统计数据，包括：初始SOC、终了SOC、电池最低电压和最高电压；所述充电机收到所述车辆电池管理系统的统计数据之后，停止低压辅助电源的输出，并向所述车辆电池管理系统发送整个充电过程充电机的输出电量、累计充电时间等信息。
请一并参阅图5，图5是本发明电动汽车充电方法的充电结束统计阶段一种优选实施方式的流程图。
首先在步骤S401，所述车辆电池管理系统向所述充电机发送BMS充电统计报文；
在步骤S402，所述充电机判断是否收到所述BMS充电统计报文，如果是，则执行步骤S403，向所述车辆电池管理系统发送充电机充电统计报文；否则，执行步骤S404，向所述车辆电池管理系统发送充电机终止充电报文，返回充电阶段；如果超时仍未接收到所述BMS充电统计报文，则发出充电结束统计阶段失败告警信息。
在步骤S405，所述车辆电池管理系统判断是否接收到所述充电机充电统计报文，是则结束整个充电过程；否则，重新执行步骤S401；如果超时仍未接收到所述充电机充电统计报文，则发出充电结束统计阶段失败告警信息。
作为本发明的一种实施方式举例，在所述充电结束统计阶段，所述车辆电池管理系统和所述充电机发送的报文分类如下表4所示：
  报文代号   报文描述   PGN   PGN(Hex)   优先权   数据字节(byte)   报文周期(ms)   源地址-目的地址
  BSD   BMS统计数据   7168   001C00H   6   7   250   BMS-充电机
  CSD   充电机统计数据   7424   001D00H   6   5   250   充电机-BMS
与现有技术相比较，本发明的电动汽车充电方法中，通过所述车辆电池管理系统与所述充电机进行的报文通信握手，建立可靠通信模式，完成参数配置，首先确保充电过程顺利开始。然后所述车辆电池管理系统在充电过程中实时监控电池的充电状态，通过发送所述电池充电状态报文通知所述充电机调整充电电压、电流，提高充电的效率，达到最好的充电效果。在充电过程中实时地根据预先设定的充电结束条件判断是否充电结束，则可以通过所述充电结束条件的设置，在充电完成或者有其他的情况需要暂停充电过程时，可以自动停止充电，提高使用的灵活性。最后，在充电结束后发送统计数据报文，则可以获知整个充电过程的详细数据，方便以后检测或者调试。
提供了一种电动汽车非车载充电机和车辆电池管理系统之间的通信方式、通信协议。使目前的电动汽车充电系统(例如充电站等)能够建立完整统一的电动汽车非车载充电机与车辆电池管理系统之间的通信协议，保证电动汽车充电站中非车载充电机与车辆电池管理系统之间的充电过程的通信可靠性和稳定性。
请参阅图6，图6是本发明电动汽车充电系统的结构示意图。
所述电动汽车充电系统包括充电机61以及通过网络连接所述充电机61的车辆电池管理系统62；
所述充电机61通过网络向所述车辆电池管理系统62发送辨识报文进行握手，并在握手完成后向所述车辆电池管理系统62发送参数配置报文，根据接收自所述车辆电池管理系统62的参数配置报文进行自身的充电参数配置，对电池进行充电，并根据所述车辆电池管理系统62发送的充电状态报文来调整充电电压和充电电流；在充电过程中，所述充电机61根据预设的充电结束条件判断充电是否结束，在结束充电时向所述车辆电池管理系统62发送充电结束报文；结束充电后，所述充电机61向所述车辆电池管理系统62发送充电过程的统计数据；
所述车辆电池管理系统62则同样通过网络向所述充电机61发送辨识报文进行握手，并在握手完成后向所述充电机61发送参数配置报文，根据接收自所述充电机61的参数配置报文进行自身的充电参数配置；在电池开始充电后，所述车辆电池管理系统62向所述充电机61发送电池充电状态报文；并根据预设的充电结束条件判断充电是否结束，在结束充电时向所述充电机61发送充电结束报文；结束充电后，所述车辆电池管理系统62向所述充电机发送充电过程的统计数据。
所述充电机61和所述车辆电池管理系统62互相连接的网络优选为CAN数据帧(CAN data frame)网络，其组成传输数据的CAN协议所必需的有序位域，以帧起始(SOF)开始，帧结束(EOF)结尾。
优选地，所述CAN网络包括：实现所述充电机61和车辆电池管理系统62的电连接的物理层，为物理连接之间提供可靠数据传输的数据链路层，以及应用层；
所述物理层主要实现通信网络中所述充电机61和所述车辆电池管理系统62的电连接。采用本发明的物理层应符合国际标准ISO 11898-1、SAE1939-11的规定。所述充电机61与所述车辆电池管理系统62的通信应使用独立于动力总成控制系统之外的CAN接口。所述充电机61与所述车辆电池管理系统62之间的通信速率考虑到充电机61与充电插头之间的距离可能很大，优选采用125kbps。
所述数据链路层为物理连接之间提供可靠数据传输。本发明的所述充电机61与所述车辆电池管理系统62之间的数据帧格式符合CAN总线2.0B版技术规范的规定。采用本发明的设备应使用CAN扩展帧的29位标识符。本发明考虑到充电机61与车辆电池管理系统62之间点对点方式通信的数据安全性，选用PDU1格式。
所述应用层的定义主要遵循SAE J1939-71，采用参数和参数组定义的形式。采用PGN对参数组进行编号，各个节点根据PGN来识别数据包的内容。采用周期发送和事件驱动的方式来发送数据。在所述充电阶段的发送报文选项分必须和可选发送项，必须发送项的报文严格按照报文格式和内容发送；可选发送项的报文内容对单字节参数设置为0xFF，对双字节参数设置为0xFFFF，对四字节参数设置为0xFFFFFFFF。
本发明的电动汽车充电系统60工作流程可分为四个阶段：分别为充电握手阶段、充电参数配置阶段、充电阶段，以及充电结束统计阶段。所述充电机61和所述车辆电池管理系统62在所述四个阶段过程中通过发送报文的方式进行信息交互，保证充电的顺利进行。
在充电参数配置阶段，所述充电机61发送的参数配置报文包括：时间同步信息报文，充电机最大输出能力报文和充电机输出准备就绪状态报文；而所述车辆电池管理系统62发送的参数配置报文包括：电池充电参数报文和电池充电准备就绪状态报文。所述充电机61和所述车辆电池管理系统62分别接收对方的参数配置报文，根据各个所述参数配置报文完成各自的参数配置，准备进入充电阶段。
在充电阶段，所述车辆电池管理系统62向所述充电机61发送的电池充电状态报文包括：电池充电需求、电池充电总状态、蓄电池状态信息、蓄电池各最小测量单元电压、蓄电池组温度、蓄电池组荷电容量SOC等等。所述充电机61根据所述电池充电需求的报文调整输出的充电电压、电流，保证充电过程的正常进行，并可实时监控和向用户显示车辆电池的各种信息。
在所述充电阶段判断是否结束充电时，所述车辆电池管理系统62中预设的充电结束条件设置可以包括以下一项或多项：充电过程异常、电池状态达到预定标准，以及收到所述充电机61发送的终止充电报文；而所述充电机61中预设的充电结束条件则可以包括以下一项或多项：收到用户输入的停止充电指令、充电过程异常、电池状态达到预定标准，以及收到所述车辆电池管理系统62发送的终止充电报文。
在所述充电结束统计阶段，所述车辆电池管理系统62发送的统计数据报文包括以下一项或多项：初始SOC、终了SOC、电池最低电压和最高电压；而所述充电机61发送的统计数据报文中至少包括以下其中一项：输出电量、累计充电时间。
所述充电机61和所述车辆电池管理系统62通过互相发送所述统计数据报文，完成充电之后的信息交互，使整个充电过程的统计数据对双方共享，加强整个充电过程的信息透明度，可以达到减少充电资费纠纷的目的。
请一并参阅图7，图7是本发明电动汽车充电系统中的充电机通信模块的一种实施方式的结构示意图。
所述充电机通信模块包括：握手模块611、参数配置模块612、充电模块613、充电结束模块614和统计模块615。
所述握手模块611用于通过网络向车辆电池管理系统发送辨识报文进行握手，
所述参数配置模块612用于在握手完成后向所述车辆电池管理系统发送参数配置报文，根据接收自所述车辆电池管理系统的参数配置报文进行自身的充电参数配置，
所述充电模块613用于对电池进行充电，并根据所述车辆电池管理系统发送的充电状态报文来调整充电电压和充电电流；
所述充电结束模块614用于根据预设的充电结束条件判断充电是否结束，是则结束充电，并向所述车辆电池管理系统发送充电结束报文；
所述统计模块615用于在结束充电后，向所述车辆电池管理系统发送充电过程的统计数据。
请一并参阅图8，图8是本发明电动汽车充电系统中的车辆电池管理系统通信模块的一种实施方式的结构示意图。
所述车辆电池管理系统通信模块包括握手模块621、参数配置模块622、充电管理模块623、充电结束模块624和统计模块625。
所述握手模块621用于通过网络向所述充电机发送辨识报文进行握手；
所述参数配置模块622用于握手完成后向所述充电机发送参数配置报文，根据接收自所述充电机的参数配置报文进行自身的充电参数配置；
所述充电管理模块623用于在电池开始充电后向所述充电机发送电池充电状态报文；
所述充电结束模块624用于根据预设的充电结束条件判断充电是否结束，是则结束充电，并向所述充电机发送充电结束报文；
所述统计模块625用于在结束充电后，向所述充电机发送充电过程的统计数据。
与现有技术相比较，本发明的电动汽车充电系统、所述电动汽车充电机和车辆电池管理系统的通信模块中，通过报文通信握手，在所述车辆电池管理系统与所述充电机之间建立可靠通信模式，完成参数配置，首先确保充电过程顺利开始。然后所述车辆电池管理系统在充电过程中实时监控电池的充电状态，通过发送所述电池充电状态报文通知所述充电机调整充电电压、电流，提高充电的效率，达到最好的充电效果。在充电过程中实时地根据预先设定的充电结束条件判断是否充电结束，则可以通过所述充电结束条件的设置，在充电完成或者有其他的情况需要暂停充电过程时，可以自动停止充电，提高使用的灵活性。最后，在充电结束后发送统计数据报文，则可以获知整个充电过程的详细数据，方便以后检测或者调试。
同时，由于本发明的充电机和车辆电池管理系统的通信模块之间的通信方式、通信协议能够降低充电机与车辆电池管理系统之间的通信接口、通信协议的不统一，而导致的充电失败和充电过程不安全问题。通过本发明的通信协议可以达到通信接口的规范化、标准化，保证充电站充电过程的通信的可靠性和稳定性，满足电动汽车充电发展需求、提高充电效率并保证配电网安全、可靠、经济运行，提高企业效益和社会效益，推动电动汽车和其充电设施的大规模应用和推广建设。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车充电方法，其特征在于包括以下步骤：
充电机和车辆电池管理系统通过互相发送辨识报文进行握手；
握手完成后，所述充电机和所述车辆电池管理系统互相发送参数配置报文，并根据所述参数配置报文进行各自的充电参数配置；
所述充电机开始对车辆电池充电；
所述车辆电池管理系统向所述充电机发送电池充电状态报文，所述充电机根据所述电池充电状态报文来调整充电电压和充电电流；
所述车辆电池管理系统和所述充电机分别根据预设的充电结束条件判断充电是否结束，是则结束充电，并向对方发送终止充电报文；
双方都结束充电后，所述车辆电池管理系统和所述充电机互相发送充电过程的统计数据报文。
2.如权利要求1所述的电动汽车充电方法，其特征在于，所述充电机和所述车辆电池管理系统在进行握手之前，所述车辆电池管理系统检测所述充电机的低压辅助电源是否正常，并且进一步包括以下步骤：
如果所述低压辅助电源正常，则所述车辆电池管理系统发送辨识报文进行握手，否则，通知所述充电机关闭所述低压辅助电源的输出。
3.如权利要求1所述的电动汽车充电方法，其特征在于，所述充电机和所述车辆电池管理系统互相发送参数配置报文，并根据所述参数配置报文进行各自的充电参数配置的步骤包括：
所述充电机向所述车辆电池管理系统发送充电机最大输出能力的报文；
所述车辆电池管理系统根据所述充电机最大输出能力判断是否能够对车辆电池充电，是则向所述充电机发送BMS完成充电准备的报文；否则，发出BMS充电失败报文；
所述充电接接收所述BMS充电失败报文之后，显示充电失败。
4.一种电动汽车充电系统，包括充电机以及通过网络连接所述充电机的车辆电池管理系统，其特征在于：
所述充电机通过网络向所述车辆电池管理系统发送辨识报文进行握手，并在握手完成后向所述车辆电池管理系统发送参数配置报文，根据接收自所述车辆电池管理系统的参数配置报文进行自身的充电参数配置，对车辆电池充电，并根据所述车辆电池管理系统发送的电池充电状态报文来调整充电电压和充电电流；然后根据预设的充电结束条件判断是否结束充电，并在结束充电时向所述车辆电池管理系统发送终止充电报文；结束充电后，向所述车辆电池管理系统发送充电过程的统计数据；
所述车辆电池管理系统通过网络向所述充电机发送辨识报文进行握手，并在握手完成后向所述充电机发送参数配置报文，根据接收自所述充电机的参数配置报文进行自身的充电参数配置；在车辆电池开始充电后向所述充电机发送电池充电状态报文；然后根据预设的充电结束条件判断是否结束充电，并在结束充电时向所述充电机发送终止充电报文；结束充电后，向所述充电机发送充电过程的统计数据。
5.如权利要求4所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述车辆电池管理系统向所述充电机发送的电池充电状态报文包括：
电池充电需求、电池充电总状态、蓄电池状态信息、蓄电池各最小测量单元电压、蓄电池组温度、蓄电池组荷电容量SOC。
6.如权利要求4所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述车辆电池管理系统预设的充电结束条件包括以下一项或多项：充电过程异常、电池状态达到预定标准，以及收到所述充电机发送的终止充电报文；
所述充电机预设的充电结束条件包括以下一项或多项：收到停止充电指令、充电过程异常、电池状态达到预定标准，以及收到所述车辆电池管理系统发送的终止充电报文。
7.如权利要求4所述的电动汽车充电系统，其特征在于，所述车辆电池管理系统发送的统计数据报文中包括以下一项或多项：初始SOC、终了SOC、电池最低电压和最高电压；
所述充电机发送的统计数据报文中至少包括以下其中一项：输出电量和累计充电时间。
8.如权利要求4所述的电动汽车充电系统，其特征在于：所述充电机和所述车辆电池管理系统通过CAN网络互相连接，所述CAN网络包括：符合ISO 11898-1、SAE1939-11标准的物理层，数据帧格式符合CAN总线2.0B版技术规范的数据链路层，以及符合SAE J1939-71标准规定的应用层；
所述物理层用于实现所述充电机和车辆电池管理系统的电连接，其包括独立于动力总成控制系统之外的CAN接口；
所述数据链路层使用CAN扩展帧的29位标识符；
所述应用层的数据包中定义参数和参数组，并采用PGN对参数组进行编号，各个节点根据所述PGN来识别所述数据包的内容。
9.一种电动汽车充电的充电机通信模块，其特征在于，包括：
握手模块，用于通过网络向车辆电池管理系统发送辨识报文进行握手，
参数配置模块，用于在握手完成后向所述车辆电池管理系统发送参数配置报文，根据接收自所述车辆电池管理系统的参数配置报文进行自身的充电参数配置，
充电模块，用于对车辆电池进行充电，并根据所述车辆电池管理系统发送的电池充电状态报文来调整充电电压和充电电流；
充电结束模块，用于根据预设的充电结束条件判断是否结束充电，并在结束充电时向所述车辆电池管理系统发送终止充电报文；
统计模块，用于在结束充电后，向所述车辆电池管理系统发送充电过程中所述充电机的统计数据。
10.一种电动汽车的车辆电池管理系统通信模块，其特征在于，包括：
握手模块，用于通过网络向所述充电机发送辨识报文进行握手；
参数配置模块，用于握手完成后向所述充电机发送参数配置报文，根据接收自所述充电机的参数配置报文进行自身的充电参数配置；
充电管理模块，用于在车辆电池开始充电后向所述充电机发送电池充电状态报文；
充电结束模块，用于根据预设的充电结束条件判断是否结束充电，并在结束充电时向所述充电机发送终止充电报文；
统计模块，用于在结束充电后，向所述充电机发送充电过程中所述车辆电池管理系统的统计数据。
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