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CN103259299A - 多标准兼容的充电机 - Google Patents

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CN103259299A
CN103259299A CN2012100402462A CN201210040246A CN103259299A CN 103259299 A CN103259299 A CN 103259299A CN 2012100402462 A CN2012100402462 A CN 2012100402462A CN 201210040246 A CN201210040246 A CN 201210040246A CN 103259299 A CN103259299 A CN 103259299A
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CN
China
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message
instruction
charger
protocol
electric motor
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CN2012100402462A
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陈炯
滑亚瀚
邬东晓
陆斌
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Eaton Corp
Original Assignee
Eaton Corp
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Publication date
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Priority to CA2788109A priority patent/CA2788109A1/en
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Priority to US13/663,640 priority patent/US9071074B2/en
Priority to US13/693,815 priority patent/US20130219084A1/en
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Abstract

本发明提供一种多标准兼容的充电机，包括：功率变换器，具有与内部协议的消息或指令匹配的接口；当所述充电机对电动车充电时，适于对电动车的电池输出功率；和数据传输装置，具有与内部协议的消息或指令以及外部协议的消息或指令匹配的内部接口和外部接口；当所述充电机对电动车充电时，所述数据传输装置适于通过所述外部接口、根据电池管理系统遵守的外部协议与所述电池管理系统通信，还适于通过所述内部接口、根据功率变换器遵守的内部协议与所述功率变换器通信。上述装置提高了充电机的资源利用率。

Description

多标准兼容的充电机
技术领域
本发明涉及电动车技术，尤其涉及一种多标准或多协议兼容的充电机。
背景技术
随着电动汽车技术的发展，电动车的数量越来越多，与加油站作用相似的电动车充电站也越来越普遍。
电动车在充电时与充电站内充电机(也称为EV充电机)之间的连接关系如图1a所示。其中，充电机10包括功率变换器/功率转换器(powerconverter)12，功率变换器12进一步包括系统控制器122和功率模块121；电动车20包括电池管理系统21(Battery Management System，英文缩写为BMS)和电池22；系统控制器122与BMS 21耦接。
继续参考图1a，当电动车的充电线路与充电机耦接之后，根据预定的协议，系统控制器122和BMS 21之间的相互发送通信数据，并且系统控制器122控制功率模块121向电池22充电。
目前，系统控制器122和BMS 21之间采用的通信协议的类型有多种，包括CHAdeMO、SAE(Society of Automotive Engineer)、IEC(InternationalElectrotechnical Commission)等如表1所示。
表1
  连接器标准   通信协议
  SAE J1772   通信协议的物理线路是电力线载波。
  JEVS G105-1993   CHAdeMO
  Chinese GB   Chinese GB
其中，SAE J1772和IEC(IEC 62196-3)中包括了连接器标准和通信协议标准。Chinese GB是中国国标，其中对连接器和通信协议都分别有标准规定。而且，每种通信协议都具有特定的协议规范，其中定义了不同的地址分配方式、数据包定义和功能行为。
因此，如图1b所示，遵守特定协议的EV充电机只能与协议匹配的BMS连接，从而导致充电站中的EV充电机只能对相同通信协议的电动车充电，充电机的资源利用率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种多标准兼容的充电机，提高充电机的资源利用率。
根据本发明的一个方面，提供一种多标准兼容的充电机，包括：
功率变换器，具有与内部协议的消息或指令匹配的接口；当所述充电机对电动车充电时，适于对电动车的电池输出功率；和
数据传输装置，具有与内部协议的消息或指令以及外部协议的消息或指令匹配的内部接口和外部接口；
当所述充电机对电动车充电时，所述数据传输装置适于通过所述外部接口、根据电池管理系统遵守的外部协议与所述电池管理系统通信，还适于通过所述内部接口、根据功率变换器遵守的内部协议与所述功率变换器通信。
可选的，所述的充电机还包括：
多个充电接头，分别遵守不同的外部协议，适于与电动车连接；和
供电电路，分别与所述功率变换器和充电接头连接，适于将功率变换器的功率输出提供给充电接头；
所述供电电路还与数据传输装置耦接，适于向数据传输装置发送指示消息或选择信号，指示电池管理系统遵守的外部协议类型；
在所述多个充电接头之一与电动车电气连接后，所述供电电路根据该充电接头的标识符识别电动车的电池管理系统遵守的外部协议类型，产生所述指示消息或选择信号。
可选的，所述功率变换器包括功率模块和系统控制器；
所述功率模块适于输出功率到所述供电电路；
所述系统控制器具有与内部协议的消息或指令匹配的接口，适于与所述数据传输装置根据内部协议通信。
可选的，所述数据传输装置包括协议转换模块；
所述协议转换模块适于将内部协议的指令或消息转换为对应的外部指令或消息，还适于将外部协议的指令或消息转换为对应的内部指令和消息。
可选的，所述内部协议包含的指令或消息包括：
POC消息，用于携带充电机的输出能力相关的配置参数；
CCR消息，用于携带电动车的电池的充电级别的请求；
CSR消息，用于携带电动车的通信、充电开始请求和电池类型标识；
CCS消息，用于携带电动车的充电状态；
POS消息，用于携带充电机的实时状态；
CER消息，用于携带电动车的充电结束请求。
可选的，所述内部协议包含的指令或消息还包括：
PRA消息，用于携带充电机的配置完成标识；
PEN消息，用于携带充电机的故障类型。
可选的，所述协议转换模块还适于分析外部协议的消息或指令，对于内部协议不需要的消息或指令，不进行协议转换操作。
根据本发明另一个方面，提供一种数据传输装置，包括与内部协议的消息或指令以及外部协议的消息或指令匹配的内部接口和外部接口；
所述数据传输装置适于通过所述外部接口、根据电动车的电池管理系统遵守的外部协议与所述电池管理系统通信，还适于通过所述内部接口、根据功率变换器遵守的内部协议与所述功率变换器通信。
可选的，所述的数据传输装置，包括协议转换模块；
所述协议转换模块适于将内部协议的指令或消息转换为对应的外部指令或消息，还适于将外部协议的指令或消息转换为对应的内部指令和消息。
根据本发明又一个方面，提供一种多标准兼容的充电机，包括：功率变换器，所述功率变换器包括系统控制器和功率模块；
所述系统控制器包括与多种通信协议的消息或指令匹配的接口，适于接收所述多种通信协议的消息或指令并按照该消息或指令配置功率模块的输出功率，所述功率模块适于提供功率输出；
当所述充电机对电动车充电时，所述系统控制器与电动车的电池管理系统耦接，并适于根据电池管理系统遵守的通信协议与所述电池管理系统通信。
可选的，所述的充电机还包括：指示模块，该指示模块适于向系统控制器发送指示消息或选择信号，指示电池管理系统遵守的通信协议类型。
可选的，所述指示模块接收输入，产生所述指示消息或选择信号；或者
在充电机的充电接头与电动车电气连接后，所述指示模块根据充电接头的标识符识别电动车的电池管理系统遵守的通信协议类型，产生所述指示消息或选择信号。
根据本发明再一个方面，提供一种多标准兼容的充电机，包括：
功率变换器，包括：
系统控制器，所述系统控制器适于控制功率模块的输出功率，和功率模块，所述功率模块适于提供功率输出；
所述充电机还包括指令分析模块，所述指令分析模块包括与多种通信协议的消息或指令匹配的接口，适于接收所述多种通信协议的消息或指令；当所述充电机对电动车充电时，所述指令分析模块分别与系统控制器和电动车的电池管理系统耦接，所述指令分析模块适于：
接收来自电池管理系统的第一通信协议的消息或指令，将其转换为对应的系统控制器遵守的第二通信协议的消息或指令，并将转换后的消息或指令发送给系统控制器，以及
接收来自系统控制器的第二通信协议的消息或指令，将其转换为对应的电池管理系统遵守的第一通信协议的消息或指令，并将转换后的消息或指令发送给电池管理系统。
可选的，所述的充电机还包括：指示模块，该指示模块适于向指令分析模块发送指示消息或选择信号，指示所述第一通信协议的协议类型。
与现有技术相比，本发明的优点在于提高了充电机的资源利用率。
附图说明
图1a是现有技术中，电动车在充电时与充电站内EV充电机之间的连接关系示意图；
图1b是现有技术中，电动车和充电机遵守的各种标准对应的充电接头示意图；
图2是根据本发明一个实施例，提供的一种多标准兼容的充电机的结构示意图；
图3是根据本发明另一个实施例，提供的一种多标准兼容的充电机的结构示意图；
图4是根据本发明又一个实施例，提供的一种多标准兼容的充电机的结构示意图；
图5是根据本发明又一个实施例，图4中提供的EV充电机利用内部协议进行通信的一个示例过程的时序图；
图6是图5所示时序图中，数据传输装置31进行协议转换或映射的直观示意图；
图7是根据本发明又一个实施例，图4中提供的EV充电机利用内部协议进行通信的一个示例过程的时序图；
图8是根据本发明又一个实施例，图4中提供的EV充电机利用内部协议进行通信的一个示例过程的时序图；
图9是根据本发明又一个实施例，图4中提供的EV充电机利用内部协议进行通信的一个示例过程的时序图；
图10是根据本发明又一个实施例，图4中提供的EV充电机利用内部协议进行通信的一个示例过程的时序图；
图11是根据本发明又一个实施例，提供的一种多标准兼容的充电机的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
发明人经过研究发现，为了使EV充电机(例如，电动汽车直流充电机)能够对遵守不同通信协议的电动车充电，可以重用充电机的功率变换器以适应不同标准(即协议)，即需要功率变换器接收并理解各种协议的指令。这样，当电动车充电时，首先通知功率变换器目前与充电机连接的电动车的BMS遵守的协议类型，然后功率变换器采用该种协议与BMS进行通信。
基于上述分析，根据本发明的一个实施例，提供一种多标准兼容的充电机。如图2所示，该充电机50包括：指示模块51，和与指示模块51耦接的功率变换器52；功率变换器52进一步包括系统控制器522和功率模块523。
其中，系统控制器522能够分析多种现有通信协议的指令，包括CHAdeMO、SAE、IEC等。系统控制器522包括与多种通信协议的消息或指令匹配的接口，适于接收所述多种通信协议的消息或指令并按照该消息或指令配置功率模块输出功率。指示模块51与系统控制器522耦接，向系统控制器522发送指示消息，告知系统控制器522当前连接的电动车60(具体为BMS 61)的通信协议类型。系统控制器522适于根据所述指示消息中的通信协议类型，与BMS 61建立通信，并控制功率模块523对电动车60(具体为电池62)充电。
另外，指示模块51位于充电机50上，可以接收操作员的操作，产生所述指示消息。
由于目前的充电机和电动车的充电接头都对应特定的通信协议(不同的通信协议具有不同的接头)，当充电接头电气连接后，指示模块51可以根据充电接头的标识符识别电动车采用的通信协议类型。这样指示模块51可以自动识别电动车60的通信协议类型，全自动的完成充电过程。
由于电动车标准众多且发展迅速，功率变换器需要适应新的通信协议不断出现的特点。
根据本发明另一个实施例，提供一种多标准兼容的充电机。如图3所示，该充电机50包括：指令分析模块53和功率变换器52；功率变换器52进一步包括系统控制器522和功率模块523；指令分析模块53分别与系统控制器522和BMS 61耦接，转发系统控制器522和BMS 61之间的通信数据。
其中，指令分析模块53能够分析多种现有通信协议的指令，包括CHAdeMO、SAE、IEC、南方电网、国标等，并建立这些协议之间的消息映射关系。即指令分析模块53将各种类型协议的消息映射为系统控制器522对应的协议的消息。这样，不论系统控制器522遵守哪种通信协议类型，都可以与BMS 61建立通信，并控制功率模块523对电动车60(具体为电池62)充电。
现有通信协议之间的消息对应关系的示例如表1所示，其中显示的是南方电网、国家电网和CHAdeMO之间的消息对应关系，具体到数据字段级别(其中，PS表示PDU Specific，可以认为是目标地址)。
表1
Figure BDA0000136931560000071
在本发明的其他实施例中，指令分析模块53还可以位于充电机50的外部。
由于增加了指令分析模块53，当出现新的通信协议类型时，或当现有的通信协议更新时，可以只更新指令分析模块53，不必更换充电机50的功率变换器，进一步重用了功率变换器以对遵守不同标准的电动车充电。
上述实施例中，指令分析模块与功率变换器之间必须按照功率变换器遵守的通信协议类型进行通信，这样，指令分析模块的类型也会非常多。
为了解决这个问题，根据本发明的另一个实施例，在指令分析模块与功率变换器之间提供一种统一的内部通信协议。此时，指令分析模块又称为数据传输装置，负责在内部通信协议和现有的通信协议(称为外部通信协议)之间执行转换。下文中，内部通信协议简称为内部协议，外部通信协议简称为外部协议。
一般来说，电动车充电过程包括四个阶段：
(1)握手阶段：当BMS和充电机物理连接完成并上电后，BMS和充电机进入握手阶段，充电机确认汽车的相关信息，例如车辆识别代码(Vehicle Identification Number，英文缩写为VIN)。
(2)配置阶段：握手阶段完成后，BMS和充电机进入配置阶段。在此阶段，充电机向电池管理系统BMS发送充电机最大输出级别，BMS判断能否满足充电需求从而判断能否进行充电。
(3)充电阶段：配置阶段完成后，BMS和充电机进入充电阶段。BMS向充电机实时发送电池充电级别需求(包括充电模式，电池所需求的电压、电流和功率值)和电池充电状态(包括充电电流和充电电压的测量值、电池组最低温度、电池组最高温度、电池荷电状态以及剩余充电时间)。充电机向BMS发充电机充电状态(包括电压输出值、电流输出值和累计充电时间)，充电机根据电池的充电级别需求调整充电电压和电流，BMS和充电机根据各自的充电参数或收到对方中止充电报文来判断充电是否结束。
(4)充电结束阶段：当BMS和充电机有一方结束充电阶段后，便进入充电结束阶段。在该阶段BMS向充电机发送整个充电过程中的统计数据。
本领域技术人员可以理解，上述各种数据传输不必以四个阶段的方式完成，也可以以更多或较少的阶段完成；而且，各个阶段包含的数据传输也不必与上述相同，只要能够实现通信目的即可。
为了确保上述充电过程的顺利进行，根据本发明一个实施例，提供一种统一的内部通信协议，该协议中的消息类型如表1所示：
表1
Figure BDA0000136931560000091
需要注意的是，上述统一的内部通信协议的消息也可以称为帧，上述消息类型表也可以称为帧类型表；另外，消息和帧中包含对应的指令，所以上述消息类型表也可以成为指令表。下面以消息作为统一的内部通信协议的描述方式，本领域普通技术人员可以理解，这并不是为了限制的目的。
根据上述各种消息的作用，其包括的数据可以如表2所示：
表2
Figure BDA0000136931560000102
Figure BDA0000136931560000111
根据上述各种消息的作用及其包含的数据，该统一的内部通信协议(简称内部协议)与诸如CHAdeMo的外部通信协议(简称外部协议)之间的映射关系定义如表3所示：
表3
  内部协议   外部协议(CHAdeMo)
  1   POC   108H
  2   CCR   部分102H数据
  3   PRA   部分109H数据
  4   CSR   部分102H数据
  5   CER   部分102H数据
  6   PEN   部分109H数据
  7   POS   部分109H数据
  8   CCS   部分109H和部分102H数据
在本发明其他实施例中，上述如表1所示的内部协议的消息类型可以继续扩充，并且扩充的数量取决于用户的需求；同理，如表2所示的数据、如表3(又称为协议关系表)所示的对应关系也可以进一步扩展。
一方面，数据传输装置与功率转换器之间使用内部协议，另一方面，数据传输装置与BMS之间使用现有的CHAdeMO等外部协议，利用上述内部协议进行充电过程的数据流如下：
第一、握手阶段：
S11、数据传输装置触发功率转换器开始启动通信程序(CSR消息)；
S12、数据传输装置转发电池类型至功率转换器(CSR消息)；所述电池类型由BMS通过外部协议发送给数据传输装置；
S13、功率转换器发送功率转换器输出能力至数据传输装置(POC消息)；
第二、配置阶段：
S20、数据传输装置将该输出能力转发给BMS；
S21、数据传输装置转发充电开始请求(CSR消息)，请求功率转换器开始充电；所述充电开始请求由BMS通过外部协议发送给数据传输装置；
S22、功能转换器内部做好充电准备后，向数据传输装置发送确认(PRA消息)；数据传输装置将该确认转发给BMS；
第三、充电阶段：
S31、数据传输装置转发电池的充电级别需求(CCR消息)和电池状态(CCS消息)至功率转换器；所述充电级别需求和电池状态由BMS通过外部协议发送给数据传输装置；
S32、功率转换器收到充电级别需求(CCR消息)和电池状态(CCS消息)信息后，按照请求的充电级别进行功率输出(由系统控制器控制功率模块完成此功能)，并将功率转换器的输出状态发送至数据传输装置(POS消息)，再由数据传输装置(利用与POS对应的外部协议消息)转发至BMS；
S33、正常充电时，循环步骤S31和S32；
S34、充电结束信号触发可由独立的两部分完成：
(1)功率转换器发生故障后，可发送错误提示(PEN消息)至数据传输装置；数据传输装置进行协议映射后(利用与PEN对应的外部协议消息)将所述错误提示转发至BMS；
(2)BMS在需要停止充电时(正常停止/故障停止)，利用外部协议向数据传输装置发送充电结束请求，数据传输装置向功率转换器发送充电结束请求(CER消息，包含充电结束请求和停止原因)。
第四、充电结束阶段：
数据传输装置和BMS交互各自的充电统计信息(具体包含电池最高最低电压，终了和初始SOC，输出能量，输出电量，累计充电时间)，而功率转换器和数据传输装置可以不交互信息。
本领域的技术人员可以理解，上述设计的内部协议的指令格式、数量可以做任何改变，只要能够满足各个充电阶段的信息传输需求即可。
基于上述内部协议的设计，本实施例提供一种多标准兼容的充电机。如图4所示，该EV充电机30包括：数据传输装置31，与电动车40的BMS41耦接，利用外部协议相互发送数据；和功率转换器32，利用内部协议与数据传输装置31相互发送数据，通过数据传输装置31实现与BMS41通信，并对电池42充电。
继续参考图4，数据传输装置31进一步包括：信息收发模块311，与电动车40的BMS41耦接，两者利用外部协议相互发送数据；和
协议转换模块312，适于将各种外部协议的消息、帧或指令转换为内部协议的消息、帧或指令或相反(即将内部协议的消息、帧或指令转换为各种外部协议的消息、帧或指令)，并与功率转换器32耦接，两者利用内部协议相互发送数据。
继续参考图4，功率转换器32进一步包括：功率模块322，适于对电池42充电；和
系统控制器321；系统控制器321进一步包括：协议处理模块3211，与协议转换模块312耦接，适于分析内部协议的消息，并根据消息中的指令控制功率模块322对电池42充电或执行其他动作，例如向BMS41发送响应或请求数据等。
根据本发明的另一个实施例，协议处理模块3211可以省略，系统控制器321与协议转换模块312耦接，适于分析内部协议的消息，并根据消息中的指令控制功率模块322对电池42充电或执行其他动作。
根据本发明的另一个实施例，数据传输装置31还可以包括第二信息收发模块(未示出)，用于与协议处理模块3211通信，利用内部协议相互发送数据。
根据本发明的另一个实施例，数据传输装置31也可以不包括信息收发模块311，由协议转换模块312直接分别与协议处理模块3211和BMS41通信，协议转换模块312与系统控制器321之间通过内部协议通信，协议转换模块312与BMS41之间通过外部协议通信。
根据本发明的另一个实施例，协议转换模块312可以省略，数据传输装置31适于将各种外部协议的消息、帧或指令转换为内部协议的消息、帧或指令或相反。
根据本发明的另一个实施例，所述数据传输装置可以集成在功率转换器32中，或者集成在系统控制器321中。
根据本发明的一个实施例，上述EV充电机30利用内部协议进行通信的一个示例过程如图5所示。该通信过程体现电动车40如何得到功率转换器32的配置参数“最大电压输出”，具体包括：
S101、电动车40插上充电插头，电气连接检验成功后，数据传输装置31向功率转换器32发送CSR消息，触发功率转换器开始启动通信程序；
S102、系统控制器321接收到CSR后，开启通信程序，准备接收来自数据传输装置31的消息；
S103、BMS通过外部协议发送给数据传输装置电池类型；
S104、数据传输装置31(具体为协议转换模块312)根据协议关系表，将接收到的消息转化为内部协议的CSR消息；
S105、数据传输装置31(具体为消息收发模块311)发送CSR消息至系统控制器321；
S106、系统控制器321按照消息中包含的指令获取相应的最大电压输出的配置数据600V(最大输出电压的配置信息在功率转换器出厂的时候就已经存储在系统控制器321内)；
S107、系统控制器321通过内部协议的消息POC将最大电压输出的配置数据600V发送给数据传输装置31；
S108、数据传输装置31(具体为协议转换模块312)根据协议关系表，将应答信息POC映射为外部协议例如CHAdeMo的消息108H；
S109、数据传输装置31(具体为消息收发模块311)发送该108H消息至BMS 41，完成通信过程。
BMS 41根据该配置数据600V是否满足车载电池的需求指示客户进行后续动作。如果满足，则进行配置阶段的剩余步骤；如果不满足，则进入错误处理流程。同时电动车提示客户无法进行充电，及无法充电的原因。
另外，上述步骤S106～S108还可以参考图6，其中突出显示了数据传输装置31(具体为协议转换模块312)进行协议转换或映射的直观示意图。
根据本发明的另一个实施例，上述EV充电机30利用内部协议进行通信的一个示例过程如图7所示。该通信过程体现遵守CHAdeMo协议规范的电动车40在配置阶段如何与功率转换器32进行数据交互，具体包括：
S201、BMS通过CHAdeMo协议的消息(102H，DB4即第四字节)向数据传输装置发送充电开始请求给；
S202、数据传输装置31(具体为协议转换模块312)根据协议关系表，将该消息映射为内部协议的CSR消息；
S203、数据传输装置31将CSR消息(携带充电开始请求)发送给系统控制器321，请求功率转换器开始充电；
S204、功能转换器内部做好充电准备后，向数据传输装置发送PRA消息；(如果功率转换器没做好准备，那么BMS将等待，重试数次，直到超时报错)
S205、数据传输装置将PRA消息转换为109H(DB6)，
S206、数据传输装置将该消息转发给BMS。
配置阶段完成数据通信后，即可进入充电阶段。BMS根据电池状态计算最优电流值，传送电流指令；监测输入电流，故障时传送“出错”信号。
根据本发明的另一个实施例，上述EV充电机30利用内部协议进行通信的一个示例过程如图8所示。该通信过程体现遵守CHAdeMo协议规范的电动车40在充电阶段如何与功率转换器32进行数据交互，具体包括：
S301、BMS将充电级别需求和电池状态发送给数据传输装置；充电级别需求：102H(DB2，3，4)；电池状态：109H(DB7，8)；
S302、数据传输装置31(具体为协议转换模块312)根据协议关系表，将该消息映射为内部协议的CCR及CCS消息；
S303、数据传输装置31将CCR及CCS(携带充电级别需求和电池状态)发送至系统控制器321；
S304、系统控制器321收到充电级别需求和电池状态信息后，按照请求的充电级别进行功率输出(由系统控制器321控制功率模块322完成此功能)；
S305、系统控制器321将功率转换器输出的状态发送至数据传输装置31(POS消息)；
S306、数据传输装置31(具体为协议转换模块312)根据协议关系表，将POS消息映射为109H(DB2，3，4)；
S307、数据传输装置31将该消息发送至BMS。
上述充电阶段的通信可以实现充电阶段的信息交互。其中充电机端控制充电输出电压，定时监测充电异常情况；BMS端根据电池状态计算最优电流值，传送电流指令；监测输入电流，故障时传送“出错”信号。
充电结束信号触发的方式可以有两种，包括：方式1、功率转换器32发生故障触发充电结束信号；和方式2、BMS在需要停止充电时(正常停止/故障停止)触发充电结束信号。
根据本发明的另一个实施例，上述方式1中，EV充电机30利用内部协议进行通信的一个示例过程如图9所示。该通信过程体现遵守CHAdeMo协议规范的电动车40如何与功率转换器32进行数据交互结束充电过程，具体包括：
S401、系统控制器321检测到功率转换器端出现的错误，
S402、系统控制器321将错误类型信息发送至数据传输装置31(PEN消息)；
S403、数据传输装置31将PEN(携带错误类型)转换为对应的109H(DB6)；
S404、数据传输装置31将该消息发送至BMS。
根据本发明的另一个实施例，上述方式2中，EV充电机30利用内部协议进行通信的一个示例过程如图10所示。该通信过程体现遵守CHAdeMo协议规范的电动车40如何与功率转换器32进行数据交互结束充电过程，具体包括：
S501、BMS向数据传输装置31发送充电结束请求102H(DB5，6)；
S502、数据传输装置31将102H(携带携带停止充电请求和停止原因)转换为对应的CER；
S503、数据传输装置31向功率转换器(具体为系统控制器321)发送CER消息(携带停止充电请求和停止原因)。
数据传输装置并不把所有的BMS发送的消息全部转发给功率转换器，数据传输装置具有一定的数据处理功能，并且只转发功率转换器必需的经过筛选的信息。
例如，充电时间由数据传输装置计算，并将结果同时发送给功率转换器和BMS，总充电时间也类似处理。再例如，数据传输装置处理BMS的结束充电请求，保留结束理由，只向功率转换器发送结束命令。
本领域技术人员可以理解，上述实施例中的一些以CHAdeMo作为外部协议进行举例说明，但是这只是举例，并不起限定作用。
本领域技术人员可以理解，上述图2、图3和图4所示的实施例可以按照用户的需求任意组合。例如，基于图2和图4所示的实施例的结合，图11显示了一个实际的例子。其中，EV充电机70包括依次耦接的连接器71、数据传输装置72、功率变换器73和供电电路74。
继续参考图11，连接器71用于与电动车的连接器相连，进行电力传输和数据传输；连接器71进一步包括SAE J1772型连接器711、IEC62196-3型连接器712、Chinese GB型连接器713、CHAdeMO型连接器71n等(统称为连接器71)。
数据传输装置72包括信息收发模块721和协议转换模块722。其中，信息收发模块721与连接器71耦接，进行数据传输，数据传输协议为连接器对应的外部协议。协议转换模块722分别与供电电路74和信息收发模块721耦接，进行数据传输，一方面从供电电路74得到选择信号或指示消息，得知与充电器70连接的电动车的外部协议的类型，另一方面通过信息收发模块721和连接器71与电动车按照外部协议进行通信。协议转换模块722主要用于根据所述选择信号进行协议转换，其协议转换功能与图4中的协议转换模块312相同，这里不再赘述。协议转换模块722还与功率变换器73耦接，利用上述内部协议与功率变换器73进行通信。
本领域技术人员可以理解，协议转换模块722也可以直接根据映射表进行消息匹配和转换，本实施例中利用选择信号代替消息匹配过程可以提高效率。
功率变换器73进一步包括系统控制器731和功率模块732，其中系统控制器具有与内部协议的消息或指令匹配的接口，接收内部协议并配置功率模块输出功率。具体的，系统控制器731与协议转换模块722耦接，利用内部协议进行通信，并且根据通信内容与电动车的BMS一起控制充电过程。功率模块732与供电电路74耦接，并通过供电电路74将电力输送给电动车。
供电电路74与连接器71耦接，将电力输送给连接器71以及电动车。供电电路74与协议转换模块722耦接，将选择信号发送给协议转换模块722。详细的过程包括：连接器71(即接头)的电气连接上后，供电电路74即可确定连接器71中具体是哪个连接器正在电气连接；根据具体的连接器例如连接器71n，确定外部协议为CHAdeMO，并将该协议类型发送给协议转换模块722。
假设电动车的通信协议类型为CHAdeMO，充电机70对该电动车的充电过程包括：
首先，连接器71n与电动车的连接器完成电气连接；
其次，供电电路74向协议转换模块722发送选择信号或指示消息，其中包括外部协议类型CHAdeMO；
然后，系统控制器731、协议转换模块722和电动车的BMS开始进行握手阶段、配置阶段和充电阶段的通信，从而统控制器731和BMS控制充电过程，直到充电完成。
应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

Claims (14)

1.一种多标准兼容的充电机，包括：
功率变换器，具有与内部协议的消息或指令匹配的接口；当所述充电机对电动车充电时，适于对电动车的电池输出功率；和
数据传输装置，具有与内部协议的消息或指令以及外部协议的消息或指令匹配的内部接口和外部接口；
当所述充电机对电动车充电时，所述数据传输装置适于通过所述外部接口、根据电池管理系统遵守的外部协议与所述电池管理系统通信，还适于通过所述内部接口、根据功率变换器遵守的内部协议与所述功率变换器通信。
2.根据权利要求1所述的充电机，还包括：
多个充电接头，分别遵守不同的外部协议，适于与电动车连接；和
供电电路，分别与所述功率变换器和充电接头连接，适于将功率变换器的功率输出提供给充电接头；
所述供电电路还与数据传输装置耦接，适于向数据传输装置发送指示消息或选择信号，指示电池管理系统遵守的外部协议类型；
在所述多个充电接头之一与电动车电气连接后，所述供电电路根据该充电接头的标识符识别电动车的电池管理系统遵守的外部协议类型，产生所述指示消息或选择信号。
3.根据权利要求2所述的充电机，其中，所述功率变换器包括功率模块和系统控制器；
所述功率模块适于输出功率到所述供电电路；
所述系统控制器具有与内部协议的消息或指令匹配的接口，适于与所述数据传输装置根据内部协议通信。
4.根据权利要求1所述的充电机，其中，所述数据传输装置包括协议转换模块；
所述协议转换模块适于将内部协议的指令或消息转换为对应的外部指令或消息，还适于将外部协议的指令或消息转换为对应的内部指令和消息。
5.根据权利要求4所述的充电机，其中，所述内部协议包含的指令或消息包括：
POC消息，用于携带充电机的输出能力相关的配置参数；
CCR消息，用于携带电动车的电池的充电级别的请求；
CSR消息，用于携带电动车的通信、充电开始请求和电池类型标识；
CCS消息，用于携带电动车的充电状态；
POS消息，用于携带充电机的实时状态；
CER消息，用于携带电动车的充电结束请求。
6.根据权利要求5所述的充电机，其中，所述内部协议包含的指令或消息还包括：
PRA消息，用于携带充电机的配置完成标识；
PEN消息，用于携带充电机的故障类型。
7.根据权利要求4所述的充电机，其中，所述协议转换模块还适于分析外部协议的消息或指令，对于内部协议不需要的消息或指令，不进行协议转换操作。
8.一种数据传输装置，包括与内部协议的消息或指令以及外部协议的消息或指令匹配的内部接口和外部接口；
所述数据传输装置适于通过所述外部接口、根据电动车的电池管理系统遵守的外部协议与所述电池管理系统通信，还适于通过所述内部接口、根据功率变换器遵守的内部协议与所述功率变换器通信。
9.根据权利要求8所述的数据传输装置，包括协议转换模块；
所述协议转换模块适于将内部协议的指令或消息转换为对应的外部指令或消息，还适于将外部协议的指令或消息转换为对应的内部指令和消息。
10.一种多标准兼容的充电机，包括：功率变换器，所述功率变换器包括系统控制器和功率模块；
所述系统控制器包括与多种通信协议的消息或指令匹配的接口，适于接收所述多种通信协议的消息或指令并按照该消息或指令配置功率模块的输出功率，所述功率模块适于提供功率输出；
当所述充电机对电动车充电时，所述系统控制器与电动车的电池管理系统耦接，并适于根据电池管理系统遵守的通信协议与所述电池管理系统通信。
11.根据权利要求10所述的充电机，还包括：指示模块，该指示模块适于向系统控制器发送指示消息或选择信号，指示电池管理系统遵守的通信协议类型。
12.根据权利要求11所述的充电机，其中，所述指示模块接收输入，产生所述指示消息或选择信号；或者
在充电机的充电接头与电动车电气连接后，所述指示模块根据充电接头的标识符识别电动车的电池管理系统遵守的通信协议类型，产生所述指示消息或选择信号。
13.一种多标准兼容的充电机，包括：
功率变换器，包括：
系统控制器，所述系统控制器适于控制功率模块的输出功率，和
功率模块，所述功率模块适于提供功率输出；
所述充电机还包括指令分析模块，所述指令分析模块包括与多种通信协议的消息或指令匹配的接口，适于接收所述多种通信协议的消息或指令；当所述充电机对电动车充电时，所述指令分析模块分别与系统控制器和电动车的电池管理系统耦接，所述指令分析模块适于：
接收来自电池管理系统的第一通信协议的消息或指令，将其转换为对应的系统控制器遵守的第二通信协议的消息或指令，并将转换后的消息或指令发送给系统控制器，以及
接收来自系统控制器的第二通信协议的消息或指令，将其转换为对应的电池管理系统遵守的第一通信协议的消息或指令，并将转换后的消息或指令发送给电池管理系统。
14.根据权利要求13所述的充电机，还包括：指示模块，该指示模块适于向指令分析模块发送指示消息或选择信号，指示所述第一通信协议的协议类型。
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