1 引言
電動汽車(ev)是由電機(jī)驅(qū)動前進(jìn)的，而電機(jī)的動力則是來自可循環(huán)充電的電池[1]，并且電動汽車對電池的工作特性的要求遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)的電池系統(tǒng)，因此電動汽車電池系統(tǒng)電壓高而且電流大，所以對電動汽車充電機(jī)的要求比較高[2]。
電動汽車充電機(jī)需要能夠在以分鐘計算的時間內(nèi)完成對電池的充電，而不是通常的以小時來計算。以一個電池容量為30kwh的電動汽車蓄電池來計算，如果在15分鐘內(nèi)將它充滿，那么充電功率將達(dá)到120kw，假設(shè)電動汽車的充電電壓在200~400v，那么相應(yīng)的他的充電電流將會達(dá)到300a。如此大的充電電流，如果僅用單一的電源模塊很難實現(xiàn)。面對充電機(jī)的日益大容量化，并聯(lián)均流是一個很好的解決方法[3]。因為軟件均流具有成本較低，擴(kuò)容能力強(qiáng)，擴(kuò)容方便，方案改變、升級容易實現(xiàn)等優(yōu)點，所以在實現(xiàn)的過程中采用軟件均流的方法，但是實現(xiàn)過程中需要解決的關(guān)鍵問題是模塊間的通信問題[4]。
can
總線因為具有通信可靠性高，成本低，簡單實用等優(yōu)點得到了越來越多的應(yīng)用[5]，所以充電機(jī)內(nèi)部模塊間通信采用基于can總線的軟件均流方案[6]；電動汽車充電機(jī)需要和蓄電池管理系統(tǒng)(bms)之間通信，同時由于can總線還具有較高的網(wǎng)絡(luò)安全性等特點，并且作為國際標(biāo)準(zhǔn)已逐漸發(fā)展成汽車電子系統(tǒng)的主流總線，因此將采用can總線作為充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的通信方式；而且can總線的通信距離較遠(yuǎn)(10km)，同時可靠性較高[7]，所以監(jiān)控中心和充電機(jī)之間的通信也采用can通信的方式。
本文對can總線的研究將集中在如何將can總線應(yīng)用在電動汽車充電機(jī)上，并完成充電機(jī)在工作過程中與蓄電池管理系統(tǒng)，內(nèi)部電源模塊以及監(jiān)控中心的通信流程。
2 電動汽車充電機(jī)的通信拓?fù)?
電動汽車充電機(jī)在工作的過程中，需要和車載電池管理系統(tǒng)(bms)、充電站的集中監(jiān)控中心和充電機(jī)內(nèi)部電源模塊之間通信。
如圖 1所示，充電機(jī)的通信系統(tǒng)中包含三個can通信網(wǎng)絡(luò)：
充電機(jī)主控制器與蓄電池管理系統(tǒng)(bms)之間的通信網(wǎng)絡(luò)(can1)：實現(xiàn)充電機(jī)與車載蓄電池管理系統(tǒng)的之間數(shù)據(jù)交換，為動力電池充電提供參數(shù)信息。
充電機(jī)主控制器與充電監(jiān)控系統(tǒng)之間的通信網(wǎng)絡(luò)(can2)：實現(xiàn)監(jiān)控中心與充電機(jī)的實時數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和控制功能，能夠?qū)崟r的通過監(jiān)控中心掌握充電機(jī)的工作狀態(tài)，并能通過充電機(jī)間接獲取蓄電池的信息。
充電機(jī)主控制器與電源模塊之間的網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)(can3)：實現(xiàn)充電機(jī)主控制器與獨立電源模塊之間的數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)基于can總線的軟件均流方案，其中n個電源模塊作為工作模塊，n個電源模塊作為備用的電源模塊。
can網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在電動汽車充電機(jī)上，主要是根據(jù)充電機(jī)的工作原理并結(jié)合can總線的工作特性，制定合適的基于can總線通信的工作流程圖。
圖2 充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的工作流程圖
3 充電機(jī)與bms的can通信
3.1 can1通信
蓄電池與電池管理系統(tǒng)之間的通信流程圖如圖 2所示，在圖2中將充電機(jī)的工作流程和電池管理系統(tǒng)的工作流程聯(lián)系在了一起，并且通過can總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。充電機(jī)與蓄電池之間通過can總線的數(shù)據(jù)傳輸主要包括以下幾個部分：
(1)開始給蓄電池充電之前，bms首先和充電機(jī)建立聯(lián)系，然后將電池的類型、容量、最大的充電允許電壓電流等信息通過can總線發(fā)送給充電機(jī)。
(2)充電過程中，bms將電池的充電參數(shù)電壓、電流、soc等信息定時(500ms)發(fā)送給充電機(jī)，為充電機(jī)改變充電策略、調(diào)整充電參數(shù)提供參考。
(3) 充電結(jié)束后，bms將充電完成的信息通過can總線發(fā)送給充電機(jī)，并切斷和充電機(jī)之間的通信，完成充電。
3.2 can2通訊
充電機(jī)與充電監(jiān)控系統(tǒng)的通信系統(tǒng)為一個獨立的can網(wǎng)絡(luò)，包括了監(jiān)控計算機(jī)和若干臺充電機(jī)。充電機(jī)與充電監(jiān)控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用層應(yīng)能實現(xiàn)以下功能：
(1) 監(jiān)控計算機(jī)至充電機(jī)傳送的數(shù)據(jù)：
l充電機(jī)開機(jī)
l充電機(jī)停機(jī)
l緊急停機(jī)
l充電機(jī)參數(shù)設(shè)置
l時間同步
(2) 充電機(jī)至監(jiān)控計算機(jī)傳送的數(shù)據(jù)：
l電壓、電流、溫度數(shù)據(jù)傳輸
l累計輸入輸出電量
l充電機(jī)故障代碼
l充電時間
(3)監(jiān)控計算機(jī)通過充電機(jī)讀取蓄電池的數(shù)據(jù)：
l蓄電池的標(biāo)識、類型及參數(shù)
l蓄電池電壓數(shù)據(jù)
l蓄電池溫度數(shù)據(jù)
l蓄電池soc數(shù)據(jù)
l蓄電池實時狀態(tài)
3.3 can3通訊
充電機(jī)與電源模塊之間的通信主要是為了實現(xiàn)充電機(jī)的軟件并聯(lián)均流功能，在工作的過程中需要傳輸?shù)氖浅潆娺^程中的電壓電流等參數(shù)值，以及充電機(jī)的工作狀態(tài)等信息。其工作流程包括了以下幾個部分：
(1) 充電開始之前，電源模塊初始化，檢查工作狀態(tài)，確定能否正常工作，設(shè)立允許或禁止充電標(biāo)志位，并且將信息發(fā)送給主控制器；
(2) 充電機(jī)主控制器在得到電池信息，確定充電策略后，會選擇適當(dāng)?shù)某潆娔K參與充電，并將充電的參數(shù)發(fā)送給電源模塊；
(3) 在充電機(jī)主控制器確認(rèn)需要的電源模塊可以工作后，發(fā)出開始充電的指令，并采集充電的參數(shù)；
(4) 主控制器根據(jù)采集的數(shù)據(jù)實時改變充電策略，調(diào)整充電參數(shù)，并實時的監(jiān)控模塊的工作狀態(tài)；
(5) 當(dāng)發(fā)現(xiàn)充電過程中有電源模塊發(fā)出報警信息后，立即啟動備用模塊，并將問題模塊切除充電狀態(tài)；
(6) 充電機(jī)的主控制器在綜合充電狀態(tài)信息后，做出停止充電的判斷，并結(jié)束充電過程，恢復(fù)待機(jī)狀態(tài)。
圖4為充電機(jī)內(nèi)部并聯(lián)均流的工作流程圖，將充電機(jī)主控制器和電源模塊的詳細(xì)工作流程做了規(guī)定，同時包括了can總線在其中的串聯(lián)作用。
圖3 充電機(jī)與監(jiān)控中心的充電流程圖
圖4 充電機(jī)內(nèi)部并聯(lián)均流工作流程圖
4 結(jié)束語
can總線作為一種可靠的網(wǎng)絡(luò)總線已經(jīng)在許多工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，由于can總線具有諸多的優(yōu)點，而且隨著can總線技術(shù)的不斷應(yīng)用和推廣，can總線在汽車充電機(jī)上的使用將會越來越廣泛。本文結(jié)合國家電網(wǎng)的充電機(jī)工作標(biāo)準(zhǔn)并根據(jù)實際充電機(jī)的工作情況，將can總線應(yīng)用在電動汽車充電機(jī)中，并將can總線應(yīng)用到充電機(jī)的具體的工作流程中，并根據(jù)實際的測試過程中對can通信的工作流程做出相應(yīng)的修改，能夠滿足充電機(jī)的高可靠性的
