1、 引言

電動汽車（ev）是由電機驅(qū)動前進的，而電機的動力則是來自可循環(huán)充電的電池，并且電動汽車對電池的工作特性的要求遠超過了傳統(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的要求比較高。

電動汽車充電機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)。面對充電機的日益大容量化，并聯(lián)均流是一個很好的解決方法。因為軟件均流具有成本較低，擴容能力強，擴容方便，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。

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，所以充電機內(nèi)部模塊間通信采用基于can總線的軟件均流方案；電動汽車充電機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，并且作為國際標準已逐漸發(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（10km），同時可靠性較高，所以監(jiān)控中心和充電機之間的通信也采用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上，并完成充電機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、 電動汽車充電機的通信拓撲

電動汽車充電機在工作的過程中，需要和車載電池管理系統(tǒng)（bms）、充電站的集中監(jiān)控中心和充電機內(nèi)部電源模塊之間通信。

如圖 1所示，充電機的通信系統(tǒng)中包含三個can通信網(wǎng)絡(luò)：

充電機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)控中心掌握充電機的工作狀態(tài)，并能通過充電機間接獲取蓄電池的信息。

充電機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上，主要是根據(jù)充電機的工作原理并結(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 充電機與電池管理系統(tǒng)之間的工作流程圖

3、 充電機與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總線進行數(shù)據(jù)的傳輸。充電機與蓄電池之間通過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。

（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，為充電機改變充電策略、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，并切斷和充電機之間的通信，完成充電。

3.2 can2通訊

充電機與充電監(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)控計算機和若干臺充電機。充電機與充電監(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)控計算機至充電機傳送的數(shù)據(jù)：

l充電機開機

l充電機停機

l緊急停機

l充電機參數(shù)設(shè)置

l時間同步

（2） 充電機至監(jiān)控計算機傳送的數(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充電機故障代碼

l充電時間

（3）監(jiān)控計算機通過充電機讀取蓄電池的數(shù)據(jù)：

l蓄電池的標識、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

充電機與電源模塊之間的通信主要是為了實現(xiàn)充電機的軟件并聯(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志位，并且將信息發(fā)送給主控制器；

（2） 充電機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） 在充電機主控制器確認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)待機狀態(tài)。

圖4為充電機內(nèi)部并聯(lián)均流的工作流程圖，將充電機主控制器和電源模塊的詳細工作流程做了規(guī)定，同時包括了can總線在其中的串聯(lián)作用。

圖3 充電機與監(jiān)控中心的充電流程圖

圖4 充電機內(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)的充電機工作標準并根據(jù)實際充電機的工作情況，將can總線應(yīng)用在電動汽車充電機中，并將can總線應(yīng)用到充電機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，能夠滿足充電機的高可靠性的要求。

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