1 引言

電動汽車(ev)是由電機驅動前進的，而電機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[2]。

電動汽車充電機需要能夠在以分鐘計算的時間內完成對電池的充電，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分鐘內將它充滿，那么充電功率將達到120kw，假設電動汽車的充電電壓在200~400v，那么相應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[3]。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用[5]，所以充電機內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[7]，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：

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(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(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，能夠實時的通過監(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)絡通信網(wǎng)絡(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)絡應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、調整充電參數(shù)提供參考。

(3) 充電結束后，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，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)絡在應用層應能實現(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?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，調整充電參數(shù)，并實時的監(jiān)控模塊的工作狀態(tài)；

(5) 當發(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，并結束充電過程，恢復待機狀態(tài)。

圖4為充電機內部并聯(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 充電機內部并聯(lián)均流工作流程圖

4 結束語

can總線作為一種可靠的網(wǎng)絡總線已經在許多工業(yè)領域得到廣泛的應用，由于can總線具有諸多的優(yōu)點，而且隨著can總線技術的不斷應用和推廣，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總線應用在電動汽車充電機中，并將can總線應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的修改，能夠滿足充電機的高可靠性的