一种电动车用弓式充电系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电动车用弓式充电系统及其控制方法，其将地面充电机部分的充电架和充电机与车辆部分的整车控制器、集电弓、电池管理系统、动力电池、高压配电柜、车载无线通信模块、DC/DC转换器、打气泵变频器、打气泵、储气罐、气压开关、充电开关和用于检测车辆的驱动电机转速的转速传感器组成系统，组成系统的各部件控制单元之间，通过车辆CAN网络和所述车载无线通信模块实现状态信息、控制信息和故障信息的传递交互，从而确保充电开启直至运行结束整个过程的可靠性和安全性。

Bow charging system for electric vehicle and control method thereof

The invention discloses a charging system and its control method with a bow type electric vehicle, which will be part of the ground charger charging rack and charger and vehicle part of the vehicle controller, pantograph, battery management system, power battery, high voltage power distribution cabinet, wireless communication module, DC/DC converter, inverter pump, pump, gas tank, pressure switch, charging switch and speed sensor for motor speed detection of vehicle system, all the components of the system control unit, through the interactive transmission of implementation status information, control information and fault information of vehicle CAN network and the wireless communication module, so as to ensure open until the end of run the whole process of charging the reliability and safety of the.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源电动车辆充电领域，具体是一种电动车用弓式充电系统及其控制方法。
技术介绍
应用于城市公交领域的电动车辆对于快速补电，缩短充电等待时间的运营需求越来越高，搭载快充型动力电池的电动车通常采用传统的双路充电枪连接方式充电，而弓式充电是一种新兴的充电应用方式，通过在车顶布置过电流能力更强的车载集电弓总成，结合外部充电架相关设施，能为电动车辆提供一种支持大电流快速充电的方式，并且弓式快速充电站具有占地面积小、投入成本低和使用效率高的特点，非常适合充电场所用地紧张的城市。弓式方式充电是全新的充电方式，目前车用弓式充电方式没有国家和行业执行标准，缺少能有效统筹管理的充电系统和保障充电安全的控制方法，目前仅有少数厂家采用弓式充电方式，而且仅使用最简单的控制方法，就是用一个开关直接控制集电弓工作，不判断车辆及各相关系统部件的互锁状态，在一些失效模式或不可控因素情况下容易出现安全风险。例如：①如果车辆在行驶时，因为操作人员的误操作（按下升弓开关），行车互锁功能没考虑到，集电弓异常升弓，此时车辆正过隧道，会引发交通事故；②充电时，操作人员或无关人员突然降集电弓，或随意中止充电过程，如果没有相对应的保护策略，车辆误上高压或高压急断，会导致车辆电器件损坏等情况出现，同时也会导致集电弓和充电架移位产生电弧，存在火灾隐患；③充电时，因为操作人员的误操作、车辆制动失效时溜车或者集电弓气源气压不足导致集电弓突然降弓，此时集电弓就会突然带载切断，导致产生火花，容易损坏集电弓和充电架弓式充电，存在火灾隐患；④如果没有实时监控集电弓和充电架的硬件连接情况，当集电弓和充电架接触不良好（虚接或抖动），在充电过程中接触电阻变化（增大），集电弓和充电架接触部分容易发热，烧焦点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电动车用弓式充电系统及其控制方法，其可确保充电开启直至运行结束整个过程的可靠性和安全性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种电动车用弓式充电系统，包括地面充电机部分与车辆部分；其中：地面充电机部分包括充电架和具有无线通信功能的充电机，此充电机的输出端连接此充电架的输入端；车辆部分包括整车控制器、集电弓、电池管理系统、动力电池、高压配电柜、车载无线通信模块、DC/DC转换器、打气泵变频器、打气泵、储气罐、气压开关、充电开关和用于检测车辆的驱动电机转速的转速传感器；所述充电架的输出端连接所述集电弓的输入端，所述集电弓与所述整车控制器进行双向连接，所述集电弓的输出端依次连接所述高压配电柜和所述动力电池；所述整车控制器与所述车载无线通信模块、所述打气泵变频器、所述DC/DC转换器和所述电池管理系统之间通过车辆CAN网络进行通信连接；所述打气泵变频器与所述打气泵双向连接，所述打气泵通过气路依次连接所述储气罐和所述集电弓，所述气压开关通过气路与所述储气罐相连接，所述气压开关的信号输出端和所述充电开关分别连接于所述整车控制器的相应输入端，所述整车控制器的输出端连接至所述高压配电柜；所述电池管理系统与所述高压配电柜进行双向连接，所述动力电池检测输出端连接于所述电池管理系统的相应输入端；车辆的仪表、车辆的驱动电机变频器和车辆的电空调控制器分别通过所述车辆CAN网络与所述整车控制器进行通信连接，所述转速传感器连接于所述驱动电机变频器的输入端。进一步地，所述车载无线通信模块连接有人机界面。进一步地，所述仪表的输入端连接有监控探头，此监控探头布置在所述集电弓的周边。进一步地，所述仪表的输入端连接有用于检测所述储气罐内的气压的气压传感器。进一步地，车辆的手刹电连接至所述整车控制器的相应输入端。进一步地，所述车载无线通信模块采用车载WiFi处理器。一种电动车用弓式充电系统的控制方法，将地面充电机部分的充电架和充电机与车辆部分的整车控制器、集电弓、电池管理系统、动力电池、高压配电柜、车载无线通信模块、DC/DC转换器、打气泵变频器、打气泵、储气罐、气压开关、充电开关和用于检测车辆的驱动电机转速的转速传感器组成系统，组成系统的各部件控制单元之间，通过车辆CAN网络和所述车载无线通信模块实现状态信息、控制信息和故障信息的传递交互，以确保充电开启直至运行结束整个过程的可靠性和安全性。进一步地，所述的一种电动车用弓式充电系统的控制方法，通过所述储气罐内的气源为所述集电弓提供升弓或降弓用的气压，通过所述气压开关检测所述储气罐内的气压，通过所述整车控制器采集所述气压开关的信号并通过报文方式控制所述打气泵变频器工作，所述打气泵变频器驱动所述打气泵做相应的动作，以确保所述储气罐内的气源气压充足。进一步地，所述的一种电动车用弓式充电系统的控制方法，所述整车控制器还对所述手刹的开关信号进行检测，当所述整车控制器检测到所述手刹的开关信号和所述集电弓的升弓开关信号都有效的情况下，发送禁止行车报文给所述驱动电机变频器，发送禁止运行报文给所述电空调控制器，并断开所述高压配电柜中的主放电继电器来实现充电行车互锁,以确保车辆的驱动电机和车辆的电空调在充电模式下禁止工作。进一步地，所述的一种电动车用弓式充电系统的控制方法，当所述集电弓升弓到位与所述充电架接触导通后，所述整车控制器发送允许充电报文给所述电池管理系统，启动充电；所述地面充电机的充电报文信号经过无线传输，由车载无线通信模块接收并解析为充电机充电CAN报文，当所述电池管理系统接收到充电机充电报文有效后，依据国家标准通信协议GB/T 27930进行充电信息交互，同时所述电池管理系统实时发送充电状态报文给整车控制器，用以监控充电过程中所述动力电池的实际状态；所述充电状态报文包括“不允许充电”、“允许充电”、“正在充电”、“充电完成”和“充电异常”。进一步地，所述的一种电动车用弓式充电系统的控制方法，通过在车辆上所述集电弓的周边布置监控探头，所述监控探头将采集的图像送至所述仪表，在所述仪表主界面上实时显示监控所述集电弓工作过程的视频监控画面，当所述集电弓升弓时，操作人员通过监控画面查看确认所述集电弓是否升弓到位，所述集电弓和所述充电架是否接触良好；当所述集电弓降弓时，操作人员通过监控画面确认所述集电弓是否回位正常。采用上述方案后，本专利技术的一种电动车用弓式充电系统及其控制方法，将地面充电机部分的充电架和充电机与车辆部分的整车控制器、集电弓、电池管理系统、动力电池、高压配电柜、车载无线通信模块、DC/DC转换器、打气泵变频器、打气泵、储气罐、气压开关、充电开关和用于检测车辆的驱动电机转速的转速传感器组成系统，组成系统的各部件控制单元之间，通过车辆CAN网络和所述车载无线通信模块实现状态信息、控制信息和故障信息的传递交互，从而确保充电开启直至运行结束整个过程的可靠性和安全性。进一步地，车载无线通信模块连接有人机界面，使用者可以通过人机界面根据需要进行手动操作（如未充电完成时手动停止充动），使用更加方便。进一步地，在仪表的输入端连接有布置在所述集电弓的周边的监控探头，通过监控探头从在仪表的主界面上可实时显示监控集电弓工作过程的视频监控画面。当充电开启时，通过监控画面可以观察集电弓是否升弓到位，集电弓与充电架的是否连接良好；当充电结束时，可以通过监控画面观察集电弓是否正常回位。进一步地，所述仪表的输入端连接有用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动车用弓式充电系统，其特征在于，包括地面充电机部分与车辆部分；其中：地面充电机部分包括充电架和具有无线通信功能的充电机，此充电机的输出端连接此充电架的输入端；车辆部分包括整车控制器、集电弓、电池管理系统、动力电池、高压配电柜、车载无线通信模块、DC/DC转换器、打气泵变频器、打气泵、储气罐、气压开关、充电开关和用于检测车辆的驱动电机转速的转速传感器；所述充电架的输出端连接所述集电弓的输入端，所述集电弓与所述整车控制器进行双向连接，所述集电弓的输出端依次连接所述高压配电柜和所述动力电池；所述整车控制器与所述车载无线通信模块、所述打气泵变频器、所述DC/DC转换器和所述电池管理系统之间通过车辆CAN网络进行通信连接；所述打气泵变频器与所述打气泵双向连接，所述打气泵通过气路依次连接所述储气罐和所述集电弓，所述气压开关通过气路与所述储气罐相连接，所述气压开关的信号输出端和所述充电开关分别连接于所述整车控制器的相应输入端，所述整车控制器的输出端连接至所述高压配电柜；所述电池管理系统与所述高压配电柜进行双向连接，所述动力电池检测输出端连接于所述电池管理系统的相应输入端；车辆的仪表、车辆的驱动电机变频器和车辆的电空调控制器分别通过所述车辆CAN网络与所述整车控制器进行通信连接，所述转速传感器连接于所述驱动电机变频器的输入端。...

【技术特征摘要】
1.一种电动车用弓式充电系统，其特征在于，包括地面充电机部分与车辆部分；其中：地面充电机部分包括充电架和具有无线通信功能的充电机，此充电机的输出端连接此充电架的输入端；车辆部分包括整车控制器、集电弓、电池管理系统、动力电池、高压配电柜、车载无线通信模块、DC/DC转换器、打气泵变频器、打气泵、储气罐、气压开关、充电开关和用于检测车辆的驱动电机转速的转速传感器；所述充电架的输出端连接所述集电弓的输入端，所述集电弓与所述整车控制器进行双向连接，所述集电弓的输出端依次连接所述高压配电柜和所述动力电池；所述整车控制器与所述车载无线通信模块、所述打气泵变频器、所述DC/DC转换器和所述电池管理系统之间通过车辆CAN网络进行通信连接；所述打气泵变频器与所述打气泵双向连接，所述打气泵通过气路依次连接所述储气罐和所述集电弓，所述气压开关通过气路与所述储气罐相连接，所述气压开关的信号输出端和所述充电开关分别连接于所述整车控制器的相应输入端，所述整车控制器的输出端连接至所述高压配电柜；所述电池管理系统与所述高压配电柜进行双向连接，所述动力电池检测输出端连接于所述电池管理系统的相应输入端；车辆的仪表、车辆的驱动电机变频器和车辆的电空调控制器分别通过所述车辆CAN网络与所述整车控制器进行通信连接，所述转速传感器连接于所述驱动电机变频器的输入端。2.根据权利要求1所述的一种电动车用弓式充电系统，其特征在于：所述车载无线通信模块连接有人机界面。3.根据权利要求1或2所述的一种电动车用弓式充电系统，其特征在于：所述仪表的输入端连接有监控探头，此监控探头布置在所述集电弓的周边。4.根据权利要求1所述的一种电动车用弓式充电系统，其特征在于：所述仪表的输入端连接有用于检测所述储气罐内的气压的气压传感器。5.根据权利要求1所述的一种电动车用弓式充电系统，其特征在于：车辆的手刹电连接至所述整车控制器的相应输入端。6.根据权利要求1所述的一种电动车用弓式充电系统，其特征在于：所述车载无线通信模块采用车载WiFi处理器。7.一种电动车用弓式充电系统的控制方法，其特征在于：将地面充电机部分的充电架和充电机与车辆部分的整车控制器、集电弓、电池管理系统、动力电池、高压配电柜、车载无线通信模块、DC/DC转换器、打气泵变频器、打气...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖红千，房永强，卢启水，蔡济钧，
申请(专利权)人：厦门金龙旅行车有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35