一種用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車充電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置，包括電動(dòng)汽車A和電動(dòng)汽車B，電動(dòng)汽車A和電動(dòng)汽車B分別包括與BMS連接的電池和充電連接確認(rèn)C；還包括充電轉(zhuǎn)換裝置A、充電轉(zhuǎn)換裝置B和充電連接裝置；充電轉(zhuǎn)換裝置A、B分別包括：充放電主電路、信號(hào)采樣模塊、控制器、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、CAN模塊、充電連接確認(rèn)D、人機(jī)界面、低壓輔助電源和電源模塊；充電連接裝置，包括分別設(shè)置在電動(dòng)汽車A、B上的車輛插座A、B，以及分別設(shè)置在充電轉(zhuǎn)換裝置A、B上的車輛插頭A、B。該裝置將每輛行駛的電動(dòng)汽車作為一個(gè)移動(dòng)電源，采用直流?交流電源轉(zhuǎn)換方式實(shí)現(xiàn)車?車供電的裝置，電動(dòng)汽車在行駛途中能夠快捷、方便地充電。
【專利說明】
一種用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車充電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石化資源的枯竭及全球大氣污染的危害加劇，汽車保有量的與日倶增，使傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。特別是經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展的中國，石油消耗和進(jìn)口量不斷攀升，給油耗大戶汽車工業(yè)的發(fā)展造成了前所未有的壓力。隨著時(shí)代的發(fā)展，電動(dòng)汽車越來越有取代傳統(tǒng)汽車的趨勢。電動(dòng)汽車作為新一代交通工具，在節(jié)能減排、減少污染方面具有不可比擬的優(yōu)勢。然而，隨著電動(dòng)汽車的數(shù)量激增，如何有效的實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車充電問題日益凸顯。
[0003]傳統(tǒng)充電方式一般分為兩種:一是建立大量的充電粧為汽車提供電源，截至2015年，僅武漢市充電粧已經(jīng)建設(shè)及正在建設(shè)的約有11000多個(gè)，雖然數(shù)量較多，但是充電粧分配不均勻，搜索時(shí)間過長、充電緩慢等問題較為嚴(yán)重;另外一種是路面底下安裝充電器對(duì)行駛的汽車進(jìn)行充電，雖然解決了搜索時(shí)間較長等問題，然而建設(shè)成本較高，目前在中國僅有廣州等少量城市進(jìn)行試點(diǎn)。因此會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)汽車使用者在路途中發(fā)生電池電量不足甚至耗盡而無法移動(dòng)的尷尬情景，給電動(dòng)汽車的使用者帶來了極大的不便，也使電動(dòng)汽車的推廣受到一定的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的旨在提供一種將每輛行駛的電動(dòng)汽車作為一個(gè)移動(dòng)電源，采用直流-交流電源轉(zhuǎn)換方式實(shí)現(xiàn)車-車供電的裝置，使得電動(dòng)汽車車主在行駛途中能夠快捷、方便地充電。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置，包括電動(dòng)汽車A和電動(dòng)汽車B，所述電動(dòng)汽車A和電動(dòng)汽車B分別包括與BMS連接的電池和充電連接確認(rèn)C;還包括充電轉(zhuǎn)換裝置A、充電轉(zhuǎn)換裝置B和充電連接裝置；
所述充電轉(zhuǎn)換裝置A、B分別包括:充放電主電路、信號(hào)采樣模塊、控制器、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、CAN模塊、充電連接確認(rèn)D、人機(jī)界面、低壓輔助電源和電源模塊;所述充放電主電路，包括雙向DC/DC、雙向DC/DC充放電控制模塊、雙向AC/DC、雙向AC/DC充放電控制模塊；所述雙向DC/DC與雙向AC/DC連接，所述控制器分別通過所述雙向DC/DC充放電控制模塊與雙向DC/DC連接，通過所述雙向AC/DC充放電控制模塊與雙向AC/DC連接，所述控制器還分別連接有所述IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、CAN模塊、充電連接確認(rèn)D、人機(jī)界面和電源模塊，所述低壓輔助電源與所述雙向AC/DC連接;所述充電轉(zhuǎn)換裝置A與充電轉(zhuǎn)換裝置B之間通過兩側(cè)的雙向AC/DC連接；
所述充電連接裝置，包括分別設(shè)置在所述電動(dòng)汽車A和電動(dòng)汽車B上的車輛插座A、B，以及分別設(shè)置在所述充電轉(zhuǎn)換裝置A和充電轉(zhuǎn)換裝置B上的車輛插頭A、B;所述充電轉(zhuǎn)換裝置A通過車輛插頭A連接所述電動(dòng)汽車A上的車輛插座A，所述充電轉(zhuǎn)換裝置B通過車輛插頭B連接所述電動(dòng)汽車B上的車輛插座B，實(shí)現(xiàn)所述電動(dòng)汽車A和電動(dòng)汽車B之間相互通信。
[0006]上述用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置中，所述雙向DC/DC采用Buck/Boost DC/DC電路，用于調(diào)整所述電動(dòng)汽車A、B電池的充放電電壓，實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng);所述雙向AC/DC采用三相電壓型P麗雙向AC/DC電路，實(shí)現(xiàn)三相交流電壓和直流電壓的相互轉(zhuǎn)換;所述雙向DC/DC充電控制模塊采用充電初期電流環(huán)控制DC/DC電路恒流輸出，達(dá)到電壓設(shè)定值，通過電壓環(huán)恒壓輸出，使電路進(jìn)入先恒流后恒壓的充電模式;所述雙向DC/DC放電控制模塊采用電壓電流雙環(huán)控制結(jié)構(gòu);所述AC/DC充電控制模塊采用電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu);所述AC/DC放電控制模塊采用PQ控制。
[0007]上述用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置中，所述控制器采用Concerto系列的F28M35雙核芯片作為主控芯片，子系統(tǒng)ARM Cortex ?-M3完成通信功能，控制子系統(tǒng)TMS320C28X完成實(shí)時(shí)控制；所述IGBT驅(qū)動(dòng)模塊選用M57962L作為光耦驅(qū)動(dòng)電路，IGBT選用富士 2MBI75U4A-120，當(dāng)所述控制器發(fā)出充放電控制指令時(shí)，通過GP1口去執(zhí)行相應(yīng)的功能；所述CAN模塊包括光電隔離電路和CAN收發(fā)器，光電隔離電路采用6N136放置在所述F28M35和CAN收發(fā)器TJA1050之間，增強(qiáng)抗干擾能力，CAN收發(fā)器TJA1050提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送能力和對(duì)CAN控制器的接收功能，實(shí)現(xiàn)所述控制器與所述BMS之間的通訊。
[0008]上述用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置中，所述人機(jī)界面包括RE485接口和電流計(jì)量裝置，所述RS485接口采用集成TTL轉(zhuǎn)RS485自動(dòng)流向控制芯片，將所述控制器的TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平，同時(shí)添加了LCD發(fā)光二極管，用于顯示RS485總線當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài);所述電流計(jì)量裝置用于電池?cái)?shù)據(jù)包括電壓、電流、電阻、溫度和電量的測定和讀取，包括6個(gè)3.7V鋰電池串聯(lián)的工作電源，和30 Ω 50W的負(fù)載;采用電壓分壓網(wǎng)絡(luò)降壓，單片機(jī)STC12C5A的內(nèi)置ADC進(jìn)行采樣經(jīng)運(yùn)算顯示原電壓;利用分壓法測量電阻；基于電壓和電阻的測定，根據(jù)電阻大小選取一組電池剩余電量和開路電壓的關(guān)系曲線和擬合函數(shù)，通過電壓計(jì)算電池電量；電流測量是利用電流傳感器模塊ACS712ELCTR-20A，將電流量轉(zhuǎn)換為電壓量經(jīng)放大器放大，以100mV/A的特性輸出；溫度測量采用測溫模塊DS18B20;利用LCD1602顯示器進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，讀取電池實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，所述電流計(jì)量裝置通過所述RE485接口連接到所述控制器上。
[0009]上述用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置中，所述信號(hào)采樣模塊包括，數(shù)據(jù)采集模塊、交流電壓采樣模塊、交流電流采樣模塊、直流電壓采樣模塊和直流電流采樣模塊。
[0010]上述用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置中，所述數(shù)據(jù)采集模塊采用基于F28M35的雙12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其端口分配為:端口 ADC1_INA0、ADC1_INA2、ADC1_INA3輸入電網(wǎng)側(cè)三相電壓U_A、U_B、U_C;端口ADC2_INA0、ADC2_INA2、ADC2_INA3輸入電網(wǎng)側(cè)三相電流I_A、I_B、I_C;端口 ADC1_INA4輸出所述電動(dòng)汽車電池電壓參考值UO，端口 ADC2_INA4輸出所述電動(dòng)汽車電池電流參考值10;端口ADC1_INA6輸出直流母線電壓Ud;端口ADC2_INA6輸出直流母線電流Id;用于采集所述電動(dòng)汽車充電電壓電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車充放電模式的調(diào)控。
[0011]上述用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置中，所述交流電壓采樣模塊和交流電流采樣模塊，包括信號(hào)轉(zhuǎn)換、信號(hào)調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路；
所述交流電壓采樣模塊的信號(hào)轉(zhuǎn)換采用電阻將采樣電壓Uan (-220?220V)轉(zhuǎn)換為電壓互感器的額定輸入電流(2mA)，采用電壓互感器DL-PT202D (2mA/2mA)作為信號(hào)調(diào)理將高電壓變換成可測量的低電壓，輸入所述控制器的A/D轉(zhuǎn)換部分； 所述交流電流采樣模塊，采用電流互感器DL-CT03C2.0 (5A/2.5m A)作為信號(hào)調(diào)理部分，輸出電阻將電流輸出信號(hào)變換成電壓信號(hào)，進(jìn)而輸入所述控制器內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換通道；
上述用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置中，所述直流電壓采樣模塊，采用型號(hào)LV25-P的霍爾電壓傳感器(10mA/25mA)檢測充電裝置的輸出電壓及直流側(cè)電壓，在所述LV25-P的輸出端，輸出的O?25mA的信號(hào)通過采樣電阻取出電壓，后接電壓跟隨器，輸出到所述控制器;所述直流電流采樣模塊，選用CHB-300S閉環(huán)霍爾電流傳感器檢測所述充電轉(zhuǎn)換裝置的輸出電流及直流側(cè)電流，所述CHB-300S輸出電流Is為250m A，經(jīng)采樣電阻取出電壓。
[0012]上述用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置中，所述車輛插頭A、B分別設(shè)有九個(gè)觸點(diǎn)，觸點(diǎn)
1、2與所述雙向DC/DC連接，用于傳輸直流電流;觸點(diǎn)3為保護(hù)接地;觸點(diǎn)4、5連接CAN模塊，用于連接所述電動(dòng)汽車通信線；觸點(diǎn)6、7連接所述充電連接確認(rèn)D;觸點(diǎn)8、9連接低壓輔助電源，為所述電動(dòng)汽車提供低壓輔助電源;所述車輛插座A、B分別設(shè)有九個(gè)觸點(diǎn)，觸點(diǎn)1、2與所述電池正、負(fù)極連接，用于傳輸直流電流;觸點(diǎn)3為保護(hù)接地;觸點(diǎn)4、5連接BMS，用于和所述充電轉(zhuǎn)換裝置的通信連接;觸點(diǎn)6、7為充電連接確認(rèn)C;觸點(diǎn)8、9連接BMS，用于接收所述充電轉(zhuǎn)換裝置提供低壓輔助電源。
[0013]上述用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置中，所述電源模塊包括開關(guān)電源和電阻，用于為所述主控芯片提供工作電源；20V電源模塊由220V轉(zhuǎn)24V電源模塊MAF100-220S05串聯(lián)分壓電阻構(gòu)成；15￥、12￥和5￥電源模塊分別采用型號(hào)]\^?125-220515、]\^?125-220512和MAF100-220S05，并將所述5V電源模塊通過所述雙向DC/DC轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生3.3V和1.2V電平，構(gòu)成3.3V和1.2V的電源模塊，在3.3V轉(zhuǎn)1.8V電源模塊中，將3.3V電源通過MAX8869EUE18芯片和所述雙向DC/DC轉(zhuǎn)換產(chǎn)生1.8V電平，用于所述主控芯片F(xiàn)28M35的內(nèi)核供電。
[0014]本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置的連接關(guān)系描述如下，該裝置包括針對(duì)電動(dòng)汽車電源的AC/DC雙向電壓轉(zhuǎn)換裝置、DC/DC雙向電壓轉(zhuǎn)換裝置、以及電流計(jì)量裝置;兩種電壓轉(zhuǎn)換裝置的內(nèi)部通過導(dǎo)線連接，外部通過插頭和插座與電動(dòng)汽車電池相連。電流計(jì)量裝置通過RS485接口連接到主控芯片上。
[0015]本發(fā)明有益效果是:能夠根據(jù)用戶設(shè)定的要求實(shí)現(xiàn)用一臺(tái)電動(dòng)汽車給另外一臺(tái)電動(dòng)汽車充電，提高了電動(dòng)汽車道路應(yīng)急能力，有效延長了續(xù)航時(shí)間。該裝置中的控制模塊可保障電壓電流的穩(wěn)定，同時(shí)人機(jī)交互界面還可實(shí)時(shí)顯示充放的電量，便于計(jì)價(jià)操作。針對(duì)GB/T 20234.3-2011標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的九觸點(diǎn)插頭、插座，適合國內(nèi)所有車型的電動(dòng)汽車互相充電。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例裝置整體設(shè)計(jì)圖；
其中，卜充放電主電路，2-充放電控制模塊，3-控制器，4-信號(hào)采樣模塊，5-交互界面，6-CAN模塊，7-低壓輔助電源，8-充電連接確認(rèn)；
圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例充放電主電路圖；
圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例充放電控制原理圖；
圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例主控芯片硬件設(shè)計(jì)框圖；
圖5-1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例交流電壓米樣電路圖；
圖5-2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例交流電流采樣電路圖； 圖5-3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例直流電壓采樣電路圖；
圖5-4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例直流電流采樣電路圖；
圖6為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例RS485接口電路；
圖7為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例220V轉(zhuǎn)20V開關(guān)電源設(shè)計(jì)圖；
圖8為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例5V轉(zhuǎn)3.3V、1.2V開關(guān)電源設(shè)計(jì)圖；
圖9為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例3.3V轉(zhuǎn)1.8V開關(guān)電源設(shè)計(jì)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0018]下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其它工藝的可應(yīng)用性和/或其他材料的使用。另外以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實(shí)施例，這樣第一特征和第二特征可能不是直接接觸。
[0019]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定，術(shù)語“相連”、“連接”應(yīng)作廣義理解，比如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例的用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置可基于以下描述的用于電動(dòng)汽車的充電連接裝置實(shí)現(xiàn)，在對(duì)用于電動(dòng)汽車的充電連接裝置進(jìn)行詳細(xì)描述后，進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)汽車之間互相充電的裝置進(jìn)行描述。
[0021]下面參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的用于電動(dòng)汽車的充電連接裝置以及具有該充電連接裝置的電動(dòng)汽車。
[0022]如圖1所示，充電連接裝置在充電轉(zhuǎn)換裝置A和充電轉(zhuǎn)換裝置B上分別設(shè)計(jì)有九個(gè)觸點(diǎn)的插頭，觸點(diǎn)1、2與雙向DC/DC連接;觸點(diǎn)3為保護(hù)接地;觸點(diǎn)4、5連接CAN模塊，觸點(diǎn)6、7連接充電連接確認(rèn)D ；觸點(diǎn)8、9連接低壓輔助電源。在電動(dòng)汽車A電動(dòng)汽車B上分別設(shè)計(jì)有九個(gè)觸點(diǎn)的插座，觸點(diǎn)1、2與電池正、負(fù)極連接;觸點(diǎn)3為保護(hù)接地;觸點(diǎn)4、5連接BMS;觸點(diǎn)6、7為充電連接確認(rèn)C;觸點(diǎn)8、9連接BMS。觸點(diǎn)1、2與電池正負(fù)極連接，傳輸直流電流。觸點(diǎn)3為保護(hù)接地。觸點(diǎn)4、5連接CAN模塊，與電動(dòng)汽車的通信線連接。觸點(diǎn)6、7為充電連接確認(rèn)。觸點(diǎn)8、9為電動(dòng)汽車提供低壓輔助電源。
[0023]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的實(shí)施例中，充電轉(zhuǎn)換裝置的內(nèi)部由充放電主電路I，充放電控制模塊2，控制器3，信號(hào)采樣模塊4，交互界面5，CAN模塊6，低壓輔助電源7，充電連接確認(rèn)8構(gòu)成。
[0024]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，充放電主電路I包括雙向DC/DC模塊、雙向DC/DC充電控制模塊、雙向DC/DC放電控制模塊、雙向AC/DC模塊、雙向AC/DC充電控制模塊、雙向AC/DC放電控制模塊和濾波器。
[0025]具體實(shí)施時(shí)，雙向DC/DC模塊采用Buck/Boost DC/DC電路，調(diào)整電動(dòng)汽車電池的充放電電壓，實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)。雙向AC/DC模塊采用三相電壓型P麗雙向AC/DC電路，實(shí)現(xiàn)三相交流電壓和直流電壓的相互轉(zhuǎn)換。
[0026]如圖3所示，充放電控制原理圖，雙向DC/DC充電控制模塊，在充電初期用電流環(huán)控制DC/DC電路恒流輸出，達(dá)到電壓設(shè)定值后，再通過電壓環(huán)恒壓輸出，使電路進(jìn)入先恒流后恒壓的充電模式。雙向DC/DC放電控制模塊采用電壓電流雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)。Ud。、Id。是電動(dòng)汽車電池兩端實(shí)時(shí)采集的電壓電流。將電動(dòng)汽車電池兩端實(shí)時(shí)采集的電壓Ud。與參考電壓Udc—ref相比較產(chǎn)生的誤差壓信號(hào)，通過PI控制器調(diào)節(jié)，為電流環(huán)提供電流參考值Id?！猺ef。然后再將Id?！猺rf與測得的電動(dòng)汽車電池兩端實(shí)時(shí)采集的電流Id。比較，通過PI調(diào)節(jié)控制PWM，進(jìn)而控制DC/DC轉(zhuǎn)換電路的工作。
[0027]DC/AC充電控制模塊采用電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，對(duì)于電壓外環(huán)，將測得的直流側(cè)電壓Udc與Udyef相比較產(chǎn)生誤差電壓信號(hào)，通過PIl控制器調(diào)節(jié)，為內(nèi)環(huán)電流提供參考值Id—ref。將測得的三相輸入電流進(jìn)行dq變換，得到直流反饋信號(hào)Id、Iq。讓Id去跟蹤電壓外環(huán)輸出來的直流電流參考值Id—rrf，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的。
[0028]DC/AC放電控制模塊采用PQ控制。功率外環(huán)通過PI控制器實(shí)現(xiàn)解耦和功率無差控制，外環(huán)PI控制器輸出為內(nèi)環(huán)電流控制Id、Iq的設(shè)定值，通過與電池輸出電流反饋值進(jìn)行比較，偏差通過內(nèi)環(huán)控制器作用得到需要調(diào)制的dq軸電壓值，再經(jīng)過計(jì)算得到SPWM調(diào)制比及初始角，SPffM輸出6路調(diào)制信號(hào)控制DC/AC的6個(gè)IGBT，達(dá)到控制電動(dòng)汽車電池輸出/輸入有功功率、無功功率的目的。如圖4所示，
更進(jìn)一步地，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)汽車之間互相充電的裝置進(jìn)行描述，在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，基于F288M35雙核芯片的外圍控制電路，包括主控芯片、數(shù)據(jù)采集模塊、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、CAN模塊、人機(jī)界面、直流電壓采樣模塊、直流電流采樣模塊、交流電壓采樣模塊、交流電流采樣模塊和電源模塊。
[0029]主控芯片采用Concerto系列的F28M35雙核芯片，主器件子系統(tǒng)ARM Cortex? -M3完成通信功能，控制子系統(tǒng)TMS320C28x完成實(shí)時(shí)控制。
[0030]數(shù)據(jù)采集模塊用于采集電動(dòng)汽車充電電壓電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車充放電模式的調(diào)控，運(yùn)用基于F28M35的雙12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行如下的端口分配:端口 ADC1_INA0、ADC1_INA2、ADC1_INA3輸入電網(wǎng)側(cè)三相電壓U_A、U_B、U_C;端口ADC2_INA0、ADC2_INA2、ADC2_INA3輸入電網(wǎng)側(cè)三相電流I_A、I_B、I_C;端口 ADC1_INA4輸出電動(dòng)汽車電池電壓參考值U0，端口ADC2_INA4輸出電動(dòng)汽車電池電流參考值10 ；端口ADC1_INA6輸出直流母線電壓Ud ；端口 ADC2_INA6輸出直流母線電流Id。
[0031]交流采樣模塊由信號(hào)轉(zhuǎn)換、信號(hào)調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換三部分電路組成。對(duì)于交流電壓采樣模塊，如圖5-1所示，信號(hào)轉(zhuǎn)換部分用電阻將采樣電壓Uan (-220?220V)轉(zhuǎn)換為電壓互感器的額定輸入電流(2mA)，使用電壓互感器DL-PT202D (2mA/2mA)作為信號(hào)調(diào)理部分把高電壓變換成可測量的低電壓，輸入主控模塊內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換部分。對(duì)于交流電流米樣模塊，如圖5-2所示，使用電流互感器DL-CT03C2.0 (5A/2.5m A)作為信號(hào)調(diào)理部分，輸出電阻將電流輸出信號(hào)變換成電壓信號(hào)，進(jìn)而輸入主控模塊內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換通道。
[0032]直流電壓采樣模塊，如圖5-3所示，采用LV25-P型號(hào)的霍爾電壓傳感器(1mA/25mA)檢測裝置的輸出電壓及直流側(cè)電壓，在傳感器LV25-P的輸出端，輸出的O?25mA的信號(hào)通過采樣電阻取出電壓，后接電壓跟隨器，之后輸出到主控芯片。
[0033]直流電流采樣電路，如圖5-4所示，選用CHB-300S閉環(huán)霍爾電流傳感器檢測裝置的輸出電流及直流側(cè)電流。霍爾電流傳感器輸出電流Is為250m A，經(jīng)采樣電阻取出電壓。
[0034]P麗驅(qū)動(dòng)模塊選用M57962L作為光耦驅(qū)動(dòng)電路，選用的IGBT為富士 2MBI75U4A-120。當(dāng)控制器發(fā)出充放電控制指令時(shí)，通過GP1口去執(zhí)行相應(yīng)的功能。
[0035]如圖6所示，人機(jī)界面交互模塊由RE485接口和電流計(jì)量裝置兩部分構(gòu)成。第一部分RE485接口用于本充放電裝置與人機(jī)界面之間的通信，采用集成TTL轉(zhuǎn)RS485自動(dòng)流向控制芯片，將控制器的TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平，供人機(jī)交互界面裝置工作，同時(shí)在電路中添加了LCD發(fā)光二極管來顯示485總線當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。第二部分電流計(jì)量裝置用于電池?cái)?shù)據(jù)，包括電壓、電流、電阻、溫度和電量的測定和讀取。首先將6個(gè)3.7V鋰電池串聯(lián)為電流計(jì)量裝置提供工作電源，將30 Q50W的電阻作為負(fù)載。對(duì)于其中測壓模塊，如圖9所示，利用電阻分壓網(wǎng)絡(luò)將較高電壓降到較低電壓后，再用單片機(jī)STC12C5A的內(nèi)置ADC進(jìn)行采樣，經(jīng)簡單的運(yùn)算還原為原電壓并顯示出來。本測壓模塊利用電容Cl和C2來使分得的電壓更穩(wěn)定，后接一個(gè)運(yùn)放使前級(jí)電路與后級(jí)ADC隔離開來，同時(shí)利用運(yùn)放輸入阻抗無窮大的特性，達(dá)到防止干擾的目的。對(duì)于電阻的測量，利用分壓法測電阻，由于所選運(yùn)放由三極管構(gòu)成，輸入阻抗較小，所以最大只能測量20ΜΩ的電阻?；陔妷汉碗娮璧臏y定，根據(jù)電阻大小選取一組電池剩余電量和開路電壓的關(guān)系曲線和擬合函數(shù)，通過電壓計(jì)算出電池電量。對(duì)于電流的測定是通過電流傳感器模塊ACS712ELCTR-20A來測量的，其內(nèi)含采樣0.3Ω電阻，將電流量轉(zhuǎn)換為電壓量并利用放大器放大，最終表現(xiàn)出100mV/A的特性輸出。對(duì)于溫度的測量是利用DS18B20測溫模塊，此溫度傳感器模塊將溫度直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸給單片機(jī)。最后利用LCD1602顯示器進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。裝置工作時(shí)將電池通過傳輸線連接到電流計(jì)量裝置上，便可達(dá)到讀取電池實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的目的。
[0036]CAN通訊模塊由光電隔離電路和CAN收發(fā)器組成。光電隔離芯片6N136放置在F28M35和CAN收發(fā)器TJA1050之間，增強(qiáng)抗干擾能力。CAN收發(fā)器TJA1050可以提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送能力和對(duì)CAN控制器的接收功能。從而實(shí)現(xiàn)控制器與BMS之間的通訊。
[0037]電源模塊由開關(guān)電源和電阻構(gòu)成，用于為主控芯片提供工作電源。20V電源模塊由220V轉(zhuǎn)24V電源模塊MAF100-220S05串聯(lián)分壓電阻構(gòu)成；如圖7所示。15V、12V和5V電源模塊分別采用 MAF125-220S15、MAF125-220S12 和 MAF100-220S05 的型號(hào)。并將 5V 電源通過 DC/DC轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生3.3V和1.2￥，構(gòu)成3.3￥和1.2V的電源;如圖8所示。在3.3V轉(zhuǎn)1.8V電源模塊中，將3.3V電源通過MAX8869EUE18芯片DC/DC轉(zhuǎn)換產(chǎn)生1.8V電平，用于主控芯片F(xiàn)28M35的內(nèi)核供電。
[0038]以上所描述的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)兩臺(tái)電動(dòng)汽車之間互相安全自動(dòng)地充電，并且能夠?qū)崟r(shí)觀察電動(dòng)汽車電池狀態(tài)，選擇充放電控制策略。
[0039]應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。
[0040]雖然以上結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變形或修改，而不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)。本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置，包括電動(dòng)汽車A和電動(dòng)汽車B，所述電動(dòng)汽車A和電動(dòng)汽車B分別包括與BMS連接的電池和充電連接確認(rèn)C;其特征在于，還包括充電轉(zhuǎn)換裝置A、充電轉(zhuǎn)換裝置B和充電連接裝置； 所述充電轉(zhuǎn)換裝置A、B分別包括:充放電主電路、信號(hào)采樣模塊、控制器、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、CAN模塊、充電連接確認(rèn)D、人機(jī)界面、低壓輔助電源和電源模塊;所述充放電主電路，包括雙向DC/DC、雙向DC/DC充放電控制模塊、雙向AC/DC、雙向AC/DC充放電控制模塊；所述雙向DC/DC與雙向AC/DC連接，所述控制器分別通過所述雙向DC/DC充放電控制模塊與雙向DC/DC連接，通過所述雙向AC/DC充放電控制模塊與雙向AC/DC連接，所述控制器還分別連接有所述IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、CAN模塊、充電連接確認(rèn)D、人機(jī)界面和電源模塊，所述低壓輔助電源與所述雙向AC/DC連接;所述充電轉(zhuǎn)換裝置A與充電轉(zhuǎn)換裝置B之間通過兩側(cè)的雙向AC/DC連接； 所述充電連接裝置，包括分別設(shè)置在所述電動(dòng)汽車A和電動(dòng)汽車B上的車輛插座A、B，以及分別設(shè)置在所述充電轉(zhuǎn)換裝置A和充電轉(zhuǎn)換裝置B上的車輛插頭A、B;所述充電轉(zhuǎn)換裝置A通過車輛插頭A連接所述電動(dòng)汽車A上的車輛插座A，所述充電轉(zhuǎn)換裝置B通過車輛插頭B連接所述電動(dòng)汽車B上的車輛插座B，實(shí)現(xiàn)所述電動(dòng)汽車A和電動(dòng)汽車B之間相互通信。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置，其特征在于，所述雙向DC/DC采用Buck/Boost DC/DC電路，用于調(diào)整所述電動(dòng)汽車A、B電池的充放電電壓，實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng);所述雙向AC/DC采用三相電壓型P麗雙向AC/DC電路，實(shí)現(xiàn)三相交流電壓和直流電壓的相互轉(zhuǎn)換;所述雙向DC/DC充電控制模塊采用充電初期電流環(huán)控制DC/DC電路恒流輸出，達(dá)到電壓設(shè)定值，通過電壓環(huán)恒壓輸出，使電路進(jìn)入先恒流后恒壓的充電模式；所述雙向DC/DC放電控制模塊采用電壓電流雙環(huán)控制結(jié)構(gòu);所述AC/DC充電控制模塊采用電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu);所述AC/DC放電控制模塊采用PQ控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置，其特征在于，所述控制器采用Concerto系列的F28M35雙核芯片作為主控芯片，子系統(tǒng)ARM Cortex ?-M3完成通信功能，控制子系統(tǒng)TMS320C28X完成實(shí)時(shí)控制;所述IGBT驅(qū)動(dòng)模塊選用M57962L作為光耦驅(qū)動(dòng)電路，IGBT選用富士 2MBI75U4A-120，當(dāng)所述控制器發(fā)出充放電控制指令時(shí)，通過GP1口去執(zhí)行相應(yīng)的功能;所述CAN模塊包括光電隔離電路和CAN收發(fā)器，光電隔離電路采用6N136放置在所述F28M35和CAN收發(fā)器TJA1050之間，增強(qiáng)抗干擾能力，CAN收發(fā)器TJA1050提供對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送能力和對(duì)CAN控制器的接收功能，實(shí)現(xiàn)所述控制器與所述BMS之間的通訊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置，其特征在于，所述人機(jī)界面包括RE485接口和電流計(jì)量裝置，所述RS485接口采用集成TTL轉(zhuǎn)RS485自動(dòng)流向控制芯片，將所述控制器的TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平，同時(shí)添加了LCD發(fā)光二極管，用于顯示RS485總線當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài);所述電流計(jì)量裝置用于電池?cái)?shù)據(jù)包括電壓、電流、電阻、溫度和電量的測定和讀取，包括6個(gè)3.7V鋰電池串聯(lián)的工作電源，和30 Ω5(Μ的負(fù)載;采用電壓分壓網(wǎng)絡(luò)降壓，單片機(jī)STC12C5A的內(nèi)置ADC進(jìn)行采樣經(jīng)運(yùn)算顯示原電壓;利用分壓法測量電阻；基于電壓和電阻的測定，根據(jù)電阻大小選取一組電池剩余電量和開路電壓的關(guān)系曲線和擬合函數(shù)，通過電壓計(jì)算電池電量；電流測量是利用電流傳感器模塊ACS712ELCTR-20A，將電流量轉(zhuǎn)換為電壓量經(jīng)放大器放大，以100mV/A的特性輸出；溫度測量采用測溫模塊DS18B20;利用IXD1602顯示器進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，讀取電池實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，所述電流計(jì)量裝置通過所述RE485接口連接到所述控制器上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置，其特征在于，所述信號(hào)采樣模塊包括，數(shù)據(jù)采集模塊、交流電壓采樣模塊、交流電流采樣模塊、直流電壓采樣模塊和直流電流采樣模塊。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊采用基于F28M35的雙12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其端口分配為:端口 ADC1_INA0、ADC1_INA2、ADC1_INA3輸入電網(wǎng)側(cè)三相電壓U_A、U_B、U_C;端口ADC2_INA0、ADC2_INA2、ADC2_INA3輸入電網(wǎng)側(cè)三相電流I_A、I_B、I_C;端口 ADC1_INA4輸出所述電動(dòng)汽車電池電壓參考值U0，端口 ADC2_INA4輸出所述電動(dòng)汽車電池電流參考值10;端口ADC1_INA6輸出直流母線電壓Ud;端口ADC2_INA6輸出直流母線電流Id;用于采集所述電動(dòng)汽車充電電壓電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車充放電模式的調(diào)控。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置，其特征在于，所述交流電壓采樣模塊和交流電流采樣模塊，包括信號(hào)轉(zhuǎn)換、信號(hào)調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換電路； 所述交流電壓采樣模塊的信號(hào)轉(zhuǎn)換采用電阻將采樣電壓Uan (-220?220V)轉(zhuǎn)換為電壓互感器的額定輸入電流(2mA)，采用電壓互感器DL-PT202D (2mA/2mA)作為信號(hào)調(diào)理將高電壓變換成可測量的低電壓，輸入所述控制器的A/D轉(zhuǎn)換部分； 所述交流電流采樣模塊，采用電流互感器DL-CT03C2.0 (5A/2.5m A)作為信號(hào)調(diào)理部分，輸出電阻將電流輸出信號(hào)變換成電壓信號(hào)，進(jìn)而輸入所述控制器內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換通道。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置，其特征在于，所述直流電壓采樣模塊，采用型號(hào)LV25-P的霍爾電壓傳感器(10mA/25mA)檢測充電裝置的輸出電壓及直流側(cè)電壓，在所述LV25-P的輸出端，輸出的O?25mA的信號(hào)通過采樣電阻取出電壓，后接電壓跟隨器，輸出到所述控制器;所述直流電流采樣模塊，選用CHB-300S閉環(huán)霍爾電流傳感器檢測所述充電轉(zhuǎn)換裝置的輸出電流及直流側(cè)電流，所述CHB-300S輸出電流Is為250m A，經(jīng)采樣電阻取出電壓。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置，其特征在于，所述車輛插頭A、B分別設(shè)有九個(gè)觸點(diǎn)，觸點(diǎn)1、2與所述雙向DC/DC連接，用于傳輸直流電流;觸點(diǎn)3為保護(hù)接地;觸點(diǎn)4、5連接CAN模塊，用于連接所述電動(dòng)汽車通信線;觸點(diǎn)6、7連接所述充電連接確認(rèn)D;觸點(diǎn)8、9連接低壓輔助電源，為所述電動(dòng)汽車提供低壓輔助電源;所述車輛插座A、B分別設(shè)有九個(gè)觸點(diǎn)，觸點(diǎn)1、2與所述電池正、負(fù)極連接，用于傳輸直流電流;觸點(diǎn)3為保護(hù)接地;觸點(diǎn)4、5連接BMS，用于和所述充電轉(zhuǎn)換裝置的通信連接;觸點(diǎn)6、7為充電連接確認(rèn)C;觸點(diǎn)8、9連接BMS，用于接收所述充電轉(zhuǎn)換裝置提供低壓輔助電源。10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于電動(dòng)汽車互相充電的裝置，其特征在于，所述電源模塊包括開關(guān)電源和電阻，用于為所述主控芯片提供工作電源;20V電源模塊由220V轉(zhuǎn)24V電源模塊MAF100-220S05串聯(lián)分壓電阻構(gòu)成；15V、12V和5V電源模塊分別采用型號(hào)MAF125-220S15、MAF125-220S12和MAF100-220S05，并將所述5V電源模塊通過所述雙向DC/DC轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生3.3V和1.2V電平，構(gòu)成3.3V和1.2V的電源模塊，在3.3V轉(zhuǎn)1.8V電源模塊中，將.3.3V電源通過MAX8869EUE18芯片和所述雙向DC/DC轉(zhuǎn)換產(chǎn)生1.8V電平，用于所述主控芯片F(xiàn)28M35的內(nèi)核供電。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK106042972SQ201610604948
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月28日
【發(fā)明人】崔曉暉, 李偉, 古斯麗
【申請(qǐng)人】武漢大學(xué)