一种电动汽车与供电设备通信的系统和方法与流程

本发明涉及电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种电动汽车与供电设备通信的系统和方法。

背景技术：

随着环保节能意识的增强，电动汽车由于以车载电源为动力，能够解决燃油汽车尾气排放污染环境，高能耗等问题而逐步受到青睐。电动汽车是未来汽车工业发展的方向，与电动汽车高速发展相配套的充电设施是电动汽车能源供给和应用推广的基础。目前在充电接口的标准中（GB/T 20234.2-2015）未给出有关供电设备和电动汽车之间接口通信的具体方法，只是进行简单的充电连接状态判断，没能实现将电动汽车动力电池和车辆的相关信息和充电站信息交互。故在交流充电中如何实现电动汽车与充电设施之间的通信是个未明确的问题。为更好地达到电动汽车充电过程中的电池相关安全数据的实时监控，必须建立交流充电设施与电动汽车之间的通信。

目前常见的供电设备与电动汽车通信是通过在电动汽车、充电设备两端增加电力线载波通信模块完成的。电力线载波通信模块一般耦合在连接端子CP和PE或火线与零线之间，通过输出特定的数字脉冲信号进行充电设备与电动汽车之间的数据通信。此种方案的缺点是：需要在电动汽车端、充电设备端均添加硬件模块，在不同厂家的产品上统一使用较为困难，并且增加了基础成本。

还有一种通信方式是在电动汽车端通过硬件电路的改动，使得车端向供电设备端发送的载波信号包含了一些电动汽车的电池信息。充电设备端进行解析后获取电动汽车的充电信息。此种方案的缺点是：需要在车端改动硬件电路，增加了人力物力成本。

技术实现要素：

本发明提供了一种电动汽车与供电设备通信的系统，解决了电动汽车与供电设备通信需要增加硬件电路，导致推广困难，成本增高的技术问题。

本发明提供的技术方案是：

一种电动汽车与供电设备通信的系统，所述电动汽车包括车辆控制装置，所述供电设备包括充电控制装置，所述车辆控制装置和充电控制装置具有通信协议，所述车辆控制装置和充电控制装置通过信号线CP进行通信。

如上所述的电动汽车与供电设备通信的系统，所述车辆控制装置包括：

第一编码模块，用于对通信信息按照通信协议进行编码生成编码信号并通过信号线CP发送至所述充电控制装置；

第一解码模块，用于接收充电控制装置发送的编码信号并按照通信协议进行解码生成解码信号后发送至第一控制模块；

第一控制模块，用于接收解码信号，用于生成通信信息；

所述充电控制装置包括：

第二编码模块，用于对通信信息按照通信协议进行编码生成编码信号并通过信号线CP发送至所述车辆控制装置；

第二解码模块，用于接收车辆控制装置发送的编码信号并按照通信协议进行解码生成解码信号后发送至第二控制模块；

第二控制模块，用于接收解码信号，用于生成通信信息。

如上所述的电动汽车与供电设备通信的系统，所述通信协议约定内容包括：车辆状态查询、车辆状态应答、车辆电池信息查询、车辆电池信息应答。

如上所述的电动汽车与供电设备通信的系统，所述车辆电池信息查询和车辆电池信息应答包括电动汽车电池的电压、电流、温度和荷电信息。

本发明还提出了一种电动汽车与供电设备通信的方法，所述电动汽车包括车辆控制装置，所述供电设备包括充电控制装置，所述车辆控制装置和充电控制装置具有通信协议，所述方法为：所述车辆控制装置和充电控制装置根据通信协议生成通信信号并通过信号线CP进行通信。

如上所述的通信方法，所述充电控制装置将车辆状态查询信号通过通信协议生成第一编码信号并通过信号线CP发送至所述车辆控制装置；所述车辆控制装置接收所述第一编码信号并通过通信协议解码为车辆状态查询信号，所述车辆控制装置自检并生成车辆状态应答信号，将车辆状态应答信号通过通信协议生成第二编码信号并通过信号线CP发送至所述充电控制装置；所述充电控制装置接收所述第二编码信号并通过通信协议解码为车辆状态应答信号；所述充电控制装置将车辆电池信息查询信号通过通信协议生成第三编码信号并通过信号线CP发送至所述车辆控制装置；所述车辆控制装置接收所述第三编码信号并通过通信协议解码为车辆电池信息查询信号，所述车辆控制装置检测车辆电池信息并生成车辆电池信息应答信号，将车辆电池信息应答信号通过通信协议生成第四编码信号并通过信号线CP发送至所述充电控制装置；所述充电控制装置接收所述第四编码信号并通过通信协议解码为车辆电池信息应答信号。

如上所述的通信方法，所述车辆电池信息查询和车辆电池信息应答包括电动汽车电池的电压、电流、温度和荷电信息。

如上所述的通信方法：

充电前，所述充电控制装置将充电电流信息和车辆状态查询信号通过通信协议生成第一编码信号并通过信号线CP发送至所述车辆控制装置；所述车辆控制装置接收所述第一编码信号并通过通信协议解码为充电电流信息和车辆状态查询信号；所述车辆控制装置自检并生成车辆状态应答信号，将车辆状态应答信号和车辆电池信息、车辆识别码通过通信协议生成第二编码信号并通过信号线CP发送至所述充电控制装置；所述充电控制装置接收所述第二编码信号并通过通信协议解码为车辆状态应答信号和车辆电池信息、车辆识别码；

充电过程中，充电控制装置将车辆电池信息查询信号通过通信协议生成第三编码信号并通过信号线CP发送至所述车辆控制装置；所述车辆控制装置接收所述第三编码信号并通过通信协议解码为车辆电池信息查询信号，所述车辆控制装置检测车辆电池信息并生成车辆电池信息应答信号，将车辆电池信息应答信号通过通信协议生成第四编码信号并通过信号线CP发送至所述充电控制装置；所述充电控制装置接收所述第四编码信号并通过通信协议解码为车辆电池信息应答信号；

充电结束，所述充电控制装置接收所述车辆电池信息应答信号为充满状态时，所述充电控制装置控制充电结束。

如上所述的通信方法，所述充电控制装置接收所述车辆状态信息应答信号和车辆电池信息应答信号后，在所述供电设备上显示或发送至其他显示设备上显示。

与现有技术相比，本发明的优点和积极性能是：本发明通过在电动汽车的车辆控制装置和供电设备的充电控制装置增设通信协议，车辆控制装置和充电控制装置通过信号线CP进行通信，因而，本发明无需改变现有电动汽车和供电设备的标准插接件接口和芯线数量，不需要增加硬件，只升级软件即可实现，实现成本低，便于现有电动汽车和供电设备的改造。本发明电动汽车与供电设备可以进行交互通信，从而实现供电设备对电动汽车的充电电流、电压、温度和荷电状态进行监控，从而提高充电的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例电动汽车与供电设备连接后的电路图。

图2为本发明具体实施例的原理框图。

图3为本发明具体实施例通信方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例的电动汽车包括车载充电机、蓄电池（图中未示出）、车辆控制装置和车辆插座。

车载充电机用于给电动汽车的蓄电池充电。

车辆控制装置用于与供电设备的供电控制装置通信。车辆控制装置用于检测电动汽车的车辆状态（充电开始前，电动汽车与供电设备连接后，车辆是否准备就绪）和车辆电池信息（充电过程中，电动汽车的充电状态信息）。

车辆插座连接有电源线L1、L2、L3、N、接地线PE、信号线CC和信号线CP。其中，电源线L1、L2、L3、N与车载充电机相接，用于为车载充电机供电，信号线CP与车辆控制装置相接。

供电设备包括供电控制装置、供电开关K和车辆插头。

供电控制装置用于与电动汽车的车辆控制装置通信，用于控制供电开关K的通断。供电控制装置接收电动汽车的车辆电池信息后，存储并在供电设备上显示或发送至外部充电控制设备上显示，以增强用户使用体验，其中，外部充电控制设备可以为集中控制设备或者移动终端等。

供电开关K用于控制车辆插头与供电电源的通断。

车辆插头连接有电源线L1、L2、L3、N、接地线PE、信号线CC和信号线CP。

电动汽车的车辆插座与供电设备的车辆插头相接后，车辆插座的电源线L1、L2、L3、N、接地线PE和信号线CC、CP分别与车辆插头的电源线L1、L2、L3、N、接地线PE和信号线CC、CP相接。

本实施例的车辆控制装置和充电控制装置均具有通信协议，车辆控制装置和充电控制装置通过信号线CP进行通信。通信协议约定内容包括车辆状态查询和车辆状态应答。通信协议约定内容包括车辆电池信息查询和车辆电池信息应答。其中，车辆电池信息查询和车辆电池信息应答的内容包括电动汽车电池的电压、电流、温度和荷电状态。当然，本发明的通信协议并不限定在上述内容，可以根据实际需求进行变化。

如图2所示，车辆控制装置包括：

第一编码模块，用于对第一控制模块生成的通信信息按照通信协议进行编码生成编码信号并通过信号线CP发送至充电控制装置。

第一解码模块，用于接收信号线CP上充电控制装置发送的编码信号并按照通信协议进行解码生成解码信号后发送至第一控制模块。

第一控制模块，用于接收解码信号，根据解码信号获取车辆状态查询、车辆电池信息查询信号，并将车辆状态信息、车辆电池信息生成通信信息发送给第一编码模块。第一控制模块与车载充电机相接，以获取车辆状态信息和充电过程中的车辆电池信息等。

具体的，第一控制模块接收的解码信号为车辆状态查询时，第一控制模块通过车载充电机进行自检，得到车辆状态是否准备就绪并生成车辆状态应答信号，将车辆状态应答信号发送给第一编码模块。第一控制模块接收的解码信号为车辆电池信息查询时，第一控制模块通过车载充电机获取车辆电池信息并生成车辆电池信息应答信号，将车辆电池信息应答信号发送给第一编码模块。

充电控制装置包括：

第二编码模块，用于对第二控制模块生成的通信信息按照通信协议进行编码生成编码信号并通过信号线CP发送至车辆控制装置。

第二解码模块，用于接收信号线CP上充电控制装置发送的编码信号并按照通信协议进行解码生成解码信号后发送至第二控制模块。

第二控制模块，用于接收解码信号，根据解码信号得到车辆状态、车辆电池信息，并将车辆状态、车辆电池信息存储，在供电设备上显示或者发送给外部充电控制设备进行显示。用于将车辆状态查询和车辆电池信息查询生成通信信息并发送至第二编码模块。

其中，车辆控制装置的第一控制模块和充电控制装置的第二控制模块生成通信信息后通过时钟模块发出数字脉冲波，第一编码模块和第二编码模块对数字脉冲波进行编码，本实施例中优选采用曼彻斯特编码方法，当然，本发明并不限定在上述编码方法，也可采用其他编码方法。

本实施例还提出了一种电动汽车与供电设备通信的方法，其中，电动汽车与供电设备如上所述，此处不再赘述。电动汽车的车辆控制装置和供电设备的充电控制装置均具有通信协议，车辆控制装置和充电控制装置根据通信协议生成通信信号并通过信号线CP进行通信。

具体的，如图3所示，本实施例电动汽车与供电设备通信的方法包括如下步骤：

S1、充电控制装置将车辆状态查询信号通过通信协议生成第一编码信号并通过信号线CP发送至车辆控制装置。

充电控制装置的第二控制模块输出车辆状态查询信号至第二编码模块，第二编码模块根据通信协议生成第一编码信号。其中，车辆状态查询信号为第二控制模块通过时钟模块发出的数字脉冲波，第二编码模块对数字脉冲波进行编码生成第一编码信号。

S2、车辆控制装置接收第一编码信号并通过通信协议解码为车辆状态查询信号。

车辆控制装置的第一解码模块接收第一编码信号并通过通信协议解码为车辆状态查询信号后发送至车辆控制装置的第一控制模块。

S3、车辆控制装置自检，将车辆状态应答信号通过通信协议生成第二编码信号并通过信号线CP发送至充电控制装置。

车辆控制装置的第一控制模块获取自检信号，生成车辆状态应答信号后发送至第一编码模块，第一编码模块通过通信协议生成第二编码信号。

其中，车辆状态应答信号为车辆控制装置的第一控制模块通过时钟模块发出的数字脉冲波，第一编码模块对数字脉冲波进行编码生成第二编码信号。

S4、充电控制装置接收第二编码信号并通过通信协议解码为车辆状态应答信号。

充电控制装置的第二解码模块接收第二编码信号，并通过通信协议解码为车辆状态应答信号后发送至充电控制装置的第二控制模块。

S5、充电控制装置的第二控制模块接收的车辆状态应答信号为状态就绪信号时，充电控制装置的第二控制模块控制供电开关K闭合。供电设备开始给电动汽车供电。

S6、充电的过程中，充电控制装置将车辆电池信息查询信号通过通信协议生成第三编码信号并通过信号线CP发送至车辆控制装置。

充电控制装置的第二模块输出车辆电池信息查询信号至第二编码模块，第二编码模块根据通信协议生成第三编码信号。其中，车辆电池信息查询信号为充电第二控制模块通过时钟模块发出的数字脉冲波，第二编码模块对数字脉冲波进行编码生成第三编码信号。

S7、车辆控制装置接收第三编码信号并通过通信协议解码为车辆电池信息查询信号。

车辆控制装置的第一解码模块接收第三编码信号并通过通信协议解码为车辆电池信息查询信号后发送至车辆控制装置的第一控制模块。

S8、车辆控制装置检测车辆电池信息，将车辆电池信息应答通过通信协议生成第四编码信号并通过信号线CP发送至所述充电控制装置。

车辆控制装置的第一控制模块检测车辆电池信息，生成车辆电池信息应答信号后发送至第一编码模块，第一编码模块通过通信协议生成第四编码信号。

其中，车辆电池信息应答信号为车辆控制装置的第一控制模块通过时钟模块发出的数字脉冲波，第一编码模块对数字脉冲波进行编码生成第四编码信号。

S9、充电控制装置接收第四编码信号并通过通信协议解码为车辆电池信息应答。

充电控制装置的第二解码模块接收第四编码信号，并通过通信协议解码为车辆电池信息应答信号后发送至充电控制装置的第二控制模块。

充电控制装置的第二控制模块对车辆电池信息进行存储，并在供电设备上显示或发送至外部充电设备上，在外部充电控制设备上显示。

其中，车辆电池信息查询和车辆电池信息应答包括电动汽车电池的电压、电流、温度和荷电信息。

充电前，充电控制装置将充电电流信息和车辆状态查询信号通过通信协议生成第一编码信号并通过信号线CP发送至所述车辆控制装置；车辆控制装置接收第一编码信号并通过通信协议解码为充电电流信息和车辆状态查询信号；车辆控制装置自检并生成车辆状态应答信号，将车辆状态应答信号和车辆电池信息、车辆识别码通过通信协议生成第二编码信号并通过信号线CP发送至充电控制装置；充电控制装置接收第二编码信号并通过通信协议解码为车辆状态应答信号和车辆电池信息、车辆识别码。

充电过程中，充电控制装置将车辆电池信息查询信号通过通信协议生成第三编码信号并通过信号线CP发送至车辆控制装置；车辆控制装置接收第三编码信号并通过通信协议解码为车辆电池信息查询信号，车辆控制装置检测车辆电池信息并生成车辆电池信息应答信号，将车辆电池信息应答信号通过通信协议生成第四编码信号并通过信号线CP发送至充电控制装置；充电控制装置接收第四编码信号并通过通信协议解码为车辆电池信息应答信号

充电结束，充电控制装置接收车辆电池信息应答信号为充满状态时，充电控制装置控制充电结束。

具体结合图1对供电设备和电动汽车的通信过程进行说明，电动汽车与供电设备连接后，开关S1连接供电控制装置的脉冲波输出端和电阻R1，通过充电控制装置发出第一编码信号（车辆状态查询信号），电动汽车内的车辆控制装置通过检测点2检测到第一编码信号，并对第一编码信号进行解码后，进行自检，闭合开关S2，通过CP线向充电控制装置发送第二编码信号（车辆状态应答信号）。供电设备的检测点1检测到此信号后，若车辆状态应答信号为准备就绪信号，则充电控制装置控制开关K闭合，供电设备输出交流电为电动汽车进行充电。实时的，充电控制装置通过CP线发出第三编码信号（车辆电池信息查询信号），电动汽车内的车辆控制装置通过检测点2检测到第三编码信号，并对第三编码信号进行解码，进而得到供电设备的通信需求。车辆控制装置通过车载充电机的电池管理系统（BMS）得到供电设备需求的信息内容，并依据设定的通信协议，生成第四编码信号（车辆电池信息应答信号），通过CP线向充电控制装置发送第四编码信号。供电设备内的充电控制模块对接收到的第四编码信号进行解码，获得车辆电池信息应答，并实时将解码结果传给数据储存及处理模块，进而上传及显示到控制服务器内。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。