一种基于CAN总线的换电站充电系统

技术领域

本发明涉及用于电动汽车的换电站技术领域，具体而言，涉及一种基于CAN总线的换电站充电系统。

背景技术

换电站是一种基于电池交换的机制，用于快速更换电动汽车电池的设备。换电站使用特殊设计的容易插入和拆卸的电池。通过用满电的电池替换车辆上的没电的电池避免了电动车充电等待的时间，大大提高电动车辆的利用率。

现有的换电站内会配备多台充电机，充电机一般通过以太网或无线通信的方式直接连接到监控系统，监控系统单独管理每一台充电机。然而，以太网或无线通信的方式，在高压大功率的环境下容易受到干扰，通信的可靠性和实时性不高。同时，随着换电站内的充电机数量的增加，整个控制系统的就会变得更复杂，控制系统的可靠性会降低，同时也不利于设备的维护和故障排查。

发明内容

本发明为了解决现有换电站的监控系统通过以太网或无线通信的方式单独管理每一台充电机，在高压功率的环境下容易受到干扰，通信的可靠性和实时性差的技术问题，提供一种提高通信的可靠性和实时性差的基于CAN总线的换电站充电系统。

本发明公开的基于CAN总线的换电站充电系统，包括集控板卡一、集控板卡二、第一CAN总线、第二CAN总线、第一组充电机和第二组充电机；

集控板卡一包括SOC控制器、CAN接口和监控系统通信接口，CAN接口与SOC控制器连接，监控系统通信接口与SOC控制器连接；监控系统通信接口用于与监控系统通信；

第一组充电机由若干个充电机组成，第二组充电机由若干个充电机组成，每个充电机设有通信控制器，通信控制器包括SOC控制器和CAN接口；

集控板卡一的CAN接口与第一CAN总线连接，第一组充电机中每个充电机的CAN接口与第一CAN总线连接；

集控板卡二的CAN接口与第二CAN总线连接，第二组充电机中每个充电机的CAN接口与第二CAN总线连接。

优选地，监控系统通信接口是以太网接口、wifi接口或蓝牙接口。

本发明还提供一种应用基于CAN总线的换电站充电系统的通信方法，包括以下步骤：

每个充电机将自己的运行状态、充电信息、设备故障信息都上报给集控板卡；

集控板卡保存每台充电机的相关信息，并根据具体需求将相应的信息转发或存储；

由集控板卡统一接收从监控系统下发过来的命令，集控板卡将控制命令通过CAN总线通信协议下发给相应的充电机。

本发明的有益效果是，采用CAN通信的总线拓扑结构，通过将换电站内的充电机分组，分别集中控制，由集中控制板卡统一与监控系统交互的方式，可以有效的提高监控系统与充电系统之间的通信可靠性、实时性及抗干扰能力。同时可以简化换电站内的控制系统，提高设备维护的便利性。

本发明进一步的特征和方面，将在以下参考附图的具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是换电站内充电系统组网示意图；

图2是集控板卡示意图；

图3是充电机中通信控制器示意图。

图中符号说明：

1.集控板卡一，2.充电机，3.CAN总线，4.SOC控制器，5.CAN接口，6.监控系统通信接口，7.SOC控制器，8.CAN接口。

具体实施方式

以下参照附图，以具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，使用了两块集控板卡，分别是集控板卡一、集控板卡二，集控板卡一管理一组充电机，集控板卡二管理另一组充电机。6台充电机组成第一组充电机，另外6台充电机组成第二组充电机。每台充电机用于给电动车电池充电。

集控板卡的结构原理如图2所示，集控板卡包括SOC控制器4、CAN接口5、监控系统通信接口6，CAN接口5与SOC控制器4连接，监控系统通信接口6与SOC控制器4连接。SOC控制器4采用市场上常见的SOC芯片，用于实现与充电设备的通信和控制逻辑以及与监控系统之间的业务逻辑。CAN接口5是与充电机进行通信的物理接口。监控系统通信接口6是与监控系统通信的物理接口，具体接口形式可根据实际监控系统通信方式选取，如以太网、wifi、蓝牙等等。

每台充电机均自带通信控制器，如图3所示，充电机通信控制器包括SOC控制器7、CAN接口8，CAN接口8与SOC控制器7连接。SOC控制器7采用市场上常见的SOC芯片，是通信控制器的核心，用于实现与集控板卡通信逻辑。CAN接口8是与集控板卡通信的物理接口，CAN接口8通过CAN总线与CAN接口5连接。

从图1可以看出，每一台充电机作为一个节点接入到CAN总线3上。组网方法的具体说明如下：

将换电站内的充电机平均分为两组，每一组通过1个集控板卡控制。每一组充电机与集控板卡之间通过CAN总线的方式连接。CAN通信具有更高的实时性和可靠性，CAN通信使用差分双绞线传输数据，具有较好的抗干扰能力，对工作环境的适应能力更强。

充电机与集控板卡之间，可以自定义CAN总线通信协议，用于二者之间的信息交互和命令控制。充电机将自己的运行状态、充电信息、设备故障等信息都上报给集控板卡。集控板卡保存每台充电机的相关信息，并根据具体需求将相应的信息转发或存储。由集控板卡统一接收从监控系统下发过来的命令，集控板卡将控制命令通过CAN总线通信协议下发给相应的充电机。集控板卡可以根据每台充电机的状态，自行规划充电机的使用方案，从而使整个充电系统更智能。出现故障时，可以在集控板卡处快速定位故障设备，使充电系统的维护更方便快捷。

集控板卡一控制的充电机#1～#6与集控板卡二控制的#7～#12是独立的两套充电系统，相互之间形成了一种互为备份的关系，当其中一个充电系统出现故障时，另一套充电系统可以完全不受影响的继续工作。

以上所述6台充电机组成一组，仅仅是举例，本领域技术人员可以理解，一组充电机还可以由其他数量的充电机组成。

采用分组管理，互为备份的方式，保证充电系统的可靠性和稳定性。

以上所述仅对本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。