一种纯电商用车充电监控系统及方法

技术领域

本发明涉及纯电商用车技术领域，特别是涉及一种纯电商用车充电监控系统及方法。

背景技术

纯电动商用车普遍采用大功率直流充电方式进行充电，直流充电过程中大功率直流充电机和BMS之间主要通过CAN总线进行数据通信。整车厂对充电机和BMS交互的信息一般通过充电机自带的显示屏进行查看，由于其显示内容少，不可进行CAN总线状态分析等，故障分析方法存在局限性，且不易查找出充电过程中存在的问题。同时，对于整车厂而言，电池能量测试需求也愈加突显，一方面需要对供应商电池的标称能量进行验证，以尽快发现电池厂商少装、错装电池的问题；另一方面需要通过能量测试结果与标称能量的对比得到衰减率，从而对电池寿命进行评价。

电池能量为电池电压和电池容量的乘积，电池容量以电化学反应中的总电量来表示。目前测量电池容量常用满充满放的方法，即给电池恒流恒压充电，然后恒流放电，放出的电量就是这个电池的容量。采用此方法测量虽然相对准确，但用时较长，且需要专业的充放电设备，不便于现场实施。基于以上问题，迫切需要提出一种新的纯电商用车充电监控系统及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种纯电商用车充电监控系统及方法，能够对纯电商用车充电过程中CAN总线状态进行分析，并验证电池标称能量及评价电池寿命，具有结构简单、使用方便、测量过程高效快捷的特点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种纯电商用车充电监控系统，包括：纯电商用车、充电机、CANoe盒子和电脑，所述纯电商用车内部设置有动力电池箱和BMS，所述动力电池箱通过高压电缆连接动力电池接线盒，所述纯电商用车的前部设置有OBD，侧后部设置有充电接口，所述充电接口的输入端通过高压电缆与所述充电机连接，输出端通过高压电缆与所述动力电池接线盒连接，所述充电机用于通过连接所述充电接口及动力电池接线盒给所述动力电池箱充电；所述动力电池箱与所述动力电池接线盒之间、所述动力电池接线盒与所述BMS之间、所述BMS与所述充电接口之间、所述BMS与所述OBD之间均通过CAN通讯线连接，所述充电接口与所述充电机之间通过CAN通讯线连接；所述OBD与所述CANoe盒子之间连接有用于通讯的OBD接口线，所述CANoe盒子与所述电脑之间连接有CANoe通讯线；所述动力电池接线盒用于所述动力电池箱的串并联，所述BMS用于对所述动力电池箱内部电芯的状态信息进行检测和管理，并与所述充电机进行通讯，所述OBD用于采集整车CAN总线信息，所述CANoe盒子用于采集所述纯电商用车充电过程CAN通讯信号，并通过所述电脑显示。

可选的，所述动力电池箱为多个，多个所述动力电池箱之间通过高压电缆串联，多个所述动力电池箱之间还连接有CAN通讯线。

可选的，所述电脑为安装window10系统的一般电脑。

本发明还提供了一种纯电商用车充电监控方法，应用于上述纯电商用车充电监控系统，所述方法包括设计充电监控功能和估算电池总能量；

第一，所述设计充电监控功能，包括：

建立DBC数据库：通过规范配置DBC文件把CAN通讯中的16进制信号转化为10进制，方便查看，具体步骤包括：

S1，打开CANoe中的CANdb++Editor模块，按照国标GB/T27930规定创建信号，定义信号名称、信号长度、分辨率和偏移量；

S2，按照国标GB/T27930规定创建充电过程的通讯信号分类，按类创建信号帧；所述通讯信号分类包括：低压辅助上电及充电握手阶段、充电参数配置阶段、充电阶段、充电结束阶段和错误报文共5类CAN通讯信号，所述信号帧采用帧格式为CAN扩展帧29位标识符，其中涉及到节点仅包含充电机和BMS，节点地址分别为0x56和0xF4；

S3，按照国标GB/T27930规定把信号添加进相应信号帧内；

设计充电监控界面：具体步骤包括：

A1，打开CANoe中的Panel Editor模块，按照国标GB/T27930规定的5类CAN通讯信号建立5个界面，通过“Tab Control”控件实现分页显示；

A2，对于每个界面，采用“Input/Output Box”控件设计BMS和充电机发送两大栏信号，每栏按照GB/T27930规定创建信号；

A3，将数据库中的报文信号、系统变量与对应控件进行关联；

多包数据的解析：充电过程中存在传输信号数据超过8字节时，需采用一定规范进行解析，保证充电参数完整准确显示，具体步骤包括：

B1，找出信号长度小于8位、大于8位信号；

B2，解析信号长度小于8位信号，采用解析公式为：数字量*分辨率+偏移量＝实际值，将实际值赋给对应系统变量，系统变量和Panel面板对应控件已关联，实际值便可以直接显示；

B3，解析信号长度大于8位信号，CAN信号的高位放在高字节的高位，信号的低位将放在低字节的低位，解析排列相反，高字节在前，低字节在后，排列后按所述步骤B2中的解析公式得出实际值，赋给对应系统变量；

第二，估算电池总能量：当SOC<20％或SOC>90％时，采用安时积分法估算电池总能量，同时使用开路电压法进行校正，当SOC在20％～90％的区域，采用安时积分法估算电池总能量；所述估算电池总能量的具体步骤为：

C1，利用“Panel Editor”的“Switch/Indicator”控件设计测量按键，当此按键按下时，读取所述BMS发送信息中的动力电池标称总能量W、标称容量C

C2，纯电商用车采用充电机充电一段时间，按下Switch/Indicator按钮；

C3，获得估算实测电池能量及能量差值。

可选的，所述安时积分法公式为：

式中：C

所述开路电压法公式为：

式中：v

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的纯电商用车充电监控系统及方法，在设计充电监控功能中，通过建立DBC数据库，规范配置DBC文件，把CAN通讯中的16进制信号转化为10进制，方便查看，通过设计充电监控界面，根据需求，将相关信号显示出来，同时设计交互控制按钮，界面简洁易上手，通过多包数据的解析，将充电过程中存在的超过8字节的传输数据，采用一定规范进行解析，保证充电参数完整准确显示；估算电池总能量中，能够通过软件实现在实际充电过程中获得准确的电池能量；监控系统通过连接有电脑的CANoe盒子连接纯电商用车的OBD接口，能够采集纯电商用车充电过程中的状态信息，并通过电脑上的应用软件进行显示；本发明提供的纯电商用车充电监控系统及方法具有结构简单、使用方便、测量过程高效快捷的特点。

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明纯电商用车充电监控系统的结构示意图；

图2为本发明纯电商用车充电监控系统及方法的建立DBC数据库流程图；

图3为本发明纯电商用车充电监控系统及方法的充电监控界面示意图；

图4为本发明纯电商用车充电监控系统及方法的估算电池总能量流程图；

附图标记说明：1、纯电商用车；2、CANoe盒子；3、电脑；4、充电机；101、OBD；102、BMS；103、动力电池接线盒；104、充电接口；105、动力电池箱。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

本发明的目的是提供一种纯电商用车充电监控系统及方法，能够对纯电商用车充电过程中CAN总线状态进行分析，并验证电池标称能量及评价电池寿命，具有结构简单、使用方便、测量过程高效快捷的特点。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供的纯电商用车充电监控系统，如图1所示，具体包括：纯电商用车1、充电机4、CANoe盒子2和电脑3；

所述纯电商用车1内部设置有动力电池箱105和BMS102，所述纯电商用车1，是由多个所述动力电池箱105作为动力源的车辆，所述动力电池箱105为整车动力源，由多个所述动力电池箱105组成，单个所述动力电池箱105内由大量电芯组成；所述动力电池箱105通过高压电缆连接动力电池接线盒103，所述纯电商用车1的前部设置有OBD101,侧后部设置有充电接口104，所述充电接口104为国标件，为所述纯电商用车1预留接口，充电时用，所述充电接口104的输入端通过高压电缆与所述充电机4连接，输出端通过高压电缆与所述动力电池接线盒103连接，所述充电机4用于通过连接所述充电接口104及动力电池接线盒103给所述动力电池箱105充电；所述动力电池箱105为多个，多个所述动力电池箱105之间通过高压电缆串联，以达到满足整车驱动电压平台要求；所述动力电池接线盒103是高压电缆转接的专用盒体，可接入多个所述动力电池箱105输入电缆，可在内部进行多个所述动力电池箱105的串并联，盒内设置铜排、保险、继电器、电流和电压传感器；

所述动力电池箱105与动力电池接线盒103之间、动力电池接线盒103与BMS102之间、BMS102与充电接口104之间、BMS102与OBD101之间均通过CAN通讯线连接，所述充电接口104与所述充电机4之间、多个所述动力电池箱105之间通过CAN通讯线连接；

所述BMS102为电池管理系统，用于检测、管理所述动力电池箱105内电芯状态，充电时和所述充电机4通讯，所述充电机4根据所述BMS102反馈电池状态调整充电电流、电压，所述BMS102根据所述充电机4输出电流、电压，实时检测每个电芯的电压，估算整个所述动力电池箱105能量；

所述OBD101与所述CANoe盒子2之间连接有用于通讯的OBD接口线，所述CANoe盒子2与所述电脑3之间连接有CANoe通讯线；所述电脑3为所述纯电商用车1充电监控系统软件载体，一般电脑即可(内存：2G，硬盘：500G，系统：window10)，可安装CANoe软件；所述CANoe软件，用于对所述CANoe盒子2采集到的所述纯电商用车1充电过程CAN通讯信号进行解析、显示和分析，进行个性化配置设计，满足特定需求；所述CANoe通讯线，是CANoe盒子2和电脑3之间的通讯线；所述OBD接口线，是所述CANoe盒子2和所述OBD101之间的通讯线；所述OBD接口101为国标件，是所述纯电商用车1预留出CAN总线接口，通过该接口可采集整车CAN总线信息；所述充电机4为直流大功率充电机，当所述动力电池箱105能量较小时，给所述动力电池箱105充电；所述OBD101用于采集整车CAN总线信息，所述CANoe盒子2通过所述OBD101的接口和所述BMS建立通讯，采集所述纯电商用车1充电过程中的CAN通讯信号，在所述电脑3上设计应用软件，所述CANoe盒子2将采集到的信息通过所述电脑3显示；

本发明提供的纯电商用车充电监控方法，包括设计充电监控功能、估算电池总能量，所述设计充电监控功能包括建立DBC数据库、设计充电监控界面和多包数据的解析；

所述设计充电监控功能，功能为实现将所有充电过程中交互信号生动显示出来；所述建立DBC数据库，通过一定规范配置DBC文件把CAN通讯中的16进制信号转化为10进制，方便查看；如图2所示，所述建立DBC数据库具体步骤为：第一步，打开CANoe中的CANdb++Editor模块，按照国标GB/T27930规定创建信号，定义信号名称、信号长度、分辨率和偏移量；第二步，按照国标GB/T27930规定创建充电过程通讯信号分类，按类创建信号帧；第三步，按照国标GB/T27930规定把信号添加进相应信号帧内；所述步骤二中，按照国标GB/T27930规定创建充电过程通讯信号分类，按类创建信号帧，具体为：低压辅助上电及充电握手阶段、充电参数配置阶段、充电阶段、充电结束阶段和错误报文共计分为5类CAN通讯信号，信号帧采用帧格式为CAN扩展帧29位标识符，其中涉及到节点仅包含充电机4和BMS102，节点地址分别为0x56和0xF4；

所述设计充电监控界面，根据需求，将相关信号显示出来，同时设计交互控制按钮，界面简洁易上手；如图3所示，所述设计充电监控界面的具体步骤为：第一步，打开CANoe中的Panel Editor模块，按照GB/T27930规定的5类CAN通讯信号建立5个界面，通过“TabControl”控件实现分页显示；第二步，每个界面，采用“Input/Output Box”控件设计BMS102和充电机4发送两大栏信号，每栏按照GB/T27930规定创建信号；第三步，将数据库中的报文信号、系统变量与对应控件进行关联；

所述多包数据的解析，充电过程中存在传输数据超过8字节时，采用一定规范进行解析，保证充电参数完整准确显示；所述多包数据的解析具体步骤为：第一步，找出信号长度小于8位、大于8位信号；第二步，解析信号长度小于8位信号，采用解析公式为：数字量*分辨率+偏移量＝实际值，将实际值赋给对应系统变量，系统变量和Panel面板对应控件已关联，实际值便可以直接显示；第三步，解析信号长度大于8位信号，CAN信号的高位放在高字节的高位，信号的低位将放在低字节的低位，解析排列相反，高字节在前，低字节在后，排列后按第二步中的解析公式得出实际值，赋给对应系统变量；

所述估算电池总能量，功能为准确计算出电池SOC，以及实际的电池能量；通过在SOC较低或较高时用安时积分的同时使用开路电压法进行校正，SOC在20％～90％的区域，采用安时积分法，所述SOC较低或较高时即为SOC<20％或SOC>90％，数据来源为充电交互的CAN总线信息，所述安时积分法公式为：

式中：C

所述开路电压法公式为：

式中：v

所述估算电池总能量，通过软件实现在实际充电过程中获得准确电池能量，如图4所示，具体步骤：第一步：利用“Panel Editor”的“Switch/Indicator”控件设计测量按键，当此按键按下时，读取BMS102发送信息中的动力电池标称总能量W、标称容量、荷电状态SOC，读取充电机4发送信息中的电压、电流输出值，将当前SOC值记为SOC

本发明提供的纯电商用车充电监控系统及方法，在设计充电监控功能中，通过建立DBC数据库，规范配置DBC文件，把CAN通讯中的16进制信号转化为10进制，方便查看，通过设计充电监控界面，根据需求，将相关信号显示出来，同时设计交互控制按钮，界面简洁易上手，通过多包数据的解析，将充电过程中存在的超过8字节的传输数据，采用一定规范进行解析，保证充电参数完整准确显示；估算电池总能量中，能够通过软件实现在实际充电过程中获得准确的电池能量；监控系统通过连接有电脑的CANoe盒子连接纯电商用车的OBD接口，能够采集纯电商用车充电过程中的状态信息，并通过电脑上的应用软件进行显示；本发明提供的纯电商用车充电监控系统及方法具有结构简单、使用方便、测量过程高效快捷的特点。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。