本發(fā)明涉及新能源電動(dòng)車輛充電領(lǐng)域，具體是一種電動(dòng)車用弓式充電系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

應(yīng)用于城市公交領(lǐng)域的電動(dòng)車輛對(duì)于快速補(bǔ)電，縮短充電等待時(shí)間的運(yùn)營(yíng)需求越來(lái)越高，搭載快充型動(dòng)力電池的電動(dòng)車通常采用傳統(tǒng)的雙路充電槍連接方式充電，而弓式充電是一種新興的充電應(yīng)用方式，通過(guò)在車頂布置過(guò)電流能力更強(qiáng)的車載集電弓總成，結(jié)合外部充電架相關(guān)設(shè)施，能為電動(dòng)車輛提供一種支持大電流快速充電的方式，并且弓式快速充電站具有占地面積小、投入成本低和使用效率高的特點(diǎn)，非常適合充電場(chǎng)所用地緊張的城市。

弓式方式充電是全新的充電方式，目前車用弓式充電方式?jīng)]有國(guó)家和行業(yè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，缺少能有效統(tǒng)籌管理的充電系統(tǒng)和保障充電安全的控制方法，目前僅有少數(shù)廠家采用弓式充電方式，而且僅使用最簡(jiǎn)單的控制方法，就是用一個(gè)開(kāi)關(guān)直接控制集電弓工作，不判斷車輛及各相關(guān)系統(tǒng)部件的互鎖狀態(tài)，在一些失效模式或不可控因素情況下容易出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)。例如：

①如果車輛在行駛時(shí)，因?yàn)椴僮魅藛T的誤操作（按下升弓開(kāi)關(guān)），行車互鎖功能沒(méi)考慮到，集電弓異常升弓，此時(shí)車輛正過(guò)隧道，會(huì)引發(fā)交通事故；

②充電時(shí)，操作人員或無(wú)關(guān)人員突然降集電弓，或隨意中止充電過(guò)程，如果沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的保護(hù)策略，車輛誤上高壓或高壓急斷，會(huì)導(dǎo)致車輛電器件損壞等情況出現(xiàn)，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致集電弓和充電架移位產(chǎn)生電弧，存在火災(zāi)隱患；

③充電時(shí)，因?yàn)椴僮魅藛T的誤操作、車輛制動(dòng)失效時(shí)溜車或者集電弓氣源氣壓不足導(dǎo)致集電弓突然降弓，此時(shí)集電弓就會(huì)突然帶載切斷，導(dǎo)致產(chǎn)生火花，容易損壞集電弓和充電架弓式充電，存在火災(zāi)隱患；

④如果沒(méi)有實(shí)時(shí)監(jiān)控集電弓和充電架的硬件連接情況，當(dāng)集電弓和充電架接觸不良好（虛接或抖動(dòng)），在充電過(guò)程中接觸電阻變化（增大），集電弓和充電架接觸部分容易發(fā)熱，燒焦點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種電動(dòng)車用弓式充電系統(tǒng)及其控制方法，其可確保充電開(kāi)啟直至運(yùn)行結(jié)束整個(gè)過(guò)程的可靠性和安全性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種電動(dòng)車用弓式充電系統(tǒng)，包括地面充電機(jī)部分與車輛部分；其中：

地面充電機(jī)部分包括充電架和具有無(wú)線通信功能的充電機(jī)，此充電機(jī)的輸出端連接此充電架的輸入端；

車輛部分包括整車控制器、集電弓、電池管理系統(tǒng)、動(dòng)力電池、高壓配電柜、車載無(wú)線通信模塊、DC/DC轉(zhuǎn)換器、打氣泵變頻器、打氣泵、儲(chǔ)氣罐、氣壓開(kāi)關(guān)、充電開(kāi)關(guān)和用于檢測(cè)車輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器；所述充電架的輸出端連接所述集電弓的輸入端，所述集電弓與所述整車控制器進(jìn)行雙向連接，所述集電弓的輸出端依次連接所述高壓配電柜和所述動(dòng)力電池；所述整車控制器與所述車載無(wú)線通信模塊、所述打氣泵變頻器、所述DC/DC轉(zhuǎn)換器和所述電池管理系統(tǒng)之間通過(guò)車輛CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信連接；所述打氣泵變頻器與所述打氣泵雙向連接，所述打氣泵通過(guò)氣路依次連接所述儲(chǔ)氣罐和所述集電弓，所述氣壓開(kāi)關(guān)通過(guò)氣路與所述儲(chǔ)氣罐相連接，所述氣壓開(kāi)關(guān)的信號(hào)輸出端和所述充電開(kāi)關(guān)分別連接于所述整車控制器的相應(yīng)輸入端，所述整車控制器的輸出端連接至所述高壓配電柜；所述電池管理系統(tǒng)與所述高壓配電柜進(jìn)行雙向連接，所述動(dòng)力電池檢測(cè)輸出端連接于所述電池管理系統(tǒng)的相應(yīng)輸入端；

車輛的儀表、車輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)變頻器和車輛的電空調(diào)控制器分別通過(guò)所述車輛CAN網(wǎng)絡(luò)與所述整車控制器進(jìn)行通信連接，所述轉(zhuǎn)速傳感器連接于所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)變頻器的輸入端。

進(jìn)一步地，所述車載無(wú)線通信模塊連接有人機(jī)界面。

進(jìn)一步地，所述儀表的輸入端連接有監(jiān)控探頭，此監(jiān)控探頭布置在所述集電弓的周邊。

進(jìn)一步地，所述儀表的輸入端連接有用于檢測(cè)所述儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣壓的氣壓傳感器。

進(jìn)一步地，車輛的手剎電連接至所述整車控制器的相應(yīng)輸入端。

進(jìn)一步地，所述車載無(wú)線通信模塊采用車載WiFi處理器。

一種電動(dòng)車用弓式充電系統(tǒng)的控制方法，將地面充電機(jī)部分的充電架和充電機(jī)與車輛部分的整車控制器、集電弓、電池管理系統(tǒng)、動(dòng)力電池、高壓配電柜、車載無(wú)線通信模塊、DC/DC轉(zhuǎn)換器、打氣泵變頻器、打氣泵、儲(chǔ)氣罐、氣壓開(kāi)關(guān)、充電開(kāi)關(guān)和用于檢測(cè)車輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器組成系統(tǒng)，組成系統(tǒng)的各部件控制單元之間，通過(guò)車輛CAN網(wǎng)絡(luò)和所述車載無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)狀態(tài)信息、控制信息和故障信息的傳遞交互，以確保充電開(kāi)啟直至運(yùn)行結(jié)束整個(gè)過(guò)程的可靠性和安全性。

進(jìn)一步地，所述的一種電動(dòng)車用弓式充電系統(tǒng)的控制方法，通過(guò)所述儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣源為所述集電弓提供升弓或降弓用的氣壓，通過(guò)所述氣壓開(kāi)關(guān)檢測(cè)所述儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣壓，通過(guò)所述整車控制器采集所述氣壓開(kāi)關(guān)的信號(hào)并通過(guò)報(bào)文方式控制所述打氣泵變頻器工作，所述打氣泵變頻器驅(qū)動(dòng)所述打氣泵做相應(yīng)的動(dòng)作，以確保所述儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣源氣壓充足。

進(jìn)一步地，所述的一種電動(dòng)車用弓式充電系統(tǒng)的控制方法，所述整車控制器還對(duì)所述手剎的開(kāi)關(guān)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)所述整車控制器檢測(cè)到所述手剎的開(kāi)關(guān)信號(hào)和所述集電弓的升弓開(kāi)關(guān)信號(hào)都有效的情況下，發(fā)送禁止行車報(bào)文給所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)變頻器，發(fā)送禁止運(yùn)行報(bào)文給所述電空調(diào)控制器，并斷開(kāi)所述高壓配電柜中的主放電繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)充電行車互鎖,以確保車輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和車輛的電空調(diào)在充電模式下禁止工作。

進(jìn)一步地，所述的一種電動(dòng)車用弓式充電系統(tǒng)的控制方法，當(dāng)所述集電弓升弓到位與所述充電架接觸導(dǎo)通后，所述整車控制器發(fā)送允許充電報(bào)文給所述電池管理系統(tǒng)，啟動(dòng)充電；所述地面充電機(jī)的充電報(bào)文信號(hào)經(jīng)過(guò)無(wú)線傳輸，由車載無(wú)線通信模塊接收并解析為充電機(jī)充電CAN報(bào)文，當(dāng)所述電池管理系統(tǒng)接收到充電機(jī)充電報(bào)文有效后，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議GB/T 27930進(jìn)行充電信息交互，同時(shí)所述電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)送充電狀態(tài)報(bào)文給整車控制器，用以監(jiān)控充電過(guò)程中所述動(dòng)力電池的實(shí)際狀態(tài)；所述充電狀態(tài)報(bào)文包括“不允許充電”、“允許充電”、“正在充電”、“充電完成”和“充電異?！?。

進(jìn)一步地，所述的一種電動(dòng)車用弓式充電系統(tǒng)的控制方法，通過(guò)在車輛上所述集電弓的周邊布置監(jiān)控探頭，所述監(jiān)控探頭將采集的圖像送至所述儀表，在所述儀表主界面上實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控所述集電弓工作過(guò)程的視頻監(jiān)控畫(huà)面，當(dāng)所述集電弓升弓時(shí)，操作人員通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面查看確認(rèn)所述集電弓是否升弓到位，所述集電弓和所述充電架是否接觸良好；當(dāng)所述集電弓降弓時(shí)，操作人員通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面確認(rèn)所述集電弓是否回位正常。

采用上述方案后，本發(fā)明的一種電動(dòng)車用弓式充電系統(tǒng)及其控制方法，將地面充電機(jī)部分的充電架和充電機(jī)與車輛部分的整車控制器、集電弓、電池管理系統(tǒng)、動(dòng)力電池、高壓配電柜、車載無(wú)線通信模塊、DC/DC轉(zhuǎn)換器、打氣泵變頻器、打氣泵、儲(chǔ)氣罐、氣壓開(kāi)關(guān)、充電開(kāi)關(guān)和用于檢測(cè)車輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器組成系統(tǒng)，組成系統(tǒng)的各部件控制單元之間，通過(guò)車輛CAN網(wǎng)絡(luò)和所述車載無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)狀態(tài)信息、控制信息和故障信息的傳遞交互，從而確保充電開(kāi)啟直至運(yùn)行結(jié)束整個(gè)過(guò)程的可靠性和安全性。

進(jìn)一步地，車載無(wú)線通信模塊連接有人機(jī)界面，使用者可以通過(guò)人機(jī)界面根據(jù)需要進(jìn)行手動(dòng)操作（如未充電完成時(shí)手動(dòng)停止充動(dòng)），使用更加方便。

進(jìn)一步地，在儀表的輸入端連接有布置在所述集電弓的周邊的監(jiān)控探頭，通過(guò)監(jiān)控探頭從在儀表的主界面上可實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控集電弓工作過(guò)程的視頻監(jiān)控畫(huà)面。當(dāng)充電開(kāi)啟時(shí)，通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面可以觀察集電弓是否升弓到位，集電弓與充電架的是否連接良好；當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，可以通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面觀察集電弓是否正?；匚?。

進(jìn)一步地，所述儀表的輸入端連接有用于檢測(cè)所述儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣壓的氣壓傳感器。通過(guò)此氣壓傳感器可采集所述儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣壓，并直觀地顯示于儀表的主界面上。

進(jìn)一步地，車輛的手剎電連接至所述整車控制器的相應(yīng)輸入端，本發(fā)明通過(guò)將整車控制器是否檢測(cè)到手剎的開(kāi)關(guān)信號(hào)作為啟動(dòng)充電的一個(gè)前提條件，提高了充電行車互鎖的可靠性，進(jìn)一步提高了充電的安全性和可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明電動(dòng)車用弓式充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明電動(dòng)車用弓式充電系統(tǒng)的控制流程圖。

圖3為本發(fā)明中充電行車互鎖控制原理圖。

圖4為本發(fā)明中集電弓的升弓控制原理圖。

圖5為本發(fā)明中充電過(guò)程控制原理圖。

圖6為本發(fā)明中集電弓降弓控制原理圖。

圖7為本發(fā)明中氣源氣壓的控制原理圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一種電動(dòng)車用弓式充電系統(tǒng)，如圖1所示，包括地面充電機(jī)部分包括充電架和具有無(wú)線通信功能的充電機(jī)，此充電機(jī)的輸出端連接此充電架的輸入端；

車輛部分包括整車控制器、集電弓、電池管理系統(tǒng)、動(dòng)力電池、高壓配電柜、車載無(wú)線通信模塊、DC/DC轉(zhuǎn)換器、打氣泵變頻器、打氣泵、儲(chǔ)氣罐、氣壓開(kāi)關(guān)、充電開(kāi)關(guān)和用于檢測(cè)車輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器；充電架的輸出端連接所述集電弓的輸入端，集電弓與整車控制器進(jìn)行雙向連接，集電弓的輸出端依次連接高壓配電柜和動(dòng)力電池；整車控制器與車載無(wú)線通信模塊、打氣泵變頻器、DC/DC轉(zhuǎn)換器和電池管理系統(tǒng)之間通過(guò)車輛CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信連接；打氣泵變頻器與打氣泵雙向連接，打氣泵通過(guò)氣路依次連接儲(chǔ)氣罐和集電弓，氣壓開(kāi)關(guān)通過(guò)氣路與儲(chǔ)氣罐相連接，氣壓開(kāi)關(guān)的信號(hào)輸出端和充電開(kāi)關(guān)分別連接于整車控制器的相應(yīng)輸入端，整車控制器的輸出端連接至高壓配電柜；電池管理系統(tǒng)與高壓配電柜進(jìn)行雙向連接，動(dòng)力電池檢測(cè)輸出端連接于電池管理系統(tǒng)的相應(yīng)輸入端；

車輛的儀表、車輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)變頻器和車輛的電空調(diào)控制器分別通過(guò)車輛CAN網(wǎng)絡(luò)與整車控制器進(jìn)行通信連接，轉(zhuǎn)速傳感器連接于驅(qū)動(dòng)電機(jī)變頻器的輸入端。

本發(fā)明的一種電動(dòng)車用弓式充電系統(tǒng)及其控制方法，將地面充電機(jī)部分的充電架和充電機(jī)與車輛部分的整車控制器、集電弓、電池管理系統(tǒng)、動(dòng)力電池、高壓配電柜、車載無(wú)線通信模塊、DC/DC轉(zhuǎn)換器、打氣泵變頻器、打氣泵、儲(chǔ)氣罐、氣壓開(kāi)關(guān)、充電開(kāi)關(guān)和用于檢測(cè)車輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器組成系統(tǒng)，組成系統(tǒng)的各部件控制單元之間，通過(guò)車輛CAN網(wǎng)絡(luò)和所述車載無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)狀態(tài)信息、控制信息和故障信息的傳遞交互，從而確保充電開(kāi)啟直至運(yùn)行結(jié)束整個(gè)過(guò)程的可靠性和安全性。

進(jìn)一步地，車載無(wú)線通信模塊連接有人機(jī)界面，使用者可以通過(guò)人機(jī)界面根據(jù)需要進(jìn)行手動(dòng)操作（如未充電完成時(shí)手動(dòng)停止充動(dòng)），使用更加方便。

進(jìn)一步地，在儀表的輸入端連接有布置在所述集電弓的周邊的監(jiān)控探頭，通過(guò)監(jiān)控探頭從在儀表的主界面上可實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控集電弓工作過(guò)程的視頻監(jiān)控畫(huà)面。當(dāng)充電開(kāi)啟時(shí)，通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面可以觀察集電弓是否升弓到位，集電弓與充電架的是否連接良好；當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，可以通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面觀察集電弓是否正常回位。

進(jìn)一步地，所述儀表的輸入端連接有用于檢測(cè)所述儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣壓的氣壓傳感器。通過(guò)此氣壓傳感器可采集所述儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣壓，并直觀地顯示于儀表的主界面上。

進(jìn)一步地，車輛的手剎電連接至所述整車控制器的相應(yīng)輸入端，本發(fā)明通過(guò)將整車控制器是否檢測(cè)到手剎的開(kāi)關(guān)信號(hào)作為啟動(dòng)充電的一個(gè)前提條件，提高了充電行車互鎖的可靠性，進(jìn)一步提高了充電的安全性和可靠性。

本發(fā)明的一種電動(dòng)車用弓式充電系統(tǒng)，工作流程如圖2所示，分為依次進(jìn)行的充電行車互鎖階段、集電弓升弓控制階段、充電過(guò)程控制階段和集電弓降弓控制階段，在此四個(gè)階段中，提供氣源氣壓控制保障。

在充電行車互鎖階段，整車控制器執(zhí)行充電行車互鎖控制策略，對(duì)車輛進(jìn)行行車互鎖；

在集電弓升弓控制階段，整車控制器執(zhí)行集電弓升弓控制策略，對(duì)集電弓進(jìn)行升弓控制；

在充電過(guò)程控制階段，電池管理系統(tǒng)和地面充電機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)智能充電，整車控制器實(shí)時(shí)監(jiān)控管理車輛充電狀態(tài)，確保充電過(guò)程安全可靠；

在集電弓降弓控制階段，整車控制器執(zhí)行集電弓降弓控制策略，對(duì)集電弓進(jìn)行降弓操作；

通過(guò)整車控制器執(zhí)行氣源氣壓控制策略，對(duì)弓式充電整個(gè)過(guò)程進(jìn)行氣源氣壓保障。

進(jìn)一步地，還可設(shè)置集電弓視頻監(jiān)控保障，通過(guò)儀表集成顯示集電弓工作狀態(tài)，對(duì)弓式充電整個(gè)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和確認(rèn)。

下面通過(guò)一個(gè)具體的實(shí)施例來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明的工作原理，此實(shí)施例為本發(fā)明的較佳實(shí)施例。本實(shí)施例中，人機(jī)界面的設(shè)置、充電過(guò)程的監(jiān)控顯示、儲(chǔ)氣罐氣壓的顯示和手剎信號(hào)的引入可使得本發(fā)明的技術(shù)方案更優(yōu)化，但沒(méi)有它們也不影響本發(fā)明的實(shí)施。

本發(fā)明中，如圖3所示，充電行車互鎖互鎖階段工作原理如下：

當(dāng)車輛停入充電車位后拉下手剎進(jìn)入充電準(zhǔn)備階段，當(dāng)充電開(kāi)關(guān)按下后進(jìn)入充電行車互鎖控制模式，由充電開(kāi)關(guān)向整車控制器發(fā)出升弓開(kāi)關(guān)信號(hào)，整車控制器在檢測(cè)手剎開(kāi)關(guān)信號(hào)、升弓開(kāi)關(guān)信號(hào)都有效的情況下，發(fā)送禁止行車報(bào)文給驅(qū)動(dòng)電機(jī)變頻器，發(fā)送禁止運(yùn)行報(bào)文給電空調(diào)控制器，以確保驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電空調(diào)在充電模式下禁止工作。當(dāng)整車控制器讀取驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流報(bào)文，并判斷驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作電流小于截止電流后，整車控制器斷開(kāi)高壓配電柜中的主放電繼電器（高壓配電柜中的主放電繼電器，是一個(gè)常開(kāi)繼電器，通過(guò)輔助線圈24V電控制，輔助線圈通電時(shí)閉合，輔助線圈斷電時(shí)斷開(kāi)），通過(guò)斷開(kāi)主放電繼電器來(lái)斷開(kāi)通高壓電使用的負(fù)載用電回路以實(shí)現(xiàn)充電行車互鎖。

本發(fā)明中行車互鎖有兩層保護(hù)，第一層，整車控制軟件報(bào)文保護(hù)；第二層就是通過(guò)所述主放電繼電器從硬件電路上進(jìn)行斷路。加入的手剎開(kāi)關(guān)信號(hào)，主要目的是進(jìn)一步確保車輛已經(jīng)停下，才能進(jìn)行充電。

本發(fā)明中，車輛開(kāi)進(jìn)充電車位時(shí)，車輛鑰匙是不關(guān)閉的。這是因?yàn)椋孩俟匠潆娕c槍式充電不同，沒(méi)有外部輔助24V，所以充電時(shí)需要車輛高壓轉(zhuǎn)低壓的DC/DC設(shè)備啟動(dòng)工作；②同時(shí)由于集電弓升降是通過(guò)氣動(dòng)推動(dòng)，打氣泵也要保持工作，確保儲(chǔ)氣罐中的氣源氣壓不降低；③此外充電過(guò)程設(shè)計(jì)了視頻監(jiān)控功能，集電弓畫(huà)面集成在儀表中顯示，因此儀表不能斷電；④弓式充電方案中我們?cè)O(shè)計(jì)了多種保護(hù)策略，包括整車控制器的充電互鎖、升弓信號(hào)、手剎信號(hào)、車速信號(hào)等實(shí)時(shí)檢測(cè)和保護(hù)，因此鑰匙電是不關(guān)閉的。

本發(fā)明中，如圖4所示，集電弓升弓控制階段的工作原理如下：

本發(fā)明中，設(shè)置于車輛頂部的集電弓采用氣源作為驅(qū)動(dòng)方式，通過(guò)內(nèi)部電磁閥控制輸送氣源來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的升、降弓動(dòng)作。當(dāng)升弓開(kāi)關(guān)信號(hào)有效時(shí)，整車控制器在確保充電行車互鎖控制功能有效后進(jìn)入集電弓升弓控制模式，判斷儀表提供的儲(chǔ)氣罐氣壓報(bào)文信號(hào)正常，DC/DC轉(zhuǎn)換器報(bào)文無(wú)故障、電池狀態(tài)報(bào)文無(wú)故障、驅(qū)動(dòng)電機(jī)變頻器提供的車速報(bào)文車速信號(hào)為零的情況下，整車控制器發(fā)送集電弓升弓指令，當(dāng)集電弓導(dǎo)電極板與充電架良好接觸后，整車控制器收到集電弓升弓到位反饋信號(hào)有效時(shí)，發(fā)送允許充電報(bào)文給電池管理系統(tǒng)，同時(shí)整車控制器將集電弓狀態(tài)報(bào)文信息發(fā)送給儀表實(shí)時(shí)顯示。集電弓狀態(tài)報(bào)文信息包括“集電弓無(wú)連接”、“正在升弓”、“集電弓已經(jīng)連接”和“充電弓異?！?。

本發(fā)明中，如圖5所示，充電過(guò)程控制階段的工作原理如下：

首先，整車控制器執(zhí)行充電過(guò)程的開(kāi)啟控制。當(dāng)集電弓升弓到位與充電架接觸導(dǎo)通后，整車控制器發(fā)送允許充電報(bào)文給電池管理系統(tǒng)，由電池管理系統(tǒng)控制接通高壓配電柜中的充電繼電器，充電操作人員從儀表的監(jiān)控畫(huà)面上確認(rèn)集電弓與充電架接觸良好后，在人機(jī)界面上選擇地面充電機(jī)的編號(hào)，然后啟動(dòng)充電。地面充電機(jī)輸出充電電流通過(guò)充電架和車輛頂部的集電弓傳輸，經(jīng)過(guò)高壓配電柜后給動(dòng)力電池充電。

地面充電機(jī)的充電報(bào)文信號(hào)經(jīng)過(guò)無(wú)線傳輸，由車載WIFI處理器接收并解析為充電機(jī)充電CAN報(bào)文，當(dāng)電池管理系統(tǒng)接收到充電機(jī)充電報(bào)文有效后，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議GB/T 27930進(jìn)行充電信息交互，同時(shí)電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)送充電狀態(tài)報(bào)文（①不允許充電；②允許充電；③正在充電；④充電完成；⑤充電異常）給整車控制器，用以監(jiān)控充電過(guò)程中電池實(shí)際狀態(tài)。

其次，在充電過(guò)程中如果出現(xiàn)人為或異常情況下的充電中止時(shí)，控制系統(tǒng)執(zhí)行充電過(guò)程停機(jī)控制策略：

（1）如果充電過(guò)程中出現(xiàn)車速不為零、手剎開(kāi)關(guān)信號(hào)丟失、升弓到位信號(hào)丟失、DC/DC轉(zhuǎn)換器報(bào)文異常、CAN通訊異常中的任一種或多種情況時(shí)，整車控制器發(fā)送不允許充電報(bào)文給電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)收到整車控制器的不允許充電報(bào)文后，發(fā)停止充電報(bào)文給地面充電機(jī)，地面充電機(jī)接收到停止充電報(bào)文后停止電力輸出，當(dāng)電池管理系統(tǒng)檢測(cè)充電電流小于截止電流后，斷開(kāi)高壓配電柜中的充電繼電器，而如果10秒內(nèi)地面充電機(jī)沒(méi)有響應(yīng)停止充電請(qǐng)求，電池管理系統(tǒng)強(qiáng)行斷開(kāi)充電繼電器實(shí)施保護(hù)。

（2）如果充電過(guò)程中充電開(kāi)關(guān)復(fù)位，整車控制器收到降弓開(kāi)關(guān)信號(hào)有效時(shí)，發(fā)送不允許充電報(bào)文給電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)接收到整車控制器不允許充電報(bào)文后，發(fā)停止充電報(bào)文給地面充電機(jī)，地面充電機(jī)接收到停止充電報(bào)文后停止電力輸出，當(dāng)電池管理系統(tǒng)檢測(cè)充電電流小于截止電流后，控制斷開(kāi)充電繼電器，而如果10秒內(nèi)地面充電機(jī)沒(méi)有響應(yīng)停止充電請(qǐng)求，電池管理系統(tǒng)控制強(qiáng)行斷開(kāi)充電繼電器實(shí)施保護(hù)。當(dāng)整車控制器讀取到電池管理系統(tǒng)發(fā)送的電池充電狀態(tài)報(bào)文中不是“正在充電”狀態(tài)，以及充電繼電器狀態(tài)報(bào)文為充電繼電器已斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，控制集電弓降弓。

（3）如果充電過(guò)程中，操作人員通過(guò)人機(jī)界面提前停止充電過(guò)程，車載WIFI處理器發(fā)送充電中止指令給地面充電機(jī)，地面充電機(jī)接收到停止充電報(bào)文后停止電力輸出，當(dāng)電池管理系統(tǒng)檢測(cè)充電電流小于截止電流后，控制斷開(kāi)充電繼電器，而如果10秒內(nèi)地面充電機(jī)沒(méi)有響應(yīng)停止充電請(qǐng)求，電池管理系統(tǒng)控制強(qiáng)行斷開(kāi)充電繼電器實(shí)施保護(hù)。

（4）如果充電過(guò)程中電池管理系統(tǒng)檢測(cè)到動(dòng)力電池故障時(shí)，電池管理系統(tǒng)發(fā)送停止充電報(bào)文給地面充電機(jī)，地面充電機(jī)接收到停止充電報(bào)文后停止電力輸出，當(dāng)電池管理系統(tǒng)檢測(cè)充電電流小于截止電流后，控制斷開(kāi)充電繼電器，而如果10秒內(nèi)地面充電機(jī)沒(méi)有響應(yīng)停止充電請(qǐng)求，電池管理系統(tǒng)控制強(qiáng)行斷開(kāi)充電繼電器實(shí)施保護(hù)。

最后，當(dāng)動(dòng)力電池充滿電后可正常進(jìn)入充電結(jié)束停機(jī)階段，電池管理系統(tǒng)發(fā)送停止充電報(bào)文給地面充電機(jī)，地面充電機(jī)接收到停止充電報(bào)文后停止電力輸出，當(dāng)電池管理系統(tǒng)檢測(cè)充電電流小于截止電流后，控制斷開(kāi)充電繼電器，而如果10秒內(nèi)地面充電機(jī)沒(méi)有響應(yīng)停止充電請(qǐng)求，電池管理系統(tǒng)控制強(qiáng)行斷開(kāi)充電繼電器實(shí)施保護(hù)。

本發(fā)明中，如圖6所示，集電弓降弓控制階段的工作原理如下：

當(dāng)充電結(jié)束并且操作人員復(fù)位充電開(kāi)關(guān)時(shí)，進(jìn)入集電弓降弓控制模式。降弓開(kāi)關(guān)信號(hào)有效時(shí)，當(dāng)整車控制器讀取到電池管理系統(tǒng)發(fā)送的電池充電狀態(tài)報(bào)文中不是“正在充電”狀態(tài)，以及充電繼電器狀態(tài)報(bào)文為充電繼電器已斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，控制集電弓降弓。集電弓正常降落回位后，降弓到位信號(hào)有效，整車控制器發(fā)允許行車報(bào)文給驅(qū)動(dòng)電機(jī)變頻器解除行車互鎖，整車控制器發(fā)允許運(yùn)行報(bào)文給空調(diào)控制器，允許使用空調(diào)。

本發(fā)明中，如圖7所示，氣源氣壓控制的工作原理如下：

啟動(dòng)充電之前，當(dāng)氣壓傳感器檢測(cè)到儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣壓符合設(shè)定范圍時(shí)，氣壓開(kāi)關(guān)發(fā)送相應(yīng)信號(hào)給整車控制器，同時(shí)氣壓傳感器也將檢測(cè)到的氣壓信號(hào)發(fā)送到儀表，由儀表發(fā)出儲(chǔ)氣罐氣壓報(bào)文給整車控制器。在弓式充電過(guò)程中，整車控制器采集氣壓開(kāi)關(guān)的信號(hào)來(lái)檢測(cè)儲(chǔ)氣罐的氣壓信號(hào)，當(dāng)氣壓不足時(shí)，發(fā)送打氣控制報(bào)文給打氣泵變頻器啟動(dòng)打氣泵工作。當(dāng)氣壓充足后停止打氣泵工作。打氣泵或打氣泵變頻器出現(xiàn)故障無(wú)法工作，并且儲(chǔ)氣罐氣壓低于報(bào)警值時(shí)，整車控制器發(fā)送不允許充電報(bào)文給電池管理系統(tǒng)以停止充電，確保充電過(guò)程中集電弓不會(huì)因?yàn)闅庠礆鈮翰蛔愣鴰лd降弓。

本發(fā)明中，集電弓視頻監(jiān)控的工作原理如下：

通過(guò)車頂?shù)募姽惭b位置周邊布置監(jiān)控探頭，在儀表主界面上實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控集電弓工作過(guò)程的視頻監(jiān)控畫(huà)面，當(dāng)集電弓升弓時(shí)，操作人員可以通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面查看確認(rèn)集電弓是否升弓到位，集電弓和充電架是否接觸良好。當(dāng)集電弓降弓時(shí)，操作人員可以通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面確認(rèn)集電弓是否回位正常。