一种车对车充电设备的制作方法

1.本实用新型涉及汽车领域，尤其涉及一种车对车充电设备。


背景技术：

2.随着电动汽车市场的扩大，各地的电动汽车保有量也不断上升，然而目前的充电桩数量和分布并不足以满足人们对于电动汽车的充电需求，因此在没有充电设备的情况下，将一辆空闲电能充足的电动汽车的电能转移至为另一辆电动汽车成为了一种合理、有效的车辆紧急充电方式。
3.在相关技术中，通常利用供能车辆的双向车载充电机(on-board charger，obc)来控制该供能车辆处于充电状态，从而将供能车辆的电能转移至待补能车辆。然而，许多汽车并未配备既能充电又能放电的双向obc，无形中提高了实现车对车充电方式的设备门槛。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供一种车对车充电设备，以解决相关技术中的不足。
5.具体地，本实用新型提供了一种车对车充电设备，包括：设备本体，所述设备本体上设有充电输入接口、充电输出接口，所述设备本体内还设有信号生成模块和能量转换模块；其中：
6.所述信号生成模块，用于生成携带有取值为正的电流输出值的充电机充电状态ccs信号；
7.所述充电输入接口，通过第一充电线路与供能车辆相连接，用于向所述供能车辆发出所述ccs信号，并接收所述供能车辆输出的电能；
8.所述能量转换模块，与所述充电输入接口相连接，用于将所述充电输入接口接收的电能转换为适配于所述充电输出接口的电能；
9.所述充电输出接口，通过第二充电线路与待补能车辆相连接，且与所述能量转换模块相连接，用于将所述能量转换模块中转换后的电能输出至所述待补能车辆。
10.本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
11.在本实用新型的实施例中，通过上述充电输入接口对上述供能车辆发送由上述信号生成模块生成的ccs信号，使得该供能车辆可以向车对车充电设备的充电输入接口输出电能，并由能量转换模块将充电输入接口接收的电能转移至转换为适配于充电输出接口的电能，从而使得待补能车辆可以利用上述充电输出接口接收转换后的电能并充电，相比车对车充电方式，本说明书不存在针对双向车载充电机的硬性要求，适用于更多型号的电动汽车，进而降低了该充电方式的使用门槛。
附图说明
12.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些
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它附图。
13.图1是本实用新型公开实施例示出的一种车对车充电系统的架构示意图；
14.图2是本实用新型公开实施例示出的一种车对车充电设备的结构示意图；
15.图3是本实用新型公开实施例示出的一种车对车充电设备与供能车辆的电路示意图；
16.图4是本实用新型公开实施例示出的一种车对车充电设备与供能车辆在充电过程的流程图；
17.图5是本实用新型公开实施例示出的一种通讯协议中对于报文与功能的对应关系图。
具体实施方式
18.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。
19.在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
20.应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
21.在相关技术中，车辆的充电方式可以区分为“快充”与“慢充”两种方式。对于前者而言，其完整充电流程通常可以为“家用220v16a插座
→
充电线
→
慢充口
→
车载充电机(即obc)
→
电池包”。其中，由于插座输出的是220v交流电，而电池包内部储存的是高压直流电，因此需要利用obc将低压交流电进行升压整流以转换为符合相关规定的高压直流电并储存到电池包里，同时这也说明了在上文通过双向obc实现车对车充电的方案中，用于充电的电能为obc将电池包的高压直流电转换后、向外输出的低压交流电，进而导致其方案存在车辆充电效率较低的问题；对于后者而言，其完整充电流程通常可以为“快充桩
→
充电线
→
快充口
→
电池包”，其中，充电桩的内部已经将电能转换成了车辆所需要的高压直流电，因此避免了obc的参与，并使得车辆可以将充电桩输出的高压直流电直接存储电池包里，从而实现了快速充电的效果。以上两种充电方式也导致了充电接口的不同，而本说明书在下文所涉及的充电输出接口与充电输入接口均可以作为对应快充方式的充电接口，从而为实现“车对车”的高效充电方式提供了技术基础。
22.下面结合附图对本实用新型的车对车充电设备的实施例进行详细描述。
23.图1是本实用新型公开实施例示出的一种车对车充电系统的架构示意图。该动态
显示系统可以包括供能车辆11、待补能车辆12和车对车充电设备13。
24.供能车辆11为向外输出电能的车辆，在上述系统运行过程中，供能车辆11通过第一充电线路将自身的充电接口与车对车充电设备13的充电输入接口相连接，并通过车对车充电设备13的充电输出接口将电能传输至待补能车辆12。
25.待补能车辆12为接收电能并进行充电的的车辆，在上述系统运行过程中，供能车辆11通过第二充电线路将自身的充电接口与车对车充电设备13的充电输出接口相连接，并通过车对车充电设备13的充电输出接口将接收的电能进行存储。
26.车对车充电设备13为独立于供能车辆11与待补能车辆12的电子设备，在上述系统运行过程中，车对车充电设备13通过上述第一充电线路、上述第二充电线路分别与供能车辆11与待补能车辆12的充电接口相连接，并通过内部的能量转换模块将充电输入接口接收的电能(即供能车辆11输入的电能)进行对应的转换，并通过上述充电输出接口输出至待补能车辆12，进而实现对应电能在两车之间的转移。
27.其中，上述第一充电线路与上述第二充电线路可以根据相应的行业规范设置为对应的结构、型号，例如所述充电线路由两端的充电枪部分与中间的传输线部分组成，那么该充电枪部分可以根据用户需求设计为一体式或分离式等结构，而传输线部分包含的线路材质、种类也可以根据车辆销售地区对应具体规定进行改变，本说明书中对此并不进行限定。
28.此外，供能车辆11与待补能车辆12可以根据对应车辆的充电线路在车对车充电设备13中所连接的充电接口而定。例如，在供能车辆11的第一充电线路与车上述充电输出接口相连接、待补能车辆12的第二充电线路与上述充电输入接口相连接的情况下，那么待补能车辆12将作为新的供能车辆，从而提供电能以对原有供能车辆11(即目前的待补能车辆)进行充电。进一步地，本说明书中也不对供能车辆11与待补能车辆12实际电量的大小关系进行限制，因此供能车辆11可以是电量即将耗尽的车辆，而待补能车辆12可以是空闲电量充足的车辆，反之亦可。
29.下面结合图2对上述车对车充电设备的外部结构进行描述，如图2所示，车对车充电设备20的外壳形状近似于立方体，且顶部的中间部分与两侧呈梯形的凸起结构。其中，该凸起结构的设计使得部署于其表面的开机键201、触摸式显示屏202、直流充电输入接口211、直流充电输出接口212、防护盖板213能够在车对车充电设备20被水平放置于地面或桌面等平面时依然可以被用户方便的观察并接触到。此外，车对车充电设备20左右两侧分别设置有对称的凹槽以便于用户轻松的搬运车对车充电设备20。
30.其中，上述防护盖板213可以用于将上述充电输入接口和上述充电输出接口与外界隔离，从而防止异物阻塞接口导致充电线路与接口之间发生接触不良。当然，除了图2所示的翻盖样结构，防护盖板还可以根据实际情况设计为滑盖式、嵌入式、磁吸式等结构，本说明书中并不对此进行限制。
31.除了外部的组件之外，上述车对车充电设备内部还设有信号生成模块和能量转换模块。其中，上述信号生成模块可以用于生成携带有取值为正的电流输出值的充电机充电状态(charger charging state，ccs)信号，该ccs信号可以通过报文的形式由上述充电输入接口发出至上述供能车辆；上述能量转换模块可以分别与上述充电输入接口、上述充电输出接口相连接，并可以用于将上述充电输入接口接收的电能转换为适配于所述充电输出接口的电能；当然，上述信号生成模块和上述能量转换模块可以通过独立模块或集成模块
的形式设置于车对车充电设备内部的电路中，本说明书中并不对此进行限制。
32.如前文所述，不同于采用双向obc以低压的交流电进行充电的方案，本说明书的方案提供了更加高效的充电方式。
33.在一实施例中，上述充电输入接口与上述充电输出接口可以为高压直流充电接口。具体的，供能车辆的电池包中的高压直流电能可以经上述第一充电线路向充电输入接口传输，并在被能量转换模块的转换后通过充电输出接口输出至待补能车辆的电池包，电能在以上整个过程中保持着高压直流电的形式，避免了电能转换为低压交流电导致充电效率下降的情况发生。
34.如前文所述，不同的充电方式对应有不同的充电接口。具体地，上述充电输入接口与上述充电输出接口可以根据具体的设计规范设计有不同的内部针脚，下面按照《gb/t27930-2015电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通讯协议》(简称为《gb/t 27930-2015》)的规定，结合图3对上述充电输入接口与上述充电输出接口内部的部分针脚进行解释：
35.在一实施例中，上述充电输入接口与上述充电输出接口包含直流电源正极dc+端口与直流电源负极dc-端口，上述能量转换模块位于所述dc+端口与所述dc-端口所处的主供能电路上，该主供能电路对应于图3中的dc-端口与dc+所在的两个电路所形成的回路，同时该主供能电路与供能车辆的电池包相连，因此可以将该电池包中的高压直流电直接传输至待补能车辆中。
36.上述主供能电路可以设有继电器，该继电器至少设置于在车对车充电设备的设备本体内以及上述供能车辆中，且上述继电器可以在上述供能车辆的充电过程中保持闭合、在充电结束后保持断开。以图3中主供能电路上的继电器k5、k6以及k1、k2为例：前二者处于供能车辆中，分别用于控制dc+、dc-端口与电池包的连通；后二者处于车对车充电设备中，分别用于控制dc+、dc-端口与能量转换模块的连通。显然，在上述继电器k5、k6以及k1、k2中同时闭合的情况下，上述主供能电路可以进行一个完整的回路，进而控制供能车辆的电池包实现类似放电的操作。上述能量转换模块可以为降压-升压(buck-boost)直流转换器(dc/dc)，其中，引入降压-升压的设计是为了保证供能车辆与待补能车辆在型号、充电功率不同的情况下依然可以实现相互之间的高压直流电能传输，扩大车对车充电设备的适用范围。当然，如图3所示，上述主供能电路设置的保险丝、电流检测等元件、模块的配置方式与实现的效果基本已被相关技术所公开，因此本说明书中对此不再进行赘述。
37.在一实施例中，上述充电输入接口与上述充电输出接口包含充电通信can-hs+端口与充电通信can-ls-端口，上述信号生成模块位于上述s+端口与上述s-端口所处的通信电路上，并通过该通信电路将上述ccs信号发送至上述供能车辆，该通信电路对应于图3中的s-端口与s+所在的两个电路所形成的回路，同时该通信电路分别与供能车辆的车辆控制器、设备控制模块(假设该实施例中的信号生成模块属于设备控制模块内部的子模块)相连，因此可以将上述信号生成模块生成的ccs信号发送至上述车辆控制器中。根据图5对于ccs报文的功能解释，该报文可以用于充电机(即本说明书中的车对车充电设备)的充电总状态，具体的，《gb/t27930-2015》中还规定了ccs报文的相关参数表如下：
[0038][0039]
通过下文对于图4各阶段的可知，继电器k5、k6在供能车辆与车对车充电设备物理连接后、充电阶段前已经默认闭合。而上述ccs报文的参数可以决定供能车辆在主供能电路上的继电器k5、k6是否继续维持闭合状态以使供能车辆持续通过车对车充电设备向待补能车辆进行充电。
[0040]
在一实施例中，上述信号生成模块可以通过修改ccs报文中的参数以欺骗上述供能车辆处于充电状态，进而保证k5、k6处于闭合状态，例如：当车辆接收的ccs报文中的电流输出值为负值时，该车辆可以判断当前所连接的充电设备正常输出反向的电能，因此立刻退出充电状态，并断开k5、k6。因此，若上述信号生成模块将上述电流输出值取绝对值使上述供能车辆误以为自身处于接收充电桩等充电设备的电量，那么上述k5、k6将会持续处于闭合状态，以保证上述主供能电路的正常运行。
[0041]
在一实施例中，车对车充电设备的设备本体内还设有12v电源，用于输出辅助电压以唤醒所述供能车辆与所述待补能车辆，其中，所谓的唤醒可以是指将对应车辆控制器由休眠模式切换为运行模式，以便于下文中充电等阶段的成功执行。在该实施例中，上述充电输入接口与上述充电输出接口可以包含低压辅助电源正极a+端口与充电通信低压辅助电源负极a-端口，且上述12v电源位于上述a+端口与上述a-端口所处的辅助供能电路上，该辅助供能电路对应于图3中的a-端口与a+所在的两个电路所形成的回路，上述12v电源可以保证车对车充电的设备本体的其他电路与装置(例如触摸式显示屏)的正确运行。当然，电源的具体规格可以根据不同的规定设置为不同的数字，本说明书中并不对此进行限制。
[0042]
本领域技术人员可以理解的是，图3中的车对车充电设备与待补能车辆之间的具体电路虽然并没有进一步地展示，但与传统的“充电桩-待补能车辆”充电方式中所公开的电路设计构思基本符合，因此本说明书中对此也不再进行赘述，同时也默认下文中的车对车充电设备的充电输出接口与待补能车辆之间已通过上述第二充电线路正确完成连接。
[0043]
下面结合图4对上述继电器k5、k6的状态与上述ccs信号的关系进行进一步说明。图4是本实用新型公开实施例示出的一种车对车充电设备与供能车辆在充电过程的流程图。如图4所示，在车对车充电设备与供能车辆之间传输电能的过程中，具体可分为以下阶段：物理连接、低压辅助上电、充电握手、充电参数配置、正式充电、结束充电。从充电握手阶段起，功能车辆与车对车充电设备通过报文进行信息交互，且上述报文需严格遵循对应的标准，由于图4中涉及的报文遵循国标直流《gb/t 27930-2015》的规定，因此可以根据图5中所示的表格依次了解各报文的作用在图4中发挥的作用。
[0044]
下面对车对车充电设备与供能车辆在各阶段中的参与过程进行整体性的介绍：
[0045]
1、物理连接阶段，即通过第一充电线路将供能车辆的充电接口与车对车充电设备
的充电输入接口连接。
[0046]
2、低压辅助上电阶段，当用户通过开机键启动上述车对车充电设备后，该车对车充电设备针对充电连接确认cc1端口的连接确认，检测点1电压为4v，则连接无误，将闭合k3、k4，通过a+端口提供12v电压信号,唤醒供能车辆的电池控制器，使其进行cc2连接确认，当检测点2的电压值为6v，判断连接无误，正式进行报文通讯。
[0047]
3、充电握手阶段，上述车对车充电设备向供能车辆发送握手报文chm，同时将充电通讯协议版本传递给供能车辆(例如2011年的老国标协议的版本号为v1.0，2015年的新国标协议的版本号为v1.1)，当收到chm后，供能车辆向可以返回报文bhm，提供供能车辆最高允许充电的总电压。此后双方利用crm、brm等报文进行握手辨别。
[0048]
4、充电参数配置阶段，通过bcp、cts等报文，上述车对车充电设备与上述供能车辆相互交换了各自在充电过程中需要涉及的相关参数。同时闭合了k1、k2、k5、k6，以保证主供电路的成功运行。
[0049]
5、正式充电阶段，针对css报文，车对车充电设备周期性地发送电流输出值经过修改后css报文给供能车辆，使得上述供能车辆能够持续保持在充电状态。
[0050]
6、结束充电阶段，当结束充电后，上述车对车充电设备与上述供能车辆相互发送这个充电过程的统计数据。同时断开各个继电器。
[0051]
本说明书在不存在供能车辆的情况下还提供了另一种为待补能车辆充电的方式。
[0052]
在一实施例中，上述车对车充电设备的设备本体内还设有储能模块，该储能模块与上述充电输出接口相连，用于通过上述充电输出接口向外输出存储的电能，当然根据用户对于设备本体便携性的不同要求，本说明书中并不限制上述储能模块的可存储的最大电量。
[0053]
除了手动关闭车对车充电设备的电源或者等待待补能车辆充电完成的方式，本说明书中还提供了其他方式以停止上述待补能车辆的充电过程。
[0054]
在一实施例中，上述设备本体内还可以设有语音识别模块和/或通讯模块，上述语音识别模块可用于根据接收的语音数据暂停或恢复上述充电输出接口针对所述待补能车辆的输出的电量；所述通讯模块可用于根据接收的网络数据暂停或恢复上述充电输出接口针对所述待补能车辆的输出的电量，其中，上述网络数据可以通过移动终端的app等载体进行发送，从而实现远程的充电控制。
[0055]
上述说明书实施例详细地说明了一种车对车充电设备，通过该装置，可以在无需双向obc的情况下实现车辆之间的电能传输，其中，通过应用高压直流充电接口，使得车对车之间的充电效率与快充方式相近。此外，通过能量转换模块对于直流电的电压转换，避免；供能车辆与待补能车辆的充电性能不一致引起的相关错误。同时，信号生成模块对应ccs信号的修改成功欺骗了供能车辆，使其处于持续的充电状态。
[0056]
虽然本实用新型包含许多具体实施细节，但是这些不应被解释为限制任何实用新型的范围或所要求保护的范围，而是主要用于描述特定实用新型的具体实施例的特征。本实用新型内在多个实施例中描述的某些特征也可以在单个实施例中被组合实施。另一方面，在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个实施例中分开实施或以任何合适的子组合来实施。此外，虽然特征可以如上所述在某些组合中起作用并且甚至最初如此要求保护，但是来自所要求保护的组合中的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中去除，并且
所要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变型。
[0057]
类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但是这不应被理解为要求这些操作以所示的特定顺序执行或顺次执行、或者要求所有例示的操作被执行，以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施例中的各种系统模块和组件的分离不应被理解为在所有实施例中均需要这样的分离，并且应当理解，所描述的程序组件和系统通常可以一起集成在单个软件产品中，或者封装成多个软件产品。
[0058]
由此，主题的特定实施例已被描述。其他实施例在所附权利要求书的范围以内。在某些情况下，权利要求书中记载的动作可以以不同的顺序执行并且仍实现期望的结果。此外，附图中描绘的处理并非必需所示的特定顺序或顺次顺序，以实现期望的结果。在某些实现中，多任务和并行处理可能是有利的。
[0059]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

技术特征：
1.一种车对车充电设备，其特征在于，包括：设备本体，所述设备本体上设有充电输入接口、充电输出接口，所述设备本体内还设有信号生成模块和能量转换模块；其中：所述信号生成模块，用于生成携带有取值为正的电流输出值的充电机充电状态ccs信号；所述充电输入接口，通过第一充电线路与供能车辆相连接，用于向所述供能车辆发出所述ccs信号，并接收所述供能车辆输出的电能；所述能量转换模块，与所述充电输入接口相连接，用于将所述充电输入接口接收的电能转换为适配于所述充电输出接口的电能；所述充电输出接口，通过第二充电线路与待补能车辆相连接，且与所述能量转换模块相连接，用于将所述能量转换模块中转换后的电能输出至所述待补能车辆；所述设备本体内还设有语音识别模块和/或通讯模块，所述语音识别模块用于根据接收的语音数据暂停或恢复所述充电输出接口针对所述待补能车辆的输出的电量，所述通讯模块用于根据接收的网络数据暂停或恢复所述充电输出接口针对所述待补能车辆的输出的电量；所述充电输入接口与所述充电输出接口为高压直流充电接口；所述充电输入接口与所述充电输出接口包含直流电源正极dc+端口与直流电源负极dc-端口，所述能量转换模块位于所述dc+端口与所述dc-端口所处的主供能电路上。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述主供能电路上设有继电器，所述继电器至少设置于在所述设备本体与所述供能车辆中，且所述继电器在所述供能车辆的充电过程中保持闭合、在充电结束后保持断开。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述充电输入接口与所述充电输出接口包含充电通信can-hs+端口与充电通信can-ls-端口，所述信号生成模块位于所述s+端口与所述s-端口所处的通信电路上，并通过该通信电路将所述ccs信号发送至所述供能车辆。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备本体内还设有12v电源，用于输出辅助电压以唤醒所述供能车辆与所述待补能车辆。5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述充电输入接口与所述充电输出接口包含低压辅助电源正极a+端口与充电通信低压辅助电源负极a-端口，所述12v电源位于所述a+端口与所述a-端口所处的辅助供能电路上。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备本体内还设有储能模块，所述储能模块与所述充电输出接口相连，用于通过所述充电输出接口向外输出存储的电能。7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备本体上还设有防护盖板，所述防护盖板用于将所述充电输入接口和所述充电输出接口与外界隔离。

技术总结
本实用新型提供一种车对车充电设备，包括：设备本体，所述设备本体上设有充电输入接口、充电输出接口，所述设备本体内还设有信号生成模块和能量转换模块；其中：所述信号生成模块，用于生成携带有取值为正的电流输出值的充电机充电状态CCS信号；所述充电输入接口，通过第一充电线路与供能车辆相连接，用于向所述供能车辆发出所述CCS信号，并接收所述供能车辆输出的电能；所述能量转换模块，与所述充电输入接口相连接，用于将所述充电输入接口接收的电能转换为适配于所述充电输出接口的电能；所述充电输出接口，通过第二充电线路与待补能车辆相连接，且与所述能量转换模块相连接。且与所述能量转换模块相连接。且与所述能量转换模块相连接。


技术研发人员：王炜 王阳 侯恩星
受保护的技术使用者：浙江极氪智能科技有限公司
技术研发日：2022.12.02
技术公布日：2023/8/26