一種基于接口智能識別技術(shù)的直流充放電控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于接口智能識別技術(shù)的直流充放電控制方法，包括充放電接口智能識別控制，充放電握手控制、充放電模式選擇及充放電參數(shù)配置控制，充放電過程控制，充放電結(jié)束控制幾個步驟,通過研究電動汽車非車載傳導(dǎo)式充放電機與電池管理系統(tǒng)的通信原理及通信需求，提出一種適用于該通信的充放電控制方法，以實現(xiàn)電動汽車充放電操作的調(diào)度管理，保障電動汽車可靠、靈活接入電網(wǎng)進(jìn)行充放電，同時有利于電網(wǎng)側(cè)負(fù)荷預(yù)測及負(fù)荷調(diào)節(jié)特性需求。
【專利說明】一種基于接口智能識別技術(shù)的直流充放電控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電動汽車充放電控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于接口智能識別技術(shù)的直流充放電控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，能源緊缺與環(huán)境惡化的壓力日益增大，節(jié)能減排的呼聲越來越高，電動汽車因其節(jié)能環(huán)保而被廣泛關(guān)注，世界各大汽車公司以及國內(nèi)外各大科研機構(gòu)和高等院校紛紛致力于清潔節(jié)能汽車的研究，在電動汽車技術(shù)和電池技術(shù)方面都已取得了長足進(jìn)展。
[0003]規(guī)?；碾妱悠囃度胧褂煤?，其隨機的充電行為將帶來新一輪的負(fù)荷快速增長，對用電負(fù)荷峰谷差日益加大的電力系統(tǒng)而言，增加了巨大的供電壓力。在電動汽車無序充電的情況下，大量電動汽車充電將會加劇現(xiàn)有的電壓降落、支路容量不匹配等問題，在不改變現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的前提下，必會限制電動汽車接入電力系統(tǒng)的規(guī)模。因此，電動汽車的充電必須規(guī)范可控。據(jù)統(tǒng)計，大多數(shù)車輛一天中只有5%左右的時間處于行駛狀態(tài)，幾乎95%的時間處于空閑狀態(tài)。因此可以控制電動汽車在負(fù)荷低谷期充電，而且電動汽車電池的設(shè)計容量一般遠(yuǎn)大于正常上下班行駛的電能消耗容量，電動汽車在不影響自身續(xù)駛歷程要求的前提下，在負(fù)荷高峰時段還可將部分能量回饋電網(wǎng)。這種電動汽車與電網(wǎng)之間實現(xiàn)能量與信息雙向交換的關(guān)系，被稱之為電動汽車與電網(wǎng)互動(Vehicle to Grid，V2G)。
[0004]數(shù)量龐大的電動汽車通過智能化電網(wǎng)平臺實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，有效地調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差，降低傳統(tǒng)調(diào)峰備用發(fā)電容量，提高電網(wǎng)的有效利用率；同時隨著配電網(wǎng)智能化水平的提高以及負(fù)荷需求管理手段的豐富，電動汽車還能完成需求響應(yīng)等電網(wǎng)輔助服務(wù)，進(jìn)一步提高電網(wǎng)效率；此外，在微電網(wǎng)系統(tǒng)中，電動汽車在可再生能源發(fā)電功率較大而電網(wǎng)負(fù)荷較低的時候吸納電能，在可再生能源發(fā)電功率較低而電網(wǎng)負(fù)荷較高時釋放電能，輔助電網(wǎng)有效接納波動性可再生能源發(fā)電容量。同時，通過分時電價及有償電網(wǎng)輔助服務(wù)政策的實行，電動汽車用戶能夠在不影響自身使用的前提下，通過低谷時段低電價充電，在高峰時段較高電價放電獲取直接的經(jīng)濟(jì)利益。
[0005]V2G的概念自從1997年由美國特立華大學(xué)的Willet Kempton提出之后，各國相繼展開了 V2G技術(shù)的各項研究。而在國內(nèi)，V2G技術(shù)的研究尚處于起步階段。早在“十一五”初期，我國國家電網(wǎng)公司就已提出了充分利用夜間負(fù)荷低谷電為電動汽車充電的設(shè)想。如今，這個計劃在“十二五”期間將逐步實現(xiàn)。此外，我國還將大力發(fā)展停車場、住宅區(qū)停車庫或停車位等區(qū)域充電設(shè)施。電動汽車充放電控制方式作為V2G技術(shù)研究的一個重要組成部分，對實現(xiàn)電動汽車BMS與電動汽車充放電機之間實時信息交換，根據(jù)雙方需求合理控制電動汽車的充放電操作有著重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種基于接口智能識別技術(shù)的直流充放電控制方法，針對電動汽車充放電機與電池管理系統(tǒng)之間的通信提供一種充放電控制方式方法，用于合理的管理充放電過程，減少充放電故障，輔助實現(xiàn)有序充放電，提高配電網(wǎng)效率，同時滿足電動汽車用戶不同需求下充放電行為的管理。
[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]一種基于接口智能識別技術(shù)的直流充放電控制方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0009](I)充放電接口智能識別控制:車輛接口對接，車輛控制裝置通過測量檢測點2的電壓來判斷車輛接口狀態(tài)以及所接入的電機類型；
[0010](2)充放電握手控制:待判斷出電機類型后車輛控制裝置發(fā)送辨識報文給充電機或者充放電機；
[0011](3)充放電模式選擇及參數(shù)配置控制:完成充放電握手后電動汽車根據(jù)車輛控制裝置的控制命令選擇充電模式或者放電模式，若選擇了充電模式則進(jìn)行充電參數(shù)配置，若選擇了放電模式則進(jìn)行放電參數(shù)配置；
[0012](4)充放電過程控制:根據(jù)所選擇的充電模式或者放電模式進(jìn)行充電模式控制或者放電模式控制；
[0013](5)充放電結(jié)束控制:停止充電或者放電，車輛控制裝置和充電機/充放電機相互發(fā)送充放電統(tǒng)計報文進(jìn)行雙方結(jié)算。
[0014]優(yōu)選地，所述步驟(I)中車輛接口包括車輛插頭與車輛插座，車輛插頭與電機端相連，車輛插座與車輛端相連，所述車輛接口采用GB/T20234.3-2011中充電模式4以及連接方式C的車輛接口方式，并且給插頭端增加電阻R6。
[0015]優(yōu)選地，所述步驟(I)中若檢測點2的電壓值為6V，則表明與車輛相連的是充電機，若檢測點2的電壓值為8V，則表明與車輛相連的是充放電機。
[0016]優(yōu)選地，所述步驟(3)中若選擇為充電模式，則充電機/充放電機向車輛控制系統(tǒng)發(fā)送充電機/充放電機所能提供的最大輸出能力的報文，車輛控制系統(tǒng)根據(jù)該報文中充電機/充放電機的最大輸出能力判斷是否能夠進(jìn)行充電，若選擇為放電模式，則充放電機與上級主站進(jìn)行信息交互，根據(jù)上級主站定時廣播的放電需求來決定是否接受電動汽車放電。
[0017]優(yōu)選地，所述步驟(4)中若進(jìn)行充電模式控制時，在整個充電階段，車輛控制裝置實時向充電機/充放電機發(fā)送電池充電需求，充放電機根據(jù)電池充電需求來調(diào)整充電電壓和充電電流以保證充電過程正常進(jìn)行，并且在整個充電過程中充電機/充放電機和車輛控制裝置相互發(fā)送各自的充電狀態(tài)，若進(jìn)行放電模式控制時，充放電機與上級主站進(jìn)行交互，若上級主站具有放電需求，且在標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出下的放電電流及放電時間需求與車輛控制裝置協(xié)商一致后進(jìn)入放電階段，在整個放電階段車輛控制裝置實時向充放電機發(fā)送電池狀態(tài)信息。
[0018]優(yōu)選地，所述步驟(3)、(4)、(5)所用時間超過設(shè)定范圍，則進(jìn)入錯誤處理流程，之后返回到步驟(2 )或者步驟(I)。
[0019]優(yōu)選地，所述錯誤處理流程會對物理連接進(jìn)行判斷，如果判斷到物理連接斷開，則返回到步驟(1)，若判斷物理連接正常則返回到步驟(2)。
[0020]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是:通過車輛接口采用GB/T20234.3-2011中充電模式4以及連接方式C的車輛接口方式，并且給插頭端增加電阻R6來將充放電接口和普通接口做出區(qū)分，保證直流充電機和直流充放電機接口的一致性，電動汽車能夠通過該技術(shù)智能識別區(qū)分直流充電機和直流充放電機。從而保障電動汽車和充電設(shè)備的安全。通過充放電接口智能識別控制、充放電握手控制、充放電模式選擇及參數(shù)配置控制、充放電過程控制、充放電結(jié)束控制等一系列的控制步驟提供了 一套完整安全的充放電控制流程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021 ] 圖1是本發(fā)明的流程圖；
[0022]圖2是本發(fā)明直流充放電安全保護(hù)系統(tǒng)基本方案電路示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)特點和效果，以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0024]參照圖1和圖2，一種基于接口智能識別技術(shù)的直流充放電控制方法，包括充放電接口智能識別控制，充放電握手控制、充放電模式選擇控制，充放電參數(shù)配置控制，充放電過程控制，充放電結(jié)束控制等幾大步驟。
[0025]當(dāng)一輛具有充放電接口的電動汽車與直流充電機或者直流充放電機相連后首先進(jìn)入的是充放電接口智能識別控制階段:在該階段中，采用國標(biāo)GB/T20234.3-2011中，充電模式4及連接方式C的車輛接口方式，并且在該接口的基礎(chǔ)上為充放電接口添加R6以便和普通充電機接口做出區(qū)分，在車輛接口連接完畢后，待非車載充電機/充放電機完成自檢，則閉合接觸器K3和K4，使低壓輔助供電回路導(dǎo)通。在得到充電機/充放電機提供的低壓輔助電源供電后，車輛控制裝置通過測量檢測點2的電壓值判斷車輛接口是否已正確連接。如果檢測點2的電壓值為6V，則表明與車輛相連的是普通充電機的車輛插頭，如果檢測點2的電壓值為8V，則表明與車輛相連的是充放電機。從而保證充電接口之間的兼容匹配，保障用電的安全。
[0026]接下來進(jìn)入充放放電握手控制階段，在判斷出所接入的是充電機或充放電機之后通過周期發(fā)送的車輛控制裝置(或者電池管理系統(tǒng))辨識報文傳遞相關(guān)辨識信息給充電機/充放電機。
[0027]在完成接口智能識別控制及握手后，電動汽車需要根據(jù)車輛控制裝置的控制命令選擇充電模式或放電模式。如果充放電機接收到電動汽車的充電命令，則充電機/充放電機向車輛控制系統(tǒng)發(fā)送充放電機所能提供的最大輸出能力的報文。車輛控制系統(tǒng)根據(jù)充電機/充放電機的最大輸出能力判斷是否能夠進(jìn)行充電。如果充放電機接收到電動汽車的放電命令，充放電機需要與上級主站進(jìn)行信息交互，根據(jù)上級主站定時廣播的放電需求來決定能否接收電動汽車的放電命令。
[0028]再來進(jìn)入充放電過程控制，充放電模式選擇及參數(shù)配置完成之后，根據(jù)選擇的模式進(jìn)行不同的過程控制。如果選擇的是充電模式的話，在整個充電階段，車輛控制裝置實時向充電機/充放電機發(fā)送電池需求，充電機/充放電機根據(jù)電池充電需求來調(diào)整充電電壓和充電電流以保證充電過程正常進(jìn)行。并且在整個充電過程中，充電機/充放電機和車輛控制裝置相互發(fā)送各自的充電狀態(tài)。此外，車輛控制裝置根據(jù)要求向充電機/充放電機發(fā)送動力蓄電池具體狀態(tài)信息及電壓、溫度等信息。如果選擇的是放電模式，充放電機與上級主站交互，上級主站具有放電需求，且在標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出下的放電電流及放電時間需求與車輛控制裝置協(xié)商一致后，方可進(jìn)入到放電過程。在整個放電階段，車輛控制裝置實時向充放電機發(fā)送動力蓄電池具體狀態(tài)信息，充放電機根據(jù)蓄電池的放電電壓和放電電流，實時調(diào)整逆變策略。并且在整個放電過程中，充電機和車輛控制裝置相互發(fā)送各自的放電狀態(tài)，最后待充放電結(jié)束之后車輛控制裝置和直流充電機或者直流充放電機相互發(fā)送充放電統(tǒng)計報文，根據(jù)統(tǒng)計的信息完成費用的結(jié)算。
[0029]圖2為直流充放電安全保護(hù)系統(tǒng)基本方案，包括非車載充電機控制裝置、電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、開關(guān)S、直流供電回路接觸器KI和K2、低壓輔助供電回路接觸器K3和K4、充電回路接觸器K5和K6、電子鎖以及車輛控制裝置，其中車輛控制裝置可以集成在電池管理系統(tǒng)中。電阻R2、R3和R6安裝在車輛插頭上，電阻R4安裝在車輛插座上。開關(guān)S為車輛插頭的內(nèi)部常閉開關(guān)，當(dāng)車輛插頭與車輛插座完全連接后，開關(guān)S閉合。在整個充放電過程中，非車載充放電機控制裝置應(yīng)能監(jiān)測接觸器K1、K2，繼電器Κ3、Κ4及電子鎖狀態(tài)并控制其接通及關(guān)斷。電動汽車車輛控制裝置能監(jiān)測接觸器Κ5和Κ6狀態(tài)并控制其接通及關(guān)斷。充放電過程的狀態(tài)定義和直流充放電安全保護(hù)系統(tǒng)的推薦參數(shù)分別見表I和表2。
[0030]表I充放電過程狀態(tài)定義
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種基于接口智能識別技術(shù)的直流充放電控制方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)充放電接口智能識別控制:車輛接口對接，車輛控制裝置通過測量檢測點2的電壓來判斷車輛接口狀態(tài)以及所接入的電機類型； (2)充放電握手控制:待判斷出電機類型后車輛控制裝置發(fā)送辨識報文給充電機或者充放電機； (3)充放電模式選擇及參數(shù)配置控制:完成充放電握手后電動汽車根據(jù)車輛控制裝置的控制命令選擇充電模式或者放電模式，若選擇了充電模式則進(jìn)行充電參數(shù)配置，若選擇了放電模式則進(jìn)行放電參數(shù)配置； (4)充放電過程控制:根據(jù)所選擇的充電模式或者放電模式進(jìn)行充電模式控制或者放電模式控制； (5 )充放電結(jié)束控制:停止充電或者放電，車輛控制裝置和充電機/充放電機相互發(fā)送充放電統(tǒng)計報文進(jìn)行雙方結(jié)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于接口智能識別技術(shù)的直流充放電控制方法，其特征在于:所述步驟(I)中車輛接口包括車輛插頭與車輛插座，車輛插頭與電機端相連，車輛插座與車輛端相連，所述車輛接口采用GB/T20234.3-2011中充電模式4以及連接方式C的車輛接口方式，并且給插頭端增加電阻R6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于接口智能識別技術(shù)的直流充放電控制方法，其特征在于:所述步驟(I)中若檢測點2的電壓值為6V，則表明與車輛相連的是充電機，若檢測點2的電壓值為8V，則表明與車輛相連的是充放電機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于接口智能識別技術(shù)的直流充放電控制方法，其特征在于:所述步驟(3)中若選擇為充電模式，則充電機/充放電機向車輛控制系統(tǒng)發(fā)送充電機/充放電機所能提供的最大輸出能力的報文，車輛控制系統(tǒng)根據(jù)該報文中充電機/充放電機的最大輸出能力判斷是否能夠進(jìn)行充電，若選擇為放電模式，則充放電機與上級主站進(jìn)行信息交互，根據(jù)上級主站定時廣播的放電需求來決定是否接受電動汽車放電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于接口智能識別技術(shù)的直流充放電控制方法，其特征在于:所述步驟(4)中若進(jìn)行充電模式控制時，在整個充電階段，車輛控制裝置實時向充電機/充放電機發(fā)送電池充電需求，充放電機根據(jù)電池充電需求來調(diào)整充電電壓和充電電流以保證充電過程正常進(jìn)行，并且在整個充電過程中充電機/充放電機和車輛控制裝置相互發(fā)送各自的充電狀態(tài)，若進(jìn)行放電模式控制時，充放電機與上級主站進(jìn)行交互，若上級主站具有放電需求，且在標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出下的放電電流及放電時間需求與車輛控制裝置協(xié)商一致后進(jìn)入放電階段，在整個放電階段車輛控制裝置實時向充放電機發(fā)送電池狀態(tài)信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于接口智能識別技術(shù)的直流充放電控制方法，其特征在于:所述步驟(3)、(4)、(5)所用時間超過設(shè)定范圍，則進(jìn)入錯誤處理流程，之后返回到步驟(2)或者步驟(I)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于接口智能識別技術(shù)的直流充放電控制方法，其特征在于:所述錯誤處理流程會對物理連接進(jìn)行判斷，如果判斷到物理連接斷開，則返回到步驟(1)，若判斷物理連接正常則返回到步驟(2)。
【文檔編號】H02J7/00GK103746422SQ201410007065
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】劉昭慧, 惠琪, 耿群鋒, 趙翔, 周斌, 楊芳, 呂曉榮, 劉志紅, 張建偉, 秦儉 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院, 國電南瑞科技股份有限公司