一種基于接口智能識(shí)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(shí)別技術(shù)的直流充放電控制方法，包括充放電接口智能識(shí)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(gè)步驟,通過研究電動(dòng)汽車非車載傳導(dǎo)式充放電機(jī)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(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車充放電操作的調(diào)度管理，保障電動(dòng)汽車可靠、靈活接入電網(wǎng)進(jìn)行充放電，同時(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)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(dòng)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(jī)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(dòng)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?dòng)汽車投入使用后，其隨機(jī)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(dòng)汽車無序充電的情況下，大量電動(dòng)汽車充電將會(huì)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(huì)限制電動(dòng)汽車接入電力系統(tǒng)的規(guī)模。因此，電動(dòng)汽車的充電必須規(guī)范可控。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大多數(shù)車輛一天中只有5%左右的時(shí)間處于行駛狀態(tài)，幾乎95%的時(shí)間處于空閑狀態(tài)。因此可以控制電動(dòng)汽車在負(fù)荷低谷期充電，而且電動(dòng)汽車電池的設(shè)計(jì)容量一般遠(yuǎn)大于正常上下班行駛的電能消耗容量，電動(dòng)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(shí)段還可將部分能量回饋電網(wǎng)。這種電動(dòng)汽車與電網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)能量與信息雙向交換的關(guān)系，被稱之為電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)(Vehicle to Grid，V2G)。
[0004]數(shù)量龐大的電動(dòng)汽車通過智能化電網(wǎng)平臺(tái)實(shí)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(shí)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)釋放電能，輔助電網(wǎng)有效接納波動(dòng)性可再生能源發(fā)電容量。同時(shí)，通過分時(shí)電價(jià)及有償電網(wǎng)輔助服務(wù)政策的實(shí)行，電動(dòng)汽車用戶能夠在不影響自身使用的前提下，通過低谷時(shí)段低電價(jià)充電，在高峰時(shí)段較高電價(jià)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(xiàng)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(dòng)汽車充電的設(shè)想。如今，這個(gè)計(jì)劃在“十二五”期間將逐步實(shí)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(dòng)汽車充放電控制方式作為V2G技術(shù)研究的一個(gè)重要組成部分，對實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車BMS與電動(dòng)汽車充放電機(jī)之間實(shí)時(shí)信息交換，根據(jù)雙方需求合理控制電動(dòng)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(shí)別技術(shù)的直流充放電控制方法，針對電動(dòng)汽車充放電機(jī)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(shí)現(xiàn)有序充放電，提高配電網(wǎng)效率，同時(shí)滿足電動(dòng)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(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種基于接口智能識(shí)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(shí)別控制:車輛接口對接，車輛控制裝置通過測量檢測點(diǎn)2的電壓來判斷車輛接口狀態(tài)以及所接入的電機(jī)類型；
[0010](2)充放電握手控制:待判斷出電機(jī)類型后車輛控制裝置發(fā)送辨識(shí)報(bào)文給充電機(jī)或者充放電機(jī)；
[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(dòng)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(jī)/充放電機(jī)相互發(fā)送充放電統(tǒng)計(jì)報(bào)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(jī)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(diǎn)2的電壓值為6V，則表明與車輛相連的是充電機(jī)，若檢測點(diǎn)2的電壓值為8V，則表明與車輛相連的是充放電機(jī)。
[0016]優(yōu)選地，所述步驟(3)中若選擇為充電模式，則充電機(jī)/充放電機(jī)向車輛控制系統(tǒng)發(fā)送充電機(jī)/充放電機(jī)所能提供的最大輸出能力的報(bào)文，車輛控制系統(tǒng)根據(jù)該報(bào)文中充電機(jī)/充放電機(jī)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(jī)與上級(jí)主站進(jìn)行信息交互，根據(jù)上級(jí)主站定時(shí)廣播的放電需求來決定是否接受電動(dòng)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(shí)，在整個(gè)充電階段，車輛控制裝置實(shí)時(shí)向充電機(jī)/充放電機(jī)發(fā)送電池充電需求，充放電機(jī)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(gè)充電過程中充電機(jī)/充放電機(jī)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(shí)，充放電機(jī)與上級(jí)主站進(jìn)行交互，若上級(jí)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(shí)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(gè)放電階段車輛控制裝置實(shí)時(shí)向充放電機(jī)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(shí)間超過設(shè)定范圍，則進(jìn)入錯(cuò)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(cuò)誤處理流程會(huì)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(jī)和直流充放電機(jī)接口的一致性，電動(dòng)汽車能夠通過該技術(shù)智能識(shí)別區(qū)分直流充電機(jī)和直流充放電機(jī)。從而保障電動(dòng)汽車和充電設(shè)備的安全。通過充放電接口智能識(shí)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(shí)施方式】
[0023]為了進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)和效果，以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)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(shí)別技術(shù)的直流充放電控制方法，包括充放電接口智能識(shí)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(dòng)汽車與直流充電機(jī)或者直流充放電機(jī)相連后首先進(jìn)入的是充放電接口智能識(shí)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(jī)接口做出區(qū)分，在車輛接口連接完畢后，待非車載充電機(jī)/充放電機(jī)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(jī)/充放電機(jī)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(diǎn)2的電壓值判斷車輛接口是否已正確連接。如果檢測點(diǎn)2的電壓值為6V，則表明與車輛相連的是普通充電機(jī)的車輛插頭，如果檢測點(diǎn)2的電壓值為8V，則表明與車輛相連的是充放電機(jī)。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(jī)或充放電機(jī)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(shí)報(bào)文傳遞相關(guān)辨識(shí)信息給充電機(jī)/充放電機(jī)。
[0027]在完成接口智能識(shí)別控制及握手后，電動(dòng)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(jī)接收到電動(dòng)汽車的充電命令，則充電機(jī)/充放電機(jī)向車輛控制系統(tǒng)發(fā)送充放電機(jī)所能提供的最大輸出能力的報(bào)文。車輛控制系統(tǒng)根據(jù)充電機(jī)/充放電機(jī)的最大輸出能力判斷是否能夠進(jìn)行充電。如果充放電機(jī)接收到電動(dòng)汽車的放電命令，充放電機(jī)需要與上級(jí)主站進(jìn)行信息交互，根據(jù)上級(jí)主站定時(shí)廣播的放電需求來決定能否接收電動(dòng)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(gè)充電階段，車輛控制裝置實(shí)時(shí)向充電機(jī)/充放電機(jī)發(fā)送電池需求，充電機(jī)/充放電機(jī)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(gè)充電過程中，充電機(jī)/充放電機(jī)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(jī)/充放電機(jī)發(fā)送動(dòng)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(jī)與上級(jí)主站交互，上級(jí)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(shí)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(gè)放電階段，車輛控制裝置實(shí)時(shí)向充放電機(jī)發(fā)送動(dòng)力蓄電池具體狀態(tài)信息，充放電機(jī)根據(jù)蓄電池的放電電壓和放電電流，實(shí)時(shí)調(diào)整逆變策略。并且在整個(gè)放電過程中，充電機(jī)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(jī)或者直流充放電機(jī)相互發(fā)送充放電統(tǒng)計(jì)報(bào)文，根據(jù)統(tǒng)計(jì)的信息完成費(fèi)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(jī)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(gè)充放電過程中，非車載充放電機(jī)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(dòng)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(shí)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(shí)別控制:車輛接口對接，車輛控制裝置通過測量檢測點(diǎn)2的電壓來判斷車輛接口狀態(tài)以及所接入的電機(jī)類型； (2)充放電握手控制:待判斷出電機(jī)類型后車輛控制裝置發(fā)送辨識(shí)報(bào)文給充電機(jī)或者充放電機(jī)； (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(dòng)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(jī)/充放電機(jī)相互發(fā)送充放電統(tǒng)計(jì)報(bào)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(shí)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(jī)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(shí)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(diǎn)2的電壓值為6V，則表明與車輛相連的是充電機(jī)，若檢測點(diǎn)2的電壓值為8V，則表明與車輛相連的是充放電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于接口智能識(shí)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(jī)/充放電機(jī)向車輛控制系統(tǒng)發(fā)送充電機(jī)/充放電機(jī)所能提供的最大輸出能力的報(bào)文，車輛控制系統(tǒng)根據(jù)該報(bào)文中充電機(jī)/充放電機(jī)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(jī)與上級(jí)主站進(jìn)行信息交互，根據(jù)上級(jí)主站定時(shí)廣播的放電需求來決定是否接受電動(dòng)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(shí)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(shí)，在整個(gè)充電階段，車輛控制裝置實(shí)時(shí)向充電機(jī)/充放電機(jī)發(fā)送電池充電需求，充放電機(jī)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(gè)充電過程中充電機(jī)/充放電機(jī)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(shí)，充放電機(jī)與上級(jí)主站進(jìn)行交互，若上級(jí)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(shí)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(gè)放電階段車輛控制裝置實(shí)時(shí)向充放電機(jī)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(shí)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(shí)間超過設(shè)定范圍，則進(jìn)入錯(cuò)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(shí)別技術(shù)的直流充放電控制方法，其特征在于:所述錯(cuò)誤處理流程會(huì)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(hào)】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