[發(fā)明專(zhuān)利]一種應(yīng)用于多路充電插口電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)備及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710076732.2
• 申請(qǐng)日: 2017-02-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106828161B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡澤春;段小宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B60L53/66
• 分類(lèi)號(hào): B60L53/66;H02J7/00
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種應(yīng)用于多路充電插口電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)備對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電的控制方法，包括：充電設(shè)備主體、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、多個(gè)隔離開(kāi)關(guān)以及多個(gè)充電插口；所述充電設(shè)備主體包括：主控單元，以及分別與主控單元相連的人機(jī)交互模塊，通信模塊，存儲(chǔ)模塊，數(shù)字電表，充電模塊，監(jiān)控模塊；其特征在于，還包括設(shè)置在充電設(shè)備主體中的報(bào)文識(shí)別模塊或設(shè)置在充電設(shè)備主體中的多路串行通信接口；其中：

所述負(fù)荷開(kāi)關(guān)連接在充電設(shè)備主體與多個(gè)隔離開(kāi)關(guān)之間，用于開(kāi)斷充電電流，可以在主控單元控制下實(shí)現(xiàn)開(kāi)合；

所述隔離開(kāi)關(guān)，安裝于各個(gè)充電插口之前，用于控制各個(gè)插口與充電總線的電氣連接關(guān)系，可以在主控單元控制下實(shí)現(xiàn)開(kāi)合；

所述報(bào)文識(shí)別模塊，采用一塊帶有串行通信功能的可編程控制器，安裝于充電設(shè)備主體的各個(gè)充電插口處，用于對(duì)充電設(shè)備主體發(fā)出的報(bào)文進(jìn)行讀取、加工和再發(fā)送；

所述多路串行通信接口，安裝于充電設(shè)備主體部分，用于為各個(gè)充電插口及充電設(shè)備主體重新分配地址，并可以使用CAN通信協(xié)議分別與多路電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統(tǒng)通信；

所述的充電設(shè)備主體，通過(guò)控制單個(gè)負(fù)荷開(kāi)關(guān)、多個(gè)隔離開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)控制多路充電插口按照預(yù)先設(shè)定的充電策略對(duì)連接到設(shè)備上的電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電；其中：

人機(jī)交互模塊：用于實(shí)現(xiàn)待充電車(chē)輛充電需求的輸入和充電相關(guān)信息的展示；

通信模塊：用于實(shí)現(xiàn)所述充電設(shè)備主體與所述多個(gè)充電插口和通過(guò)所述多個(gè)充電插口接入的待充電車(chē)輛的雙向通信；

存儲(chǔ)模塊：用于存儲(chǔ)所述待充電車(chē)輛的充電記錄、動(dòng)力電池信息、所述通信模塊收發(fā)的通信信息；

數(shù)字電表：用于進(jìn)行電量計(jì)量；

充電模塊：連接交流電網(wǎng)，用于將電網(wǎng)輸入的電壓、電流轉(zhuǎn)化為所述充電設(shè)備輸出的電壓、電流對(duì)待充電車(chē)輛充電，所述充電模塊通過(guò)所述負(fù)荷開(kāi)關(guān)與所述多個(gè)充電插口相連，所述負(fù)荷開(kāi)關(guān)在主控單元的控制下實(shí)現(xiàn)閉合和開(kāi)斷；

監(jiān)控模塊：用于監(jiān)控通過(guò)所述多個(gè)充電插口接入所述充電設(shè)備的待充電車(chē)輛的動(dòng)力電池狀態(tài)、所述充電設(shè)備輸出的實(shí)時(shí)電壓及電流信息；

主控單元：分別與所述人機(jī)交互模塊、存儲(chǔ)模塊、數(shù)字電表、通信模塊、充電模塊和監(jiān)控模塊相連，以對(duì)所述人機(jī)交互模塊、存儲(chǔ)模塊、數(shù)字電表、通信模塊、充電模塊和監(jiān)控模塊進(jìn)行控制，對(duì)連接在多路充電插口的電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)備的時(shí)序進(jìn)行控制；

其特征在于，該方法包括車(chē)輛接入識(shí)別與通信、充電需求獲取、充電次序優(yōu)化計(jì)算和充電插口狀態(tài)檢查與切換四個(gè)步驟完成充電控制；具體包括以下步驟：

1)車(chē)輛接入識(shí)別與通信：

11)當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)接入某一個(gè)充電插口時(shí)，充電插口通過(guò)電壓檢測(cè)判斷是否有車(chē)輛接入并向充電設(shè)備主體給出反饋信號(hào)；充電設(shè)備主體接收到充電插口有車(chē)輛接入的信號(hào)后，控制通信模塊開(kāi)始與所連接電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)文通信；

12)當(dāng)充電設(shè)備同時(shí)連接有多輛電動(dòng)汽車(chē)時(shí)，充電設(shè)備通過(guò)通信模塊依次間隔地向CAN通信總線發(fā)送不同車(chē)輛對(duì)應(yīng)的報(bào)文，如此不斷循環(huán)，直到車(chē)輛狀態(tài)發(fā)生變化；通信模塊會(huì)為不同充電插口分配不同的新地址，并通過(guò)CAN總線向不同車(chē)輛分別發(fā)送對(duì)應(yīng)的報(bào)文，然后由各個(gè)充電插口處的報(bào)文識(shí)別模塊對(duì)接收的報(bào)文加以識(shí)別并選擇對(duì)應(yīng)目標(biāo)地址的報(bào)文進(jìn)行修改后傳送到電動(dòng)汽車(chē)端；或者由充電設(shè)備主體通過(guò)多路串行通信接口分別發(fā)送至對(duì)應(yīng)的電動(dòng)汽車(chē)端；

2)充電需求獲取：

充電設(shè)備通過(guò)發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)GBT 27930規(guī)定的通信報(bào)文向電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統(tǒng)詢問(wèn)并獲得電動(dòng)汽車(chē)的電池狀態(tài)；并且，充電設(shè)備通過(guò)人機(jī)交互模塊從用戶處獲取充電需求；

3)充電次序優(yōu)化計(jì)算：

31)充電站控制中心上位機(jī)或充電設(shè)備主體根據(jù)所有電動(dòng)汽車(chē)的電池狀態(tài)、充電需求以及電價(jià)等因素，按照遠(yuǎn)程充電策略或本地充電策略計(jì)算得到各輛電動(dòng)汽車(chē)的充電次序安排；

若充電設(shè)備接受其所在的充電站控制中心上位機(jī)的調(diào)度控制，則充電設(shè)備將收集到的電池狀態(tài)與用戶充電需求上傳至控制中心上位機(jī)，由上位機(jī)負(fù)責(zé)依據(jù)當(dāng)前控制中心下轄充電設(shè)備連接的所有電動(dòng)汽車(chē)的電池狀態(tài)、充電需求以及電價(jià)等因素，按照遠(yuǎn)程充電策略計(jì)算得到各輛電動(dòng)汽車(chē)的充電次序安排，并向充電設(shè)備下達(dá)相關(guān)控制指令；

若充電設(shè)備不接受控制中心上位機(jī)的調(diào)度控制，則充電設(shè)備將根據(jù)收集到的當(dāng)前連接的所有電動(dòng)汽車(chē)的電池狀態(tài)、充電需求等因素，按照預(yù)設(shè)的順序充電策略或充電成本最小化為目標(biāo)的優(yōu)化模型計(jì)算得到的優(yōu)化充電策略對(duì)各輛電動(dòng)汽車(chē)的充電次序安排，并按該次序充電；

32)充電設(shè)備或控制中心將當(dāng)前時(shí)段各個(gè)充電插口所連接車(chē)輛的荷電狀態(tài)、期望荷電狀態(tài)、預(yù)計(jì)離開(kāi)時(shí)間等充電信息數(shù)據(jù)根據(jù)遠(yuǎn)程充電策略或本地充電策略，得到從當(dāng)前時(shí)刻開(kāi)始若干時(shí)段內(nèi)各個(gè)充電插口的充電次序；若有解，則通過(guò)人機(jī)交互模塊給出反饋，并轉(zhuǎn)步驟4)；若無(wú)解，則說(shuō)明不能滿足充電需求，則將該車(chē)離開(kāi)時(shí)的期望荷電狀態(tài)減少一較小的固定值，之后再次求解判斷充電需求是否可以滿足，若充電需求可以被滿足，則通過(guò)人機(jī)交互模塊征求用戶同意，如果用戶同意減少期望荷電狀態(tài)，則轉(zhuǎn)步驟4)；如果用戶拒絕減少期望荷電狀態(tài)，或者車(chē)輛充電需求仍無(wú)法得到滿足，則充電設(shè)備應(yīng)當(dāng)拒絕為來(lái)車(chē)提供充電服務(wù)，并通過(guò)人機(jī)交互模塊對(duì)用戶進(jìn)行反饋；

4)充電插口狀態(tài)檢查與切換

充電設(shè)備在對(duì)車(chē)輛進(jìn)行充電時(shí)，每間隔一段時(shí)間重新進(jìn)行一次充電次序計(jì)算后，主控模塊將當(dāng)前充電的插口和功率狀態(tài)與所述充電次序計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)；若當(dāng)前正在充電的插口及充電功率與計(jì)算結(jié)果一致，則繼續(xù)按照當(dāng)前功率設(shè)定和插口設(shè)定進(jìn)行充電，直至下一間隔進(jìn)行下一次計(jì)算和比對(duì)；若兩者不一致，則充電設(shè)備進(jìn)行動(dòng)作切換充電插口；從而完成插口的狀態(tài)切換，充電設(shè)備轉(zhuǎn)而對(duì)新的充電插口處所連接的電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電。