CN103762689B - 一种电动汽车交直流组合充电控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电动汽车交直流组合充电控制系统，包括交直流组合充电接口识别模块、交直流组合充电握手模块、充电模式选择及参数配置模块、人机交互模块、充电结算模块、充电异常处理模块；保障电动汽车可靠、灵活接入电网进行充电，采用交直流组合充电可以提高充电的灵活性，提高充电车位的使用效率，减少充电站的土地建设面积，从而节约土地，减少基础建设成本。属电动汽车充电控制技术领域。本发明提出一种适用于交直流组合充电设备的充电流程控制方法，以实现电动汽车充电操作更加人性化的管理，提高配电网效率和充电设备的使用率。

Description

一种电动汽车交直流组合充电控制系统及控制方法

技术领域

本发明属电动汽车充电设备控制技术领域，特别涉及一种电动汽车交直流组合充电控制系统及控制方法。

背景技术

本发明涉及到电动汽车交直流组合充电设备的充电流程控制方式，充电设备可同时提供交流和直流的充电服务，保障电动汽车可靠、灵活接入电网。采用交直流组合充电可以提高充电的灵活性，提高充电车位的使用效率，减少充电站的土地建设面积，从而节约土地，减少基础建设成本。电动汽车交直流组合充电是改善用户充电体验的重要组成部分，为充电设备根据电网和电动汽车的需要合理优化提供平台。

目前电动汽车的充电模式有两种，一种为交流充电模式，另一种为直流充电模式。交流充电存在充电时间长、充电设备使用率低的问题，直流充电可大大提高充电效率，但大电流充电对电池的寿命存在一定的影响。

针对以上问题，国内外诸多车企提出在电动汽车上同时设计直流和交流充电接口，以直流充电加快充电速度，缩短充电时间，提高充电设施的使用效率；以交流充电满足用户长时间停车慢充的需求。考虑若在电动汽车上同时安装交流和直流接口，必然造成成本的增高，用户使用的便利性也大大降低，因此，宜将交、直流充电接口组合成一体，并将交流充电功能和直流充电功能融合于同一充电设备。

针对此情况，IEC成立了专门的工作组以制定统一（或通用）的接口标准—组合（COMBO）型接口。在参考现有的几种直流和交流充电接口的基础上，提出了一种既能实现交流充电又能进行直流充电的接口。近期，欧洲汽车工业协会向欧委会提交了一份电动汽车充电接口标准化建议书，提出了COMBOType2接口，充电接口在欧盟成员国内得到了统一。

电动汽车交直流组合充电控制方式作为电动汽车充电技术研究的一个重要组成部分，对实现了电动汽车BMS与电动汽车交直流组合充电设备之间实时信息交换，优化能源供应的同时提高车辆充电的效率和降低车辆充电的成本，以及根据电动汽车用户需求提供更加合理、舒适的充电操作有着重要的意义。

发明内容

本发明目的是针对电动汽车充电设备同时实现交流充电和直流充电的功能，结合用户体验设计思想，提供一种充电流程控制方法以及相应的液晶显示界面设计。让充电设备能够最大限度的满足用户的需求，并合理管理交直流组合充电的过程，减少充电故障，提高配电网效率和充电设备的使用率，同时满足电动汽车用户不同需求下充电行为的管理。

本发明通过研究电动汽车非车载传导式充电设备与电动汽车之间的通信原理及通信需求，提出一种适用于交直流组合充电的流程控制方法，以改善用户体验及实现电动汽车交直流充电的操作安全和调度管理。

一种电动汽车交直流组合充电控制系统，包括交直流组合充电接口识别模块、交直流组合充电握手模块、充电模式选择及参数配置模块、人机交互模块、充电结算模块、充电异常处理模块。

交直流组合充电接口识别模块、交直流组合充电握手模块和充电模式选择及参数配置模块顺序连接，所述人机交互模块、充电结算模块、充电异常处理模块与所述充电模式选择及参数配置模块相连接，所述充电结算模块与充电过程信息显示模块相连接。

交直流组合充电接口识别模块基于插座的通用针脚连接器，交流充电和直流充电使用一个车辆充电插座，交流充电时，交流电连接器接入所述车辆充电插座，连接交流电充电电缆；直流充电时，开启电子锁解锁充电电缆，直流充电电缆接入到所述车辆充电插座，交直流组合充电接口识别模块识别接入车辆充电插座的是交流电缆或是直流电缆。交直流组合充电握手模块用于判断接入的电缆是否与人机界面设置的充电模式参数一致，人机界面设置充电模式为直流充电或者交流充电，若人机界面设置的充电模式与接入的电缆一致则表示充电握手成功可进行下一步操作，否则，充电握手失败。充电模式选择及参数配置模块用于配制充电限定模式和充电时间模式；所述充电限定模式包括电量限定模式、时间限定模式和自动充满模式；

所述充电时间模式包括即时充电模式和充电延迟时间模式。人机交互模块实时显示充电的电压、电流、充电持续的时间，人机界面将设置的充电模式信息反馈给充电模式选择及参数配置模块。

充电结算模块在交直流组合充电系统和电动车辆停止充电后，交直流组合充电系统和电动车辆的控制系统双方互相发送充电统计报文，进行充电结算。

充电异常处理模块包括LED报警、声音报警和显示报警；当充电过程中充电电压、充电电流超过允许偏差或者或电池发生故障，充电异常处理模块则发出告警，并在人机交互模块中显示异常状况，并停止充电。

一种电动汽车交直流组合充电控制方法，包括以下步骤：

步骤S01,通过人机界面选择充电模式，进入直流充电模式或者交流充电模式，并将充电模式信息传送给充电模式选择及参数配置模块，如果所述充电模式为交流充电模式，则进入步骤S02，如果所述充电模式为直流充电模式，则进入步骤S03；

步骤S02，如果为交流充电模式，将交流电连接器插入插座上端，连接交流电充电电缆，通过充电模式选择及参数配置模块配置充电限定模式，如果充电限定模式为电量限定模式或者时间限定模式，按照设定充电参数准备充电，如果充电限定模式为自动充满模式，则直接准备充电；

判断充电模式选择及参数配置模块是否配置了充电延迟时间模式，如果配置了充电延迟时间模式，按照设定的延时充电时参数充电，否则，直接开始充电，充电结束后，充电结算模块在交直流组合充电系统和电动车辆停止充电后，交直流组合充电系统和电动车辆的控制系统双方互相发送充电统计报文，进行充电结算，充电结算完成，直接拔出充电电缆；

若选择电量限定模式，充电设备将倒记电量直至零或未至零但电池充满则充电结束；若选择时间限定模式，充电设备将倒记时间直至零或未至零但电池充满则充电结束；若选择自动充满模式则电池充满时充电结束；

步骤S03，如果为直流充电模式，先开启电子锁取出充电电缆，然后接入直流充电电缆，充电系统通过充电枪与BMS通讯，充电系统向电动汽车发送充电机所能提供的最大输出充电电能，电动汽车的控制系统根据充电机的最大输出电能判断是否能够满足需求，如果满足需求，开始直流充电，否则，退出充电；直流充电完成后，电子锁上锁，电缆固定。

交流充电或者直流充电的充电过程中，人机交互界面实时显示充电的电压、电流、充电持续的时间，电动汽车的控制装置实时向充电机发送蓄电池需求，充电机根据蓄电池充电需求从而调整充电电压和充电电流以保证充电过程正常进行，同时充电机和车辆控制装置相互发送各自的充电状态，电动汽车的控制装置实时向充电机发送电动汽车的蓄电池具体状态信息及电压、温度信息。

本发明有益效果包括：

1.本发明保障电动汽车可靠、灵活接入电网进行充电，采用交直流组合充电可以提高充电的灵活性，提高充电车位的使用效率，减少充电站的土地建设面积，从而节约土地，减少基础建设成本。

2.人机交互界面显示整个充电过程的充电步骤、充电设备的工作状态以及故障信息，便于用户操作和维修人员维修。

3.通过将交、直流充电功能集于同一个充电桩体，同时满足电动汽车用户慢速交流充电和快速直流充电的需求，提高配电网效率和充电设备的使用率。

4．充电流程延续兼容了欧标IEC62196和国标GB/T20234.3-2011的充电流程，并在充分考虑交直流组合充电设备同时接收交流充电和直流充电请求时可能发生的各种状况进行分析，提出了合理的充电流程。

附图说明

图1为本发明模块结构示意图。

图2为本发明充电控制方法流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。

如图1所示，下面是本发明的一个优选实施例,包括了采用本发明的方法实现的一个具体的电动汽车交直流组合充电的控制过程。假定一个具有欧标IEC62196-3中模式充电接口的电动汽车与交直流组合充电设备相连，完成交直流组合充电接口智能识别，交直流组合充电握手、充电模式选择，充电参数配置，充电过程信息显示，充电结算，充电异常处理。

如图1所示，一种电动汽车交直流组合充电控制系统，包括交直流组合充电接口识别模块、交直流组合充电握手模块、充电模式选择及参数配置模块、人机交互模块、充电结算模块、充电异常处理模块。

交直流组合充电接口识别模块、交直流组合充电握手模块和充电模式选择及参数配置模块顺序连接，所述人机交互模块、充电结算模块、充电异常处理模块与所述充电模式选择及参数配置模块相连接，所述充电结算模块与充电过程信息显示模块相连接。

交直流组合充电接口识别模块基于插座的通用针脚连接器，交流充电和直流充电使用一个车辆充电插座，交流充电时，交流电连接器接入所述车辆充电插座，连接交流电充电电缆；直流充电时，开启电子锁解锁充电电缆，直流充电电缆接入到所述车辆充电插座，交直流组合充电接口识别模块识别接入车辆充电插座的是交流电缆或是直流电缆。

交直流组合充电握手模块用于判断接入的电缆是否与人机界面设置的充电模式参数一致，人机界面设置充电模式为直流充电或者交流充电，若人机界面设置的充电模式与接入的电缆一致则表示充电握手成功可进行下一步操作，否则，充电握手失败。

充电模式选择及参数配置模块用于配制充电限定模式和充电时间模式；所述充电限定模式包括电量限定模式、时间限定模式和自动充满模式；

所述充电时间模式包括即时充电模式和充电延迟时间模式。人机交互模块实时显示充电的电压、电流、充电持续的时间，人机界面将设置的充电模式信息反馈给充电模式选择及参数配置模块。

充电结算模块在交直流组合充电系统和电动车辆停止充电后，交直流组合充电系统和电动车辆的控制系统双方互相发送充电统计报文，进行充电结算。

充电异常处理模块包括LED报警、声音报警和显示报警；当充电过程中充电电压、充电电流超过允许偏差或者或电池发生故障，充电异常处理模块则发出告警，并在人机交互模块中显示异常状况，并停止充电。

如图2所示，一种电动汽车交直流组合充电控制方法，包括以下步骤：

步骤S01,通过人机界面选择充电模式，进入直流充电模式或者交流充电模式，并将充电模式信息传送给充电模式选择及参数配置模块，如果所述充电模式为交流充电模式，则进入步骤S02，如果所述充电模式为直流充电模式，则进入步骤S03；

步骤S02，如果为交流充电模式，将交流电连接器插入插座上端，连接交流电充电电缆，通过充电模式选择及参数配置模块配置充电限定模式，如果充电限定模式为电量限定模式或者时间限定模式，按照设定充电参数准备充电，如果充电限定模式为自动充满模式，则直接准备充电；

判断充电模式选择及参数配置模块是否配置了充电延迟时间模式，如果配置了充电延迟时间模式，按照设定的延时充电时参数充电，否则，直接开始充电，充电结束后，充电结算模块在交直流组合充电系统和电动车辆停止充电后，交直流组合充电系统和电动车辆的控制系统双方互相发送充电统计报文，进行充电结算，充电结算完成，直接拔出充电电缆；

若选择电量限定模式，充电设备将倒记电量直至零或未至零但电池充满则充电结束；若选择时间限定模式，充电设备将倒记时间直至零或未至零但电池充满则充电结束；若选择自动充满模式则电池充满时充电结束；

步骤S03，如果为直流充电模式，先开启电子锁取出充电电缆，然后接入直流充电电缆，充电系统通过充电枪与BMS通讯，充电系统向电动汽车发送充电机所能提供的最大输出充电电能，电动汽车的控制系统根据充电机的最大输出电能判断是否能够满足需求，如果满足需求，开始直流充电，否则，退出充电；直流充电完成后，充电结算，电子锁上锁，电缆固定。

交流充电或者直流充电的充电过程中，人机交互界面实时显示充电的电压、电流、充电持续的时间，电动汽车的控制装置实时向充电机发送蓄电池需求，充电机根据蓄电池充电需求从而调整充电电压和充电电流以保证充电过程正常进行，同时充电机和车辆控制装置相互发送各自的充电状态，电动汽车的控制装置实时向充电机发送电动汽车的蓄电池具体状态信息及电压、温度信息。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种电动汽车交直流组合充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S01,通过人机界面选择充电模式，进入直流充电模式或者交流充电模式，并将充电模式信息传送给充电模式选择及参数配置模块，如果所述充电模式为交流充电模式，则进入步骤S02，如果所述充电模式为直流充电模式，则进入步骤S03；

步骤S02，如果为交流充电模式，交流电连接器插入插座后，连接交流电充电电缆，充电模式选择及参数配置模块配置充电限定模式，如果充电限定模式为电量限定模式或者时间限定模式，按照设定充电参数准备充电，如果充电限定模式为自动充满模式，则直接准备充电；

判断充电模式选择及参数配置模块是否配置了充电延迟时间模式，如果配置了充电延迟时间模式，按照设定的延时充电时参数充电，否则，直接开始充电，充电结束后，充电结算模块在交直流组合充电系统和电动车辆停止充电后，交直流组合充电系统和电动车辆的控制系统双方互相发送充电统计报文，进行充电结算，充电结算完成，直接拔出充电电缆；

步骤S03，如果为直流充电模式，通过开启电子锁获取充电电缆，然后接入直流充电电缆，充电系统通过充电枪与BMS通讯，充电系统向电动汽车发送充电机所能提供的最大输出充电电能，电动汽车的控制系统根据充电机的最大输出电能判断是否能够满足需求，如果满足需求，开始直流充电，否则，退出充电；直流充电完成后，电子锁上锁，电缆固定。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车交直流组合充电控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

交流充电或者直流充电的充电过程中，人机交互界面实时显示充电的电压、电流、充电持续的时间，电动汽车的控制装置实时向充电机发送蓄电池需求，充电机根据蓄电池充电需求从而调整充电电压和充电电流以保证充电过程正常进行，同时充电机和车辆控制装置相互发送各自的充电状态，电动汽车的控制装置实时向充电机发送电动汽车的蓄电池具体状态信息及电压、温度信息。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车交直流组合充电控制方法，其特征在于，步骤S02充电限定模式配置后，具体包括以下步骤：

若选择电量限定模式，充电设备将倒记电量直至零或未至零但电池充满则充电结束；

若选择时间限定模式，充电设备将倒记时间直至零或未至零但电池充满则充电结束；

若选择自动充满模式则电池充满时充电结束。