[发明专利]一种应用于多路充电插口电动汽车充电设备及其控制方法

摘要

本发明涉及一种应用于多路充电插口电动汽车充电设备及其控制方法，属于充电设备的控制技术领域，该设备包括充电设备主体、负荷开关、多个隔离开关以及多个充电插口，还包括设置在充电设备主体内的报文识别模块或设置在充电设备主体中的多路串行通信接口；该方法包括：充电设备充电过程的控制时序、所连接各路电动汽车的充电次序优化策略以及各路充电插口与控制中心之间的通信模式三部分。本发明可以实现单路功率输出、各充电插口充电状态的灵活切换；实现充电设备与电池管理系统之间的正常通信；通过多种充电次序协调控制策略的合理选择，实现单台或站内多台多路充电插口充电设备的充电次序最优化，提高充电设备利用率，降低充电成本。

主权项

1.一种应用于多路充电插口电动汽车充电设备对电动汽车充电的控制方法，包括：充电设备主体、负荷开关、多个隔离开关以及多个充电插口；所述充电设备主体包括：主控单元，以及分别与主控单元相连的人机交互模块，通信模块，存储模块，数字电表，充电模块，监控模块；其特征在于，还包括设置在充电设备主体中的报文识别模块或设置在充电设备主体中的多路串行通信接口；其中：所述负荷开关连接在充电设备主体与多个隔离开关之间，用于开断充电电流，可以在主控单元控制下实现开合；所述隔离开关，安装于各个充电插口之前，用于控制各个插口与充电总线的电气连接关系，可以在主控单元控制下实现开合；所述报文识别模块，采用一块带有串行通信功能的可编程控制器，安装于充电设备主体的各个充电插口处，用于对充电设备主体发出的报文进行读取、加工和再发送；所述多路串行通信接口，安装于充电设备主体部分，用于为各个充电插口及充电设备主体重新分配地址，并可以使用CAN通信协议分别与多路电动汽车的电池管理系统通信；所述的充电设备主体，通过控制单个负荷开关、多个隔离开关实现控制多路充电插口按照预先设定的充电策略对连接到设备上的电动汽车进行充电；其中：人机交互模块：用于实现待充电车辆充电需求的输入和充电相关信息的展示；通信模块：用于实现所述充电设备主体与所述多个充电插口和通过所述多个充电插口接入的待充电车辆的双向通信；存储模块：用于存储所述待充电车辆的充电记录、动力电池信息、所述通信模块收发的通信信息；数字电表：用于进行电量计量；充电模块：连接交流电网，用于将电网输入的电压、电流转化为所述充电设备输出的电压、电流对待充电车辆充电，所述充电模块通过所述负荷开关与所述多个充电插口相连，所述负荷开关在主控单元的控制下实现闭合和开断；监控模块：用于监控通过所述多个充电插口接入所述充电设备的待充电车辆的动力电池状态、所述充电设备输出的实时电压及电流信息；主控单元：分别与所述人机交互模块、存储模块、数字电表、通信模块、充电模块和监控模块相连，以对所述人机交互模块、存储模块、数字电表、通信模块、充电模块和监控模块进行控制，对连接在多路充电插口的电动汽车充电设备的时序进行控制；其特征在于，该方法包括车辆接入识别与通信、充电需求获取、充电次序优化计算和充电插口状态检查与切换四个步骤完成充电控制；具体包括以下步骤：1)车辆接入识别与通信：11)当电动汽车接入某一个充电插口时，充电插口通过电压检测判断是否有车辆接入并向充电设备主体给出反馈信号；充电设备主体接收到充电插口有车辆接入的信号后，控制通信模块开始与所连接电动汽车的电池管理系统进行报文通信；12)当充电设备同时连接有多辆电动汽车时，充电设备通过通信模块依次间隔地向CAN通信总线发送不同车辆对应的报文，如此不断循环，直到车辆状态发生变化；通信模块会为不同充电插口分配不同的新地址，并通过CAN总线向不同车辆分别发送对应的报文，然后由各个充电插口处的报文识别模块对接收的报文加以识别并选择对应目标地址的报文进行修改后传送到电动汽车端；或者由充电设备主体通过多路串行通信接口分别发送至对应的电动汽车端；2)充电需求获取：充电设备通过发送标准GBT 27930规定的通信报文向电动汽车的电池管理系统询问并获得电动汽车的电池状态；并且，充电设备通过人机交互模块从用户处获取充电需求；3)充电次序优化计算：31)充电站控制中心上位机或充电设备主体根据所有电动汽车的电池状态、充电需求以及电价等因素，按照远程充电策略或本地充电策略计算得到各辆电动汽车的充电次序安排；若充电设备接受其所在的充电站控制中心上位机的调度控制，则充电设备将收集到的电池状态与用户充电需求上传至控制中心上位机，由上位机负责依据当前控制中心下辖充电设备连接的所有电动汽车的电池状态、充电需求以及电价等因素，按照远程充电策略计算得到各辆电动汽车的充电次序安排，并向充电设备下达相关控制指令；若充电设备不接受控制中心上位机的调度控制，则充电设备将根据收集到的当前连接的所有电动汽车的电池状态、充电需求等因素，按照预设的顺序充电策略或充电成本最小化为目标的优化模型计算得到的优化充电策略对各辆电动汽车的充电次序安排，并按该次序充电；32)充电设备或控制中心将当前时段各个充电插口所连接车辆的荷电状态、期望荷电状态、预计离开时间等充电信息数据根据远程充电策略或本地充电策略，得到从当前时刻开始若干时段内各个充电插口的充电次序；若有解，则通过人机交互模块给出反馈，并转步骤4)；若无解，则说明不能满足充电需求，则将该车离开时的期望荷电状态减少一较小的固定值，之后再次求解判断充电需求是否可以满足，若充电需求可以被满足，则通过人机交互模块征求用户同意，如果用户同意减少期望荷电状态，则转步骤4)；如果用户拒绝减少期望荷电状态，或者车辆充电需求仍无法得到满足，则充电设备应当拒绝为来车提供充电服务，并通过人机交互模块对用户进行反馈；4)充电插口状态检查与切换充电设备在对车辆进行充电时，每间隔一段时间重新进行一次充电次序计算后，主控模块将当前充电的插口和功率状态与所述充电次序计算的结果进行比对；若当前正在充电的插口及充电功率与计算结果一致，则继续按照当前功率设定和插口设定进行充电，直至下一间隔进行下一次计算和比对；若两者不一致，则充电设备进行动作切换充电插口；从而完成插口的状态切换，充电设备转而对新的充电插口处所连接的电动汽车进行充电。