CN102832663B - 基于sdp和v2gtp-exi电动汽车自适应充电控制系统及其控制方法 - Google Patents
基于sdp和v2gtp-exi电动汽车自适应充电控制系统及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102832663B CN102832663B CN201210291284.5A CN201210291284A CN102832663B CN 102832663 B CN102832663 B CN 102832663B CN 201210291284 A CN201210291284 A CN 201210291284A CN 102832663 B CN102832663 B CN 102832663B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electric automobile
- control
- charging
- module
- host cpu
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 230000006854 communication Effects 0.000 claims abstract description 74
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 72
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 21
- 238000013144 data compression Methods 0.000 claims description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 5
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 10
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 241000204914 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Give Species 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009514 concussion Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009440 infrastructure construction Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
- Y02T90/167—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
- Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
- Y04S30/12—Remote or cooperative charging
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
Abstract
本发明涉及基于SDP和V2GTP-EXI电动汽车自适应充电控制系统及其控制方法，控制系统包括供能装置通信控制单元SECC；SECC包括：控制主CPU：负责对电动汽车充电系统的调度、数据处理及控制；电源模块：为供能装置通信控制单元提供电源；采样模块：采集电压、电流信息，并将电压、电流信息上送给控制主CPU；人机模块：用于界面显示和键盘输入；开入开出模块：采集开关量、状态量上送给控制主CPU，同时执行控制主CPU的控制命令；导引控制模块：监测导引控制线状态，并将其上送给控制主CPU；PLC控制模块：将主CPU与EVCC的网络通信数据转换为载波数据；本发明提供的方案为插入式电动汽车通过EVCC与SECC进行信息交互，从而实现电动汽车与电网的互动V2G，完成电动汽车的自适应充电。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车充换电技术，具体涉及一种基于SDP和V2GTP-EXI电动汽车自适应充电控制系统及其控制方法。
背景技术
随着全球石油资源的日渐枯竭，使用来源于石油的燃料成本不断上升，同时为了提高效率，减少空气的污染，汽车行业推出了新类型的车辆，使用各种发电站输送到电网的电能作为必要的能源，为车辆提供动力，而不是依靠内燃发动机，这些新车型，称为电动汽车。电动汽车将成为汽车市场的一个主要部分，逐渐取代内燃机动力的传统汽车。
面对国际油价高位震荡和日益严峻的节能减排压力，世界汽车产业进入全面交通能源转型期，国际电动汽车发展开始加速。根据PIKEResearch的一项最新报告预测，2010年至2015年的五年内，世界插电式电动汽车（PEV，含插电式混合动力汽车和纯电动汽车）总体销量将达到320万辆，其中中国总销量将达到88.8万辆，规模居世界第一。美国重点发展插电式混合动力汽车和纯电动汽车，出台各项措施支持动力电池、关键零部件的研发和生产，提出政府采购计划和消费者购车补贴政策，支持充电基础设施建设，计划到2015年普及100万辆插电式混合动力电动汽车。发展电动汽车也是欧盟经济复兴计划的重要组成部分，积极研制和推广电动汽车，预计2020年欧洲将有500万辆电动汽车上路。日本在电动汽车的研制和推广方面，政府对购买纯电动汽车、插电式混合动力汽车等环保车的消费者给予补贴。
发展电动汽车被世界各国普遍确立为保障能源安全和转型低碳经济的重要途径，我国把电动汽车列为战略性新兴产业，大力推进其产业化应用。我国在国内25个城市开展“十城千辆”节能与新能源汽车示范推广应用工程试点，在6个城市开展私人购买新能源汽车补贴试点。国家科技部拟定了《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》，将进一步加大对电动汽车科技研发的投入，使我国成为节能及新能源汽车的强国。工信部牵头制定的《节能与新能源汽车产业发展规划（2011～2020年）》草案中明确中国未来的新能源汽车发展规划将以插电式混合动力汽车及纯电动汽车为战略方向。分两个阶段实施，第一阶段到2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车初步实现产业化，市场保有量超过50万辆。第二阶段是从2015年到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车实现产业化，市场保有量达到500万辆，充电站网络支撑纯电动汽车实现城际间和区域化运行。
电动汽车的动力电池要从外部的电网补充能源，因此它需要一个能公开访问的充电设施或者能够提供电力的充电系统。电动汽车的能量可以在受控状态下实现与电网之间的双向互动和交换（即所谓的V2G）。
电动汽车的规模化应用将给充电设施建设和电网运行带来新的挑战。电网基本没有存储（除了部分抽水蓄能）能力，因此发电和输电必须设法匹配用电负荷的波动。随着研发投入不断增大和关键技术的突破，未来我国将进入电动汽车尤其是电动乘用车快速发展时期，形成电动汽车的规模化应用后，这将对充电设施发展和电网运行带来新的挑战：（1）引发新的负荷增长，进一步增大电网峰谷差；（2）产生大量充电设施建设需求，对电网升级改造和规划建设提出更高要求；（3）充电需求具有随机性和分散性特点，加大配电网运行管理难度。大规模电动汽车充电时的波动对配电网有明显的影响，因此配电网会对充电系统或充电设施的进行负荷分配和限制。在智能电网背景下，对电动汽车充电实施智能管理，可避免电动汽车充电需求对电网造成的不利影响，并提高电网的运行效率。电动汽车充电控制需要考虑电网负荷的分配限制。
对于司机来说，充电成本是一个关键因素，在没有紧急情况下，大多数消费者会选择相对便宜的电价进行能源补充。因此不同时段的费率表对于电动汽车的充电控制非常重要。另外电动汽车充电控制还受电池状态、电池容量、司机不同时期的需求等参数的影响。因此需要一个方法使得在各种情况下电动汽车充电控制能够自适应的进行。
当前国内交直流充电设施很少有电动汽车交互的功能，有的直流充电设施只留有CAN接口用于将来通信交互，还没有使用导引控制上的载波并基于SDP及EXI技术的充电控制功能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于SDP和V2GTP-EXI电动汽车自适应充电控制系统及其控制方法。本发明提供的方案为插入式电动汽车PEV（Plug-inElectricVehicle）通过车载控制器EVCC（ElectricVehicleCommunicationController）与供能装置通信控制器SECC（SupplyEquipmentCommunicationController）进行信息交互，从而实现电动汽车与电网的互动V2G（VehicletoGridCommunication）。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种基于SDP和V2GTP-EXI电动汽车自适应充电控制系统，其改进之处在于，所述控制系统包括供能装置通信控制单元；所述供能装置通信控制单元通过充电电缆与电动汽车连接；
所述供能装置通信控制单元包括：
控制主CPU：负责对电动汽车充电系统的调度、数据处理及控制；
电源模块：为所述供能装置通信控制单元提供电源；
采样模块：采集电压、电流信息，并将电压、电流信息上送给控制主CPU；所述电压、电流信息包括电动汽车充电系统输入电压（电网侧电压）、输出电压（充电电压）、输入电流、输出电流（充电电流）；
人机模块：用于界面显示和键盘输入；
开入开出模块：采集开关量、状态量上送给控制主CPU，同时执行控制主CPU的控制命令；
导引控制模块：监测导引控制线状态，并将其上送给控制主CPU；
PLC控制模块：将控制主CPU的通信数据（电动汽车与充电设施通信交互的数据，包括网络的握手连接、服务的获取、参数的获取、充电信息的获取反馈、充电过程的控制等）转换为载波信号。
其中，所述电源模块、采样模块、人机模块、开入开出模块、导引控制模块和PLC控制模块分别与控制主CPU连接。
其中，所述控制主CPU采用LPC2388芯片。
其中，所述电源模块为所述供能装置通信控制单元提供5V、12V和24V各等级电压。
其中，所述采样模块通过RS485串行总线与控制主CPU连接。
其中，所述人机模块包括显示控制主CPU界面信息的显示器和将外部操作指令传送给控制主CPU的键盘。
其中，所述人机模块和开入开出模块均通过I/O控制总线与控制主CPU连接。
其中，所述导引控制模块采用LPC2103芯片，该芯片通过RS232串行总线与控制主CPU连接。
其中，所述PLC控制模块采用QCA7000芯片，该芯片通过SPI总线与控制主CPU连接。
其中，所述供能装置通信控制单元设置于电动汽车充电系统的充电设施内，所述充电设施包括充电桩和充电机。
其中，所述供能装置通信控制单元通过充电电缆的导引控制线与电动汽车车载控制器进行电力载波通信。
其中，供能装置通信控制单元与电动汽车车载控制器进行电力载波通信时信息交互的OSI分层结构包括：
物理层：采用基于导引控制线的电力载波；
链路层：采用PLC载波；
网络层：采用互联网协议，即IPv6；
传输层：采用TCP/IP、UDP和TLS协议；
会话层：采用V2GTP协议（即V2GTP的报文头，包括协议版本信息、校验信息、报文长度）；
表示层：采用V2GTP-EXI进行高效数据压缩；
应用层：采用SDP进行装置（装置或者叫设备，指电动汽车连接的供能装置控制器，车载控制器通过SDP协议自动获取供能装置控制器的通讯信息，然后进行握手连接）自动获取，通信自动连接。
本发明基于另一目的提供的一种基于SDP和V2GTP-EXI电动汽车自适应充电控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
（1）将电动汽车通过充电电缆与充电设施连接；
（2）所述供能装置通信控制单元检测充电电缆的导引控制线，判断连接是否完成；
（3）启动所述PLC控制模块通信，同时电动汽车车载控制器根据导引控制线，启动电动汽车的PLC通信，利用SLAC技术使供能装置通信控制单元的PLC控制模块与车载控制器的PLC连接；
（4）所述PLC控制模块将信道特性反馈给应用层，应用层选择正确的信道完成PLC配对，建立网络连接；
（5）车载控制器在网络端口发送广播报文，供能装置通信控制单元收到广播报文后回送自己的通信版本以及应用层使用的地址和端口，利用SDP技术车载控制器根据所述广播报文建立通信连接；
（6）车载控制器与供能装置通信控制单元通信连接建立后，双方交互数据使用V2GTP-EXI压缩技术进行数据压缩；
（7）电动汽车从充电设施处获取充电信息，并根据充电信息计算出充电曲线，得到充电需求，电动汽车将充电需求及电动汽车当前状态反馈给充电设施，充电设施根据自身充电信息及电动汽车需求和状态，完成开启输出、调节输出、切断输出和检查绝缘操作，完成自适应充电。
其中，所述步骤（7）中，所述充电信息包括费率表、允许的充电负荷和充电设施当前状态；电动汽车需求包括启动充电、电缆检查、电流和停止充电。
与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
1、通过载波在导引控制线，并使用SLAC技术，有效地避免了主电源的背景干扰以及串音问题。
2．使用EXI技术进行数据传输，提高了传输效率，大大节省了传输时间。
3．使用SDP技术后不同的车辆在不同的供能设备上能顺利通信连接，无需在通信前为地址的匹配而设置。
4．利用通信进行信息交互能保证电动汽车的最优充电，最优充电曲线根据车和电网的参数进行加权计算获取，并能在充电过程中时刻更新。
5．EVCC和SECC各自信息的相互交互，充分满足了决策需求，保证了充电过程的安全可靠。
6、本发明提供的SECC装置简单，容易实现，节省成本。
附图说明
图1是本发明提供的供能装置通信控制单元SECC各硬件间功能连接图；
图2是本发明提供的供能装置通信控制单元SECC各硬件间接口连接图；
图3是本发明提供的EVCC与SECC通信的分层结构图；
图4是本发明提供的EVCC与SECC基于导引控制线的电力载波通信连接图；
图5是本发明提供的传输XML文本与传输相应EXI文件的大小对比图；
图6是本发明提供的电动汽车与电网建立通信并进行自适应充电控制的通信流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
SECC（SupplyEquipmentCommunicationController）供能装置通信控制单元：充电设施或充电系统中与车载控制器进行PLC通信的装置，同时接收电网信息并与车载控制器进行信息交互。
SLAC（SignalLevelAttenuationCharacterization）信道电平衰减特性：电动汽车连接到电网准备充电，由于PLC的特性，电动汽车的PLC模块将会获取自己连接的SECC的PLC信道，同时也会获取附近相邻的SECC的PLC信道，同样SECC也会获取到连接到自身电动汽车的PLC信道以及相邻电动汽车的信道。这就带给应用层一个问题，它必须区分各个信道，挑选出正确的连接来进行信息交互。利用SLAC技术，PLC模块将所有信道以及相应的电平特性参数提供给应用层，应用层根据提供的参数选择最强的信道进行连接，避免了错误选择或者互相的干扰问题。
SDP（SECCDiscoveryProtocol）即供能装置通信控制器自动获取协议。通过SDP，车载控制器可以在IP层(IPV6)利用网络发现它的通信对象。地址未知的车载控制器与地址未知的供能控制器连接时，车载控制器发送IPV6的组播报文，报文内包含通信源地址。供能控制器接收到组播报文后，回复源地址响应报文，报文内包含供能控制器的通信地址、应用层协议版本，可用的TCP端口号，同时在此端口开启TCP服务侦听。车载控制器根据回复内容判断应用层协议是否可用，然后与供能控制器进行TCP连接。
EXI（EfficientXMLInterchange）高效XML交互技术：EXI格式允许在二进制级别上使用和操作XML格式的消息。EXI格式处理XML纯文本，提高了XML数据处理速度以及减少了内存的使用。EXI被W3C工作小组提为高效的XML交换格式。EXI格式被广泛应用，因为它使用一个相对简单的语法驱动方法，达到非常有效的编码规则。EXI对数据进行压缩时，对于节点数据类型可枚举的元素，采用更短的比如二进制整形的方式来进行压缩。它比同等XML文本小了100倍。EXI缺点就是交互双方都需要同一个schema文件来识别EXI数据。本发明提出的V2GTP-EXI压缩技术，报文包含了应用层协议的版本、报文类型、报文长度、报文内容。
基于SDP和V2GTP-EXI电动汽车自适应充电控制系统，包括供能装置通信控制单元。如图1-2所示，图1是本发明提供的供能装置通信控制单元SECC各硬件间功能连接图；图2是本发明提供的供能装置通信控制单元SECC各硬件间接口连接图；供能装置通信控制单元通过充电电缆与电动汽车连接；供能装置通信控制单元包括：
控制主CPU：采用LPC2388芯片，负责对电动汽车充电系统的调度、数据处理及控制等功能；
电源模块：为供能装置通信控制单元各模块提供电源；提供5V，12V，24V各等级电压；
采样模块：采集电压、电流信息，并将电压、电流信息上送给控制主CPU；
人机模块：用于界面显示和键盘输入；人机模块包括显示控制主CPU界面信息的显示器和将外部操作指令传送给控制主CPU的键盘；
开入开出模块：采集开关量、状态量上送给控制主CPU，同时执行控制主CPU的控制命令；
导引控制模块：采用LPC2103芯片，监测导引控制线状态，并将其上送给控制主CPU；
PLC控制模块：采用QCA7000芯片，将控制主CPU的通信数据转换为载波信号。
电源模块、采样模块、人机模块、开入开出模块、导引控制模块和PLC控制模块分别与控制主CPU连接。采样模块通过RS485串行总线与控制主CPU连接。人机模块和开入开出模块均通过I/O控制总线与控制主CPU连接。导引控制模块通过RS232串行总线与控制主CPU连接。PLC控制模块通过SPI总线与控制主CPU连接。
供能装置通信控制单元设置于电动汽车充电系统的充电设施内，所述充电设施包括充电桩和充电机。供能装置通信控制单元通过充电电缆的导引控制线与电动汽车车载控制器进行电力载波通信。
本发明提供的EVCC与SECC进行电力载波通信时信息交互的OSI通信的分层结构如图3所示，包括：物理层：采用基于导引控制线的电力载波；链路层：采用PLC控制模块载波；网络层：采用互联网协议，即IPv6；传输层：采用TCP/IP、UDP和TLS协议；会话层：采用V2GTP协议；表示层：采用EXI进行高效数据压缩；应用层：采用SDP技术进行装置自动获取，通信自动连接。
本发明提供一种基于SDP和V2GTP-EXI电动汽车自适应充电控制方法，所述方法包括下述步骤：
（1）电动汽车（PEV）准备充电，停泊在充电设施（EVSE）前，操作人员将电动汽车通过充电电缆与充电设施连接；
（2）充电设施内的控制单元（SECC）检测充电电缆的导引控制线，判断连接是否完成；
（3）启动所述PLC控制模块通信，同时电动汽车车载控制器（EVCC）根据导引控制线，启动电动汽车的PLC通信，利用SLAC技术使供能装置通信控制单元的PLC控制模块与车载控制器的PLC连接；
（4）所述PLC控制模块将信道特性反馈给应用层，应用层选择正确的信道完成PLC配对，建立网络连接；
（5）车载控制器（EVCC）在固定的网络端口发送广播报文，供能装置通信控制单元（SECC）收到广播报文后回送自己的通信版本以及应用层使用的地址和端口，利用SDP技术车载控制器根据所述广播报文建立通信连接；
（6）车载控制器（EVCC）与供能装置通信控制单元通信连接建立后，双方交互数据使用V2GTP-EXI压缩技术进行数据压缩，提高了通信的效率，降低了系统的冗余；
（7）电动汽车从充电设施处获取充电信息，并根据充电信息计算出充电曲线，得到充电需求，电动汽车将充电需求及电动汽车当前状态反馈给充电设施，充电设施根据自身充电信息及电动汽车需求和状态，完成开启输出、调节输出、切断输出和检查绝缘等操作；完成自适应充电。充电信息包括费率表、允许的充电负荷和充电设施当前状态；电动汽车自己的需求包括启动充电、电缆检查、电流和停止充电。电动汽车从SECC获取的信息以及自身的一些参数进行加权计算，从而实现自适应的充电控制。
图4为EVCC与SECC基于导引控制线的电力载波。通过载波在导引控制线，并使用SLAC技术应用层自选择正确的通信对象，有效地避免了主电源的背景干扰以及串音问题。
图5为使用EXI压缩前后的数据对比，V2GTP-EXI压缩技术是将XML文本中很多固定的格式去掉或用个别二进制代码表示，着重在传送文本中参数，参数的格式、类型、描述等信息也放弃传送，仅传送参数的数值。传送结束后在解压时根据约定将参数的格式、类型、描述等信息恢复。计划发送的XML格式文本需要发送870个字节，压缩后仅需要17个字节，提高了传输效率，大大节省了大量传输时间。压缩后报文包含应用层协议的版本、报文类型、报文长度、报文内容。版本及相应校验，可以让通信双方根据其切换对应的压缩格式，同时可以作为报文的起始定位；报文长度可以控制报文接收的完整性；报文类型可以控制报文内容的具体含义。
EVCC与SECC底层PLC连接后，EVCC发送组播报文，SECC以地址、端口号响应。EVCC根据SECC回答报文内的协议版本进行解压缩，然后使用响应的端口号及地址进行TCP连接，从而实现应用层的互通。
充电启动前，EVCC从SECC获取充电参数，其中包括充电费率表，供能设备能够提供的最大充电电流及其他充电参数，然后加上自身电池容量及剩余容量、电池特性曲线及可供使用的充电时间等参数加权计算出最优充电曲线，在充电过程中以符合最优充电曲线发送需求电流及电压等参数给SECC。
充电过程中，EVCC不断的从SECC获取当前允许最大充电电流，如果电网对负荷的限制发生变化，EVCC会根据允许的最大充电电流及自身当前的参数重新加权计算最优充电曲线，及发送适当的需求电流和电压给SECC以获取最优充电。
整个通信过程，EVCC和SECC不断的将各自的状态交互给对方，以供对方进行决策判断，以保证充电的安全可靠性。同时给远端的运营监控管理系统提供了数据，给后续的增值服务提供了可能。
图6为充电电缆连接后，电动汽车与电网建立通信并进行自适应充电控制的通信流程。电缆连接后，EVCC自动搜索并获取SECC地址，然后与SECC建立连接，获取SECC的充电参数，计算充电曲线，然后根据充电需求进行充电，充电完成后断开电路，在监测到电缆无电压后结束充电过程。图6中开关S2属于电动汽车，通过合分告知充电设施控制单元电动汽车充电是否准备好；绝缘监视在车端及充电设施端都具有，但充电时不能同时存在（同时存在会互相干扰），所以在接触器合上，开始充电前，车端必须关闭绝缘监视。
本发明提供的基于SDP和V2GTP-EXI电动汽车自适应充电控制系统及其控制方法，通过载波在导引控制线，并使用SLAC技术，有效地避免了主电源的背景干扰以及串音问题。使用EXI技术进行数据传输，提高了传输效率，大大节省了传输时间。使用SDP技术后不同的车辆在不同的供能设备上能顺利通信连接，无需在通信前为地址的匹配而设置。利用通信进行信息交互能保证电动汽车的最优充电，最优充电曲线根据车和电网的参数进行加权计算获取，并能在充电过程中时刻更新。EVCC和SECC各自信息的相互交互，充分满足了决策需求，保证了充电过程的安全可靠。本发明提供的SECC装置简单，容易实现，节省成本。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种基于SDP和V2GTP-EXI电动汽车自适应充电控制系统，其特征在于，所述控制系统包括供能装置通信控制单元；所述供能装置通信控制单元通过充电电缆与电动汽车连接；
所述供能装置通信控制单元包括：
控制主CPU：负责对电动汽车充电系统的调度、数据处理及控制；
电源模块：为所述供能装置通信控制单元提供电源；
采样模块：采集电压、电流信息，并将电压、电流信息上送给控制主CPU；
人机模块：用于界面显示和键盘输入；
开入开出模块：采集开关量、状态量上送给控制主CPU，同时执行控制主CPU的控制命令；
导引控制模块：监测导引控制线状态，并将其上送给控制主CPU；
PLC控制模块：将控制主CPU的通信数据转换为载波信号；
所述电源模块、采样模块、人机模块、开入开出模块、导引控制模块和PLC控制模块分别与控制主CPU连接；
所述控制主CPU采用LPC2388芯片；
所述电源模块为所述供能装置通信控制单元提供5V、12V和24V各等级电压；
所述采样模块通过RS485串行总线与控制主CPU连接；
所述人机模块包括显示控制主CPU界面信息的显示器和将外部操作指令传送给控制主CPU的键盘；
所述人机模块和开入开出模块均通过I/O控制总线与控制主CPU连接；
所述导引控制模块采用LPC2103芯片，该芯片通过RS232串行总线与控制主CPU连接；
所述PLC控制模块采用QCA7000芯片，该芯片通过SPI总线与控制主CPU连接；
所述供能装置通信控制单元设置于电动汽车充电系统的充电设施内，所述充电设施包括充电桩和充电机；
所述供能装置通信控制单元通过充电电缆的导引控制线与电动汽车车载控制器进行电力载波通信；
供能装置通信控制单元与电动汽车车载控制器进行电力载波通信时信息交互的OSI分层结构包括：
物理层：采用基于导引控制线的电力载波；
链路层：采用PLC载波；
网络层：采用互联网协议，即IPv6；
传输层：采用TCP/IP、UDP和TLS协议；
会话层：采用V2GTP协议；
表示层：采用V2GTP-EXI进行高效数据压缩；
应用层：采用SDP进行装置自动获取，通信自动连接。
2.一种用于权利要求1所述基于SDP和V2GTP-EXI电动汽车自适应充电控制系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
(1)将电动汽车通过充电电缆与充电设施连接；
(2)所述供能装置通信控制单元检测充电电缆的导引控制线，判断连接是否完成；
(3)启动所述PLC控制模块通信，同时电动汽车车载控制器根据导引控制线，启动电动汽车的PLC通信，利用SLAC技术使供能装置通信控制单元的PLC控制模块与车载控制器的PLC连接；
(4)所述PLC控制模块将信道特性反馈给应用层，应用层选择正确的信道完成PLC配对，建立网络连接；
(5)车载控制器在网络端口发送广播报文，供能装置通信控制单元收到广播报文后回送自己的通信版本以及应用层使用的地址和端口，利用SDP技术车载控制器根据所述广播报文建立通信连接；
(6)车载控制器与供能装置通信控制单元通信连接建立后，双方交互数据使用V2GTP-EXI压缩技术进行数据压缩；
(7)电动汽车从充电设施处获取充电信息，并根据充电信息计算出充电曲线，得到充电需求，电动汽车将充电需求及电动汽车当前状态反馈给充电设施，充电设施根据自身充电信息及电动汽车需求和状态，完成开启输出、调节输出、切断输出和检查绝缘操作，完成自适应充电。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在步骤(7)中，所述充电信息包括费率表、允许的充电负荷和充电设施当前状态；电动汽车需求包括启动充电、电缆检查、电流和停止充电。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210291284.5A CN102832663B (zh) | 2012-08-15 | 2012-08-15 | 基于sdp和v2gtp-exi电动汽车自适应充电控制系统及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210291284.5A CN102832663B (zh) | 2012-08-15 | 2012-08-15 | 基于sdp和v2gtp-exi电动汽车自适应充电控制系统及其控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102832663A CN102832663A (zh) | 2012-12-19 |
| CN102832663B true CN102832663B (zh) | 2015-11-11 |
Family
ID=47335679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210291284.5A Active CN102832663B (zh) | 2012-08-15 | 2012-08-15 | 基于sdp和v2gtp-exi电动汽车自适应充电控制系统及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102832663B (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2802058A4 (en) * | 2011-12-31 | 2016-01-06 | Shenzhen Byd Auto R&D Co Ltd | ELECTRIC AUTOMOTIVE AND INTEGRATED CONTROL SYSTEM THEREFOR |
| CN103187761B (zh) * | 2011-12-31 | 2016-07-27 | 比亚迪股份有限公司 | 用于电动汽车的放电系统 |
| CN103986220A (zh) * | 2014-05-05 | 2014-08-13 | 国家电网公司 | 一种基于plc的电动汽车自适应充电控制方法 |
| CN104052107B (zh) * | 2014-05-05 | 2016-05-04 | 国家电网公司 | 一种基于wifi的电动汽车自适应充电控制方法 |
| CN104158252B (zh) * | 2014-08-13 | 2016-09-21 | 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 | 终端、充电器和充电方法 |
| CN104852430A (zh) * | 2015-05-05 | 2015-08-19 | 国家电网公司 | 一种基于plc通信的智能电动汽车充电装置 |
| CN104868549A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-08-26 | 国家电网公司 | 能量互动式充电枪 |
| CN107499151A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-12-22 | 东软集团股份有限公司 | 一种充电设施通信控制器及充电控制方法 |
| CN108422887B (zh) * | 2018-04-25 | 2023-12-15 | 威马智慧出行科技（上海）有限公司 | 车载交流充放电机充放电接口、方法、充电桩、及电子设备 |
| CN111010435B (zh) * | 2019-12-11 | 2022-03-22 | 杭州能起美科技有限公司 | 车辆充电通信控制方法及装置、存储介质和终端 |
| CN112810494A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-18 | 嘉善中正新能源科技有限公司 | 用于大功率充电桩实现通讯控制的双线充电控制系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102208824A (zh) * | 2011-06-03 | 2011-10-05 | 中国科学院电工研究所 | 一种电动汽车有序充电控制系统 |
| CN202872395U (zh) * | 2012-08-15 | 2013-04-10 | 中国电力科学研究院 | 基于sdp和v2gtp-exi电动汽车自适应充电控制系统 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110004406A1 (en) * | 2009-03-31 | 2011-01-06 | Gridpoint, Inc. | Systems and methods for location determination of devices using network fingerprints for power management |
| JP5713603B2 (ja) * | 2009-09-02 | 2015-05-07 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Ｓｏｉ基板の作製方法 |
| US8350527B2 (en) * | 2009-12-21 | 2013-01-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Charging system |
-
2012
- 2012-08-15 CN CN201210291284.5A patent/CN102832663B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102208824A (zh) * | 2011-06-03 | 2011-10-05 | 中国科学院电工研究所 | 一种电动汽车有序充电控制系统 |
| CN202872395U (zh) * | 2012-08-15 | 2013-04-10 | 中国电力科学研究院 | 基于sdp和v2gtp-exi电动汽车自适应充电控制系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102832663A (zh) | 2012-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102832663B (zh) | 基于sdp和v2gtp-exi电动汽车自适应充电控制系统及其控制方法 | |
| Alsharif et al. | A comprehensive review of energy management strategy in Vehicle-to-Grid technology integrated with renewable energy sources | |
| US11413984B2 (en) | Apparatus and method for charging and discharging electric vehicle under smart grid environment | |
| Capasso et al. | Experimental study of a DC charging station for full electric and plug in hybrid vehicles | |
| CN101257218B (zh) | 一种用于电力车辆的电池交互式充电的系统和方法 | |
| CN108407625B (zh) | 一种用于新能源汽车双向充放电系统 | |
| CN105196888A (zh) | 一种电动汽车充电机的充电管理系统及方法 | |
| CN102756637B (zh) | 混合动力充电车及其充电控制方法 | |
| KR20100101994A (ko) | 전기자동차용 충전시스템 | |
| KR101336794B1 (ko) | 전기자동차용 통합 배터리 충전시스템 및 그 운용방법 | |
| WO2012012022A2 (en) | Control system for electric vehicle charging stations and method of using the same | |
| WO2010120551A1 (en) | Electric vehicle power management systems | |
| CN106828161B (zh) | 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 | |
| CN101436689A (zh) | 用于插入式车辆的电网负载管理 | |
| Angeline et al. | Evolution of electric vehicle and its future scope | |
| CN110605986B (zh) | 一种离网可移动快充系统及其管理方法 | |
| Vermesan et al. | Smart, connected and mobile: Architecting future electric mobility ecosystems | |
| CN207225122U (zh) | 一种具有充放电功能的双向新能源汽车充电桩 | |
| Aggarwal et al. | Electric vehicles the future of transportation sector: A review | |
| Igbinovia et al. | A Review of Electric Vehicles Emissions and its Smart Charging Techniques Influence on Power Distribution Grid. | |
| Ahsan et al. | Driving Sustainability: Synergy between Electric Vehicles and Building Energy Systems to Create an Interconnected Energy Ecosystem | |
| CN202872395U (zh) | 基于sdp和v2gtp-exi电动汽车自适应充电控制系统 | |
| CN201839022U (zh) | 一种交流充电集成系统 | |
| Bevis et al. | A review of PHEV grid impacts | |
| CN202167879U (zh) | 一种电动汽车智能充电监控一体化装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |