CN104052107B - 一种基于wifi的电动汽车自适应充电控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于wifi的电动汽车自适应充电控制方法，包括以下几个步骤：(1)充电桩识别控制：在充电桩内安装一个wifi模块，在电动汽车上安装一个wifi车载终端，完成充电桩识别控制；(2)参数配置控制：在电动汽车与充电桩建立基于wifi的通信后，在充电开始前，电动汽车从充电桩获取其能够提供的服务，选择适合自己的服务后，继续从充电桩获取充电参数，加权计算出充电需求曲线，通过wifi发送给充电桩，按此充电需求曲线进行计划充电，得到充电计划表；(3)充电过程控制；(4)充电结束控制。本发明能够忽略充电桩的不同及各地充电参数的差异满足充电的需要，同时降低了电网运行风险，提高了运行效率和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于wifi的电动汽车自适应充电控制方法，属于电动汽车充电控制技术领域。
背景技术
电动汽车可以减少人类对石油资源的依赖，随着全球石油资源日渐枯竭，与传统的燃油汽车相比，电动汽车备受青睐。全球温室气体的过度排放，导致了气候变暖的趋势加剧。作为新一代的交通工具电动汽车，因其节能减排的效果，各地政府纷纷出台政策支持，特别是政府补贴，更是增加了电动汽车的市场份额。
电动汽车形成规模化应用后，将对充电设施发展和电网运行带来新的挑战：引发新的负荷增长；对电网升级改造和规划建设提出更高要求；加大配电网运行管理难度。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。要想实现对电动汽车充电需求进行有效管理和利用就必须对充电负荷进行控制，实现电动汽车与电网间的互动通信。
电动汽车行驶范围大且没有固定的地域，为了便捷地补充能源，电动汽车需就近进行充电，因此电动汽车和充电桩在每次充电控制时都需面对的不同的设备进行互动通信，而且额定电流不统一，不同的充电点能提供的额定充电电流都可能不相同。因此电动汽车充电之前需要获取充电设施所能提供的额定电流，判断是否能够满足充电的需要。
电动汽车充电时需要与充电桩进行互动，获取系统能提供的负荷进行计算自身最优的充电需求曲线。电动汽车充电需要知道不同时刻的费率，再加上当前电池状态、行程的需求、电网能提供的负荷，用于计算出最符合自身的充电需求曲线，并将需求告之充电桩实现充电控制。
现有的电动汽车交流充电接口由GB/T20234.1和GB/T20234.2定义。交流充电接口的电气拓扑如图3所示。图中：L和N为交流充电的功率端子；PE为保护接地端子；CC为电动汽车与交流充电装置连接确认信号；CP为控制确认线。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种能够忽略充电桩的不同及各地充电参数的差异满足充电的需要，并且充分考虑了电网侧输出控制和电动汽车负荷端的参数设置，降低了电网运行风险，提高了运行效率和可靠性。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种基于wifi的电动汽车自适应充电控制方法，具体包括以下几个步骤：
(1)充电桩识别控制：
在充电桩内安装一个wifi模块，在电动汽车上安装一个wifi车载终端，完成充电桩识别控制；
(2)参数配置控制：
在电动汽车与充电桩建立基于wifi的通信后，在充电开始前，电动汽车从充电桩获取其能够提供的服务，选择适合自己的服务后，继续从充电桩获取充电参数，加权计算出充电需求曲线，通过wifi发送给充电桩，按此充电需求曲线进行计划充电，得到充电计划表；
(3)充电过程控制：
在充电过程中，充电桩通过控制器进行信号采集与分析，电动汽车与充电桩不停地通过wifi进行数据交互，计算修正充电需求曲线，实时地进行控制；同时，电动汽车不断地从充电桩获取当前允许的最大充电电流，如果电网对负荷的限制发生变化，电动汽车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充电需求曲线，发送需求电流和电压给充电桩进行实时的调整，从而始终获取最优充电；
(4)充电结束控制：
在充电输出过程中，电动汽车和充电桩不断地检测各自的充电结束条件，检测到满足充电结束条件后，将数据交互给对方，自动地终止充电。
步骤(1)中，充电桩识别控制具体包括以下几个步骤：
(1a)先对整个充电站的充电桩进行编号，将号码贴在所有充电桩上，并将每个充电桩自带的wifi的ap网络名改为所对应的的编号，充电桩不使用时，wifi模块关闭；
(1b)当电动汽车驶入充电站时，选择任意一个充电桩，接入充电电缆后，完成刷卡动作后，充电桩与电动汽车将建立连接，电动汽车通过CC端子检测到充电电缆连接后，合上S2开关，向充电桩表示其已准备好可以开始充电；
(1c)充电桩通过第一检测点来测量CP线上的电压变化感知电动汽车所处的不同状态，当充电桩检测到电动汽车已处于准备好开始充电状态时，控制充电桩内的wifi模块打开，并作为ap发出无线网络信号，并将刷卡卡号设为该次wifi的密码，此时车主可在wifi车载终端上选择编号相匹配的wifi网络，输入刷卡卡号，建立与相应充电桩的wifi通信连接；当完成充电，拔出充电枪时，充电桩上的wifi模块断开连接，自动关闭，等待下一次充电。
步骤(2)中，电动汽车从充电桩获取的充电参数包括充电费率表和电网能够提供的最大充电电流。
电动汽车根据充电参数、自身电池容量及剩余容量、电池特性曲线以及可供使用的充电时间，配合车主自行设置好的充电模式，加权计算得到充电需求曲线。
步骤(4)中，电动汽车的充电结束条件如下：
电动汽车不停地检测电池的剩余容量及充电计划表，检查是否达到预定目标；
充电桩不停地检测电网限制指令、用户结束操作的指令及充电系统有无异常需停机的情况。
本发明通过匹配充电桩识别控制，能使电动汽车准确与所接充电桩建立wifi连接，不充电时wifi关闭，充电电缆连接时能够及时打开wifi并且设置动态wifi密码，保证了充电过程的信息安全可靠；充电过程中的自适应控制能够为处于不同地段、费率，电流电压需求下的充电桩与电动汽车提供灵活连接的技术平台，始终得到最优的充电需求曲线和充电过程控制；实现了智能电网背景下电网侧与电动汽车负荷端的双向交流，提高电网的运行效率，为电动汽车大规模接入电网提供了有效的技术支持；此发明兼容了国标GB/T20234.1和GB/T20234.2，无需对现有的充电设施进行大规模线路改造，只需加入wifi模块，建立无线连接，即可实现功能；本发明的方法可以使电动汽车进行能源补充时忽略充电桩的不同及各地充电参数的差异，简化了充电的操作性，对电动汽车的大规模发展起促进作用。
附图说明
图1是本发明的系统框图；
图2是充电桩的控制模块框图；
图3是现有的电动汽车交流充电接口电路原理图；
图4是匹配充电桩识别控制流程图；
图5是充电模式选择及参数配置控制会话；
图6是充电过程及结束控制会话。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
本发明电动汽车能与所接入的充电桩进行匹配，建立准确的wifi连接，并获取所接电网侧充电桩的充电参数要求，再结合自身电池状态、行程需求计算出负荷自身的充电曲线，告知所接入充电桩，进行参数自适应充电控制。
本发明包括匹配充电桩识别控制、充电模式选择及参数配置控制、充电过程控制和充电结束控制，系统硬件设计见附图1，充电桩的控制模块硬件设计见附图2。
(1)充电桩识别控制：当充电汽车驶入充电站区域，选择其中一台充电桩进行充电时，车载终端如何通过wifi准确连接本车所正在使用充电桩，是基于wifi与充电桩互动得以实现的第一步。
先对整个充电站的电动汽车充电桩进行编号，将号码贴在充电桩上，如图所示，并将每个充电桩自带的wifi的ap网络名改为所对应的的编号，充电桩不使用时，wifi模块关闭，如图1所示。
现在的电动汽车交流充电接口由GB/T20234.1和GB/T20234.2定义。交流充电接口的电气拓扑如图3所示。图3中，L和N为交流充电的功率端子；PE为保护接地端子；CC为电动汽车与交流充电装置连接确认信号；CP为控制确认线。
电动汽车车主驶入电动充电站，选择任意选择其中一个充电桩接入充电电缆后，完成刷卡动作后，供电设备(以下简称EVSE)以及电动汽车(以下简称EV)将建立连接，EV通过CC端子检测到电缆连接后，合上S2开关向EVSE表示其已准备好可以开始充电。EVSE通过检测点1来测量CP线上的电压变化感知EV所处的不同状态。当EVSE检测到EV已处于准备好开始充电状态时，控制充电桩内wifi模块打开，并作为ap发出无线网络信号，并将刷卡卡号设为该次wifi的密码，此时车主可在wifi车载终端上选择编号相匹配的wifi网络，输入刷卡考号，建立与相应充电桩的wifi通信连接。当完成充电，拔出充电枪时，充电桩上的wifi模块断开连接，自动关闭，等待下一次充电。连接建立逻辑框如图4所示。
(2)充电模式选择及参数配置控制：电动汽车与充电桩建立基于wifi的通信后，在充电开始电动汽车获取充电桩能提供的服务及充电参数，判断是否可以进行充电并计算出充电需求曲线。
如图5所示，电动汽车通过wifi从充电桩获取能够提供的服务，选择适合自己的服务后，继续从充电桩获取充电参数，其中包括充电费率表，电网能够提供的最大充电电流及其他充电参数。根据这些参数、自身电池容量及剩余容量、电池特性曲线以及可供使用的充电时间等参数，配合车主自行设置好的充电模式，加权(加权的方法是现有的技术，是运用于各个不同的实用领域，参数设置略有不同，但基本方法都一样)计算出最优充电曲线，通过wifi发给充电桩，按此曲线进行计划充电。
(3)充电过程控制：在充电过程中，充电桩通过控制器进行信号采集与分析，电动汽车与充电桩不停地通过wifi进行数据交互，计算修正充电的需求曲线，实时地进行控制。
如图6所示，电动汽车不断地从充电桩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，电动汽车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，发送适当的需求电流和电压给充电桩进行实时的调整。
(4)充电结束控制：充电输出过程中，电动汽车不停地检测电池的SOC及充电计划表，检查是否达到预定目标(这里的充电计划表就是指的步骤(2)中的充电需求曲线的最终值，比如：充电需求曲线最终是达到80％的电池电量。通过实时比对电池剩余电量与计划表(最终值)是否相等，来判断是否达到预定目标)；如图6所示，充电桩不停地检测电网限制指令、用户结束操作的指令及充电系统有无异常需停机的情况。检测到满足结束条件，将数据交互给对方，自动地停止充电。
整个通信过程，电动汽车和充电桩不断地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数据，给后续的增值服务提供可能。双方参数的不停交互，在充电的全过程实现了参数的自适应。
本发明通过匹配充电桩识别控制，能使电动汽车准确与所接充电桩建立wifi连接，不充电时wifi关闭，充电电缆连接时能够及时打开wifi并且设置动态wifi密码，保证了充电过程的信息安全可靠。充电过程中的自适应控制能够为处于不同地段，费率，模式，电流电压需求下的充电桩与电动汽车提供灵活连接的技术平台，始终得到最优的充电曲线和充电过程控制。实现了智能电网背景下电网侧与电动汽车负荷端的双向交流，提高电网的运行效率，为电动汽车大规模接入电网提供了有效的技术支持。此发明兼容了国标GB/T20234.和GB/T20234.2。无需对现有的充电设施进行大规模线路改造，只需加入wifi模块，建立无线连接，即可实现功能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种基于wifi的电动汽车自适应充电控制方法，其特征在于，具体包括以下几个步骤：
(1)充电桩识别控制：
在充电桩内安装一个wifi模块，在电动汽车上安装一个wifi车载终端，完成充电桩识别控制；
(2)参数配置控制：
在所述电动汽车与充电桩建立基于wifi的通信后，在充电开始前，所述电动汽车从充电桩获取其能够提供的服务，选择适合自己的服务后，继续从所述充电桩获取充电参数，加权计算出充电需求曲线，通过wifi发送给充电桩，按此充电需求曲线进行计划充电，得到充电计划表；
(3)充电过程控制：
在充电过程中，所述充电桩通过控制器进行信号采集与分析，所述电动汽车与充电桩不停地通过wifi进行数据交互，计算修正充电需求曲线，实时地进行控制；同时，所述电动汽车不断地从充电桩获取当前允许的最大充电电流，如果电网对负荷的限制发生变化，电动汽车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充电需求曲线，发送需求电流和电压给充电桩进行实时的调整，从而始终获取最优充电；
(4)充电结束控制：
在充电输出过程中，所述电动汽车和充电桩不断地检测各自的充电结束条件，检测到满足充电结束条件后，将数据交互给对方，自动地终止充电；
步骤(1)中，充电桩识别控制具体包括以下几个步骤：
(1a)先对整个充电站的充电桩进行编号，将号码贴在所有充电桩上，并将每个充电桩自带的wifi的ap网络名改为所对应的的编号，充电桩不使用时，wifi模块关闭；
(1b)当所述电动汽车驶入充电站时，选择任意一个充电桩，接入充电电缆后，完成刷卡动作后，充电桩与电动汽车将建立连接，所述电动汽车通过CC端子检测到充电电缆连接后，合上S2开关，向充电桩表示其已准备好可以开始充电；
(1c)所述充电桩通过第一检测点来测量CP线上的电压变化感知电动汽车所处的不同状态，当所述充电桩检测到电动汽车已处于准备好开始充电状态时，控制充电桩内的wifi模块打开，并作为ap发出无线网络信号，并将刷卡卡号设为该次wifi的密码，此时车主可在wifi车载终端上选择编号相匹配的wifi网络，输入刷卡卡号，建立与相应充电桩的wifi通信连接；当完成充电，拔出充电枪时，充电桩上的wifi模块断开连接，自动关闭，等待下一次充电。
2.根据权利要求1所述的基于wifi的电动汽车自适应充电控制方法，其特征在于，
步骤(2)中，所述电动汽车从充电桩获取的充电参数包括充电费率表和电网能够提供的最大充电电流。
所述电动汽车根据充电参数、自身电池容量及剩余容量、电池特性曲线以及可供使用的充电时间，配合车主自行设置好的充电模式，加权计算得到充电需求曲线。
3.根据权利要求2所述的基于wifi的电动汽车自适应充电控制方法，其特征在于，
步骤(4)中，所述电动汽车的充电结束条件如下：
所述电动汽车不停地检测电池的剩余容量及充电计划表，检查是否达到预定目标；
所述充电桩不停地检测电网限制指令、用户结束操作的指令及充电系统有无异常需停机的情况。
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