CN104553834B - 电动汽车电力能量调度系统及方法 - Google Patents

Abstract

本实施例公开了一种电动汽车电力能量调度系统及方法。其中系统包括：电动汽车、电网管理平台和车主终端单元；该电动汽车包括：电池组、电机控制器和无线通信单元，电机控制器与电池组和无线通信单元连接；电机控制器与电网侧的交流充电设备连接；电网管理平台，用于向车主终端单元发送放电请求；车主终端单元，用于根据放电请求，发送放电允许指示至电网管理平台和无线通信单元；无线通信单元，用于根据放电允许指示，向电机控制器发送放电命令；电机控制器，用于根据放电命令，将电池组中的电能转换为电力，输至交流充电设备，以通过交流充电设备向电网送电。本发明实施例，可以有效管理电动汽车的电力能量。

Description

电动汽车电力能量调度系统及方法

技术领域

本发明涉及电动汽车技术，尤其涉及一种电动汽车电力能量调度系统及方法。

背景技术

电动汽车是指以车载电源(电池组，由许多蓄电池串联而成)为动力，用电机驱动车轮行驶，并符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。近年来，电动汽车行业得到了快速发展，电动汽车市场保有量不断增长，未来电动汽车逐渐会成为智能电网中的重要一环。电动汽车不仅是代步工具，而且可以作为储能装置，其跟电网连接后，其能量的存储和释放对电网的运行和优化能够起到积极作用，但是目前对电动汽车电力能量的管理主要集中于电网向电动汽车提供能量方向的管理，而缺乏对电网使用电动汽车电力能量(即电动汽车向电网提供能量方向)的有效管理。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电动汽车电力能量调度系统及方法，可以有效调度电动汽车的电力能量。

本发明实施例为解决上述技术问题提供的技术方案如下：

本发明提供了一种电动汽车电力能量调度系统，包括：电动汽车、电网管理平台和车主终端单元；其中该电动汽车包括：电池组、电机控制器和无线通信单元，所述电机控制器与所述电池组和所述无线通信单元连接；

所述电机控制器与电网侧的交流充电设备连接；

所述电网管理平台，用于向所述车主终端单元发送放电请求；

所述车主终端单元，用于根据所述放电请求，发送放电允许指示至所述电网管理平台和所述无线通信单元；

所述无线通信单元，用于根据所述放电允许指示，向所述电机控制器发送放电命令；

所述电机控制器，用于根据所述放电命令，将所述电池组中的电能转换为电力，传输至所述交流充电设备，以通过所述交流充电设备向所述电网送电。

其中，所述电机控制器为双向逆变式多功能电机控制器。

其中，所述电机控制器与电网连接之后，所述电机控制器，用于通过所述无线通信单元，将所述电池组的电量信息和所述电动汽车的电能管理消费卡卡号发送至所述电网管理平台和所述车主终端单元。

其中，所述车主终端单元，还用于向所述电网管理平台和所述无线通信单元发送充电请求；

所述无线通信单元，还用于根据所述充电请求，向所述电机控制器发送充电命令；

所述电机控制器，还用于根据所述充电命令，通过所述交流充电设备从所述电网获取电力，并转换为电能存储至所述电池组。

其中，所述车主终端单元，还用于向所述电网管理平台和所述无线通信单元发送断开指令；

所述无线通信单元，还用于根据所述断开指令，向所述电机控制器发送断开指令；

所述电机控制器，还用于根据所述断开指令，断开与所述交流充电设备的连接。

其中，所述电网管理平台，还用于记录所述电动汽车的充放电信息；

所述充放电信息包括如下至少一项：充放电前电量、充放电后电量、起始时间、结束时间、充放电时间、相对应的充放电电量和市电价格、所述电动汽车的余额以及所述电动汽车的车辆识别码。

其中，所述交流充电设备，还用于显示充电电压、充电电流和所述电池组的剩余电量。

本发明实施例还提供了一种电动汽车电力能量调度方法，包括：

电网管理平台向所述电动汽车的车主终端单元发送放电请求；

所述车主终端单元根据所述放电请求，发送放电允许指示至所述电网管理平台和所述电动汽车的无线通信单元；

所述无线通信单元根据所述放电允许指示，向所述电动汽车的电机控制器发送放电命令；

所述电机控制器根据所述放电命令，将所述电动汽车的电池组中的电能转换为电力，传输交流充电设备，以通过所述交流充电设备向电网送电。

其中，所述电机控制器为双向逆变式多功能电机控制器。

其中，所述电网管理平台向所述电动汽车的车主终端单元发送放电请求之前，还包括：

所述电机控制器确定与电网连接之后，通过所述无线通信单元，将所述电池组的电量信息、所述电动汽车的电能管理消费卡卡号发送至所述电网管理平台和所述车主终端单元。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例，主要由电动汽车、电网管理平台和车主终端单元组成电动执法必严车电力能量调度系统，通过电网管理平台请求从电动汽车获取电能，由车主终端单元进行确认和指示，从而利用电动汽车中的电机控制器将电动汽车中的电能转化为电网的电力，输送至电网，从而实现对电动汽车电力能量的有效调度。

附图说明

图1是本发明的电动汽车电力能量调度系统的实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1，是本发明实施例的电动汽车电力能量调度系统的实施例的结构示意图。其包括：电动汽车100、电网管理平台200、车主终端单元300和交流充电设备400。

其中，电动汽车100可以与电网管理平台200、车主终端单元300进行无线通信，例如电动汽车100通过其内置的无线通信单元103与电网管理平台200、车主终端单元300进行无线通信。该无线通信单元103例如可以是支持2G、3G或4G等通信模式的无线通信电路。电动汽车100和交流充电设备400之间可以通过充电电缆连接，以现对电动汽车100的充电或者利用电动汽车100向电网馈电。在本实施列中，电动汽车100与交流充电设备400之间可以利用充电电缆中的通讯信号线(如CP信号线或CAN总线)进行信息传递，例如当电动汽车100通过充电电缆连接至交流充电设备400之后，交流充电设备400利用该充电电缆中的信号线从电动汽车中获取其剩余电量等信息。

如图所示，电网管理平台200和车主终端单元300也可以采用无线通信方式，而电网管理平台200与交流充电设备之间可以采用有线通信(例如电力线载波通信)。其中，车主终端单元300例如可以是智能手机、平板电脑、个人数字助理等移动通信设备。

其中，电动汽车100可以包括：电池组101、电机控制器102和无线通信单元103，其中电池组101、电机控制器102和无线通信单元103之间可以相互通信，例如电池组101、电机控制器102和无线通信单元103之间可以采用CAN总线，从而实现信息之间的交互，例如，电机控制器102通过CAN总线可以获取电池组的剩余电量等信息，无线通信单元103通过CAN总线可以向电机控制器102发送充电、放电等命令。

需要说明的是，本发明实施例中，电动汽车100、电网管理平台200、车主终端单元300和交流充电设备400之间，及这些设备内部之间的通信方式本发明均不限制，本领域技术人员可以根据具体应用场景合理选择和设置。

下面结合图1的结构，说明利用该电动汽车电力能量调度系统实现电力调度的过程。其中此处的电力能量调度包括：利用电网电力对电池组101充电，以及将电池组101中的电能转换为电力，并输至电网。实现此两种电力能量调度的好处在于，用户可以在电网负荷轻、电价低时，从电网中获取电力对电池组101进行充电，然后在电网负荷重，电价高时，将电池组101中储存的电能转化为电力，提供至电网，具体的该电力调度过程主要包括：

连接：

将电机控制器102与交流充电设备400连接。其中电机控制器102可以为双向逆变式电机控制器，其具有利用电网提供的电力对电池组101充电，以及利用电池组101储存的电能对电网馈电的能力。

当将电机控制器102与交流充电设备400连接之后，电机控制器102与电网确定连接信号，若正常连接，则将电池组的信息(如电池当前电量、当前电压、电池组温度等)、电动汽车的电能管理消费卡卡号等信息发送至电网管理平台200和车主终端单元300。

放电：

电网管理平台200根据电网负荷等因素决定是否需要向车主终端单元300发送放电请求。若需要，则向车主终端单元300发送放电请求。此处，电网管理平台200可以在电网负荷重时，决定向车主终端单元300发送放电请求。同时，在发送放电请求的同时，还可以将放电的电价等信息一并发送至车主终端单元300，以方便用户根据相关信息确定是否允许放电。

车主终端单元300接收到放电请求时，显示该放电请求，并等待用户做进一步是否允许放电指示。若用户指示允许放电，则车主终端单元300发送放电允许指示至电网管理平台200和无线通信单元300。此处需要说明的是，用户也可以指示拒绝放电，则此时车主终端单元300将拒绝指示发送至电网管理平台200；另外，为了提高安全性，车主终端单元300在发送放电允许指示之前，可以先进行密码验证，以及设置此处放电电量等。

充电：

当用户有充电需求时，可以通过车主终端单元300向电网管理平台200和无线通信单元103向电网管理平台200和无线通信单元103发送充电请求。

无线通信单元103根据充电请求，向电机控制器102发送充电命令。

电机控制器102根据该充电命令，通过交流充电设备400从电网获取电力，并转换为电能存储至电池组101中。

停止：

不论是充电还是放电过程，车主终端单元300都可以向电网管理平台200和无线通信单元103发送断开指令，以断开充电或放电。

无线通信单元103根据该断开指令，向电机控制器102发送断开指令。

电机控制器102根据该断开指令，断开与交流充电设备400的连接。

记录：

在充放电过程中，或者结束后，电网管理平台可以记录电动汽车的充放电信息，这些信息包括：充放电前电量、充放电后电量、起始时间、结束时间、充放电时间、相对应的充放电电量和市电价格、所述电动汽车的余额以及所述电动汽车的车辆识别码。

除此之外，在以上充放电过程中，交流充电设备400还用于显示充电电压、充电电流和所述电池组的剩余电量。

本发明实施例中，VVE(即双向逆变式电机控制器)可以实现电动汽车电池组和电网之间电力能量的互动传递功能。可以将电池组的电能转换成满足当地国家地区电力要求的电力输送给电网。当电网掉电时，该单元有失效保护功能，停止向电网输送电力。所述VVE还有过载、过压，过流、等保护。并且在检测到电动汽车故障时，停止工作，并提示告警信号。该单元通过CAN总线通讯，与电池组和无线通讯单元进行信息交互。通过CP或CAN，与交流充电设备通讯。该单元可以提供充电是否正常连接，充放电电压、电流、功率、效率等信息。当接收到车载无线通讯单元或者交流充电设备的充放电需求时，该单元运行相应的工作模式。所述的VVE集成了电机驱动及整车控制、并网充放电、离网带载和车辆对充等功能。

其中，电池组与车辆CAN总线通讯，提供电池组的状态信息，包括单节电池最高电压，最低电压，温度，总电量SOC，总输出电压，最大充放电能力等。

其中，电网管理平台，管理连接电网的含有VVE的电动汽车与电网之间电力的互动传递。电动汽车连接电网后，无线通讯单元发送确认连接电网信号给电网管理平台。电网平台根据电网负荷需求，决定是否向电动汽车发送放电需求。电网管理平台，记录电动车辆的每次放电电量，并根据当时的市电价格折合成放电费用，存储到车主的电动汽车电量管理消费卡上。电网管理平台，提供市电电价信息等，记录消费卡的充放电信息，包括历次的充放电前电量，充放电后电量，起始时间，结束时间，充放电时间，相对应的充放电电量和市电价格，消费卡的最终余额以及充放电的电动汽车车辆vin码等信息。当电动汽车消费卡余额不足时，电网管理平台向车主发送提醒信息。

其中，车主终端单元，可以是手机或者电脑等设备。车主终端单元通过无线网络与电网管理平台和车辆无线通讯单元通讯。车主通过使用车主终端单元(例如其中的相关应用)，请求电网管理平台，获取电动汽车历史充放电信息明细，当前市电价格，电网是否需求电量信息等。当接收到电动汽车发送来的放电需求信息，电价信息，车辆电池SOC信息以及车辆可行驶里程数和放电建议信息后，车主可以根据自身实际情况，拒绝放电需求或者同意放电需求，若同意放电，则通过输入车主个人账号密码，以及输入根据建议放电量确定的实际放电量，同意放电需求。将需求信号发送给无线通讯单元。

其中，交流充电设备连接VVE和电网，通过刷卡操作，读取车主电动汽车电量管理消费卡卡号信息。交流充电设备自带显示功能，显示充电电压，充电电流，汽车电池SOC等信息。所述的交流充电设备中的智能电表，分别对电动汽车的充电和放电电量进行统计。

本发明实施例，在晚上用电低谷电价低时车辆充电，白天用电高峰电价高时不运行的车辆向电网放电，电网可远程实时监控和调度电动汽车的电力，不仅可以起到平衡电网，削峰填谷的作用。电网电力公司也可以基于此技术，根据用户的用电信息开发出电动汽车创新的用电方案。这种新的电动汽车用电消费模式，不仅极好的降低用户的综合用电成本，而且可使电动汽车成为智能电网的真正“参与者”，成为智能电网密不可分的一部分。也使得购置电动汽车成为一举多得的投资消费新模式，使得电动汽车不仅仅是零污染、零排放、还可做到“零”消费。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动汽车电力能量调度系统，其特征在于，包括：电动汽车、电网管理平台和车主终端单元；其中该电动汽车包括：电池组、电机控制器和无线通信单元，所述电机控制器与所述电池组连接，所述电机控制器与所述无线通信单元连接；所述电机控制器为双向逆变式多功能电机控制器，集成了电机驱动及整车控制、并网充放电、离网带载和车辆对冲功能；

所述电机控制器与电网侧的交流充电设备连接；

所述电网管理平台，用于向所述车主终端单元发送放电请求，并管理连接电网的含有电机控制器的电动汽车与电网之间电力的互动传递；

所述车主终端单元，用于根据所述放电请求，发送放电允许指示至所述电网管理平台和所述无线通信单元；

所述无线通信单元，用于根据所述放电允许指示，向所述电机控制器发送放电命令；

所述电机控制器，用于根据所述放电命令，将所述电池组中的电能转换为电力，传输至所述交流充电设备，以通过所述交流充电设备向所述电网送电。

2.如权利要求1所述的电动汽车电力能量调度系统，其特征在于，所述电机控制器与电网连接之后，所述电机控制器，用于通过所述无线通信单元，将所述电池组的电量信息和所述电动汽车的电能管理消费卡卡号发送至所述电网管理平台和所述车主终端单元。

3.如权利要求1所述的电动汽车电力能量调度系统，其特征在于，所述车主终端单元，还用于向所述电网管理平台和所述无线通信单元发送充电请求；

所述无线通信单元，还用于根据所述充电请求，向所述电机控制器发送充电命令；

所述电机控制器，还用于根据所述充电命令，通过所述交流充电设备从所述电网获取电力，并转换为电能存储至所述电池组。

4.如权利要求1所述的电动汽车电力能量调度系统，其特征在于，所述车主终端单元，还用于向所述电网管理平台和所述无线通信单元发送断开指令；

所述无线通信单元，还用于根据所述断开指令，向所述电机控制器发送断开指令；

所述电机控制器，还用于根据所述断开指令，断开与所述交流充电设备的连接。

5.如权利要求1所述的电动汽车电力能量调度系统，其特征在于，所述电网管理平台，还用于记录所述电动汽车的充放电信息；

所述充放电信息包括如下至少一项：充放电前电量、充放电后电量、起始时间、结束时间、充放电时间、相对应的充放电电量和市电价格、所述电动汽车的余额以及所述电动汽车的车辆识别码。

6.如权利要求1所述的电动汽车电力能量调度系统，其特征在于，所述交流充电设备，还用于显示充电电压、充电电流和所述电池组的剩余电量。

7.一种电动汽车电力能量调度方法，其特征在于，包括：

电网管理平台向所述电动汽车的车主终端单元发送放电请求，并管理连接电网的含有电机控制器的电动汽车与电网之间电力的互动传递；

所述车主终端单元根据所述放电请求，发送放电允许指示至所述电网管理平台和所述电动汽车的无线通信单元；

所述无线通信单元根据所述放电允许指示，向所述电动汽车的电机控制器发送放电命令；

所述电机控制器根据所述放电命令，将所述电动汽车的电池组中的电能转换为电力，传输交流充电设备，以通过所述交流充电设备向电网送电；

所述电机控制器为双向逆变式多功能电机控制器，集成了电机驱动及整车控制、并网充放电、离网带载和车辆对冲功能。

8.如权利要求7所述的电动汽车电力能量调度方法，其特征在于，所述电网管理平台向所述电动汽车的车主终端单元发送放电请求之前，还包括：

所述电机控制器确定与电网连接之后，通过所述无线通信单元，将所述电池组的电量信息、所述电动汽车的电能管理消费卡卡号发送至所述电网管理平台和所述车主终端单元。