CN104617611B - 一种用于电动汽车的直流充电系统及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电动汽车的直流充电系统，包括直流充电桩、上位机、上位机数据库、移动客户终端、电动汽车电池管理系统。直流充电桩包括处理器和与处理器控制连接的操作平台、通信模块、充电装置、计费模块。上位机与通信模块通过有线或无线方式通讯，移动客户终端与处理器通过无线信号通讯，电动汽车电池管理系统通过充电装置与处理器连接。本发明还公开了一种使用上述系统的充电方法，通过上述系统和方法本发明实现了汽车充电的自助化、智能化、合理化，用户在充电站可自行完成汽车充电，充电站无需雇用大量的人力，大大节省了人力开支，使得电动汽车的充电方式更加简单、快捷、可靠。

Description

一种用于电动汽车的直流充电系统及充电方法

技术领域

本发明涉及一种充电系统及方法，特别是涉及一种用于电动汽车的直流充电系统及方法。

背景技术

电动汽车作为一种新能源汽车，有着无污染的有点，越来越受到人们的欢迎和重视。正在开发的电动汽车中有，纯电动汽车（Battery powerd electric vehicle）、共同使用电动机与发动机的混合动力汽车（Hybrid electric vehicle）以及燃料电池电动汽车（Fuel cell electric vehicle）等。其中，可插上电源插头的混合动力汽车以及纯电动汽车是从置于车辆内部的高压蓄电池中接收驱动所需电力的电动汽车。

随着低碳经济成为我国经济发展的主旋律，电动汽车作为新能源战略和智能电网的重要组成部分，以及国务院确定的战略性新兴产业之一，必将成为今后中国汽车工业和能源产业发展的重点。然而，电动汽车产业是一项系统工程，电动汽车充电站则是主要环节之一，必须与电动汽车其他领域实现共同协调发展。

在内部具备蓄电池的电动汽车需要能够从外部供给电能的供电手段，这样大量的充电站不断建立起来，现有的充电站由若干个充电桩组成，和现有加油站类似，每个充电桩或者几个充电桩由指定的工作人员负责管理，来帮助车主充电，并进行收费，导致大型的充电站就会需要大量的工作人员来进行管理、收费等，这样就造成了成本的提高，充电站的开支高。

目前，已为大众普遍知道的充电站规划有两种模式。一种是在纯电动汽车驶入充电站后，由专业的充电机对汽车电池进行充电，就像到加油站为汽车加油一样。不过，这种模式的缺点是充电时间较长，车主需要在充电站内长时间等候。另外一种模式则是当纯电动汽车驶入充电站后，工作人员将车内的充电电池拆除下来，直接更换上充电站内的新电池。但是如果采用这种模式，充电站内就需要储备大量的电池。

zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，zigbee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。

近场通信（Near Field Communication，NFC），又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输，在十厘米内交换数据。这个技术由非接触式射频识别（RFID）演变而来，与RFID一样，NFC信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递，但两者之间还是存在很大的区别。首先，NFC是一种提供轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术，其传输范围比RFID小，RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米，但由于NFC采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。其次，NFC与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。再次，NFC还是一种近距离连接协议，提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。与无线世界中的其他连接方式相比，NFC是一种近距离的私密通信方式。最后，RFID更多的被应用在生产、物流、跟踪、资产管理上，而NFC则在门禁、公交、手机支付等领域内发挥着巨大的作用。可以说NFC科技正引领着近距离感应科技的发展方向，基于NFC技术的各种创新应用，将彻底改变人们的生活。

电池管理系统（BATTERY MANAGEMENT SYSTEM），电动车电池管理系统（BMS）是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池。二次电池存在下面的一些缺点，如存储能量少、寿命短、串并联使用问题、使用安全性、电池电量估算困难等。电池的性能是很复杂的，不同类型的电池特性亦相差很大。电池管理系统（BMS）主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。随着电池管理系统的发展，也会增添其它的功能。一般而言电动汽车电池管理系统要实现以下几个功能：准确估测动力电池组的荷电状态、实时采集电动汽车蓄电池组中的每块电池的温度、电压、充放电电流及电池包总电压等数据、单体电池均衡充电。

现有电动汽车充电站由于充电机充电方法单一，充电时间较长，充电对象复杂等原因影响造成了充电站实用性差，无法应用于日益增加的电动汽车市场需求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种自动化的、不需要大量人力来进行汽车充电及收费的、合理的用于电动汽车的直流充电系统及充电方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于电动汽车的直流充电系统，包括直流充电桩、上位机、移动客户终端、电动汽车电池管理系统。

所述直流充电桩包括处理器和与处理器分别控制连接的操作平台、通信模块、充电装置、计费模块。

所述上位机与通信模块通过有线或无线方式通讯，所述移动客户终端与处理器通过无线信号通讯，所述电动汽车电池管理系统通过充电装置与处理器连接。

进一步的，所述上位机还包括用来对数据进行分析保存的数据库。

进一步的，所述上位机与通信模块的有线通讯方式为网络线或光纤中的任意一种。

进一步的，所述无线信号采用NFC信号。

进一步的，所述通信模块采用TCP/IP或wifi或zigbee或蓝牙无线通信的任意一种方式与上位机进行数据传输。

一种使用所述用于电动汽车的直流充电系统的方法，包括如下方法步骤：

A. 用户通过直流充电桩的操作平台或者移动客户终端了解相关充电信息，选择自己的车型，并反馈至处理器；

B. 直流充电桩的处理器的通信模块通过TCP/IP或wifi或zigbee或蓝牙无线通信的方式从上位机的数据库调出适合与该车型、该充电次数的的电压、电流和功率的充电模式由用户进行选择；

C. 直流充电桩的计费模块计算出支付费用，并反馈至移动客户终端或操作平台，用户付费；

D. 用户付费完成后，处理器接收到控制指令信息后开启充电装置，充电装置开始对电动汽车充电，充电的同时，直流充电桩的处理器实时读取电动汽车电池管理系统信息；

E. 处理器将读取到的信息反馈至操作平台或移动客户终端，使用户能实时了解充电状态；

F. 充电完成后，电动汽车电池管理系统通过处理器将该次的充电信息保存至上位机的数据库，由数据库对数据进行对比分析，选择出最优的充电模式供后续用户选择；

G. 在数据库对数据进行对比分析的同时，如发现充电过程中电动汽车的某节或某些电池的充电数据差异较大，则通过移动客户终端或操作平台提醒客户维护、保养，以最大化的保证电池组的效能及寿命。

本发明的有益效果如下：

1、 本发明的用于电动汽车的直流充电系统，通过直流充电桩的处理器来控制充电桩的操作平台、通信模块、充电装置、计费模块，再将充电数据信息反馈至上位机，而移动客户终端可让用户不经过操作平台来对充电过程进行实时观测，电动汽车电池管理系统可将电动汽车的充电数据反馈至处理器和上位机，实现了电动汽车自动充电、收费和数据处理保存分析的功能，如发现充电过程中电动汽车的某节或某些电池的充电数据差异较大，则通过移动客户终端或操作平台提醒客户，延长了电动汽车电池的使用寿命，保障了用户的利益。

2、本发明的上位机还包括数据库，由数据库对数据进行对比分析，选择出最优的充电模式供后续用户选择，保障了用户的利益，优化了汽车的电池使用寿命。

3、 本发明的采用NFC信号的无线信号，提供了一种轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术，具有距离近、带宽高、能耗低等特点。

4、 本发明的用于电动汽车的直流充电系统实现了汽车充电的自助化、智能化、合理化，用户在充电站可自行完成汽车充电，充电站无需雇用大量的人力，大大节省了人力开支，使得电动汽车的充电方式更加简单、快捷、可靠。

附图说明

图1 为本发明的系统框图。

图2为本发明的方法流程图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

如图1所示，本发明公开的一种用于电动汽车的直流充电系统，包括直流充电桩、上位机、移动客户终端、电动汽车电池管理系统。

直流充电桩包括处理器和与处理器控制连接的操作平台、通信模块、充电装置、计费模块。

上位机与通信模块通过有线或无线方式通讯，移动客户终端与处理器通过无线信号通讯，电动汽车电池管理系统通过充电装置与处理器连接。

移动客户终端用以接收用户的指令信号，并经分析、处理后发送指令信号至上位机。

上位机分析、处理接收到的上述指令信号，并产生一控制指令信息发送至直流充电桩的处理器。

直流充电桩的处理器接收到控制指令信息后进行控制指令操作，进行开启或关闭充电装置，通过计费模块采集收费信息并反馈至移动客户终端。

电动汽车电池管理系统将电池的充电数据实时反馈至处理器，处理器通过通信模块将数据传输至上位机。

作为对本发明的优化，操作平台是用以用户发出操作指令，通信模块用以与上位机进行数据传输，充电装置用以将交流电源整流、滤波后输出至电动汽车的电池进行充电，计费模块用以计算充电装置对电动汽车电池充电产生的费用，处理器用以接收操作平台、通信模块、计费模块发出的数据信息，进行控制产生并传输相应的数据指令。上位机还包括数据库，用以对数据进行分析保存。上位机与通信模块的有线通讯方式为网络线或光纤中的任意一种。无线信号采用NFC信号。通信模块采用TCP/IP或wifi或zigbee或蓝牙无线通信的任意一种方式与上位机进行数据传输。

如图2所示，本发明还公开了一种使用所述用于电动汽车的直流充电系统的方法，包括如下方法步骤：

A. 用户通过直流充电桩的操作平台或者移动客户终端了解相关充电信息，选择自己的车型，并反馈至处理器；

B. 直流充电桩的处理器的通信模块通过TCP/IP或wifi或zigbee或蓝牙无线通信的方式从上位机的数据库调出适合与该车型的的电压、电流和功率的充电模式由用户进行选择；

C. 直流充电桩的计费模块计算出支付费用，并反馈至移动客户终端或操作平台，用户付费；

D. 用户付费完成后，处理器接收到控制指令信息后开启充电装置，充电装置开始对电动汽车充电，充电的同时，直流充电桩的处理器实时读取电动汽车电池管理系统信息；

E. 处理器将读取到的信息反馈至操作平台或移动客户终端，使用户能实时了解充电状态；

F. 充电完成后，电动汽车电池管理系统通过处理器将该次的充电信息保存至上位机的数据库，由数据库对数据进行对比分析，选择出最优的充电模式供后续用户选择；

G. 在数据库对数据进行对比分析的同时，如发现充电过程中电动汽车的某节或某些电池的充电数据差异较大，则通过移动客户终端或操作平台提醒客户维护、保养，以最大化的保证电池组的效能及寿命。

本发明的用于电动汽车的直流充电系统，设计思路是通过直流充电桩的处理器来控制充电桩的操作平台、通信模块、充电装置、计费模块，再将充电数据信息反馈至上位机，而移动客户终端可让用户不经过操作平台来对充电过程进行实时观测，电动汽车电池管理系统可将电动汽车的充电数据反馈至处理器和上位机，实现了电动汽车自动充电、收费和数据处理保存分析的功能，且通过上位机的数据库可选择最优的充电模式，延长了电动汽车电池的使用寿命，保障了用户的利益。如在上位机数据库进行数据分析时，发现充电过程中，某节电池或某些电池数据差异较大及时提醒客户保养、维护。采用NFC信号的无线信号，提供了一种轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术，且具有距离近、带宽高、能耗低等特点。

本发明的用于电动汽车的直流充电系统实现了汽车充电的自助化、智能化、合理化，用户在充电站可自行完成汽车充电，充电站无需雇用大量的人力，大大节省了人力开支，使得电动汽车的充电方式更加简单、快捷、可靠。

Claims (5)

1.一种用于电动汽车的直流充电系统的方法，其特征在于：该电动汽车的直流充电系统包括直流充电桩、上位机、移动客户终端、电动汽车电池管理系统；

所述直流充电桩包括处理器和与处理器分别控制连接的操作平台、通信模块、充电装置、计费模块；

所述上位机与通信模块通过有线或无线方式通讯，所述移动客户终端与处理器通过无线信号通讯，所述电动汽车电池管理系统通过充电装置与处理器连接；

包括如下方法步骤：

A. 用户通过直流充电桩的操作平台或者移动客户终端了解相关充电信息，选择自己的车型，并反馈至处理器；

B. 直流充电桩的通信模块通过TCP/IP或wifi或zigbee或蓝牙无线通信的方式从上位机的数据库调出适合与该车型的电压、电流和功率的充电模式,由用户进行选择；

C. 直流充电桩的计费模块计算出支付费用，并反馈至移动客户终端或操作平台，用户付费；

D. 用户付费完成后，处理器接收到控制指令信息后开启充电装置，充电装置开始对电动汽车充电，充电的同时，直流充电桩的处理器实时读取电动汽车电池管理系统信息；

E. 处理器将读取到的电动汽车电池管理系统信息反馈至操作平台或移动客户终端，使用户能实时了解充电状态；

F. 充电完成后，电动汽车电池管理系统通过处理器将此次的充电信息保存至上位机的数据库，由数据库对数据进行对比分析，选择出最优的充电模式供后续用户选择；

G.在数据库对数据进行对比分析的同时，如发现充电过程中电动汽车的某节或某些电池的充电数据差异较大，则通过移动客户终端或操作平台提醒用户维护、保养，以最大化的保证电池组的效能及寿命。

2.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的直流充电系统的方法，其特征在于：所述上位机还包括用来对数据进行分析保存的数据库。

3.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的直流充电系统的方法，其特征在于：所述上位机与通信模块的有线通讯方式为网络线或光纤中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的直流充电系统的方法，其特征在于：所述无线信号采用NFC信号。

5.根据权利要求1所述的一种用于电动汽车的直流充电系统的方法，其特征在于：所述通信模块采用TCP/IP或wifi或zigbee或蓝牙无线通信的任意一种方式与上位机进行数据传输。