CN105196888A - 一种电动汽车充电机的充电管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动汽车充电机的充电管理系统及方法，充电管理系统包括CGMS充电机电网微调度系统模块，CBMS充电机电池管理系统模块，CVMS充电机用户调度管理系统模块，CNMS充电机网络管理模块系统，CCMS充电机充电管理系统模块；引入智能安全冗余策略以及故障录波策略，模块内置多个BMS相关参数，实现电动汽车充电过程中的智能主动防护，通过分析BMS以及动力电池特性数据，与CCMS系统模块配合，采用多维度数据分析控制策略，输出基于电池充电过程优化的柔性曲线电流，延长电池使用寿命。
Description
【技术领域】
本发明属于电动汽车充电技术领域，涉及一种电动汽车充电机的充电管理系统及方法。
【背景技术】
随着社会的进步以及环保意识的增强，电动汽车由于以车载电源为动力，能够解决燃油汽车尾气排放污染环境，高能耗等问题而逐步受到青睐。我国通过构建行业创新体系、完备产业政策、推广试点示范等举措大力加快电动汽车的发展。目前国内电动汽车技术基本成熟，产业链较为完善，电动公交车、电动环卫车、电动出租车等已在局部区域和特定用途形成一定示范作用。
而电动汽车的充电问题是人们非常关注的问题，其关系到电动汽车的普及和推广。现有充电机常规的充电方式有直流充电和交流充电两种。交流充电的输出功率小，需要较长的充电时间才能将电动汽车的动力电池充满。但是直流充电机不同，由于它的输出功率相对比较大，能够在短时间内将动力电池电量充满，从而很大程度地减少了用户的充电等待时间。
现有的充电机有如下技术问题：
1、充电机非智能化。充电方式固定单一，充电策略少，无法满足用户需求；缺少微电网调度，充电功率需求只考虑BMS的要求，始终以最大容量对电池进行充电，对电网造成巨大的冲击；同时缺少用户调度相关技术。
2、充电机完全按照电动汽车BMS要求进行充电，充电过程中的多种意外情况无法避免。比如当BMS死机时，充电机持续充电引发过充，带来严重后果。
3、充电机完全按照BMS要求，直流充电下，电池寿命减少很快。目前的技术下直流充电频繁的使用，会加剧对电池的损伤，缩短电池的使用寿命。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种电动汽车充电机的充电管理系统及方法，解决现有充电机非智能化，充电方式固定单一，充电策略少的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电动汽车充电机的充电管理系统，包括：
CGMS充电机电网微调度系统模块，负责与供电电网集控通信，对收到的参数信息根据一定策略进行判读，输出判读结果，传递给CCMS充电机充电管理系统模块；
CBMS充电机电池管理系统模块，负责与BMS车辆电池管理系统通信，接收BMS车辆电池管理系统发送的各项通信及充电参数，并将这些参数根据一定策略进行判读，输出充电需求参数，传递给CCMS充电机充电管理系统模块；
CVMS充电机用户调度管理系统模块，负责与CCMS充电机充电管理系统模块通信，采集充电机内置的多个参数；同时负责与用户调度中心通信，将充电机内置的多个参数，发送给用户调度中心；
CNMS充电机网络管理模块系统，负责与智能网络云平台通信，接收和传递多个参数信息；同时通过云平台，间接与用户终端设备通信；
CCMS充电机充电管理系统模块，CMS充电机管理系统的核心，负责与上述四个系统模块通信，同时负责直流模块控制，车位功率分配单元控制，电池诊断与防护，充电机自身诊断与防护，BMS诊断与防护，汽车诊断与防护，故障录波。
一种电动汽车充电机充电管理方法，开始充电之前，供电网集控监控所控制区域的电网使用情况，将区域电量负荷状态发送给CMS充电机管理系统，CGMS充电机电网微调度系统模块收到发来的区域电量负荷信息，判断当前区域电量是否超过预定的区域电量符合上限，将该区域电量信息，以及判断策略结果信息发送给CCMS充电机充电管理系统模块；
CCMS充电机充电管理系统收到充电方式信息，对电动汽车进行充电；
充电结束后，CCMS充电机管理系统模块将充电电量发送给CGMS充电机电网微调度管理系统模块、CGMS充电机电网微调度管理系统模块则收集特定时间段内该充电机所充电的电量发送给供电网络集控。
进一步，充电过程中CVMS充电机车辆调度系统模块将当前充电机信息，区域用电量是否超负荷参数，预计充电信息发送给用户车辆调度中心，调度中心根据这些信息，决定所属单位电动汽车选择不同位置的充电机进行充电。
进一步，当用户车辆与充电枪连接好后，用户通过终端设备发送充电请求，云平台进行后台判断，当可以进行充电时，云平台下达充电开始指令给CNMS充电机网络管理系统模块，该系统模块收到充电开始指令后，将充电开始指令传递给CCMS充电机充电管理系统模块，完成充电请求；CCMS充电机充电管理系统模块将充电机信息，区域用电量是否超负荷参数，预计充电信息发送通过CNMS充电机网络管理系统模块发送给用户终端设备。
进一步，当前充电机信息包括充电机位置，充电机类型，充电机空闲状态，充电功率大小和充电等待时间；预计充电信息包括预计充电时间和预计充电费用。
进一步，充电过程中BMS车辆电池管理系统通信将电池单体最高电压，单体电流，单体最高温度等实时参数值发送给CBMS充电机电池管理系统模块；CBMS充电机电池管理系统依据内置的多个参数阀值，进行算法调整，将最优的充电策略参数值发送给CCMS充电机充电管理系统，CCMS充电机充电管理系统进行决策判断，对输出功率进行调整。
进一步，供电网集控监控所控制区域的电网使用情况；
1)当收到的区域电量负荷为Mkw时，大于预定的上限Nkw，同时M比N超过20％，则判断在特定时间内，不给该电动汽车充电，同时将该充电方式信息发送给CCMS充电机充电管理系统模块；
2)当收到的区域电量负荷为Lkw时，大于预定的上限Nkw，同时L比N不超过20％，则判断继续给充电机充电，但是将BMS车辆电池管理系统需求的充电功率减小到原来的90％，同时将该充电方式信息发送给CCMS充电机充电管理系统模块；
3)当收到的区域电量负荷为Pkw时，小于预定的上限Nkw，则判断按照BMS的需求，以100％的充电功率继续给电动汽车充电，同时将该充电方式信息发送给CCMS充电机充电管理系统模块。
进一步，根据如下参数进行智能充电策略调整：CGMS充电机电网微调度系统模块传递的局域电网负荷参数，CBMS充电机电池管理系统模块传递的充电机充电需求电压电流，CNMS充电机网络管理系统模块传递的云平台多个参数以及用户充电需求相关参数。充电机内部内置多个参数值，包括预订的电压时间柔性充电曲线。充电过程中根据实时采集到的电压信息，进行输出的调整，同时根据多个用户同一站点不同充电需求，，将输出功率进行适当调配。
进一步，根据如下参数进行主动防护策略调整：充电过程中CBMS充电机电池管理系统传递的总电压，单体电压，单体最高电压，单体最高问题；同时结合充电机内部内置告警参数值，设定上述参数不能超过一个特定值，当超过特定值时，发出告警，甚至停止充电。
本发明的有益效果是：
1、将充电机与动力电池BMS通信部分，集成到CMS充电机管理系统的一个子系统CBMS充电机电池管理系统中，同时将该子系统模块化，便于以后扩展。同时引入智能安全冗余策略以及故障录波策略，模块内置多个BMS相关参数，实现电动汽车充电过程中的智能主动防护。同时，通过分析BMS以及动力电池特性数据，与CCMS系统模块配合，采用多维度数据分析控制策略，输出基于电池充电过程优化的柔性曲线电流，延长电池使用寿命。
2、将充电机内部本身功能实现部分，集成到CMS充电机管理系统的一个子系统CCMS充电机充电管理系统中，并将其模块化。该系统模块新增柔性充电智能策略。
3、将充电机与用户车辆调度中心的通信部分，集成到CMS充电机管理系统的一个子系统CVMS充电机车辆调度管理系统中，并将其模块化，便于以后扩展。同时，引入智能用户调度策略，实现用户车辆调度需求。
4、将充电机与供电电网集控的通信部分，集成到CMS充电机管理系统的一个子系统CGMS充电机电网微调度管理系统中，并将其模块化，便于以后扩展。
5、将充电机与云平台互联网智能网络通信部分，集成到CMS充电机管理系统的一个子系统CNMS充电机网络管理系统中，同时将该子系统模块化，便于以后扩展。
【附图说明】
图1是一种电动汽车充电机的充电管理系统及方法的示意图；
图2是一种电动汽车充电机的充电管理系统及方法的原理框图；
图3是一种电动汽车充电机的充电管理系统及方法的系统控制框图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1-3所示，本发明的电动汽车充电机的充电管理系统包括：
1、CGMS充电机电网微调度系统模块，负责与供电电网集控通信，对收到的参数信息根据一定策略进行判读，输出判读结果，传递给CCMS充电机充电管理系统模块。
2、CBMS充电机电池管理系统模块，负责与电动汽车BMS系统通信，接收BMS发送的各项通信及充电参数，并将这些参数根据一定策略进行判读，输出充电需求参数，传递给CCMS充电机管理系统模块。
3、CVMS充电机用户调度管理系统模块，与CCMS充电机充电管理系统模块通信，采集充电机内置的多个参数。同时负责与用户调度中心通信，将充电机内置的多个参数，发送给用户调度中心。
4、CNMS充电机网络管理模块系统，负责与智能网络云平台通信，接收和传递多个参数信息；同时通过云平台，间接与用户终端设备通信。
5、CCMS充电机充电管理系统模块，是CMS充电机管理系统的核心，负责与上述四个系统模块通信，同时负责直流模块控制，车位PDU(功率分配单元)控制，电池诊断与防护，充电机自身诊断与防护，BMS诊断与防护，汽车诊断与防护，故障录波等。
说明本发明方法完整的步骤
1、供电电网集控与CGMS充电机电网微调度系统模块通信：
供电网集控监控所控制区域的电网使用情况，通过有限网络/无线网络3G/4G/WIFI连接方式，将区域电量负荷状态发送给CMS充电机管理系统。CGMS充电机电网微调度系统模块收到发来的区域电量负荷信息，判断当前区域电量是否超过预定的区域电量符合上限，而后将该区域电量信息，以及判断策略结果信息通过图2中CAN总线2发送给CCMS充电机充电管理系统模块。
1)当收到的区域电量负荷很大，如达到Mkw时，大于预定的上限Nkw，同时M比N超过20％(举例)，则判断在特定时间内(例如半个小时)，不给该电动汽车充电，同时将该充电方式信息(半小时内不充电)发送给CCMS充电机充电管理系统模块。
2)当收到的区域电量负荷较大，如达到Lkw时，大于预定的上限Nkw，同时L比N不超过20％(举例)，则判断继续给充电机充电，但是将BMS需求的充电功率减小到原来的90％(举例)，同时将该充电方式信息(以90％的充电功率)发送给CCMS充电机充电管理系统模块。
3)当收到的区域电量负荷不大，如达到Pkw时，小于预定的上限Nkw，则判断按照BMS的需求，以100％的充电功率继续给电动汽车充电，同时将该充电方式信息(100％)发送给CCMS充电机充电管理系统模块。
CCMS充电机充电管理系统收到充电方式信息，则收到的充电方式信息对电动汽车进行充电。
充电结束后，CCMS充电机管理系统模块将充电电量通过CAN总线2发送给CGMS充电机电网微调度管理系统模块、CGMS充电机电网微调度管理系统模块则收集特定时间段(如一天)内该充电机所充电的电量通过有线/无线/3G/4G/WIFE方式发送给供电网络集控，方便集控掌握充电电量信息。
2、用户车辆调度中心与CVMS充电机车辆调度系统模块通信：
CVMS充电机车辆调度系统模块将当前充电机位置，充电机类型，空置状态，充电功率大小，区域用电量是否超负荷参数，预计所需等待时间，预计所需充电时间，预计充电费用等信息，通过有线/无线/3G/4G/WIFI方式，发送给用户车辆调度中心，如大巴调度站，出租车调度站，调度中心根据这些信息，决定所属单位电动汽车选择不同位置的充电机进行充电，达到资源利用最有效化。
3、电动汽车BMS系统与CBMS充电机电池管理系统模块通信：
用户将充电枪插在电动汽车上，绝缘检测通过后，BMS将车辆充电需求电流，电压通过图2中CAN5总线发送给CBMS充电机电池管理系统模块；CBMS充电机电池管理系统模块，将需求电流电压通过CAN3发送给CCMS充电机充电管理系统模块。CCMS充电机充电管理系统模块根据需求，按照特定充电策略(参照CCMS)，输出特定的充电功率。在充电过程中，BMS将单体最高电压，单体电流，单体最高温度等实时参数值通过CAN总线5发送给CBMS充电机电池管理系统模块。CBMS充电机电池管理系统依据内置的多个参数阀值，进行算法调整，将最优的充电策略参数值发送给CCMS充电机充电管理系统。CCMS充电机充电管理系统进行决策判断，对输出功率进行适当调整。
4、互联网云平台智能网络与CNMS充电机网络管理系统模块通信：
1)CNMS充电机网络管理系统模块通过CAN1与CCMS充电机充电管理系统模块连接；
2)当用户车辆与充电枪连接好后，用户通过终端设备发送充电请求，云平台进行后台判断，当可以进行充电时，云平台通过有线/无线/3G/4G/WIFI方式，下达充电开始指令给CNMS充电机网络管理系统模块,该系统模块收到充电开始指令后，将充电开始指令通过CAN1总线，传递给CCMS充电机充电管理系统模块，完成充电请求。
3)CCMS充电机充电管理系统模块将充电机位置，充电机类型，充电机空闲状态，充电功率大小，充电等待时间，预计充电时间，预计充电费用等信息通过CNMS充电机网络管理系统模块发送给用户终端设备。
5、CCMS充电机充电管理系统模块，该系统模块是CMS充电机管理系统的核心。负责与上述所有子系统模块的连接通信。
1)智能充电部分
根据如下参数进行智能充电策略调整：CGMS充电机电网微调度系统模块传递的局域电网负荷参数，CBMS充电机电池管理系统模块传递的充电机充电需求电压电流，CNMS充电机网络管理系统模块传递的云平台多个参数以及用户充电需求相关参数。充电机内部内置多个参数值，包括预订的电压时间柔性充电曲线。充电过程中根据实时采集到的电压信息，进行输出的调整。同时根据多个用户同一站点不同充电需求(比如用户SOC大小，需求的充电时间等)，将输出功率进行适当调配。
2)主动防护部分
根据如下参数进行主动防护策略调整：充电过程中CBMS充电机电池管理系统传递的总电压，单体电压，单体最高电压，单体最高问题；同时结合充电机内部内置告警参数值，设定上述参数不能超过一个特定值。当超过特定值时，发出告警，甚至停止充电。
本发明提供的电动汽车充电机的充电管理系统及方法，解决了现有技术中存在的如下问题：
1、充电机非智能化。充电方式固定单一，充电策略少，无法满足用户需求；缺少微电网调度，充电功率需求只考虑BMS的要求，始终以最大容量对电池进行充电，对电网造成巨大的冲击；同时缺少用户调度相关技术。
2、充电机完全按照电动汽车BMS要求进行充电，充电过程中的多种意外情况无法避免。比如当BMS死机时，充电机持续充电引发过充，带来严重后果。
3、充电机完全按照BMS要求，直流充电下，电池寿命减少很快。目前的技术下直流充电频繁的使用，会加剧对电池的损伤，缩短电池的使用寿命。
Claims (9)
1.一种电动汽车充电机的充电管理系统，其特征在于包括：
CGMS充电机电网微调度系统模块，负责与供电电网集控通信，对收到的参数信息根据一定策略进行判读，输出判读结果，传递给CCMS充电机充电管理系统模块；
CBMS充电机电池管理系统模块，负责与BMS车辆电池管理系统通信，接收BMS车辆电池管理系统发送的各项通信及充电参数，并将这些参数根据一定策略进行判读，输出充电需求参数，传递给CCMS充电机充电管理系统模块；
CVMS充电机用户调度管理系统模块，负责与CCMS充电机充电管理系统模块通信，采集充电机内置的多个参数；同时负责与用户调度中心通信，将充电机内置的多个参数，发送给用户调度中心；
CNMS充电机网络管理模块系统，负责与智能网络云平台通信，接收和传递多个参数信息；同时通过云平台，间接与用户终端设备通信；
CCMS充电机充电管理系统模块，CMS充电机管理系统的核心，负责与上述四个系统模块通信，同时负责直流模块控制，车位功率分配单元控制，电池诊断与防护，充电机自身诊断与防护，BMS诊断与防护，汽车诊断与防护，故障录波。
2.一种基于权利要求1充电管理系统的电动汽车充电机充电管理方法，其特征在于：
开始充电之前，供电网集控监控所控制区域的电网使用情况，将区域电量负荷状态发送给CMS充电机管理系统，CGMS充电机电网微调度系统模块收到发来的区域电量负荷信息，判断当前区域电量是否超过预定的区域电量符合上限，将该区域电量信息，以及判断策略结果信息发送给CCMS充电机充电管理系统模块；
CCMS充电机充电管理系统收到充电方式信息，对电动汽车进行充电；
充电结束后，CCMS充电机管理系统模块将充电电量发送给CGMS充电机电网微调度管理系统模块、CGMS充电机电网微调度管理系统模块则收集特定时间段内该充电机所充电的电量发送给供电网络集控。
3.根据权利要求2所述的电动汽车充电机充电管理方法，其特征在于：充电过程中CVMS充电机车辆调度系统模块将当前充电机信息，区域用电量是否超负荷参数，预计充电信息发送给用户车辆调度中心，调度中心根据这些信息，决定所属单位电动汽车选择不同位置的充电机进行充电。
4.根据权利要求3所述的电动汽车充电机充电管理方法，其特征在于：当用户车辆与充电枪连接好后，用户通过终端设备发送充电请求，云平台进行后台判断，当可以进行充电时，云平台下达充电开始指令给CNMS充电机网络管理系统模块，该系统模块收到充电开始指令后，将充电开始指令传递给CCMS充电机充电管理系统模块，完成充电请求；CCMS充电机充电管理系统模块将充电机信息，区域用电量是否超负荷参数，预计充电信息发送通过CNMS充电机网络管理系统模块发送给用户终端设备。
5.根据权利要求3或4所述的电动汽车充电机充电管理方法，其特征在于：当前充电机信息包括充电机位置，充电机类型，充电机空闲状态，充电功率大小和充电等待时间；预计充电信息包括预计充电时间和预计充电费用。
6.根据权利要求2所述的电动汽车充电机充电管理方法，其特征在于：充电过程中BMS车辆电池管理系统通信将电池单体最高电压，单体电流，单体最高温度等实时参数值发送给CBMS充电机电池管理系统模块；CBMS充电机电池管理系统依据内置的多个参数阀值，进行算法调整，将最优的充电策略参数值发送给CCMS充电机充电管理系统，CCMS充电机充电管理系统进行决策判断，对输出功率进行调整。
7.根据权利要求2所述的电动汽车充电机充电管理方法，其特征在于：供电网集控监控所控制区域的电网使用情况；
1)当收到的区域电量负荷为Mkw时，大于预定的上限Nkw，同时M比N超过20％，则判断在特定时间内，不给该电动汽车充电，同时将该充电方式信息发送给CCMS充电机充电管理系统模块；
2)当收到的区域电量负荷为Lkw时，大于预定的上限Nkw，同时L比N不超过20％，则判断继续给充电机充电，但是将BMS车辆电池管理系统需求的充电功率减小到原来的90％，同时将该充电方式信息发送给CCMS充电机充电管理系统模块；
3)当收到的区域电量负荷为Pkw时，小于预定的上限Nkw，则判断按照BMS的需求，以100％的充电功率继续给电动汽车充电，同时将该充电方式信息发送给CCMS充电机充电管理系统模块。
8.根据权利要求2所述的电动汽车充电机充电管理方法，其特征在于：
根据如下参数进行智能充电策略调整：CGMS充电机电网微调度系统模块传递的局域电网负荷参数，CBMS充电机电池管理系统模块传递的充电机充电需求电压电流，CNMS充电机网络管理系统模块传递的云平台多个参数以及用户充电需求相关参数；充电机内部内置多个参数值，包括预订的电压时间柔性充电曲线；充电过程中根据实时采集到的电压信息，进行输出的调整，同时根据多个用户同一站点不同充电需求，将输出功率进行适当调配。
9.根据权利要求2所述的电动汽车充电机充电管理方法，其特征在于：
根据如下参数进行主动防护策略调整：充电过程中CBMS充电机电池管理系统传递的总电压，单体电压，单体最高电压，单体最高问题；同时结合充电机内部内置告警参数值，设定上述参数不能超过一个特定值，当超过特定值时，发出告警，甚至停止充电。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: No. e206-2, R & D building, building e, HUanpu science and Technology Industrial Park, 211 tianguba Road, high tech Zone, Xi'an City, Shaanxi Province, 710077 Patentee after: Xi'an Telai Intelligent Charging Technology Co.,Ltd. Address before: No. e206-2, R & D building, building e, HUanpu science and Technology Industrial Park, 211 tianguba Road, high tech Zone, Xi'an City, Shaanxi Province, 710077 Patentee before: XI'AN TGOOD INTELLIGENT CHARGING TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |