CN108964231B - 一种基于增程器的移动充电装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于增程器的移动充电装置及方法，所述移动充电装置包括：用于将燃料转换成电能的增程器，增程器包括增程器本体和增程器控制器；与增程器连接，用于与不同型号的外接纯电动汽车按照国家标准调节电能的充电转换装置，充电转换装置包括充电装置本体和双向充电控制单元；增程器本体与充电装置本体连接，增程器控制器与双向充电控制单元连接；充电装置本体用于将输入的高压直流输出到外接纯电动汽车，双向充电控制单元用于与增程器控制器实时通讯、控制和监测电能输入状态以及用于与外接纯电动汽车进行实时通讯、控制和监测外部纯电动汽车的充电状态。本发明可以实现对外部任意电动汽车进行充电，使用场景更加丰富和灵活。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车充电技术领域，尤其涉及一种基于增程器的移动充电装置及方法。
背景技术
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。随着新能源汽车技术的不断成熟，新能源汽车开始大量走向市场，尤其是以纯电动技术为背景的电动车辆，开始慢慢受到市场接受。
目前市场上以充电桩为代表的充电技术普遍存在以下缺陷：市电增容困难；充电场地受限，且新增场地审批难；项目投资周期长、见效慢；设备使用、管理与维护不方便；电网谐波污染易超标（充电桩对电动汽车充电时，由于直流电流在交流三相之间不断地换相而产生谐波）。
也就是说，使用传统的充电方式（例如传统的移动充电车，用于给其他电动车充电）时，电池包的体积大、重量大，移动充电车的移动成本高，当电池包无电时还要通过寻找充电桩对自身进行充电，另外，用传统发电机发电给移动充电车充电，效率低、成本高。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有的上述缺陷，提供一种基于增程器的移动充电装置及方法，旨在通过基于增程器的移动充电装置可以对外部任意电动汽车进行充电，不受时间和场地的限制，根据电动汽车的需求，基于增程器的移动充电装置可以随时移动到目标地点对电动汽车进行充电操作，使用场景更加丰富、灵活，为电动汽车用户带来了极大的方便。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种基于增程器的移动充电装置，其中，所述基于增程器的移动充电装置包括：
用于将燃料转换成电能的增程器，所述增程器包括增程器本体和增程器控制器；与所述增程器连接，用于与不同型号的外接纯电动汽车按照国家标准调节电能的充电转换装置，所述充电转换装置包括充电装置本体和双向充电控制单元；所述增程器本体与所述充电装置本体连接，所述增程器控制器与所述双向充电控制单元连接；
所述充电装置本体用于将输入的高压直流输出到外接纯电动汽车，所述双向充电控制单元用于与所述增程器控制器实时通讯、控制和监测电能输入状态以及用于与外接纯电动汽车进行实时通讯、控制和监测外部纯电动汽车的充电状态；
所述增程器的供能能量包为发动机加发电机，或者燃料电池。
所述发动机为高效发动机，或者工作过程中系统会调节它一直处于高效率工作状态。
所述的基于增程器的移动充电装置，其中，所述双向充电控制单元通过CAN总线与所述增程器控制器建立通讯连接。
所述的基于增程器的移动充电装置，其中，所述充电转换装置与外接纯电动汽车的BMS建立通讯连接,按照国家标准调节电能的输出。
所述的基于增程器的移动充电装置，其中，移动充电的结构为所述基于增程器的移动充电装置装载在纯电动汽车上并和纯电动车主控系统互联互通组成移动充电车辆，或者装载在一种可移动平台上和组成移动充电器充电平台；所述移动充电车辆包括直接设计生产，以及由纯电动车辆、或增程式车辆改造而成。
所述的基于增程器的移动充电装置，其中，所述基于增程器的移动充电装置移动充电的结构为移动充电车辆时还包括：
分别与所述充电装置本体连接的MCU和电动车辆原配装的动力电池，所述MCU与驱动电机连接，所述动力电池用于对所述基于增程器的移动充电装置进行供电。
所述的基于增程器的移动充电装置，其中，所述基于增程器的移动充电装置还包括：
与所述增程器连接，用于存储燃料的燃料罐或者能源管道；所述燃料包括甲醇、天然气、汽油以及柴油。
一种基于增程器的移动充电方法，其中，所述基于增程器的移动充电方法包括：
所述基于增程器的移动充电装置通过充电转换装置与外接纯电动汽车BMS建立通讯连接，按照国家标准匹配所述纯电动汽车，并控制所述增程器进入工作状态；
当匹配成功后，所述充电转换装置将所述增程器输入的高压直流按照国家标准调节电能输出到外接纯电动汽车，并实时控制和监测所述纯电动汽车的充电状态；
当充电完成后，根据充电计量的度数进行结算并提示用户进行费用支付，并将整个充电过程中监控的数据进行显示和上传。
所述的基于增程器的移动充电方法，其中，所述基于增程器的移动充电装置通过充电转换装置与外接纯电动汽车BMS建立通讯连接，按照国家标准匹配所述纯电动汽车，并控制所述增程器进入工作状态具体包括：
所述基于增程器的移动充电装置通过与外接纯电动汽车的BMS建立握手协议，进行身份与权限的验证；
根据识别到的所述纯电动汽车型号进行匹配，所述双向充电控制单元通过CAN总线与所述增程器控制器建立通讯连接，所述增程器进入工作状态；
当检测到所述基于增程器的移动充电装置和所述纯电动汽车内部零部件正常运转时，计量开始。
所述的基于增程器的移动充电方法，其中，所述当匹配成功后，所述充电转换装置将所述增程器输入的高压直流按照国家标准调节电能输出到外接纯电动汽车，并实时控制和监测所述纯电动汽车的充电状态具体包括：
当匹配成功进行充电时，所述充电转换装置将所述增程器输入的高压直流按照国家标准调节电能输出到外接纯电动汽车；
所述双向充电控制单元控制和监测所述增程器的电能输入状态，以及控制和监测所述纯电动汽车的电能输出状态。
所述的基于增程器的移动充电方法，其中，所述充电状态包括：所述纯电动汽车对所述基于增程器的移动充电装置的控制信号、充电电压、充电电流、故障信息以及充电计量信息。
本发明公开了一种基于增程器的移动充电装置及方法，所述移动充电装置包括：用于将燃料转换成电能的增程器，所述增程器包括增程器本体和增程器控制器；与所述增程器连接，用于与不同型号的外接纯电动汽车按照国家标准调节电能的充电转换装置，所述充电转换装置包括充电装置本体和双向充电控制单元；所述增程器本体与所述充电装置本体连接，所述增程器控制器与所述双向充电控制单元连接；所述充电装置本体用于将输入的高压直流输出到外接纯电动汽车，所述双向充电控制单元用于与所述增程器控制器实时通讯、控制和监测电能输入状态以及用于与外接纯电动汽车进行实时通讯、控制和监测外部纯电动汽车的充电状态。本发明通过基于增程器的移动充电装置可以对外部任意电动汽车进行充电，不受时间和场地的限制，根据电动汽车的需求，基于增程器的移动充电装置可以随时移动到目标地点对电动汽车进行充电操作，使用场景更加丰富、灵活，为电动汽车用户带来了极大的方便。
附图说明
图1是本发明基于增程器的移动充电装置的较佳实施例的功能原理图；
图2是本发明基于增程器的移动充电方法的较佳实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。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。
本发明说明书、权利要求书和附图中出现的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而并非用于描述特定的顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明较佳实施例所述的一种基于增程器的移动充电装置，如图1所示，所述基于增程器的移动充电装置100具体包括：
用于将燃料转换成电能的增程器10，所述增程器10包括增程器本体11和增程器控制器12；与所述增程器10连接，用于与不同型号的外接纯电动汽车200按国家强制标准调节电能的充电转换装置20（也叫做车载高压直流双向充电装置，适配所有电动车辆），所述充电转换装置20包括充电装置本体21和双向充电控制单元22；所述增程器本体11与所述充电装置本体21连接，所述增程器控制器12与所述双向充电控制单元22连接；所述充电装置本体21用于将输入的高压直流输出到外接纯电动汽车200，所述双向充电控制单元22用于与所述增程器控制器12实时通讯、控制和监测电能输入状态以及用于与外接纯电动汽车200进行实时通讯、控制和监测外部纯电动汽车200的充电状态。
本发明的所述基于增程器的移动充电装置100进行移动充电的结构可以是所述基于增程器的移动充电装置装载在纯电动汽车上并和纯电动车主控系统互联互通组成移动充电车辆（形式一），或者是装载在一种可移动平台上组成移动充电平台（形式二）；其中，所述移动充电车辆可以是直接设计生产，也可以是由纯电动车辆、或增程式车辆改造而成；移动充电车辆的形式可以自由移动到需要进行充电的纯电动汽车的位置为其充电，本身也可以作为日常的汽车使用；移动充电平台的形式类似于可移动的充电桩，便于根据不同地方纯电动汽车充电的需要，不受地点的限制。
以移动充电车辆的结构形式为例，可以保留基于增程器的车辆基本结构，对它该进行结构改造，增加高压直流充电的部件、及相应的控制、监控模块（如：BCCU，双向充电控制单元，图1中的22），并在附加功能里面配置计量、计费等功能，使其车辆具备对外部任意电动车辆充电的功能。
本发明提出以“增程器”的车辆为原型，结构上进行再设计，增加“充电转换装置”，使得该车辆具备对外充电的功能，其中，增程器是指能将燃料转换成电力的设备，增程器的供能能量包可以是发动机+发电机，也可以是燃料电池（氢燃料电池和金属空气电池）；所述“充电转换装置”输出的电压是高压直流，该“充电转换装置”搭载在车辆上；所述移动充电车辆可以是直接设计生产，也可以是由纯电动车辆、或增程式车辆改造而成。
进一步地，所述基于增程器的移动充电装置100还包括：与所述增程器10连接，用于存储燃料的燃料罐80或者能源管道；所述燃料包括甲醇、天然气、汽油以及柴油（优先使用价格便宜的气体，可以节约成本，且无污染），这是电能的来源，所述增程器10用于将燃料罐中的燃料转换成电力；所述增程器10将高压直流输入到所述充电转换装置20，所述充电转换装置20将高压直流输出到所述纯电动汽车200。
具体地，所述双向充电控制单元22（BCCU）通过CAN总线（Controller AreaNetwork，控制器局域网络）与所述增程器控制器12建立通讯连接；当外接的纯电动汽车200与所述基于增程器的移动充电装置100通过对外接口插接上准备进行充电前，所述基于增程器的移动充电装置100中的充电转换装置20与外接纯电动汽车200的BMS（电池管理系统）建立通讯连接，按照国家标准调节电能的输出，所述充电转换装置20搭载在车辆上或移动平台上；所述充电转换装置20的作用在于按照国家标准调节电能的输出，适配不同型号的纯电动汽车200，使得本发明的所述基于增程器的移动充电装置100可以对任何车型、型号的纯电动汽车200进行充电，无需每种型号的纯电动汽车专门配备对应的充电装置，可以大大的节省充电装置的成本，适应性也更强。
进一步地，所述基于增程器的移动充电装置100还包括：与所述充电转换装置20连接的VCU（Vehicle Control Unit，整车控制器，主要用于车辆动力系统的协调与控制，从整车的角度进行扭矩和转速的控制，有效改善驾驶员感受，降低油耗和排放），分别与所述充电装置本体21连接的MCU50和电动车辆原配装的动力电池60，所述MCU50与驱动电机40（M表示）连接，所述动力电池60用于对所述基于增程器的移动充电装置100本身进行供电，所述基于增程器的移动充电装置100也能给电动车辆的动力电池充电；此外还包括附加功能模块70，其附加功能具有计量、计费、数据显示、云上传等功能。
如图2所示，本发明还公开了一种基于增程器的移动充电方法，所述基于增程器的移动充电方法包括：
S10，所述基于增程器的移动充电装置通过充电转换装置与外接纯电动汽车BMS建立通讯连接，按照国家标准匹配所述纯电动汽车，并控制所述增程器进入工作状态；
S20，当匹配成功后，所述充电转换装置将所述增程器输入的高压直流按照国家标准调节电能输出到外接纯电动汽车，并实时控制和监测所述纯电动汽车的充电状态；
S30，当充电完成后，根据充电计量的度数进行结算并提示用户进行费用支付，并将整个充电过程中监控的数据进行显示和上传。
进一步地，所述步骤S10具体包括：所述基于增程器的移动充电装置通过与外接纯电动汽车的BMS建立握手协议，进行身份与权限的验证；根据识别到的所述纯电动汽车型号进行匹配，所述双向充电控制单元通过CAN总线与所述增程器控制器建立通讯连接，所述增程器进入工作状态；当检测到所述基于增程器的移动充电装置和所述纯电动汽车内部零部件正常运转时，计量开始。
进一步地，所述步骤S20具体包括：当匹配成功进行充电时，所述充电转换装置将所述增程器输入的高压直流按照国家标准调节电能输出到外接纯电动汽车；所述双向充电控制单元控制和监测所述增程器的电能输入状态，以及控制和监测所述纯电动汽车的电能输出状态。
具体地，所述基于增程器的移动充电装置与所述纯电动汽车连接后进行充电的整个过程分为如下三个步骤：
第一步，对于外部车辆初始连接包括：
（1）与外部车辆建立握手协议：身份与权限的验证；
（2）与内部增程器控制器建立通讯：增程器准备工作；
（3）安全诊断：检查充电双方各车辆内部关键零部件是否正常；
（4）计量开始。
第二步，对于外部车辆充电阶段：
（1）与内部增程器控制器实时通讯：控制、监测电能输入状态；
（2）与外部车辆实时通讯：控制、监测电能输出状态；
其中，相关状态信息包括：外部车辆对本充电装置的控制信号、充电电压、充电电流、充电状态信息、故障信息等；
（3）充电计量。
第三步，对于外部车辆充电结束阶段：
（1）安全诊断：检查充电双方各车辆内部关键零部件是否正常；
（2）计量结束：数据显示、云上传。
通过本发明的技术方案所带来的技术效果如下：
（1）基于增程器的移动充电装置不受场地限制，使用场景更加丰富、灵活，可随时随地根据用户需要移动到带充电位置，类似于“滴滴打车”模式；
（2）不受市电增容困扰，且规模更加庞大，应用更加广泛；
（3）经济效益更加明显，且受控，统一进行管理；
（4）电网谐波污染为零。
综上所述，本发明提供一种基于增程器的移动充电装置及方法，所述移动充电装置包括：用于将燃料转换成电能的增程器，所述增程器包括增程器本体和增程器控制器；与所述增程器连接，用于与不同型号的外接纯电动汽车按照国家标准调节电能的充电转换装置，所述充电转换装置包括充电装置本体和双向充电控制单元；所述增程器本体与所述充电装置本体连接，所述增程器控制器与所述双向充电控制单元连接；所述充电装置本体用于将输入的高压直流输出到外接纯电动汽车，所述双向充电控制单元用于与所述增程器控制器实时通讯、控制和监测电能输入状态以及用于与外接纯电动汽车进行实时通讯、控制和监测外部纯电动汽车的充电状态。本发明通过基于增程器的移动充电装置可以对外部任意电动汽车进行充电，不受时间和场地的限制，根据电动汽车的需求，基于增程器的移动充电装置可以随时移动到目标地点对电动汽车进行充电操作，使用场景更加丰富、灵活，为电动汽车用户带来了极大的方便。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于增程器的移动充电装置，其特征在于，所述基于增程器的移动充电装置包括：用于将燃料转换成电能的增程器，所述增程器包括增程器本体和增程器控制器；与所述增程器连接，用于与不同型号的外接纯电动汽车按照国家标准调节电能的充电转换装置，所述充电转换装置包括充电装置本体和双向充电控制单元；所述增程器本体与所述充电装置本体连接，所述增程器控制器与所述双向充电控制单元连接；所述双向充电控制单元通过CAN总线与所述增程器控制器建立通讯连接；
所述充电装置本体用于将输入的高压直流输出到外接纯电动汽车，所述双向充电控制单元用于与所述增程器控制器实时通讯、控制和监测电能输入状态，以及用于与外接纯电动汽车进行实时通讯、控制和监测外部纯电动汽车的充电状态；
所述增程器的供能能量包为发动机加发电机，或者燃料电池；
所述充电转换装置与外接纯电动汽车的BMS建立通讯连接，按照国家标准调节电能的输出；
所述基于增程器的移动充电装置通过与外接纯电动汽车的BMS建立握手协议，进行身份与权限的验证；
根据识别到的所述纯电动汽车型号进行匹配，所述双向充电控制单元通过CAN总线与所述增程器控制器建立通讯连接，所述增程器进入工作状态；
当检测到所述基于增程器的移动充电装置和所述纯电动汽车内部零部件正常运转时，计量开始；
所述充电转换装置用于按照国家标准调节电能的输出，适配不同型号的纯电动汽车，使得所述基于增程器的移动充电装置对任何车型、型号的纯电动汽车进行充电，无需每种型号的纯电动汽车专门配备对应的充电装置；
移动充电的结构为所述基于增程器的移动充电装置装载在纯电动汽车上并和纯电动车主控系统互联互通组成移动充电车辆，或者装载在一种可移动平台上组成移动充电器充电平台；
所述移动充电车辆包括直接设计生产，以及由纯电动车辆、或增程式车辆改造而成；
还包括附加功能模块，所述附加功能模块的附加功能具有计量、计费、数据显示、云上传功能。
2.根据权利要求1所述的基于增程器的移动充电装置，其特征在于，所述基于增程器的移动充电装置移动充电的结构为移动充电车辆时还包括：
分别与所述充电装置本体连接的MCU和电动车辆原配装的动力电池，所述MCU与驱动电机连接，所述动力电池用于对所述基于增程器的移动充电装置进行供电。
3.根据权利要求1所述的基于增程器的移动充电装置，其特征在于，所述基于增程器的移动充电装置还包括：
与所述增程器连接，用于存储燃料的燃料罐或者能源管道；所述燃料包括甲醇、天然气、汽油以及柴油。
4.一种基于权利要求1-3任意项所述基于增程器的移动充电装置的基于增程器的移动充电方法，其特征在于，所述基于增程器的移动充电方法包括：
所述基于增程器的移动充电装置通过充电转换装置与外接纯电动汽车BMS建立通讯连接，按照国家标准匹配所述纯电动汽车，并控制所述增程器进入工作状态；
当匹配成功后，所述充电转换装置将所述增程器输入的高压直流按照国家标准调节电能输出到外接纯电动汽车，并实时控制和监测所述纯电动汽车的充电状态；
当充电完成后，根据充电计量的度数进行结算并提示用户进行费用支付，并将整个充电过程中监控的数据进行显示和上传。
5.根据权利要求4所述的基于增程器的移动充电方法，其特征在于，所述基于增程器的移动充电装置通过充电转换装置与外接纯电动汽车BMS建立通讯连接，按照国家标准匹配所述纯电动汽车，并控制所述增程器进入工作状态具体包括：
所述基于增程器的移动充电装置通过与外接纯电动汽车的BMS建立握手协议，进行身份与权限的验证；
根据识别到的所述纯电动汽车型号进行匹配，所述双向充电控制单元通过CAN总线与所述增程器控制器建立通讯连接，所述增程器进入工作状态；
当检测到所述基于增程器的移动充电装置和所述纯电动汽车内部零部件正常运转时，计量开始。
6.根据权利要求4所述的基于增程器的移动充电方法，其特征在于，所述当匹配成功后，所述充电转换装置将所述增程器输入的高压直流按照国家标准调节电能输出到外接纯电动汽车，并实时控制和监测所述纯电动汽车的充电状态具体包括：
当匹配成功进行充电时，所述充电转换装置将所述增程器输入的高压直流按照国家标准调节电能输出到外接纯电动汽车；
所述双向充电控制单元控制和监测所述增程器的电能输入状态，以及控制和监测所述纯电动汽车的电能输出状态。
7.根据权利要求6所述的基于增程器的移动充电方法，其特征在于，所述充电状态包括：所述纯电动汽车对所述基于增程器的移动充电装置的控制信号、充电电压、充电电流、故障信息以及充电计量信息。
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