CN110154825A - 电动汽车动力电池对车外负载放电的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车动力电池对车外负载放电的控制方法，包括如下步骤：步骤1：将电动汽车直流快充口通过放电抢连接取电系统，取电系统输出端连接负载；步骤2：电动汽车BMS与取电系统按照协议，依次进行如下操作步骤以完成通过直流充电口放电至取电系统：物理连接完成检测、低压辅助上电、放电握手阶段、放电参数配置、放电阶段、放电结束阶段。本发明的优点在于：通过BMS控制直流充电口的输出直流电，解决了电动汽车无法对其他设备进行支流大功率放电的问题，拓展了电动汽车的功能性，提高用户体验，通过操作简单成本低，可以为车外负载提供应急供电。
Description
技术领域
本发明涉及汽车充电技术领域，特别涉及一种电动汽车动力电池对车外负载放电的控制方法。
背景技术
电动汽车目前处于发展井喷期，市场上的电动汽车保有量越来越多。电动汽车车载12V蓄电池仅支持低压小功率直流逆变功能，不具备高压大功率逆变功能。随着直流充电相关国家标准GBT 184871-2015、GBT 20234-2015和GBT 27930-2015的强制实施，电动汽车基本标配的标准直流充电口已实现对电池系统的直流大功率充电功能，但未实现电动汽车对其他设备直流大功率放电功能，不能将电动汽车的高压直流逆变为大功率交流电电流以提供正弦波220V交流电源给其他设备用电。
目前户外大功率设备补电多采用常规的小型汽油/柴油交流发电机，电池管理系统对直流充电口取电系统的控制尚无控制方法及标准协议。采用常规的小型汽油/柴油交流发电机对户外大功率设备进行补电：一方面小型汽油/柴油交流发电机体型较大，多采用轻型载货汽车运输交流发电机，成本较高；另一方面整体操作复杂，不具有便捷性。
为了解决电动汽车无法对其他设备进行直流大功率放电问题，本发明提出了一种电动汽车电池管理系统(Battery Management System，BMS)对直流充电口取电系统的控制方法，实现电动汽车直流充电口对其他设备直流大功率放电功率，拓展电动汽车的功能性，提高用户体验。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电动汽车动力电池对车外负载放电的控制方法，用于实现控制汽车电池系统对车外负载进行放电。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：电动汽车动力电池对车外负载放电的控制方法，包括如下步骤：
步骤1：将电动汽车直流快充口通过放电抢连接取电系统，取电系统输出端连接负载；
步骤2：电动汽车BMS与取电系统按照协议，依次进行如下操作步骤以完成通过直流充电口放电至取电系统：物理连接完成检测、低压辅助上电、放电握手阶段、放电参数配置、放电阶段、放电结束阶段。
在步骤2中，放电握手阶段通过双方发送辨识报文，确认电池和取电系统的必要信息。
在放电握手阶段，当BMS和取电系统物理连接完成后，开启辅助电源上电，再进行绝缘检测；
在绝缘检测完成后，取电系统向BMS发送供电系统通信协议辨识报文，BMS判断是否收到取电系统通信协议辨识报文，若超时未收到，则上报握手阶段失败告警信息；
BMS接收到取电系统通信协议辨识报文后，向取电系统发送BMS和车辆最低放电电压辨识报文，取电系统判断是否收到BMS和车辆最低放电电压辨识报文，若超时未收到，则报握手阶段失败告警信息；
取电系统接收到BMS和车辆最低放电电压辨识报文后，BMS和取电系统进入放电参数配置阶段。
在电动汽车BMS与取电系统放电参数配置阶段，取电系统向BMS发送取电系统的最大输入需求参数报文，BMS向取电系统发送放电功率参数，双方判断能否进行放电。
进入参数配置阶段后，BMS向取电系统发送电池放电限值参数报文，取电系统判断是否收到电池放电限值参数报文，若超时未收到则报放电参数配置阶段失败告警；
取电系统接收到电池放电限值参数报文后，向BMS发送取电系统最大输入需求参数，BMS判断是否收到取电系统最大输入需求参数报文，若超时，则报放电参数配置阶段失败告警；
BMS接收到取电系统最大输入需求参数报文后，向取电系统发送电池放电功率参数，取电系统判断是否收到电池放电功率参数报文，若超时未收到，则报放电参数配置阶段失败告警；
取电系统接收到电池放电功率参数报文后，向BMS发送取电系统准备就绪报文，BMS判断是否收到取电系统准备就绪报文，若超时未收到，则报放电参数配置阶段失败告警；
BMS接收到取电系统准备就绪报文后，向取电系统发送准备就绪报文，取电系统判断是否收到BMS准备就绪报文，若超时未收到，则报放电参数配置阶段失败告警；
取电系统接收到BMS准备就绪报文后，则BMS和取电系统进入放电阶段。
在电动汽车BMS与直流充电口取电系统放电阶段，取电系统实时向BMS发送放电请求及需求，BMS根据取电系统放电需求来调整放电电压和放电电流以保证放电过程正常。
进入放电阶段后，取电系统向BMS发送放电请求及取电系统状态，BMS判断是否收到取电系统放电请求及取电系统状态，若超时未收到，则报放电阶段失败告警；
BMS接收到取电系统放电请求及取电系统状态，则判断取电系统状态是否正常，若超时未发送，则报放电阶段失败告警；
BMS确定取电系统状态正常，控制电池放电回路闭合，对取代系统直流放电，向取电系统发送电池当前SOC、总电压、放电电流、电池组系统状态报文；
取电系统判断是否接收到电池当前SOC、总电压、放电电流、电池组系统状态报文，若超时未发送，则报放电阶段失败告警，收到电池当前SOC等信息和状态，判断是否收到电池故障状态，若超时未发送，则报放电阶段失败告警；
取电系统接收到电池系统故障状态，则向BMS发送中止充电报文，BMS判断放电是否结束或是否收到取电系统故障报文，向取电系统发送BMS中止充电报文，BMS和取电系统进入放电结束阶段。
电动汽车BMS与直流充电口取电系统放电结束阶段，在此阶段，当BMS与取电系统停止放电后，双方进入放电结束阶段，BMS向取电系统发送电池放电统计信息，取电系统向BMS发送取电系统统计信息，最后去电系统停止低压辅助电源的输出。
进入放电结束阶段后，BMS向取电系统发送电池放电统计信息，取电系统判断是否收到BMS发送的电池放电统计信息，若超时未收到，则上报充电结束阶段失败告警信息；
取电系统收到电池放电统计信息报文后，向BMS发送取电系统统计信息，BMS判断是否收到取电系统放电统计信息，若超时未收到，则上报充电结束阶段失败告警信息；
BMS和取电系统双方确认收到放电统计信息报文后，结束放电，取电系统关闭辅助电源，放电流程结束。
本发明的优点在于：通过BMS控制直流充电口的输出直流电，解决了电动汽车无法对其他设备进行支流大功率放电的问题，拓展了电动汽车的功能性，提高用户体验，通过操作简单成本低，可以为车外负载提供应急供电。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为现有技术充电桩对直流充电口进行快充示意图；
图2为本发明电动汽车控制直流充电口取电系统进行放电的示意图；
图3为本发明电动汽车BMS与直流充电口取电系统的通信总体流程图；
图4为本发明电动汽车BMS与直流充电口取电系统放电握手辨识流程图；
图5为本发明电动汽车BMS与直流充电口取电系统放电参数配置阶段流程图；
图6为本发明电动汽车BMS与直流充电口取电系统放电阶段流程图；
图7为本发明电动汽车BMS与直流充电口取电系统放电结束阶段流程图。
上述图中的标记均为：1、表示电动汽车；2、表示电动汽车直流充电口；3、表示放电枪；4、表示直流充电口取电系统；5、表示大功率用电负载。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明提出了一种电动汽车BMS对直流充电口取电系统的控制方法，解决了电动汽车无法对其他设备进行直流大功率放电问题，拓展了电动汽车的功能性，提高用户体验；取代常规的户外大功率设备补电方式(轻型载货汽车运输小型汽油/柴油交流发电机)，降低成本，操作便捷。具体包括如下：
(1)电动汽车直流快充口，目前主要用于连接直流快充桩快充枪，对电动汽车进行直流大功率快速充电，直流电流方向为直流快充桩连接直流快充口输出大功率直流电至电动汽车，如图1所示；仅通过调整电动汽车BMS软件，实现控制直流充电口安全输出高压直流电至取电系统，直流电流方向为取电系统放电枪连接电动汽车直流快充口，电动汽车输出高压直流电至取电系统，取电系统将电动汽车的高压直流逆变为隔离的大功率交流电电电流，以提供正弦波220V交流电源给用电设备，如图2所示，其中放电抢用于分别连接电动汽车快充口和取电系统，放电抢与直流快充桩的快充枪结构相同，用于起到连接的作用。
(2)电动汽车BMS与取电系统按照协议，依次进行物理连接完成、低压辅助上电、放电握手阶段、放电参数配置、放电阶段、放电结束阶段，安全可靠的通过直流充电口放电至取电系统，见附图3。在各个阶段，BMS和取电系统如果在规定的时间内没有收到对方报文或没有收到正确报文，则判断为超时。当出现超时后，BMS或取电系统发送相应的错误报文，并进入错误处理状态；
(3)电动汽车BMS与直流充电口取电系统放电握手阶段，主要通过双方发送辨识报文，确认电池和取电系统的必要信息，见附图4：
①当BMS和取电系统物理连接完成后，开启辅助电源上电，再进行绝缘检测；
②取电系统向BMS发送供电系统通信协议辨识报文，BMS判断是否收到取电系统通信协议辨识报文，若超时未收到，则上报握手阶段失败告警信息；
③BMS接收到取电系统通信协议辨识报文后，向取电系统发送BMS和车辆最低放电电压辨识报文，取电系统判断是否收到BMS和车辆最低放电电压辨识报文，若超时未收到，则报握手阶段失败告警信息；
④取电系统接收到BMS和车辆最低放电电压辨识报文，则BMS和取电系统进入放电参数配置阶段。
(4)电动汽车BMS与直流充电口取电系统放电参数配置阶段，在此阶段，取电系统向BMS发送取电系统的最大输入需求参数报文，BMS向取电系统发送放电功率参数，双方判断能否进行放电，见附图5：
①进入参数配置阶段后，BMS向取电系统发送电池放电限值参数报文，取电系统判断是否收到电池放电限值参数报文，若超时未收到则报放电参数配置阶段失败告警；
②取电系统接收到电池放电限值参数报文后，向BMS发送取电系统最大输入需求参数，BMS判断是否收到取电系统最大输入需求参数报文，若超时，则报放电参数配置阶段失败告警；
③BMS接收到取电系统最大输入需求参数报文后，向取电系统发送电池放电功率参数，取电系统判断是否收到电池放电功率参数报文，若超时未收到，则报放电参数配置阶段失败告警；
④取电系统接收到电池放电功率参数报文后，向BMS发送取电系统准备就绪(0xAA)报文，BMS判断是否收到取电系统准备就绪(0xAA)报文，若超时未收到，则报放电参数配置阶段失败告警；
⑤BMS接收到取电系统准备就绪(0xAA)报文后，向取电系统发送准备就绪(0xAA)报文，取电系统判断是否收到BMS准备就绪(0xAA)报文，若超时未收到，则报放电参数配置阶段失败告警；
⑥取电系统接收到BMS准备就绪(0xAA)报文后，则BMS和取电系统进入放电阶段。
(5)电动汽车BMS与直流充电口取电系统放电阶段，在整个放电阶段，取电系统实时向BMS发送放电请求及需求，BMS根据取电系统放电需求来调整放电电压和放电电流以保证放电过程正常，见附图6：
①进入放电阶段后，取电系统向BMS发送放电请求及取电系统状态，BMS判断是否收到取电系统放电请求及取电系统状态，若超时未收到，则报放电阶段失败告警；
②BMS接收到取电系统放电请求及取电系统状态，则判断取电系统状态是否正常(0x00)，若超时未发送，则报放电阶段失败告警；
③BMS确定取电系统状态正常(0x00)，控制电池放电回路闭合，对取代系统直流放电，向取电系统发送电池当前SOC、总电压、放电电流、电池组系统状态报文；
④取电系统判断是否接收到电池当前SOC、总电压、放电电流、电池组系统状态报文，若超时未发送，则报放电阶段失败告警，收到电池当前SOC等信息和状态，判断是否收到电池故障状态，若超时未发送，则报放电阶段失败告警；
⑤取电系统接收到电池系统故障状态，则向BMS发送中止充电报文。BMS判断放电是否结束或是否收到取电系统故障报文，向取电系统发送BMS中止充电报文，BMS和取电系统进入放电结束阶段。
(6)电动汽车BMS与直流充电口取电系统放电结束阶段，在此阶段，当BMS与取电系统停止放电后，双方进入放电结束阶段，BMS向取电系统发送电池放电统计信息，去电系统向BMS发送取电系统统计信息，最后去电系统停止低压辅助电源的输出，见附图7：
①进入放电结束阶段后，BMS向取电系统发送电池放电统计信息，取电系统判断是否收到BMS发送的电池放电统计信息，若超时未收到，则上报充电结束阶段失败告警信息；
②取电系统收到电池放电统计信息报文后，向BMS发送取电系统统计信息，BMS判断是否收到取电系统放电统计信息，若超时未收到，则上报充电结束阶段失败告警信息；
③BMS和取电系统双方确认收到放电统计信息报文后，结束放电，取电系统关闭辅助电源，放电流程结束。
其中在本申请中，SOC表示电池荷电状态值，有效范围0-100％；电流表示霍尔传感器采集的电池包母线电流；温度表示电池采集单元采集的电池单体温度；电压表示电池采集单元采集的电池单体电压。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.电动汽车动力电池对车外负载放电的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将电动汽车直流快充口通过放电抢连接取电系统，取电系统输出端连接负载；
步骤2：电动汽车BMS与取电系统按照协议，依次进行如下操作步骤以完成通过直流充电口放电至取电系统：物理连接完成检测、低压辅助上电、放电握手阶段、放电参数配置、放电阶段、放电结束阶段。
2.如权利要求1所述的电动汽车动力电池对车外负载放电的控制方法，其特征在于：在步骤2中，放电握手阶段通过双方发送辨识报文，确认电池和取电系统的必要信息。
3.如权利要求2所述的电动汽车动力电池对车外负载放电的控制方法，其特征在于：在放电握手阶段，
当BMS和取电系统物理连接完成后，开启辅助电源上电，再进行绝缘检测；
在绝缘检测完成后，取电系统向BMS发送供电系统通信协议辨识报文，BMS判断是否收到取电系统通信协议辨识报文，若超时未收到，则上报握手阶段失败告警信息；
BMS接收到取电系统通信协议辨识报文后，向取电系统发送BMS和车辆最低放电电压辨识报文，取电系统判断是否收到BMS和车辆最低放电电压辨识报文，若超时未收到，则报握手阶段失败告警信息；
取电系统接收到BMS和车辆最低放电电压辨识报文后，BMS和取电系统进入放电参数配置阶段。
4.如权利要求1所述的电动汽车动力电池对车外负载放电的控制方法，其特征在于：在电动汽车BMS与取电系统放电参数配置阶段，取电系统向BMS发送取电系统的最大输入需求参数报文，BMS向取电系统发送放电功率参数，双方判断能否进行放电。
5.如权利要求4所述的电动汽车动力电池对车外负载放电的控制方法，其特征在于：
进入参数配置阶段后，BMS向取电系统发送电池放电限值参数报文，取电系统判断是否收到电池放电限值参数报文，若超时未收到则报放电参数配置阶段失败告警；
取电系统接收到电池放电限值参数报文后，向BMS发送取电系统最大输入需求参数，BMS判断是否收到取电系统最大输入需求参数报文，若超时，则报放电参数配置阶段失败告警；
BMS接收到取电系统最大输入需求参数报文后，向取电系统发送电池放电功率参数，取电系统判断是否收到电池放电功率参数报文，若超时未收到，则报放电参数配置阶段失败告警；
取电系统接收到电池放电功率参数报文后，向BMS发送取电系统准备就绪报文，BMS判断是否收到取电系统准备就绪报文，若超时未收到，则报放电参数配置阶段失败告警；
BMS接收到取电系统准备就绪报文后，向取电系统发送准备就绪报文，取电系统判断是否收到BMS准备就绪报文，若超时未收到，则报放电参数配置阶段失败告警；
取电系统接收到BMS准备就绪报文后，则BMS和取电系统进入放电阶段。
6.如权利要求1所述的电动汽车动力电池对车外负载放电的控制方法，其特征在于：在电动汽车BMS与直流充电口取电系统放电阶段，取电系统实时向BMS发送放电请求及需求，BMS根据取电系统放电需求来调整放电电压和放电电流以保证放电过程正常。
7.如权利要求6所述的电动汽车动力电池对车外负载放电的控制方法，其特征在于：进入放电阶段后，取电系统向BMS发送放电请求及取电系统状态，BMS判断是否收到取电系统放电请求及取电系统状态，若超时未收到，则报放电阶段失败告警；
BMS接收到取电系统放电请求及取电系统状态，则判断取电系统状态是否正常，若超时未发送，则报放电阶段失败告警；
BMS确定取电系统状态正常，控制电池放电回路闭合，对取代系统直流放电，向取电系统发送电池当前SOC、总电压、放电电流、电池组系统状态报文；
取电系统判断是否接收到电池当前SOC、总电压、放电电流、电池组系统状态报文，若超时未发送，则报放电阶段失败告警，收到电池当前SOC等信息和状态，判断是否收到电池故障状态，若超时未发送，则报放电阶段失败告警；
取电系统接收到电池系统故障状态，则向BMS发送中止充电报文，BMS判断放电是否结束或是否收到取电系统故障报文，向取电系统发送BMS中止充电报文，BMS和取电系统进入放电结束阶段。
8.如权利要求1所述的电动汽车动力电池对车外负载放电的控制方法，其特征在于：电动汽车BMS与直流充电口取电系统放电结束阶段，在此阶段，当BMS与取电系统停止放电后，双方进入放电结束阶段，BMS向取电系统发送电池放电统计信息，取电系统向BMS发送取电系统统计信息，最后去电系统停止低压辅助电源的输出。
9.如权利要求8所述的电动汽车动力电池对车外负载放电的控制方法，其特征在于：进入放电结束阶段后，BMS向取电系统发送电池放电统计信息，取电系统判断是否收到BMS发送的电池放电统计信息，若超时未收到，则上报充电结束阶段失败告警信息；
取电系统收到电池放电统计信息报文后，向BMS发送取电系统统计信息，BMS判断是否收到取电系统放电统计信息，若超时未收到，则上报充电结束阶段失败告警信息；
BMS和取电系统双方确认收到放电统计信息报文后，结束放电，取电系统关闭辅助电源，放电流程结束。
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