CN110581721A - 一种电动汽车智能充电通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车智能充电通信系统，包括充电云管理平台、通信网关集中器、充电桩端通信模块、电动车端通信模块，充电云管理平台利用TCP/IP协议与通信网关集中器进行数据协议交互，通信网关集中器通过电力线与充电桩端通信模块连接，每个通信网关集中器可连接256个以上的充电桩端通信模块，构建一个充电站点的网关单元；充电桩端通信模块通过电力线与电动车端通信模块连接。优点：利用PLC技术解决中大型电动汽车充电站点中的网络布线问题。通过软件实现，在MCU中内建IPV6网络层协议栈，建立ISO15118标准通信协议，降低充电系统成本。通过云管理平台可便捷实现远程启动充电、停止充电，远程预约、收费、远程故障提示等多项管理功能。

Description

一种电动汽车智能充电通信系统
技术领域
本发明是一种电动汽车智能充电通信系统，属于电动汽车通信技术领域。
背景技术
电动车辆充电管理需要充电设备与管理后台进行数据交互，PLC(power linecommunication)电力载波通信，利用现有的高压电力线，通过载波方式传输数据，减少布线成本。
HPAV(Home plug Audio Video)是由行业标准化联盟订立的一种家庭电力线通信接口标准，其接口的通信速率为200Mbps。现该技术标准广泛应用于电力线通信、电力猫、远程抄表等多种途径。
HPGP (Home plug Green phy)是在HPAV 标准协议基础上进行优化精简应用于车载的通信标准。ISO标准ISO15118协议组织确定Home plug Green phy 1.1(HPGP1.1)为非车载式充电设备（EVSE）与插电电动汽车之间的通信传输接口标准。ISO15118协议规定充电设备与电动汽车之间使用控制导向CP信号线和保护接地PE两根线进行数据交互。ISO15118协议规定了充电设备与电动汽车间协议传输的OSI七层网络协议。
OCPP（Open Charge Point Protocol）是由OCA（Open Charge Alliance）发起的一个全球开放性的充电站点与各供应商中央管理系统间通讯标准。OCPP 目前已经在海外多个国家应用于几万台充电设施，它已经成为充电设施网络通讯的行业标准。
发明内容
本发明提出的是一种电动汽车智能充电通信系统，其目的在于针对现有电动车辆充电管理的需求，利用PLC技术解决中大型电动汽车充电站点中的网络布线问题，将IPV6网络层协议栈移植到MCU中实现，建立ISO15118标准通信协议，提供一种基于PLC的电动汽车智能充电通信系统。
本发明的技术解决方案：一种电动汽车智能充电通信系统，包括OCPP充电云管理平台、PLC通信网关集中器、充电桩端PLC通信模块、电动车端PLC通信模块，所述OCPP充电云管理平台利用TCP/IP协议与PLC通信网关集中器进行OCPP数据协议交互，所述PLC通信网关集中器通过电力线与充电桩端PLC通信模块连接，每个PLC通信网关集中器可连接256个以上的充电桩端PLC通信模块，构建一个充电站点的网关单元；所述充电桩端PLC通信模块通过电力线与电动车端PLC通信模块连接。
所述PLC通信网关集中器装载嵌入式Linux系统，运行有OCPP协议栈，对上通过4G/WIFI/ETH多种网络途径与OCPP后台进行数据交互，对下通过HPAV电力线载波通信与充电桩端PLC通信模块进行数据交互。
所述充电桩端PLC通信模块对上通过HPAV电力线载波通信与PLC通信网关集中器进行数据交互，每一个充电桩端PLC通信模块均有唯一MAC地址；充电桩端PLC通信模块对下通过HPGP电力线载波通信与电动车端PLC通信模块进行数据交互；充电桩端PLC通信模块内建标准ISO15118标准桩端通信协议栈。
所述电动车端PLC通信模块通过HPHP电力线载波通信与充电桩端PLC通信模块进行数据交互，充电车端PLC通信模块内建标准的ISO15118标准车端通信协议栈。
所述PLC通信网关集中器，设有ARM cortex-A8的高性能CPU，内建嵌入式Linux操作系统，集中器具有两路以太网接口及4G、WIFI模块，OCPP客户端软件通过网络TCP/IP协议与远程OCPP云端服务器连接； PLC通信网关集中器通过以太网接口与HPAV芯片连接，通过芯片将以太网数据调制成载波信号数据在电力线上进行传输，传输距离可达两公里以上，传输带宽可达200M以上。
所述充电桩端PLC通信模块，包括MCU、HPGP电力线载波芯片、HPAV电力线载波芯片，MCU移植了IPV6协议栈，通过SPI接口与HPGP电力线载波芯片连接，通过以太网接口与HPAV电力线载波芯片连接，HPAV电力线载波芯片与PLC通信网关集中器中使用的HPAV芯片相同。MCU通过IPV6协议与对下的电动车端PLC模块建立ISO15118协议栈通信会话。
所述电动车端PLC通信模块包括MCU、HPGP电力线载波芯片，MCU移植了IPV6协议栈，通过SPI接口与HPGP电力线载波芯片相连，HPGP电力线载波芯片与充电桩端PLC通信模块中使用的HPGP芯片相同，MCU通过IPV6协议与对上的充电桩端PLC模块建立ISO15118协议栈通信会话。
本发明的有益效果：
1）利用PLC技术解决了中大型电动汽车充电站点中的网络布线问题，将IPV6协议栈移植到MCU中实现IPV6网络层，建立ISO15118标准通信协议，降低充电系统成本。
2）通过云管理平台可便捷实现远程启动充电、停止充电，远程预约、收费、远程故障提示等多项管理功能。
附图说明
附图1是电动汽车充电通信控制系统结构示意图。
附图2是PLC通信网关集中器组成示意图。
附图3是充电桩端PLC通信模块组成示意图。
附图4是电动车端PLC通信模块组成示意图。
具体实施方式
一种电动汽车智能充电通信系统，包括OCPP充电云管理平台、PLC通信网关集中器、充电桩端PLC通信模块、电动车端PLC通信模块。
其中，所述的OCPP充电云管理平台利用TCP/IP协议与PLC通信网关集中器进行OCPP数据协议交互，通过云管理平台可实现远程启动充电、停止充电，远程预约、收费，远程故障提示等管理功能。
其中，所述的PLC通信网关集中器装载嵌入式Linux系统，运行有OCPP协议栈，对上通过4G/WIFI/ETH多种网络途径与OCPP后台进行数据交互，对下通过HPAV电力线载波通信与充电桩端PLC通信模块进行数据交互。
其中，所述的充电桩端PLC通信模块对上通过HPAV电力线载波通信与PLC通信网关集中器进行数据交互，每一个充电桩端PLC通信模块均有唯一MAC地址；充电桩端PLC通信模块对下通过HPGP电力线载波通信与电动车端PLC通信模块进行数据交互；充电桩端PLC通信模块内建标准的ISO15118标准桩端通信协议栈。
其中，所述的电动车端PLC通信模块通过HPGP电力线载波通信与充电桩端PLC通信模块进行数据交互，充电车端PLC通信模块内建标准的ISO15118标准车端通信协议栈。
下面结合附图对本发明技术方案进一步说明。
一种基于IPV6协议栈和PLC电动汽车充电通信系统，如图1所示，包括：OCPP充电云管理系统、PLC通信网关集中器、充电桩端PLC通信模块、电动车端PLC通信模块。其中，所述的OCPP充电云管理平台利用TCP/IP协议与PLC通信网关集中器进行OCPP数据协议交互，通过云管理平台可实现远程启动充电、停止充电，远程预约、收费，远程故障提示等管理功能；所述的PLC通信网关集中器装载嵌入式Linux系统，运行有OCPP协议栈，对上通过4G/WIFI/ETH多种网络途径与OCPP后台进行数据交互，对下通过HPAV电力线载波通信与充电桩端PLC通信模块进行数据交互。PLC通信网关集中器可连接不低于256个充电桩端PLC通信模块，实现一个充电站点的网关单元； 所述的充电桩端PLC通信模块对上通过HPAV电力线载波通信与PLC通信网关集中器进行数据交互，每一个充电桩端PLC通信模块均有唯一MAC地址。充电桩端PLC通信模块对下通过HPGP电力线载波通信与电动车端PLC通信模块进行数据交互。充电桩端PLC通信模块内建标准的ISO15118标准桩端通信协议栈。所述的电动车端PLC通信模块通过HPGP电力线载波通信与充电桩端PLC通信模块进行数据交互。充电车端PLC通信模块内建标准的ISO15118标准车端通信协议栈。
PLC通信网关集中器，如图2所示，具有ARM cortex-A8的高性能CPU，内建嵌入式Linux操作系统，在操作系统下开发了OCPP客户端软件，集中器具有两路以太网接口及4G、WIFI模块，OCPP客户端软件通过网络TCP/IP协议与远程OCPP云端服务器连接。CPP充电云管理平台实现远程启动充电、停止充电，远程预约、收费，远程故障提示等管理功能。集中器通过另一路太网接口与HPAV芯片连接，通过芯片将以太网数据调制成载波信号数据在电力线上进行传输，传输距离可达几公里，传输带宽可达200M。
充电桩端PLC通信模块，如图3所示，由MCU、HPGP电力线载波芯片1、HPAV电力线载波芯片2组成。MCU移植了IPV6协议栈，通过SPI接口与HPGP电力线载波芯片1相连，通过以太网接口与HPAV电力线载波芯片2相连，HPAV电力线载波芯片2与PLC通信网关集中器中使用的HPAV芯片相同。MCU通过IPV6中的IPV6协议与对下的电动车端PLC模块建立ISO15118协议栈通信会话。
电动车端PLC通信模块，如图4所示，由MCU、HPGP电力线载波芯片组成。MCU移植了IPV6协议栈，通过SPI接口与HPGP电力线载波芯片相连， HPGP电力线载波芯片与充电桩端PLC通信模块中使用的HPGP芯片相同。MCU通过IPV6中的IPV6协议与对上的充电桩端PLC模块建立ISO15118协议栈通信会话。

Claims (7)

1.一种电动汽车智能充电通信系统，其特征是包括OCPP充电云管理平台、PLC通信网关集中器、充电桩端PLC通信模块、电动车端PLC通信模块，所述OCPP充电云管理平台利用TCP/IP协议与PLC通信网关集中器进行OCPP数据协议交互，所述PLC通信网关集中器通过电力线与充电桩端PLC通信模块连接，每个PLC通信网关集中器可连接256个以上的充电桩端PLC通信模块，构建一个充电站点的网关单元；所述充电桩端PLC通信模块通过电力线与电动车端PLC通信模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能充电通信系统，其特征是所述PLC通信网关集中器装载嵌入式Linux系统，运行有OCPP协议栈，对上通过4G/WIFI/ETH多种网络途径与OCPP后台进行数据交互，对下通过HPAV电力线载波通信与充电桩端PLC通信模块进行数据交互。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能充电通信系统，其特征是所述充电桩端PLC通信模块对上通过HPAV电力线载波通信与PLC通信网关集中器进行数据交互，每一个充电桩端PLC通信模块均有唯一MAC地址；充电桩端PLC通信模块对下通过HPGP电力线载波通信与电动车端PLC通信模块进行数据交互；充电桩端PLC通信模块内建标准ISO15118标准桩端通信协议栈。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能充电通信系统，其特征是所述电动车端PLC通信模块通过HPGP电力线载波通信与充电桩端PLC通信模块进行数据交互，充电车端PLC通信模块内建标准的ISO15118标准车端通信协议栈。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能充电通信系统，其特征是所述PLC通信网关集中器，设有ARM cortex-A8的高性能CPU，内建嵌入式Linux操作系统，集中器具有两路以太网接口及4G、WIFI模块，OCPP客户端软件通过网络TCP/IP协议与远程OCPP云端服务器连接； PLC通信网关集中器通过以太网接口与HPAV芯片连接，通过芯片将以太网数据调制成载波信号数据在电力线上进行传输，传输距离可达两公里以上，传输带宽可达200M以上。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能充电通信系统，其特征是所述充电桩端PLC通信模块，包括MCU、HPGP电力线载波芯片、HPAV电力线载波芯片，MCU移植了IPV6协议栈，通过SPI接口与HPGP电力线载波芯片连接，通过以太网接口与HPAV电力线载波芯片连接，HPAV电力线载波芯片与PLC通信网关集中器中使用的HPAV芯片相同，MCU通过IPV6中的IPV6协议与对下的电动车端PLC模块建立ISO15118协议栈通信会话。
7.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能充电通信系统，其特征是所述电动车端PLC通信模块包括MCU、HPGP电力线载波芯片，MCU移植了IPV6协议栈，通过SPI接口与HPGP电力线载波芯片相连，HPGP电力线载波芯片与充电桩端PLC通信模块中使用的HPGP芯片相同，MCU通过IPV6协议与对上的充电桩端PLC模块建立ISO15118协议栈通信会话。
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