CN113815468B - 一种多个自动充电耦合器的充电管理方法 - Google Patents

一种多个自动充电耦合器的充电管理方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种多个自动充电耦合器的充电管理方法，其包括步骤一：判断自动充电耦合器是否运行正常，如果正常，进入步骤二。如果出现故障，车辆应急可以通过充电枪进行充电；步骤二：判断当前有多少车辆发出充电请求，如果多个车辆请求充电，进入步骤三，如果只有一辆车辆发出充电请求，进入步骤四；步骤三：服务仲裁流程；步骤四：自动充电流程。本申请具有为了减小人工插拔高压充电枪的危险性，提高充电桩资源的利用，实现有限个充电桩对多辆电动车进行自动充电的效果。

Description

一种多个自动充电耦合器的充电管理方法
技术领域
本申请涉及电动车辆充电领域，尤其是涉及一种多个自动充电耦合器的充电管理方法。
背景技术
在新能源领域，以电动车为代表的新能源车辆得到了迅猛的发展，但充电便捷性始终是制约电动车辆发展的一个重大瓶颈。传统的充电解决方案是人工插拔充电枪至车辆充电接口处，然后地面充电机或者车载充电机开始对车辆充电。由于充电电压都是高压，人工插拔极易产生高压触电的安全事故，尤其是在雨雪等潮湿的天气环境中直接插拔高压充电枪对人身的安全威胁更大。
相关技术中，采用举升式或下压式受电弓的自动充电方式代替人工插枪的方式，一个充电桩对应一个受电弓。实际使用中，不同场地环境下的充电桩资源不同，存在有需要利用有限个充电桩对多辆电动车进行自动充电的情况。
发明内容
为了减小人工插拔高压充电枪的危险性，提高对充电桩资源的利用，使有限个充电桩对多辆电动车进行自动充电，本申请提供一种多个自动充电耦合器的充电管理方法。
本申请提供的一种多个自动充电耦合器的充电管理方法采用如下的技术方案：
一种多个自动充电耦合器的充电管理方法，包括，多个自动充电耦合器，任意一个所述自动充电耦合器包括固定在充电站内的授电柜、预装在待充电汽车上的受电箱以及控制器，所述授电柜通过线束与充电站内的充电桩电气连接，所述授电柜内设置有DC动力输出线，所述授电柜内设置有授电弓，所述受电箱内设置有用于从授电弓上接受电流的受电板，所述授电柜内还设置有RFID读卡器和WIFI天线，所述RFID读卡器和WIFI天线分别与控制器信号连接，所述受电箱内还设置有用于判断车辆是否停车到位的位置标定板，所述位置标定板与控制器信号连接，一个充电桩上通过线束与不同位置的多个授电柜电气连接；
还包括，
步骤一、判断自动充电耦合器是否运行正常，如果正常，进入步骤二，如果出现故障，车辆可以通过设置在充电上的枪充进行充电；
步骤二、判断当前有多少车辆发出充电请求，如果多个车辆请求充电，进入步骤三，如果只有一辆车辆发出充电请求，进入步骤四；
步骤三、服务仲裁流程：
S3.1,按照1，2……N序号对多个自动充电耦合器进行编号；
S3.2, N个车辆请求充电，然后对接N个自动充电耦合器；
S3.3,已编号的自动充电耦合器在2秒内持续给充电桩发送充电服务请求报文；
S3.4,充电桩对充电服务进行仲裁，并将优先级较高的服务号进行广播；
S3.5,其他N-1台自动充电耦合器自动退出服务请求，进入等待服务阶段；
步骤四、自动充电流程：
S4.1、位置标定板检测到车辆停车到位后，车辆上的控制器发出充电Ready信号，RFID读卡器接收并响应于Ready信号，识别并读取RFID标签信号；
S4.2、授电柜上的WIFI天线与车载BMS进行WIFI连接，建立正常通讯；
S4.3、车载BMS发出自动充电服务请求报文，授电柜上的WIFI天线接收并响应于自动充电指令报文，车载BMS接收并响应于授电柜发出的开始充电信号，开始自动充电；
S4.4、当自动充电耦合器在充电过程中满足任一充电停止条件后，授电柜接收并响应于充电停止信号并向车载BMS反馈停止充电信号报文；
S4.5、授电柜收弓；
S4.6、收弓到位后，断开WIFI连接，结束自动充电流程。
通过采用上述技术方案，通过程序远程控制车辆与充电桩的连接过程，有助于减少人工插拔产生高压触电的危险，同时，在充电桩有限的情况下，布置多个自动充电耦合器，可有效的降低充电桩运行成本，提高电力资源的利用率，同时通过按需排队的管理方式，有助于实现多个充电电路的安全互锁功能，有助于减少硬件失效导致的不同车辆之间的回流串电问题。
优选的，所述授电柜水平方向的一侧呈敞开设置，所述授电柜的敞开侧设置有防护门，所述防护门通过电动推杆在授电柜的敞开口处可开合设置，所述电动推杆与控制器信号连接，所述受电箱上盖设有防护盖，所述受电板位于防护盖靠近受电箱的一侧，所述受电箱上还设置有用于打开防护盖的机械联动开盖机构，所述机械联动开盖机构与控制器信号连接；
在S4.3中，当授电柜上的WIFI天线接收并响应于自动充电指令报文后，控制器控制电动推杆和机械联动开盖机构启动，电动推杆带动防护门打开，机械联动开盖机构驱动防护盖打开，当电动推杆和机械联动开盖机构停止运动后，授电柜再响应于车载BMS发出的启动充电报文，开始自动充电；在S4.5中，当收弓到位后，机械联动开盖机构带动受电箱防护盖关闭。
通过采用上述技术方案，每辆车充电结束后，控制器会控制电动推杆和机械联动开盖机构关闭防护门和防护盖，从而使授电柜和受电箱隔开，有助于进一步减少不同车辆之间的回流串电问题。
优选的，在步骤三中，当网络中存在多个自动充电耦合器等待服务时，充电桩按照从小到大序号（1-N）进行依次服务，并将服务号进行广播，网络总线上收到服务号后，其他自动耦合充电器进入到等待服务阶段。
通过采用上述技术方案，通过有序排队、按需排队的管理方式，可以实现多个充电电路的安全互锁功能，有效避免硬件失效导致的不同车辆之间的回流串电问题。
优选的，在S4.3中，车载BMS发出电压需求、电流需求、充电模式需求，通过WIFI将需求传输给控制柜，控制柜通过线束将需求传递至充电桩，充电桩根据需求进行电流控制，当满足控制电压时，自动变为恒压状态。
通过采用上述技术方案，通过这种连接方式，有助于实现不同的车辆在不同场景下以及不同的电压平台下进行充电。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过自动充电耦合装置，可以实现连接过程通过程序远程控制，避免人工插拔产生高压触电的危险；
2.通过一个充电桩连接多个自动充电耦合装置，有助于在充电桩有限的情况下，有效的降低充电桩运行成本，提高电力资源的利用率；
3.借助多个自动充电耦合器的充电管理方法可实现不同的车辆在不同场景下以及不同的电压平台下进行充电；
4.借助自动充电耦合装置，可以同时兼顾枪充和自动充电，满足车辆在突发紧急工况下的充电需求。
5. 借助多个自动充电耦合器的充电管理方法，通过有序排队、按需排队的管理方式，可以实现多个充电电路的安全互锁功能，有效避免硬件失效导致的不同车辆之间的回流串电问题。
附图说明
图1是本申请实施例多个自动充电耦合器的网络架构示意图；
图2是本申请实施例自动充电耦合器充电流程的流程框图；
图3是本申请实施例多个自动充电耦合器的充电管理方法的逻辑框图；
图4是本申请的自动充电耦合器结构图；
图5是本申请的车载受电箱与受电柜的结构图；
图6是本申请的外观结构图。
附图标记：1.充电弓，2.授电柜柜体，3.基座，4.RFID读卡器，5.电控柜，6.引导座，7.受电座，8.导向杆，9.车辆，10.车载受电箱，11.授电柜总成。
具体实施方式
以下结合全部附图对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种多个自动充电耦合器的充电管理方法。
参见图1、图4、图5和图6，多个自动充电耦合器的充电管理方法包括自动耦合器。自动耦合器包括固定在充电站内的授电柜柜体2、预装在待充电汽车上的受电箱10以及控制器，授电柜柜体2通过线束与充电站内的充电桩电气连接，授电柜内设置有DC动力输出线，授电柜内设置有授电弓1，受电箱10内设置与授电弓对应的受电板，授电柜柜体2内还设置有RFID读卡器4和WIFI天线，RFID读卡器4和WIFI天线分别与控制器信号连接，授电柜2水平方向的一侧呈敞开设置，授电柜2的敞开侧设置有防护门，防护门通过电动推杆在授电柜的敞开口处可开合设置，电动推杆与控制器信号连接。受电箱10外侧设有受电座7，受电座7一侧设有导向杆8，受电座7顶部设有一可调节的引导座6，受电箱10内还设置有用于判断车辆是否停车到位的位置标定板，位置标定板与控制器信号连接，一个充电桩上通过线束与不同位置的多个授电柜电气连接。
参见图2、图3，多个自动充电耦合器的充电管理方法还包括
S1、判断自动充电耦合器是否运行正常，如果正常，进入步骤二，如果出现故障，车辆可以通过设置在充电上的枪充进行充电；
S2、判断当前有多少车辆发出充电请求，如果多个车辆请求充电，进入S3，如果只有一辆车辆发出充电请求，进入S4；
S3、服务仲裁流程：
S3.1, 按照1，2……N序号对多个自动充电耦合器进行编号；
S3.2, N个车辆请求充电，然后对接N个自动充电耦合器；
S3.3,已编号的自动充电耦合器在2秒内持续给充电桩发送充电服务请求报文；
S3.4,充电桩对充电服务进行仲裁，充电桩按照从小到大序号（1-N）进行依次服务，并将服务号进行广播，网络总线上收到服务号后，其他自动耦合充电器进入到等待服务阶段；
S3.5,其他N-1台自动充电耦合器自动退出服务请求，进入等待服务阶段；
S4、自动充电流程：
S4.1、位置标定板检测到车辆停车到位后，车辆上的控制器发出充电Ready信号，RFID读卡器接收并响应于Ready信号，识别并读取RFID标签信号；
S4.2、授电柜上的WIFI天线与车载BMS进行WIFI连接，建立正常通讯；
S4.3、车载BMS发出自动充电服务请求报文，授电柜上的WIFI天线接收并响应于自动充电指令报文，控制器控制电动推杆和机械联动开盖机构启动，电动推杆带动防护门打开，机械联动开盖机构驱动防护盖打开，当电动推杆和机械联动开盖机构停止运动后；同时，车载BMS发出电压需求、电流需求、充电模式需求，通过WIFI将需求传输给控制柜，控制柜通过线束将需求传递至充电桩，充电桩根据需求进行电流控制，当满足控制电压时，自动变为恒压状态；车载BMS接收并响应于授电柜发出的开始充电信号，开始自动充电；
S4.4、当自动充电耦合器在充电过程中满足任一充电停止条件后，授电柜接收并响应于充电停止信号并向车载BMS反馈停止充电信号报文；
S4.5、授电柜收弓，当收弓到位后，机械联动开盖机构带动受电箱防护盖关闭；
S4.6、收弓到位后，断开WIFI连接，结束自动充电流程。
在本申请实施例中，有2辆车停车到位对应的1号自动充电耦合器和2号自动充电耦合器，并且请求充电，车辆、自动充电耦合器、充电桩之间通信正常；
1号自动充电耦合器和2号自动充电耦合器分别持续2S在网络总线上发送ServiceRequest（服务请求）信号报文以及Charge mode（充电模式）、Voltage Command（电压需求）、Current Command（电流需求）等信号报文；
当网络中存在2台自动充电耦合器等待服务时，充电机按照从小到大序号进行依次服务，并将服务号Service No.=1进行广播，网络总线上收到服务号后，2号自动充电耦合器进入到等待服务阶段；
1号自动充电耦合器收到服务号等于1后，开始自动充电，充电桩按照充电模式和充电需求给1号自动充电耦合器供电。
1号自动充电耦合器在充电过程满足Stop Charge（充电停止）信号（包括充满或其他停止充电信号）之后，1号耦合器的授电柜开始收弓，收弓到位之后，受电箱关门，1号耦合器发送ACDZeroSt（弓回原点）信号，断开WIFI连接，结束1号耦合器充电；
此时，充电桩在网络中广播服务号Service No.=2，2号自动充电耦合器收到服务号等于2后，开始自动充电，充电桩按照充电模式和充电需求给2号自动充电耦合器供电。
2号自动充电耦合器在充电过程满足充电停止条件（包括充满或其他停止充电信号）之后，2号自动充电耦合器的授电柜开始收弓，收弓到位之后，受电箱关门，2号自动充电耦合器发送ACDZeroSt（弓回原点）信号，断开WIFI连接，结束2号自动充电耦合器充电。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种多个自动充电耦合器的充电管理方法，其特征在于，包括，多个自动充电耦合器，任意一个所述自动充电耦合器包括固定在充电站内的授电柜、预装在待充电汽车上的受电箱以及控制器，所述授电柜通过线束与充电站内的充电桩电气连接，授电柜内设置有DC动力输出线，所述授电柜内设置有授电弓，所述受电箱内设置有用于从授电弓上接受电流的受电板，所述授电柜内还设置有RFID读卡器和WIFI天线，所述RFID读卡器和WIFI天线分别与控制器信号连接，所述受电箱内还设置有用于判断车辆是否停车到位的位置标定板，所述位置标定板与控制器信号连接，一个充电桩上通过线束与不同位置的多个授电柜电气连接，授电柜水平方向的一侧呈敞开设置，所述授电柜的敞开侧设置有防护门，所述防护门通过电动推杆在授电柜的敞开口处可开合设置，所述电动推杆与控制器信号连接，所述受电箱上盖设有防护盖，所述受电板位于防护盖靠近受电箱的一侧，所述受电箱上还设置有用于打开防护盖的机械联动开盖机构，所述机械联动开盖机构与控制器信号连接；
还包括，
步骤一、判断自动充电耦合器是否运行正常，如果正常，进入步骤二，如果出现故障，车辆可以通过设置在充电上的枪充进行充电；
步骤二、判断当前有多少车辆发出充电请求，如果多个车辆请求充电，进入步骤三，如果只有一辆车辆发出充电请求，进入步骤四；
步骤三、服务仲裁流程：
S3.1,按照1，2……N序号对多个自动充电耦合器进行编号；
S3.2,N个车辆请求充电，然后对接N个自动充电耦合器；
S3.3,已编号的自动充电耦合器在2秒内持续给充电桩发送充电服务请求报文；
S3.4,充电桩对充电服务进行仲裁，并将优先级较高的服务号进行广播；
S3.5,其他N-1台自动充电耦合器自动退出服务请求，进入等待服务阶段；
步骤四、自动充电流程：
S4.1、位置标定板检测到车辆停车到位后，车辆上的控制器发出充电Ready信号，RFID读卡器接收并响应于Ready信号，识别并读取RFID标签信号；
S4.2、授电柜上的WIFI天线与车载BMS进行WIFI连接，建立正常通讯；
S4.3、车载BMS发出自动充电服务请求报文，授电柜上的WIFI天线接收并响应于自动充电指令报文，车载BMS接收并响应于授电柜发出的开始充电信号，开始自动充电，当授电柜上的WIFI天线接收并响应于自动充电指令报文后，控制器控制电动推杆和机械联动开盖机构启动，电动推杆带动防护门打开，机械联动开盖机构驱动防护盖打开，当电动推杆和机械联动开盖机构停止运动后，授电柜再响应于车载BMS发出的启动充电报文，开始自动充电；
S4.4、当自动充电耦合器在充电过程中满足任一充电停止条件后，授电柜接收并响应于充电停止信号并向车载BMS反馈停止充电信号报文；
S4.5、授电柜收弓，当收弓到位后，机械联动开盖机构带动受电箱防护盖关闭;
S4.6、收弓到位后，断开WIFI连接，结束自动充电流程；
S4.7、完成充电的自动充电耦合器退出服务请求，其他需要充电服务的自动充电耦合器进入步骤三完成充电服务仲裁，进入步骤四自动充电流程。
2.根据权利要求1所述的一种多个自动充电耦合器的充电管理方法，其特征在于，在步骤三中，当网络中存在多个自动充电耦合器等待服务时，充电桩按照从小到大序号(1-N)进行依次服务，并将服务号进行广播，网络总线上收到服务号后，其他自动耦合充电器进入到等待服务阶段。
3.根据权利要求1所述的一种多个自动充电耦合器的充电管理方法，其特征在于，在S4.3中，车载BMS发出电压需求、电流需求、充电模式需求，通过WIFI将需求传输给控制柜，控制柜通过线束将需求传递至充电桩，充电桩根据需求进行电流控制，当满足控制电压时，自动变为恒压状态。
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