CN115742853A - 用于实现电动汽车充放电功能的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及动力电池技术，特别涉及用于实现电动汽车充放电功能的方法、实施上述方法的车辆控制器和车载充放电单元。按照本申请一个方面的用于实现电动汽车充放电功能的方法包括下列步骤：当充放电单元与电动汽车的充电端口完成物理连接后，响应于放电命令，充放电单元向车辆控制单元发送放电请求报文；响应于放电请求报文，车辆控制单元确定是否允许电池管理系统在放电模式下运行；如果确定允许运行于放电模式，则车辆控制单元一方面向充放电单元返回确认报文，另一方面指示电池管理系统进入放电模式；执行充放电单元与车辆控制单元或电池管理系统之间的第一通信流程以使动力电池向外部设备供电。

Description

用于实现电动汽车充放电功能的方法和装置

技术领域

本申请涉及动力电池技术，特别涉及用于实现电动汽车充放电功能的方法、实施上述方法的车辆控制器和充放电单元。

背景技术

随着智能电动汽车的普及，用车场景日趋多样。在自驾露营场和车库洗车等场景中，对民用220V电源的需求较多。另一方面，虽然电动汽车通常配备有350V-800V的直流高压电池，但无法通过充电口向外部设备提供220V交流电源。可见，在电动汽车上实现电能双向输出能力是迫切需要的。

发明内容

本申请的一个目的是提供一种用于实现电动汽车充放电功能的方法、实施上述方法的车辆控制器和车载充放电单元，其能够以简便、可靠的方式实现电能双向输出功能。

按照本申请的一个方面，提供一种用于实现电动汽车充放电功能的方法，一种用于实现电动汽车充放电功能的方法，所述电动汽车包括车辆控制单元、动力电池和电池管理系统，所述方法包括下列步骤：

当充放电单元与所述电动汽车的充电端口完成物理连接后，响应于放电命令，所述车载充放电单元向所述车辆控制单元发送放电请求报文；

响应于所述放电请求报文，所述车辆控制单元确定是否允许所述电池管理系统在放电模式下运行；

如果确定允许运行于所述放电模式，则所述车辆控制单元一方面向所述充放电单元返回确认报文，另一方面指示所述电池管理系统进入所述放电模式；

执行所述充放电单元与所述车辆控制单元或所述电池管理系统之间的第一通信流程以使所述动力电池向所述外部设备供电。

可选地，上述方法进一步包括：

如果所述车辆控制单元在自完成物理连接起的设定时间间隔内未接收到所述放电请求报文，则执行所述充放电单元与所述车辆控制单元或电池管理系统之间的第二通信流程以使所述外部设备向所述动力电池充电。

可选地，在上述方法中，所述车辆控制单元基于所述动力电池的SOC值确定是否允许所述电池管理系统在放电模式下运行。

可选地，在上述方法中，所述第二通信流程基于直流充电通信协议GB/T27930。

可选地，在上述方法中，所述第一通信流程基于至少包含下列修改的直流充电通信协议GB/T27930：

对于CHM报文，所述车辆控制单元或所述电池管理系统仅响应于接收到所述CHM报文的事件而无需考虑CHM报文的内容，向所述车载充放电单元发送BHM报文；

对于所述BHM报文，将最大允许充电电压替换为所述动力电池的电压值；

对于BCP报文，将最大允许充电电流替换为所述动力电池的最大允许放电电流；

对于CML报文，将充电机最大输出电压和最大输出电流替换为所述车载充放电单元的最大允许电压和最大允许电流；

对于BCL报文，将电压需求和电流需求替换为所述动力电池的实时电压和最大允许放电电流；

对于BCS报文，所述车载充放电单元仅响应于接收到所述BCS报文的事件而无需考虑BCS报文的内容，向所述车辆控制单元或电池管理系统发送CSS报文。

可选地，在上述方法中，所述车辆控制单元在指示所述电池管理系统进入所述放电模式的同时，还调整与所述动力电池相关联的能量管理策略和热管理策略以适配所述放电模式。

按照本申请的另一个方面，提供一种车辆控制单元，包括：

存储器；

与所述存储器耦合的处理器；

以及存储在所述存储器内的计算机程序，该计算机程序由所述处理器执行以实施下列操作：

响应于来自充放电单元的放电请求报文，确定是否允许电池管理系统在放电模式下运行；

如果确定允许进入放电模式，则一方面向所述充放电单元返回确认报文，另一方面指示所述电池管理系统进入所述放电模式；

与所述充放电单元进行交互以实现第一通信流程，从而使所述动力电池放电。

可选地，在上述车辆控制单元中，所述处理器还配置为：

如果自电动汽车的充电端口与所述充放电单元完成物理连接起的设定时间间隔内未从所述充放电单元接收到所述放电请求报文，则与所述充放电单元进行交互以实现第二通信流程，从而使所述外部设备向所述动力电池充电。

可选地，在上述车辆控制单元中，基于所述动力电池的SOC值确定是否允许所述电池管理系统在放电模式下运行。

可选地，在上述车辆控制单元中，所述第二通信流程由直流充电通信协议GB/T27930规定。

可选地，在上述车辆控制单元中，利用至少包含下列修改的直流充电通信协议GB/T27930来实现所述第一通信流程：

对于CHM报文，所述车辆控制单元仅响应于接收到所述CHM报文的事件而无需考虑CHM报文的内容，向所述充放电单元发送BHM报文；

对所述BHM报文，将最大允许充电电压替换为所述动力电池的电压值；

对于BCP报文，将最大允许充电电流替换为所述动力电池的最大允许放电电流；

对于CML报文，将充电机最大输出电压和最大输出电流替换为所述充放电单元的最大允许电压和最大允许电流；

对于BCL报文，将电压需求和电流需求替换为所述动力电池的实时电压和最大允许放电电流；

对于BCS报文，所述充放电单元仅响应于接收到所述BCS报文的事件而无需考虑BCS报文的内容，向所述车辆控制单元或电池管理系统发送CSS报文。

可选地，在上述车辆控制单元中，所述处理器配置为在指示所述电池管理系统进入所述放电模式的同时，还调整与所述动力电池相关联的能量管理策略和热管理策略以适配所述放电模式。

按照本申请的另一个方面，提供一种电动汽车，包括如上所述的车辆控制单元。

按照本申请的另一个方面，提供一种充放电单元，包括：

端口；

控制器，其配置为执行下列操作：

响应于用户的放电命令，向车辆控制单元发送放电请求报文；

如果从所述车辆控制单元接收到确认报文，则与所述车辆控制单元或所述电池管理系统进行交互以执行第一通信流程，从而使动力电池向所述外部设备供电。

可选地，在上述充放电单元中，所述控制器还被配置为：

当与所述电动汽车的端口完成物理连接后，向所述车辆控制单元发送唤醒信号。

可选地，在上述充放电单元中，所述控制器还被配置为：

与所述车辆控制单元进行交互以实现第二通信流程，从而使所述外部设备向所述动力电池充电。

可选地，在上述充放电单元中，所述充放电单元为双向充电模块。

在一些实施例中，由于放电握手流程中的握手判断与CHM报文的判断被并行处理，因此可以避免在充电场景下的时间延迟。此外，确认报文的发送由接收到放电请求报文的事件触发，因此不会影响正常充电流程下的通信负荷，也不会导致对充电桩端的误识别。

附图说明

本申请的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示。附图包括：

图1为按照本申请一些实施例的电动汽车的示意框图。

图2为图1所示充放电单元的示意框图。

图3为图1所示车辆控制单元的示意框图。

图4为按照本申请另外一些实施例的用于实现电动汽车充放电功能的方法的流程图。

具体实施方式

下面参照其中图示了本申请示意性实施例的附图更为全面地说明本申请。但本申请可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，以将本申请的保护范围更为全面地传达给本领域技术人员。

在本说明书中，诸如“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本申请的技术方案也不排除具有未被直接或明确表述的其它单元和步骤的情形。

除非特别说明，诸如“第一”和“第二”之类的用语并不表示单元在时间、空间、大小等方面的顺序而仅仅是作区分各单元之用。

图1为按照本申请一些实施例的电动汽车的示意框图。

如图1所示，电动汽车10包括车辆控制单元110、电池管理系统120和动力电池130。充放电单元30是电动汽车与外部设备之间的接口设备，其可与车辆控制单元110进行通信；此外，外部设备20(例如充电机)可经充放电单元30向动力电池130充电，或者动力电池130可经充放电单元30向外部设备20(例如电器)供电。

充放电单元30例如可以是双向充电模块。在一些实施例中，充放电单元30配置为当有放电需求时，向车辆控制单元110发送放电请求报文，并且在从车辆控制单元110接收到确认报文后，与车辆控制单元110进行交互以执行第一通信流程，从而使动力电池130向外部设备20供电。在一个示例中，当充放电单元与电动汽车的充电端口完成物理连接并且接收到放电命令(例如用户按下设置于充放电单元的放电操作按钮)时，充放电单元向车辆控制单元发送放电请求报文。另一方面，当有充电需求时，充放电单元30将与车辆控制单元110进行交互以执行第二通信流程，从而使外部设备20向动力电池130充电。有关第一和第二通信流程的详情将在下面作进一步的描述。

图2为图1所示充放电单元30的示意框图。如图2所示，充放电单元30可包含端口311A、311B、电能转换器312和控制器313。端口311A是充放电单元与外部设备之间的电气接口，端口311B是充放电单元与动力电池之间的电气接口。电能转换器312具有双向转换能力，其例如包括第一转换单元312A和第二转换单元312B。在控制器313的控制下，在放电模式下，第一转换单元312A将经端口311B输入的动力电池的直流电转换为经端口311A向外部设备20输出的交流电，并且在充电模式下，第二转换单元312B将外部设备经端口311A输入的交流电转换为经端口311B向动力电池130输出的直流电。控制器313可配置为执行与车辆控制器110之间的第一和第二通信流程以及控制电能转换器312的运行。

与上述充放电单元的工作方式相适应地，车辆控制单元110配置为响应于来自充放电单元30的放电请求报文，确定是否允许电池管理系统120在放电模式下运行，并且在确定允许进入放电模式后，一方面向充放电单元30返回确认报文，另一方面指示电池管理系统120进入放电模式。随后，车辆控制单元110将与充放电单元30进行交互以实现第一通信流程，该通信流程用于实现所述动力电池130的放电(即，向外部设备20供电)。车辆控制单元110还配置为在外部设备20为充电设备时与车载充放电单元30进行交互以实现第二通信流程，从而使外部设备20向动力电池130充电。

可选地，车辆控制单元110可以采用下列方式来确定外部设备20是否为充电设备：如果自电动汽车的充电端口与充放电单元30完成物理连接起的设定时间间隔(例如3秒)内未从充放电单元30接收到放电请求报文，则判定外部设备20为充电设备。相应地，为了使车辆控制单元110确定完成物理连接起的时刻，充放电单元30可在与电动汽车的充电端口完成物理连接之后向车辆控制单元110发送唤醒信号。

另外可选地，车辆控制单元110可基于动力电池130的SOC值来确定是否允许电池管理系统120在放电模式下运行。例如可以将动力电池当前的SOC值与设定的TH_SOC进行比较，如果前者大于后者，则确定允许运行于放电模式，否则确定禁止电池管理系统进入放电模式。

另外可选地，车辆控制单元110可配置为在指示电池管理系统120进入放电模式的同时，还调整与动力电池130相关联的能量管理策略和热管理策略以适配放电模式。

图3为图1所示车辆控制单元的示意框图。如图3所示，车辆控制单元110包含存储器111(例如诸如闪存、ROM、硬盘驱动器、磁盘、光盘之类的非易失存储器)、处理器112和计算机程序113。

存储器111存储可由处理器112执行的计算机程序113。处理器112配置为运行存储器111上存储的计算机程序113。通过运行计算机程序113可实现车辆控制单元的各项功能，例如包括但不限于上面所述的车辆控制单元110的功能。

在一些实施例中，利用已有的充电协议(例如直流充电通信协议GB/T27930)来实现第二通信流程并且通过对已有充电协议作少量修改来实现第一通信流程。此外，在基于现有协议的通信流程被启动之前，在充放电单元与车辆控制单元之间先执行放电握手流程。具体而言，上述放电握手流程由充放电单元发起，即，当充放电单元接收到用户的放电命令时，将向车辆控制单元发送前述放电请求报文。随后，响应于该放电请求报文，车辆控制单元将根据车辆状态(例如动力电池的SOC值)判断是否允许电池管理系统运行于放电模式。如果允许，则车辆控制单元将向充放电单元发送确认报文，并调整与动力电池相关联的能量管理策略和热管理策略以适配放电模式。当充放电单元接收到确认报文后，将启动第一通信流程；另一方面，在上述放电握手流程中，如果车辆控制单元在自充放电单元与电动车辆的端口完成物理连接起的设定时间间隔内未接收到放电请求报文，则将执行第二通信流程。

需要指出的是，虽然在上面的描述中，第一和第二通信流程在充放电单元与车辆控制单元之间执行，但是在另外一些实施例中，第一和第二通信流程也可在充放电单元与电池管理系统之间执行。

当采用的已有充电协议为直流充电通信协议GB/T27930时，可选地，可以对直流充电通信协议GB/T27930作下列修改以实现第一通信流程：

●在现有的直流充电通信协议GB/T27930中，当充电机和电动汽车物理连接并完成上电，且电压检测正常后，由充电机向电池管理系统周期性地发送CHM报文以用于确定双方是否握手正常。在实现第一通信流程时，协议可修改为车辆控制单元或电池管理系统仅响应于接收到CHM报文的事件而无需考虑CHM报文的内容，向充放电单元发送BHM报文。

●在实现第一通信流程时，可将BHM报文中的最大允许充电电压替换为动力电池的电压值。

●在现有的直流充电通信协议GB/T27930中，BCP报文为充电参数配置阶段由车辆控制单元或电池管理系统发送给充电机的报文，用于报告动力电池的充电参数。在实现第一通信流程时，可向充放电单元发送BCP报文，该报文中的最大允许充电电流被替换为动力电池的最大允许放电电流。

●在现有的直流充电通信协议GB/T27930中，CML报文为充电机发送给车辆控制单元或电池管理系统的报文，用于指示充电机最大输出能力。在实现第一通信流程时，可向车辆控制单元或电池管理系统发送CML报文，该报文中的充电机最大输出电压和最大输出电流被替换为充放电单元的最大允许电压和最大允许电流。

●在现有的直流充电通信协议GB/T27930中，BCL报文由车辆控制单元或电池管理系统向充电机发送，其使得充电机能根据电池充电需求来调整充电电压和充电电流，确保充电过程正常进行。

在实现第一通信流程时，可向充放电单元发送BCL报文，该报文中的电压需求和电流需求替换为动力电池的实时电压和最大允许放电电流。

●在现有的直流充电通信协议GB/T27930中，BCS报文由车辆控制单元或电池管理系统向充电机发送，使得充电机监视充电过程中电池组的充电电压、充电电流等充电状态。在实现第一通信流程时，协议可修改为充放电单元仅响应于接收到BCS报文的事件而无需考虑BCS报文的内容，向车辆控制单元或电池管理系统发送CSS报文。

在一些实施例中，由于放电握手流程中的握手判断与CHM报文的判断被并行处理，因此可以避免在充电场景下的时间延迟。此外，确认报文的发送由接收到放电请求报文的事件触发，因此不会影响正常充电流程下的通信负荷，也不会导致对充电桩端的误识别。

图4为按照本申请另外一些实施例的用于实现电动汽车充放电功能的方法的流程图。仅仅是出于示例性的目的，下面的描述以图1所示的电动汽车为例而展开。

参见图4，所示的流程开始于步骤410。在该步骤中，当充放电单元30与电动汽车的端口完成物理连接并且接收到放电命令后，充放电单元30向车辆控制单元110发送放电请求报文并且向车辆控制单元110发送唤醒信号以使车辆控制单元110由休眠状态进入准备状态；另一方面，对于外部设备为充电设备的情形，充放电单元30仅向车辆控制单元110发送唤醒信号。可选地，放电请求报文可被重复发送多次。

随后进入步骤420。在该步骤中，车辆控制单元110确定是否在自电动汽车的端口与充放电单元30完成物理连接起的设定时间间隔内(即，从接收到唤醒信号起的设定时间间隔内)接收到来自于充放电单元30的放电请求报文，如果接收到放电请求报文，则进入步骤430，否则，则进入步骤440。

在步骤430中，车辆控制单元110确定是否允许电池管理系统在放电模式下运行。如果允许，则进入步骤450，否则，则结束流程。可选地，车辆控制单元110可基于动力电池130的SOC值确定是否允许电池管理系统120在放电模式下运行。

在步骤440中，执行充放电单元30与车辆控制单元110或电池管理系统120之间的第二通信流程以使外部设备(充电机)20向动力电池130充电。可选地，第二通信流程可基于直流充电通信协议GB/T27930。

在步骤450中，车辆控制单元110一方面向充放电单元30返回确认报文，另一方面指示电池管理系统120进入放电模式。

在步骤450之后，图4所示的流程经转入步骤460，在该步骤中，执行充放电单元30与车辆控制单元110或电池管理系统120之间的第一通信流程以使动力电池130向外部设备20供电。可选地，第一通信流程可基于修改后的直流充电通信协议GB/T27930。上面已经详细描述了为实现第一通信流程而对直流充电通信协议GB/T27930所作的各种修改，此处不再赘述。

本领域的技术人员将会理解，本文中所描述的各种示意性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。

为了表明硬件和软件间的可互换性，各种示意性部件、块、模块、电路和步骤在上文根据其功能性总体地进行了描述。这样的功能性以硬件形式或软件形式实施取决于特定应用以及对总体系统所施加的设计限制。本领域技术人员可以针对具体的特定应用、按照变化的方式来实现所描述的功能性，但是，这样的实现方式决策不应当被理解为导致与本申请范围的背离。

尽管只对其中一些本申请的具体实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本申请可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本申请精神及范围的情况下，本申请可能涵盖各种的修改与替换。

提供本文中提出的实施例和示例，以便最好地说明按照本技术及其特定应用的实施例，并且由此使本领域的技术人员能够实施和使用本申请。但是，本领域的技术人员将会知道，仅为了便于说明和举例而提供以上描述和示例。所提出的描述不是意在涵盖本申请的各个方面或者将本申请局限于所公开的精确形式。

Claims (10)

1.一种用于实现电动汽车充放电功能的方法，所述电动汽车包括车辆控制单元、动力电池和电池管理系统，所述方法包括下列步骤：

当充放电单元与所述电动汽车的充电端口完成物理连接后，响应于放电命令，所述车载充放电单元向所述车辆控制单元发送放电请求报文；

响应于所述放电请求报文，所述车辆控制单元确定是否允许所述电池管理系统在放电模式下运行；

如果确定允许运行于所述放电模式，则所述车辆控制单元一方面向所述充放电单元返回确认报文，另一方面指示所述电池管理系统进入所述放电模式；

执行所述充放电单元与所述车辆控制单元或所述电池管理系统之间的第一通信流程以使所述动力电池向所述外部设备供电。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

如果所述车辆控制单元在自完成物理连接起的设定时间间隔内未接收到所述放电请求报文，则执行所述充放电单元与所述车辆控制单元或电池管理系统之间的第二通信流程以使所述外部设备向所述动力电池充电。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述车辆控制单元基于所述动力电池的SOC值确定是否允许所述电池管理系统在放电模式下运行。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二通信流程基于直流充电通信协议GB/T27930。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述第一通信流程基于至少包含下列修改的直流充电通信协议GB/T27930：

对于CHM报文，所述车辆控制单元或所述电池管理系统仅响应于接收到所述CHM报文的事件而无需考虑CHM报文的内容，向所述充放电单元发送BHM报文；

对于所述BHM报文，将最大允许充电电压替换为所述动力电池的电压值；

对于BCP报文，将最大允许充电电流替换为所述动力电池的最大允许放电电流；

对于CML报文，将充电机最大输出电压和最大输出电流替换为所述充放电单元的最大允许电压和最大允许电流；

对于BCL报文，将电压需求和电流需求替换为所述动力电池的实时电压和最大允许放电电流；

对于BCS报文，所述充放电单元仅响应于接收到所述BCS报文的事件而无需考虑BCS报文的内容，向所述车辆控制单元或电池管理系统发送CSS报文。

6.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述车辆控制单元在指示所述电池管理系统进入所述放电模式的同时，还调整与所述动力电池相关联的能量管理策略和热管理策略以适配所述放电模式。

7.一种车辆控制单元，包括：

存储器；

与所述存储器耦合的处理器；

以及存储在所述存储器内的计算机程序，该计算机程序由所述处理器执行以实施下列操作：

响应于来自充放电单元的放电请求报文，确定是否允许电池管理系统在放电模式下运行；

如果确定允许进入放电模式，则一方面向所述充放电单元返回确认报文，另一方面指示所述电池管理系统进入所述放电模式；

与所述充放电单元进行交互以实现第一通信流程，从而使所述动力电池放电。

8.如权利要求7所述的车辆控制单元，其中，所述处理器还配置为：

如果自电动汽车的充电端口与所述充放电单元完成物理连接起的设定时间间隔内未从所述充放电单元接收到所述放电请求报文，则与所述充放电单元进行交互以实现第二通信流程，从而使所述外部设备向所述动力电池充电。

9.一种电动汽车，包括：

如权利要求7或8所述的车辆控制单元。

10.一种充放电单元，包括：

端口；

控制器，其配置为执行下列操作：

响应于用户的放电命令，向车辆控制单元发送放电请求报文；

如果从所述车辆控制单元接收到确认报文，则与所述车辆控制单元或所述电池管理系统进行交互以执行第一通信流程，从而使动力电池向所述外部设备供电。

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