CN117162819A - 一种通过交流桩实现电网与车辆能量双向流动的方法 - Google Patents

Abstract

一种通过交流桩实现电网与车辆能量双向流动的方法适用于支持V2G的交流充电桩与电动汽车之间进行充放电的过程，使车桩双方进行充放电的过程中保持通讯与信息交互。充电桩与电动汽车之间的硬件连接通过国标《GBT 20234.2‑2015 电动汽车传导充电用连接装置 第2部分 交流充电接口》中要求的电气接口进行连接，与此同时在通讯线的CP和PE线上搭载电力载波模块，使双方通过电力线进行通讯。在充电桩侧和电动汽车侧均增加MCU控制板，对接受到的数据进行解码，同时对需要发送的数据进行组包。

Description

一种通过交流桩实现电网与车辆能量双向流动的方法

技术领域

本发明涉及一种通过交流桩实现电网与车辆能量双向流动的方法，具体适用于实现车辆能量的双向流动。

背景技术

V2G是一种实现车网互动的双向互联技术，其核心在于从车到网，充分利用电动汽车电池储能，使得电动汽车作为负荷的同时也可作为供电储能的一部分。随着V2G技术的不断发展，其不仅可以减轻电动汽车充电对电力系统的潜在负荷影响，还可以使存储在电动汽车电池内的能量实现可持续利用，对电网起到“削峰填谷”的作用。对V2G进行进一步的研究是很有必要的。

在V2G技术的研究中，车网互动和通讯是很重要的方面，但是目前的交流充电桩充放电过程是没有车桩之间的信息交互的，为了使交流充电桩和电动汽车在充放电过程中具有互相交互信息的能力，需要提出一种车桩通讯方案，以优化电动汽车和充电桩的充放电流程，提高效率。本项目提出了一种以电力载波通讯为基础的信息交互方案，使得电动汽车和充电桩在充放电过程中可以实时交换数据，并且可以根据MCU之间的通讯来切换充放电模式，解决了目前V2G充放电过程中没有信息交互的问题。

车桩之间进行充放电时没有加入通讯，全部充放电过程均以硬件检测的方式进行，无法进行充电桩和电动汽车之间的实时通讯，常规充电方案中是按照硬件检测的方法来确定当下的插枪状态和充放电状态，而对于放电状态也没有具体的标准来定义，缺乏车和桩之间的实时信息交互。而新的方案加入了以电力载波模块为基础的通讯方式，使车和充电桩在充放电的过程中进行信息交互，实时传输信息，实现充电桩端指令的下达和电动汽车端数据的上传，使得整个充放电过程更加直观和稳定，也便于人工及时调整充放电状态。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的充电状态无法实现实时信息交互的问题，提供了一种能够实时信息交互的通过交流桩实现电网与车辆能量双向流动的方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

一种通过交流桩实现电网与车辆能量双向流动的方法，所述方法基于如下装置：包括：搭载电力载波通讯模块的充电桩和搭载电力载波通讯模块的电动汽车，电力载波通讯模块的L、N线分别架设在国标电力接口的CP和PE线上，其余充电接口与国标接口布置相同；

所述车辆能量双向流动的方法包括如下步骤：

步骤一，双方建立硬件连接，当交流充电桩的充电枪插入电动汽车插座，此时充电桩一侧检测到硬件连接，MCU开始发送交互报文，同时电动汽车一侧MCU也开始发送交互报文，双方通过电力载波模块开始进行通讯；

步骤二，确认信号握手是否成功，双方均接收到对方发送的报文，此时对报文进行解析，确认帧头和相应数据是否正确，如正确则握手成功，双方开始交互电流、电压、SOC等信息，若报文解析后与既定规则不符，则丢弃数据；

步骤三，判断当前的充放电需求，根据设定的条件进行车辆充放电模式判定，并对车辆充放电功率进行设置；当车辆状态符合充电设定条件时，电动汽车一侧做好充电准备，即按照国标要求将电动汽车一侧充电开关S1闭合，此时通过电力载波通讯模块发送充电准备的信息给充电桩，跳转至步骤四；当车辆状态符合放电设定条件时，电动汽车一侧做好放电准备，即修改MCU状态，此时通过电力载波通讯模块发送放电准备的信息给充电桩，跳转至步骤五；

步骤四，充电过程，当充电桩一侧接收到充电就绪的信息时，即进入充电状态，此时有电能输出至电动汽车，电动汽车按照报文要求进行充电功率设置，当电动汽车一侧充电就绪信息停止时，充电流程停止；

步骤五，放电过程，当充电桩一侧接收到放电就绪的信息时，继电器闭合，进入放电状态，此时电动汽车车载电池放电至电网，并按照报文要求进行放电功率设置，当电动汽车一侧放电就绪信号停止时，放电流程停止。

所述步骤二，确认信号握手是否成功，充电桩将充电枪插入电动汽车插座时，桩侧控制板检测后输出9V至-12V PWM信号，表示枪已插入，此时桩侧MCU通过其电力载波通讯模块每五秒发送一次握手报文，车侧MCU通过其电力载波通讯模块接收到报文后，进行解析，判断报文帧头是否为设定充放电帧头报文：如果是，则确认握手成功，开始返回车辆状态报文，发送周期为五秒，车辆状态报文包括充放电状态、功率和剩余电量SOC；当车端MCU接收到充放电状态位为设定停止报文时，MCU将BMS的充放电状态设置为停止，此时双方只进行信号交握，无实际充放电动作。

所述车辆状态报文还包括：放电许可状态报文，当侧MCU接收到放电许可状态报文后对其进行解析，如车辆允许参加放电调控，则进入步骤三进行充放电需求判断，如车辆不允许参加放电调控，则判定车辆仅进入充电操作，不参加放电调控；

所述步骤三，对允许放电调控的车辆进行充放电需求判断。

所述步骤四，充电过程：充电状态，当车辆一侧进入充电就绪状态时，控制电动汽车端S1闭合，当充电桩侧检测到S1闭合，电平跳变，输出6V至-12V PWM信号，此时充电桩端MCU通过其电力载波通讯模块发送充电模式报文，表示此时进入充电模式，车端MCU收到充电模式报文，即以Modbus通讯的方式控制BMS进入充电模式，同时按照充电桩侧下达的功率指令设置好充放电功率，此时电动汽车端MCU每5S返回一次充电模式报文，并将充放电功率和SOC数据以报文的形式发送至充电桩；

充电停止，当车端需要充电停止，S1断开，此时充电桩侧检测到S1断开，电平再次跳变为9V至-12V PWM信号，同时发送的充放电状态位为设定停止报文，此时与步骤一相同，重新进入停止状态。

所述步骤五，放电过程：放电状态，车端是否准备好进行放电，通过MCU输出状态的变化来进行指示；当电动汽车准备好进行放电，则电动汽车MCU通过其电力载波通讯模块主动发送放电模式报文，当充电桩一侧接收到充放电状态位为放电模式报文，即控制继电器吸合，充电桩进入放电状态，此时BMS并入电网中，有能量从电动汽车的车载电池通过BMS输送至配电网，完成放电操作，且电动汽车一端根据充电桩报文来设置放电的功率；同时充电桩MCU也开始发送充放电状态位为放电模式报文，表示此时充电桩正处于放电状态；

放电结束，当电动汽车端需要停止放电时，控制板状态切换，开始发送充放电状态位为设定停止报文，当充电桩接收到设定停止报文，控制继电器断开，重新进入停止状态，此时与步骤一相同，双方处于停止状态，无充放电操作，等待下一次充放电指令。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种通过交流桩实现电网与车辆能量双向流动的方法适用于支持V2G的交流充电桩与电动汽车之间进行充放电的过程，使车桩双方进行充放电的过程中保持通讯与信息交互。充电桩与电动汽车之间的硬件连接通过国标《GBT 20234.2-2015电动汽车传导充电用连接装置第2部分交流充电接口》中要求的电气接口进行连接，与此同时在通讯线的CP和PE线上搭载电力载波模块，使双方通过电力线进行通讯。在充电桩侧和电动汽车侧均增加MCU控制板，对接受到的数据进行解码，同时对需要发送的数据进行组包。

2、本发明一种通过交流桩实现电网与车辆能量双向流动的方法中考虑到现有车辆和交流充电平台的兼容性问题，将电力载波模块的L、N线分别架设在国标电力接口的CP和PE线上，交流有序V2G充电桩和车辆模拟测试验证设备必须兼容现有的电气接口和充电导引流程，即保留现有交流充电功能基础上增加车桩交互功能，将载波模块的火线L和零线N线依次搭载在国标电动汽车电气连接的CP和PE线上，这样在充电桩和电动汽车发生电气连接后，使车桩两侧的电力载波模块也可实现电气连接，进行实时的通讯。

附图说明

图1是本发明的V2G交流充电桩与电动汽车通讯实施方案图。

图2是本发明交流有序V2G充电桩和车辆模拟测试验证设备整体互联关系系统框图。

图3是本发明实施例2的整体状态跳转图。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图2，一种通过交流桩实现电网与车辆能量双向流动的方法，所述方法基于如下装置：包括：搭载电力载波通讯模块的充电桩和搭载电力载波通讯模块的电动汽车，电力载波通讯模块的L、N线分别架设在国标电力接口的CP和PE线上，其余充电接口与国标接口布置相同；

所述车辆能量双向流动的方法包括如下步骤：

步骤一，双方建立硬件连接，当交流充电桩的充电枪插入电动汽车插座，此时充电桩一侧检测到硬件连接，MCU开始发送交互报文，同时电动汽车一侧MCU也开始发送交互报文，双方通过电力载波模块开始进行通讯；

步骤二，确认信号握手是否成功，双方均接收到对方发送的报文，此时对报文进行解析，确认帧头和相应数据是否正确，如正确则握手成功，双方开始交互电流、电压、SOC等信息，若报文解析后与既定规则不符，则丢弃数据；

步骤三，判断当前的充放电需求，根据设定的条件进行车辆充放电模式判定，并对车辆充放电功率进行设置；当车辆状态符合充电设定条件时，电动汽车一侧做好充电准备，即按照国标要求将电动汽车一侧充电开关S1闭合，此时通过电力载波通讯模块发送充电准备的信息给充电桩，跳转至步骤四；当车辆状态符合放电设定条件时，电动汽车一侧做好放电准备，即修改MCU状态，此时通过电力载波通讯模块发送放电准备的信息给充电桩，跳转至步骤五；

步骤四，充电过程，当充电桩一侧接收到充电就绪的信息时，即进入充电状态，此时有电能输出至电动汽车，电动汽车按照报文要求进行充电功率设置，当电动汽车一侧充电就绪信息停止时，充电流程停止；

步骤五，放电过程，当充电桩一侧接收到放电就绪的信息时，继电器闭合，进入放电状态，此时电动汽车车载电池放电至电网，并按照报文要求进行放电功率设置，当电动汽车一侧放电就绪信号停止时，放电流程停止。

所述步骤二，确认信号握手是否成功，充电桩将充电枪插入电动汽车插座时，桩侧控制板检测后输出9V至-12V PWM信号，表示枪已插入，此时桩侧MCU通过其电力载波通讯模块每五秒发送一次握手报文，车侧MCU通过其电力载波通讯模块接收到报文后，进行解析，判断报文帧头是否为设定充放电帧头报文：如果是，则确认握手成功，开始返回车辆状态报文，发送周期为五秒，车辆状态报文包括充放电状态、功率和剩余电量SOC；当车端MCU接收到充放电状态位为设定停止报文时，MCU将BMS的充放电状态设置为停止，此时双方只进行信号交握，无实际充放电动作。

所述车辆状态报文还包括：放电许可状态报文，当侧MCU接收到放电许可状态报文后对其进行解析，如车辆允许参加放电调控，则进入步骤三进行充放电需求判断，如车辆不允许参加放电调控，则判定车辆仅进入充电操作，不参加放电调控；

所述步骤三，对允许放电调控的车辆进行充放电需求判断。

所述步骤四，充电过程：充电状态，当车辆一侧进入充电就绪状态时，控制电动汽车端S1闭合，当充电桩侧检测到S1闭合，电平跳变，输出6V至-12V PWM信号，此时充电桩端MCU通过其电力载波通讯模块发送充电模式报文，表示此时进入充电模式，车端MCU收到充电模式报文，即以Modbus通讯的方式控制BMS进入充电模式，同时按照充电桩侧下达的功率指令设置好充放电功率，此时电动汽车端MCU每5S返回一次充电模式报文，并将充放电功率和SOC数据以报文的形式发送至充电桩；

充电停止，当车端需要充电停止，S1断开，此时充电桩侧检测到S1断开，电平再次跳变为9V至-12V PWM信号，同时发送的充放电状态位为设定停止报文，此时与步骤一相同，重新进入停止状态。

所述步骤五，放电过程：放电状态，车端是否准备好进行放电，通过MCU输出状态的变化来进行指示；当电动汽车准备好进行放电，则电动汽车MCU通过其电力载波通讯模块主动发送放电模式报文，当充电桩一侧接收到充放电状态位为放电模式报文，即控制继电器吸合，充电桩进入放电状态，此时BMS并入电网中，有能量从电动汽车的车载电池通过BMS输送至配电网，完成放电操作，且电动汽车一端根据充电桩报文来设置放电的功率；同时充电桩MCU也开始发送充放电状态位为放电模式报文，表示此时充电桩正处于放电状态；

放电结束，当电动汽车端需要停止放电时，控制板状态切换，开始发送充放电状态位为设定停止报文，当充电桩接收到设定停止报文，控制继电器断开，重新进入停止状态，此时与步骤一相同，双方处于停止状态，无充放电操作，等待下一次充放电指令。

本发明的原理说明如下：

为了验证上述电力载波通信方案的可行性，搭建了电力载波通信的测试平台，并完成了数据传输测试。本课题选用东软载波开发的ES1667-C载波模块进行研究。ES1667-C载波模块是一款小型化、低功耗的电力线载波通信模块，其核心芯片采用东软载波电力线载波通信芯片SSC1667，内部集成32位处理器，采用OFDM数字调制解调方式传输，具有通信速率快、灵敏度高、通信可靠、抗干扰能力强等特点。该模块可用串口与用户的MCU通信，广泛应用于各相关领域。

本设计电力载波通讯模块的L、N线直接搭载到国标电力接口的CP和PE线上，无需耦合电路即可实现载波通讯。不仅能够实现CP和PE线的基础功能，而且能够直接实现载波通讯。通讯可以是直接代码通讯，也可以采用加密方式通讯。

本发明采用Transport Layer Security(TLS)协议，在MODBUS通信的应用层和传输层之间建立一个加密通道，确保数据传输过程中的机密性和完整性。

TLS协议属于工控系统内的基础协议，要将其适配到MODBUS中，需要进行以下步骤：

1.选择适当的硬件：首先需要选择支持TLS协议的硬件设备，例如支持TLS加密和解密功能的通信模块或芯片。这些硬件设备可以处理TLS握手、加密和解密等操作。

2.配置TLS参数：在设备中配置TLS的相关参数，包括证书管理、密钥交换算法、加密算法和认证方式等。这些参数将影响到TLS协议的安全性和性能。

3.建立TLS连接：在MODBUS通信的起始阶段，客户端和服务器之间需要进行TLS握手，建立安全的TLS连接。

4.加密通信数据：一旦建立了TLS连接，MODBUS通信的数据将通过TLS协议进行加密和解密。这样可以确保数据在传输过程中的机密性和完整性

5.认证和授权：TLS协议还支持客户端和服务器之间的身份认证，可以使用数字证书进行身份验证。这样可以确保通信双方的合法性，并防止中间人攻击等安全威胁。

对于电动汽车，其需要的通讯内容是固定的，因此本发明针对这些通讯信号来形成特定的载波通讯方法，如下所示：

1.数据起始命名和属性定义：

定义需要通信的数据项，例如电池状态、充电状态、充电功率、已充电时长等。

为每个数据项分配唯一的标识符和属性，例如数据类型、单位和精度等。

2.数据处理过程：

读取电动汽车中感测到的各个数据项的数值，例如通过传感器电池电压等信息。

对获取到的数据进行校验、处理和转换，确保数据的准确性和合法性。

根据业务需求，对某些数据项进行逻辑处理，例如计算剩余续航里程或SOC(Stateof Charge)等。

3.报文的传输和写入：

将处理后的数据封装成特定格式的报文，例如CAN。

根据通信协议的规定，将报文进行编码和加密，确保数据的安全性。

使用相应的通信接口将报文发送到目标设备或系统，例如通过CAN总线发送到电充电桩。

在接收端，解析接收到的报文，并提取其中的数据内容。

将解析后的数据写入目标设备或系统的相应位置，例如更新显示屏上的数值或存储到数据库中。

实施例1：

一种通过交流桩实现电网与车辆能量双向流动的方法，所述方法基于如下装置：包括：搭载电力载波通讯模块的充电桩和搭载电力载波通讯模块的电动汽车，电力载波通讯模块的L、N线分别架设在国标电力接口的CP和PE线上，其余充电接口与国标接口布置相同；

所述车辆能量双向流动的方法包括如下步骤：

步骤一，双方建立硬件连接，当交流充电桩的充电枪插入电动汽车插座，此时充电桩一侧检测到硬件连接，MCU开始发送交互报文，同时电动汽车一侧MCU也开始发送交互报文，双方通过电力载波模块开始进行通讯；

步骤二，确认信号握手是否成功，双方均接收到对方发送的报文，此时对报文进行解析，确认帧头和相应数据是否正确，如正确则握手成功，双方开始交互电流、电压、SOC等信息，若报文解析后与既定规则不符，则丢弃数据；

步骤三，判断当前的充放电需求，根据设定的条件进行车辆充放电模式判定，并对车辆充放电功率进行设置；当车辆状态符合充电设定条件时，电动汽车一侧做好充电准备，即按照国标要求将电动汽车一侧充电开关S1闭合，此时通过电力载波通讯模块发送充电准备的信息给充电桩，跳转至步骤四；当车辆状态符合放电设定条件时，电动汽车一侧做好放电准备，即修改MCU状态，此时通过电力载波通讯模块发送放电准备的信息给充电桩，跳转至步骤五；

步骤四，充电过程，当充电桩一侧接收到充电就绪的信息时，即进入充电状态，此时有电能输出至电动汽车，电动汽车按照报文要求进行充电功率设置，当电动汽车一侧充电就绪信息停止时，充电流程停止；

步骤五，放电过程，当充电桩一侧接收到放电就绪的信息时，继电器闭合，进入放电状态，此时电动汽车车载电池放电至电网，并按照报文要求进行放电功率设置，当电动汽车一侧放电就绪信号停止时，放电流程停止。

实施例2：

实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：

所述步骤二，确认信号握手是否成功，充电桩将充电枪插入电动汽车插座时，桩侧控制板检测后输出9V至-12V PWM信号，表示枪已插入，此时桩侧MCU通过其电力载波通讯模块每五秒发送一次握手报文，车侧MCU通过其电力载波通讯模块接收到报文后，进行解析，判断报文帧头是否为设定充放电帧头报文：如果是，则确认握手成功，开始返回车辆状态报文，发送周期为五秒，车辆状态报文包括充放电状态、功率和剩余电量SOC；当车端MCU接收到充放电状态位为设定停止报文时，MCU将BMS的充放电状态设置为停止，此时双方只进行信号交握，无实际充放电动作。

所述步骤四，充电过程：充电状态，当车辆一侧进入充电就绪状态时，控制电动汽车端S1闭合，当充电桩侧检测到S1闭合，电平跳变，输出6V至-12V PWM信号，此时充电桩端MCU通过其电力载波通讯模块发送充电模式报文，表示此时进入充电模式，车端MCU收到充电模式报文，即以Modbus通讯的方式控制BMS进入充电模式，同时按照充电桩侧下达的功率指令设置好充放电功率，此时电动汽车端MCU每5S返回一次充电模式报文，并将充放电功率和SOC数据以报文的形式发送至充电桩；

充电停止，当车端需要充电停止，S1断开，此时充电桩侧检测到S1断开，电平再次跳变为9V至-12V PWM信号，同时发送的充放电状态位为设定停止报文，此时与步骤一相同，重新进入停止状态。

所述步骤五，放电过程：放电状态，车端是否准备好进行放电，通过MCU输出状态的变化来进行指示；当电动汽车准备好进行放电，则电动汽车MCU通过其电力载波通讯模块主动发送放电模式报文，当充电桩一侧接收到充放电状态位为放电模式报文，即控制继电器吸合，充电桩进入放电状态，此时BMS并入电网中，有能量从电动汽车的车载电池通过BMS输送至配电网，完成放电操作，且电动汽车一端根据充电桩报文来设置放电的功率；同时充电桩MCU也开始发送充放电状态位为放电模式报文，表示此时充电桩正处于放电状态；

放电结束，当电动汽车端需要停止放电时，控制板状态切换，开始发送充放电状态位为设定停止报文，当充电桩接收到设定停止报文，控制继电器断开，重新进入停止状态，此时与步骤一相同，双方处于停止状态，无充放电操作，等待下一次充放电指令。

一、总则：

(1)充电桩与BMS之间通信网络采用自定义通信协议。

(2)在充放电过程中，充电桩实时获取电池的电压、电流、SOC等参数。

(3)充电桩与BMS之间的通信网络由充电桩和BMS两个节点组成。

(4)数据信息传输采用低位字节先发送的格式。

二、实验搭建：

先将ES1667-C电力载波模块1通过TTL转USB接口与PC端相连，如此以来可以通过东软公司提供的ES1667T测试软件对载波模块下发指令。ES1667T模块提供了适用多种场景的载波通信解决方案，既能够用于简单的透传，也可用于组网的区域内使用，同时还能够满足数据采集系统需求，可以很方便的对ES1667-C模块进行测试。

之后将两个载波模块以电力线的形式连接起来，最终再将电力载波模块2以串口的形式与MCU相连。完成了测试平台的搭建。

之后撰写了MCU模块的数据接收代码，使MCU以中断的形式接受串口数据，并通过Keil uVision5软件对接收到的数据进行监测。测试时，使用ES1667T模块发出“数据发送”的指令，可以观察到MCU对应的地址可以正确的接受PC端发出的数据。同时，利用MCU发送的数据也可以正确的被PC端收到。至此完成了所提出的电力载波通信方案的数据传输测试。证明了利用电力载波模块进行数据传输的方案的可行性。

三、帧格式：

物理层

(1)RS485通讯接口，异步半双工模式。

(2)通讯波特率为9600。

通信协议Modbus-RTU

本协议采用标准MODBUS-RTU协议，各种数据信息均可在通讯线路上传送。在一条线路上可以同时连接多台机器，每台机器均可设定其通讯地址，通讯连接应使用带有铜网的屏蔽双绞线，线径不小于0.5mm2。布线时应使通讯线远离强电电缆或其他强电场环境。

主机查询：查询消息帧包括设备地址、功能代码、数据信息码、校验码。

PLC是典型的的主-从通讯方式，数据帧格式如下，由帧头，功能码，长度，数据，四部分组成。

四、电桩充放电控制指令：

电桩检测到插枪信号，就开始持续周期发送该报文，周期1秒。

五、车辆充放电状态信息：

车辆检测到插枪信号，就开始持续周期发送该报文，周期1秒。

自定义协议格式中，帧头为固定的55AA格式，用于双方的信号交握。其余部分均按照协议中规定的位和数据进行交互。具体的通讯交互流程步骤如下：

(1)信号交握阶段。硬件检测标准与现有标准相同，当充电桩将充电枪插入电动汽车插座时，桩侧控制板检测后输出9V～-12V PWM信号，表示枪已插入，此时桩侧MCU每五秒发送一次报文，报文中的充放电状态位为00，车侧MCU接收到报文后，进行解析，判断报文帧头是否为55AA，如果是，则确认握手成功，开始返回报文，每五秒发送一次包括充放电状态、功率和SOC的报文。同时车端MCU接收到充放电状态位为00的报文时，将BMS的充放电状态设置为停止，此时双方只进行信号交握，无实际充放电动作。

(2)充电状态。当车辆一侧进入充电就绪状态时，控制电动汽车端S1闭合，当充电桩侧检测到S1闭合，电平跳变，输出6V～-12V PWM信号，此时充电桩端MCU发送报文，充放电状态位为01，表示此时进入充电模式，车端MCU收到01信号，即以Modbus通讯的方式，控制BMS进入充电模式，同时按照充电桩侧下达的功率指令设置好充放电功率，此时电动汽车端MCU每5S返回一次充电模式报文，并将充放电功率和SOC数据以报文的形式发送至充电桩。

(3)充电停止。当车端需要充电停止，S1断开，此时充电桩侧检测到S1断开，电平再次跳变为6V～-12V PWM信号，同时发送的充放电状态位为00，此时与步骤一相同，重新进入停止状态；

(4)放电状态。车端是否准备好进行放电，则通过MCU输出状态的变化来进行指示。当电动汽车准备好进行放电，则MCU主动发送报文，充放电状态位设置为02，当充电桩一侧接收到充放电状态位为02的报文，即控制继电器吸合，充电桩进入放电状态，此时BMS并入电网中，有能量从电动汽车的车载电池通过BMS输送至配电网，完成放电操作，且电动汽车一端根据充电桩报文来设置放电的功率。同时充电桩MCU也开始发送充放电状态位为02的报文，表示此时充电桩正处于放电状态；

(5)放电结束。当电动汽车端需要停止放电时，控制板状态切换，开始发送充放电状态位为00的报文，当充电桩接收到00报文，控制继电器断开，重新进入停止状态，此时与步骤一相同，双方处于停止状态，无充放电操作，等待下一次充放电指令。

操作示例：

读数据：

发送：设备地址(1B)+0x03+起始地址(2B)+地址个数(2B)+CRC(2B)

正确返回：设备地址(1B)+0x03+字节个数(1B)+数据(2*地址个数B)+CRC(2B)

错误返回：设备地址(1B)+0x83+0x03+CRC(2B)

TX：01 03 00 15 00 03 14 0F

RX：01 03 06 00F0 03E8 00 00E1 10

写单个地址：

发送：设备地址(1B)+0x06+起始地址(2B)+数据(2B)+CRC(2B)

正确返回：设备地址(1B)+0x06+起始地址(2B)+数据(2B)+CRC(2B)

错误返回：设备地址(1B)+0x86+0x06+CRC(2B)

TX：01 06 00 15 00FF D8 4E

RX：01 06 00 15 00FF D8 4E

写多个地址：

发送：设备地址(1B)+0x10+起始地址(2B)+地址个数(2B)+字节个数(1B)+数据(字节个数B)+CRC(2B)

正确返回：设备地址(1B)+0x10+起始地址(2B)+地址个数(2B)+CRC(2B)

错误返回：设备地址(1B)+0x90+0x10+CRC(2B)

TX：01 10 00 15 00 03 06 00F0 03E8 00 01F6 A0

RX：01 10 00 15 00 03 91CC

实施例3：

实施例3与实施例2基本相同，其不同之处在于：

所述车辆状态报文还包括：放电许可状态报文，当侧MCU接收到放电许可状态报文后对其进行解析，如车辆允许参加放电调控，则进入步骤三进行充放电需求判断，如车辆不允许参加放电调控，则判定车辆仅进入充电操作，不参加放电调控；所述步骤三，对允许放电调控的车辆进行充放电需求判断。

Claims (5)

1.一种通过交流桩实现电网与车辆能量双向流动的方法，其特征在于：

所述方法基于如下装置：包括：搭载电力载波通讯模块的充电桩和搭载电力载波通讯模块的电动汽车，电力载波通讯模块的L、N线分别架设在国标电力接口的CP和PE线上，其余充电接口与国标接口布置相同；

所述车辆能量双向流动的方法包括如下步骤：

步骤一，双方建立硬件连接，当交流充电桩的充电枪插入电动汽车插座，此时充电桩一侧检测到硬件连接，MCU开始发送交互报文，同时电动汽车一侧MCU也开始发送交互报文，双方通过电力载波模块开始进行通讯；

步骤二，确认信号握手是否成功，双方均接收到对方发送的报文，此时对报文进行解析，确认帧头和相应数据是否正确，如正确则握手成功，双方开始交互电流、电压、SOC等信息，若报文解析后与既定规则不符，则丢弃数据；

步骤三，判断当前的充放电需求，根据设定的条件进行车辆充放电模式判定，并对车辆充放电功率进行设置；当车辆状态符合充电设定条件时，电动汽车一侧做好充电准备，即按照国标要求将电动汽车一侧充电开关S1闭合，此时通过电力载波通讯模块发送充电准备的信息给充电桩，跳转至步骤四；当车辆状态符合放电设定条件时，电动汽车一侧做好放电准备，即修改MCU状态，此时通过电力载波通讯模块发送放电准备的信息给充电桩，跳转至步骤五；

步骤四，充电过程，当充电桩一侧接收到充电就绪的信息时，即进入充电状态，此时有电能输出至电动汽车，电动汽车按照报文要求进行充电功率设置，当电动汽车一侧充电就绪信息停止时，充电流程停止；

步骤五，放电过程，当充电桩一侧接收到放电就绪的信息时，继电器闭合，进入放电状态，此时电动汽车车载电池放电至电网，并按照报文要求进行放电功率设置，当电动汽车一侧放电就绪信号停止时，放电流程停止。

2.根据权利要求1所述的一种通过交流桩实现电网与车辆能量双向流动的方法，其特征在于：

所述步骤二，确认信号握手是否成功，充电桩将充电枪插入电动汽车插座时，桩侧控制板检测后输出9V至-12V PWM信号，表示枪已插入，此时桩侧MCU通过其电力载波通讯模块每五秒发送一次握手报文，车侧MCU通过其电力载波通讯模块接收到报文后，进行解析，判断报文帧头是否为设定充放电帧头报文：如果是，则确认握手成功，开始返回车辆状态报文，发送周期为五秒，车辆状态报文包括充放电状态、功率和剩余电量SOC；当车端MCU接收到充放电状态位为设定停止报文时，MCU将BMS的充放电状态设置为停止，此时双方只进行信号交握，无实际充放电动作。

3.根据权利要求2所述的一种通过交流桩实现电网与车辆能量双向流动的方法，其特征在于：

所述车辆状态报文还包括：放电许可状态报文，当侧MCU接收到放电许可状态报文后对其进行解析，如车辆允许参加放电调控，则进入步骤三进行充放电需求判断，如车辆不允许参加放电调控，则判定车辆仅进入充电操作，不参加放电调控；

所述步骤三，对允许放电调控的车辆进行充放电需求判断。

4.根据权利要求2或3所述的一种通过交流桩实现电网与车辆能量双向流动的方法，其特征在于：

所述步骤四，充电过程：充电状态，当车辆一侧进入充电就绪状态时，控制电动汽车端S1闭合，当充电桩侧检测到S1闭合，电平跳变，输出6V至-12V PWM信号，此时充电桩端MCU通过其电力载波通讯模块发送充电模式报文，表示此时进入充电模式，车端MCU收到充电模式报文，即以Modbus通讯的方式控制BMS进入充电模式，同时按照充电桩侧下达的功率指令设置好充放电功率，此时电动汽车端MCU每5S返回一次充电模式报文，并将充放电功率和SOC数据以报文的形式发送至充电桩；

充电停止，当车端需要充电停止，S1断开，此时充电桩侧检测到S1断开，电平再次跳变为9V至-12V PWM信号，同时发送的充放电状态位为设定停止报文，此时与步骤一相同，重新进入停止状态。

5.根据权利要求2或3所述的一种通过交流桩实现电网与车辆能量双向流动的方法，其特征在于：

所述步骤五，放电过程：放电状态，车端是否准备好进行放电，通过MCU输出状态的变化来进行指示；当电动汽车准备好进行放电，则电动汽车MCU通过其电力载波通讯模块主动发送放电模式报文，当充电桩一侧接收到充放电状态位为放电模式报文，即控制继电器吸合，充电桩进入放电状态，此时BMS并入电网中，有能量从电动汽车的车载电池通过BMS输送至配电网，完成放电操作，且电动汽车一端根据充电桩报文来设置放电的功率；同时充电桩MCU也开始发送充放电状态位为放电模式报文，表示此时充电桩正处于放电状态；

放电结束，当电动汽车端需要停止放电时，控制板状态切换，开始发送充放电状态位为设定停止报文，当充电桩接收到设定停止报文，控制继电器断开，重新进入停止状态，此时与步骤一相同，双方处于停止状态，无充放电操作，等待下一次充放电指令。