一種充放電系統，充放電控制系統以及純電動汽車與電網充放電控制方法
【專利摘要】本發明重點研究一種純電動汽車與電網充放電控制方法，設計一種純電動車車載智能終端控制算法，采用BMS純電動電池包的SOC、充放電電流、最大允許充放電電流、電池包溫度等電池狀態信息，而且與電網互動調度平臺進行無線信息交互，獲得電網負荷信息與實時電價信息解，解析觸摸屏發送的用戶指令，通過純電動汽車與電網充放電控制算法，控制充電機的充放電使能，控制雙向充電機的充放電方向、充電電流和充放電時間完成對純電動汽車進行充放電協調控制，以滿足電動汽車及電網平衡控制的實際需求，根據電網調幅、調頻以及消峰填谷的需求同時綜合考慮用戶對電動汽車的使用需求，借助智能電網互動平臺，調節電動汽車的充放電電量和電流的大小。
【專利說明】—種充放電系統，充放電控制系統以及純電動汽車與電網充放電控制方法
【技術領域】
[0001]本發明重點研究一種純電動汽車與電網充放電控制方法，涉及智能電網領域，借助信息技術和電力電網控制技術，使電動汽車不再是純電力消耗負載，而且可以作為電能單元反補電網，根據電網調幅、調頻以及消峰填谷的需求同時綜合考慮用戶對電動汽車的使用需求，借助智能電網互動平臺，調節電動汽車的充放電電量和電流的大小。
【背景技術】
[0002]隨著工業及家用電器的迅猛發展，對電力的需求日益增長，國家也一直在建設新的大小規模的電廠和電站，但是仍然完全滿足不了電力負荷的需求，特別是在夏季，各地經常出現拉閘限電的措施，以人為降低電網的負荷需求。
[0003]同時電網在不同的時段的負荷具有不均衡性，例如在夏季白天及晚上6-11點時段電網功率需求很高，電網需要調用備用的儲能電站為電網供電，儲能電站目前有水電、抽水蓄電電站及火電等。火電造價高、啟停時間長，污染嚴重；水電可供資源有限，水電儲能站占地面積大，工期長，同時也受地理條件限制。而部分時段電網功率需求過小，電網又不得不通過主動抽水蓄能等措施來增加電網負載，以保持電網功率的穩定。
[0004]當前電動汽車技術發展十分迅速，正處于市場推廣的上升階段。電動車的能源主要來源于電網，隨著市場上電動車數量的持續上升，對電力需求也不斷加大，在電網中啟到的作用越來越大。由于電動汽車的移動特性和電動汽車的使用特點(一般的充電時間長，而使用時間相對較短的特點)電動車作為電網的一部分負載，理論上可以通過受控的充放電來改善電網的功率平衡。例如可以選擇在夜間等電網功率負載低的時段進行充電；進而，電動車如果在白天等電網功率負載高的時段反方向對電網放電，可增加電網的實際輸出功率，對電網的功率穩定有重要意義，這也是當前積極研究的一種熱點新技術。
[0005]利用大規模電動汽車作為分布式儲能單元與電網進行互動，在用電高峰時向電網放電，在用電低谷時充電，使電網負荷趨于平衡，可以提高電網利用率，減少電廠、輸電、配電建設的投資，同時可以降低電動車用戶的使用成本，提高電動車產品的競爭力。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于設計一種純電動汽車與電網充放電控制方法，通過設計純電動車車載智能終端控制算法，控制雙向充電機的充放電方向、充電電流和充放電時間完成對純電動汽車進行充放電協調控制，以滿足電動汽車及電網平衡控制的實際需求，有利于降低車輛使用費用，平衡電網負荷。
[0007]具體技術方案如下:
[0008]該控制系統包括觸摸屏，電池管理系統BMS，互動調度平臺，車載智能終端和雙向充放電機，其中，所述觸摸屏連接至車載智能終端，用于獲得用戶的指令信息，包括充放電指令，充放電時間和充放電SOC ；[0009]所述電池管理系統BMS通過CAN連接至車載智能終端，用于獲得電池狀態信息，包括純電動電池包的S0C、充放電電流、最大允許充放電電流、電池包溫度信息；
[0010]所述互動調度平臺通訊連接至車載智能終端，用于向車載智能終端發送分配充放電電量，電價信息，充放電時間段信息；
[0011]所述車載智能終端通過雙向充放電機完成純電動汽車與電網互動，其通過純電動汽車與電網充放電控制算法，控制雙向充放電機的充放電使能，充放電電流。
[0012]該電動汽車與電網互動控制算法包括電價分析模塊，用戶指令解析模塊，電池狀態管理模塊，電網負荷分析模塊，系統保護模塊，時鐘模塊和充放電管理模塊，其中，
[0013]所述電價分析模塊連接至時鐘模塊，其用于解析智能電網互動調度平臺發過來的不同時段的充電電價信號、不同時段的放電電價信號；
[0014]所述用戶指令解析模塊連接至充放電管理模塊，其用于解析用戶強制充電指令、強制放電指令，充電開始時間、充電結束時間，充電開始S0C、放電截止S0C、電池包溫度；
[0015]所述電池狀態管理模塊分別連接至系統保護模塊和充放電管理模塊，其用于解析來自BMS的CAN信息，采集電池的SOC、SOH值、最大允許充電流、最大允許放電電流、電池的充電電流、放電電流；
[0016]所述電網負荷分析模塊連接至充放電管理模塊，其用于解析互動調度平臺發送的分配可充電電量和分配可放電量；
[0017]所述系統保護模塊連接至充放電管理模塊，其用于結合S0H、電池包溫度、電池最大允許充電電流，電池最大允許放電電流通過SOH查表、電池包溫度系數限制電池最大允許充電電流，電池最大允許放電電流得到當前最大允許充電電流、當前允許最大放電電流；
[0018]所述時鐘模塊分別連接至電價分析模塊和充放電管理模塊，其用于產生最小時間片，由充放電管理模塊控制軟件得到當前時間、計算充放電時間段、計算充放電剩余時間，累積計算已充電時間、累積計算已放電時間；
[0019]所述充放電管理模塊用于電網充放電控制算法的具體實現。
[0020]一本發明采用充放電系統中車載智能終端通過雙向充放電機控制完成純電動汽車與電網互動:
[0021](I)車載智能終端接收來自電池管理系統BMS的純電動電池包的S0C、充放電電流、最大允許充放電電流、電池包溫度信息等電池狀態信息；
[0022](2)車載智能終端通過無線通訊實時與電網互動調度平臺進行無線信息交互，獲得電網負荷?目息與實時電價?目息；
[0023](3)車載智能終端接收并解析觸摸屏用戶指令獲得用戶的指令信息；
[0024](4)車載智能終端通過純電動汽車與電網充放電控制算法，控制雙向充放電機的充放電使能，充放電電流。
[0025]進一步地，所述充放電系統為權利要求1所述的充放電系統。
[0026]進一步地，采用如下算法:
[0027]a.通過充放電控制系統中電價分析模塊解析智能電網互動調度平臺發過來的不同時段的充電電價信號、不同時段的放電電價信號；
[0028]b.結合時鐘模塊、電網負荷分析模塊、電池狀態管理模塊、用戶指令解析模塊在充放電管理中計算出最優的充電時段、充電電量、放電時段和放電電量；
[0029]c.通過給雙向充放電機發指令控制充放電機工作方式和充放電電流。
[0030]進一步地，所述充放電控制系統為權利要求2所述的充放電控制系統。
[0031]進一步地,算法中進一步包括:充放電開始條件:
[0032]如果用戶解析模塊獲得的強制充電或強制放電信號為True，則立即開始充電或放電；
[0033]如果用戶設定了充放電開始時間，則在預設的時間進行充放電；
[0034]如果用戶設定了充放電開始的SOC值，則在預設的SOC區間進行充放電；
[0035]如果用戶沒有設定采用默認模式，則根據電網電價信息，以最低價格為控制目標，進行充放電開始控制。
[0036]進一步地，算法中進一步包括:充放電結束條件:
[0037]如果用戶預設了 SOC區間，則在設定的SOC值結束充放電；
[0038]如果沒有預設SOC區間，則根據當前SOC值確定是否結束充放電；
[0039]如果電網分配的可用電量為零，且處于默認模式，則結束當前的充放電。
[0040]進一步地,算法中進一步包括:充放電電流控制:
[0041]結合系統保護輸入當前最大允許充放電電流進行，最充放電電流的上限進行限制；
[0042]結合電池SOC進行充放電電流的限制；
[0043]結合充電電流或放電電流，結合上述限制采用PI控制算法進行控制。
[0044]與目前現有技術相比，本發明可有效解決智能電網和純電動汽車充放電協調控制難題，在保障電動汽車電池被合理充放電的情況下，對電網的啟到削“峰”填“谷”的作用，同時降低用戶的電動汽車使用成本。本發明集成了電網負荷信息、用戶需求和電動電池荷電狀態以及電池本身的電特性進行電池的充放電管理，本發明實現通過雙向充放電機，通過控制充放電機的充放電，實現電動車與電網的互動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0045]圖1為本發明充放電系統圖
[0046]圖2為本發明充放電控制算法控制原理圖
【具體實施方式】
[0047]下面根據附圖對本發明進行詳細描述，其為本發明多種實施方式中的一種優選實施例。
[0048]方案框圖如圖1所示，采用車載智能終端通過雙向充放電機控制完成純電動汽車與電網互動。車載智能終端同電池管理系統BMS (Battery Management system)純電動電池包的S0C、充放電電流、最大允許充放電電流、電池包溫度信息點電池狀態信息，具有無線通訊功能能夠實時與電網互動調度平臺進行無線信息交互，獲得電網負荷信息與實時電價信息解，解析觸摸屏用戶指令獲得用戶的指令信息，通過純電動汽車與電網充放電控制算法，控制充電機的充放電使能，充放電電流等。
[0049]控制原理框圖如圖2所示，一種純電動車與電網互動充放電控制算法，該算法通過電價分析模塊解析智能電網互動調度平臺發過來的不同時段的充電電價信號、不同時段的放電電價信號以及結合時鐘模塊、電網負荷分析模塊、電池狀態管理模塊、用戶指令解析模塊在充放電管理中計算出最優的充電時段、充電電量、放電時段和放電電量，通過給雙向充放電機發指令控制充放電機工作方式和充放電電流。
[0050]下面根據圖2對本發明進行詳細描述，
[0051]參照圖2所示，本發明采用分模塊設計方案，本發明涉及充放電控制算法包括以下模塊:電價分析模塊，用戶指令解析模塊，電池狀態管理模塊，電網負荷分析模塊、系統保護模塊、時鐘模塊和充放電管理模塊。
[0052]時鐘模塊該模塊用于產生最小時間片，由充放電管理模塊控制軟件得到當前時間、計算充放電時間段、計算充放電剩余時間，累積計算已充電時間、累積計算已放電時間，這些計算時間值將在充放電管理模塊內部引用。
[0053]電池狀態管理模塊用于解析來自BMS的CAN信息，采集電池的S0C、S0H值、最大允許充電流、最大允許放電電流、已經電池的充電電流、放電電流。
[0054]用戶指令解析模塊，該模塊用于解析用戶強制充電指令、強制放電指令，充電開始時間、充電結束時間，充電開始SOC、放電截止SOC、電池包溫度。
[0055]系統保護模塊結合S0H、電池包溫度、電池最大允許充電電流，電池最大允許放電電流通過SOH查表、電池包溫度系數限制電池最大允許充電電流，電池最大允許放電電流得到當前最大允許充電電流、當前允許最大放電電流。
[0056]電網負荷分析模塊解析互動調度平臺發送的分配可充電電量和分配可放電量。
[0057]充放電管理模塊為本發明算法的具體實現:
[0058]充放電開始條件
[0059]I)如果用戶解析模塊獲得的強制充電或強制放電信號為True，則立即開始充電或放電；
[0060]2)如果用戶設定了充放電開始時間，則在預設的時間進行充放電；
[0061]3)如果用戶設定了充放電開始的SOC值，則在預設的SOC區間進行充放電；
[0062]4)如果用戶沒有設定采用默認模式，則根據電網電價信息，以最低價格為控制目標，進行充放電開始控制；
[0063]充放電結束條件
[0064]I)如果用戶預設了 SOC區間，則在設定的SOC值結束充放電；
[0065]2)如果沒有預設SOC區間，則根據當前SOC值確定是否結束充放電；
[0066]3)如果電網分配的可用電量為零，且處于默認模式，則結束當前的充放電充放電電流控制；
[0067]I)結合系統保護輸入當前最大允許充放電電流進行，最充放電電流的上限進行限制；
[0068]2)結合電池SOC進行充放電電流的限制；
[0069]3)結合充電電流或放電電流，結合上述限制采用PI控制算法進行控制；
[0070]上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種充放電系統，其特征在于，包括觸摸屏，電池管理系統BMS，互動調度平臺，車載智能終端和雙向充放電機，其中， 所述觸摸屏連接至車載智能終端，用于獲得用戶的指令信息，包括充放電指令，充放電時間和充放電SOC ； 所述電池管理系統BMS通過CAN連接至車載智能終端，用于獲得電池狀態信息，包括純電動電池包的S0C、充放電電流、最大允許充放電電流、電池包溫度信息； 所述互動調度平臺通訊連接至車載智能終端，用于向車載智能終端發送分配充放電電量，電價信息，充放電時間段信息； 所述車載智能終端通過雙向充放電機控制完成純電動汽車與電網互動，其通過純電動汽車與電網充放電控制算法，控制雙向充放電機的充放電使能，充放電電流。
2.一種充放電控制系統，其特征在于，包括電價分析模塊，用戶指令解析模塊，電池狀態管理模塊，電網負荷分析模塊，系統保護模塊，時鐘模塊和充放電管理模塊，其中， 所述電價分析模塊連接至時鐘模塊，其用于解析智能電網互動調度平臺發過來的不同時段的充電電價信號、不同時段的放電電價信號； 所述用戶指令解析模塊連接至充放電管理模塊，其用于解析用戶強制充電指令、強制放電指令，充電開始時間、充電結束時間，充電開始SOC、放電截止SOC、電池包溫度； 所述電池狀態管理模塊分別連接至系統保護模塊和充放電管理模塊，其用于解析來自BMS的CAN信息，采集電池的S0C、S0H值、最大允許充電流、最大允許放電電流、電池的充電電流、放電電流； 所述電網負荷分析模塊連接至充放電管理模塊，其用于解析互動調度平臺發送的分配可充電電量和分配可放電量； 所述系統保護模塊連接至充放電管理模塊，其用于結合S0H、電池包溫度、電池最大允許充電電流，電池最大允許放電電流通過SOH查表、電池包溫度系數限制電池最大允許充電電流，電池最大允許放電電流得到當前最大允許充電電流、當前允許最大放電電流； 所述時鐘模塊分別連接至電價分析模塊和充放電管理模塊，其用于產生最小時間片，由充放電管理模塊控制軟件得到當前時間、計算充放電時間段、計算充放電剩余時間，累積計算已充電時間、累積計算已放電時間； 所述充放電管理模塊用于電網充放電控制算法的具體實現。
3.—種純電動汽車與電網充放電控制方法，其特征在于，采用充放電系統中車載智能終端通過雙向充放電機控制完成純電動汽車與電網互動: Cl)車載智能終端接收來自電池管理系統BMS的純電動電池包的S0C、充放電電流、最大允許充放電電流、電池包溫度信息等電池狀態信息； (2)車載智能終端通過無線通訊實時與電網互動調度平臺進行無線信息交互，獲得電網負荷信息與實時電價信息； (3)車載智能終端接收并解析觸摸屏用戶指令獲得用戶的指令信息； (4)車載智能終端通過純電動汽車與電網充放電控制算法，控制雙向充放電機的充放電使能，充放電電流。
4.如權利要求3所述的純電動汽車與電網充放電控制方法，其特征在于，所述充放電系統為權利要求1所述的充放電系統。
5.如權利要求3或4所述的純電動汽車與電網充放電控制方法，其特征在于，采用如下算法: a.通過充放電控制系統中電價分析模塊解析智能電網互動調度平臺發過來的不同時段的充電電價信號、不同時段的放電電價信號； b.結合時鐘模塊、電網負荷分析模塊、電池狀態管理模塊、用戶指令解析模塊在充放電管理中計算出最優的充電時段、充電電量、放電時段和放電電量； c.通過給雙向充放電機發指令控制充放電機工作方式和充放電電流。
6.如權利要求5所述的純電動汽車與電網充放電控制方法，其特征在于，所述充放電控制系統為權利要求2所述的充放電控制系統。
7.如權利要求5或6所述的純電動汽車與電網充放電控制方法，其特征在于，算法中進一步包括:充放電開始條件: 如果用戶解析模塊獲得的強制充電或強制放電信號為True，則立即開始充電或放電； 如果用戶設定了充放電開始時間，則在預設的時間進行充放電； 如果用戶設定了充放電開始的SOC值，則在預設的SOC區間進行充放電； 如果用戶沒有設定采用默認模式，則根據電網電價信息，以最低價格為控制目標，進行充放電開始控制。
8.如權利要求5-7中任一項所述的純電動汽車與電網充放電控制方法，其特征在于，算法中進一步包括:充放電結束條件: 如果用戶預設了 SOC區間，則在設定的SOC值結束充放電； 如果沒有預設SOC區間，則根據當前SOC值確定是否結束充放電； 如果電網分配的可用電量為零，且處于默認模式，則結束當前的充放電。
9.如權利要求5-8中任一項所述的純電動汽車與電網充放電控制方法，其特征在于，算法中進一步包括:充放電電流控制: 結合系統保護輸入當前最大允許充放電電流進行，最充放電電流的上限進行限制；結合電池SOC進行充放電電流的限制； 結合充電電流或放電電流，結合上述限制采用PI控制算法進行控制。
【文檔編號】H02J7/00GK103580250SQ201310535694
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月31日 優先權日:2013年10月31日
【發明者】柳士江 申請人:奇瑞汽車股份有限公司