本发明涉及一种电动汽车充电一体化安全预警保护方案，属于电动汽车充电保护技术领域。
背景技术：
随着化石燃料的逐渐枯竭以及环境保护的需求，新能源汽车即电动汽车得到了大规模的发展，由于电动汽车相关技术水平发展方面的原因，其自身的安全问题还有待提高。近几年来多起电动汽车充电着火以及一些重大交通安全事故，使人们越来越担心交通工具的运行安全和乘员的生命财产安全，现阶段电动汽车充电保护领域缺乏一套完善的保护方案。现有的保护方案多是针对电动汽车电池管理系统(bms系统)及充电桩的状态监测，且都是短期排除故障，缺乏长期的设备安全等级评估，这都埋下了电动汽车充电事故的隐患。因此，针对电动汽车充电安全的需求，亟需一套完善的电动汽车充电安全保护方案，以提高充电的安全性，推动电动汽车更好地规模化发展。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种电动汽车充电一体化安全预警保护方案。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：一种电动汽车充电一体化安全预警保护系统方案，包括车桩网充电相关信息采集存储部分，通过车辆电池管理系统采集的充电及故障信息以can总线通信上送至充电站监控管理系统，而后以互联网或者以太网传输至充电运营管理平台服务器；通过充电桩监控管理系统采集的充电及故障信息以can总线或者2/3/4g形式上送至充电站监控管理系统，而后以互联网或者以太网上送至充电运营管理平台服务器；通过充电站所在台区的配电管理系统获取该台区的相关充电时状态信息及故障信息，以光纤通信或者无线通信方式上传充电运营管理平台服务器；并对相应信息进行存储；
车桩网短期一体化故障逻辑判断处理部分，根据平台服务器实时接收的充电信息用于完成短期充电故障信息的逻辑判断，并进行相应的消息推送，故障处理操作反馈给各电池管理系统、充电桩管理系统以及配电管理系统用以切断联通的开关；
车桩网中长期一体化预警处理部分，根据平台存储的车桩网存储的充电历史信息，用于完成车桩网一体化安全状态评估，给出预警等级，完成故障信息推送，故障处理操作反馈给车桩网系统用以提醒健康状态低的系统及时检修排除隐患。
优选地，所述车桩网短期一体化故障逻辑判断处理部分包括：车桩网短期充电相关信息输入(车桩网故障代码信息、车桩网通断状态数据和车桩网运行数据)、车桩网短期故障一体化判断流程处理及故障告警及故障处理输出。通过短期充电相关故障及运行信息输入，然后经过一体化判断处理，最后输出报警。
优选地，所述车桩网短期故障一体化判断流程处理包括故障拓扑关联分析、故障逻辑判断和一体化故障处理，其中故障拓扑关联是为故障提供一体化逻辑判断依据，故障处理就是一体化判断结果输出。
优选地，所述故障拓扑关联分析包括如下步骤：获取车桩网短期故障代码，判断短期故障代码类型，如果获取车辆电池管理系统短期故障代码，随后获取车辆连接的充电桩逻辑关系，并得到充电桩连接的配电台区逻辑关系；如果获取充电桩短期故障代码，随后获取充电桩连接的车辆逻辑关系，并得到充电桩所在台区的逻辑关系；如果获取区域配电网短期故障代码，随后获取配电台区连接的充电桩逻辑关系，并获取配电台区充电桩连接的车辆逻辑关系。
优选地，所述故障逻辑判断包括车辆故障逻辑判断、充电桩故障逻辑判断和配电网台区故障逻辑判断，所述车辆故障逻辑判断流程包括如下步骤：
采集充电连接器状态及充电电流，判断连接器是否已经断开且充电电流小于无流门槛值，如果连接器已断开表明车辆短期故障已切除并转向故障处理程序；如果未断开连接器表明车辆短期故障未切除并发出充电桩切除指令，循环采集充电桩开关状态及充电电流，延迟三秒判断，判断充电桩是否已经断开且充电电流小于无流门槛值；如果充电桩断开转向故障处理程序，否则发去配电台区故障切除指令，然后进行故障处理；
充电桩故障逻辑判断流程包括如下步骤：
采集充电桩开关状态及充电电流，判断充电桩是否断开且充电电流小于无流门槛值，如果断开表明桩故障已切除，转向故障处理程序，否则发去配电台区故障切除指令，然后进行故障处理；
配电台区故障逻辑判断流程包括如下步骤：采集配电台区开关状态及充电电流，判断配电台区开关是否断开且充电电流小于无流门槛值，如果断开表明配电台区故障已切除，转向故障处理程序，否则向配电台区高压侧发出故障切除指令，然后进行故障处理。
优选地，所述车桩网短期一体化故障处理流程包括如下步骤：判断操作指令是故障切除还是告警指令，如果是告警信号指令则发出声光电故障告警信号，如果是切除指令则切除拓扑关联的车桩网开关，并发出声光电故障告警信号。
优选地，所述车桩网中长期一体化预警处理部分包括：车桩网中长期充电相关信息输入、车桩网中长期故障一体化预警流程处理、预警信息推送及预警处理输出。车桩网中长期充电相关信息输入包括车桩网中长期预警数据、车桩网短期故障代码、车桩网运行异常数据；车桩网中长期故障一体化预警流程处理包括运行状态安全指标选取、车桩网一体化安全状态评估、一体化预警处理。车桩网中长期预警数据是根据各自车桩网充电历史信息数据通过中长期预警算法得出相应的预警结果，通过中长期期充电相关故障及预警信息输入，然后经过一体化判断处理，通过评估算法得出预警等级，最后输出预警。
优选地，所述车桩网中长期故障一体化预警流程中，运行状态安全指标选取采用了灰色关联度方法选取九个中长期预警指标，分别为：电动汽车电池的健康度、可充电裕度、电池异常数据指标、充电桩的健康度、最大可充电功率、充电桩异常数据指标、区域配电网的健康度、负荷预测功率和电网异常数据指标。
优选地，所述车桩网中长期预警信息告警及预警处理输出包括预警信息推送、语音输出、故障指示的告警以及电池健康预警、充电桩预警、区域配电网预警的操作。
本发明技术方案的优点主要体现在：本发明从电动汽车、充电桩及配电网一体化角度考虑了电动汽车充电的安全性，同时从短期故障判断以及中长期预警多时空尺度上，最大程度地预测到安全故障或者隐患，并给出合理的处理方案，及早加以解决，尽可能地保障了电动汽车充电过程的安全性，为大规模推动电动汽车发展提供了一个技术支撑。
附图说明
图1是本发明的一种电动汽车充电安全一体化预警保护方案的结构示意图。
图2是本发明的车桩网短期一体化故障逻辑判断处理部分图。
图3是本发明的车桩网短期故障拓扑关联图。
图4是本发明的车辆故障逻辑判断流程图。
图5是本发明的充电桩桩故障逻辑判断流程图。
图6是本发明的配电网台区故障逻辑判断流程图。
图7是本发明的车桩网短期一体化故障处理流程图。
图8是本发明的车桩网中长期一体化故障预警处理部分图。
图9是本发明的车桩网中长期一体化安全状态评估体系图。
具体实施方式
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
本发明提供了一种电动汽车充电一体化安全预警保护方案，针对电动汽车、充电桩、区域配电网安全性，从短期故障排除以及长期预警方面，确保电动汽车充电安全性，避免出现安全隐患。
本发明揭示了一种电动汽车充电一体化安全预警保护方案，具体地，电动汽车充电一体化安全预警保护方案，如图1所示，包括车桩网充电相关信息采集存储部分，用于采集车桩网充电过程信息，包含各种故障预警信息，并进行相应存储；车桩网短期一体化故障逻辑判断处理部分，用于完成短期充电故障信息的逻辑判断，并进行相应的消息推送，故障处理操作；车桩网中长期一体化预警处理部分，用于完成车桩网一体化安全状态评估，给出预警等级，完成故障信息推送，故障处理操作。
具体地，车桩网充电相关信息采集存储部分，通过车辆电池管理系统采集的充电及故障信息以can总线通信上送至充电站监控管理系统，而后以互联网或者以太网传输至充电运营管理平台服务器；通过充电桩监控管理系统采集的充电及故障信息以can总线或者2/3/4g形式上送至充电站监控管理系统，而后以互联网或者以太网上送至充电运营管理平台服务器；通过充电站所在台区的配电管理系统获取该台区的相关充电时状态信息及故障信息，以光纤通信或者无线通信方式上传充电运营管理平台服务器；并对相应信息进行存储。
车桩网短期一体化故障逻辑判断处理部分，根据平台服务器实时接收的充电信息用于完成短期充电故障信息的逻辑判断，并进行相应的消息推送，故障处理操作反馈给各电池管理系统、充电桩管理系统以及配电管理系统用以切断联通的开关。
车桩网中长期一体化预警处理部分，根据平台存储的车桩网存储的充电历史信息，用于完成车桩网一体化安全状态评估，给出预警等级，完成故障信息推送，故障处理操作反馈给车桩网系统用以提醒健康状态低的系统及时检修排除隐患。
所述车桩网短期一体化故障逻辑判断处理部分的结构如图2所示，具体包括：车桩网短期充电相关信息输入(车桩网故障代码信息、车桩网通断状态数据和车桩网运行数据)、车桩网短期故障一体化判断流程处理、故障告警及故障处理输出。通过短期充电相关故障及运行信息输入，然后经过一体化判断处理，最后输出报警。
所述车桩网短期故障一体化判断流程处理包括故障拓扑关联分析、故障逻辑判断和一体化故障处理，其中故障拓扑关联是为故障提供一体化逻辑判断依据，故障处理就是一体化判断结果输出。
所述故障拓扑关联分析如图3所示，该故障拓扑关联分析包括如下步骤：获取车桩网短期故障代码，判断短期故障代码类型，如果获取车辆电池管理系统短期故障代码，随后获取车辆连接的充电桩逻辑关系，并得到充电桩连接的配电台区逻辑关系；如果获取充电桩短期故障代码，随后获取充电桩连接的车辆逻辑关系，并得到充电桩所在台区的逻辑关系；如果获取区域配电网短期故障代码，随后获取配电台区连接的充电桩逻辑关系，并获取配电台区充电桩连接的车辆逻辑关系。
所述故障逻辑判断包括车辆故障逻辑判断、充电桩故障逻辑判断和配电网台区故障逻辑判断，所述车辆故障逻辑判断流程如图4所示，该车辆故障逻辑判断流程包括如下步骤：
采集充电连接器状态及充电电流，判断连接器是否已经断开且充电电流小于无流门槛值，如果连接器已断开表明车辆短期故障已切除并转向故障处理程序；如果未断开连接器表明车辆短期故障未切除并发出充电桩切除指令，循环采集充电桩开关状态及充电电流，延迟三秒判断，判断充电桩是否已经断开且充电电流小于无流门槛值；如果充电桩断开转向故障处理程序，否则发去配电台区故障切除指令，然后进行故障处理；
充电桩故障逻辑判断流程如图5所示，该充电桩故障逻辑判断流程包括如下步骤：采集充电桩开关状态及充电电流，判断充电桩是否断开且充电电流小于无流门槛值，如果断开表明桩故障已切除，转向故障处理程序，否则发去配电台区故障切除指令，然后进行故障处理；
配电台区故障逻辑判断流程如图6所示，该配电台区故障逻辑判断流程包括如下步骤：采集配电台区开关状态及充电电流，判断配电台区开关是否断开且充电电流小于无流门槛值，如果断开表明配电台区故障已切除，转向故障处理程序，否则向配电台区高压侧发出故障切除指令，然后进行故障处理。
所述车桩网短期一体化故障处理流程如图7所示，该车桩网短期一体化故障处理流程包括如下步骤：判断操作指令是故障切除还是告警指令，如果是告警信号指令则发出声光电故障告警信号，如果是切除指令则切除拓扑关联的车桩网开关，并发出声光电故障告警信号。
所述车桩网中长期一体化预警处理部分如图8所示，该车桩网中长期一体化预警处理部分包括：车桩网中长期充电相关信息输入、车桩网中长期故障一体化预警流程处理、预警信息推送及预警处理输出。车桩网中长期充电相关信息输入包括车桩网中长期预警数据、车桩网短期故障代码、车桩网运行异常数据；车桩网中长期故障一体化预警流程处理包括运行状态安全指标选取、车桩网一体化安全状态评估、一体化预警处理。车桩网中长期预警数据是根据各自车桩网充电历史信息数据通过中长期预警算法得出相应的预警结果，通过中长期期充电相关故障及预警信息输入，然后经过一体化判断处理，通过评估算法得出预警等级，最后输出预警。
所述车桩网中长期故障一体化预警流程中，运行状态安全指标选取采用了灰色关联度方法选取九个中长期预警指标，分别为：电动汽车电池的健康度、可充电裕度、电池异常数据指标、充电桩的健康度、最大可充电功率、充电桩异常数据指标、区域配电网的健康度、负荷预测功率和电网异常数据指标。
所述车桩网中长期预警信息告警及预警处理输出包括预警信息推送、语音输出、故障指示的告警以及电池健康预警、充电桩预警、区域配电网预警的操作。
所述车桩网中长期一体化预警流程中，其中长期一体化安全状态评估体系如图9所示，车桩网一体化安全状态评估采用模糊评价分析法给出相应的预警等级，具体操作如下：
设定第一层级评价指标集合为
u＝{u1，u2，u3}(1)
式中，u1为电池隐患指标集，u2为充电桩隐患指标集，u3为区域配网隐患指标集。综合评价指标集中各评价因素的二级指标因素集合为
式中，u11，u12，u13分别代表电池的健康度、可充电裕度、电池异常数据；u21，u22，u23分别代表充电桩的健康度、最大可充电功率、充电桩异常数据；u31，u32，u33分别代表区域配电网的健康度、负荷预测功率、电网异常数据。
确定相应的指标权重，建立相应的权重系数矩阵，有
式中，a11，a12，a13分别代表电池的健康度、可充电裕度、电池异常数据所占比重；a21，a22，a23分别代表充电桩的健康度、最大可充电功率、充电桩异常数据权重a31，a32，a33分别代表区域配电网的健康度、负荷预测功率、电网异常数据所占比重。
选取五级评价等级集，即
v＝{v1，v2，v3，v4，v5}(4)
式中，v1为绝对安全，v2为安全，v3为一般，v4为危险，v5为非常危险。
确定第i个一级指标ui的单因素模糊评价矩阵
则单级评估结果为
bi＝ai×ri＝[bi1，bi2，l，bi5](6)
则电动汽车、充电桩、区域配电网三个一级指标的综合评价决策矩阵为
而对电动汽车、充电桩、区域配电网这三个第一层评价指标权重，根据灰色关联度获取权重结果为w＝[w1，w2，w3]
则中长期一体化安全综合评估结果，为
c＝w×r＝[c1，c2，l，c5](8)
并根据c中权重的最大值确定隶属于v中哪一个评价等级，并给出相应的预警等级。对车桩网中长期预警信息告警进行预警信息推送、语音输出、故障指示的输出以及对电池健康预警、充电桩预警、区域配电网预警的处理操作。
该预警保护方案充分考虑到电动汽车充电过程的短期及中长期故障预警，最大程度预测到安全故障或者隐患，并给出合理的处理方案，及早加以解决。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。