基于车辆的充放电系统及其控制方法与流程

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种基于车辆的充放电系统及其控制方法。

背景技术：

目前，越来越多的车企在其车辆平台上批量化搭载双向充电机，该双向充电机具备单向220v对外放电功能，但由于该放电功能主要针对用户野外用电需求，因此使用频次低，设备闲置率高。

相关技术中，v2g(全称vehicletogrid，即电动车和电网之间的电能互动)对外放电技术可以在电动汽车不使用时，将车载电池的电能释放给电网，在车载电池需要充电时，电流则由电网流向车辆。存在以下问题：当车载电池需要对外放电时，电网不一定需求电力反馈，进而导致对外放电功能在实际应用中无法很好的实现。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于车辆的充放电系统。该系统解决了车辆和电网的电能供需关系之间存在的时间差问题，提高了车辆的动力电池利用率。

本发明的第二个目的在于提出一种基于车辆的充放电系统的控制方法。

为了实现上述目的，本发明的第一方面实施例公开了一种基于车辆的充放电系统，包括：车辆组件，所述车辆组件包括动力电池和车载双向充电机，用于在需要对外放电时，生成请求信号，并在接收到放电确认时，通过所述车载双向充电机对所述动力电池对外放电；充放电设备，所述充放电设备与所述车辆组件通信，接收所述车辆组件发送的请求信号，并根据所述请求信号确定为放电需求时，向所述车辆组件反馈所述放电确认，并中转所述车载双向充电机输出的电能；梯次电池储能站，所述梯次电池储能站分别与所述充放电设备和电网相连，以接收所述充放电设备中转的电能，并进行存储或者输出给所述电网。

根据本发明实施例的基于车辆的充放电系统，可以在车辆需要对外放电时，通过充放电设备中转车载双向充电机输出的电能，梯次电池储能站接收充放电设备中转的电能，并进行存储或者根据电网的实时需求输出电能给电网，解决了车辆和电网的电能供需关系之间存在的时间差问题，提高了车辆的动力电池利用率。

在一些示例中，所述车辆组件和所述充放电设备之间通过脉冲信号进行通信。

在一些示例中，所述请求信号包括工作状态标志位、功率识别信息标志位、时间约定信息标志位和数据校验标志位，其中，所述工作状态标志位表示放电状态、预充状态、正常充电状态；所述功率识别信息标志位表示充电功率；时间约定信息标志位表示定时时间；数据校验标志位表示数据的奇偶校验。

在一些示例中，所述车辆组件还用于在需要充电时，生成请求信号，并在接收到充电确认时，通过所述车载双向充电机对所述动力电池进行充电；所述充放电设备还用于根据所述请求信号确定为充电需求时，向所述车辆组件反馈所述充电确认，并中转所述梯次电池储能站存储的电能，或者所述梯次电池储能站从所述电网中获取的电能。

在一些示例中，所述充放电设备还用于对所述动力电池对外放电的电量或者所述动力电池充电的电量进行计费。

在一些示例中，所述充放电设备包括充电桩。

本发明的第二方面的实施例公开了一种基于车辆的充放电系统的控制方法，包括以下步骤：在需要对外放电时，车辆组件生成请求信号，并在接收到放电确认时，通过所述车载双向充电机对所述动力电池对外放电；充放电设备接收所述车辆组件发送的请求信号，并根据所述请求信号确定为放电需求时，向所述车辆组件反馈所述放电确认，并中转所述车载双向充电机输出的电能，其中，所述梯次电池储能站分别与所述充放电设备和电网相连，以接收所述充放电设备中转的电能，并进行存储或者输出给所述电网。

根据本发明实施例的基于车辆的充放电系统的控制方法，可以在车辆需要对外放电时，通过充放电设备中转车载双向充电机输出的电能，梯次电池储能站接收充放电设备中转的电能，并进行存储或者根据电网的实时需求输出电能给电网，解决了车辆和电网的电能供需关系之间存在的时间差问题，提高了车辆的动力电池利用率。

在一些示例中，所述请求信号包括工作状态标志位、功率识别信息标志位、时间约定信息标志位和数据校验标志位，其中，所述工作状态标志位表示放电状态、预充状态、正常充电状态；所述功率识别信息标志位表示充电功率；时间约定信息标志位表示定时时间；数据校验标志位表示数据的奇偶校验。

在一些示例中，还包括：在需要充电时，所述车辆组件生成请求信号，并在接收到充电确认时，通过所述车载双向充电机对所述动力电池进行充电；所述充放电设备根据所述请求信号确定为充电需求时，向所述车辆组件反馈所述充电确认，并中转所述梯次电池储能站存储的电能，或者所述梯次电池储能站从所述电网中获取的电能。

在一些示例中，还包括：所述动力电池对外放电或者所述动力电池充电时，所述充放电设备对所述动力电池对外放电的电量或者所述动力电池充电的电量进行计费。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1是根据本发明一个实施例的基于车辆的充放电系统结构框图；

图2是根据本发明一个实施例的车辆组件和充放电设备进行通信的脉冲信号pwm占空比和最大充电电流之间的关系；

图3是根据本发明一个实施例的基于车辆的充放电系统的请求信号数字通讯波形示意图；

图4是根据本发明一个实施例的基于车辆的充放电系统的控制方法流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下结合附图描述根据本发明实施实例的基于车辆的充放电系统及其控制方法。

图1是根据本发明一个实施例的基于车辆的充放电系统结构框图。

如图1所示，基于车辆的充放电系统100包括车辆组件110、充放电设备120及梯次电池储能站130。

车辆组件110包括动力电池111和车载双向充电机112，用于在需要对外放电时，生成请求信号，并在接收到放电确认时，通过车载双向充电机112对动力电池111进行对外放电；充放电设备120与车辆组件110通信，用于接收车辆组件110发送的请求信号，并根据请求信号确定为放电需求时，向车辆组件110反馈放电确认，并中转车载双向充电机112输出的电能；梯次电池储能站130分别与充放电设备120和电网相连，以接收充放电设备120中转的电能，并进行存储或者输出给电网。

在具体的示例中，车辆组件110和充放电设备120之间通过脉冲信号进行通信，通常利用cp(全称controlpilot，即控制导引)信号作为充放电设备120和车辆组件110之间的充放电识别控制引脚，其中，cp信号是频率为1khz的pwm信号，cp信号的占空比设置双向充电机112的最大充电电流，cp信号的占空比d与最大充电电流之间的关系如图2所示，其中，充电桩即为充放电设备120。

其中，车载双向充电机112通常为单向7kw充电机，对外放电能力为3kw～7kw。

进一步地，请求信号包括工作状态标志位、功率识别信息标志位、时间约定信息标志位和数据校验标志位，其中，工作状态标志位表示放电状态、预充状态、正常充电状态；功率识别信息标志位表示充电功率；时间约定信息标志位表示定时时间；数据校验标志位表示数据的奇偶校验。

具体地，请求信号的数字通讯数据中，5％占空比表示“0”，95％占空比表示“1”，请求信号的数字通讯数据格式如下：工作状态标志位(2位)+功率识别信息标志位(4位)+时间约定信息标志位(4位)+数据校验标志位(1位)。工作状态标志位中，00表示对外放电状态，01表示预充状态，10表示正常充电状态，11则表示预留；功率识别信息标志位按照二进制赋值方法表示0～7，对应0～7kw的充电功率；时间约定信息标志位也按照二进制赋值方法，表示0～15，对应最长15个小时的定时时间。如图3所示，为请求信号的数字通讯波形示意图。

也就是说，在需要对外放电时，车辆组件110发送一段1khz的占空比(持续时间≤3s)给充放电设备120，充放电设备120接收请求信号后，回复一段1khz，一定占空比的pwm波(波形图和数据格式与上述请求信号的相同)，给车辆组件110，车辆组件110收到充放电设备120回复的放电确认后，通过车载双向充电机112输出电能，对外放电。

在具体的示例中，车辆组件110还用于在需要充电时，生成请求信号，并在接收到充电确认时，通过车载双向充电机112对动力电池111进行充电；充放电设备120还用于根据请求信号确定为充电需求时，向车辆组件110反馈充电确认，并中转梯次电池储能站130存储的电能，或者梯次电池储能站130从电网中获取的电能，和现有技术相比，该系统的隔离式设计提高了系统在充放电过程中的安全性能。

进一步地，充放电设备120还用于对动力电池111对外放电的电量或者动力电池111充电的电量进行计费。由此，可以给用户以一定的经济补偿，实现供销双方的利益共赢，进一步推动电动汽车的快速发展。

需要说明的是，本发明实施例中的充放电设备120包括充电桩。

根据本发明实施例的基于车辆的充放电系统，可以在车辆需要对外放电时，通过充放电设备中转车载双向充电机输出的电能，梯次电池储能站接收充放电设备中转的电能，并进行存储或者根据电网的实时需求输出电能给电网，解决了车辆和电网的电能供需关系之间存在的时间差问题，提高了车辆的动力电池利用率。

图4是根据本发明一个实施例的基于车辆的充放电系统的控制方法流程图。

如图4所示，本发明实施例的基于车辆的充放电系统的控制方法包括以下步骤：

s101：在需要对外放电时，车辆组件生成请求信号，并在接收到放电确认时，通过车载双向充电机对动力电池对外放电；

s102：充放电设备接收车辆组件发送的请求信号，并根据请求信号确定为放电需求时，向车辆组件反馈放电确认，并中转车载双向充电机输出的电能。

其中，梯次电池储能站分别与充放电设备和电网相连，以接收充放电设备中转的电能，并进行存储或者输出给电网。

在本发明的一个实施例中，请求信号包括工作状态标志位、功率识别信息标志位、时间约定信息标志位和数据校验标志位，其中，工作状态标志位表示放电状态、预充状态、正常充电状态；功率识别信息标志位表示充电功率；时间约定信息标志位表示定时时间；数据校验标志位表示数据的奇偶校验。

在本发明的一个实施例中，还包括：在需要充电时，车辆组件生成请求信号，并在接收到充电确认时，通过车载双向充电机对动力电池进行充电；充放电设备根据请求信号确定为充电需求时，向车辆组件反馈充电确认，并中转梯次电池储能站存储的电能，或者梯次电池储能站从电网中获取的电能。

在本发明的一个实施例中，还包括：动力电池对外放电或者动力电池充电时，充放电设备对动力电池对外放电的电量或者动力电池充电的电量进行计费。

根据本发明实施例的基于车辆的充放电系统的控制方法，可以在车辆需要对外放电时，通过充放电设备中转车载双向充电机输出的电能，梯次电池储能站接收充放电设备中转的电能，并进行存储或者根据电网的实时需求输出电能给电网，解决了车辆和电网的电能供需关系之间存在的时间差问题，提高了车辆的动力电池利用率。

需要说明的是，本发明实施例的基于车辆的充放电系统的控制方法的具体实现方式与本发明实施例的基于车辆的充放电系统的具体实现方式类似，具体请参见系统部分的描述，此处不做赘述。

另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。