一種充放電系統(tǒng)，充放電控制系統(tǒng)以及純電動汽車與電網(wǎng)充放電控制方法
【專利摘要】本發(fā)明重點研究一種純電動汽車與電網(wǎng)充放電控制方法，設(shè)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(tài)信息，而且與電網(wǎng)互動調(diào)度平臺進行無線信息交互，獲得電網(wǎng)負荷信息與實時電價信息解，解析觸摸屏發(fā)送的用戶指令，通過純電動汽車與電網(wǎng)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(xié)調(diào)控制，以滿足電動汽車及電網(wǎng)平衡控制的實際需求，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)幅、調(diào)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(wǎng)互動平臺，調(diào)節(jié)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(tǒng)，充放電控制系統(tǒng)以及純電動汽車與電網(wǎng)充放電控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明重點研究一種純電動汽車與電網(wǎng)充放電控制方法，涉及智能電網(wǎng)領(lǐng)域，借助信息技術(shù)和電力電網(wǎng)控制技術(shù)，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(wǎng)，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)幅、調(diào)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(wǎng)互動平臺，調(diào)節(jié)電動汽車的充放電電量和電流的大小。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)及家用電器的迅猛發(fā)展，對電力的需求日益增長，國家也一直在建設(shè)新的大小規(guī)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(jīng)常出現(xiàn)拉閘限電的措施，以人為降低電網(wǎng)的負荷需求。
[0003]同時電網(wǎng)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(wǎng)功率需求很高，電網(wǎng)需要調(diào)用備用的儲能電站為電網(wǎng)供電，儲能電站目前有水電、抽水蓄電電站及火電等?；痣娫靸r高、啟停時間長，污染嚴(yán)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(wǎng)功率需求過小，電網(wǎng)又不得不通過主動抽水蓄能等措施來增加電網(wǎng)負載，以保持電網(wǎng)功率的穩(wěn)定。
[0004]當(dāng)前電動汽車技術(shù)發(fā)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(wǎng)，隨著市場上電動車數(shù)量的持續(xù)上升，對電力需求也不斷加大，在電網(wǎng)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(wǎng)的一部分負載，理論上可以通過受控的充放電來改善電網(wǎng)的功率平衡。例如可以選擇在夜間等電網(wǎng)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(wǎng)功率負載高的時段反方向?qū)﹄娋W(wǎng)放電，可增加電網(wǎng)的實際輸出功率，對電網(wǎng)的功率穩(wěn)定有重要意義，這也是當(dāng)前積極研究的一種熱點新技術(shù)。
[0005]利用大規(guī)模電動汽車作為分布式儲能單元與電網(wǎng)進行互動，在用電高峰時向電網(wǎng)放電，在用電低谷時充電，使電網(wǎng)負荷趨于平衡，可以提高電網(wǎng)利用率，減少電廠、輸電、配電建設(shè)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(chǎn)品的競爭力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種純電動汽車與電網(wǎng)充放電控制方法，通過設(shè)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(xié)調(diào)控制，以滿足電動汽車及電網(wǎng)平衡控制的實際需求，有利于降低車輛使用費用，平衡電網(wǎng)負荷。
[0007]具體技術(shù)方案如下:
[0008]該控制系統(tǒng)包括觸摸屏，電池管理系統(tǒng)BMS，互動調(diào)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(tǒng)BMS通過CAN連接至車載智能終端，用于獲得電池狀態(tài)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(diào)度平臺通訊連接至車載智能終端，用于向車載智能終端發(fā)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(wǎng)互動，其通過純電動汽車與電網(wǎng)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(wǎng)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(tài)管理模塊，電網(wǎng)負荷分析模塊，系統(tǒng)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?xí)r鐘模塊，其用于解析智能電網(wǎng)互動調(diào)度平臺發(fā)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(jié)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(tài)管理模塊分別連接至系統(tǒng)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(wǎng)負荷分析模塊連接至充放電管理模塊，其用于解析互動調(diào)度平臺發(fā)送的分配可充電電量和分配可放電量；
[0017]所述系統(tǒng)保護模塊連接至充放電管理模塊，其用于結(jié)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(shù)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(dāng)前最大允許充電電流、當(dāng)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(chǎn)生最小時間片，由充放電管理模塊控制軟件得到當(dāng)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(wǎng)充放電控制算法的具體實現(xiàn)。
[0020]一本發(fā)明采用充放電系統(tǒng)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(wǎng)互動:
[0021](I)車載智能終端接收來自電池管理系統(tǒng)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(tài)信息；
[0022](2)車載智能終端通過無線通訊實時與電網(wǎng)互動調(diào)度平臺進行無線信息交互，獲得電網(wǎng)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(wǎng)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(tǒng)為權(quán)利要求1所述的充放電系統(tǒng)。
[0026]進一步地，采用如下算法:
[0027]a.通過充放電控制系統(tǒng)中電價分析模塊解析智能電網(wǎng)互動調(diào)度平臺發(fā)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(jié)合時鐘模塊、電網(wǎng)負荷分析模塊、電池狀態(tài)管理模塊、用戶指令解析模塊在充放電管理中計算出最優(yōu)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(fā)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(tǒng)為權(quán)利要求2所述的充放電控制系統(tǒng)。
[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(shè)定了充放電開始時間，則在預(yù)設(shè)的時間進行充放電；
[0034]如果用戶設(shè)定了充放電開始的SOC值，則在預(yù)設(shè)的SOC區(qū)間進行充放電；
[0035]如果用戶沒有設(shè)定采用默認(rèn)模式，則根據(jù)電網(wǎng)電價信息，以最低價格為控制目標(biāo)，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(jié)束條件:
[0037]如果用戶預(yù)設(shè)了 SOC區(qū)間，則在設(shè)定的SOC值結(jié)束充放電；
[0038]如果沒有預(yù)設(shè)SOC區(qū)間，則根據(jù)當(dāng)前SOC值確定是否結(jié)束充放電；
[0039]如果電網(wǎng)分配的可用電量為零，且處于默認(rèn)模式，則結(jié)束當(dāng)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(jié)合系統(tǒng)保護輸入當(dāng)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(jié)合電池SOC進行充放電電流的限制；
[0043]結(jié)合充電電流或放電電流，結(jié)合上述限制采用PI控制算法進行控制。
[0044]與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可有效解決智能電網(wǎng)和純電動汽車充放電協(xié)調(diào)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(wǎng)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(fā)明集成了電網(wǎng)負荷信息、用戶需求和電動電池荷電狀態(tài)以及電池本身的電特性進行電池的充放電管理，本發(fā)明實現(xiàn)通過雙向充放電機，通過控制充放電機的充放電，實現(xiàn)電動車與電網(wǎng)的互動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0045]圖1為本發(fā)明充放電系統(tǒng)圖
[0046]圖2為本發(fā)明充放電控制算法控制原理圖
【具體實施方式】
[0047]下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進行詳細描述，其為本發(fā)明多種實施方式中的一種優(yōu)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(wǎng)互動。車載智能終端同電池管理系統(tǒng)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(tài)信息，具有無線通訊功能能夠?qū)崟r與電網(wǎng)互動調(diào)度平臺進行無線信息交互，獲得電網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)互動調(diào)度平臺發(fā)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(jié)合時鐘模塊、電網(wǎng)負荷分析模塊、電池狀態(tài)管理模塊、用戶指令解析模塊在充放電管理中計算出最優(yōu)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(fā)指令控制充放電機工作方式和充放電電流。
[0050]下面根據(jù)圖2對本發(fā)明進行詳細描述，
[0051]參照圖2所示，本發(fā)明采用分模塊設(shè)計方案，本發(fā)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(tài)管理模塊，電網(wǎng)負荷分析模塊、系統(tǒng)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(chǎn)生最小時間片，由充放電管理模塊控制軟件得到當(dāng)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(nèi)部引用。
[0053]電池狀態(tài)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(jīng)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(jié)束時間，充電開始SOC、放電截止SOC、電池包溫度。
[0055]系統(tǒng)保護模塊結(jié)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(shù)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(dāng)前最大允許充電電流、當(dāng)前允許最大放電電流。
[0056]電網(wǎng)負荷分析模塊解析互動調(diào)度平臺發(fā)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(fā)明算法的具體實現(xiàn):
[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(shè)定了充放電開始時間，則在預(yù)設(shè)的時間進行充放電；
[0061]3)如果用戶設(shè)定了充放電開始的SOC值，則在預(yù)設(shè)的SOC區(qū)間進行充放電；
[0062]4)如果用戶沒有設(shè)定采用默認(rèn)模式，則根據(jù)電網(wǎng)電價信息，以最低價格為控制目標(biāo)，進行充放電開始控制；
[0063]充放電結(jié)束條件
[0064]I)如果用戶預(yù)設(shè)了 SOC區(qū)間，則在設(shè)定的SOC值結(jié)束充放電；
[0065]2)如果沒有預(yù)設(shè)SOC區(qū)間，則根據(jù)當(dāng)前SOC值確定是否結(jié)束充放電；
[0066]3)如果電網(wǎng)分配的可用電量為零，且處于默認(rèn)模式，則結(jié)束當(dāng)前的充放電充放電電流控制；
[0067]I)結(jié)合系統(tǒng)保護輸入當(dāng)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(jié)合電池SOC進行充放電電流的限制；
[0069]3)結(jié)合充電電流或放電電流，結(jié)合上述限制采用PI控制算法進行控制；
[0070]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種充放電系統(tǒng)，其特征在于，包括觸摸屏，電池管理系統(tǒng)BMS，互動調(diào)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(tǒng)BMS通過CAN連接至車載智能終端，用于獲得電池狀態(tài)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(diào)度平臺通訊連接至車載智能終端，用于向車載智能終端發(fā)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(wǎng)互動，其通過純電動汽車與電網(wǎng)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(tǒng)，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(tài)管理模塊，電網(wǎng)負荷分析模塊，系統(tǒng)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?xí)r鐘模塊，其用于解析智能電網(wǎng)互動調(diào)度平臺發(fā)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(jié)束時間，充電開始SOC、放電截止SOC、電池包溫度； 所述電池狀態(tài)管理模塊分別連接至系統(tǒng)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(wǎng)負荷分析模塊連接至充放電管理模塊，其用于解析互動調(diào)度平臺發(fā)送的分配可充電電量和分配可放電量； 所述系統(tǒng)保護模塊連接至充放電管理模塊，其用于結(jié)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(shù)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(dāng)前最大允許充電電流、當(dāng)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(chǎn)生最小時間片，由充放電管理模塊控制軟件得到當(dāng)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(wǎng)充放電控制算法的具體實現(xiàn)。
3.—種純電動汽車與電網(wǎng)充放電控制方法，其特征在于，采用充放電系統(tǒng)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(wǎng)互動: Cl)車載智能終端接收來自電池管理系統(tǒng)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(tài)信息； (2)車載智能終端通過無線通訊實時與電網(wǎng)互動調(diào)度平臺進行無線信息交互，獲得電網(wǎng)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(wǎng)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(quán)利要求3所述的純電動汽車與電網(wǎng)充放電控制方法，其特征在于，所述充放電系統(tǒng)為權(quán)利要求1所述的充放電系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的純電動汽車與電網(wǎng)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(tǒng)中電價分析模塊解析智能電網(wǎng)互動調(diào)度平臺發(fā)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(jié)合時鐘模塊、電網(wǎng)負荷分析模塊、電池狀態(tài)管理模塊、用戶指令解析模塊在充放電管理中計算出最優(yōu)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(fā)指令控制充放電機工作方式和充放電電流。
6.如權(quán)利要求5所述的純電動汽車與電網(wǎng)充放電控制方法，其特征在于，所述充放電控制系統(tǒng)為權(quán)利要求2所述的充放電控制系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的純電動汽車與電網(wǎng)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(shè)定了充放電開始時間，則在預(yù)設(shè)的時間進行充放電； 如果用戶設(shè)定了充放電開始的SOC值，則在預(yù)設(shè)的SOC區(qū)間進行充放電； 如果用戶沒有設(shè)定采用默認(rèn)模式，則根據(jù)電網(wǎng)電價信息，以最低價格為控制目標(biāo)，進行充放電開始控制。
8.如權(quán)利要求5-7中任一項所述的純電動汽車與電網(wǎng)充放電控制方法，其特征在于，算法中進一步包括:充放電結(jié)束條件: 如果用戶預(yù)設(shè)了 SOC區(qū)間，則在設(shè)定的SOC值結(jié)束充放電； 如果沒有預(yù)設(shè)SOC區(qū)間，則根據(jù)當(dāng)前SOC值確定是否結(jié)束充放電； 如果電網(wǎng)分配的可用電量為零，且處于默認(rèn)模式，則結(jié)束當(dāng)前的充放電。
9.如權(quán)利要求5-8中任一項所述的純電動汽車與電網(wǎng)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(jié)合系統(tǒng)保護輸入當(dāng)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(jié)合電池SOC進行充放電電流的限制； 結(jié)合充電電流或放電電流，結(jié)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(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】柳士江 申請人:奇瑞汽車股份有限公司