电动车辆的交流充电接口及其充放电方法技术

提出了一种用于电动车辆的交流充电接口和充放电方法。其中，该交流充电接口，包括：电源端子(L1，L2，L3，N；L，N)，其从供电设备接收能量向电动车辆的电池充电以及将电动车辆的电池放电时产生的能量回馈给供电设备侧；控制导引端子(CP)，被配置为在电动车辆与供电设备之间进行数据通信，其中，在将能量回馈给供电设备侧时，控制导引端子被配置为采用串行通信模式在电动车辆与供电设备之间进行数据通信。根据本公开的实施例，可以利用交流充电接口中包括的控制导引CP端子(线)来实现供电设备和电动车辆之间的SWCP模式，在二者之间进行串行双向数据通信和能量双向传输(V2G和G2V)。

AC charging interface of electric vehicle and its charging and discharging method

【技术实现步骤摘要】
电动车辆的交流充电接口及其充放电方法
本公开涉及电动车领域，具体涉及一种电动车辆的交流充电接口及其充放电方法。
技术介绍
伴随着能源问题以及对环境保护的日益重视，采用电池作为动力并且以电机驱动的电动车辆逐渐得到了市场的认可。无论是插电式混合动力车辆(PHEV)还是纯电动车辆(BEV)，在电机利用电池存储的能量驱动电动车辆行驶时，电池会持续放电。当放电到一定程度时，需要对电池进行充电。通常，经由供电设备(例如，充电站或充电桩)将来自电网的电能提供给电动车辆，从而对电池进行充电，这种模式称为G2V(GridtoVehicle)模式。在G2V模式下，在供电设备和电动车辆之间进行单向能量传输(从供电设备到电动车辆的电池)，同时，为对电动车辆的电池进行充电，还需要将供电设备的有关供电参数提供给电动车辆，目前是将供电设备的允许输出电流值提供给电动车辆，从而在供电设备和电动车辆之间进行单向数据传输。为了在供电设备和电动车辆之间进行能量以及控制信号的传输，通常采用充电接口经由电缆将电动车辆与供电设备相连接。
技术实现思路
本公开提出了一种电动车辆的交流充电接口及其充放电方法。根据本公开的一方面，提供了一种用于电动车辆的交流充电接口，包括：电源端子L1，L2，L3，N(三相AC)或者L，N(单相AC)，其从供电设备接收能量向电动车辆的电池充电以及将电动车辆的电池放电时产生的能量回馈给供电设备侧；控制导引端子CP，被配置为在电动车辆与供电设备之间进行数据通信，其中，在将能量回馈给供电设备侧时，控制导引端子被配置为采用串行通信模式在电动车辆与供电设备之间进行双向数据通信。根据本公开的另一方面，还提供了一种用于电动车辆的充放电方法。该方法包括：通过交流充电接口包括的控制导引端子在电动车辆与供电设备之间进行数据通信；通过电动车辆的交流充电接口中包括的电源端子，从供电设备接收能量向电动车辆的电池充电以及将电动车辆的电池放电时产生的能量回馈给供电设备侧；其中，在将能量回馈给供电设备侧时，将控制导引端子被配置为采用串行通信模式在电动车辆与供电设备之间进行双向数据通信。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。图1是根据本公开实施例的涉及电动车辆的G2V和V2G模式的应用场景的简化的架构图；图2A-2B分别示出了交流充电供电接口和车辆接口的示意图；图3示出了在电动车辆与供电设备进行连接时的充电连接界面的示意图；图4示出了在一种充电模式下的控制导引电路的原理示意图；图5示出了根据本公开实施例的在供电设备和电动车辆之间采用AC交流充电接口进行能量和数据传输的系统架构示意图；图6示出了根据本公开实施例的利用SWCP进行电动车辆工作模式的选择的示意性过程；图7示出了根据本公开实施例的在智能充放电模式下电动车辆的工作模式的转换；图8图示了根据本公开的实施例的在SWCP模式下电动车辆与供电设备通过CP线进行数据传输的示意性过程；图9A-9B分别示出了一种通用的LIN总线拓扑以及LIN总线协议的报文帧结构；以及图10示出了根据本公开实施例的一种用于电动车辆的充放电方法的流程图。具体实施方式下面将结合附图对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本公开保护的范围。根据本公开的实施例，提出了在供电设备和电动车辆之间进行双向能量传输和数据传输。换句话说，不仅考虑到G2V模式，还考虑到V2G(VehicletoGrid)模式。采用V2G模式可以将PHEV或BEV的车载电池可以作为分布式储能单元，当电动车辆不使用时，可以将车载电池的电能销售给电网的系统，从而可以实现能量的双向流动，提高能源的利用率。图1示出了根据本公开实施例的涉及电动车辆的G2V和V2G模式的应用场景的简化的架构图。如图1所示，电动车辆(例如，PHEV/BEV)经由供电设备(例如，充电站或者充电桩，在图1中省略)接入电网，电网的电能可以来自于作为新能源的风力发电机、太阳能电池板等来源或者作为传统能源的火力发电站等来源。在G2V模式下，电动车辆从电网接收能量，从而为车载电池进行充电，而在V2G模式下，电动车辆将车载电池作为分布式储能单元向电网反馈能量。通常，经由供电设备将电网所提供的一般为频率为50Hz或者60Hz的交流电(AC)提供给电动车辆。为与供电设备进行连接，电动车辆可以采用例如符合GB/T20234.2的交流充电接口(ACchargingcoupler)。图2A-2B分别示出了符合GB/T20234.2的交流充电供电接口和车辆接口的示意图。以图2A所示的交流充电供电接口为例，该交流充电接口包括以下端子以及功能定义如表1所示：表1应注意，尽管在本公开的实施例中，结合符合GB/T20234.2的交流充电接口对本公开的原理进行了说明。然而，本公开的原理不限于仅应用到符合GB/T20234.2的交流充电接口，而是可以应用于其他需要在电动车辆和供电设备之间进行双向通信的充电接口，无论其是否符合GB/T20234.2，也无论是属于交流还是直流充电接口。图3示出了在电动车辆与供电设备进行连接时的充电连接界面的示意图。如图3所示，在充电连接过程中，首先接通保护接地端子，最后接通控制导引端子与充电连接确认端子。在脱开过程中，首先断开控制导引端子与充电连接确认端子，最后断开保护接地端子。相应地，图4示出了在一种充电模式下的控制导引电路的原理示意图。具体地，如图4所示，车辆控制装置(例如，VCU，VehicleControlUnit)通过测量检测点3与PE之间的电阻值来判断车辆插头与车辆插座是否完全连接。在未连接时，S3处于闭合状态，CC未连接，检测点3与PE之间的电阻值为无限大；在半连接时，S3处于断开状态，CC已连接，检测点3与PE之间的电阻值为Rc+R4；在全连接时，S3处于闭合状态，CC已连接，检测点3与PE之间的电阻值Rc。此外，车辆控制装置通过测量检测点2的PWM信号占空比来确认当前供电设备的最大供电电流。在G2V模式下，为了在对车载电池进行充电的过程中保证设备及人员的安全，同时避免充电时电池的不正常损耗，供电设备至少应提供对充电电流的监测功能，这是通过供电设备的控制导引(CP)功能来实现的。具体地，目前，交流充电采用基于PWM(脉冲宽度调制)的占空比映射的方式来检监测充电电流。例如，在对充电电流进行监测时，供电设备通过控制导引(CP)端子加载PWM信号的方式告知电动车辆允许的最大可用电流值，该值不应超过供电设备的额定电流、连接点额定电流和电网(电源)额定电流中的最小值，电动车辆通过对PWM信号占空比确认当前供电设备的最大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电动车辆的交流充电接口，包括：/n电源端子(L1，L2，L3，N；L，N)，从供电设备接收能量向电动车辆的电池充电以及将电动车辆的电池放电时产生的能量回馈给供电设备侧；/n控制导引端子(CP)，被配置为在电动车辆与供电设备之间进行数据通信，其中，/n在将能量回馈给供电设备侧时，控制导引端子被配置为采用串行通信模式在电动车辆与供电设备之间进行数据通信。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于电动车辆的交流充电接口，包括：
电源端子(L1，L2，L3，N；L，N)，从供电设备接收能量向电动车辆的电池充电以及将电动车辆的电池放电时产生的能量回馈给供电设备侧；
控制导引端子(CP)，被配置为在电动车辆与供电设备之间进行数据通信，其中，
在将能量回馈给供电设备侧时，控制导引端子被配置为采用串行通信模式在电动车辆与供电设备之间进行数据通信。


2.根据权利要求1所述的交流充电接口，其中，
串行通信模式为采用单线进行串行通信的单线通信协议(SWCP)模式。


3.根据权利要求2所述的交流充电接口，其中，该单线通信协议模式为CAN总线模式或LIN总线通信模式。


4.根据权利要求2所述的交流充电接口，其中，在电动车辆的电池经由电源端子充电时，该控制导引端子被配置为工作在单线通信协议模式或脉冲宽度调制PWM模式。


5.根据权利要求1-4任一项所述的交流充电接口，还包括：
保护接地端子(PE)，连接供电设备的地线及电动车辆的地电位；以及
连接确认端子(CC)，被配置为确定电动车辆与充电设备是否连接正常。


6.根据权利要求2-4任一项所述的交流充电接口，其中，当工作在单线通信协议模式下时，控制导引端子被配置为在电动车辆和供电设备之间传输用于指示以下至少一项参数的数据：
充放电模式选择；
电池的状态；
供电设备侧可提供的功率容量；
供电设备侧当前供电的电压幅值、相位及频率；以及
在电池放电时电动车辆输出的交流电压幅值、相位及频率。


7.根据权利要求4所述的交流充电接口，其中，
在交流充电接口被接入供电设备时，检测单线通信协议模式的握手信号，当检测到握手信号时，控制导引端子被配置为工作在单线通信协议模式下，否则，控制导引端子被配置为工作在PWM模式下。


8.根据权利要求4所述的交流充电接口，其中，
在交流充电接口被接入供电设备时，根据用户的指令，控制导引端...

【专利技术属性】
技术研发人员：方光荣，张雪飞，J萨布里，唐代海，
申请(专利权)人：法雷奥动力总成上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31