專利名稱：基于sdp和v2gtp-exi電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動汽車充換電技術(shù)，具體涉及一種基于SDP和V2GTP-EXI電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
隨著全球石油資源的日漸枯竭，使用來源于石油的燃料成本不斷上升，同時為了提高效率，減少空氣的污染，汽車行業(yè)推出了新類型的車輛，使用各種發(fā)電站輸送到電網(wǎng)的電能作為必要的能源，為車輛提供動力，而不是依靠內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，這些新車型，稱為電動汽車。電動汽車將成為汽車市場的一個主要部分，逐漸取代內(nèi)燃機(jī)動力的傳統(tǒng)汽車。面對國際油價高位震蕩和日益嚴(yán)峻的節(jié)能減排壓力，世界汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入全面交通能源轉(zhuǎn)型期，國際電動汽車發(fā)展開始加速。根據(jù)PIKE Research的一項最新報告預(yù)測，2010 年至2015年的五年內(nèi)，世界插電式電動汽車(PEV，含插電式混合動力汽車和純電動汽車)總體銷量將達(dá)到320萬輛，其中中國總銷量將達(dá)到88. 8萬輛，規(guī)模居世界第一。美國重點發(fā)展插電式混合動力汽車和純電動汽車，出臺各項措施支持動力電池、關(guān)鍵零部件的研發(fā)和生產(chǎn)，提出政府采購計劃和消費者購車補(bǔ)貼政策，支持充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，計劃到2015年普及100萬輛插電式混合動力電動汽車。發(fā)展電動汽車也是歐盟經(jīng)濟(jì)復(fù)興計劃的重要組成部分，積極研制和推廣電動汽車，預(yù)計2020年歐洲將有500萬輛電動汽車上路。日本在電動汽車的研制和推廣方面，政府對購買純電動汽車、插電式混合動力汽車等環(huán)保車的消費者給予補(bǔ)貼。發(fā)展電動汽車被世界各國普遍確立為保障能源安全和轉(zhuǎn)型低碳經(jīng)濟(jì)的重要途徑，我國把電動汽車列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，大力推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。我國在國內(nèi)25個城市開展“十城千輛”節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程試點，在6個城市開展私人購買新能源汽車補(bǔ)貼試點。國家科技部擬定了《電動汽車科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》，將進(jìn)一步加大對電動汽車科技研發(fā)的投入，使我國成為節(jié)能及新能源汽車的強(qiáng)國。工信部牽頭制定的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2011 2020年)》草案中明確中國未來的新能源汽車發(fā)展規(guī)劃將以插電式混合動力汽車及純電動汽車為戰(zhàn)略方向。分兩個階段實施，第一階段到2015年，純電動汽車和插電式混合動力汽車初步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，市場保有量超過50萬輛。第二階段是從2015年到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，市場保有量達(dá)到500萬輛，充電站網(wǎng)絡(luò)支撐純電動汽車實現(xiàn)城際間和區(qū)域化運(yùn)行。電動汽車的動力電池要從外部的電網(wǎng)補(bǔ)充能源，因此它需要一個能公開訪問的充電設(shè)施或者能夠提供電力的充電系統(tǒng)。電動汽車的能量可以在受控狀態(tài)下實現(xiàn)與電網(wǎng)之間的雙向互動和交換(即所謂的V2G)。電動汽車的規(guī)?；瘧?yīng)用將給充電設(shè)施建設(shè)和電網(wǎng)運(yùn)行帶來新的挑戰(zhàn)。電網(wǎng)基本沒有存儲(除了部分抽水蓄能)能力，因此發(fā)電和輸電必須設(shè)法匹配用電負(fù)荷的波動。隨著研發(fā)投入不斷增大和關(guān)鍵技術(shù)的突破，未來我國將進(jìn)入電動汽車尤其是電動乘用車快速發(fā)展時期，形成電動汽車的規(guī)?；瘧?yīng)用后，這將對充電設(shè)施發(fā)展和電網(wǎng)運(yùn)行帶來新的挑戰(zhàn)(1)引發(fā)新的負(fù)荷增長，進(jìn)一步增大電網(wǎng)峰谷差；(2)產(chǎn)生大量充電設(shè)施建設(shè)需求，對電網(wǎng)升級改造和規(guī)劃建設(shè)提出更高要求；(3)充電需求具有隨機(jī)性和分散性特點，加大配電網(wǎng)運(yùn)行管理難度。大規(guī)模電動汽車充電時的波動對配電網(wǎng)有明顯的影響，因此配電網(wǎng)會對充電系統(tǒng)或充電設(shè)施的進(jìn)行負(fù)荷分配和限制。在智能電網(wǎng)背景下，對電動汽車充電實施智能管理，可避免電動汽車充電需求對電網(wǎng)造成的不利影響，并提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率。電動汽車充電控制需要考慮電網(wǎng)負(fù)荷的分配限制。對于司機(jī)來說，充電成本是一個關(guān)鍵因素，在沒有緊急情況下，大多數(shù)消費者會選擇相對便宜的電價進(jìn)行能源補(bǔ)充。因此不同時段的費率表對于電動汽車的充電控制非常重要。另外電動汽車充電控制還受電池狀態(tài)、電池容量、司機(jī)不同時期的需求等參數(shù)的影響。因此需要一個方法使得在各種情況下電動汽車充電控制能夠自適應(yīng)的進(jìn)行。當(dāng)前國內(nèi)交直流充電設(shè)施很少有電動汽車交互的功能，有的直流充電設(shè)施只留有CAN接口用于將來通信交互，還沒有使用導(dǎo)引控制上的載波并基于SDP及EXI技術(shù)的充電控 制功能。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于SDP和V2GTP-EXI電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明提供的方案為插入式電動汽車PEV (Plug-in ElectricVehicle)通過車載控制器 EVCC (Electric Vehicle Communication Controller)與供能裝置通信控制器 SECC (Supply Equipment Communication Controller)進(jìn)行信息交互，從而實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)的互動V2G (Vehicle to Grid Communication)。本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種基于SDP和V2GTP-EXI電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)，其改進(jìn)之處在于，所述控制系統(tǒng)包括供能裝置通信控制單元；所述供能裝置通信控制單元通過充電電纜與電動汽車連接；所述供能裝置通信控制單元包括控制主CPU :負(fù)責(zé)對電動汽車充電系統(tǒng)的調(diào)度、數(shù)據(jù)處理及控制；電源模塊為所述供能裝置通信控制單元提供電源；采樣模塊采集電壓、電流信息，并將電壓、電流信息上送給控制主CPU ;所述電壓、電流信息包括電動汽車充電系統(tǒng)輸入電壓(電網(wǎng)側(cè)電壓)、輸出電壓(充電電壓)、輸入電流、輸出電流(充電電流);人機(jī)模塊用于界面顯示和鍵盤輸入；開入開出模塊采集開關(guān)量、狀態(tài)量上送給控制主CPU，同時執(zhí)行控制主CPU的控制命令；導(dǎo)引控制模塊監(jiān)測導(dǎo)引控制線狀態(tài)，并將其上送給控制主CPU ；PLC控制模塊將控制主CPU的通信數(shù)據(jù)(電動汽車與充電設(shè)施通信交互的數(shù)據(jù)，包括網(wǎng)絡(luò)的握手連接、服務(wù)的獲取、參數(shù)的獲取、充電信息的獲取反饋、充電過程的控制等)轉(zhuǎn)換為載波信號。其中，所述電源模塊、采樣模塊、人機(jī)模塊、開入開出模塊、導(dǎo)引控制模塊和PLC控制模塊分別與控制主CPU連接。其中，所述控制主CPU采用LPC2388芯片。其中，所述電源模塊為所述供能裝置通信控制單元提供5V、12V和24V各等級電壓。其中，所述采樣模塊通過RS485串行總線與控制主CPU連接。其中，所述人機(jī)模塊包括顯示控制主CPU界面信息的顯示器和將外部操作指令傳送給控制主CPU的鍵盤。其中，所述人機(jī)模塊和開入開出模塊均通過I/O控制總線與控制主CPU連接。其中，所述導(dǎo)引控制模塊采用LPC2103芯片，該芯片通過RS232串行總線與控制主 CPU連接。其中，所述PLC控制模塊采用QCA7000芯片，該芯片通過SPI總線與控制主CPU連接。其中，所述供能裝置通信控制單元設(shè)置于電動汽車充電系統(tǒng)的充電設(shè)施內(nèi)，所述 充電設(shè)施包括充電樁和充電機(jī)。其中，所述供能裝置通信控制單元通過充電電纜的導(dǎo)引控制線與電動汽車車載控制器進(jìn)行電力載波通信。其中，供能裝置通信控制單元與電動汽車車載控制器進(jìn)行電力載波通信時信息交互的OSI分層結(jié)構(gòu)包括物理層采用基于導(dǎo)引控制線的電力載波；鏈路層采用PLC載波；網(wǎng)絡(luò)層采用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，即IPv6 ；傳輸層采用TCP/IP、UDP和TLS協(xié)議；會話層采用V2GTP協(xié)議(即V2GTP的報文頭，包括協(xié)議版本信息、校驗信息、報文長度)；表示層采用V2GTP-EXI進(jìn)行高效數(shù)據(jù)壓縮；應(yīng)用層采用SDP進(jìn)行裝置(裝置或者叫設(shè)備，指電動汽車連接的供能裝置控制器，車載控制器通過SDP協(xié)議自動獲取供能裝置控制器的通訊信息，然后進(jìn)行握手連接)自動獲取，通信自動連接。本發(fā)明基于另一目的提供的一種基于SDP和V2GTP-EXI電動汽車自適應(yīng)充電控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟( I)將電動汽車通過充電電纜與充電設(shè)施連接；(2)所述供能裝置通信控制單元檢測充電電纜的導(dǎo)引控制線，判斷連接是否完成； (3 )啟動所述PLC控制模塊通信，同時電動汽車車載控制器根據(jù)導(dǎo)引控制線，啟動電動汽車的PLC通信，利用SLAC技術(shù)使供能裝置通信控制單元的PLC控制模塊與車載控制器的PLC連接；(4)所述PLC控制模塊將信道特性反饋給應(yīng)用層，應(yīng)用層選擇正確的信道完成PLC配對，建立網(wǎng)絡(luò)連接；(5)車載控制器在網(wǎng)絡(luò)端口發(fā)送廣播報文，供能裝置通信控制單元收到廣播報文后回送自己的通信版本以及應(yīng)用層使用的地址和端口，利用SDP技術(shù)車載控制器根據(jù)所述廣播報文建立通信連接；(6)車載控制器與供能裝置通信控制單元通信連接建立后，雙方交互數(shù)據(jù)使用V2GTP-EXI壓縮技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮；(7)電動汽車從充電設(shè)施處獲取充電信息，并根據(jù)充電信息計算出充電曲線，得到充電需求，電動汽車將充電需求及電動汽車當(dāng)前狀態(tài)反饋給充電設(shè)施，充電設(shè)施根據(jù)自身充電信息及電動汽車需求和狀態(tài)，完成開啟輸出、調(diào)節(jié)輸出、切斷輸出和檢查絕緣操作，完成自適應(yīng)充電。其中，所述步驟(7)中，所述充電信息包括費率表、允許的充電負(fù)荷和充電設(shè)施當(dāng)前狀態(tài)；電動汽車需求包括啟動充電、電纜檢查、電流和停止充電。與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是I、通過載波在導(dǎo)引控制線，并使用SLAC技術(shù)，有效地避免了主電源的背景干擾以 及串音問題。2.使用EXI技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，提高了傳輸效率，大大節(jié)省了傳輸時間。3.使用SDP技術(shù)后不同的車輛在不同的供能設(shè)備上能順利通信連接，無需在通信前為地址的匹配而設(shè)置。4.利用通信進(jìn)行信息交互能保證電動汽車的最優(yōu)充電，最優(yōu)充電曲線根據(jù)車和電網(wǎng)的參數(shù)進(jìn)行加權(quán)計算獲取，并能在充電過程中時刻更新。5. EVCC和SECC各自信息的相互交互，充分滿足了決策需求，保證了充電過程的安
全可靠。6、本發(fā)明提供的SECC裝置簡單，容易實現(xiàn)，節(jié)省成本。


圖I是本發(fā)明提供的供能裝置通信控制單元SECC各硬件間功能連接圖；圖2是本發(fā)明提供的供能裝置通信控制單元SECC各硬件間接口連接圖；圖3是本發(fā)明提供的EVCC與SECC通信的分層結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明提供的EVCC與SECC基于導(dǎo)引控制線的電力載波通信連接圖；圖5是本發(fā)明提供的傳輸XML文本與傳輸相應(yīng)EXI文件的大小對比圖；圖6是本發(fā)明提供的電動汽車與電網(wǎng)建立通信并進(jìn)行自適應(yīng)充電控制的通信流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。SECC (Supply Equipment Communication Controller)供能裝置通信控制單兀充電設(shè)施或充電系統(tǒng)中與車載控制器進(jìn)行PLC通信的裝置，同時接收電網(wǎng)信息并與車載控制器進(jìn)行信息交互。SLAC (Signal Level Attenuation Characterization)信道電平衰減特性電動汽車連接到電網(wǎng)準(zhǔn)備充電，由于PLC的特性，電動汽車的PLC模塊將會獲取自己連接的SECC的PLC信道，同時也會獲取附近相鄰的SECC的PLC信道，同樣SECC也會獲取到連接到自身電動汽車的PLC信道以及相鄰電動汽車的信道。這就帶給應(yīng)用層一個問題，它必須區(qū)分各個信道，挑選出正確的連接來進(jìn)行信息交互。利用SLAC技術(shù)，PLC模塊將所有信道以及相應(yīng)的電平特性參數(shù)提供給應(yīng)用層，應(yīng)用層根據(jù)提供的參數(shù)選擇最強(qiáng)的信道進(jìn)行連接，避免了錯誤選擇或者互相的干擾問題。SDP (SECC Discovery Protocol)即供能裝置通信控制器自動獲取協(xié)議。通過SDP，車載控制器可以在IP層(IPV6)利用網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)它的通信對象。地址未知的車載控制器與地址未知的供能控制器連接時，車載控制器發(fā)送IPV6的組播報文，報文內(nèi)包含通信源地址。供能控制器接收到組播報文后，回復(fù)源地址響應(yīng)報文，報文內(nèi)包含供能控制器的通信地址、應(yīng)用層協(xié)議版本，可用的TCP端口號，同時在此端口開啟TCP服務(wù)偵聽。車載控制器根據(jù)回復(fù)內(nèi)容判斷應(yīng)用層協(xié)議是否可用，然后與供能控制器進(jìn)行TCP連接。EXI (Efficient XML Interchange)高效XML交互技術(shù)EXI格式允許在二進(jìn)制級別上使用和操作XML格式的消息。EXI格式處理XML純文本，提高了 XML數(shù)據(jù)處理速度以及 減少了內(nèi)存的使用。EXI被W3C工作小組提為高效的XML交換格式。EXI格式被廣泛應(yīng)用，因為它使用一個相對簡單的語法驅(qū)動方法，達(dá)到非常有效的編碼規(guī)則。EXI對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮時，對于節(jié)點數(shù)據(jù)類型可枚舉的元素，采用更短的比如二進(jìn)制整形的方式來進(jìn)行壓縮。它比同等XML文本小了 100倍。EXI缺點就是交互雙方都需要同一個schema文件來識別EXI數(shù)據(jù)。本發(fā)明提出的V2GTP-EXI壓縮技術(shù)，報文包含了應(yīng)用層協(xié)議的版本、報文類型、報文長度、報文內(nèi)容?；赟DP和V2GTP-EXI電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)，包括供能裝置通信控制單元。如圖1-2所示，圖I是本發(fā)明提供的供能裝置通信控制單元SECC各硬件間功能連接圖；圖2是本發(fā)明提供的供能裝置通信控制單元SECC各硬件間接口連接圖；供能裝置通信控制單元通過充電電纜與電動汽車連接；供能裝置通信控制單元包括控制主CPU :采用LPC2388芯片，負(fù)責(zé)對電動汽車充電系統(tǒng)的調(diào)度、數(shù)據(jù)處理及控制等功能；電源模塊為供能裝置通信控制單元各模塊提供電源；提供5V，12V，24V各等級電壓；采樣模塊采集電壓、電流信息，并將電壓、電流信息上送給控制主CPU ；人機(jī)模塊用于界面顯示和鍵盤輸入；人機(jī)模塊包括顯示控制主CPU界面信息的顯示器和將外部操作指令傳送給控制主CPU的鍵盤；開入開出模塊采集開關(guān)量、狀態(tài)量上送給控制主CPU，同時執(zhí)行控制主CPU的控制命令；導(dǎo)引控制模塊采用LPC2103芯片，監(jiān)測導(dǎo)引控制線狀態(tài)，并將其上送給控制主CPU ；PLC控制模塊采用QCA7000芯片，將控制主CPU的通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為載波信號。電源模塊、采樣模塊、人機(jī)模塊、開入開出模塊、導(dǎo)引控制模塊和PLC控制模塊分別與控制主CPU連接。采樣模塊通過RS485串行總線與控制主CPU連接。人機(jī)模塊和開入開出模塊均通過I/O控制總線與控制主CPU連接。導(dǎo)引控制模塊通過RS232串行總線與控制主CPU連接。PLC控制模塊通過SPI總線與控制主CPU連接。供能裝置通信控制單元設(shè)置于電動汽車充電系統(tǒng)的充電設(shè)施內(nèi)，所述充電設(shè)施包括充電樁和充電機(jī)。供能裝置通信控制單元通過充電電纜的導(dǎo)引控制線與電動汽車車載控制器進(jìn)行電力載波通信。本發(fā)明提供的EVCC與SECC進(jìn)行電力載波通信時信息交互的OSI通信的分層結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括物理層采用基于導(dǎo)引控制線的電力載波；鏈路層采用PLC控制模塊載波；網(wǎng)絡(luò)層采用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，即IPv6 ;傳輸層采用TCP/IP、UDP和TLS協(xié)議；會話層采用V2GTP協(xié)議；表示層采用EXI進(jìn)行高效數(shù)據(jù)壓縮；應(yīng)用層采用SDP技術(shù)進(jìn)行裝置自動獲取，通信自動連接。本發(fā)明提供一種基于SDP和V2GTP-EXI電動汽車自適應(yīng)充電控制方法，所述方法包括下述步驟(I)電動汽車(PEV)準(zhǔn)備充電，停泊在充電設(shè)施(EVSE)前，操作人員將電動汽車通過充電電纜與充電設(shè)施連接；(2)充電設(shè)施內(nèi)的控制單元(SECC)檢測充電電纜的導(dǎo)引控制線，判斷連接是否完成； (3)啟動所述PLC控制模塊通信，同時電動汽車車載控制器(EVCC)根據(jù)導(dǎo)引控制線，啟動電動汽車的PLC通信，利用SLAC技術(shù)使供能裝置通信控制單元的PLC控制模塊與車載控制器的PLC連接；(4)所述PLC控制模塊將信道特性反饋給應(yīng)用層，應(yīng)用層選擇正確的信道完成PLC配對，建立網(wǎng)絡(luò)連接；(5)車載控制器(EVCC)在固定的網(wǎng)絡(luò)端口發(fā)送廣播報文，供能裝置通信控制單元(SECC)收到廣播報文后回送自己的通信版本以及應(yīng)用層使用的地址和端口，利用SDP技術(shù)車載控制器根據(jù)所述廣播報文建立通信連接；(6)車載控制器(EVCC)與供能裝置通信控制單元通信連接建立后，雙方交互數(shù)據(jù)使用V2GTP-EXI壓縮技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，提高了通信的效率，降低了系統(tǒng)的冗余；(7)電動汽車從充電設(shè)施處獲取充電信息，并根據(jù)充電信息計算出充電曲線，得到充電需求，電動汽車將充電需求及電動汽車當(dāng)前狀態(tài)反饋給充電設(shè)施，充電設(shè)施根據(jù)自身充電信息及電動汽車需求和狀態(tài)，完成開啟輸出、調(diào)節(jié)輸出、切斷輸出和檢查絕緣等操作；完成自適應(yīng)充電。充電信息包括費率表、允許的充電負(fù)荷和充電設(shè)施當(dāng)前狀態(tài)；電動汽車自己的需求包括啟動充電、電纜檢查、電流和停止充電。電動汽車從SECC獲取的信息以及自身的一些參數(shù)進(jìn)行加權(quán)計算，從而實現(xiàn)自適應(yīng)的充電控制。圖4為EVCC與SECC基于導(dǎo)引控制線的電力載波。通過載波在導(dǎo)引控制線，并使用SLAC技術(shù)應(yīng)用層自選擇正確的通信對象，有效地避免了主電源的背景干擾以及串音問題。圖5為使用EXI壓縮前后的數(shù)據(jù)對比，V2GTP-EXI壓縮技術(shù)是將XML文本中很多固定的格式去掉或用個別二進(jìn)制代碼表示，著重在傳送文本中參數(shù)，參數(shù)的格式、類型、描述等信息也放棄傳送，僅傳送參數(shù)的數(shù)值。傳送結(jié)束后在解壓時根據(jù)約定將參數(shù)的格式、類型、描述等信息恢復(fù)。計劃發(fā)送的XML格式文本需要發(fā)送870個字節(jié)，壓縮后僅需要17個字節(jié)，提高了傳輸效率，大大節(jié)省了大量傳輸時間。壓縮后報文包含應(yīng)用層協(xié)議的版本、報文類型、報文長度、報文內(nèi)容。版本及相應(yīng)校驗，可以讓通信雙方根據(jù)其切換對應(yīng)的壓縮格式，同時可以作為報文的起始定位；報文長度可以控制報文接收的完整性；報文類型可以控制報文內(nèi)容的具體含義。
EVCC與SECC底層PLC連接后，EVCC發(fā)送組播報文，SECC以地址、端口號響應(yīng)。EVCC根據(jù)SECC回答報文內(nèi)的協(xié)議版本進(jìn)行解壓縮，然后使用響應(yīng)的端口號及地址進(jìn)行TCP連接，從而實現(xiàn)應(yīng)用層的互通。充電啟動前，EVCC從SECC獲取充電參數(shù)，其中包括充電費率表，供能設(shè)備能夠提供的最大充電電流及其他充電參數(shù)，然后加上自身電池容量及剩余容量、電池特性曲線及可供使用的充電時間等參數(shù)加權(quán)計算出最優(yōu)充電曲線，在充電過程中以符合最優(yōu)充電曲線發(fā)送需求電流及電壓等參數(shù)給SECC。充電過程中，EVCC不斷的從SECC獲取當(dāng)前允許最大充電電流，如果電網(wǎng)對負(fù)荷的限制發(fā)生變化，EVCC會根據(jù)允許的最大充電電流及自身當(dāng)前的參數(shù)重新加權(quán)計算最優(yōu)充電曲線，及發(fā)送適當(dāng)?shù)男枨箅娏骱碗妷航oSECC以獲取最優(yōu)充電。整個通信過程，EVCC和SECC不斷的將各自的狀態(tài)交互給對方，以供對方進(jìn)行決策 判斷，以保證充電的安全可靠性。同時給遠(yuǎn)端的運(yùn)營監(jiān)控管理系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)，給后續(xù)的增值服務(wù)提供了可能。圖6為充電電纜連接后，電動汽車與電網(wǎng)建立通信并進(jìn)行自適應(yīng)充電控制的通信流程。電纜連接后，EVCC自動搜索并獲取SECC地址，然后與SECC建立連接，獲取SECC的充電參數(shù)，計算充電曲線，然后根據(jù)充電需求進(jìn)行充電，充電完成后斷開電路，在監(jiān)測到電纜無電壓后結(jié)束充電過程。圖6中開關(guān)S2屬于電動汽車，通過合分告知充電設(shè)施控制單元電動汽車充電是否準(zhǔn)備好；絕緣監(jiān)視在車端及充電設(shè)施端都具有，但充電時不能同時存在(同時存在會互相干擾)，所以在接觸器合上，開始充電前，車端必須關(guān)閉絕緣監(jiān)視。本發(fā)明提供的基于SDP和V2GTP-EXI電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)及其控制方法，通過載波在導(dǎo)引控制線，并使用SLAC技術(shù)，有效地避免了主電源的背景干擾以及串音問題。使用EXI技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，提高了傳輸效率，大大節(jié)省了傳輸時間。使用SDP技術(shù)后不同的車輛在不同的供能設(shè)備上能順利通信連接，無需在通信前為地址的匹配而設(shè)置。利用通信進(jìn)行信息交互能保證電動汽車的最優(yōu)充電，最優(yōu)充電曲線根據(jù)車和電網(wǎng)的參數(shù)進(jìn)行加權(quán)計算獲取，并能在充電過程中時刻更新。EVCC和SECC各自信息的相互交互，充分滿足了決策需求，保證了充電過程的安全可靠。本發(fā)明提供的SECC裝置簡單，容易實現(xiàn)，節(jié)省成本。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種基于SDP和V2GTP-EXI電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括供能裝置通信控制單元；所述供能裝置通信控制單元通過充電電纜與電動汽車連接； 所述供能裝置通信控制單元包括 控制主CPU :負(fù)責(zé)對電動汽車充電系統(tǒng)的調(diào)度、數(shù)據(jù)處理及控制； 電源模塊為所述供能裝置通信控制單元提供電源； 采樣模塊采集電壓、電流信息，并將電壓、電流信息上送給控制主CPU ； 人機(jī)模塊用于界面顯示和鍵盤輸入； 開入開出模塊采集開關(guān)量、狀態(tài)量上送給控制主CPU，同時執(zhí)行控制主CPU的控制命令； 導(dǎo)引控制模塊監(jiān)測導(dǎo)引控制線狀態(tài)，并將其上送給控制主CPU ； PLC控制模塊將控制主CPU的通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為載波信號。
2.如權(quán)利要求I所述的電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電源模塊、采樣模塊、人機(jī)模塊、開入開出模塊、導(dǎo)引控制模塊和PLC控制模塊分別與控制主CPU連接。
3.如權(quán)利要求I所述的電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制主CPU采用LPC2388芯片。
4.如權(quán)利要求I所述的電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電源模塊為所述供能裝置通信控制單元提供5V、12V和24V各等級電壓。
5.如權(quán)利要求I所述的電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣模塊通過RS485串行總線與控制主CPU連接。
6.如權(quán)利要求I所述的電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述人機(jī)模塊包括顯示控制主CPU界面信息的顯示器和將外部操作指令傳送給控制主CPU的鍵盤。
7.如權(quán)利要求I所述的電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述人機(jī)模塊和開入開出模塊均通過I/o控制總線與控制主CPU連接。
8.如權(quán)利要求I所述的電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)引控制模塊采用LPC2103芯片，該芯片通過RS232串行總線與控制主CPU連接。
9.如權(quán)利要求I所述的電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述PLC控制模塊采用QCA7000芯片，該芯片通過SPI總線與控制主CPU連接。
10.如權(quán)利要求I所述的電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述供能裝置通信控制單元設(shè)置于電動汽車充電系統(tǒng)的充電設(shè)施內(nèi)，所述充電設(shè)施包括充電樁和充電機(jī)。
11.如權(quán)利要求I所述的電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述供能裝置通信控制單元通過充電電纜的導(dǎo)引控制線與電動汽車車載控制器進(jìn)行電力載波通信。
12.如權(quán)利要求10所述的電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)，其特征在于，供能裝置通信控制單元與電動汽車車載控制器進(jìn)行電力載波通信時信息交互的OSI分層結(jié)構(gòu)包括 物理層采用基于導(dǎo)引控制線的電力載波； 鏈路層采用PLC載波； 網(wǎng)絡(luò)層采用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，即IPv6 ； 傳輸層采用TCP/IP、UDP和TLS協(xié)議； 會話層采用V2GTP協(xié)議；表示層采用V2GTP-EXI進(jìn)行高效數(shù)據(jù)壓縮； 應(yīng)用層采用SDP進(jìn)行裝置自動獲取，通信自動連接。
13.一種基于SDP和V2GTP-EXI電動汽車自適應(yīng)充電控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟 (1)將電動汽車通過充電電纜與充電設(shè)施連接； (2)所述供能裝置通信控制單元檢測充電電纜的導(dǎo)引控制線，判斷連接是否完成； (3 )啟動所述PLC控制模塊通信，同時電動汽車車載控制器根據(jù)導(dǎo)引控制線，啟動電動汽車的PLC通信，利用SLAC技術(shù)使供能裝置通信控制單元的PLC控制模塊與車載控制器的PLC連接； (4)所述PLC控制模塊將信道特性反饋給應(yīng)用層，應(yīng)用層選擇正確的信道完成PLC配對，建立網(wǎng)絡(luò)連接； (5)車載控制器在網(wǎng)絡(luò)端口發(fā)送廣播報文，供能裝置通信控制單元收到廣播報文后回送自己的通信版本以及應(yīng)用層使用的地址和端口，利用SDP技術(shù)車載控制器根據(jù)所述廣播報文建立通信連接； (6)車載控制器與供能裝置通信控制單元通信連接建立后，雙方交互數(shù)據(jù)使用V2GTP-EXI壓縮技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮； (7)電動汽車從充電設(shè)施處獲取充電信息，并根據(jù)充電信息計算出充電曲線，得到充電需求，電動汽車將充電需求及電動汽車當(dāng)前狀態(tài)反饋給充電設(shè)施，充電設(shè)施根據(jù)自身充電信息及電動汽車需求和狀態(tài)，完成開啟輸出、調(diào)節(jié)輸出、切斷輸出和檢查絕緣操作，完成自適應(yīng)充電。
14.如權(quán)利要求13所述的基于SDP和V2GTP-EXI電動汽車自適應(yīng)充電控制方法，其特征在于，所述步驟(7)中，所述充電信息包括費率表、允許的充電負(fù)荷和充電設(shè)施當(dāng)前狀態(tài)；電動汽車需求包括啟動充電、電纜檢查、電流和停止充電。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于SDP和V2GTP-EXI電動汽車自適應(yīng)充電控制系統(tǒng)及其控制方法，控制系統(tǒng)包括供能裝置通信控制單元SECC；SECC包括控制主CPU負(fù)責(zé)對電動汽車充電系統(tǒng)的調(diào)度、數(shù)據(jù)處理及控制；電源模塊為供能裝置通信控制單元提供電源；采樣模塊采集電壓、電流信息，并將電壓、電流信息上送給控制主CPU；人機(jī)模塊用于界面顯示和鍵盤輸入；開入開出模塊采集開關(guān)量、狀態(tài)量上送給控制主CPU，同時執(zhí)行控制主CPU的控制命令；導(dǎo)引控制模塊監(jiān)測導(dǎo)引控制線狀態(tài)，并將其上送給控制主CPU；PLC控制模塊將主CPU與EVCC的網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為載波數(shù)據(jù)；本發(fā)明提供的方案為插入式電動汽車通過EVCC與SECC進(jìn)行信息交互，從而實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)的互動V2G，完成電動汽車的自適應(yīng)充電。
文檔編號H04L29/08GK102832663SQ20121029128
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者耿群鋒, 周斌, 李延滿, 惠琪, 劉昭慧, 桑林, 龔棟梁, 葉健誠, 王剛 申請人:中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司