用于电动车的充电机.pdf

本发明公开了一种用于电动车的充电机。该用于电动车的充电机包括：双向变换器，用于电网的交流电和电动车的直流电之间的相互转换；双向计量电表，与双向变换器相连接，用于通过计量得到第一转换电量和第二转换电量，其中，第一转换电量为电动车的直流电转换为电网的交流电的电量，第二转换电量为电网的交流电转换为电动车的直流电的电量；以及控制器，分别与双向变换器和双向计量电表相连接，用于根据第一转换电量和第二转换电量控制双向变换器进行电流转换。通过该发明，解决了充电机无法保障电动车实现与电网之间的电流的相互转换的问题。

权利要求书1.  一种用于电动车的充电机，其特征在于，包括： 双向变换器，用于电网的交流电和电动车的直流电之间的相互转换； 双向计量电表，与所述双向变换器相连接，用于通过计量得到第一转换电量 和第二转换电量，其中，所述第一转换电量为所述电动车的直流电转换为所述电 网的交流电的电量，所述第二转换电量为所述电网的交流电转换为所述电动车的 直流电的电量；以及 控制器，分别与所述双向变换器和所述双向计量电表相连接，用于根据所述 第一转换电量和所述第二转换电量控制所述双向变换器进行电流转换。 2.  根据权利要求1所述的充电机，其特征在于，所述充电机还包括： 保护模块，与所述控制器相连接，用于在所述控制器发生故障并接收到充电 指示信息时生成并输出第一告警信息，其中，所述充电指示信息为指示所述双向 变换器将所述电网的交流电转换为所述电动车的直流电的信息，所述第一告警信 息为提示禁止所述双向变换器将所述电网的交流电转换为所述电动车的直流电的 信息。 3.  根据权利要求1所述的充电机，其特征在于，所述充电机还包括： 通讯模块，与所述控制器相连接，用于所述充电机与第一系统之间的通讯， 以及所述充电机与第二系统之间的通讯，其中，所述第一系统为调度所述电动车 与所述电网进行电流转换的系统，所述第二系统为请求所述电动车与所述电网进 行电流转换的系统。 4.  根据权利要求3所述的充电机，其特征在于，所述通讯模块通过以太网执行所述 充电机与所述第一系统之间的通讯，所述通讯模块通过以太网执行所述充电机与 所述第二系统之间的通讯。 5.  根据权利要求1所述的充电机，其特征在于，所述充电机还包括： 监控模块，用于监控所述电动车的电池状态，其中，在所述电池状态为预设 电池状态并接收到电流转换指示信息时，生成并输出第二告警信息，所述电流转 换指示信息为指示所述电动车和所述电网进行电流转换的信息，所述第二告警信 息为提示禁止所述电动车和所述电网进行电流转换的信息。 6.  根据权利要求1所述的充电机，其特征在于，所述充电机还包括： 人机交互界面，其中，所述人机交互界面与所述控制器相连接。 7.  根据权利要求1所述的充电机，其特征在于，所述双向变换器为全桥双向变换器。 8.  根据权利要求7所述的充电机，其特征在于，所述全桥双向变换器的控制模式为 脉冲宽度调制双环控制模式。 9.  根据权利要求1所述的充电机，其特征在于，所述控制器为数字信号处理器。 10.  根据权利要求9所述的充电机，其特征在于，所述数字信号处理器是型号为 TM320F28335的数字信号处理器。

说明书用于电动车的充电机
技术领域
本发明涉及电动车领域，具体而言，涉及一种用于电动车的充电机。
背景技术
随着电动车的大规模推广，电动车(例如，电动汽车)的保有量在逐步提高。电 动车采用的储能设备——电池，可以作为未来智能电网的分布式储能单元。电动车在 实际应用中，大量时间处于停驶状态，车主可以在电网非高峰负荷时段由电网为电动 车车载电池充电，而在电网高峰负荷时段由电动车车载电池向电网提供电能。在车主 和系统调度员之间，通过实时电价和智能电表来实现智能充放电管理的技术称为V2G (Vehicle to Grid)技术。
V2G技术能够有效地调节电网负荷的峰谷差，起到削峰填谷的作用。随着近年来 风电、太阳能等带有随机性的新能源的发展，电网需要一个储能设备来平抑随机性带 来的峰谷差，这在很大程度上体现了电动车V2G技术应用的价值。电动车储能效能相 当于系统的有效备用容量，其将有效地平抑可再生能源发电输出功率的波动，促进电 网接纳波动的可再生能源发电功率，为增强电网的调节能力提供新的途径。
现有技术中电动车的充电机只能实现电能的单向传输，因此，无法保障V2G技术 的有效实施。
针对相关技术中充电机无法保障电动车实现与电网之间的电流的相互转换的问 题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于电动车的充电机，以解决充电机无法保障电 动车实现与电网之间的电流的相互转换的问题。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种用于电动车的充电机。
根据本发明的用于电动车的充电机包括：双向变换器，用于电网的交流电和电动 车的直流电之间的相互转换；双向计量电表，与双向变换器相连接，用于通过计量得 到第一转换电量和第二转换电量，其中，第一转换电量为电动车的直流电转换为电网 的交流电的电量，第二转换电量为电网的交流电转换为电动车的直流电的电量；以及 控制器，分别与双向变换器和双向计量电表相连接，用于根据第一转换电量和第二转 换电量控制双向变换器进行电流转换。
进一步地，该充电机还包括：保护模块，与控制器相连接，用于在控制器发生故 障并接收到充电指示信息时生成并输出第一告警信息，其中，充电指示信息为指示双 向变换器将电网的交流电转换为电动车的直流电的信息，第一告警信息为提示禁止双 向变换器将电网的交流电转换为电动车的直流电的信息。
进一步地，该充电机还包括：通讯模块，与控制器相连接，用于充电机与第一系 统之间的通讯，以及充电机与第二系统之间的通讯，其中，第一系统为调度电动车与 电网进行电流转换的系统，第二系统为请求电动车与电网进行电流转换的系统。
进一步地，通讯模块通过以太网执行充电机与第一系统之间的通讯，通讯模块通 过以太网执行充电机与第二系统之间的通讯。
进一步地，该充电机还包括：监控模块，用于监控电动车的电池状态，其中，在 电池状态为预设电池状态并接收到电流转换指示信息时，生成并输出第二告警信息， 电流转换指示信息为指示电动车和电网进行电流转换的信息，第二告警信息为提示禁 止电动车和电网进行电流转换的信息。
进一步地，该充电机还包括：人机交互界面，其中，人机交互界面与控制器相连 接。
进一步地，双向变换器为全桥双向变换器。
进一步地，全桥双向变换器的控制模式为脉冲宽度调制双环控制模式。
进一步地，控制器为数字信号处理器。
进一步地，该数字信号处理器是型号为TM320F28335的数字信号处理器。
通过本发明，采用包括以下设备的充电机：双向变换器，用于电网的交流电和电 动车的直流电之间的相互转换；双向计量电表，与双向变换器相连接，用于通过计量 得到第一转换电量和第二转换电量，其中，第一转换电量为电动车的直流电转换为电 网的交流电的电量，第二转换电量为电网的交流电转换为电动车的直流电的电量；以 及控制器，分别与双向变换器和双向计量电表相连接，用于根据第一转换电量和第二 转换电量控制双向变换器进行电流转换，解决了充电机无法保障电动车实现与电网之 间的电流的相互转换的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的用于电动车的充电机的示意图；
图2是根据本发明实施例的用于电动车的充电机的信息交互的示意图；
图3是根据本发明实施例的用户参与电动车与电网间电流变换的流程图；以及
图4是根据本发明实施例的调度系统参与电动车与电网间电流变换的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的 附图，对本申请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 仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都应当属于 本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第 二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这 样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语 “包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含 了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步 骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的 其它步骤或单元。
根据本发明的实施例，提供了一种用于电动车的充电机。
图1是根据本发明实施例的用于电动车的充电机的示意图。如图1所示，该用于 电动车的充电机包括：双向变换器10、双向计量电表20和控制器30。
双向变换器10，用于电网的交流电和电动车的直流电之间的相互转换。
双向变换器10为电力电子器件，能够实现电网的交流电和电动车的直流电的相互 转换，进而实现电能的双向流动。该双向变换器10通过双向AC/DC变换电路实现电 流的双向变换。可选地，双向变换器10可以为全桥双向变换器，采用脉冲宽度调制 (PWM)双环控制，外环控制直流侧母线电压，内环控制电网侧电流。需要说明的是， 这里的电动车包括电动汽车。
双向计量电表20，与双向变换器10相连接，用于通过计量得到第一转换电量和 第二转换电量，其中，第一转换电量为电动车的直流电转换为电网的交流电的电量， 第二转换电量为电网的交流电转换为电动车的直流电的电量。
双向计量电表20用于实现双向电能流动的计量。在V2G技术下，电能不仅仅从 电网侧流向用户侧。当用户参与调度调节时，需要准确计量从用户侧输入到电网侧的 电能功率。双向计量电表20实现了V2G技术中双向能量流动功率的计量。
控制器30，分别与双向变换器10和双向计量电表20相连接，用于根据第一转换 电量和第二转换电量控制双向变换器10进行电流转换。
控制器30构成了该充电机的控制模块，充电机的控制模块用于负责双向变换器 10的控制策略，同时可以接受充电机其它模块，如双向计量电表20，传递的控制信号， 并做出相应的逻辑判断和反应。可选的控制器30是型号为TM320F28335的数字信号 处理器。利用该数字信号处理器可以提高电动车与电网之间的电能传输功率。
该充电机还可以包括：保护模块，与控制器30相连接，用于在控制器30发生故 障并接收到充电指示信息时生成并输出第一告警信息，其中，充电指示信息为指示双 向变换器10将电网的交流电转换为电动车的直流电的信息，第一告警信息为提示禁止 双向变换器10将电网的交流电转换为电动车的直流电的信息。
具体地，保护模块实现了充电机整体的保护功能。当充电机发生故障时，比如通 讯故障、控制器30故障等情况，充电机不能再对电动车进行充电，否则的话会对电动 车造成较大的损害。因此，在控制器30发生故障并接收到充电指示信息时，会生成并 输出第一告警信息。
该充电机还可以包括：通讯模块，与控制器30相连接，用于充电机与第一系统之 间的通讯，以及充电机与第二系统之间的通讯，其中，第一系统为调度电动车与电网 进行电流转换的系统，第二系统为请求电动车与电网进行电流转换的系统。
具体地，通讯模块实现了充放电数据实时与第一系统以及第二系统交互的功能。 当第一系统要求电动车进行电流转换(V2G)时，电动车的状态、电池荷电状态等参 数需要实时上报给第一系统。同时，当第二系统请求参与电流转换(V2G)时，也需 要经过通讯模块实现第二系统与充电机的通讯。可选地，通讯模块通过以太网执行充 电机与第一系统之间的通讯，通讯模块通过以太网执行充电机与第二系统之间的通讯。
该充电机还可以包括：监控模块，用于监控电动车的电池状态，其中，在电池状 态为预设电池状态并接收到电流转换指示信息时，生成并输出第二告警信息，电流转 换指示信息为指示电动车和电网进行电流转换的信息，第二告警信息为提示禁止电动 车和电网进行电流转换的信息。
具体地，监控模块监控电动车的状态。这里的预设电池状态为电动车电池的荷电 状态处于较低状态位置的状态，或者电池老化情况(SOH)较低的状态。在预设电池 状态下，电动车不能参与与电网的电流变换(V2G)。监控模块监控电动车的电池状态， 并在电动车处于预设电池状态却接收到电流转换指示信息时，发出告警信息。
该充电机还可以包括：人机交互界面，其中，人机交互界面与控制器30相连接。
具体地，人机交互界面与控制器30相连接，通过人机交互界面，用户可以输入对 电流交换的控制信息，同时，也可以显示电流交换的状态参数，比如，电动车的直流 电转换为电网的交流电的电能的大小，或者电网的交流电转换为电动车的直流电的电 量的大小。
本实施例提供的用于电动车的充电机包括：双向变换器10，用于电网的交流电和 电动车的直流电之间的相互转换；双向计量电表20，与双向变换器10相连接，用于 通过计量得到第一转换电量和第二转换电量，其中，第一转换电量为电动车的直流电 转换为电网的交流电的电量，第二转换电量为电网的交流电转换为电动车的直流电的 电量；以及控制器30，分别与双向变换器10和双向计量电表20相连接，用于根据第 一转换电量和第二转换电量控制双向变换器10进行电流转换。通过该实施例，解决了 充电机无法保障电动车实现与电网之间的电流的相互转换的问题，进而通过双向变换 器10实现电网的交流电和电动车的直流电之间的相互转换，并利用双向计量电表20 计量电动车的直流电转换为电网的交流电的电量和电网的交流电转换为电动车的直流 电的电量，从而保证了电动车与电网之间电流的相互转换的实现。
图2是根据本发明实施例的用于电动车的充电机的信息交互的示意图。如图2所 示，该用于电动车的充电机F包括：控制模块01、双向AC/DC变换电路02、双向计 量电表03、保护模块04、通讯模块05、状态监控模块06、人机交互界面07。通过该 充电机，实现了电网A和电动车B之间的电流变换。其中，通讯模块05与控制模块 01相连接，并通过以太网E分别与用户C和调度系统D进行通讯。需要说明的是， 该实施例中的控制模块01同图1中的控制器30，双向AC/DC变换电路02同图1中 的双向变换器10，双向计量电表03同图1中的双向计量电表20，这里不再赘述。保 护模块04与控制模块01相连接，用于在控制模块01发生故障并接收到充电指示信息 时生成并输出第一告警信息，其中，充电指示信息为指示双向AC/DC变换电路02将 电网A的交流电转换为电动车B的直流电的信息，第一告警信息为提示禁止双向 AC/DC变换电路02将电网A的交流电转换为电动车B的直流电的信息；通讯模块05 与控制模块01相连接，用于充电机F与用户系统C之间的通讯，以及充电机F与调 度系统D之间的通讯，其中，调度系统D为调度电动车B与电网A进行电流转换的 系统，用户系统C为请求电动车B与电网A进行电流转换的系统；状态监控模块06 用于监控电动车B的电池状态，其中，在电池状态为预设电池状态并接收到电流转换 指示信息时，生成并输出第二告警信息，电流转换指示信息为指示电动车B和电网A 进行电流转换的信息，第二告警信息为提示禁止电动车B和电网A进行电流转换的信 息；人机交互界面07与控制模块01相连接。从该实施例可以看出，根据本发明的用 于电动车的充电机允许能量的双向流动，保障了V2G技术的可行性；采用双向计量电 表，能够准确计量用户侧和电网侧双向电流的功率的大小；同时，能够实现充电机与 调度系统以用户的实时通信，使得电动车和电网之间的电流转换更加灵活。
图3是根据本发明实施例的用户参与电动车与电网间电流变换的流程图。如图3 所示，该根据本发明实施例的用户参与电动车与电网间电流变换的流程包括步骤S101 至步骤S107。
步骤S101，获取用户的身份信息。
当用户请求参与电流转换(V2G)时，用户首先需要进行账号和密码的验证。账 号输入可以采用刷卡的方式进行。
步骤S102，验证用户的身份信息是否正确。
步骤S103，如果验证出用户的身份信息为正确的，则检测是否接收到电流转换参 与信号。
如果验证出用户的身份信息为正确的，则还需要检测用户是否参与电流转换 (V2G)，如果检测出接收到电流转换参与信号，则说明用户请求参与电流转换(V2G)。 可选地，在用户的账号、密码输入正确后，出现“参与”和“不参与”两个提示信息， 如果用户选择“参与”，则控制器会接收到电流转换参与信号，如果用户选择“不参 与”，则控制器不会接收到电流转换参与信号。
步骤S104，如果检测到接收到电流转换参与信号，则获取电动车的当前电池状态。
步骤S105，将当前电池状态发送至调度系统。
这里的调度系统同上述的第一系统，这里不再赘述。
步骤S106，获取被调度权限。
当将电动车的当前电池状态发送至调度系统后，电动车便获取了被调度系统调度 的权限。
步骤S107，如果验证出用户的身份信息是不正确的，则生成并输出错误提示信息。
可见，用户参与电动车与电网间电流变换的步骤主要包括：当用户利用V2G技术 为电动车充电时，可以将电动车连接到充电机，并刷卡。输入相应密码之后，充电机 确认当前用户身份。确认身份无误后，用户选择是否参与V2G技术，若用户同意参与 V2G技术，则将电动车的电池状态发送给调度系统，并开放调度系统的控制权力，否 则，关闭调度系统的控制权力。通过上述步骤，用户可以参与电动车与电网间电流变 换，从而利用根据本发明的充电机来进行充放电处理，实现电动车与电网之间的电流 的双向变换。
图4是根据本发明实施例的调度系统参与电动车与电网间电流变换的流程图。如 图4所示，该根据本发明实施例的调度系统参与电动车与电网间电流变换的流程包括 步骤S201至步骤S206。
步骤S201，获取调度指令。
在电动车和电网之间发生电流变换时，首先会接收到调度系统的调度指令，按照 调度指令，电动车和电网之间进行相应的电流变换。
步骤S202，验证当前用户是否参与电流变换。
用户可以自行选择是否参与电流变换(V2G)。
步骤S203，如果验证出当前用户参与电流变换，则验证当前电动车的电池状态是 否满足预设要求。
步骤S204，如果验证出当前电动车的电池状态满足预设要求，则按照调度指令进 行电流变换。
步骤S205，计量电流变换量。
在电动车和电网之间进行电流变换的过程中，双向计量电表会计量电流变换量。 这里的电流变换量包括：电动车的直流电转换为电网的交流电的电量的大小；电网的 交流电转换为电动车的直流电的电量的大小。根据电流变换量，充电机的控制器会对 电流变换过程进行相应的控制。同时，根据电流变换量也可以对电动车和电网之间的 电流变换产生的费用进行结算。电流变换过程中产生的相关数据可以在人机交互界面 上进行显示。
步骤S206，如果验证出当前用户不参与电流变换，则生成并输出调度失败告警信 息。
根据本发明实施例的调度系统参与电动车与电网间电流变换的流程包括：当调度 系统要求电动车参与电流变换(V2G技术)时，将调度命令传达给充电机。充电机首 先确认该电动车是否同意参与V2G技术。若同意，则通过监控模块确认当前电动车的 电池状态，若监控模块认为该电动车的电池状态良好，则开始V2G调度；否则，上报 调度系统，调度失败。当开始V2G调度之后，电动车电池通过充电机的双向变换器向 电网侧放电，并通过双向计量电表计量当前反馈电网电能的费用。在整个充电过程中， 保护模块保证充电机状态正常，监控模块监控电池是否发生过放电的情况。同时，通 讯模块将充放电过程实时上报给调度系统，并通知用户。通过上述过程，能够实现充 电机与调度系统及用户之间的实时通讯，并且按照V2G技术的要求将电动车电池能量 反馈给电网及调度系统，同时可以计量该过程中的电流变换量及对应产生的费用。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的 计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可 以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用 的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所 组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以 将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模 块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明 不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的 任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。