CN102882262A - 一种基于车网融合技术的电动汽车充电***及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于车网融合技术的电动汽车充电***及实现方法，它包括电动汽车车联网移动计算终端，电动汽车车联网移动计算终端通过电力线载波调制解调模块与智能电网建立联系，电动汽车车联网移动计算终端与云计算远程服务平台联系，将电动汽车车辆信息上传给云计算运程服务平台，云计算远程服务平台将充电信息返回定位可用充电站信息和电动汽车车联网移动计算终端，电动汽车与电动汽车之间通过电动汽车车载移动计算终端进行信息交互，在充电站内设有微波输电装置。本发明实现基于车内与车外网融合的电动汽车技术；车内网传输的信息量大，通过电力线载波的无线通讯方式与交通设施进行通信，在多网并存且数据量较大的前提下保证通讯实时性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动汽车充电***及构建方法，尤其涉及一种基于车网融合技术的电动汽车充电***及构建方法。
背景技术
电动汽车与车联网无疑是汽车业具有发展前景的产品技术，他们发展受到国家和企业的高度重视，未来汽车所呈现出来的一定是节能与智能化的，也就是目前电动汽车和车联网最终相结合组成一个环保智能车。就当前能源和交通形式来看，这是整个汽车产业发展的大势所趋。但是目前两个行业都在一定程度上需要解决一些问题。
电动汽车目前情况来看面临的问题主要是：电动汽车充电、以及维修和服务等问题。为解决目前制约电动汽车后期大规模普及应用的问题，无线模块成本高，现有无线3G或者GPRS方式需要用户办卡收费的方式，Zigbee传输距离受限且数据传输稳定性差，本发明提出一种利用车联网的核心技术，即车辆与车辆，车辆与充电设施，车辆与智能电网等网络互通互联的信息交互技术来解决未来电动汽车行驶安全、续航里程长等的服务问题，建立完备的充电服务网络。
在申请号为200910148578.0的发明专利中提到了在市内重复建设市外多个路侧泊位电动能源输纽中心相似的电动能源供给路带，包括市内各个楼宇停车场重复上述电动能源网络群充供给路带建设的数量，组成区域式电动汽车电动能源群充供给服务体系，利用电动汽车在泊位停车的时间有计划性的为电动汽车设置充电时间。根据目前城市停车目的显示短时间停留占多数，这个时候充电方法无法满足用户需求，该专利没有提到采用更换电池方式进行电动汽车充电。
在发明专利CN102215261A的专利中提到了本发明由多个电动汽车充电桩节点、多台电动汽车、电动汽车充电桩集群中央控制节点、电网控制管理***、用户信息服务***组成。多个电动汽车充电桩节点以及充电桩集群中央控制节点通过无线Zigbee 通讯互联组成自组织网络。无线Zigbee节点需要电池供电，在数据传输频繁的时段里面，Zigbee节点控制器会面临电量很快耗尽的难题，所以该发明专利在具体实施中采用的无线通信方式无法满足电动汽车这种大型充电网络的数据通讯服务。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于车网融合技术的电动汽车充电***及构建方法，它具有能够解决未来电动汽车行驶安全、续航里程的服务问题优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于车网融合技术的电动汽车充电***，它包括电动汽车车联网移动计算终端，电动汽车车联网移动计算终端通过电力线载波调制解调模块与智能电网建立联系，电动汽车车联网移动计算终端通过智能电网与云计算远程服务平台联系，云计算远程服务平台根据电动汽车车辆信息生成对本电动汽车的充电控制策略，云计算服务平台通过智能电网将电动汽车车辆信息、充电控制策略及定位可用充电站信息传给电动汽车车载移动计算终端和电动汽车充电站，在电动汽车充电站内还设有微波输电装置，在公路两侧每隔一定距离设立太阳能或风能储能充电站，太阳能或风能储能充电站接入智能电网，电动汽车车载移动计算终端与电动汽车车载移动计算终端进行通信。
所述充电策略是云计算服务平台为电动汽车车联网移动计算终端传输的车辆运行状态、车辆配置状况、电池状态信息、电机运行信息、行驶里程、路况信息、充电站信息、驾驶行为等信息建立数据库，并通过车主驾驶习惯、车辆行驶距离及行驶路况等历史数据，分析特定电动汽车的驱动功率需求情况及规律，记录车载电池使用过程中老化过程，并分析温度、环境等因素对车载电池性能的影响，进而建立电动汽车充电过程曲线，对于保养和提升电池寿命起到重要作用。
在电动汽车电能足够驶入充电站时，智能电网与电动汽车充电站通过电力线载波信息交互，将电动汽车的充电控制策略和电动汽车车辆信息上传给电动汽车充电站，远程通知充电站电动汽车充电或者换电的方式，电动汽车与电动汽车之间通过电动汽车车载移动计算终端进行信息交互，电动汽车充电站通过摄像头采集车辆车牌信息，与云计算远程服务平台传输车辆信息进行对比，比对车辆信息建立充电车辆档案，提供所需充电需求，计费方式采用手动输入充电度数或者远程预约电池更换服务。
电动汽车无法驶入充电站进行充电，云计算远程服务平台引导电动汽车到公路两侧的太阳能或风能储能充电站进行短时应急充电，通过公路两侧的太阳能发电板或者风力发电设备将电能存储到应急备用电站上，该电站在存储电能充裕时晚上送到电网，归智能电网调度用电，存储电能缺乏时，智能电网调度进行补充充电，平时为公路两侧路灯提供电力，特殊情况下为电动汽车提供移动应急充电电源；
另外电动汽车在电能缺乏无法驶入充电网络时，电动汽车通过电动汽车车载移动计算终端通过智能电网向云计算远程服务平台发送应急充电服务信息，云计算远程服务平台根据电动汽车的位置选择附近的电动汽车充电站，附近的电动汽车充电站内的微波输电装置使用2.45GHz的电波发送装置传送电力，电动汽车利用接收天线接收，然后经整流电路整流后给电动汽车充电，实现远距离无线充电方式为电动汽车电池提供非接触式充电，无线充电方式采用微波方式，充电部分装有金属屏蔽装置，为电力缺乏电动车提供应急充电，保证能够驶入应急备用充电站进行短途充电，并最终进入电动汽车充电站中进行更换电池或者快速充电服务。
所述电动汽车移动计算终端包括电机驱动、能源管理***及车载充电装置，云计算远程服务平台将电动汽车运行状况、充电路径规划、电机控制优化、充电控制策略、电池性能分析、电机性能分析、驾驶行为分析和运行环境分析传给电动汽车移动计算终端。
一种利用基于车网融合技术的电动汽车充电***的实现方法，具体步骤为：
步骤一：电动汽车上安装电动汽车车载移动计算终端和电力线载波调制解调模块；
步骤二：电动汽车车载移动计算终端通过电力线载波与智能电网信息交互，电动汽车车载移动计算终端将车载充电装置信息、Can总线接口和协议及电机驱动***、车辆运行状态信息通过智能电网上传给云计算远程服务平台；
步骤三：云计算远程服务平台通过步骤二中的信息制定充电控制策略及定位电动汽车充电站，云计算远程服务平台通过智能电网提示车主电动汽车的运行信息和电动汽车充电站信息，方便客户掌握电动汽车和电动汽车充电站的信息，电动汽车和电动汽车之间进行信息交互，方便车主掌握前方路况；
步骤四：若需要充电，在电动汽车电能足够驶入电动汽车充电站时，智能电网与电动汽车充电站通过电力线载波信息交互，将电动汽车的充电控制策略和电动汽车车辆信息上传给电动汽车充电站，远程通知充电站电动汽车充电或者换电的方式；
步骤五：电动汽车充电站通过摄像头采集车辆车牌信息，与云计算远程服务平台传输车辆信息进行对比，比对车辆信息建立充电车辆档案，提供所需充电需求，计费方式采用手动输入充电度数或者远程预约电池更换服务，
步骤六：电动汽车无法驶入充电站进行充电，云计算远程服务平台引导电动汽车到公路两侧的太阳能或风能储能充电站进行短时应急充电；
若电动汽车在电能缺乏无法驶入充电网络时，电动汽车通过电动汽车车载移动计算终端通过智能电网向云计算远程服务平台发送应急充电服务信息，云计算远程服务平台根据电动汽车的位置选择附近的电动汽车充电站，附近的电动汽车充电站内的微波输电装置使用2.45GHz的微波发送装置传送电力，电动汽车利用接收天线接收，然后经整流电路整流后给电动汽车充电，实现远距离无线充电方式为电动汽车电池提供非接触式充电，无线充电方式采用微波方式，充电部分装有金属屏蔽装置，为电力缺乏电动车提供应急充电，保证能够驶入应急备用充电站进行短途充电，并最终进入电动汽车充电站中进行更换电池或者快速充电服务。
所述车载充电装置信息包括Can总线接口和协议、能量管理***BMS、动力锂电池信息，动力锂电池信息包括静态信息和运行信息；静态信息包括电池厂家信息、电芯型号、串并联方式，所述运行状态信息包括电压、电流、内阻、温度和剩余电量。
本发明的有益效果：
1. 本发明实现基于车内（能量管理***、电机驱动***及整车各节点）与车外（车与车之间）网融合的电动汽车车载计算平台设计；车内网传输的信息量大，并且车载计算平台需通过电力线载波的无线通讯方式与交通设施进行通信，在多网并存且数据量较大的前提下保证车载计算平台的通讯实时性。
2. 云计算远程服务平台通过多数据融合技术为政府、汽车厂、零部件商、4S店及用户等电动汽车产业链提供信息支撑平台。
3. 根据用户行程、智能交通信息以及充电站车位信息，自动定位最优的充电点或换电站，实现电动汽车充电路径的智能规划。
4. 云计算远程服务平台根据记录的电网信息、电池信息、用户行程等数据，可为智能电网设计兼顾电网运行经济性和用户满意度的优化调度策略。
5. 本发明通过车网融合实现了电动汽车与充电站设施的互动，充电站网络通过电力线载波通讯方式实现电动汽车与智能电网再到充电设施的信息互连，不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递，电力线载波调制解调模块的成本也远低于无线模块。克服现有无线3G或者GPRS方式需要用户办卡收费的方式，另外用户无需办理电费卡来进行刷卡计费方式，充电站通过视频采集电动车牌照进行车主计费账户自动扣缴，在用户输入正确缴费密码后，在账户余额足够前提下进行充电方式的电费计量。Zigbee传输距离受限且数据传输稳定性差的问题，有电力线网络的地方，电动汽车都可实现实时通讯，电动汽车充电站都可为电动汽车提供主动式指引服务，可为根据用户行程、智能交通信息以及充电站车位信息，自动定位最优的充电点或换电站，实现电动汽车充电路径的智能规划。
6. 电动汽车在电能缺乏无法驶入充电网络时，电动汽车充电站内的微波输电装置为电力缺乏电动车提供应急充电，保证能够驶入应急备用电站进行短途充电，更加方便车主，避免了车主因为电动汽车没有电而被困在半路上的情况发生。
附图说明
图1为基于云计算远程服务平台的信息交互示意图；
图2为基于车网融合技术的电动汽车充电站构建图示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种基于车网融合技术的电动汽车充电***，它包括电动汽车车联网移动计算终端，电动汽车车联网移动计算终端通过电力线载波调制解调模块与智能电网建立联系，电动汽车车联网移动计算终端通过智能电网与云计算远程服务平台联系，云计算远程服务平台根据电动汽车车辆信息生成对本电动汽车的充电控制策略，云计算服务平台通过智能电网将电动汽车车辆信息、充电控制策略及定位可用充电站信息传给电动汽车车载移动计算终端和电动汽车充电站，在公路两侧每隔一定距离设立太阳能或风能储能充电站，太阳能或风能储能充电站接入智能电网，电动汽车车载移动计算终端与电动汽车车载移动计算终端进行通信。
所述充电策略是云计算服务平台为电动汽车车联网移动计算终端传输的车辆运行状态、车辆配置状况、电池状态信息、电机运行信息、行驶里程、路况信息、充电站信息、驾驶行为等信息建立数据库，并通过车主驾驶习惯、车辆行驶距离及行驶路况等历史数据，分析特定电动汽车的驱动功率需求情况及规律，记录车载电池使用过程中老化过程，并分析温度、环境等因素对车载电池性能的影响，进而建立电动汽车充电过程曲线，对于保养和提升电池寿命起到重要作用。
如图2所示，所述电动汽车移动计算终端包括电机驱动、能源管理***及车载充电装置，云计算远程服务平台将电动汽车运行状况、充电路径规划、电机控制优化、充电控制策略、电池性能分析、电机性能分析、驾驶行为分析和运行环境分析传给电动汽车移动计算终端。
一种利用基于车网融合技术的电动汽车充电***的实现方法，具体步骤为：
步骤一：电动汽车上安装电动汽车车载移动计算终端和电力线载波调制解调模块；
步骤二：电动汽车车载移动计算终端通过电力线载波与智能电网信息交互，电动汽车车载移动计算终端将车载充电装置信息、Can总线接口和协议及电机驱动***、车辆运行状态信息通过智能电网上传给云计算远程服务平台；
步骤三：云计算远程服务平台通过步骤二中的信息制定充电控制策略及定位电动汽车充电站，云计算远程服务平台通过智能电网提示车主电动汽车的运行信息和电动汽车充电站信息，方便客户掌握电动汽车和电动汽车充电站的信息，电动汽车和电动汽车之间进行信息交互，方便车主掌握前方路况；
步骤四：若需要充电，在电动汽车电能足够驶入电动汽车充电站时，智能电网与电动汽车充电站通过电力线载波信息交互，将电动汽车的充电控制策略和电动汽车车辆信息上传给电动汽车充电站，远程通知充电站电动汽车充电或者换电的方式；
步骤五：电动汽车充电站通过摄像头采集车辆车牌信息，与云计算远程服务平台传输车辆信息进行对比，比对车辆信息建立充电车辆档案，提供所需充电需求，计费方式采用手动输入充电度数或者远程预约电池更换服务；
步骤六：电动汽车无法驶入充电站进行充电，云计算远程服务平台引导电动汽车到公路两侧的太阳能或风能储能充电站进行短时应急充电；
若电动汽车在电能缺乏无法驶入充电网络时，电动汽车通过电动汽车车载移动计算终端通过智能电网向云计算远程服务平台发送应急充电服务信息，云计算远程服务平台根据电动汽车的位置选择附近的电动汽车充电站，附近的电动汽车充电站内的微波输电装置使用2.45GHz的微波发送装置传送电力，电动汽车利用接收天线接收，然后经整流电路整流后给电动汽车充电，实现远距离无线充电方式为电动汽车电池提供非接触式充电，无线充电方式采用微波方式，充电部分装有金属屏蔽装置，为电力缺乏电动车提供应急充电，保证能够驶入应急备用充电站进行短途充电，并最终进入电动汽车充电站中进行更换电池或者快速充电服务。
所述车载充电装置信息包括Can总线接口和协议、能量管理***BMS、动力锂电池信息，动力锂电池信息包括静态信息和运行信息；静态信息包括电池厂家信息、电芯型号、串并联方式，所述运行状态信息包括电压、电流、内阻、温度和剩余电量。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (4)
1.一种基于车网融合技术的电动汽车充电***，其特征是，它包括电动汽车车联网移动计算终端，电动汽车车联网移动计算终端通过电力线载波调制解调模块与智能电网建立联系，电动汽车车联网移动计算终端通过智能电网与云计算远程服务平台联系，云计算远程服务平台根据电动汽车车辆信息生成对本电动汽车的充电控制策略，云计算服务平台通过智能电网将电动汽车车辆信息、充电控制策略及定位可用充电站信息传给电动汽车车载移动计算终端和电动汽车充电站，在电动汽车充电站内还设有微波输电装置，在公路两侧每隔一定距离设立太阳能或风能储能充电站，太阳能或风能储能充电站接入智能电网，电动汽车车载移动计算终端与电动汽车车载移动计算终端进行通信。
2.如权利要求1所述一种基于车网融合技术的电动汽车充电***，其特征是，所述电动汽车移动计算终端包括电机驱动***、能源管理***及车载充电装置，云计算远程服务平台将电动汽车运行状况、充电路径规划、电机控制优化、充电控制策略、电池性能分析、电机性能分析、驾驶行为分析和运行环境分析传给电动汽车移动计算终端。
3.一种利用权利要求1所述的基于车网融合技术的电动汽车充电***的实现方法，具体步骤为：
步骤一：电动汽车上安装电动汽车车载移动计算终端和电力线载波调制解调模块；
步骤二：电动汽车车载移动计算终端通过电力线载波与智能电网信息交互，电动汽车车载移动计算终端将车载充电装置信息、Can总线接口和协议及电机驱动***、车辆运行状态信息通过智能电网上传给云计算远程服务平台；
步骤三：云计算远程服务平台通过步骤二中的信息制定充电控制策略及定位电动汽车充电站，云计算远程服务平台通过智能电网提示车主电动汽车的运行信息和电动汽车充电站信息，方便客户掌握电动汽车和电动汽车充电站的信息，电动汽车和电动汽车之间进行信息交互，方便车主掌握前方路况；
步骤四：若需要充电，在电动汽车电能足够驶入电动汽车充电站时，智能电网与电动汽车充电站通过电力线载波信息交互，将电动汽车的充电控制策略和电动汽车车辆信息上传给电动汽车充电站，远程通知充电站电动汽车充电或者换电的方式；
步骤五：电动汽车充电站通过摄像头采集车辆车牌信息，与云计算远程服务平台传输车辆信息进行对比，比对车辆信息建立充电车辆档案，提供所需充电需求，计费方式采用手动输入充电度数或者远程预约电池更换服务；
步骤六：电动汽车无法驶入电动汽车充电站充电时，云计算远程服务平台引导电动汽车到公路两侧的太阳能或风能储能充电站进行短时应急充电；
若电动汽车在电能缺乏无法驶入充电网络时，电动汽车通过电动汽车车载移动计算终端通过智能电网向云计算远程服务平台发送应急充电服务信息，云计算远程服务平台根据电动汽车的位置选择附近的电动汽车充电站，附近的电动汽车充电站内的微波输电装置使用2.45GHz的微波发送装置传送电力，电动汽车利用接收天线接收，然后经整流电路整流后给电动汽车充电，实现远距离无线充电方式为电动汽车电池提供非接触式充电，无线充电方式采用微波方式，充电部分装有金属屏蔽装置，为电力缺乏电动车提供应急充电，保证能够驶入应急备用充电站进行短途充电，并最终进入电动汽车充电站中进行更换电池或者快速充电服务。
4.如权利要求3所述基于车网融合技术的电动汽车充电***的实现方法，其特征是，所述车载充电装置信息包括Can总线接口和协议、能量管理***BMS、动力锂电池信息，动力锂电池信息包括静态信息和运行信息；静态信息包括电池厂家信息、电芯型号、串并联方式，所述运行状态信息包括电压、电流、内阻、温度和剩余电量。
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