CN104010871A - 监视和优化电动车辆充电终端的操作方法及实现该方法的充电终端 - Google Patents

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Abstract

一种用于监视和优化终端的操作的方法及所述终端。所述方法包括：生成等于第一直流值(V1)的输出电压；连接(100)车辆，输出电压切换为第二值(V2)；通过在两个值(V2、-V1)之间调制输出电压来授权(103)车辆的充电，最大授权充电电流(Imax)被设置；通过监视输出电压的值来检查(104)要被充电的车辆的能力；提供(108)在第三电压值(V3)和负值(-V1)之间调制的输出电压；初始化(102)第一计时器(计时器#1)；读取(105)在初始化(102)和电压从第二值(V2)到第三值(V3)的切换之间的诊断时间(T1)；将所述时间与标准值比较(107)来确定(109)充电器的类型；考虑(110)充电器的特征来优化能量管理。

Description

监视和优化电动车辆充电终端的操作方法及实现该方法的充电终端
技术领域
本发明涉及用于监视和优化电动车辆的充电终端的操作的方法，所述终端包括被设计为连接至车辆用于电动充电和利用经由操作线(pilot wire)发送的信号来对话的连接装置。所述方法包括：
-生成等于第一直流电压值的“输出”电压；
-将电动车辆连接至充电终端，“输出”电压从第一直流电压值切换到第二直流电压值；
-检查所述终端的充电能力；
-通过在等于第二电压值的正值和等于第一电压值的相反数的负值之间调制“输出”电压来授权电动车辆的充电，PWM类型的调制具有根据最大授权充电电流而固定的占空比；
-通过监视所调制的“输出”电压的正值来检查要再充电的电动车辆的能力，当所述车辆能够被再充电时所述“输出”电压的正值从第二电压值切换到第三电压值；
-通过在等于第三电压值的正值和等于第一电压值的相反数的负值之间调制“输出”电压来向所述车辆提供被称为“充电”电压的电压，所述调制的占空比使得最大充电电流能够被设置为第一值。
本发明还涉及用于实现根据本发明的监视和优化方法的电动充电终端。所述终端包括被设计为连接至车辆用于电动充电以及利用经由操作线发送的信号来对话的连接装置。所述终端还包括用于通过在正值和负值之间调制“输出”电压来生成直流或调制的“输出”电压和被称为“充电”电压的电压给所述车辆的装置，调制的占空比使得最大充电电流能够被设置为第一值。处理装置包括用于检查执行充电的所述终端的能力的装置，以通过监视调制的“输出”电压的正值来检查要被再充电的电动车辆的能力并授权电动车辆的充电。
背景技术
在集体停车场安装的用于电动车辆的充电终端有两种类型。第一类型有关被称为“快速”充电终端的充电终端。由此类型的终端施加的电压是直流电压。另一种类型的终端提供交流电压。
目前，现有的标准不能使充电终端识别连接到其的车辆的类型。标准(SAE J1772和IEC 61851)事实上不能使充电终端检索关于充电器的特征的信息。电动车辆和充电终端之间的通信限于安全通信。也就是说，仅有的交换信息具体地使得能够检查车辆和终端之间的接地连续性和/或使得终端固定车辆可消耗的最大电流和/或车辆所在的状态(已连接、充电就绪和充电中)。
在具有若干充电终端的停车场的情况中，知道连接至充电终端的车辆的类型将使得能够在停车场的层级上优化能量管理。
此知识事实上将使得能够在若干充电终端所位于的停车场范围的层级上优化能量管理。默认地，停车场管理器将为每个终端储备16A或32A。这是有代价的：高预订能量，不能提供停车场的最后的(last)免费充电终端。知道取决于充电中的电动车辆的、由充电器所消耗的最大能量，将使得能够使用未使用的安培(amps)来对其他充电终端供电。
发明内容
因此本发明的目的是除去现有技术的缺点，以便提出监视和优化用于电动车辆的充电终端的操作的方法，基于连接至终端的车辆的知识的方法。
根据本发明的主要实施例的方法包括：
-伴随着车辆的充电的授权，初始化第一计时器；
-读取在第一计时器的初始化与“输出”电压从第二电压值切换为第三电压值之间的第一经过诊断时间；
-将第一诊断时间的值与在数据库中记录的“标准”值比较；
-根据所述第一诊断时间和“标准”值之间的比较状态来确定电动车辆的充电器的类型；
-考虑所识别的电动车辆的充电器的特征来局部地(locally)优化能量管理。
第一直流电压值优选地高于第二直流电压值。
第二电压值优选地高于第三电压值。
根据第一可升级实施例，监视方法包括：
-伴随着向所述车辆提供被称为“充电电压”的电压，初始化第二计时器；
-检测由车辆消耗的充电电流达到最大值的时间；
-读取充电电流达到最大值的第二经过诊断时间；
-考虑相对于第一诊断时间的值的比较状态，将第二诊断时间的值与在数据库中记录的值比较；
-根据所述第一和第二诊断时间确定电动车辆的充电器的类型；
-考虑所识别的电动车辆的充电器的特征来局部地优化能量管理。
根据第二可升级实施例，监视方法包括：
-初始化第三计时器并伴随地将最大充电电流设置为第二充电值，在等于第三电压值的正值和等于第一电压值的相反数的负值之间调制“输出”电压；
-检查车辆根据第二最大充电值来调节它的电流；
-在电动车辆将它的充电电流调节到第二最大充电值时读取第三诊断时间；
-考虑相对于第一诊断时间的值的比较状态和相对于第二诊断时间的值的比较状态，将第三诊断时间的值与根据数据库的值进行比较；
-根据所述第一、第二和第三时间确定电动车辆的充电器的类型；
-考虑所识别的电动车辆的充电器的特征来局部地优化能量管理。
优选地，所述考虑的步骤包括根据所连接的充电器的类型来调整最大充电电流设定点(setpoint)值。
根据具体的实施例，所述考虑步骤包括根据识别的连接的充电器可消耗的最大电流来调整最大充电电流设定点值。
有利地，所述考虑步骤包括根据包括若干充电终端的充电站的全局操作来调整由所述终端提供的最大电力。
根据具体地实施例，监视和优化方法包括：
-测量所识别的连接的充电器可消耗的最大电流和终端授权的最大充电电流Imax之间的电流的差；
-将测量到的电流差置于充电站的另一充电终端的控制下。
根据本发明的电动充电终端的处理装置包括用于如下的装置：
-伴随车辆的充电的授权，初始化第一计时器；
-读取在第一计时器的初始化与“输出”电压从第二电压值切换为第三电压值之间的第一经过诊断时间；
-将第一诊断时间的值与在数据库中记录的“标准”值进行比较；
-根据所述第一诊断时间和“标准”值之间的比较状态来确定电动车辆的充电器的类型；
-考虑所识别的电动车辆的充电器的特征来局部地优化能量管理。
附图说明
根据仅为非限制性示例目的给出并在附图中示出的本发明的具体实施例的下列描述，其他优点和特征将变得更加清楚地显而易见，附图中：
-图1表示电动终端和电动车辆的控制电路的线路图，终端连接至车辆；
-图2表示不同的监视和充电阶段的时序图；
-图3表示根据本发明的实施例的用于监视和优化电动车辆的充电阶段的方法的步骤的算法；
-图4表示根据图3的本发明的第一具体实施例的监视和优化方法的步骤的算法；
-图5表示根据图4的本发明的第二具体实施例的监视和优化方法的步骤的算法。
具体实施方式
如图1中所示，所述根据本发明的终端1包括被设计为连接至车辆2用于电动充电的连接装置10。以已知方式，终端被设计为通过能够发送电力的线缆3连接至车辆。线缆3还包括利用在操作线(pilot wire)上发送的信号的对话装置。终端1还包括优选地由微控制器控制的处理单元12。充电终端1还包括与连接装置10并联连接的滤波电容14。用于测量在连接装置的电平处的电压的装置11被连接至能够向信号发生器13发送控制信号的处理单元12。
作为应用示例，信号发生器13在连接装置10的电平处生成“输出”电压。“输出”电压可以是直流电压或脉宽调制电压。然后调制是PWM类型的。然后脉宽调制(PWM)的占空比使得电动车辆2将能够消耗的最大充电电流Imax能够被设置。出于示例目的，输出电压信号以1KHz的频率被调制，并且具有在+12V和-12V之间变化的幅度。
如图3中所示，根据本发明的监视和优化充电终端1的操作的方法包括生成等于第一电压值V1的直流“输出”电压。作为应用的示例，第一电压值V1等于12伏。
根据本发明的方法的下一步骤包括将电动车辆2连接100到充电终端1。通过终端1的测量装置11测量到的直流“输出”电压等于第二电压值V2。从第一电压值V1到第二电压值V2的这个切换与从终端1的连接装置10看到的电动车辆的第一充电电阻器R2的值有关联。根据本发明的此实施例，第一电压值V1高于第二电压值V2。出于示例目的，第二电压值V2等于9伏。由终端测量到的电压的这个改变通知终端连接了车辆。
下一步骤包括检查101执行充电的所述终端的能力。只要没有满足开始充电所需要的条件，根据本发明的方法就保留在此步骤。例如当在充电终端的层级没有足够的可用能量时，不满足用于开始充电的这些条件。此外，例如当没有正确地识别用户时或者当线缆和充电终端之间的连接的保护无效时，不满足这些条件。因此此步骤的持续时间不确定。
如图2和3中所示，根据本发明的方法包括通过在等于第二电压值的正值V2和等于第一电压值的相反数的负值-V1之间调制“输出”电压来授权103电动车辆的充电。然后PWM类型的调制具有根据终端所授权的最大充电电流Imax来固定的占空比。
下一步骤包括通过监视所调制的“输出”电压的正值来检查104要再充电的电动车辆2的能力。如果由终端的测量装置11测量到的所调制的“输出”电压等于第三电压值V3，则认为电动车辆能够通过充电终端1再充电。换言之，当所述车辆能够被再充电时，所述“输出”电压的正值从第二电压值V2切换为第三电压值V3。在此步骤期间，电动车辆然后分析调制的输出电压信号，并且根据最大授权电流Imax来调整它的充电器。电动车辆传统上包括连接至充电终端1的连接装置10的充电电路。一旦充电器已经被调整，车辆就准备好被充电，并且通过改变所述终端在连接装置10的层级上看到的它的电阻来将这点指示给充电终端1。从第二电压值V2到第三电压值V3的输出电压的此改变与电动车辆2的充电电路中经由开关S2的换向的第二充电电阻器R3的连接有关联。如图1中所示，第二充电电阻器R3与第一充电电阻器R2并联连接。根据本发明的此实施例，第二电压值V2高于第三电压值V3。出于示例目的，第三电压值V3等于6伏。
当车辆能够被充电时，通过在等于第三电压值的正值V3和等于第一电压值的相反数的负值-V1之间调制“输出”电压从而闭合电力接触器15，所述方法向所述车辆提供108称为“充电电压”的电压。调制的占空比使得第一最大充电电流阈值Imax1能够被设置。
取决于电动车辆的型号和制造，车辆上携载的充电器确实在事实上具有不同的属性。考虑到所述充电器不是都消耗相同的最大电流，对于能量管理来说一个感兴趣的属性是此充电器能够消耗的最大电流。出于示例目的，第一类型的充电器不会消耗多于13A，而第二类型消耗最大15A。对于诸如小型摩托车(scooter)的较轻电动车辆和应该能够消耗大约32A的下一代车辆，最大电流的差异可以高得多。根据优选实施例，根据本发明的方法能够区分连接至充电终端的充电器的类型从而以定制化的方式调整最大授权充电电流，从而优化连接至充电站的其他电动车辆的充电。
根据如图3中所示的本发明的主要实施例，所述方法然后包括伴随着在前面所述的车辆充电授权步骤103的执行第一计时器(计时器#1)的初始化步骤102。
所述方法然后包括读取105第一计时器#1的初始化102与“输出”电压从第二电压值V2切换到第三电压值V3之间的第一经过诊断时间T1。然后将第一诊断时间T1的值与在数据库中记录的“标准”值进行比较。所述第一诊断时间T1和“标准”值之间的比较状态使得能够确定109连接至充电终端1的电动车辆2的充电器的类型。已知充电器的类型，充电终端1的处理单元12考虑110所述识别的充电器的特征来局部地优化能量管理。
根据具体的实施例，上述考虑110的步骤包括根据所连接的充电器的类型的调整充电电流设定点值。根据一变型(variant)，所述考虑110的步骤包括根据包括若干终端的充电站的全局操作来调整由所述终端提供的电力。充电站中可用的电力事实上经常低于此站的终端的电力总和。因此，为了优化充电服务，必须根据所述车辆的各个充电器的特征来调整授权用于对电动车辆充电的最大电力。
根据在图4中所示的本发明的第一可升级实施例，用于监视和优化的方法使得能够增强识别充电器的类型的质量。确实，如果第一诊断时间T1的值和“标准”值之间的比较107没有使得能够肯定地确定电动充电器的类型，那么第一可升级模式使得充电器类型区分标准能够被进一步改进。
所述方法然后包括伴随向所述车辆提供108被称为“充电电压”的电压的初始化200第二计时器，计时器#2。下一步骤包括检测201电动车辆2消耗的充电电流达到最大值的时间。充电电流达到最大值的第二经过诊断时间T2被记录为202。
然后将第二诊断时间T2的值与在数据库中记录的值进行比较203。
考虑与第一诊断时间T1有关的比较状态来进行此比较。
后者的比较使得能够根据所述第一和第二诊断时间T1、T2来确定204电动车辆的充电器的类型。
已知充电器的类型，充电终端1的处理单元12考虑110所述识别的充电器的特征来局部地优化能量管理。
根据在图5中所示的本发明的第二可升级实施例，用于监视和优化的方法使得能够增强充电器的类型的识别质量。确实，如果第一可升级模式不足以肯定地确定电动充电器的类型，则第二可升级模式然后使得充电器类型区分标准能够被进一步改进。
所述方法然后包括执行第三计时器(计时器#3)的初始化300，以及伴随的将充电电流设置301为第二最大充电值Imax2。调制的占空比使得充电电流能够被设置为第二最大充电值Imax2。在等于第三电压值的正值V3和等于第一电压值的相反数的负值-V1之间调制“输出”电压。
所述方法检查302电动车辆2根据第二最大充电值Imax2来调节它的充电电流。如图2中所示，车辆一达到与设定点相关的最大充电电流Imax2，就读取303第三诊断时间T3。
然后将第三诊断时间T3的值与在数据库中记录的值进行比较304。考虑与第一诊断时间T1有关的比较状态以及与第二诊断时间T2有关的比较状态两者来进行此比较。
后者的比较使得能够根据所述第一、第二和第三时间T1、T2、T3来确定305电动车辆的充电器的类型。
已知充电器的类型，充电终端1的处理单元12能够考虑110所述识别的充电器的特征来局部地优化充电站中的能量管理。
当充电器检测到车辆电池被完全充电时，或者当用户中断充电时，充电器断开接触器S2(图2中的点C)。这具有如下后续动作：断开操作线的充电电阻器R3的连接，从而导致从第三电压值V3到第二电压值V2的PWM信号的转变(图2中的点A)。当充电终端检测到从第三值到第二电压值(V3到V2)的操作线电压的转变时，它断开电力接触器15(图2中的点D)。
只要电动车辆保持连接至终端，操作线上调制的PWM类型的信号就保持被调制在第二电压值V2的电平处。当电动车辆被断开连接时，这导致从第二电压值V2到第一电压值V1的PWM信号的电压的转变(图2中的点B)。只要测量到第一电压值V1，充电终端就停止电压信号的调制。

Claims (10)

1.一种用于监视和优化电动车辆的充电终端的操作的方法，所述终端包括被设计为连接至车辆用于电动充电和利用经由线缆发送的信号来对话的连接装置，方法包括：
-生成等于第一直流电压值(V1)的“输出”电压；
-将电动车辆连接(100)至充电终端，“输出”电压从第一直流电压值(V1)切换为第二直流电压值(V2)；
-检查(101)执行充电的所述终端的能力；
-通过在等于第二电压值的正值(V2)和等于第一电压值的相反数的负值(-V1)之间调制“输出”电压来授权(103)电动车辆的充电，PWM类型的调制具有根据最大授权充电电流(Imax)固定的占空比；
-通过监视所调制的“输出”电压的正值来检查(104)要被再充电的电动车辆的能力，当所述车辆能够被再充电时所述“输出”电压的正值从第二电压值(V2)切换为第三电压值(V3)；
-通过在等于第三电压值的正值(V3)和等于第一电压值的相反数的负值(-V1)之间调制“输出”电压来向所述车辆提供(108)被称为“充电”电压的电压，所述调制的占空比使得最大充电电流能够被设置为第一值(Imax1)；
其特征在于所述方法包括：
-伴随着车辆的充电的授权(103)，初始化(102)第一计时器(计时器#1)；
-读取(105)在以下两者之间的第一经过诊断时间(T1)：
-第一计时器(计时器#1)的初始化(102)，和
-“输出”电压从第二电压值(V2)切换为第三电压值(V3)；
-将第一诊断时间(T1)的值与在数据库中记录的“标准”值进行比较(107)；
-根据所述第一诊断时间(T1)和“标准”值之间的比较状态来确定(109)电动车辆的充电器的类型；
-考虑(110)所识别的电动车辆的充电器的特征来局部地优化能量管理。
2.根据权利要求1的监视和优化方法，其特征在于第一直流电压值(V1)高于第二直流电压值(V2)。
3.根据权利要求1或2的监视和优化方法，其特征在于第二电压值(V2)高于第三电压值(V3)。
4.根据权利要求1至3之一的监视和优化方法，其特征在于它包括：
-伴随着向所述车辆提供(108)被称为“充电电压”的电压，初始化(200)第二计时器(计时器#2)；
-检测(201)由车辆消耗的充电电流达到最大值的时间；
-读取(202)用于充电电流达到最大值的第二经过诊断时间(T2)；
-考虑相对于第一诊断时间(T1)的值的比较状态，将第二诊断时间(T2)的值与在数据库中记录的值比较(203)；
-根据所述第一和第二诊断时间(T1、T2)确定(204)电动车辆的充电器的类型；
-考虑(110)所识别的电动车辆的充电器的特征来局部地优化能量管理。
5.根据权利要求4的监视和优化方法，其特征在于它包括：
-伴随地：
-初始化(300)第三计时器(计时器#3)；
-将最大充电电流设置(301)为第二充电值(Imax2)，在等于第三电压值的正值(V3)和等于第一电压值的相反数的负值(-V1)之间调制“输出”电压；
-检查(302)车辆根据第二最大充电值(Imax2)来调节它的电流；
-读取(303)在电动车辆(2)将它的充电电流调节为第二最大充电值(Imax2)时刻的第三诊断时间(T3)；
-考虑如下，来将第三诊断时间(T3)的值与在数据库中记录的值进行比较(304)：
-第一诊断时间(T1)的值的比较状态；
-第二诊断时间(T2)的值的比较状态；
-根据所述第一、第二和第三时间(T1、T2、T3)来确定(305)电动车辆的充电器的类型；
-考虑(110)所识别的电动车辆的充电器的特征来局部地优化能量管理。
6.根据上述权利要求之一的监视和优化方法，其特征在于所述考虑(110)步骤包括根据连接的充电器的类型来调整最大充电电流设定点值(Imax)。
7.根据权利要求6的监视和优化方法，其特征在于所述考虑(110)步骤包括根据所识别的连接的充电器可消耗的最大电流来调整最大充电电流设定点值(Imax)。
8.根据权利要求6和7之一的监视和优化方法，其特征在于所述考虑(110)步骤包括根据包括若干充电终端的充电站的全局操作来调整所述终端提供的最大电力。
9.根据权利要求8的监视和优化方法，其特征在于它包括：
-测量所识别的连接的充电器可消耗的最大电流和终端授权的最大充电电流Imax之间的电流的差；
-将测量到的电流差置于充电站的另一充电终端的控制下。
10.一种用于实现根据上述权利要求的监视和优化方法的电动充电终端，所述终端包括：
-连接装置(10)，被设计为连接至车辆(2)用于电动充电，以及利用在操作线上发送的信号来对话；
-一生成装置(13)，用于：
-生成直流或调制的“输出”电压；
-通过在正值和负值之间调制“输出”电压来生成被称为“充电”电压的电压给所述车辆，所述调制的占空比使得最大充电电流能够被设置为第一值(Imax1)；
-处理装置(12)，用于：
-检查执行充电的所述终端的能力；
-通过监视所调制的“输出”电压的正值来检查要被再充电的电动车辆的能力；
-用于授权电动车辆的充电的装置；
所述终端，其特征在于处理装置(12)包括用于如下的装置：
-伴随车辆的充电的授权，初始化第一计时器(计时器#1)；
-创建在以下两者之间的第一经过诊断时间(T1)：
-第一计时器(计时器#1)的初始化，和
-“输出”电压从第二电压值(V2)到第三电压值(V3)的切换；
-将第一诊断时间(T1)的值与在数据库中记录的“标准”值进行比较；
-根据所述第一诊断时间(T1)和“标准”值之间的比较状态来确定电动车辆的充电器的类型；
-考虑所识别的电动车辆的充电器的特征来局部地优化能量管理。
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