CN106183876B - 一种电动汽车双向智能充电桩的充放电控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电动汽车与电网双向互动技术领域，具体涉及一种电动汽车双向智能充电桩的充放电控制方法。本发明电动汽车双向智能充电桩的充放电控制方法包括以下步骤：(1)、在多个集中式充电桩之间建立一个网关控制柜，判断电网运行环境是否适合电动汽车接入；(2)、在充电桩正常运行情况下，完成IC卡刷卡认证；(3)、充/放电控制单元接收IC卡上的上述信息，检测车主是否有交通违法违记录；(4)、用户选择充电模块，则按照充电控制方法进行充电；(5)、用户选择放电模块，则按照放电控制方法进行放电并获得收益；(6)、读卡器接收充/放电控制单元发出的用户更新信息，并将更新信息写入IC卡中，打印账单；(7)、提示用户刷卡结束。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车与电网双向互动技术领域，具体涉及一种电动汽车双向智能充电桩的充放电控制方法。
背景技术
随着我国电动汽车的快速发展，2015年我国已经成为全球最大的电动汽车市场。电动汽车具有时间上的可控性和空间上的可移动性，在电力***中既可作为负荷充电又可作为分布式储能提供电能。而电动汽车充电桩的优化设计可以充分发挥电动汽车的双重角色。
目前电动汽车的充电方式主要包括充电桩、充电站、换电站。对于大型居民区、办公区附近的充电设施和集中换电站均可以作为分布式储能在满足用户充电需求的基础上集中性参与电网调度。此外，依照电网负荷制定分时电价，在一定程度上可以控制用户充电时间的分布，更有助于电动汽车参与电网调度。另外，电动汽车各类充电设施为执行电网调度要求，需要实时检测电网的运行状况，使得充电桩可以进行选择性充放电，为电动汽车电池的使用寿命提供了保障。因此市场上需要一种既能够维护电池使用寿命、又能实现电动汽车与电网友好互动的控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全可靠有序的电动汽车双向智能充电桩的充放电控制方法。
本发明电动汽车双向智能充电桩的充放电控制方法，包括以下步骤：
(1)、在多个集中式充电桩之间建立一个网关控制柜，由网关控制柜中的电网实时检测单元实时检测电网运行环境，依照《电能质量-公用电网谐波》GB/T 14549-93和《电能质量-供电电压偏差》GB/T 12325-2008对380V公用电网的要求，判断电网运行环境是否适合电动汽车接入，若电网运行环境达到要求，则充电桩正常运行，否则，通过网关控制柜中的就地补偿装置进行补偿，并对电网运行环境不断进行检测；
(2)、在充电桩正常运行情况下，用户将充电枪与车辆充电插座对接后，在充电桩上完成IC卡刷卡认证，充电桩的读卡器获取用户信息，同时充电桩上的BMS电池管理***获取车辆电池的信息，并将用户信息和车辆电池的信息传输给充电桩的充/放电控制单元并通过触摸屏显示；
(3)、每辆电动汽车均配带一张IC卡，该卡对应于电动汽车的车牌号码，刷卡后能在触摸屏上显示车主身份信息、车牌号码信息、储值信息以及电动汽车的交通违法违规记录，充/放电控制单元接收IC卡上的上述信息，检测车主是否有交通违法违记录，若有，充/放电控制单元向触摸屏发送信号，显示结束服务；若没有，提示用户在充电模块和放电模块中进行功能选择；
(4)、若用户选择充电模块，则按照充电控制方法进行充电；
(5)、若用户选择放电模块，则按照放电控制方法进行放电并获得收益；
(6)、读卡器接收充/放电控制单元发出的用户更新信息，并将更新信息写入IC卡中，打印账单；
(7)、提示用户刷卡结束。
进一步地，本发明所述的网关控制柜由微处理器、电网实时检测单元、就地补偿装置、人机交互界面组成，微处理器与电网调度中心双向通信，用于接收电网调度中心发出的充放电指令和充电分时电价、放电电价信息，实现电网调度中心对多个集中式充电桩的管理；微处理器与电网实时检测单元双向通信，用于实时检测电网运行环境，并判断电网运行环境是否满足380kV公用电网要求；微处理器与充电桩的充/放电控制单元双向通信，若电网运行环境满足要求，则充电桩正常运行并接收微处理器发出的充放电指令和电价信息，且各充电桩的工作状态反馈给微处理器；微处理器与就地补偿装置双向通信，若电网运行环境不满足要求，则发出启动指令给就地补偿装置，用于补偿无功功率和治理谐波；微处理器与人机交互界面双向通信，用于显示充电分时电价和放电电价信息以及各充电桩的工作状态供用户和管理人员查看。
本发明所述的充电桩由充/放电控制单元、BMS电池管理***、钱币识别单元、读卡器、串口键盘、触摸屏、计量电能表、打印机、双向变流器，电压/电流信号采样调理电路，驱动电路组成，充/放电控制单元与网关控制柜的微处理器双向通信，用于集中管理多个充电桩；充/放电控制单元与BMS电池管理***双向通信，用于检测车辆电池的信息；充/放电控制单元与触摸屏双向通信，用于接收用户设定信息，并将用户更新信息反馈给触摸屏；充/放电控制单元与读卡器双向相连，用于接收用户IC卡的信息，并将用户更新信息写入IC卡中；充/放电控制单元与电压电流信号采样调理电路单向通信，用于接收电压电流信号；充/放电控制单元通过PWM端口输出信号发送给驱动电路，驱动电路为双向变流器提供驱动信号；充/放电控制单元与计量电能表单向通信，用于接收充/放电计量信号；充/放电控制单元与钱币识别单元单向通信，用于接收用户充电金额信息；充/放电控制单元与串口键盘单向通信，用于接收用户通过键盘设定的信息。
本发明所述的网关控制柜接收电网调度中心制定的分时电价信息和放电电价信息，并通过网关控制柜的触摸屏显示供用户和管理人员查看；还将电价信息发送给充电桩的充/放电控制单元，用于完成之后的步骤。
本发明所述的充电模块的充电控制方法包括以下步骤：
(1)用户选择充电模块，进入充电初始化，通过充电桩上的BMS电池管理***检测车辆电池的亏电电量，并显示在充电桩的触摸屏上；
(2)选择支付方式：刷卡支付和现金支付，选择刷卡支付则在充电桩的刷卡槽中刷卡，输入金额并确定，选择现金支付，在充电桩的加币处加币并确定支付金额，进入钱币识别***进行识别并确定；
(3)选择充电方式：立即充电、推荐充电或者预约充电；若选择立即充电，则充电桩以当前充电价格立即执行充电；若选择推荐充电，选择该项，将电动汽车接入电网，网关控制柜检测到电网负荷低谷时段和电网电能质量达到要求时，充电桩便以用户设定金额以及实时电价计算充电电量，为电动汽车充电，若选择预约充电，首先得输入预约时间，将电动汽车接入电网，最终按预约时段的电价信息计算充电电量，预约时间到来执行充电；
(4)选择完成后，充电桩的充/放电控制单元根据给定金额和分时电价信息计算出给定充电电量；
(5)充电桩的充/放电控制单元比较给定充电电量与车辆电池亏电电量大小，若给定充电电量≤车辆电池亏电电量，则充/放电控制单元向充/放电回路中的直流接触器发出通电信号，直流接触器闭合，开始充电，进入充电过程，在充电过程中，通过串联于车辆电池和电网之间的计量电能表测量充电电量，由充/放电控制单元将充电信息发送给触摸屏，用于实时显示充电电量，当充/放电控制单元检测到实际充电电量等于给定充电电量时，充/放电控制单元向充/放电回路中的直流接触器发出断电信号，直流接触器打开，充电完成；若给定充电电量≥车辆电池亏电电量，则充/放电控制单元计算出多余给定电量，并以当前电价转化为剩余金额，录入用户更新信息中，再由充/放电控制单元向充/放电回路中的直流接触器发出通电信号，直流接触器闭合，进行充电，通过BMS电池管理***不断检测电池的电量信息，当电池充电状态显示达到100％时，充/放电控制单元向充/放电回路中的直流接触器发出断电信号，直流接触器打开，充电完成；
(6)充电桩的充/放电控制单元将充电信息和剩余金额发送给触摸屏，由触摸屏显示出充电信息和剩余金额，充电过程结束。
本发明所述的放电模块的放电控制方法包括以下步骤：
(1)用户选择放电模块，进入放电初始化，通过充电桩的BMS电池管理***检测当前电池信息，用户根据当前电池信息设置截止放电电池荷电量；
(2)网关控制柜的电网实时检测单元检测充电桩的电网运行环境，待负荷高峰期时网关控制柜的微处理器收到电网调度中心发送的放电指令，将放电指令发送给充电桩的充/放电控制单元；
(3)充电桩的充/放电控制单元比较截止放电电池荷电量与当前电池荷电量的大小，若截止放电电池荷电量≥当前电池荷电量，则充电桩的充/放电控制单元通过触摸屏显示截止放电电池荷电量≥当前电池荷电量，并提示用户放电结束；若截止放电电池荷电量≤当前电池荷电量，则充/放电控制单元向充/放电回路中的直流接触器发出通电信号，直流接触器闭合，进行放电，并通过串联于电动汽车与电网之间的计量电能表测量放电电量，由充/放电控制单元将充电信息发送给触摸屏，用于实时显示放电电量，且通过BMS电池管理***实时检测车辆电池的荷电量，并由触摸屏实时显示车辆电池的荷电量，待电池荷电量达到用户设定值时，放电完成；
(4)触摸屏显示放电信息，并充/放电控制单元依照网关控制柜发送的放电价格计算并显示用户收益，并将收益信息以及放电电量发送给触摸屏，由触摸屏显示，放电过程结束。
本发明所述的就地补偿装置是由串联电抗器的电容器组组成。
本发明所述的380V公用电网要求为：依照《电能质量-公用电网谐波》GB/T 14549-93和《电能质量-供电电压偏差》GB/T 12325-2008的要求，当380V电网的电压偏差为标称电压的±7％时，标称电压380V的电压总谐波畸变率不超过5％，奇次谐波电压含有率为4％，偶次谐波电压含有率为2％时，满足公用电网要求，电动汽车可接入电网。
此外，在***出现紧急状况，需要快速关闭充电装置时，在充电桩上设定充/放电紧急急停按钮，从硬件上切断充/放电回路的直流接触器，完成紧急停机操作。这时装置处于比较安全的状态，内部电路被切断，可阻止内部故障进一步扩大，确保设备安全。
所述的给定充电电量的计算：给定充电电量＝用户设定金额/当前充电电价；
所述的多余给定电量的计算：多余给定电量＝给定充电电量-车辆电池亏损电量-；
所述的剩余金额的计算：剩余金额＝多余给定电量/当前充电电价；
所述的用户受益的计算：用户收益＝放电电量×放电价格；
所述的网关控制柜中的构件包括：以STM32F107芯片为核心的微处理器，以电能测量芯片ADE7880为核心的电网实时检测单元，由SRCKSG型电抗器与SRZD型低压电容器组成的就地补偿装置，由D-8203B串口键盘和CQPICTDE0000-A触摸屏组成的人机交互界面，通信单元。所述的电网实时检测单元是以电能测量芯片ADE7880为核心来获得电网的电气量，其中包括：有功功率、无功功率、电压有效值和频率值、电流值和谐波电压畸变率。所述的微处理器以STM32F107芯片为核心，接收电网实时检测单元检测的电网运行环境信息，并接收电网调度中心制定的分时电价信息，分时电价设定高低如下：负荷低谷时段电价<负荷中间时段电价<负荷高峰时段电价，并将电价信息发送给充电桩的充/放电控制单元；依照《电能质量-公用电网谐波》GB/T 14549-93和《电能质量-供电电压偏差》GB/T 12325-2008对380V公用电网的要求，判断电网运行环境是否适合电动汽车接入；微处理器接收电网调度中心指令，为各充电桩发送放电指令和放电价格信息。所述的通信单元采用CAN总线实现网关控制柜与电网调度中心、与各个充电桩之间的双向通信。其中，电网实时检测单元、微处理器、人机交互界面、通信单元、就地补偿装置均与微处理器相连，并实现双向通信。所述的电网调度中心指令为参与电网的削峰填谷，电网调度中心通过网关控制柜的微处理器给充电桩发送放电指令和放电价格信息。所述的就地补偿装置，主要是具有无功补偿和谐波治理功能的装置，采用由SRCKSG型电抗器与SRZD型低压电容器组成的就地补偿装置。所述的人机交互界面接收微处理器发送的分时电价信息以及各个充电桩的运行状况，供用户和管理人员查看。
所述的充电桩包括：以STM32F107芯片为核心的充/放电控制单元，BMS-G型电池管理***，日立HT-2845V型的钱币识别单元，由欧姆龙V2CF型IC卡读卡器、D-8203B型串口键盘和CQPICTDE0000-A型触摸屏组成的人机交互界面，PZ96-DE/C型直流电能表，爱普生M-U110Ⅱ76MM型打印机，双向变流器，电压/电流信号调理电路，驱动电路，通信单元。所述的充/放电控制单元是充电桩的核心部件，它以STM32F107芯片为核心负责控制充/放电整个过程。所述的通信单元为充电桩的充/放电控制单元通过CAN总线与其他设备相连实现双向通信，包括：与网关控制柜相连，方便集中式充电桩的管理；与电池管理***相连，检测车辆电池的信息；与触摸屏相连，接收用户设定信息，并将更新信息反馈给触摸屏显示出来；与读卡器相连，接收用户IC卡的信息，并将用户更新信息写入IC卡中。另外，与电压电流信号采样调理电路单向通信，接收电压电流信号，便于通过PWM端口输出信号发送给驱动电路，经驱动电路为双向变流器提供驱动信号；与计量电能表单向通信，接收充/放电计量信号；与钱币识别单元单向通信，用于接收用户充电金额信息；与串口键盘单向通信，用于接收用户通过键盘设定的信息。所述的电压/电流信号采样调理电路采集电压/电流信号，将信号传输给充/放电控制单元，用于变流部分的驱动控制。所述的直流电能表联于电动车辆电池与电网之间，在充放电过程中计量充/放电量，并将计量信息传输于充/放电控制单元。所述的BMS-G型电池管理***用于获取电动车辆电池的信息方便用户查看以及电网调度。所述的车辆电池的信息为荷电量，温度；所述的用户设定信息为充电金额、车辆电池截止放电荷电量；所述的用户通过串口键盘设定的信息为充电金额设定、车辆电池截止放电荷电量、“确认”信号。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、实现双向充放电功能。有助于电动汽车与电网的双向互动；
2、更加智能化、人性化。用户可以任意选择支付方式：刷卡支付和现金支付。充放电完成后，将余下的金额和放电收益写入用户IC卡中供充电使用；为用户提供放电收益，能促使用户积极地将电动汽车参与电网调度；
3、采用分时电价计量收费，在一定程度上调控用户充放电的时间，有利于对电动汽车主动参与电网响应；
4、提高电网的电能质量。网关控制柜中的就地补偿和谐波治理装置、充电桩本身的电路结构以及控制方法，能够抑制谐波、补偿无功，提高了电网的电能质量，为充电桩提供了良好的电网运行环境，在一定程度上对电动汽车的电池起到了保护作用。
附图说明
图1是本发明的网关控制柜控制器的电路结构框图；
图2是本发明的充电桩控制器的电路结构框图；
图3是本发明控制方法整体流程框图；
图4是本发明的充电模块流程框图；
图5是本发明的放电模块流程框图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图，对控制方法的实施进行说明：
图1为网关控制柜控制器的电路结构框图，网关控制柜主要用于管理多个充电桩，其构件包括：以STM32F107芯片为核心的微处理器，以电能测量芯片ADE7880为核心的电网实时检测单元，由SRCKSG型电抗器与SRZD型低压电容器组成的就地补偿装置，由D-8203B串口键盘和CQPICTDE0000-A触摸屏组成的人机交互界面，通信单元，电网实时检测单元是以电能测量芯片ADE7880为核心来获得电网的电气量，其中包括：有功功率、无功功率、电压有效值和频率值、电流值和谐波电压畸变率，微处理器以STM32F107芯片为核心，接收电网实时检测单元检测的电网信息，获得典型日负荷曲线，制定分时电价，电价设定高低如下：负荷低谷时段电价<负荷中间时段电价<负荷高峰时段电价，并根据电网检测当前负荷信息确定该时段电价信息，将电价信息传送给充电桩的充/放电控制单元；依照《电能质量-公用电网谐波》GB/T 14549-93和《电能质量-供电电压偏差》GB/T 12325-2008对380V公用电网的要求，判断电网运行环境是否适合电动汽车接入；接收电网调度中心指令，为各充电桩发送放电指令和放电价格信息，电网调度中心指令(参与电网调频、旋转备用、削峰填谷、与新能源的协调互补)为参与电网的削峰填谷，通过网关控制柜给充电桩发送放电指令和放电价格信息，就地补偿装置主要是具有无功补偿和谐波治理功能的装置，采用由SRCKSG型电抗器与SRZD型低压电容器组成的就地补偿装置，人机交互界面接收微处理器发送的分时电价信息以及各个充电桩的运行状况，供用户和管理人员查看。通信单元采用CAN总线实现网关控制柜与电网调度中心、与各个充电桩之间的双向通信，另外电网实时检测单元、微处理器、人机交互界面、通信单元、就地补偿装置均与微处理器相连，并实现双向通信。网关控制柜的电网实时检测单元实时检测电网运行环境，依照《电能质量-公用电网谐波》GB/T14549-93和《电能质量-供电电压偏差》GB/T 12325-2008对380V公用电网要求，判断电动汽车是否可接入电网，判断电网运行环境是否适合电动汽车接入，若电网运行环境达到380V公用电网要求，则充电桩正常运行，否则，通过网关控制柜中的就地补偿装置进行补偿，并对电网运行环境不断进行检测，网关控制柜实时检测电网运行环境，通过由SRCKSG型电抗器与SRZD型低压电容器组成的就地补偿装置进行无功功率就地补偿和谐波治理，提高电能质量，改善电网运行环境，对电动车辆电池起到一定的保护作用，延长电池使用寿命，网关控制柜的微处理器接收电网调度中心制定的分时电价，并将分时电价信息传输给网关控制柜的人机界面供用户和管理人员查看；且将电价信息传输给充电桩的充/放电控制单元用于计算用户充电电量；微处理器接收来自电网调度中心的放电指令和放电价格信息，并传送给充电桩的充/放电控制单元，一定程度上实现对用户充电时间的调控，有助于对电动汽车主动参与电网的响应。
图2为充电桩控制器的电路结构框图。充电桩包括：以STM32F107芯片为核心的充/放电控制单元，BMS-G型电池管理***，日立HT-2845V型的钱币识别单元，由欧姆龙V2CF型IC卡读卡器、D-8203B型串口键盘和CQPICTDE0000-A型触摸屏组成的人机交互界面，PZ96-DE/C型直流电能表，爱普生M-U110Ⅱ76MM型打印机，双向变流器，电压/电流信号调理电路，驱动电路，通信单元。充/放电控制单元是充电桩的核心部件，它以STM32F107芯片为核心用于控制充/放电整个过程。通信单元为充电桩的充/放电控制单元通过CAN总线与其他设备相连实现双向通信，包括：与网关控制柜相连，方便集中式充电桩的管理；与电池管理***相连，检测车辆电池的信息；与触摸屏相连，接收用户设定信息，并将更新信息反馈给触摸屏显示出来；与读卡器相连，接收用户IC卡的信息，并将用户更新信息写入IC卡中。另外，与电压电流信号采样调理电路单向通信，接收电压电流信号，便于通过PWM端口输出信号发送给驱动电路，经驱动电路为双向变流器中的可逆PWM逆变器、保护电路和双向DC/DC变流器提供驱动信号；与计量电能表单向通信，接收充/放电计量信号；与钱币识别单元单向通信，用于接收用户充电金额信息；与串口键盘单向通信，用于接收用户通过键盘设定的信息。电压/电流信号采样调理电路采集电压/电流信号，将信号传输给充/放电控制单元，用于变流部分的驱动控制。直流电能表联于电动车辆电池与电网之间，在充放电过程中计量充/放电量，并将计量信息传输于充/放电控制单元。BMS-G型电池管理***用于获取电动车辆电池的信息方便用户查看以及电网调度。所述的车辆电池的信息为荷电量，温度；所述的用户设定信息为充电金额、车辆电池截止放电荷电量；所述的用户通过串口键盘设定的信息为充电金额设定、车辆电池截止放电荷电量、“确认”信号。
本实施例电动汽车双向智能充电桩的充放电控制方法，包括以下步骤：
(1)、在多个集中式充电桩之间建立一个网关控制柜，由网关控制柜中的电网实时检测单元实时检测电网运行环境，依照《电能质量-公用电网谐波》GB/T 14549-93和《电能质量-供电电压偏差》GB/T 12325-2008对380V公用电网的要求，判断电网运行环境是否适合电动汽车接入，若电网运行环境达到要求，则充电桩正常运行，否则，通过网关控制柜中的就地补偿装置进行补偿，并对电网运行环境不断进行检测；
(2)、在充电桩正常运行情况下，用户将充电枪与车辆充电插座对接后，在充电桩上完成IC卡刷卡认证，充电桩的读卡器获取用户信息，同时充电桩上的BMS电池管理***获取车辆电池的信息，并将用户信息和车辆电池的信息传输给充电桩的充/放电控制单元并通过触摸屏显示；
(3)、每辆电动汽车均配带一张IC卡，该卡对应于电动汽车的车牌号码，刷卡后能在触摸屏上显示车主身份信息、车牌号码信息、储值信息以及电动汽车的交通违法违规记录，充/放电控制单元接收IC卡上的上述信息，检测车主是否有交通违法违记录，若有，充/放电控制单元向触摸屏发送信号，显示结束服务；若没有，提示用户在充电模块和放电模块中进行功能选择；
(4)、若用户选择充电模块，则按照充电控制方法进行充电；
(5)、若用户选择放电模块，则按照放电控制方法进行放电并获得收益；
(6)、读卡器接收充/放电控制单元发出的用户更新信息，并将更新信息写入IC卡中，打印账单；
(7)、提示用户刷卡结束。
图3为充电桩充/放电控制整体流程图，网关控制柜的电网实时检测单元实时检测电网运行环境，若电网的电压和谐波满足公用电网要求，则电网运行环境良好，向充电桩的充/放电控制单元发出正常运行的信号，充电桩保持正常运行状态。若电网的电压和谐波未满足公用电网要求，则网关控制柜中的就地补偿装置进行无功就地补偿和谐波治理，实时检测电网运行环境，最终保证充电桩正常运行。用户将充电枪与车辆充电插座对接，刷卡进入初始状态，提示输入账户密码。用户通过串口键盘或触摸屏输入密码，若密码错误，提示重新输入。当密码输入次数超过三次时，充/放电控制单元向触摸屏发送信号，显示结束服务。若账户密码正确，IC卡读卡器读取用户信息，BMS电池管理***读取车辆电池的信息，并将二者传输给充/放电控制单元，每辆电动汽车均配带一张IC卡，该卡对应于电动汽车的车牌号码，刷卡后能在触摸屏上显示车主身份信息、车牌号码信息、储值信息以及电动汽车的交通违法违规记录，充/放电控制单元接收IC卡上述信息，检测车主是否有交通违法违记录，若有，充/放电控制单元向触摸屏发送信号，显示结束服务；若没有，则提示用户进行功能选择：充电模块和放电模块。在充放电完成以后，通过读卡器将更新信息写入IC卡中，并将账单信息传输至打印机，打印账单。刷卡后此次服务结束。所述的账单信息包括充电时间、车辆电池原有电量、充/放电电量、充/放电单价、消费金额、剩余金额或放电收益。
图4为充电模块流程框图，实施步骤：
(1)用户选择充电模块，进入充电初始化，通过充电桩上的BMS电池管理***检测车辆电池的亏电电量，并显示在充电桩的触摸屏上；
(2)选择支付方式：刷卡支付和现金支付，选择刷卡支付则在充电桩的刷卡槽中刷卡，输入金额并确定，选择现金支付，在充电桩的加币处加币并确定支付金额，进入钱币识别***进行识别并确定；
(3)选择充电方式：立即充电、推荐充电或者预约充电；若选择立即充电，则充电桩以当前充电价格立即执行充电；若选择推荐充电，选择该项，将电动汽车接入电网，网关控制柜检测到电网负荷低谷时段和电网电能质量达到要求时，充电桩便以用户设定金额以及实时电价计算充电电量，为电动汽车充电，若选择预约充电，首先得输入预约时间，将电动汽车接入电网，最终按预约时段的电价信息计算充电电量，预约时间到来执行充电；
(4)选择完成后，充电桩的充/放电控制单元根据给定金额和分时电价信息计算出给定充电电量；
(5)充电桩的充/放电控制单元比较给定充电电量与车辆电池亏电电量大小，若给定充电电量≤车辆电池亏电电量，则充/放电控制单元向充/放电回路中的直流接触器发出通电信号，直流接触器闭合，开始充电，进入充电过程，在充电过程中，通过串联于车辆电池和电网之间的计量电能表测量充电电量，由充/放电控制单元将充电信息发送给触摸屏，用于实时显示充电电量，当充/放电控制单元检测到实际充电电量等于给定充电电量时，充/放电控制单元向充/放电回路中的直流接触器发出断电信号，直流接触器打开，充电完成；若给定充电电量≥车辆电池亏电电量，则充/放电控制单元计算出多余给定电量，并以当前电价转化为剩余金额，录入用户更新信息中，再由充/放电控制单元向充/放电回路中的直流接触器发出通电信号，直流接触器闭合，进行充电，通过BMS电池管理***不断检测电池的电量信息，当电池充电状态显示达到100％时，充/放电控制单元向充/放电回路中的直流接触器发出断电信号，直流接触器打开，充电完成；
(6)充电桩的充/放电控制单元将充电信息和剩余金额发送给触摸屏，由触摸屏显示出充电信息和剩余金额，充电过程结束。
图5为放电模块流程框图，实施步骤：
(1)用户选择放电模块，进入放电初始化，通过充电桩的BMS电池管理***检测当前电池信息，用户根据当前电池信息设置截止放电电池荷电量；
(2)网关控制柜的电网实时检测单元检测充电桩的电网运行环境，待负荷高峰期时网关控制柜的微处理器收到电网调度中心发送的放电指令，将放电指令发送给充电桩的充/放电控制单元；
(3)充电桩的充/放电控制单元比较截止放电电池荷电量与当前电池荷电量的大小，若截止放电电池荷电量≥当前电池荷电量，则充电桩的充/放电控制单元通过触摸屏显示截止放电电池荷电量≥当前电池荷电量，并提示用户放电结束；若截止放电电池荷电量≤当前电池荷电量，则充/放电控制单元向充/放电回路中的直流接触器发出通电信号，直流接触器闭合，进行放电，并通过串联于电动汽车与电网之间的计量电能表测量放电电量，由充/放电控制单元将充电信息发送给触摸屏，用于实时显示放电电量，且通过BMS电池管理***实时检测车辆电池的荷电量，并由触摸屏实时显示车辆电池的荷电量，待电池荷电量达到用户设定值时，放电完成；
(4)触摸屏显示放电信息，并充/放电控制单元依照网关控制柜发送的放电价格计算并显示用户收益，并将收益信息以及放电电量发送给触摸屏，由触摸屏显示，放电过程结束。
Claims (7)
1.一种电动汽车双向智能充电桩的充放电控制方法，其特征是包括以下步骤：
(1)、在多个集中式充电桩之间建立一个网关控制柜，由网关控制柜中的电网实时检测单元实时检测电网运行环境，依照《电能质量-公用电网谐波》GB/T 14549-93和《电能质量-供电电压偏差》GB/T 12325-2008对380V公用电网的要求，判断电网运行环境是否适合电动汽车接入，若电网运行环境达到要求，则充电桩正常运行，否则，通过网关控制柜中的就地补偿装置进行补偿，并对电网运行环境不断进行检测；
(2)、在充电桩正常运行情况下，用户将充电枪与车辆充电插座对接后，在充电桩上完成IC卡刷卡认证，充电桩的读卡器获取用户信息，同时充电桩上的BMS电池管理***获取车辆电池的信息，并将用户信息和车辆电池的信息传输给充电桩的充/放电控制单元并通过触摸屏显示；
(3)、每辆电动汽车均配带一张IC卡，该卡对应于电动汽车的车牌号码，刷卡后能在触摸屏上显示车主身份信息、车牌号码信息、储值信息以及电动汽车的交通违法违规记录，充/放电控制单元接收IC卡上的上述信息，检测车主是否有交通违法违记录，若有，充/放电控制单元向触摸屏发送信号，显示结束服务；若没有，提示用户在充电模块和放电模块中进行功能选择；
(4)、若用户选择充电模块，则按照充电控制方法进行充电；
(5)、若用户选择放电模块，则按照放电控制方法进行放电并获得收益；
(6)、读卡器接收充/放电控制单元发出的用户更新信息，并将更新信息写入IC卡中，打印账单；
(7)、提示用户刷卡结束；
所述的充电模块的充电控制方法包括以下步骤：
(1)用户选择充电模块，进入充电初始化，通过充电桩上的BMS电池管理***检测车辆电池的亏电电量，并显示在充电桩的触摸屏上；
(2)选择支付方式：刷卡支付和现金支付，选择刷卡支付则在充电桩的刷卡槽中刷卡，输入金额并确定，选择现金支付，在充电桩的加币处加币并确定支付金额，进入钱币识别***进行识别并确定；
(3)选择充电方式：立即充电、推荐充电或者预约充电；若选择立即充电，则充电桩以当前充电价格立即执行充电；若选择推荐充电，选择该项，将电动汽车接入电网，网关控制柜检测到电网负荷低谷时段和电网电能质量达到要求时，充电桩便以用户设定金额以及实时电价计算充电电量，为电动汽车充电，若选择预约充电，首先得输入预约时间，将电动汽车接入电网，最终按预约时段的电价信息计算充电电量，预约时间到来执行充电；
(4)选择完成后，充电桩的充/放电控制单元根据给定金额和分时电价信息计算出给定充电电量；
(5)充电桩的充/放电控制单元比较给定充电电量与车辆电池亏电电量大小，若给定充电电量≤车辆电池亏电电量，则充/放电控制单元向充/放电回路中的直流接触器发出通电信号，直流接触器闭合，开始充电，进入充电过程，在充电过程中，通过串联于车辆电池和电网之间的计量电能表测量充电电量，由充/放电控制单元将充电信息发送给触摸屏，用于实时显示充电电量，当充/放电控制单元检测到实际充电电量等于给定充电电量时，充/放电控制单元向充/放电回路中的直流接触器发出断电信号，直流接触器打开，充电完成；若给定充电电量≥车辆电池亏电电量，则充/放电控制单元计算出多余给定电量，并以当前电价转化为剩余金额，录入用户更新信息中，再由充/放电控制单元向充/放电回路中的直流接触器发出通电信号，直流接触器闭合，进行充电，通过BMS电池管理***不断检测电池的电量信息，当电池充电状态显示达到100％时，充/放电控制单元向充/放电回路中的直流接触器发出断电信号，直流接触器打开，充电完成；
(6)充电桩的充/放电控制单元将充电信息和剩余金额发送给触摸屏，由触摸屏显示出充电信息和剩余金额，充电过程结束。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车双向智能充电桩的充放电控制方法，其特征是所述的网关控制柜由微处理器、电网实时检测单元、就地补偿装置、人机交互界面组成，微处理器与电网调度中心双向通信，用于接收电网调度中心发出的充放电指令和充电分时电价、放电电价信息，实现电网调度中心对多个集中式充电桩的管理；微处理器与电网实时检测单元双向通信，用于实时检测电网运行环境，并判断电网运行环境是否满足380kV公用电网要求；微处理器与充电桩的充/放电控制单元双向通信，若电网运行环境满足要求，则充电桩正常运行并接收微处理器发出的充放电指令和电价信息，且各充电桩的工作状态反馈给微处理器；微处理器与就地补偿装置双向通信，若电网运行环境不满足要求，则发出启动指令给就地补偿装置，用于补偿无功功率和治理谐波；微处理器与人机交互界面双向通信，用于显示充电分时电价和放电电价信息以及各充电桩的工作状态供用户和管理人员查看。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车双向智能充电桩的充放电控制方法，其特征是所述的充电桩由充/放电控制单元、BMS电池管理***、钱币识别单元、读卡器、串口键盘、触摸屏、计量电能表、打印机、双向变流器，电压/电流信号采样调理电路，驱动电路组成，充/放电控制单元与网关控制柜的微处理器双向通信，用于集中管理多个充电桩；充/放电控制单元与BMS电池管理***双向通信，用于检测车辆电池的信息；充/放电控制单元与触摸屏双向通信，用于接收用户设定信息，并将用户更新信息反馈给触摸屏；充/放电控制单元与读卡器双向相连，用于接收用户IC卡的信息，并将用户更新信息写入IC卡中；充/放电控制单元与电压电流信号采样调理电路单向通信，用于接收电压电流信号；充/放电控制单元通过PWM端口输出信号发送给驱动电路，驱动电路为双向变流器提供驱动信号；充/放电控制单元与计量电能表单向通信，用于接收充/放电计量信号；充/放电控制单元与钱币识别单元单向通信，用于接收用户充电金额信息；充/放电控制单元与串口键盘单向通信，用于接收用户通过键盘设定的信息。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车双向智能充电桩的充放电控制方法，其特征是所述的网关控制柜接收电网调度中心制定的分时电价信息和放电电价信息，并通过网关控制柜的触摸屏显示供用户和管理人员查看；还将电价信息发送给充电桩的充/放电控制单元，用于完成之后的步骤。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车双向智能充电桩的充放电控制方法，其特征是所述的放电模块的放电控制方法包括以下步骤：
(1)用户选择放电模块，进入放电初始化，通过充电桩的BMS电池管理***检测当前电池信息，用户根据当前电池信息设置截止放电电池荷电量；
(2)网关控制柜的电网实时检测单元检测充电桩的电网运行环境，待负荷高峰期时网关控制柜的微处理器收到电网调度中心发送的放电指令，将放电指令发送给充电桩的充/放电控制单元；
(3)充电桩的充/放电控制单元比较截止放电电池荷电量与当前电池荷电量的大小，若截止放电电池荷电量≥当前电池荷电量，则充电桩的充/放电控制单元通过触摸屏显示截止放电电池荷电量≥当前电池荷电量，并提示用户放电结束；若截止放电电池荷电量≤当前电池荷电量，则充/放电控制单元向充/放电回路中的直流接触器发出通电信号，直流接触器闭合，进行放电，并通过串联于电动汽车与电网之间的计量电能表测量放电电量，由充/放电控制单元将充电信息发送给触摸屏，用于实时显示放电电量，且通过BMS电池管理***实时检测车辆电池的荷电量，并由触摸屏实时显示车辆电池的荷电量，待电池荷电量达到用户设定值时，放电完成；
(4)触摸屏显示放电信息，并充/放电控制单元依照网关控制柜发送的放电价格计算并显示用户收益，并将收益信息以及放电电量发送给触摸屏，由触摸屏显示，放电过程结束。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车双向智能充电桩的充放电控制方法，其特征是所述的就地补偿装置是由串联电抗器的电容器组组成。
7.根据权利要求1所述的一种电动汽车双向智能充电桩的充放电控制方法，其特征是所述的380V公用电网要求为：依照《电能质量-公用电网谐波》GB/T 14549-93和《电能质量-供电电压偏差》GB/T 12325-2008的要求，当380V电网的电压偏差为标称电压的±7％时，标称电压380V的电压总谐波畸变率不超过5％，奇次谐波电压含有率为4％，偶次谐波电压含有率为2％时，满足公用电网要求，电动汽车可接入电网。
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