CN112977120A - 一种放电装置及放电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种放电装置及放电方法，涉及充放电技术领域，所述放电装置包括：直流‑直流转换模块，与电动汽车的动力电池连接；直流‑交流转换模块，与所述直流‑直流转换模块和外界的电网连接；过零检测模块，与所述直流‑交流转换模块和电网的火/零线连接；其中，所述过零检测模块在检测到电的电压为零时向所述直流‑交流转换模块发送表征放电指令的电信号，所述直流‑交流转化模块在接收到所述电信号后，在预设时长内向所述电网放电。本发明的方案实现了电动汽车的大功率放电。

Description

一种放电装置及放电方法
技术领域
本发明涉及充放电技术领域，尤其是涉及一种放电装置及放电方法。
背景技术
现有技术中，具备放电功能的电动汽车一般是通过车载充电机实现对外放电行为，然而，电动汽车内的动力电池作为车载电源，其体积被严格限制，相应的也就限制了放电功率，目前电动汽车可实现3KW/6KW的放电，放电功率较小，导致放电时间较长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种放电装置及放电方法，从而解决现有技术中电动汽车对外放电时放电功率较小的问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种放电装置，包括：
直流-直流转换模块，与电动汽车的动力电池连接；
直流-交流转换模块，与所述直流-直流转换模块和外界的电网连接；
过零检测模块，与所述直流-交流转换模块和电网的火/零线连接；
其中，所述过零检测模块在检测到电网的电压为零时向所述直流-交流转换模块发送表征放电指令的电信号，所述直流-交流转化模块在接收到所述电信号后，在预设时长内向所述电网放电。
可选的，所述直流-直流转换模块包括：第一控制电路和与所述第一控制电路连接的主电路；
其中，所述主电路用于将所述动力电池输出的电压传输至所述直流-交流转换模块；
所述控制电路用于调节所述主电路中的电特性参数；其中，所述电特性参数包括：输出功率、输出电压和输出电流中的至少一个。
可选的，所述过零检测模块周期性的采集所述电网的电压，在当前采集的所述电压为由低电平向高电平变化的零点时，向所述直流-交流转换模块发送所述电信号。
可选的，所述直流-交流转换模块包括：执行电路和与所述执行电路连接的第二控制电路；
其中，所述第二控制电路与所述过零检测模块连接；
所述执行电路分别与所述直流-直流转换模块和所述电网连接；
所述第二控制电路在接收到所述电信号后，控制所述执行电路在预设时长内向所述电网放电。
可选的，所述放电装置还包括：
电源，分别与所述直流-直流转换模块、所述直流-交流转换模块和所述过零检测模块连接。
可选的，所述放电装置还包括：
放电控制器，与所述电源和所述电动汽车的车辆控制器通讯连接，用于与所述车辆控制器进行控制器局域网CAN通讯。
可选的，在与所述车辆控制器进行CAN通讯时，所述放电控制器用于与所述车辆控制器进行握手阶段的CAN报文通讯和放电阶段的CAN报文通讯。
本发明实施例还提供一种放电方法，包括：
在监测到直流-直流转换模块的输入端有电压输入时，根据电网的预设电压调整动力电池的电特性参数；
将输入的电压转换为正弦交流电压；
在检测到所述电网的电压为由低电压向高电压变化的0V电压时，在预设时长内向所述电网输出所述正弦交流电压。
可选的，在监测到直流-直流转换模块的输入端有电压输入时，根据电网的预设电压调整动力电池的电特性参数的步骤之前，所述方法还包括：
与车辆控制器进行CAN通讯。
可选的，与车辆控制器进行CAN通讯的步骤包括：
与所述车辆控制器进行握手阶段的CAN通讯；
在握手阶段的CAN通讯完成后，与所述车辆控制器进行放电阶段的CAN通讯。
本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：
本发明实施例的放电装置，通过直流-直流转换模块与电动汽车的动力电池连接，实现直接自动力电池取电，提高了放电功率，直流-直流转换模块具体用于接收动力电池输出的第一直流电压，并对接收到的直流电压进行电特性参数调节，得到第二直流电压，通过直流-交流转换模块与直流-直流转换模块连接，实现将第二直流电压转换为交流电压；通过过零检测模块分别与电网和直流-交流转换模块连接，实现对电网上的电压的实时监测，确保直流-交流转换模块输出的交流电压的波形与电网上的交流电压的波形同相位，保证高质量的功率因数。
附图说明
图1为本发明实施例的放电装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-放电装置，11-直流-直流转换模块，12-直流-交流装换模块，13-过零检测模块，14-放电控制器，15-电源，2-电动汽车，21-动力电池，22-车辆控制器，S1-第一开关，S2-第二开关，3-电网。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有技术中的电动汽车对外放电时功率较小导致放电时间较长的问题，提供了一种放电装置及放电方法，实现了电动汽车的大功率对外放电，且输出的交流电压的相位与电网的相位一致，保证高质量的功率因数。
具体的，请参阅图1，为本发明实施例的放电装置的结构示意图，所述放电装置包括：
直流-直流转换模块11，与电动汽车2的动力电池21连接；
直流-交流转换模块12，与所述直流-直流转换模块11和外界的电网3连接；
过零检测模块13，与所述直流-交流转换模块12和电网3的火/零线连接；
其中，所述过零检测模块13在检测到电网3的电压为零时向所述直流-交流转换模块12发送表征放电指令的电信号，所述直流-交流转化模块在接收到所述电信号后，在预设时长内向所述电网3放电。
顾名思义，所述直流-直流转换模块11用于将接收到的第一直流电压的电特性参数进行调节，如：电压、电流或功率等，从而得到满足预设条件的第二直流电压，其中，所述预设条件可以为一定电压值的直流电压；所述直流-交流转换模块12用于将接收到的第二直流电压转换为满足用电设备需求的交流电压，实现车辆到电网(Vehicle-to-Grid，简称：V2G)功能，即：电动汽车的蓄电池的电能输出至电网***。
本发明实施例的放电装置，通过直流-直流转换模块11与动力电池21连接，实现了直接自动力电池21中取电压，提高了放电功率；通过过零检测模块13检测电网3上的交流电压的波形，在电网3上的交流电压的波形为零时，向直流-交流转换模块12发送表征放电指令的电信号，实现直流-交流转换模块12在预设时长内向电网3供电，使得直流-交流转化模块12输出的交流电压与电网3中的交流电压的相位相同，保证高质量的功率因数。
可选的，所述直流-直流转换模块11包括：第一控制电路和与所述第一控制电路连接的主电路；
其中，所述主电路用于将所述动力电池21输出的电压传输至所述直流-交流转换模块12；
所述控制电路用于调节所述主电路中的电特性参数；其中，所述电特性参数包括：输出功率、输出电压和输出电流中的至少一个。
本实施例中，所述直流-直流转换模块11用于将获取到的所述动力电池21中的电压进行处理，并将处理后的直流电压输出至直流-交流转换模块12。因此，所述直流-直流转换模块11需包含用于处理电压的第一控制电路和用于传输电压的主电路。
其中，调节所述主电路中的电特性参数可以为根据需求上调电特性参数或下调电特性参数。比如，所述电网3中需求的电压为220V的交流电压，所述动力电池21输出的电压为500V的直流电压，则所述第一控制电路需要将所述500V的直流电压进行降电压处理；所述电网3中需求的电压为380V的交流电压，所述动力电池21输出的电压为200V的直流电压，则所述第一控制电路需要将所述200V的直流电压进行升电压处理。
可选的，所述过零检测模块13周期性的采集所述电网3的电压，在当前采集的所述电压为由低电平向高电平变化的零点时，向所述直流-交流转换模块12发送所述电信号。
本发明实施例中，为了确保所述直流-交流转换模块12输出的交流电压与所述电网3中的交流电压始终同相位，所述过零检测模块13周期性的采集所述电网3中的电压，优选地，采集频率为50kHz，在采集到的所述电网3中的电压不是由低电平向高电平变化的零点时，所述过零检测模块13不动作，即：不向所述直流-交流转换模块12输出电信号；在采集到的所述电网3中的电压是由低电平向高电平变化的零点时，向所述直流-交流转换模块12输出所述电信号，使所述直流-交流转换模块12向所述电网3输出交流电压。
优选地，所述直流-交流转换模块12包括：执行电路和与所述执行电路连接的第二控制电路；
其中，所述第二控制电路与所述过零检测模块13连接；
所述执行电路分别与所述直流-直流转换模块11和所述电网3连接；
所述第二控制电路在接收到所述电信号后，控制所述执行电路在预设时长内向所述电网3放电。
本发明实施例中，为了确保所述直流-交流转换模块12输出的交流电压始终与所述电网3中的交流电压严格同相位，从而保证高质量的功率因数，所述预设时长优选为所述电网3中的交流电压的一个周期，即0.02s。
进一步的，所述放电装置还包括：
电源15，分别与所述直流-直流转换模块11、所述直流-交流转换模块12和所述过零检测模块13连接。
所述电源15用于分别为所述直流-直流转换模块11、所述直流-交流转换模块12和所述过零检测模块13提供一工作电压，使其能正常工作。
更进一步的，所述放电装置还包括：
放电控制器14，与所述电源15和所述电动汽车2的车辆控制器22通讯连接，用于与所述车辆控制器22进行控制器局域网(Controller Area Network，简称：CAN)通讯。
本发明实施例中所述电源15同样用于为所述放电控制器14提供一工作电压，使其能正常工作，从而与所述车辆控制器22通信。其中，所述放电控制器14与所述车辆控制器22通讯，实现两者之间的信息交互，确保两者均达到充放电需求的状态。
优选地，在与所述车辆控制器22进行CAN通讯时，所述放电控制器14用于与所述车辆控制器22进行握手阶段的CAN报文通讯和放电阶段的CAN报文通讯。
具体的，握手阶段的CAN报文通讯的过程如下：
第一，所述放电控制器14向所述车辆控制器22发送包含通讯协议版本号的充电机握手(CHM)报文；
第二，所述车辆控制器22接收到CHM报文，确认所述放电控制器14发送的通讯协议与自身的通讯协议相匹配后，向所述放电控制器14发送车辆握手(BHM)报文；
第三，所述放电控制器14接收到BHM报文后，向所述车辆控制器22发送包含充电桩编号、充电地址和辨识结果的充电机辨识(CRM)报文，其中，若未辨识完成，发送的辨识结果为00，若辨识通过，则发送的辨识结果为AA；
第四，所述车辆控制器22接收到BHM报文后，向所述放电控制器14发送包含电池电子信息、电池容量和电池电压的BMS和车辆辨识(BRM)报文；
第五，所述放电控制器14接收到BRM报文后，再次发送CRM报文，辨识通过，握手阶段完成。
具体的，放电阶段的CAN报文通讯的过程如下：
第一，在接收到放电控制器14发送的包含辨识通过的CRM报文后，所述车辆控制器22向所述放电装置发送包含电池放电信息、允许最高放电功率、允许最大放电电流和允许最高温度的动力电池充电参数(BCP)报文；
第二，所述放电控制器14接收到BCP报文后，向所述车辆控制器22发送包含放电进行的具体时间的充电机发送时间同步信息(CTS)报文；
第三，在发送CTS报文的预设时长后，向所述车辆控制器22发送包含直流-直流转换模块可接收的最高电压和电流的充电机最大输出能力(CML)报文；
第四，所述车辆控制器22在接收到CML报文后，向所述放电控制器14发送包含车辆未就绪的电池充电准备就绪状态(BRO)报文；
第五，所述车辆控制器22在发送BRO报文后，控制与所述动力电池21连接的第一开关S1和第二开关S2闭合，并向所述放电控制器14发送包含车辆就绪的BRO报文；
至此，所述放电控制器14与所述车辆控制器22之间的报文通讯结束，所述动力电池21向所述直流-直流转换模块11输出直流电压，使所述动力电池21开始向外放电。
本发明实施例的放电装置，首先通过所述放电装置14与所述车辆控制器22进行CAN通讯，确认所述电动汽车2处于放电就绪状态后，所述电动汽车2的动力电池21直接向所述直流-直流转换模块11输出直流电压，提高了放电功率，所述过零检测模块13周期性的检测所述电网3中的电压，在所述电网3处于由低压向高压变化的零点时，所述过零检测模块13向所述直流-交流转换模块12发送表征放电指令的电信号，使所述直流-交流转换模块12向所述电网3放电，确保所述直流-交流转换模块12输出的逆变电压与所述电网3中的市电相位保持一致，从而具有高质量的功率因数。
本发明实施例还提供一种放电方法，包括：
第一，在监测到直流-直流转换模块的输入端有电压输入时，根据电网的预设电压调整动力电池的电特性参数；
本步骤实现了对动力电池输出的直流电压进行电特性参数的调节，在确保提高输出功率的基础上，使输出至电网的电压与电网的交流电压一致。
第二，将输入的电压转换为正弦交流电压；
本步骤中，由于动力电池输出的电压为直流电压，而电网3中的用电设备需要的是交流电压，因此，本步骤需要将所述动力电池输出的直流电压转换为正弦交流电压。
第三，在检测到所述电网的电压为由低电压向高电压变化的0V电压时，在预设时长内向所述电网输出所述正弦交流电压。
本步骤中，通过在所述电网的电压为由低电压向高电压变化的0V电压时，在预设时长内向所述电网输出所述正弦交流电压，使得输出的正弦交流电压与所述电网中的电压的相位相同，从而确保高质量的功率因数。
进一步的，在监测到直流-直流转换模块的输入端有电压输入时，根据电网的预设电压调整动力电池的电特性参数的步骤之前，所述方法还包括：
与车辆控制器进行CAN通讯。
通过两者之间的CAN通讯，所述电动汽车2与放电装置之间能够进行相关放电参数的确认，在参数确认后，所述电动车控制与动力电池连接的开关闭合，从而使动力电池向外输出直流电压。
具体的，与车辆控制器进行CAN通讯的步骤包括：
与所述车辆控制器进行握手阶段的CAN通讯；
在握手阶段的CAN通讯完成后，与所述车辆控制器进行放电阶段的CAN通讯。
本步骤中，握手阶段的CAN通讯包含：CHM报文、BHM报文、CRM报文和BRM报文，在BRM报文中包含的辨识结果为辨识通过，则握手阶段的CAN通讯完成；放电阶段的CAN通讯包含：CRM报文、BCP报文、CTS报文、CML报文和BRO报文，在BRO报文中包含车辆准备好放电的信息后，开启放电。
本发明实施例的放电方法，通过与电动汽车2进行CAN通讯，确认电动汽车2准备好放电后，则对动力电池输出的直流电压进行调节，并转换为与电网电压同相位的正弦交流电压，从而在提高输出功率的基础上，确保高质量的功率因数，提高放电效率。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种放电装置，其特征在于，包括：
直流-直流转换模块(11)，与电动汽车(2)的动力电池(21)连接；
直流-交流转换模块(12)，与所述直流-直流转换模块(11)和外界的电网(3)连接；
过零检测模块(13)，与所述直流-交流转换模块(12)和电网(3)的火/零线连接；
其中，所述过零检测模块(13)在检测到电网(3)的电压为零时向所述直流-交流转换模块(12)发送表征放电指令的电信号，所述直流-交流转化模块在接收到所述电信号后，在预设时长内向所述电网(3)放电。
2.根据权利要求1所述的放电装置，其特征在于，所述直流-直流转换模块(11)包括：第一控制电路和与所述第一控制电路连接的主电路；
其中，所述主电路用于将所述动力电池(21)输出的电压传输至所述直流-交流转换模块(12)；
所述控制电路用于调节所述主电路中的电特性参数；其中，所述电特性参数包括：输出功率、输出电压和输出电流中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的放电装置，其特征在于，所述过零检测模块(13)周期性的采集所述电网(3)的电压，在当前采集的所述电压为由低电平向高电平变化的零点时，向所述直流-交流转换模块(12)发送所述电信号。
4.根据权利要求1所述的放电装置，其特征在于，所述直流-交流转换模块(12)包括：执行电路和与所述执行电路连接的第二控制电路；
其中，所述第二控制电路与所述过零检测模块(13)连接；
所述执行电路分别与所述直流-直流转换模块(11)和所述电网(3)连接；
所述第二控制电路在接收到所述电信号后，控制所述执行电路在预设时长内向所述电网(3)放电。
5.根据权利要求1所述的放电装置，其特征在于，还包括：
电源(15)，分别与所述直流-直流转换模块(11)、所述直流-交流转换模块(12)和所述过零检测模块(13)连接。
6.根据权利要求5所述的放电装置，其特征在于，还包括：
放电控制器(14)，与所述电源(15)和所述电动汽车(2)的车辆控制器(22)通讯连接，用于与所述车辆控制器(22)进行控制器局域网CAN通讯。
7.根据权利要求6所述的放电装置，其特征在于，在与所述车辆控制器(22)进行CAN通讯时，所述放电控制器(14)用于与所述车辆控制器(22)进行握手阶段的CAN报文通讯和放电阶段的CAN报文通讯。
8.一种放电方法，其特征在于，包括：
在监测到直流-直流转换模块的输入端有电压输入时，根据电网的预设电压调整动力电池的电特性参数；
将输入的电压转换为正弦交流电压；
在检测到所述电网的电压为由低电压向高电压变化的0V电压时，在预设时长内向所述电网输出所述正弦交流电压。
9.根据权利要求8所述的放电方法，其特征在于，在监测到直流-直流转换模块的输入端有电压输入时，根据电网的预设电压调整动力电池的电特性参数的步骤之前，所述方法还包括：
与车辆控制器进行CAN通讯。
10.根据权利要求9所述的放电方法，其特征在于，与车辆控制器进行CAN通讯的步骤包括：
与所述车辆控制器进行握手阶段的CAN通讯；
在握手阶段的CAN通讯完成后，与所述车辆控制器进行放电阶段的CAN通讯。
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