CN115158075A - 基于车载bms***的直流充电桩计量监测***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***及方法，该监测***，包括：车载BMS***、直流充电桩BMS交互数据存储***、运营商充电桩运营管理平台和电动汽车充电桩计量数据监测平台；该监测***可远程监测直流充电桩的运行状态，解决了现有存量充电桩数量大，计量检定任务全检无法完成的问题；在现有基础上，具有改造便捷、零成本的优点，实现了无人值守直流充电桩的安全可靠运行、计量监测的目的。

Description

基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***及方法
技术领域
本发明涉及直流充电桩技术领域，特别涉及基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***及方法。
背景技术
新能源汽车是国家战略性新兴产业，而健全完善的充电设施是新能源汽车发展的重要基础，是新能源汽车大规模推广应用的必要保障。未来新能源汽车的大规模发展和运用将促进充电设施的大面积安装与配置。根据测算，新能源汽车与充电设施配置的比例将达到1：1.5。今后将出现大量的与居民及公共服务单位使用新能源汽车充电相关的贸易结算，充电设施计量的准确与否也必将成为新能源汽车消费者关心的技术问题。
如何能保证作为一个独立设备的交直流充电设施在充电过程中交直流电能计量的准确可靠和计费的公平公正？计量领域，检定和校准是量值溯源的手段，是检测结果准确性和可靠性的重要保障。因此，加强新能源汽车充电设施的计量监管工作日显重要，但现有的传统计量监管模式无法有效应对电动汽车充电桩大规模应用下计量检定工作的需求。
传统的充电桩计量时间长、效率低。按JJG1149-2018《电动汽车非车载充电机》的要求，检定一台充电桩需要(0.5-1.5)小时不等,检定周期为1年。据2021年5月统计结果，山东省用于贸易结算的公共充电桩数量超过5万台，需要3-7万个小时完成一次周期检定工作。按照现有的工作方式，这是一个不可能完成的计量任务。
因此，如何设计一种节能、高效、低成本的智慧计量监管模式，解决电动汽车充电桩计量监管难的问题，同行从业人员亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***及方法，该***可解决现有存量充电桩数量大，计量检定任务全检无法完成的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
第一方面，本发明提供基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***，包括：车载BMS***、直流充电桩BMS交互数据存储***、运营商充电桩运营管理平台和电动汽车充电桩计量数据监测平台；
其中，所述车载BMS***内置电动汽车，用于对车载电池进行智能化管理，维护各个电池单元，防止车载电池出现过充和过放；以及监控车载电池的状态，实时采集、处理、存储电池组运行过程中的相关信息，并将所述车载电池充电状态信息及电动汽车信息发送至所述直流充电桩BMS交互数据存储***；
所述直流充电桩BMS交互数据存储***，集成于充电桩内部，在电动汽车充电过程中接收所述车载BMS***发送的所述车载电池充电状态信息及电动汽车信息；将接收的信息及充电桩在充电过程中的充电信息一同发送给所述运营商充电桩运营管理平台；
所述运营商充电桩运营管理平台，用于充电桩在充电过程中的控制和数据统计，并接收多个所述直流充电桩BMS交互数据存储***上传的信息，加密后发送给所述电动汽车充电桩计量数据监测平台；
所述电动汽车充电桩计量数据监测平台将接收的信息进行解密、分析处理，实现对直流充电桩计量的在线监测。
进一步地，所述电动汽车充电桩计量数据监测平台，包括云平台和中央处理器；
所述云平台通过HTTP POST接口与所述运营商充电桩运营管理平台进行接口通信，采用预设协议；接收加密数据并存储；
所述中央处理器，通过接口从所述云平台下载加密数据，按照所述预设协议进行解析和解密处理。
进一步地，所述预设协议采用json协议。
进一步地，所述中央处理器进行解析和解密处理后的数据包括：电动汽车信息、电量信息、时间信息和偏差信息；
其中，所述电动汽车信息为用于识别车辆类型的车辆识别码；
所述电量信息包括输出电量CSD解码获取充电桩充电输出电量，以及通过对充电电压测量值BCS和充电电流测量值BCS积分获取的电动汽车充电量；
所述时间信息包括充电开始时间、充电结束时间和数据上送时间；
所述偏差信息为：所述电量信息中的充电桩充电输出电量与电动汽车充电量的相对偏差。
进一步地，所述车载BMS***将所述车载电池充电状态信息按照间隔预设周期发送至所述直流充电桩BMS交互数据存储***。
进一步地，所述电动汽车充电桩计量数据监测平台，包括：
录入模块，用于当充电桩现场安装验收时，录入所述充电桩首次检定的误差；
偏差计算模块，用于计算所述电量信息中的充电桩充电输出电量与电动汽车充电量的相对偏差，获得充电量偏差；
判定模块，用于将所述充电量偏差与所述首次检定的误差进行比较，差值作为误差偏移量，通过判定至少M次充电过程误差偏移量一致性，来确定充电桩的充电状态。
进一步地，所述误差偏移量一致性小于等于充电桩等级误差要求的1/10，且单个误差偏移量与所有误差偏移量的平均值之差，小于等于充电桩等级误差要求的60％。
进一步地，所述电动汽车充电桩计量数据监测平台，还包括：
预警模块，用于当所述判定模块判定所述误差偏移量一致性连续出现N次超差时，进行预警。
第二方面，本发明实施例还提供基于车载BMS***的直流充电桩计量监测方法，使用上述任一项实施例所述的基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***，实现对直流充电桩运行状态的远程计量监测。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***，包括：车载BMS***、直流充电桩BMS交互数据存储***、运营商充电桩运营管理平台和电动汽车充电桩计量数据监测平台；该监测***可远程监测直流充电桩的运行状态，解决了现有存量充电桩数量大，计量检定任务全检无法完成的问题；在现有基础上，具有改造便捷、零成本的优点，实现了无人值守直流充电桩的安全可靠运行、计量监测的目的。
附图说明
图1为基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***的结构图；
图2为电动汽车充电桩计量数据监测平台的功能框图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1所示，本发明提供的一种基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***，包括：车载BMS***、直流充电桩BMS交互数据存储***、运营商充电桩运营管理平台和电动汽车充电桩计量数据监测平台；
其中，车载BMS***指车载电池管理***，内置电动汽车，用于对车载电池进行智能化管理，维护各个电池单元，防止车载电池出现过充和过放；以及监控车载电池的状态，实时采集、处理、存储电池组运行过程中的相关信息，并将车载电池充电状态信息及电动汽车信息发送至直流充电桩BMS交互数据存储***；
上述车载电池充电状态信息及电动汽车信息，根据GB/T 27930-2015《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理***之间的通信协议》中要求，包括：电池类型(BRM)、车辆识别码(BRM)、充电电压测量值(BCS)、充电电流测量值(BCS)、当前荷电状态(BCS)、电压输出值(CCS)、电流输出值(CCS)、中止荷电状态(BSD)、输出电量(CSD)等。
直流充电桩BMS交互数据存储***，集成于充电桩内部，在电动汽车充电过程中接收车载BMS***发送的车载电池充电状态信息及电动汽车信息；将接收的信息及充电桩在充电过程中的充电信息一同发送给运营商充电桩运营管理平台；在具体实施时，比如充电桩在充电过程中记录充电桩与车载BMS***交互信息，并通过4G或5G传输至运营商充电桩运营管理平台。在发送时，可以是实时发送，也可以在充电闲置状态单独发送，无实时性要求。
运营商充电桩运营管理平台，是指运营商实现充电桩统一管理的服务平台，用于充电桩在充电过程中的控制和数据统计，并接收多个直流充电桩BMS交互数据存储***上传的信息，加密后发送给电动汽车充电桩计量数据监测平台。
电动汽车充电桩计量数据监测平台将接收的信息进行解密、分析处理，实现对直流充电桩计量的在线监测。具体地，包括括云平台和中央处理器。
该云平台，通过HTTP POST接口与各******进行接口通信，接口采用json作为协议。云平台，会接收到运营商充电桩运营管理平台上送的数据包，并将该数据包存储在平台上。
中央处理器，通过接口在云平台下载信息，按照json协议进行解析，将各项参数显示在界面上。中央处理器，根据设置的阈值对解析的数据进行判断。当解析到异常的数据时，比如发送提示信息至对应的移动终端。
上述解析的数据包内容包括电动汽车信息、电量信息、时间信息和偏差信息。
电动汽车信息是指车辆识别码(BRM)，用于识别车辆类型，选择性能可靠，BMS***稳定的车辆进行充电桩工作状态判定。
电量信息包括输出电量(CSD)解码获取充电桩充电输出电量，以及通过对充电电压测量值(BCS)和充电电流测量值(BCS)积分获取的电动汽车充电量。
时间信息包括充电开始时间、充电结束时间和数据上送时间。
偏差信息是指：输出电量(CSD)解码获取充电桩充电输出电量与通过对充电电压测量值(BCS)和充电电流测量值(BCS)积分获取的电动汽车充电量的相对偏差。
在一个实施例中，如图2所示，电动汽车充电桩计量数据监测平台，所实现的软件模块，包括：
录入模块，用于当充电桩现场安装验收时，录入所述充电桩首次检定的误差；可基于上述云平台实现。
偏差计算模块，用于计算所述电量信息中的充电桩充电输出电量与电动汽车充电量的相对偏差，获得充电量偏差；
判定模块，用于将所述充电量偏差与所述首次检定的误差进行比较，差值作为误差偏移量，通过判定至少M次(比如2次)充电过程误差偏移量一致性，来确定充电桩的充电状态。上述误差偏移量一致性是指：小于等于充电桩等级误差要求的1/10；且单个误差偏移量与所有误差偏移量的平均值之差，小于等于充电桩等级误差要求的60％。
预警模块，用于当判定模块判定误差偏移量一致性连续出现N次(比如3次)超差时，进行预警。
在充电过程中，车载BMS***实时与直流充电桩以250ms的周期进行交互，每次交互后直流充电桩BMS交互数据存储***会将交互数据保存下来，待充电完成后，将本次充电过程中充电桩记录的充电量交互信息独立保存下来，所有BMS交互数据和充电桩充电量信息打包，并上传至运营商充电桩运营管理平台，运营商充电桩运营管理平台将BMS交互数据加密后，推送至电动汽车充电桩计量数据监测平台，电动汽车充电桩计量数据监测平台将BMS交互数据解密后，进行数据处理。
电动汽车充电桩计量数据监测平台，将BMS交互数据解密后，通过积分处理获取电动汽车端BMS***累积的充电量，与充电桩充电量进行比对，获得本次充电过程的充电量偏差。
充电桩现场安装验收时，需要进行首次检定，其首次检定误差录入电动汽车充电桩计量数据监测平台，当电动汽车进行充电完成时，可计算获得充电过程的充电量偏差，充电量偏差与首次检定误差之间会有误差偏移量，通过判定至少2次充电过程误差偏移量的一致性，来确定充电桩的充电状态。偏移量一致性误差应不大于充电桩等级误差要求的1/10，且单个误差偏移量与所有误差偏移量的平均值之差，应不大于充电桩等级误差要求的60％。
电动汽车充电桩计量数据监测平台预警、报警机制：在电动汽车充电过程中，无论电动汽车BMS***，还是BMS信息交互过程中，都会出现不可预估的突变错误信息，为保障平台的可靠性，减少错判漏判的可能性，利用格拉布斯准则对整个充电过程中的粗大误差数据进行剔除，然后再进行误差偏移量计算，比如平台在连续出现3次误差偏移量超差的情况时，进行预警，连续5次进行报警，相关工作人员需要现场验证充电桩工作状态是否正常。
电动汽车预报警机制：当数据采集量满足要求时，按休哈特质量控制原理，预估下次充电的误差偏移量，休哈特质量控制原理设置的报警阈值为充电桩等级误差要求的80％进行，当误差偏移量的趋势满足误差偏移的要求时，进行预报警，由于预报警由休哈特质量控制原理预估而得，休哈特质量控制原理是根据误差偏移量趋势得到，所以当预报警1次时，进行预警，2次时需要相关工作人员需要现场验证充电桩工作状态是否正常。
对于每次BMS信息交互相互独立，根据切比雪夫不等式定理，对于某一阶梯段内，交互信息应收敛于期望值，若该数据列不能收敛于期望值则判定该次充电过程不正常，不能纳入数据判定，应舍掉。
电动汽车选择机制：社会上电动汽车种类繁多，不同生产商的BMS***不同，导致BMS信息采集过程中，由于采集准确度不一致，引起误差偏离程度不一致，为避免此类情况发生，选择部分生产商车辆或部分型号的车辆进行BMS信息采集，这样既保证了BMS采集准确度一致性，也增加了平台误差判定的可靠性。
本发明实施例提供的基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***，可远程监测直流充电桩的运行状态，无改造成本，仅需运营商对充电桩运营***升级，可实时获取BMS***实时交互信息，解决了充电桩计量监管的问题。具有使用方便，零成本的优点，达到了无人值守直流充电桩全面计量监管的目的。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种基于车载BMS***的直流充电桩计量监测方法，使用上述实施例的基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***，方法可远程监测直流充电桩的运行状态，通过“首检+计量监测+问题复检”的方式，解决了现有存量充电桩数量大，计量检定任务全检无法完成的问题。实现了无人值守直流充电桩的安全可靠运行、计量监测的目的。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***，其特征在于，包括：车载BMS***、直流充电桩BMS交互数据存储***、运营商充电桩运营管理平台和电动汽车充电桩计量数据监测平台；
其中，所述车载BMS***内置电动汽车，用于对车载电池进行智能化管理，维护各个电池单元，防止车载电池出现过充和过放；以及监控车载电池的状态，实时采集、处理、存储电池组运行过程中的相关信息，并将所述车载电池充电状态信息及电动汽车信息发送至所述直流充电桩BMS交互数据存储***；
所述直流充电桩BMS交互数据存储***，集成于充电桩内部，在电动汽车充电过程中接收所述车载BMS***发送的所述车载电池充电状态信息及电动汽车信息；将接收的信息及充电桩在充电过程中的充电信息一同发送给所述运营商充电桩运营管理平台；
所述运营商充电桩运营管理平台，用于充电桩在充电过程中的控制和数据统计，并接收多个所述直流充电桩BMS交互数据存储***上传的信息，加密后发送给所述电动汽车充电桩计量数据监测平台；
所述电动汽车充电桩计量数据监测平台将接收的信息进行解密、分析处理，实现对直流充电桩计量的在线监测。
2.根据权利要求1所述的基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***，其特征在于，所述电动汽车充电桩计量数据监测平台，包括云平台和中央处理器；
所述云平台通过HTTP POST接口与所述运营商充电桩运营管理平台进行接口通信，采用预设协议；接收加密数据并存储；
所述中央处理器，通过接口从所述云平台下载加密数据，按照所述预设协议进行解析和解密处理。
3.根据权利要求2所述的基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***，其特征在于，所述预设协议采用json协议。
4.根据权利要求2所述的基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***，其特征在于，所述中央处理器进行解析和解密处理后的数据包括：电动汽车信息、电量信息、时间信息和偏差信息；
其中，所述电动汽车信息为用于识别车辆类型的车辆识别码；
所述电量信息包括输出电量CSD解码获取充电桩充电输出电量，以及通过对充电电压测量值BCS和充电电流测量值BCS积分获取的电动汽车充电量；
所述时间信息包括充电开始时间、充电结束时间和数据上送时间；
所述偏差信息为：所述电量信息中的充电桩充电输出电量与电动汽车充电量的相对偏差。
5.根据权利要求2所述的基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***，其特征在于，所述车载BMS***将所述车载电池充电状态信息按照间隔预设周期发送至所述直流充电桩BMS交互数据存储***。
6.根据权利要求4所述的基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***，其特征在于，所述电动汽车充电桩计量数据监测平台，包括：
录入模块，用于当充电桩现场安装验收时，录入所述充电桩首次检定的误差；
偏差计算模块，用于计算所述电量信息中的充电桩充电输出电量与电动汽车充电量的相对偏差，获得充电量偏差；
判定模块，用于将所述充电量偏差与所述首次检定的误差进行比较，差值作为误差偏移量，通过判定至少M次充电过程误差偏移量一致性，来确定充电桩的充电状态。
7.根据权利要求6所述的基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***，其特征在于，所述误差偏移量一致性小于等于充电桩等级误差要求的1/10，且单个误差偏移量与所有误差偏移量的平均值之差，小于等于充电桩等级误差要求的60％。
8.根据权利要求6所述的基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***，其特征在于，所述电动汽车充电桩计量数据监测平台，还包括：
预警模块，用于当所述判定模块判定所述误差偏移量一致性连续出现N次超差时，进行预警。
9.基于车载BMS***的直流充电桩计量监测方法，其特征在于，使用根据权利要求1-8任一项所述的基于车载BMS***的直流充电桩计量监测***，实现对直流充电桩运行状态的远程计量监测。
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