一种充放电控制方法及系统

技术领域

本发明涉及电子电力技术领域，尤其涉及一种充放电控制方法及系统。

背景技术

随着电子电力技术的不断提升和能源行业的持续发展，为了缓解能源和环境的巨大压力，电动汽车的发展势不可挡，与之配套的电动汽车充电桩逐渐成为电动汽车产业的重点研究领域之一。目前，国内电动汽车的保有量不断攀升，电网的压力越来越大，国家正在不断鼓励电动汽车与电网的双向互动，在车端具备充放电功能后，传统的只充电的直流充电桩无法满足需求，行业逐渐在开发车辆到电网(vehicle-to-grid，V2G)直流充电桩。与传统单向充电的直流充电桩不同，V2G直流充电桩是双向的，能量既可以从电网流向电动汽车，也可以从电动汽车流向电网。在充放电过程中，如果充放电控制不到位，电流会出现逆向流动的情况，在闭合主回路的直流接触器处会产生很大的冲击，进而影响直流接触器的寿命及失效率，对电动汽车及充电桩内部器件也有一定的损坏风险。

发明内容

本申请实施例提供一种充放电控制方法及系统，通过充放电装置内部的防反二极管支路的切换，从而实现两种工作模式下都能防逆流的功能，进而保护充放电装置和车辆的内部器件，提高充放电装置和车辆器件的使用寿命。

第一方面，本申请实施例提供了一种充放电控制方法，应用于充放电装置，充放电装置包括车辆到电网V2G模块、充放电控制器、第一开关、第二开关、第一二极管、第二二极管、第一直流接触器和第二直流接触器，V2G模块的正极输出端分别与第一开关的一端和第二开关的一端连接，第一开关的另一端与第一二极管的正极连接，第二开关的另一端与第二二极管的负极连接，第一直流接触器的一端分别与第一二极管的负极和第二二极管的正极连接，V2G模块的负极输出端与第二直流接触器的一端连接，充放电控制器执行如下步骤：

当检测到车辆与充放电装置连接时，获取用户输入的选择信息和车辆的电池的第一电压，选择信息包括充放电装置的工作模式，工作模式包括充电模式和放电模式；

根据工作模式，控制第一开关的导通状态和第二开关的导通状态，根据工作模式和第一电压，确定V2G模块的第二电压；

基于第一开关的导通状态和第二开关的导通状态，通过V2G模块输出第二电压对车辆进行充放电。

充放电控制器通过检测充放电装置的工作模式，切换内部防反二极管支路，并基于车辆的电池电压对V2G模块输出的第二电压进行调整，能够在充电或放电情况下保证闭合直流接触器时的冲击电流为0，从而实现两种充电模式下都能防逆流的功能，进而保护充放电装置和车辆的内部器件，提高充放电装置和车辆器件的使用寿命。

在一种可能的设计中，当检测到车辆与充放电装置连接时，第一直流接触器的另一端与车辆的电池的一端连接，第二直流接触器的另一端与车辆的电池的另一端连接。

在另一种可能的设计中，当工作模式为充电模式时，控制第一开关导通和第二开关关断；当工作模式为放电模式时，控制第一开关关断和第二开关导通。

根据充放电装置的工作模式，分别控制第一开关和第二开关的导通状态，进而实现内部防反二极管支路的切换，以便实现两种充电模式下都能防逆流的功能。

在另一种可能的设计中，当工作模式为充电模式时，将第一电压减去预设阈值，得到第二电压；当工作模式为放电模式时，将第一电压加上预设阈值，得到第二电压。

根据充放电装置的工作模式和车辆的电池电压，对V2G模块输出的第二电压进行调整，使得在充电或放电情况下闭合直流接触器时的冲击电流为0，进而实现保护直流接触器的功能。

在另一种可能的设计中，当第一开关导通且第二开关导通、或第一开关关断且第二开关关断时，向车辆发送故障信息。

通过检测第一开关和第二开关的导通状态，以便判断内部防反二极管支路的切换是否存在故障。

在另一种可能的设计中，当工作模式为充电模式时，通过第一回路传输第二电压对车辆进行充电，第一回路由V2G模块的正极输出端、第一开关、第一二极管和第一直流接触器组成；当工作模式为放电模式时，通过第二回路传输第二电压对车辆进行放电，第二回路由V2G模块的正极输出端、第二开关、第二二极管和第一直流接触器组成。

根据充放电装置的工作模式，切换内部防反二极管支路，从而达到两种充电模式下都能防逆流的功能。

第二方面，本申请实施例提供了一种充放电控制系统，应用于充放电装置，充放电装置包括车辆到电网V2G模块、充放电控制器、第一开关、第二开关、第一二极管、第二二极管、第一直流接触器和第二直流接触器，V2G模块的正极输出端分别与第一开关的一端和第二开关的一端连接，第一开关的另一端与第一二极管的正极连接，第二开关的另一端与第二二极管的负极连接，第一直流接触器的一端分别与第一二极管的负极和第二二极管的正极连接，V2G模块的负极输出端与第二直流接触器的一端连接；

充放电控制器，用于当检测到车辆与充放电装置连接时，获取用户输入的选择信息和车辆的电池的第一电压，选择信息包括充放电装置的工作模式，工作模式包括充电模式和放电模式；

充放电控制器，还用于根据工作模式，控制第一开关的导通状态和第二开关的导通状态，根据工作模式和第一电压，确定V2G模块的第二电压；

充放电控制器，还用于基于第一开关的导通状态和第二开关的导通状态，通过V2G模块输出第二电压对车辆进行充放电。

在一种可能的设计中，当充放电控制器检测到车辆与充放电装置连接时，第一直流接触器的另一端与车辆的电池的一端连接，第二直流接触器的另一端与车辆的电池的另一端连接。

在另一种可能的设计中，充放电控制器，还用于当工作模式为充电模式时，控制第一开关导通和第二开关关断；当工作模式为放电模式时，控制第一开关关断和第二开关导通。

在另一种可能的设计中，充放电控制器，还用于当工作模式为充电模式时，将第一电压减去预设阈值，得到第二电压；当工作模式为放电模式时，将第一电压加上预设阈值，得到第二电压。

在另一种可能的设计中，充放电控制器，还用于当第一开关导通且第二开关导通、或第一开关关断且第二开关关断时，向车辆发送故障信息。

在另一种可能的设计中，充放电控制器，还用于当工作模式为充电模式时，通过第一回路传输第二电压对车辆进行充电，第一回路由V2G模块的正极输出端、第一开关、第一二极管和第一直流接触器组成；当工作模式为放电模式时，通过第二回路传输第二电压对车辆进行放电，第二回路由V2G模块的正极输出端、第二开关、第二二极管和第一直流接触器组成。

第三方面，本申请实施例提供了一种充放电控制系统，充放电控制系统包括处理器、存储器和通信总线，其中，存储器用于存储计算机执行指令；处理器用于执行存储器所存储的计算机执行指令，以使充放电控制系统执行如第一方面中任意一项的方法；通信总线用于实现处理器和存储器之间连接通信。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

图1是一种充放电系统的结构示意图；

图2是本申请提供的一种充放电装置的结构示意图；

图3是本申请提供的一种充放电装置的电路逻辑示意图；

图4是本申请提供的一种充放电控制方法的流程示意图；

图5是本申请提供的一种硬件互锁电路的接线方式的结构示意图；

图6是本申请提供的一种软件互锁功能检查的流程示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图对本发明实施例进行描述。

如图1所示，图1是一种充放电系统的结构示意图。该充放电系统包括刷卡器101、人机界面102、充放电控制器103、电表104、功率分配单元105、V2G模块106和车辆107。其中，充放电控制器103分别与刷卡器101、人机界面102、电表104和功率分配单元105和车辆107连接通信，V2G模块106与功率分配单元105连接通信，V2G模块106与车辆107进行功率交互，电表104可以与上述功率交互过程连接通信。上述连接通信用于传递指令和/或数据信号。

在现有技术方案中，是通过充放电系统中的V2G模块与车辆进行功率交互，进而实现车辆的充放电，在充电过程中，电流从V2G模块流向车辆；在放电过程中，电流从车辆流向V2G模块。

但是，上述充放电过程存在如下缺点：如果充放电控制不到位，电流会逆向流动并出现冲击电流，进而影响充放电系统和车辆内部器件的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了如下解决方案。

如图2所示，图2是本申请提供的一种充放电装置的结构示意图。本申请提供的充放电控制方法适用于该充放电装置。该充放电装置包括V2G模块201、充放电控制器202、第一开关203、第二开关204、第一二极管205、第二二极管206、第一直流接触器207和第二直流接触器208。其中，各个模块的详细描述如下。

V2G模块201，用于输出第二电压对车辆进行充放电。

充放电控制器202，用于当检测到车辆与充放电装置连接时，获取用户输入的选择信息和车辆的电池的第一电压，选择信息包括充放电装置的工作模式，工作模式包括充电模式和放电模式；根据工作模式，控制第一开关的导通状态和第二开关的导通状态，根据工作模式和第一电压，确定V2G模块的第二电压；基于第一开关的导通状态和第二开关的导通状态，通过V2G模块输出第二电压对车辆进行充放电。

应理解，在本申请实施例中，充放电控制器202还可用于执行本申请提供的充放电控制方法中由充放电控制器实现的步骤或者功能，具体请参见后文对应的表述，此处便不作具体说明。

第一开关203，用于选择通过第一回路传输第二电压。

第二开关204，用于选择通过第二回路传输第二电压。

第一二极管205，用于在充电模式下防止电流逆向流动。

第二二极管206，用于在放电模式下防止电流逆向流动。

第一直流接触器207，用于控制充放电电路是否导通。

第二直流接触器208，用于控制充放电电路是否导通。

其中，V2G模块201和充放电控制器202连接通信，充放电控制器202和车辆连接通信。

在本申请实施例中，可由通信总线实现这些组件之间的连接通信。通信总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，EISA)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图2中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

需要说明的是，上述充放电装置可以是一个与用户交互的装置。这个装置可以是硬件装置，也可以是软硬件结合的装置，本申请对此不作具体限定。还需说明的是，图2仅是示例性地展示了充放电装置的一种结构化示意图，在实际应用中可以根据具体情况对图2的充放电装置进行相应的变换。

图2中对应的电子原理实现逻辑如图3所示，图3是本申请提供的一种充放电装置的电路逻辑示意图。该充放电装置包括V2G模块、充放电控制器、第一开关S1、第二开关S2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一直流接触器K1和第二直流接触器K2。

具体的，V2G模块的正极输出端分别与第一开关S1的一端和第二开关S2的一端连接，第一开关S1的另一端与第一二极管D1的正极连接，第二开关S2的另一端与第二二极管D2的负极连接，第一直流接触器K1的一端分别与第一二极管D1的负极和第二二极管D2的正极连接，V2G模块的负极输出端与第二直流接触器K2的一端连接。

其中，U1表示车辆的电池的第一电压；U2表示V2G模块输出的第二电压。

在本申请实施例中，当充放电控制器检测到车辆与充放电装置连接时，第一直流接触器K1的另一端与车辆的电池的一端连接，第二直流接触器K2的另一端与车辆的电池的另一端连接。

如图4所示，图4是本申请提供的一种充放电控制方法的流程示意图。该方法适用于图2所示的充放电装置。该方法包括但不限于如下步骤：

步骤S401：当检测到车辆与充放电装置连接时，获取用户输入的选择信息和车辆的电池的第一电压。

其中，选择信息包括充放电装置的工作模式，工作模式包括充电模式和放电模式。

在本申请实施例中，用户将车辆与充放电装置连接，通过人机界面选择充电模式或者放电模式并启动充放电装置，充放电控制器接收到人机界面发送的选择信息，并通过电表采集得到车辆的电池的第一电压。

步骤S402：根据工作模式，控制第一开关的导通状态和第二开关的导通状态，根据工作模式和第一电压，确定V2G模块的第二电压。

具体的，当工作模式为充电模式时，控制第一开关导通和第二开关关断；当工作模式为放电模式时，控制第一开关关断和第二开关导通。

其中，第一开关S1和第二开关S2是高压接触器。

高压接触器包括驱动线和反馈线，驱动线接直流(direct current，DC)电源进而控制开关导通或关断，反馈线是一个输入输出(input output，IO)状态，如果开关关断，则IO状态为常开信号，如果开关导通，则IO状态为常闭信号；充放电控制器接收到IO状态后，根据IO状态来判断开关的导通状态。

在本申请实施例中，充放电控制器需要对充放电装置进行互锁功能检查，互锁功能分为硬件互锁和软件互锁。充放电控制器可以通过一个双路常开常闭的中间继电器(intermediate relay)控制第一开关的驱动状态和第二开关的驱动状态，进而实现第一开关和第二开关的硬件互锁。如图5所示，图5是本申请提供的一种硬件互锁电路的接线方式的结构示意图。该硬件互锁电路包括直流电源DC1、直流电源DC2、第一电感L1、第二电感L2、第三开关S3、第四开关S4和中间继电器KA。

具体的，直流电源DC1的正极输出端与第一电感L1的一端连接，直流电源DC1的负极输出端与第三开关S3的一端连接，第一电感L1的另一端与第三开关S3的另一端连接；直流电源DC2的正极输出端与第二电感L2的一端连接，直流电源DC2的负极输出端与第四开关S4的一端连接，第二电感L2的另一端与第四开关S4的另一端连接。

其中，第一电感L1和第二电感L2均为线圈电感。

在一种实现方式中，当中间继电器KA没有通电时，第一开关S1对应的线圈回路是闭合的，第二开关S2对应的线圈回路是断开的，也即是说，第一电感L1通电，使得第一开关S1导通，第二电感L2未通电，使得第二开关S2关断。

其中，第一开关S1对应的线圈回路由直流电源DC1、第一电感L1和第三开关S3组成；第二开关S2对应的线圈回路由直流电源DC2、第二电感L2和第四开关S4组成。

在另一种实现方式中，当中间继电器KA通电时，第一开关S1对应的线圈回路是断开的，第二开关S2对应的线圈回路是闭合的，也即是说，第一电感L1未通电，使得第一开关S1关断，第二电感L2通电，使得第二开关S2导通。

在本申请实施例中，软件互锁是指充放电控制器通过检测第一开关的反馈状态和第二开关的反馈状态，实时判断第一开关的导通状态和第二开关的导通状态。如图6所示，图6是本申请提供的一种软件互锁功能检查的流程示意图。主要包括以下步骤：

步骤S601：获取用户输入的选择信息，选择信息包括充放电装置的工作模式。

步骤S602：确定工作模式是否为充电模式。

具体的，当工作模式为充电模式时，执行步骤S603；当工作模式为放电模式时，执行步骤S608。

步骤S603：进入充电模式。

步骤S604：确定第一开关和第二开关的反馈状态是否正常。

具体的，当第一开关和第二开关的反馈状态正常时，执行步骤S605；当第一开关和第二开关的反馈状态异常时，执行步骤S607。

在本申请实施例中，同一时刻的第一开关和第二开关只能有一个开关是导通的，也即是说，如果第一开关和第二开关中只有一个开关的反馈状态为常闭信号，则表示第一开关和第二开关的反馈状态正常。

步骤S605：控制第一开关导通，控制第二开关关断。

步骤S606：进入充电流程。

步骤S607：进入故障模式。

具体的，当第一开关导通且和第二开关都导通、或第一开关关断且和第二开关都关断时，充放电装置进入故障模式，此时，充放电控制器向车辆发送故障信息，并禁止使用。

步骤S608：进入放电模式。

步骤S609：确定第一开关和第二开关的反馈状态是否正常。

具体的，当第一开关和第二开关的反馈状态正常时，执行步骤S610；当第一开关和第二开关的反馈状态异常时，执行步骤S612。

步骤S610：控制第一开关关断，控制第二开关导通。

步骤S611：进入放电流程。

步骤S612：进入故障模式。

进一步的，在本申请实施例中，还可以根据车辆的电池的第一电压，调整V2G模块输出的第二电压。

具体的，当工作模式为充电模式时，将第一电压减去预设阈值，得到第二电压；当工作模式为放电模式时，将第一电压加上预设阈值，得到第二电压。

例如，当预设阈值等于10V时，如果工作模式为充电模式，则第二电压U2＝U1-10V；如果工作模式为放电模式，则第二电压U2＝U1+10V，其中，U1表示车辆的电池的第一电压。

步骤S403：基于第一开关的导通状态和第二开关的导通状态，通过V2G模块输出第二电压对车辆进行充放电。

在本申请实施例中，当工作模式为充电模式时，通过第一回路传输第二电压对车辆进行充电，第一回路由V2G模块的正极输出端、第一开关、第一二极管和第一直流接触器组成。

具体实现中，如果工作模式为充电模式，则充放电控制器控制第一开关导通和第二开关关断，在闭合第一直流接触器和第二直流接触器之前，即在进入正式充电之前，在车辆的电池的电压送到第一直流接触器和第二直流接触器的外侧时，充放电控制器检测得到第一电压，然后将V2G模块的输出电压调整为第二电压；充放电控制器下发命令闭合第一直流接触器和第二直流接触器，此时通过第一回路传输第二电压，由于第一回路的第一二极管的防反作用，第一直流接触器和第二直流接触器上的冲击电流将为0。

在本申请实施例中，当工作模式为放电模式时，通过第二回路传输第二电压对车辆进行放电，第二回路由V2G模块的正极输出端、第二开关、第二二极管和第一直流接触器组成。

具体实现中，如果工作模式为放电模式，则充放电控制器控制第一开关关断和第二开关导通，在闭合第一直流接触器和第二直流接触器之前，即在进入正式放电之前，在车辆的电池的电压送到第一直流接触器和第二直流接触器的外侧时，充放电控制器检测得到第一电压，然后将V2G模块的输出电压调整为第二电压；充放电控制器下发命令闭合第一直流接触器和第二直流接触器，此时通过第二回路传输第二电压，由于第二回路的第二二极管的防反作用，第一直流接触器和第二直流接触器上的冲击电流将为0。

在本申请实施例中，充放电控制器通过检测充放电装置的工作模式，切换内部防反二极管支路，并基于车辆的电池电压对V2G模块输出的第二电压进行调整，能够在充电或放电情况下保证闭合直流接触器时的冲击电流为0，从而实现两种充电模式下都能防逆流的功能，进而保护充放电装置和车辆的内部器件，提高充放电装置和车辆器件的使用寿命。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

本申请实施例中出现的“多个”是指两个或两个以上。

本申请实施例中出现的第一、第二等描述，仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本申请实施例中对描述的对象个数的特别限定，不能构成对本申请实施例的任何限制。

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。凡在本申请的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。