[发明专利]一种交流充电装置与电动汽车通信的系统

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车充电领域，具体涉及一种交流充电装置与电动汽车通信的系统。

背景技术

电动汽车是未来汽车工业发展的方向，与电动汽车高速发展相配套的电动汽车交流/直流充电设施是电动汽车能源供给和应用推广的基础。

目前针对电动汽车与充电设施间通信接口的标准只有一项：《GB/T 27930-2011电动汽车非车载传导式交流充电装置与电池管理系统之间的通信协议》。此项标准采用了基于CAN接口的通信方式，只适用于直流充电的情况。在直流充电过程中能够采取CAN接口的方式是因为在该国家标准（GB/T 20234.3-2011）中明确定义了CAN接口的电缆线芯。

但是，在交流充电接口的标准中（GB/T 20234.2-2011）却未给出有关充电接口通信电缆线芯的定义。因此，在交流充电中如何实现电动汽车与充电设施之间的通信是一个未明确的问题。但是，为满足电动汽车充换电服务网络成熟后的推广应用，兼容充电设施的多种计费管理方式，及用户身份认证模式，必须建立电动汽车与交流充电装置之间的通信通道。

目前，常用的通信方法主要有以下几种：

（1）RS232通信：这种通信方法可以实现全双工通信，缺点是通信距离比较短，当交流充电装置与电动汽车距离比较远时，可能影响通信质量，并且通信速率较低，需要3根专用的屏蔽通信电缆。

（2）RS422通信：本方法可以实现长距离通信，并可以全双工通信。本方法的缺点是通信速率较低，需要4根专用的信号线。

（3）RS485通信：本方法可以实现长距离通信，但是通信速率较低，并且只能半双工通信，需要2根专用的屏蔽通信电缆。

（4）CAN总线通信：本方法可以最高实现500kbps的通信速率，信号传输采用差分方式，可以实现较长距离通信。本方法主要缺点是通信速率较低，需要2根专用的屏蔽通信电缆。

（5）以太网通信：本方法可以最高实现100Mbps的通信速率，可以实现较长距离通信。本方法主要缺点是电路较复杂，需要4根专用的屏蔽通信电缆。

（6）无线WIFI通信：本方法可以最高实现150Mbps的通信速率，无需在通信主体双方连接电缆。本方法主要缺点是通信的保密性差，需要增加额外的通信附件（通信天线等）。

以上通信方法应用在电动汽车与交流充电装置之间的通信中，均存在一定的局限性，其大多需要采用专用屏蔽通信电缆，无线方式也存在保密性不够等问题。随着电动汽车充电需求的不断增长，急需改进或提出新的通信方法。

家庭插电联盟（HomePlug Alliance）于2010年发布了一项HomePlug GreenPHY（以下简称HPGP）规范。其与现有的电力线宽带技术HomePlugAV规范和IEEE P1901标准类似，且与两者具有完全的互操作性。HPGP规范是为满足公用事业企业对智能电网应用的要求而专门开发的。公用事业企业对电力线通信（PLC）技术的要求除了显著的可靠性和覆盖范围之外，还要求更低的功耗和降低的成本。HPGP提供的峰值PHY速率为10Mbps，此速率为当前和将来的智能电网应用提供了足够的带宽。而且，HPGP提供了更低的技术复杂度和更低的功耗。

如图1所示为传统交流充电装置与电动汽车部分连接关系框图，由图1可知，交流充电装置包括供电接口和交流充电控制模块，电动汽车包括车辆接口、车载充电机、电池组及电池管理单元和车辆控制装置，交流供电装置和电动汽车通过供电接口和车辆接口连接，供电接口包括供电插座和供电插头，车辆接口包括车辆插头和车辆插座，供电插座、供电插头、车辆插头和车辆插座中均包含7个连接端子，分别是L、N，交流充电的功率端子；PE，保护接地端子；CC，电动汽车与交流充电装置连接确认信号；CP，控制确认控制线，其上有1KHz的PWM信号用于表示充电电流限值；NC1、NC2，备用触头。当将独立充电电缆的两端插头分别与电动汽车的车辆插座以及交流充电装置的电源插座连接以后，电动汽车与交流充电装置分别通过本侧的CC线检测到充电电缆已经连接，同时电动汽车通过Rc电阻可以确认充电电缆的额定载流量。交流充电装置在确认电缆连接后，合上S1开关输出PWM信号来表示其最大供电电流，该PWM信号的占空比为0%-96%，相对应于6A-80A。电动汽车检测到此PWM信号及自身没有故障时，合上S2开关向交流充电装置表示已准备好接收充电。交流充电装置检测到此状态后，即合上K1与K2输出交流电能对电动汽车进行充电。