与GB/T充电站的电动车辆充电通信策略的制作方法

与gb/t充电站的电动车辆充电通信策略
技术领域
1.本发明涉及用gb/t dc充电站对电动车辆充电。
2.背景
3.电动车辆供电设备(evse)用于为电动车辆(ev)充电。操作员将充电站的充电耦合器插入ev的充电端口，以将ev连接到充电站。充电站单独连接到电网，并被配置成将来自电网的ac(交流)电力转换成dc(直流)电力。充电站(即“evse”)向ev提供dc电力，以对ev的牵引电池充电。
4.在evse和ev连接之后，但是在evse向ev供电之前，evse和ev执行相互握手通信，以确认evse向ev供电的一切正常。握手通信成功后，evse向ev供电。
5.至少在中国，许多evse具有400v dc充电站，但有些evse具有800v dc充电站。具有400v dc充电站的evse可以提供400v dc电力用于为ev充电。具有800v dc充电站的evse可以提供800v dc电力或400v dc电力用于为ev充电。比起使用400v dc充电，ev使用800v dc充电充电更快。因此，当给出选择时，800v dc充电通常比400v dc充电更受欢迎。
6.中国采用gb/t标准(例如，gb/t 27930)来规范dc充电站对ev的充电。gb/t标准包括一个通信协议，该通信协议定义了evse和ev之间如何进行握手通信。
7.根据gb/t标准的通信协议，(i)在evse通知ev该evse的最大输出电压之前，ev必须首先请求(即，设置)evse的输出电压值，以及(ii)在evse通知ev最大输出电压之后，ev没有机会改变(即重新设置)evse的输出电压值。因此，在输出电压被设置为400v dc充电之前，ev不知道evse是否能够执行800v dc充电。在evse可以执行800v dc充电的情况下，这是有问题的，因为evse将改为执行400v dc充电，以与ev最初请求400v dc充电相对应。
8.概述
9.本发明的目的包括与gb/t dc充电站(“evse”)的电动车辆(ev)充电通信策略，其中ev在被通知evse的输出电压能力之后，使用“超时功能(overtime function)”或“超时过程(overtime process)”将ev最初请求(即，最初设置)的输出电压改变(即，重新设置)为更大值。
10.在执行以上和/或其他目的中的至少一个时，一种用于电动车辆(ev)的系统包括控制器。控制器用于控制用来自充电站的电力对电动车辆的牵引电池充电。控制器被配置成将充电站的电力设置为初始电压，并且响应于充电站的电力被设置为初始电压，从充电站接收通知(advisement)。
11.为了使充电站以当前设定的电压对牵引电池供电，控制器必须在接收到通知之后的预定时间内向充电站提供确认。当控制器在接收到通知之后的预定时间之后向充电站提供确认时，电力电压可以被重新设置。
12.在操作中，当通知指示充电站的电力可以被设置为更大的电压时，控制器还被配置成：在接收到通知之后的预定时间之后向充电站提供确认，由此使控制器能够重新设置电力电压；将充电站的电力重新设置为更大值；响应于充电站的电力被重新设置为更大的电压，再次从充电站接收通知；并且在再次接收到通知之后的预定时间内向充电站提供确
认，由此充电站以更大的电压向牵引电池供电。
13.替代地，在操作中，当通知指示充电站的电力不能被设置为更大值时，控制器还被配置成在接收到通知之后的预定时间内向充电站提供确认，由此充电站以初始电压向牵引电池供电。
14.控制器可以是ev的电池管理系统(bms)的一部分。
15.初始电压可以是400v和/或更大的电压可以是800v。预定时间可以是60秒。
16.充电站可以是gb/t dc充电站。
17.ev可以是插电式混合动力电动车辆或纯电池电动车辆。
18.此外，在执行上述和/或其他目的中的至少一个时，提供了一种用于ev的方法。该方法包括由ev将充电站的输出电压设置为初始值，以及由ev响应于充电站的输出电压被设置为初始值而接收通知。通知指示充电站能够以初始值或更大值的输出电压对ev充电。
19.为了使充电站以当前设定值的输出电压对ev充电，ev必须在接收到通知之后的预定时间内向充电站提供确认。当ev在接收到通知之后的预定时间之后向充电站提供确认时，充电站的输出电压值可以被重新设置。
20.方法还包括：由ev在接收到通知之后的预定时间之后向充电站提供确认，由此使ev能够重新设置充电站的输出电压值；由ev将充电站的输出电压重新设置为更大值；由ev响应于充电站的输出电压被重新设置为更大值而再次接收通知；以及由ev在再次接收到通知之后的预定时间内向充电站提供确认，由此该ev由充电站以更大值的输出电压充电。
21.此外，在实现上述和/或其他目的中的至少一个时，提供了一种由能够实施第一充电模式和第二充电模式的充电站对(ev)进行充电的方法。该方法包括由ev设置充电站以实施第一充电模式。ev知道充电站能够实施第一充电模式，但是不知道充电站能够实施第二充电模式。该方法还包括响应于ev将充电站设置为实施第一充电模式，由该ev从充电站接收充电站能够实施第二充电模式的通知。
22.为使充电站使用当前实施的充电模式对ev充电，ev必须在接收到通知之后的预定时间内向充电站提供确认。当ev在接收到通知之后的预定时间之后向充电站提供确认时，充电站的充电模式可以被重新设置。
23.该方法还包括：由ev在接收到通知之后的预定时间之后向充电站提供确认，由此使ev能够重新设置充电站以实施第二充电模式；由ev重新设置充电站以实施第二充电模式；响应于ev重新设置充电站以实施第二充电模式，由ev再次从充电站接收通知；以及由ev在再次接收到通知之后的预定时间内向充电站提供另一个确认，由此充电站实施第二充电模式并使用第二充电模式对ev充电。
24.附图简述
25.图1示出了根据本发明实施例的将电动车辆(ev)连接到电动车辆供电设备(evse)的充电环境；
26.图2a示出了时序图，其描绘了当evse能够实施第一充电模式但无法实施第二充电模式(例如，800v dc充电)时，evse和ev之间按照根据本发明实施例的充电通信策略的握手通信操作，以使evse实施第一充电模式(例如，400v dc充电)；以及
27.图2b示出了时序图，其描绘了当evse能够实施第二充电模式并且因此也能够实施第一充电模式时，evse和ev之间按照根据本发明实施例的充电通信策略的握手通信操作，
以使evse实施第二充电模式。
28.详细描述
29.本文公开了本发明的详细实施例；然而，应理解，所公开的实施例仅是本发明的示例，本发明可以以各种形式和替代形式来体现。附图不一定是按比例的；一些特征可能被放大或最小化，以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的特定的结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域中的技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。
30.现在参考图1，示出了将电动车辆(ev)14连接到电动车辆供电设备(evse)10的充电环境。evse 10包括充电站11和电缆组件16。电缆组件16包括充电耦合器12和充电电缆18。充电电缆18在充电站11和充电耦合器12之间延伸。evse 10还包括具有电力电缆23的电源连接器组件20。电力电缆23用于将充电站11连接到外部电源22(例如，电网)。充电站11连接到外部电源22，以从外部电源接收ac(交流)电力。充电站11被配置成将ac电力转换成dc(直流)电力。
31.ev 14包括充电端口24和控制器25。充电端口24连接到ev 14的牵引电池26。具有牵引电池26的ev 14可以是插电式混合动力电动车辆或纯电池电动车辆。控制器25与充电端口24进行通信。
32.如图1所示，充电耦合器12插入充电端口24，以将ev 14连接到充电站11。当ev 14和充电站11连接时，evse 10和控制器25可以经由充电端口24相互通信。当evse 10和ev 14(更特别地，当evse 10和控制器25)然后经由充电端口24执行彼此的握手通信以确认一切正常后，evse 10向ev 14供应dc电力，用于对牵引电池26充电。
33.充电站11和/或充电耦合器12包括电子控制器(未示出)，用于控制evse 10的握手通信和充电操作。ev 14的控制器25包括用于控制ev 14的握手通信和充电操作的电子控制器。控制器25可以是ev的电池管理系统(bms)的一部分。
34.如上所述，至少在中国，许多evse具有400v dc充电站，但一些evse具有800v dc充电站；并且，根据在中国使用的gb/t标准的通信协议，(i)在ev被evse通知evse的最大输出电压之前，ev必须首先请求(即，设置)evse的输出电压值，以及(ii)在evse通知ev最大输出电压之后，ev没有机会改变(即，重新设置)evse的输出电压值。因此，在输出电压已经被设置为400v dc充电之前，ev不知道evse是否能够执行800v dc充电。在evse可以执行800v dc充电的情况下，这是有问题的，因为evse将改为执行400v dc充电，以与ev最初请求400v dc充电相对应。
35.根据本发明的实施例，控制器25(即，“ev 14”或简写“ev”)可操作来补救这个问题，同时遵守用于evse对ev充电的gb/t标准的通信协议。如现在将更详细讨论的，ev 14实施gb/t dc充电通信功能来补救这个问题，并且gb/t dc充电通信功能的实施保持了对gb/t标准的通信协议的遵守。
36.一般来说，gb/t dc充电通信功能涉及ev 14在evse 10通知了ev该evse的最大输出电压之后使用“超时功能”或“超时过程”。“超时功能”或“超时过程”的使用使得ev 14能够在ev获知evse的电压输出能力之后改变(即，重新设置)ev最初请求的电压值。这样，ev 14可以在获知evse的最大输出电压之后将电压请求改变为更大值。
37.例如，在操作中，ev 14最初请求(即，设置)400v dc充电，因为ev适当地假设evse
将能够提供400v dc充电。一方面，假设evse是800v dc充电站，ev 14在获知evse能够提供800v dc充电之后，可以实施“超时功能”或“超时过程”来将请求改变(即，重新设置)为800v dc充电。这样，800v dc的evse将用800v dc充电来对ev 14充电，而不是用400v dc充电来对ev充电。另一方面，假设evse是400v dc充电站，ev 14在获知evse无法提供800v dc充电后，将不会实施“超时功能”或“超时过程”，因此不会改变初始请求。这样，400v dc的evse将使用400v dc充电来对ev 14充电，因为evse没有被配置用于800v dc充电。
38.总之，在evse 10通知了ev该evse的最大输出电压之后，ev 14使用“超时功能”或“超时过程”，使得在最大输出电压(例如，800v dc)大于最初请求的输出电压(例如，400v dc)的情况下，ev可以改变(即，重新设置)ev最初请求(即，最初设置)的输出电压。这样，在操作中，ev 14最初向evse 10请求400v dc。当evse 10具有400v dc充电站时，evse用400v dc充电对ev 14充电。在这种情况下，ev 14可以用并联牵引电池26充电。替代地，当evse 10具有800v dc充电站时，ev 14在从evse接收到充电站是800v dc充电站的反馈后，实施“超时功能”或“超时过程”。ev 14实施“超时功能”或“超时过程”，从而以800v dc配置重试evse 10。这个重试过程导致evse 10用800v dc充电对v 14充电。
39.如所阐述的，根据本发明实施例的充电通信策略涉及在ev最初根据gb/t标准的通信协议请求(即，设置)evse的输出电压值，接着在ev已经被evse通知了该evse的最大输出电压之后，ev 14利用ev的超时功能或超时过程，将evse 10的输出电压值改变(即，重新设置)为更大值。
40.现在参考图2a和图2b，并继续参考图1，将描述根据本发明实施例的充电通信策略的evse 10和ev 14之间的握手通信操作。
41.图2a示出了时序图40，其描绘了当evse能够实施第一充电模式但无法实施第二充电模式(例如，800v dc充电)时，evse 10和ev 14之间按照根据本发明实施例的充电通信策略的握手通信操作，以使evse实施第一充电模式(例如，400v dc充电)。因此，时序图40适用于能够用作400v dc充电站但无法用作800v dc充电站的evse 10。
42.如图2a所示，在操作中，根据gb/t标准的通信协议，ev 14最初请求evse 10将evse的输出电压值设置为400v dc。ev 14通过向evse传输表示请求将evse的输出电压值设置为400v dc的“bhm”消息42a和“bcp”消息42b，来向evse 10提出对于400v dc充电的这个初始请求。此外，根据gb/t标准的通信协议，响应于接收到400v dc充电的初始请求，evse 10通知ev 14该evse的最大输出电压。evse 10通过向ev传输表示evse的最大输出电压的“cml”消息44来通知ev 14该evse的最大输出电压。
43.如上所述，在图2a的情况下，evse 10能够用作400v dc充电站，但是无法用作800v dc充电站。因此，evse 10的最大输出电压是至少400v dc，但低于800v dc。例如，在这种情况下，如图2a的cml消息44所指示的，evse 10的最大输出电压是750v dc。
44.由于cml消息44指示evse 10的最大输出电压是750v dc，因此ev 14被通知evse可以提供400v dc充电，但是不能提供800v dc充电。相应地，响应于cml消息44，ev 14向evse 10传输指令，以使evse提供最初请求的400v dc充电。ev 14通过向evse传输表示提供最初请求的400v dc充电的“bro”消息46来传输该指令。接下来，evse 10向ev 14提供400v dc充电。
45.值得注意的是，根据gb/t标准的通信协议，为了使evse 10根据ev 14最初请求的
值提供dc充电，ev必须在从evse接收到cml消息44之后的预定时间阈值48内传输bro消息，该bro消息表示指示evse提供最初请求的dc充电。例如，预定时间阈值48是60秒。
46.图2b示出了时序图60，其描绘了当evse能够实施第二充电模式并且因此也能够实施第一充电模式(例如，400v dc充电)时，evse 10和ev 14之间按照根据本发明实施例的充电通信策略的握手通信操作，以使evse实施第二充电模式(例如，800v dc充电)。因此，时序图60适用于能够用作800v dc充电站以及400v dc充电站的evse 10。
47.如图2b所示，在操作中，根据gb/t标准的通信协议，ev 14最初请求evse 10将evse的输出电压值设置为400v dc。ev 14通过向evse 10传输表示请求evse 10将evse的输出电压值设置为400v dc的bhm和bcp消息42a、42b来做出该初始请求。此外，根据gb/t标准的通信协议，响应于接收到400v dc充电的初始请求，evse 10通过向ev传输表示evse的最大输出电压的cml消息44来通知ev 14该evse的最大输出电压。
48.如上所述，在图2b的情况下，evse 10能够用作800v dc充电站和400v dc充电站。因此，evse 10的最大输出电压是至少800v dc。例如，如图2b中的cml消息44所指示的，evse 10的最大输出电压是至少830v dc。
49.由于cml消息44指示evse 10的最大输出电压是至少830v dc，因此ev 14被告知evse可以提供800v dc充电以及400v dc充电。因此，ev 14在最初请求400v dc充电之后，已经获知evse 10可以执行800v dc充电。
50.按照根据本发明实施例的充电通信策略，当ev 14在ev最初请求400v dc充电之后获知evse 10可以执行800v dc充电时，evse和ev之间的握手通信操作涉及ev在向evse传输bro消息46之前等待至预定时间阈值48之后的时间50。
51.由于evse 10在预定时间阈值48之后的时间50接收到bro消息46，因此evse不进行充电。也就是说，作为bro消息46在预定时间阈值之后被evse 10接收到的结果，evse理解通信超时已经发生，并且不接受ev 14的400v dc充电的初始请求。相反，根据gb/t标准的通信协议，evse 10试图在该通信超时期间发起与ev 14的第二轮连接。如图2b所示，evse 10试图通过向ev传输“crm”消息52来发起与ev 14的第二轮连接。
52.这时，ev 14最初请求了400v dc充电，但是现在知道evse 10可以执行800v dc充电。因此，按照根据本发明实施例的充电通信策略，evse 10和ev 14之间的握手通信操作涉及ev将最初请求的400v dc充电改变(即，重新设置)为800v dc充电。ev 14因此向evse 10传输第二bcp消息54，该消息向evse表示800v dc充电的更新请求。
53.根据gb/t标准的通信协议，响应于接收到800v dc充电的更新请求，evse 10通过向ev传输表示evse的最大输出电压的cml消息56，再次向ev 14通知该evse的最大输出电压。如图2b所指示的，cml消息56具有与先前由evse 10传输给ev 14的cml 44相同的信息，因为cml消息44、56都表示evse的最大输出电压是至少830v dc。
54.这时，在知道evse 10可以执行800v dc充电之后，ev 14将初始请求从400v dc充电重新设置为800v dc充电。相应地，响应于cml消息56，ev 14向evse 10传输指令，以使evse提供800v dc充电。ev 14通过向evse 10传输表示提供800v dc充电的bro消息58来传输该指令。接下来，evse 10向ev 14提供800v dc充电。
55.如所述，根据本发明实施例的充电通信策略的、用于使evse在ev最初请求400v dc充电之后实施800v dc充电的evse 10和ev 14之间的握手通信操作涉及ev在从evse接收到
cml消息44之后，使bro消息46到达evse延迟了大于预定时间阈值48的时间50。总之，bro消息46被延迟至少预定时间阈值48，使得ev 14能够要求800v dc充电。
56.在从evse到ev的cml消息44之后，evse 10和ev 14之间的握手通信操作涉及ev遵循根据本发明实施例的充电通信策略所使用的“超时功能”或“超时过程”，该cml消息44用于响应于来自ev的初始请求而通知ev该evse的最大输出电压。总之，根据本发明实施例的充电通信策略涉及ev 14利用cml消息之后的“超时功能”或“超时过程”来改变所请求的电压。因此，在evse 10具有800v dc充电站的情况下，ev 14可以在最初请求400v dc充电之后由800v dc充电站充电。
57.总之，本发明的实施例设想了ev 14遇到的evse 10具有400v dc充电站或800v dc充电站。evse 10因此可以执行400v dc充电，并且能够执行800v dc充电。知道evse 10至少可以提供400v dc充电的情况下，ev 14最初请求400v dc充电。evse 10然后向ev 14提供反馈，该反馈表示evse具有400v dc充电站还是800v dc充电站。如果反馈指示evse 10具有400v dc充电站，则操作进行到evse根据最初请求的400v dc充电来执行ev 14的400v dc充电。然而，如果反馈指示evse 10具有800v dc充电站，则按照根据本发明实施例的充电通信策略，操作进行到ev 14利用“超时功能”或“超时过程”来使用800v dc充电重试evse。接下来，evse根据更新请求的800v dc充电执行对ev 14的800v dc充电。
58.尽管上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能形式。更确切地，在说明书中所使用的词是描述而非限制的词，并且应理解，可以做出各种变化而不偏离本发明的精神和范围。另外，各种实现实施例的特征可被组合以形成本发明的另外的实施例。