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专利号: 2024108129194
申请人: 河南途驹软件开发有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 一般车辆
更新日期:2025-04-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.功率动态分配的交流充电桩的控制方法,所述充电桩上设置有两个充电枪,所述充电枪为七孔慢充枪,所述交流充电桩为7kW交流充电桩,额定电压为220V,实时最大充电功率3.3kW,其特征在于,所述方法包括以下步骤:S1、实时采集每个充电枪的第一检测点的电压值、每台充电车内充电口内CC口和CP口的电压值以及每台充电车内车辆控制装置内第三检测点的电阻值,充电桩内控制每台充电车的每个供电控制装置的电学元件参数数据、每台充电车内车载充电器和蓄电池的电学元件参数数据;

S2、确认每个充电枪与相应的充电车是否完全连接,识别充电桩与相应的充电车是否连接正常,以及充电桩能够为每台充电车提供的最大充电电流;

S3、根据所述S2步骤识别到的充电桩能够为每台充电车提供的最大充电电流,实时预测并动态调整充电桩为每台充电车充电的充电枪输出电流;

S4、根据预测的动态调整的充电枪输出电流输出预测收费,车主根据预测收费选择最佳充电时刻预约充电;

S5、根据所述S4步骤预测充满电所需费用,车主预约充电开始时刻,根据车主预约充电开始时刻控制充电桩对应相应充电车的充电枪开启,为相应的充电车充电。

2.根据权利要求1所述的功率动态分配的交流充电桩的控制方法,其特征在于,所述S2步骤中确认每个充电枪与相应的充电车是否完全连接,包括以下步骤:S201、控制充电桩内第i供电控制装置内S1开关接通+12V电压输出端,当检测到CC口处电压为12V或5V、CP口处电压为0V且第i充电车的第三检测点处CC口至PE口的电阻值为无限大时,判断第i充电枪未插入第i充电车的充电口内,此时第i充电车的充电口内S3开关处于闭合状态;i=1或2,当i=1时为第1充电车,当i=2时为第2充电车;

S202、当检测到CP口处电压值为12V时,判断充电桩的第i充电枪插入第i充电车的充电口内;

S203、当检测到时,第i充电枪与第i充电车在充电口处为半连接状态,此时第i充电车的充电口内S3开关处于断开状态;其中,为所述第i充电枪内设置的用于检测第i充电车的第三检测点处CC口至PE口电阻值的第四电阻的阻值,为所述第i充电枪内设置的用于检测第i充电车的第三检测点处CC口至PE口电阻值的固定电阻的阻值;

S204、当检测到时,第i充电枪与第i充电车在充电口处为完全连接状态,此时第i充电车的充电口内S3开关处于闭合状态并维持常闭状态至第i充电车充电完成;当第i充电枪第一检测点内电压为9V时,充电桩内第i供电控制装置控制第i充电枪的S1开关从+12V输出端切换到PWM信号输出端,控制第i充电车的充电口内S2开关闭合,S2开关闭合以后第i充电枪与第i充电车的充电口回路接入了第一电阻、第二电阻和第三电阻,回路电压从9V变成6V;

S205、当第i供电控制装置内的第一检测点电压值为6V且CP口电压值稳定为6V时,充电桩内第i充电枪为等待充电命令状态。

3.根据权利要求2所述的功率动态分配的交流充电桩的控制方法,其特征在于, =680Ω,=1.8kΩ,==1 kΩ,=1.5 kΩ,=3 kΩ。

4.根据权利要求1所述的功率动态分配的交流充电桩的控制方法,其特征在于,所述S2步骤中识别充电桩与相应的充电车是否连接正常,以及充电桩能够为每台充电车提供的最大充电电流,包括以下步骤:S211、构建充电桩与第i充电车之间的充电接口稳态模型:

其中,为充电桩与第i充电车充电口实时稳态电压;为充电桩第i充电车实时充电时刻;为控制第i充电车的供电控制装置的电容;为控制第i充电车的供电控制装置的电感;为控制第i充电车的供电控制装置与第i充电车接口端在稳态充电过程中的总电阻;;

其中,为充电桩内第i供电控制装置PWM信号输出端闭合时输出电能;为一个PWM周期时长;为充电桩第i个供电控制装置PWM信号输出端输出电能信号占空比;

S212、在所述S211步骤构建的充电桩与第i充电车之间的充电接口稳态模型情况下,充电桩与第i充电车之间的充电接口实时稳态电压:;

其中,为第一计算系数,为第二计算系数;

S213、求解使实时稳态电压最小的第i个供电控制装置PWM信号输出端输出电能信号最优占空比:;

其中,N为PWM信号周期进行的总次数;为取N次PWM信号周期中最大实时稳态电压值函数,为取N次PWM信号周期中最小实时稳态电压值函数;

其中,N为PWM信号周期进行的总次数;为取N次PWM信号周期中最大实时稳态电压值函数,为取N次PWM信号周期中最小实时稳态电压值函数;

S214、根据所述S213步骤求解得到的最优占空比处于充电桩释放电流选择映射关系的不同阈值范围内,控制充电桩是否开启并向第i充电车提供充电电流,所述充电桩释放电流选择映射关系如下:

1)、当=0时,代表CC口与CP口始终为-12V,此时充电桩不可用;

2)、当=0.05时,需进一步确认充电口是否连接正常;

3)、当处于范围内时,充电桩最大可供电流为;;

4)、当处于范围内时,充电桩最大可供电流为;,;

5)、当处于范围内时,充电桩处于等待为第i充电车充电状态;

6)、当=1时,充电桩不可用。

5.根据权利要求4所述的功率动态分配的交流充电桩的控制方法,其特征在于,所述第一计算系数、所述第二计算系数的计算公式如下:;

6.根据权利要求1所述的功率动态分配的交流充电桩的控制方法,其特征在于,所述S3步骤包括以下步骤:S31、计算第i充电车内车载充电器对输入的交流电转换为直流电的交直流转换效率:;其中,为第i充电车的车载充电器全桥整流电路电流转换效率,为第i充电车的车载充电器H桥整流电路电流转换效率;

;其中,为所述车载充电器的H桥整流电路的H桥电阻;为所述车载充电器的全桥整流电路的全桥电阻;

其中,为第i个充电车的车载电阻器电性连接的蓄电池,为第i充电车的车载充电器为蓄电池充电的互感阻抗实部求解函数;

其中,为第i个充电车的车载电阻器内的H桥整流电路的电抗,;p为虚数;ω为交流电频率;和分别为H桥整流电路的H桥漏感和H桥电容;为所述车载充电器的全桥整流电路的全桥励磁电感;

S32、根据所述S31步骤计算的交直流转换效率进一步计算第i充电车内车载充电器对该车内蓄电池充电时蓄电池内的充电电流:,其中,为进入第i充电车的车载充电器的实时充电电流,;为或;为第i充电车的车载充电器内的H桥整流电路的阻抗值;;为第i充电车的车载充电器全桥整流电路与H桥整流电路工作时的互感系数,,为第i充电车的车载充电器全桥整流电路的线圈与H桥整流电路的线圈耦合系数;;

S33、当两辆车初始充电时刻不同时,优先为先插枪的充电车充电,当处于同时充电后,根据第i充电车的交直流转换效率的大小,进行电流分配实时动态调整两台车共用充电桩的充电功率,;

S34、当优先获得较多充电电流的第i充电车充至满电的90%时,重新分配实时动态充电电流:,;i≠j,,;为重新分配后进入第i充电车的车载充电器的实时充电电流,为重新分配后进入第i充电车的车载充电器的实时充电电流;

按照重新分配的实时动态充电电流为两台充电车实时充电,经过重新分配实时动态充电电流后,第i充电车内车载充电器对该车内蓄电池充电时蓄电池内的充电电流也由于变为而变为,。

7.根据权利要求6所述的功率动态分配的交流充电桩的控制方法,其特征在于,所述S4步骤包括以下步骤:S41、计算第i台充电车的蓄电池的实时充电功率:

;其中为第i台充电车蓄电池实时充电功率计算电流值,根据第i台充电车处于S33步骤和S34步骤的不同而动态变换,当处于所述S33步骤状态时,;当处于所述S34步骤时,;

S42、预测第i台充电车为充电池充满电所需付款总价:

其中,为第i台充电车充电的初始时刻,,以24小时计时制;为第i台充电车从初始时刻至充满所需要的总时长,为充电桩的收费计价标准的单位为元;

8.采用如权利要求1-7任一所述控制方法的功率动态分配的交流充电桩控制系统,其特征在于,包括数据采集模块、充电枪及最大充电电流确认模块、功率动态分配调整模块、付费预测模块及充电预约指令发送模块;

所述数据采集模块,用于实时采集每个充电枪的第一检测点的电压值、每台充电车内充电口内CC口和CP口的电压值以及每台充电车内车辆控制装置内第三检测点的电阻值,充电桩内控制每台充电车的每个供电控制装置的电学元件参数数据,每台充电车内车载充电器和蓄电池的电学元件参数数据;

所述充电枪及最大充电电流确认模块,用于确认每个充电枪与相应的充电车是否完全连接,识别充电桩与相应的充电车是否连接正常,以及充电桩能够为每台充电车提供的最大充电电流;

所述功率动态分配调整模块,用于根据所述充电枪及最大充电电流确认模块识别到的充电桩能够为每台充电车提供的最大充电电流,实时预测并动态调整充电桩为每台充电车充电的充电枪输出电流;

所述付费预测模块,用于根据预测的动态调整的充电枪输出电流输出预测收费,发送至车主移动终端,车主根据预测收费选择最佳充电时刻预约充电;

所述充电预约指令发送模块,用于根据所述付费预测模块预测充满电所需费用车主预约充电开始时刻,根据车主预约充电开始时刻控制充电桩对应相应充电车的充电枪开启,为相应的充电车充电。

9.采用如权利要求1-7任一所述控制方法的功率动态分配的交流充电桩,其特征在于,所述充电桩包括充电桩箱体(1)、两个充电枪组件(2),每个充电枪组件包括充电盒(21)、与充电桩连接的第一线缆(22)、第二线缆(23)以及七孔交流充电枪(24),所述第二线缆(23)一端设置于所述充电盒(21)内,另一端与所述充电枪(24)电性连接,所述充电枪组件(2)还包括设置在所述充电桩箱体(1)前侧的挂钩(25);所述充电盒(21)内设置有供电控制装置;每台充电车内设置有进行交直流转换的车载充电器。

10.根据权利要求9所述的功率动态分配的交流充电桩,其特征在于,所述车载充电器内的交直流转换模块包括与交流电源连接的全桥整流电路和H桥整流电路,所述全桥整流电路和H桥整流电路耦合进行交直流转换整流,所述H桥整流电路与蓄电池的正负极连接;所述全桥整流电路包括第一PFC整流二极管、第二PFC整流二极管、第三PFC整流二极管和第四PFC整流二极管、开关管、交流滤波电感、交流滤波电容、开关桥臂、第一IGBT开关、第二IGBT开关、第三IGBT开关、第四IGBT开关、全桥电阻、全桥励磁电感、全桥电容,所述开关桥臂上设置有导通IGBT开关;每个IGBT开关上均设置有外置续流二极管VD,每个IGBT开关的E极与相应的外置续流二极管的正极连接,每个IGBT开关的C极与相应的外置续流二极管的负极连接;

所述H桥整流电路包括第一H桥整流二极管、第二H桥整流二极管、第三H桥整流二极管和第四H桥整流二极管、直流滤波电感、直流滤波电容、H桥电阻、H桥漏感和H桥电容;

所述全桥励磁电感与第四IGBT开关的E极连接一端与所述H桥漏感通过绕组线缆共同缠绕在同一铁芯上形成变压器;全桥励磁电感与第四IGBT开关的E极连接的一端以及同时与第一H桥整流二极管的正极与第三H桥整流二极管的负极连接的H桥漏感的一端为同名端。