CN105207298B - 一种共享总线的充电机系统柔性分组均流方法 - Google Patents

一种共享总线的充电机系统柔性分组均流方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种共享总线的充电机系统柔性分组均流方法，充电监控单元CCU通过分析共享CAN总线上的充电机系统信息，包括功率分配单元PDU、充电模块等，自主分配一定数量的功率分配单元PDU和充电模块作为一个特定充电组，完成对充电电池的充电作业。期间充电组中各充电模块通过数据过滤自动实现组内均流，组外模块不参与均流。当充电电池发生容量或数量变化时，系统会重新分配一个或多个特定充电组，根据需求同时或分时完成针对不同充电电池的充电作业。该方法解决了现有充电机技术中不能根据系统状态和实时需求，自主柔性配置充电模块的问题。

Description

一种共享总线的充电机系统柔性分组均流方法
技术领域
本发明属于电力电子控制技术领域，涉及一种共享总线的充电机系统柔性分组均流的方法。
背景技术
业界目前的充电机系统普遍采用均充或轮充方式对充电对象(电池)完成充电作业，在不增加系统硬件构成复杂度的情况下，此技术不能根据系统实际状态和多样的实时需求，自主柔性配置充电模块完成充电作业，往往会造成充电机系统充电方式不灵活，功率模块总体利用率低下。
发明内容
本发明的目的是提供一种共享总线的充电机系统柔性分组均流方法，充电监控单元(CCU)通过分析共享CAN总线上的充电机系统信息(包括功率分配单元(PDU)、充电模块等)，自主分配一定数量的PDU和充电模块作为一个特定充电组，完成对充电对象(电池)的充电作业。期间充电组中各充电模块通过数据过滤自动实现组内均流，组外模块不参与均流。当充电对象(电池)发生容量或数量变化时，系统会重新分配一个或多个特定充电组，根据需求同时或分时完成针对不同充电对象(电池)的充电作业，解决了现有充电机技术中不能根据系统状态和实时需求，自主柔性配置充电模块的问题。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
一种共享总线的充电机系统柔性分组均流方法，包括下述步骤：
进行特定充电组合配组：
第1步：充电模块判断配组前期地址排序命令是否被触发；
第2步：配组前期模块地址排序条件被触发后，开始执行配组阶段；
第3步：模块内部功率分配单元PDU配组信息初始化，系统上共享总线的充电模块和功率分配单元PDU全部默认为同一组合；
第4步：CAN总线上所有模块执行地址排序功能，按照条码中唯一的生产日期、生产数量和生产地点作为判据，排出所有模块的地址序号，完成后所有模块上传完成标志给充电监控单元CCU；
第5步：模块判断充电监控单元CCU是否下发功率分配单元PDU配组命令，是则继续第5步，否则跳至第12步；
第6步：各模块接收并解析充电监控单元CCU下发的PDU配组数据帧，获悉自己应该加入哪个功率分配单元PDU组合，并修改自己待发送的均流数据帧中的配组信息；
第7步：各模块广播发送自己的均流数据帧，并根据数据帧中配组信息过滤组外模块的均流数据，按照第4步完成的地址序号在组内刷新出一个新的模块地址表，并得出各组主模块地址号；
第8步：各组主模块更新均流调节帧的配组状态标志为OK，从模块接收后更新数据帧的配组状态标志为OK，同时模块上传充电监控单元CCU配组完成标志；
第9步：充电监控单元CCU查询各组模块上传的功率分配单元PDU配组状态，若与功率分配单元PDU配组目标一致，充电监控单元CCU允许各特定充电组开机工作；
第10步：各组主模块定期发送均流调节帧，用于组内模块均流调节，并清空当前组内均流数据信息；
第11步：模块收到各自组内均流数据帧后刷新对应模块均流数据，被过滤的组外模块均流数据不参与本组均流；
第12步：各充电组内部实现组内均流，完成对不同充电电池的充电作业。
进一步地，所述进行特定充电组合配组的第1步中，充电模块判断配组前期地址排序命令是否被触发，包括两个途径，一是系统初次上电后，模块默认触发地址排序条件；二是CCU主动下发命令触发地址排序条件。
进一步地，所述进行特定充电组合配组的第4步中，按照条码中唯一的生产日期、生产数量和生产地点作为判据，排出所有模块的地址序号，地址序号按照1、2、3……N排序。
进一步地，所述第7步中，主模块是最小地址或最大地址，或是地址序列中的某一个特定地址。
进一步地，所述第12步中，各充电组内部实现组内均流，包括下述步骤：
第1步：组内均流功能开始执行；
第2步：判断模块是否处于正常输出状态，允许组内均流调压，若是，则继续走第3步；否则，跳至第10步；
第3步：判断组内所有模块均流调压方向为升压状态，若是，则继续走第4步；否则，跳至第5步；
第4步：组内模块输出均流调压步长为d1，继续走到第9步；
第5步：判断组内所有模块均流调压方向为降压状态，若是，则继续最第6步；否则，跳至第7步；
第6步：组内模块输出均流调压步长为d2，继续走到第9步；
第7步：判断组内所有模块均流调压方向为自动状态，若是，则继续最第8步；否则，跳至第9步；
第8步：组内模块输出均流调压步长为d3，继续走到第9步；
第9步：组内模块输出均流调压步长限幅；
第10步：组内本次均流调节结束。
进一步地，所述各充电组内部实现组内均流第8步中，组内模块输出均流调压步长为d3，d3为固定值；
或d3＝d3+k*(Iave-Io)；
或d3＝func(Iave-Io,d3’)；
其中，k为比例系数，func为PI控制器离散化表达式，Iave为组内平均电流，Io为组内各模块实际电流，d3’为上一次计算的调压步长。
进一步地，所述各充电组内部实现组内均流为一个反复循环过程。
上述柔性分组均流方法所采用的共享总线的充电机系统，包括充电监控单元CCU、功率分配单元PDU和充电模块，三者均接入同一共享的CAN总线上实现信息交互；同时充电监控单元CCU或功率分配单元PDU，采用另外一条通信线路(CAN或485)连接到充电电池的BMS系统，实现与充电电池的信息交互。
本发明的有益效果是，充电机系统可通过共享数据总线，根据充电对象(电池)实际需求变化，并结合充电机系统现有状态，合理配置出一个或多个特定充电组合，在每个特定充电组中自动实现组内模块的均流功能，同时或分时完成对不同充电对象(电池)的充电作业。此发明提升了整个充电机系统的智能化和利用率，在不增加系统硬件构成复杂度的前提下，提高了充电机系统功率模块的投入产出比，可以更好的适应未来数量和类型日益增长的充电需求。
附图说明
图1是充电机系统上电后配组特定充电组合的流程图；
图2是特定充电组合内充电模块均流的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
见图1所示，本共享总线的充电机系统柔性分组均流方法，包括特定充电组合配组的实现过程：
第1步：充电模块判断配组前期地址排序命令是否被触发，主要有两个途径，一是系统初次上电后，模块默认触发地址排序条件；二是CCU主动下发命令触发地址排序条件；
第2步：配组前期模块地址排序条件被触发后，开始执行配组阶段；
第3步：模块内部功率分配单元PDU配组信息初始化，系统上共享总线的充电模块和PDU全部默认为同一组合；
第4步：CAN总线上所有模块执行地址排序功能，按照条码中唯一的生产日期、生产数量和生产地点作为判据，排出所有模块的地址序号，如1、2、3……，完成后所有模块上传完成标志给充电监控单元CCU；
第5步：模块判断充电监控单元CCU是否下发PDU配组命令，是则继续第5步，否则跳至第12步；
第6步：各模块接收并解析充电监控单元CCU下发的功率分配单元PDU配组数据帧，获悉自己应该加入哪个功率分配单元PDU组合，并修改自己待发送的均流数据帧中的配组信息；
第7步：各模块广播发送自己的均流数据帧，并根据数据帧中配组信息过滤组外模块的均流数据，按照第4步完成的地址序号在组内刷新出一个新的模块地址表，并得出各组主模块地址号,主模块可以是最小地址，也可以是最大地址，或是地址序列中的某一个特定地址；
第8步：各组主模块更新均流调节帧的配组状态标志为OK，从模块接收后更新数据帧的配组状态标志为OK，同时模块上传充电监控单元CCU配组完成标志；
第9步：充电监控单元CCU查询各组模块上传的功率分配单元PDU配组状态，若与功率分配单元PDU配组目标一致，充电监控单元CCU允许各特定充电组开机工作；
第10步：各组主模块定期发送均流调节帧，用于组内模块均流调节，并清空当前组内均流数据信息；
第11步：模块收到各自组内均流数据帧后刷新对应模块均流数据，被过滤的组外模块均流数据不参与本组均流；
第12步：各充电组内部实现组内均流，完成对不同充电电池的充电作业。
见图2所示，为各充电组内部实现组内均流的实现过程，此过程是在上述特定充电组合配组确定后，在第12步进行的一个反复循环过程，具体步骤如下：
第1步：组内均流功能开始执行；
第2步：判断模块是否处于正常输出状态，允许组内均流调压，若是，则继续走第3步；否则，跳至第10步；
第3步：判断组内所有模块均流调压方向为升压状态，若是，则继续走第4步；否则，跳至第5步；
第4步：组内模块输出均流调压步长为d1，继续走到第9步；
第5步：判断组内所有模块均流调压方向为降压状态，若是，则继续最第6步；否则，跳至第7步；
第6步：组内模块输出均流调压步长为d2，继续走到第9步；
第7步：判断组内所有模块均流调压方向为自动状态，若是，则继续最第8步；否则，跳至第9步；
第8步：组内模块输出均流调压步长为d3，d3为固定值或d3＝d3+k*(Iave-Io)，或d3＝func(Iave-Io,d3’)，其中，k为比例系数，func为PI控制器离散化表达式，Iave为组内平均电流，Io为组内各模块实际电流，d3’为上一次计算的调压步长，继续走到第9步；
第9步：组内模块输出均流调压步长限幅；
第10步：组内本次均流调节结束。
本发明通过共享CAN总线和应用数据分组过滤机制，充电机系统各功能单元可以有效参与调配，灵活搭建若干个特定充电组合，满足充电对象(电池)在时间和种类上的多样性需求。
所述充电机系统，包含充电监控单元(CCU)、功率分配单元(PDU)和充电模块，三者的CAN通信均接入同一共享总线上，同时充电监控单元(或功率分配单元)开辟另外一条通信线路(CAN总线或RS485)连接到充电对象(电池)的BMS系统，实现与充电对象信息交互。其中本发明所处位置在共享CAN总线的CCU、PDU和充电模块三者之间完成信息交互的过程。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种共享总线的充电机系统柔性分组均流方法，其特征在于，包括下述步骤，进行特定充电组合配组：
第1步：充电模块判断配组前期地址排序命令是否被触发；
第2步：配组前期充电模块地址排序条件被触发后，开始执行配组阶段；
第3步：充电模块内部的功率分配单元PDU配组信息初始化，系统上共享总线的充电模块和功率分配单元PDU全部默认为同一组合；
第4步：CAN总线上所有充电模块执行地址排序功能，按照条码中唯一的生产日期、生产数量和生产地点作为判据，排出所有充电模块的地址序号，完成后所有充电模块上传完成标志给充电监控单元CCU；
第5步：充电模块判断充电监控单元CCU是否下发功率分配单元PDU配组命令，是则继续第6步，否则跳至第12步；
第6步：各充电模块接收并解析充电监控单元CCU下发的功率分配单元PDU配组数据帧，获悉自己应该加入哪个功率分配单元PDU组合，并修改自己待发送的均流数据帧中的配组信息；
第7步：各充电模块广播发送自己的均流数据帧，并根据数据帧中配组信息过滤组外充电模块的均流数据，按照第4步完成的地址序号在组内刷新出一个新的充电模块地址表，并得出各组充电主模块地址号；
第8步：各组充电主模块更新均流调节帧的配组状态标志为OK，从充电模块接收后更新数据帧的配组状态标志为OK，同时所有充电模块上传充电监控单元CCU配组完成标志；
第9步：充电监控单元CCU查询各组充电模块上传的功率分配单元PDU配组状态，若与功率分配单元PDU配组目标一致，充电监控单元CCU允许各特定充电组开机工作；
第10步：各组充电主模块定期发送均流调节帧，用于组内充电模块均流调节，并清空当前组内均流数据信息；
第11步：充电模块收到各自组内均流数据帧后刷新对应充电模块均流数据，被过滤的组外充电模块均流数据不参与本组均流；
第12步：各充电组内部实现组内均流，完成对不同充电电池的充电作业。
2.根据权利要求1所述的共享总线的充电机系统柔性分组均流方法，其特征在于，所述第1步中，充电模块判断配组前期地址排序命令是否被触发，包括两个途径，一是系统初次上电后，充电模块默认触发地址排序条件；二是CCU主动下发命令触发地址排序条件。
3.根据权利要求1所述的共享总线的充电机系统柔性分组均流方法，其特征在于，所述第4步中，按照条码中唯一的生产日期、生产数量和生产地点作为判据，排出所有充电模块的地址序号，地址序号按照1、2、3……N排序。
4.根据权利要求1所述的共享总线的充电机系统柔性分组均流方法，其特征在于，所述第7步中，充电主模块是最小地址或最大地址，或是地址序列中的某一个特定地址。
5.根据权利要求1所述的共享总线的充电机系统柔性分组均流方法，其特征在于，所述第12步中，各充电组内部实现组内均流，包括下述步骤：
第1步：组内均流功能开始执行；
第2步：判断充电模块是否处于正常输出状态，允许组内均流调压，若是，则继续走第3步；否则，跳至第10步；
第3步：判断组内所有充电模块均流调压方向为升压状态，若是，则继续走第4步；否则，跳至第5步；
第4步：组内充电模块输出均流调压步长为d1，继续走到第9步；
第5步：判断组内所有充电模块均流调压方向为降压状态，若是，则继续第6步；否则，跳至第7步；
第6步：组内充电模块输出均流调压步长为d2，继续走到第9步；
第7步：判断组内所有充电模块均流调压方向为自动状态，若是，则继续第8步；否则，跳至第9步；
第8步：组内充电模块输出均流调压步长为d3，继续走到第9步；
第9步：组内充电模块输出均流调压步长限幅；
第10步：组内本次均流调节结束。
6.根据权利要求5所述的共享总线的充电机系统柔性分组均流方法，其特征在于，所述第8步中，组内充电模块输出均流调压步长为d3，d3为固定值；
或d3＝d3+k*(Iave-Io)；
或d3＝func(Iave-Io,d3’)；
其中，k为比例系数，func为PI控制器离散化表达式，Iave为组内平均电流，Io为组内各充电模块实际电流，d3’为上一次计算的调压步长。
7.根据权利要求5所述的共享总线的充电机系统柔性分组均流方法，其特征在于，所述各充电组内部实现组内均流为一个反复循环过程。
8.一种权利要求1所述的柔性分组均流方法所采用的共享总线的充电机系统，其特征在于，包括充电监控单元CCU、功率分配单元PDU和充电模块，三者均接入同一共享的CAN总线上实现信息交互；同时充电监控单元CCU或功率分配单元PDU，采用另外一条通信线路连接到充电电池的BMS系统，实现与充电电池的信息交互。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述另外一条通信线路采用CAN总线或RS485通信。
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