CN105904985A - 一种电动汽车充电控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车充电控制装置，包括：电池剩余电量获取单元、充电温度获取单元、最大允许充电电流获取单元、充电时间划分单元、总充电负荷确定单元、充电概率确定单元、电动汽车充电功率确定单元、充电控制单元。其通过设置充电时间划分单元、总充电负荷确定单元、充电概率确定单元、电动汽车充电功率单元，可以实现自主控制充电过程，实现一定区域内整体充电负荷不会对配电网造成大负荷冲击，不依赖于软硬件系统就能实现电动汽车充电整体优化控制；其通过设置充电温度获取单元和最大允许充电电流获取单元，可以实时对电动汽车动力电池充电过程中的最大允许充电电流进行控制，防止电流过大，温度过高，影响动力电池寿命。

Description

一种电动汽车充电控制装置

技术领域：

本发明属于电动汽车充电控制技术领域，具体是涉及一种电动汽车充电控制装置。

背景技术：

在全球能源危机和环境危机严重的大背景下，国家政府正积极推进新能源汽车的应用与发展，利用电能替代传统的石油燃料，可减少温室气体排放及对石油的依赖，目前，国际上各大汽车公司已经开始电动汽车EV(Electric Vehicle)产业化的进程。电动汽车作为一种发展前景广阔的绿色交通工具，今后的普及速度会异常迅猛，未来的市场前景也异常巨大。随着电动汽车的应用发展，大规模电动汽车的充电负荷形成了一种具有新的时间、空间特性的电力负荷。目前的研究和预测表面，电动汽车负荷的增长对电力总负荷影响较小，对配电网的影响较大，因电动汽车自然使用特性，其自然形成的充电可能对原有配电网负荷高峰期造成额外的用电高峰，对配电变压器、线路、电能质量、网损等造成很大影响，为了减少电动汽车集中充电时段充电负荷对配电网的影响，需要对电动汽车充电过程进行有效控制。

目前，接入区域配电网的电动汽车充电方式主要有如下几种模式：立即充电模式、延时充电模式、平均充电模式、“填谷”充电模式等，立即充电模式和延时充电模式需要以大功率充电，大规模充电时会对配电网造成较大负荷冲击，平均充电模式对单独供电的配电支路需求量小，“填谷”充电模式利用充电谷值阶段进行充电，后两种充电模式均需要对充电过程进行有效控制，且需要软硬件控制系统的支持，设备要求高导致设备投入大，且电动汽车在充电时，随着温度不同会有不同的最大充电允许电流，电流过大容易损坏电动汽车动力电池，影响电池寿命。

发明内容：

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中电动汽车立即充电模式和延时充电模式需要以大功率充电，大规模充电时会对配电网造成较大负荷冲击，平均充电模式和“填谷”充电模式均需要对充电过程进行有效控制，且需要软硬件控制系统的支持，设备要求高导致设备投入大，电动汽车在充电时，电流过大容易损坏电动汽车动力电池，影响动力电池寿命，从而提出一种电动汽车充电控制装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种电动汽车充电控制装置，包括：

电池剩余电量获取单元，所述电池剩余电量获取单元与电动汽车电池管理系统连接，用于获取电池的剩余电量。

充电温度获取单元，所述充电温度获取单元与电动汽车管理系统连接，用于获取电池的实时充电温度。

最大允许充电电流获取单元，所述最大允许充电电流获取单元用于根据所述电池的实时充电温度来获取实时的最大允许充电电流。

充电时间划分单元，所述充电时间划分单元用于将电动汽车充电的充电过程划分为多个充电时间段。

总充电负荷确定单元，所述总充电负荷确定单元用于确定每个所述充电时间段内所有电动汽车总充电负荷。

充电概率确定单元，所述车辆充电概率确定单元用于根据每个所述充电时间段内所有电动汽车总充电负荷确定任意车辆充电概率常数。

电动汽车充电功率确定单元，所述电动汽车充电功率确定单元用于根据所述任意车辆充电概率常数确定每个充电时间段内的电动汽车充电功率。

充电控制单元，所述充电控制单元用于根据所述最大允许充电电流、所述电动汽车充电功率对电动汽车动力电池进行充电。

作为上述技术方案的优选，所述充电时间划分单元中：

将电动汽车充电的充电过程均匀划分为多个相同充电时间段。

作为上述技术方案的优选，所述电动汽车总充电负荷确定单元中：

每个所述充电时间段内所有电动汽车总充电负荷为：

$\begin{array}{c}{P}_{all}=\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{P}_{EVi}\left(j\right)=\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}\frac{\mathrm{\φ}-P_{base}\left(j\right)}{\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}(\mathrm{\φ}-P_{base}(j\left)\right)}\×C_i\\ =\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}\frac{\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}\mathrm{\φ}-P_{base}\left(j\right)}{\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}(\mathrm{\φ}-P_{base}(j\left)\right)}\×C_i=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{C}_i\end{array}$

其中，J为划分的时间段总数，φ为区域配电网常规负荷与电动汽车充电负荷均值期望，P_base为区域配电网常规负荷曲线，P_EVi为第i辆车在第j个阶段的充电功率，C_i为第i辆车的充电需求，M为电动汽车总数。

作为上述技术方案的优选，所述车辆充电概率确定单元中：

所述充电概率常数为：

$f_i=\frac{X_i\·\mathrm{\Δ}T}{60\·T}$

其中，f_i为充电概率常数，X_i为任意辆电动汽车充电需求转化的充电时间块数，T为充电时间段范围，△T为单位充电时间长度。

作为上述技术方案的优选，所述最大允许充电电流获取单元具体包括：

动力电池温度划分子模块，所述动力电池温度划分子模块用于将各个阶段的动力电池的温度划分为多个连续的温度区间，获取每个温度区间的下限温度所对应的最大允许充电电流和所述每个温度区间的上限温度所对应的最大允许充电电流。

温度点对应电流获取子模块，所述温度点对应电流获取子模块用于对所述每个温度区间的上下限温度所对应的最大允许充电电流进行平滑处理以获得所述动力电池的充电电流曲线，并根据所述充电电流曲线获取每个温度点对应的最大允许充电电流。

最大允许充电电流获取子模块，所述最大允许充电电流获取子模块用于根据所述充电温度获取单元中的实时充电温度和所述温度点对应电流获取子模块来获取所述实时充电温度对应的最大允许充电电流。

本发明的有益效果在于：其通过设置充电时间划分单元、总充电负荷确定单元、充电概率确定单元、电动汽车充电功率单元，可以实现自主控制充电过程，实现一定区域内整体充电负荷不会对配电网造成大负荷冲击，不依赖于软硬件系统就能实现电动汽车充电整体优化控制；其通过设置充电温度获取单元和最大允许充电电流获取单元，可以实时对电动汽车动力电池充电过程中的最大允许充电电流进行控制，防止电流过大，温度过高，影响动力电池寿命。

附图说明：

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1为本发明一个实施例的电动汽车充电控制装置示意图；

图2为本发明一个实施例的最大允许充电电流获取单元结构示意图。

具体实施方式：

如图1所示，本发明的电动汽车充电控制装置，包括：

电池剩余电量获取单元，所述电池剩余电量获取单元与电动汽车电池管理系统连接，用于获取电池的剩余电量。

充电温度获取单元，所述充电温度获取单元与电动汽车管理系统连接，用于获取电池的实时充电温度。

最大允许充电电流获取单元，所述最大允许充电电流获取单元用于根据所述电池的实时充电温度来获取实时的最大允许充电电流。如图2所示，述最大允许充电电流获取单元具体包括：

动力电池温度划分子模块，所述动力电池温度划分子模块用于将各个阶段的动力电池的温度划分为多个连续的温度区间，获取每个温度区间的下限温度所对应的最大允许充电电流和所述每个温度区间的上限温度所对应的最大允许充电电流。

温度点对应电流获取子模块，所述温度点对应电流获取子模块用于对所述每个温度区间的上下限温度所对应的最大允许充电电流进行平滑处理以获得所述动力电池的充电电流曲线，并根据所述充电电流曲线获取每个温度点对应的最大允许充电电流。

最大允许充电电流获取子模块，所述最大允许充电电流获取子模块用于根据所述充电温度获取单元中的实时充电温度和所述温度点对应电流获取子模块来获取所述实时充电温度对应的最大允许充电电流。

充电时间划分单元，所述充电时间划分单元用于将电动汽车充电的充电过程划分为多个充电时间段。本实施例中，将电动汽车充电的充电过程均匀划分为多个相同充电时间段。

总充电负荷确定单元，所述总充电负荷确定单元用于确定每个所述充电时间段内所有电动汽车总充电负荷。每个所述充电时间段内所有电动汽车总充电负荷为：

$\begin{array}{c}{P}_{all}=\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{P}_{EVi}\left(j\right)=\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}\frac{\mathrm{\φ}-P_{base}\left(j\right)}{\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}(\mathrm{\φ}-P_{base}(j\left)\right)}\×C_i\\ =\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}\frac{\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}\mathrm{\φ}-P_{base}\left(j\right)}{\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}(\mathrm{\φ}-P_{base}(j\left)\right)}\×C_i=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{C}_i\end{array}$

其中，J为划分的时间段总数，φ为区域配电网常规负荷与电动汽车充电负荷均值期望，P_base为区域配电网常规负荷曲线，P_EVi为第i辆车在第j个阶段的充电功率，C_i为第i辆车的充电需求，M为电动汽车总数。

充电概率确定单元，所述车辆充电概率确定单元用于根据每个所述充电时间段内所有电动汽车总充电负荷确定任意车辆充电概率常数。所述充电概率常数为：

$f_i=\frac{X_i\·\mathrm{\Δ}T}{60\·T}$

其中，f_i为充电概率常数，X_i为任意辆电动汽车充电需求转化的充电时间块数，T为充电时间段范围，单位为小时，△T为单位充电时间长度，单位为分钟。

当电动汽车并非充电过程中的起始点时，根据电动汽车的到家时间调整充电概率常数为：

$f_i^{\′}=\frac{X_i\·\mathrm{\Δ}T}{60\·(t_{end}-t_i)}$

其中，t_end为充电时段结束时间，t_i为电动汽车到家时间。

设定充电功率阈值为0.3最大充电功率，当电动汽车平均充电功率大于阈值时，充电机功率设置为所述平均充电功率，否则设置充电机功率为所述的充电功率阈值，相应地，充电概率常数调整为：

$f_i\left(k\right)=\frac{X_i-C_{i,k-1}}{N-k},k=1,2,3,\mathrm{.......},N$

其中，C_i,k-1为第i辆车在第k-1个充电时间段后实际充电的单位充电时间数量，N为总的单位充电时间个数。

电动汽车充电功率确定单元，所述电动汽车充电功率确定单元用于根据所述任意车辆充电概率常数确定每个充电时间段内的电动汽车充电功率。

充电控制单元，所述充电控制单元用于根据所述最大允许充电电流、所述电动汽车充电功率对电动汽车动力电池进行充电。

本实施例所述的一种电动汽车充电控制装置，包括：电池剩余电量获取单元、充电温度获取单元、最大允许充电电流获取单元、充电时间划分单元、总充电负荷确定单元、充电概率确定单元、电动汽车充电功率确定单元、充电控制单元。其通过设置充电时间划分单元、总充电负荷确定单元、充电概率确定单元、电动汽车充电功率单元，可以实现自主控制充电过程，实现一定区域内整体充电负荷不会对配电网造成大负荷冲击，不依赖于软硬件系统就能实现电动汽车充电整体优化控制；其通过设置充电温度获取单元和最大允许充电电流获取单元，可以实时对电动汽车动力电池充电过程中的最大允许充电电流进行控制，防止电流过大，温度过高，影响动力电池寿命。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种电动汽车充电控制装置，其特征在于，包括：

电池剩余电量获取单元，所述电池剩余电量获取单元与电动汽车电池管理系统连接，用于获取电池的剩余电量；

充电温度获取单元，所述充电温度获取单元与电动汽车管理系统连接，用于获取电池的实时充电温度；

最大允许充电电流获取单元，所述最大允许充电电流获取单元用于根据所述电池的实时充电温度来获取实时的最大允许充电电流；

充电时间划分单元，所述充电时间划分单元用于将电动汽车充电的充电过程划分为多个充电时间段；

总充电负荷确定单元，所述总充电负荷确定单元用于确定每个所述充电时间段内所有电动汽车总充电负荷；

充电概率确定单元，所述车辆充电概率确定单元用于根据每个所述充电时间段内所有电动汽车总充电负荷确定任意车辆充电概率常数；

电动汽车充电功率确定单元，所述电动汽车充电功率确定单元用于根据所述任意车辆充电概率常数确定每个充电时间段内的电动汽车充电功率；

充电控制单元，所述充电控制单元用于根据所述最大允许充电电流、所述电动汽车充电功率对电动汽车动力电池进行充电。

2.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制装置，其特征在于，所述充电时间划分单元中：

将电动汽车充电的充电过程均匀划分为多个相同充电时间段。

3.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制装置，其特征在于，所述电动汽车总充电负荷确定单元中：

每个所述充电时间段内所有电动汽车总充电负荷为：

$\begin{array}{c}{P}_{all}=\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{EVi}\left(j\right)=\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\mathrm{\φ}-P_{base}\left(j\right)}{\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{\φ}-P_{base}\left(j\right)\right)}\×C_i\\ =\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\φ}-P_{base}\left(j\right)}{\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\left(\mathrm{\φ}-P_{base}\left(j\right)\right)}\×C_i=\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i\end{array}$

其中，J为划分的时间段总数，φ为区域配电网常规负荷与电动汽车充电负荷均值期望，P_base为区域配电网常规负荷曲线，P_EVi为第i辆车在第j个阶段的充电功率，C_i为第i辆车的充电需求，M为电动汽车总数。

4.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制装置，其特征在于，所述车辆充电概率确定单元中：

所述充电概率常数为：

$f_i=\frac{X_i\·\mathrm{\Δ}T}{60\·T}$

其中，f_i为充电概率常数，X_i为任意辆电动汽车充电需求转化的充电时间块数，T为充电时间段范围，ΔT为单位充电时间长度。

5.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制装置，其特征在于，所述最大允许充电电流获取单元具体包括：

动力电池温度划分子模块，所述动力电池温度划分子模块用于将各个阶段的动力电池的温度划分为多个连续的温度区间，获取每个温度区间的下限温度所对应的最大允许充电电流和所述每个温度区间的上限温度所对应的最大允许充电电流；

温度点对应电流获取子模块，所述温度点对应电流获取子模块用于对所述每个温度区间的上下限温度所对应的最大允许充电电流进行平滑处理以获得所述动力电池的充电电流曲线，并根据所述充电电流曲线获取每个温度点对应的最大允许充电电流；

最大允许充电电流获取子模块，所述最大允许充电电流获取子模块用于根据所述充电温度获取单元中的实时充电温度和所述温度点对应电流获取子模块来获取所述实时充电温度对应的最大允许充电电流。