CN108001247A - 一种恒功率带电网检测调节设备及方法 - Google Patents

一种恒功率带电网检测调节设备及方法 Download PDF

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Abstract

本发明适用于新能源应用以及电动车充电技术领域，提供了一种恒功率带电网检测调节设备及方法，所述恒功率带电网检测调节设备包括升降压模块以及电网质量在线检测模块；所述升降压模块，通过直流输出总线连接充电枪，通过充电桩主控板通信总线连接充电桩控制板，根据所述充电桩控制板所获取的电压电流，调节所述直流输出总线的电压电流；连于所述升降压模块的所述电网质量在线检测模块，通过三相线连接电网，根据所述三相线采集到的三相电压电流，调节对外的输出功率。本发明能适应不同的输出功率以及输出电压，能任意调整输出的电流，因此提高了高压直流充电模块的利用率，同时能调整输出的功率，保证电网的安全性和稳定性。

Description

一种恒功率带电网检测调节设备及方法
技术领域
本发明涉及新能源应用以及电动车充电技术领域，尤其涉及一种恒功率带电网检测调节设备及方法。
背景技术
电动车作为新能源的杰出代表，具有节能环保等优点，正在取代传统的燃油汽车。与此同时，利用直流快速充电对电动车充电，得到了大家的认可，里面的核心部件高压直流充电模块也就日益普及。
然而，目前利用直流快速充电对电动车充电时，高压直流充电模块利用率不高且不能依托电网自动调节输出功率。其原因在于以下两个方面，详述如下：
第一方面，现有模块输出功率以及输出电压适应不全，高压直流充电模块利用率不高。
以市面上750V，15W的模块为例，其输出电压范围已经可以满足现有客户的需求200-750V，但实际从各家参数发现，电流只有20A或是24A，也就是恒功率输出的只有750V-625Ｖ，目前电动车的电池电压为400V，最大输出功率只有9.6KW，而实际模块能输出15kw。因此，耗费了15kw，只利用了9.6KW，不利于提高高压直流充电模块的利用率。
第二方面，在输出满功率的时候受安装环境限制不能依托电网自动调节输出功率。充电桩安装的数量和位置受输出功率、变电站的变压器容比限制以及用电情况确定，此外，利用直流快速充电所采取的充电功率较大，倘若这些大功率输出在用电高峰期使用时，会对电网的频率以及电压稳定性产生影响，容易导致当地电网瘫痪，损坏电网。
发明内容
本发明的目的在于提供一种恒功率带电网检测调节设备及方法，旨在解决目前利用直流快速充电对电动车充电时，高压直流充电模块利用率不高且不能依托电网自动调节输出功率的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种恒功率带电网检测调节设备，所述恒功率带电网检测调节设备包括升降压模块以及电网质量在线检测模块；
所述升降压模块，通过直流输出总线连接充电枪，通过充电桩主控板通信总线连接充电桩控制板，根据所述充电桩控制板所获取的电压电流，调节所述直流输出总线的电压电流；
连于所述升降压模块的所述电网质量在线检测模块，通过三相线连接电网，根据所述三相线采集到的三相电压电流，调节对外的输出功率。
进一步地，在所述恒功率带电网检测调节设备中，所述恒功率带电网检测调节设备通过CAN总线或RS485总线连接高压直流充电模块，实现通讯。
进一步地，在所述恒功率带电网检测调节设备中，所述高压直流充电模块在现有恒功率段固定向一个或多个恒功率带电网检测调节设备输出D+D-，一个或多个恒功率带电网检测调节设备根据充电桩控制板给予的电压和电流数据独立给一个或多个充电枪进行独立输出调节，通过CAN通信协议对所述高压直流充电模块进行调节。
进一步地，在所述恒功率带电网检测调节设备中，所述恒功率带电网检测调节设备的直流输入端为所述高压直流充电模块的直流输出端。
进一步地，在所述恒功率带电网检测调节设备中，所述升降压模块采用Buck/Boost电路，通过所述Buck/Boost电路调节所述直流输出总线的电压电流。
进一步地，在所述恒功率带电网检测调节设备中，所述充电桩主控板通信总线为CAN总线或RS485总线。
本发明的另一目的在于提供一种基于上述恒功率带电网检测调节设备的方法，所述方法包括：
所述充电桩控制板通过BMS CAN总线，获取电动车充电所需的电压电流；
所述升降压模块根据所述充电桩控制板所获取的电压电流，调节所述直流输出总线的电压电流。
在本发明实施例中，恒功率带电网检测调节设备包括了升降压模块以及所述升降压模块。利用升降压模块调节所述直流输出总线的电压电流，利用电网质量在线检测模块调节对外的输出功率，解决了目前利用直流快速充电对电动车充电时，高压直流充电模块利用率不高且不能依托电网自动调节输出功率的问题。其有益效果如下：
一.能全面适应不同的输出功率以及输出电压，在高压直流充电模块处于恒功率工作的前提下，输出的电流也能随着电压范围的扩大任意调整，因此满足了电动车不同电压电流的充电需求，大大提高了高压直流充电模块的利用率；
二.通过电网质量在线检测模块实时调整输出的功率，在第一时间完成电网波峰波谷的过度，使得充电的电网不受当地电网限制，保证了电网的安全性和稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的接入恒功率带电网检测调节设备后充电桩的模块示意图；
图2为本发明实施例提供的接入恒功率带电网检测调节设备后充电桩的整体结构示意图；
图3是本发明实施例提供的基于恒功率带电网检测调节设备的方法实施流程图；
图4是本发明实施例提供的调节输出功率的实施流程图；
图5是本发明实施例提供的控制当前功率为恒功率的实施流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
参照图1，图1为本发明实施例提供的接入恒功率带电网检测调节设备后充电桩的模块示意图，详述如下：
充电桩由高压直流充电模块、恒功率带电网检测调节设备、充电桩控制板组成。A、B、C线为三相电的三相线、N线为中性线，PE线为地线。DC-输入线和DC+输入线构成直流输入总线，DC-输出线和DC+输出线构成直流输出总线。
恒功率带电网检测调节设备通过充电模块通信总线与高压直流充电模块相连，通过充电桩主控板通信总线与充电桩控制板的控制器相连接。
充电桩控制板通过BMS CAN总线连接充电枪。
BMS CAN总线为与BMS电池管理系统通讯的CAN总线。
充电桩充电的工作过程如下：
充电桩控制板通过BMS CAN总线跟电动车进行通讯，获取电动车的电池信息，即需要多大电流和输出多大的充电电压，将需要的电流和电压通知恒功率带电网检测调节设备，恒功率带电网检测调节设备通过电压电流调节，直接输出相应的电压电流，以满足电动车的需求。
恒功率带电网检测调节设备跟高压直流充电模块通信让其输出最大功率即可。
当电网出现负载过重情况，恒功率带电网检测调节设备可以自行调节输出功率，满足当时电网的实际负载量从而不损坏电网。
在本发明实施例中，通过恒功率带电网检测调节设备能把充电的电压覆盖到低压电动车48V-950V，功率范围可以实现全电压恒功率，大大提高了高压直流充电模块的利用率，同时通过电网质量在线检测模块实时调整功率输出，在第一时间完成电网波峰波谷的过度，使得充电的电网不受当地电网限制，保证了电网的安全性和稳定性。
实施例二
参照图2，图2为本发明实施例提供的接入恒功率带电网检测调节设备后充电桩的整体结构示意图，详述如下：
所述升降压模块，通过直流输出总线连接充电枪，通过充电桩主控板通信总线连接充电桩控制板，根据所述充电桩控制板所获取的电压电流，调节所述直流输出总线的电压电流；
连于所述升降压模块的所述电网质量在线检测模块，通过三相线连接电网，根据所述三相线采集到的三相电压电流，调节对外的输出功率。
所述充电桩控制板所获取的电压电流为电动车充电需要的电压和电流。
根据所述充电桩控制板所获取的电压电流，调节所述直流输出总线的电压为获取的电压，调节所述直流输出总线的电流为获取的电流。
其中，所述升降压模块通过DC-输入线和DC+输入线连接充电枪，
电网质量在线检测模块通过A、B、C线连接电网，A、B、C线为三相电的三相线、N线为中性线，PE线为地线。
其中，所述电网质量在线检测模块根据所述三相线采集到的三相电压电流，计算电网谐波与阻抗，生成电动车的参考功率；获取电动车的目标功率，倘若电动车的目标功率高于电动车的参考功率，调节对外的输出功率为电动车的参考功率，倘若电动车的目标功率不高于电动车的参考功率，保持当前对外的输出功率。
其中，所述电网质量在线检测模块通过电网的电压、电路采样，将采集到的三相电路转成数字信号处理DSP能识别的0-3V电压信号，通过AD采样实时测量电压电流的关系，利用快速傅氏变换FFT基波比较法测量其谐波阻抗，通过PID调节输出功率大小，让其谐波阻抗在一个合理的范围，有益效果是用电高峰时保证电网的安全性和稳定性。
调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID调节。
在本发明实施例中，恒功率带电网检测调节设备包括了升降压模块以及所述升降压模块。利用升降压模块调节所述直流输出总线的电压电流，利用电网质量在线检测模块调节对外的输出功率，其有益效果如下：
一.通过调高或调低电压，能产生满足低压电动车充电的电压范围，如48V-950V，功率范围可以实现全电压恒功率，因此，大大提高了高压直流充电模块的利用率；
二.通过电网质量在线检测模块实时调整功率输出，在变压器配置出现问题之前，即完成了电网波峰波谷的过度，使得充电的电网不受当地电网限制，保证了电网的安全性和稳定性。
实施例三
参考图3，图3是本发明实施例提供的基于恒功率带电网检测调节设备的方法实施流程图，详述如下：
S301，所述充电桩控制板通过BMS CAN总线，获取电动车充电所需的电压电流；
S302，所述升降压模块根据所述充电桩控制板所获取的电压电流，调节所述直流输出总线的电压电流。
其中，所述升降压模块根据所述充电桩控制板所获取的电压电流，调节所述直流输出总线的电压电流，具体为：
其中，所述升降压模块根据所述充电桩控制板所获取的电压电流，调节所述直流输出总线的电流为所述电动车充电所需的电流，调节所述直流输出总线的电压为所述电动车充电所需的电压。
在本发明实施例中，通过调节电压电流，能全面适应不同的输出功率以及输出电压，使得高压直流充电模块能满足电动车不同电压电流的充电需求，另外，功率范围可以实现全电压恒功率，因此，大大提高了高压直流充电模块的利用率。
实施例四
参考图4，图4是本发明实施例提供的调节输出功率的实施流程图，详述如下：
S401，所述电网质量在线检测模块检测电网是否负载过重；
S402，当电网出现负载过重情况时，根据所述三相线采集到的三相电压电流，调节对外的输出功率。
在本发明实施例中，调节对外的输出功率，在最大程度上满足了充电的功率需求，同时也提高了电网的安全性和稳定性。
实施例五
参考图5，图5是本发明实施例提供的控制当前功率为恒功率的实施流程图，详述如下：
S501，所述恒功率带电网检测调节设备向所述高压直流充电模块发送恒功率指令；
S502，所述高压直流充电模块接收到恒功率指令后，控制当前功率为恒功率。
其中，所述高压直流充电模块接收到恒功率指令后，控制当前功率为最大输出功率。
在本发明实施例中，高压直流充电模块在恒功率状态下工作时，由于通过恒功率带电网检测调节设备调整电压电流，因此可随着电压范围的扩大任意调整输出的电流，满足了电动车不同电流的充电需求，提高了高压直流充电模块的利用率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种恒功率带电网检测调节设备，其特征在于，所述恒功率带电网检测调节设备包括升降压模块以及电网质量在线检测模块；
所述升降压模块，通过直流输出总线连接充电枪，通过充电桩主控板通信总线连接充电桩控制板，根据所述充电桩控制板所获取的电压电流，调节所述直流输出总线的电压电流；
连于所述升降压模块的所述电网质量在线检测模块，通过三相线连接电网，根据所述三相线采集到的三相电压电流，调节对外的输出功率。
2.根据权利要求1所述的恒功率带电网检测调节设备，其特征在于，所述恒功率带电网检测调节设备通过CAN总线或RS485总线连接高压直流充电模块，实现通讯。
3.根据权利要求2所述的恒功率带电网检测调节设备，其特征在于，所述高压直流充电模块在现有恒功率段固定向一个或多个恒功率带电网检测调节设备输出D+D-，一个或多个恒功率带电网检测调节设备根据充电桩控制板给予的电压和电流数据独立给一个或多个充电枪进行独立输出调节，通过CAN通信协议对所述高压直流充电模块进行调节。
4.根据权利要求1所述的恒功率带电网检测调节设备，其特征在于，所述升降压模块采用Buck/Boost电路，通过所述Buck/Boost电路调节所述直流输出总线的电压电流。
5.根据权利要求1所述的恒功率带电网检测调节设备，其特征在于，所述充电桩主控板通信总线为CAN总线或RS485总线。
6.一种基于权利要求1所述恒功率带电网检测调节设备的方法，其特征在于，所述方法包括：
所述充电桩控制板通过BMS CAN总线，获取电动车充电所需的电压电流；
所述升降压模块根据所述充电桩控制板所获取的电压电流，调节所述直流输出总线的电压电流。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述电网质量在线检测模块检测电网是否负载过重；
当电网出现负载过重情况时，根据所述三相线采集到的三相电压电流，调节对外的输出功率。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述升降压模块根据所述充电桩控制板所获取的电压电流，调节所述直流输出总线的电压电流，具体为：
所述升降压模块根据所述充电桩控制板所获取的电压电流，
调节所述直流输出总线的电流为所述电动车充电所需的电流，调节所述直流输出总线的电压为所述电动车充电所需的电压。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述恒功率带电网检测调节设备向所述高压直流充电模块发送恒功率指令；
所述高压直流充电模块接收到恒功率指令后，控制当前功率为恒功率。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述高压直流充电模块接收到恒功率指令后，控制当前功率为恒功率，具体为：
所述高压直流充电模块接收到恒功率指令后，控制当前功率为最大输出功率。
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