CN108400626A

CN108400626A - 电动型移动充电车的交直流充电方法

Info

Publication number: CN108400626A
Application number: CN201711184429.0A
Authority: CN
Inventors: 甘银华; 吴广涛
Original assignee: NIO Nextev Ltd
Current assignee: NIO Holding Co Ltd
Priority date: 2017-11-23
Filing date: 2017-11-23
Publication date: 2018-08-14

Abstract

本发明是有关一种电动型移动充电车的交直流充电方法。该方法在波谷电时段进行补能时，通过计算和控制充电功率，尽量充分利用全部波谷电时长。具体来说，在波谷电时长范围内持续采用直流充电的方式对所述电动型移动充电车的动力电池补能时，合理控制直流充电功率使得波谷电时段结束时所述动力电池充满。在波谷电时长范围内持续采用交流充电的方式对所述电动型移动充电车的储能电池补能时，合理控制交流充电功率使得波谷电时段结束时所述储能电池充满。采用本发明的充电方法，可减小长时间大电流充电对电池的损伤，降低充电成本，充分利用夜间波谷时段电价低、时间长的特性，延长电池的使用寿命、提高电动型移动充电车的经济性能。

Description

电动型移动充电车的交直流充电方法

技术领域

本发明涉及一种电动型移动充电车充电方法，特别是涉及一种电动型移动充电车的交直流充电方法。

背景技术

国家对电动汽车充换电设施用电实行扶持性电价政策，充电设施按性质不同、所在场所不同执行不同电价。对向电网经营企业直接报装接电的经营性集中式充换电设施，执行大工业用电价，晚上每度电收费0.457元，白天0.9元左右。党政机关、企事业单位和社会公共停车场中设置的充电设施执行“一般工商业及其他”类用电价格，实行峰谷电价。电动型移动充电车作为一种经营性充电设施，如果在补能时不做时间上的优化，不仅给电网带来额外的负担还降低了移动充电车的经济性。

另外，电动型移动充电车设计的初衷是可以在城市区域范围内和紧急情况下给电动汽车充电，使电动汽车充电更便捷，用户体验更好。但是电动型移动充电车不仅需要给储能电池补能，也需要给自己的动力电池补能，补能时如果选择快充方式，则需要两台以上的直流充电桩；如果利用现有的交流充电桩补能，则充电时间很长，在需要移动充电车快速响应用户需求的时候，会降低移动充电车的服务质量。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的电动型移动充电车充电过程中存在的问题，而提供一种新的电动型移动充电车的交直流充电方法，所要解决的技术问题是减小长时间大电流充电对电池的损伤，降低充电成本，充分利用夜间波谷时段电价低、时间长的特性，减小此时段的充电功率，模拟一种慢充的充电方式，延长电池的使用寿命、提高电动型移动充电车的经济性能。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的电动型移动充电车的交直流充电方法，在波谷电时段进行补能时，通过计算和控制充电功率，尽量充分利用全部波谷电时长。具体来说，在波谷电时长范围内持续采用直流充电的方式对所述电动型移动充电车的动力电池补能时，合理控制直流充电功率使得波谷电时段结束时所述动力电池充满。在波谷电时长范围内持续采用交流充电的方式对所述电动型移动充电车的储能电池补能时，合理控制交流充电功率使得波谷电时段结束时所述储能电池充满。

本发明的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其中在波谷电时段补能时，在波谷电时长范围内持续采用直流充电的方式对所述电动型移动充电车的动力电池进行补能，在波谷电时长范围内持续采用交流充电的方式对所述电动型移动充电车的储能电池补能。

前述的电动型移动充电车的交直流充电方法，在所述波谷电时段补能时，设波谷电时长为t，补能开始时动力电池的荷电状态SOC对应的电量为W₁，动力电池充满电时SOC对应的电量为W_full，所述动力电池涓充阶段充电时长为t_set，所述直流充电的功率P_set满足如下表达式：

前述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其中所述直流充电的额定功率为P_dccharger，所述P_set的最小值为P_dccharger×20％。

前述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其中在所述波谷电时段补能时，所述第一功率转换模块为第一储能电池补能、第二功率转换模块为第二储能电池补能，设波谷电时长为t，第一储能电池剩余SOC对应电量为W₂，第一储能电池充满电时SOC对应电量为为W_full，第二储能电池剩余SOC对应电量为W₃，第二储能电池充满电时SOC对应电量同样为W_full，第一储能电池涓充的充电时长为t_set1，第二储能电池涓充的充电时长为t_set2，移动充电车的第一功率转换模块补能时的设定功率为P_set1，第二功率转换模块补能时的设定功率为P_set2，P_set1和P_set2满足如下表达式：

前述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其中所述移动充电车的第一功率转换模块、第二功率转换模块的额定功率同为P_charger1，P_set1和P_set2的最小值为P_charger1×20％。

前述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其中在所述波谷电时补能时，所述第一功率转换模块、第二功率转换模块同时为第一储能电池或第二储能电池补能，P_set1和P_set2满足如下表达式：

前述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其中在波谷电时段补能时，在波谷电时长范围内持续采用交流充电的方式对所述电动型移动充电车的动力电池进行补能，在波谷电时长范围内持续采用直流充电的方式对所述电动型移动充电车的储能电池补能。

前述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其中所述电动型移动充电车的动力电池交流补能时车内变换器的功率设定为P_set：

式中P_set是电动型移动充电车本身车载充电机功率。

前述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其中采用两直流输入分别对所述第一、第二储能电池充电，所述两直流输入的功率分别为P_set1和P_set2：

前述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其中采用同一直流输入及第一、第二功率转换模块对所述第一、第二储能电池充电，所述第一、第二功率转换模块补能时的功率为P_set1和_Pset2：

所述直流输入的功率为P_set1和P_set2之和。

前述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其中在波峰电时段补能时，采用直流充电的方式对所述电动型移动充电车的动力电池补能，同时，采用交流充电的方式对所述电动型移动充电车的SOC较小的储能电池补能，当上述两电池中任意一块先充满时，将用于为该已充满的电池补能的直流充电输入或交流充电输入接入未充电的储能电池，直至将所有电池充满。

前述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其中所述直流充电通过直流充电桩进行，所述交流充电通过交流配电柜或交流充电桩进行。

本发明一种补能控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现上述方法的步骤。

本发明一种电动型移动充电车，其包括：

直流充电输入插座；

三相交流电输入插座；

所述电动型移动充电车可以按照上述的方法进行充电。

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：

(1)本发明电动型移动充电车的交直流充电方法，在夜间波谷电时段补能时，在波谷电时长范围内持续采用直流、交流充电的方式对电动型移动充电车的动力电池、储能电池补能，减小此时段的充电功率，模拟一种慢充的充电方式，减小长时间大电流充电对电池的损伤，并且降低充电成本。

(2)本发明电动型移动充电车的交直流充电方法，夜间波谷电时段补能时，直流充电的实时功率P_set满足如下表达式：

波谷电时长为t，补能时动力电池的剩余SOC对应的电量为W₁，动力电池充满电时SOC对应的电量为W_full，直流充电的额定功率为P_dccharger，涓充充电时长为t_set，采用满足上述公式的实时功率充电，当把动力电池SOC充到80％左右时以涓充的方式完成充电，进一步减小长时间大电流充电对电池的损伤，并且降低充电成本。

(3)本发明电动型移动充电车的交直流充电方法，直流充电的实时功率P_set的最小值为P_dccharger×20％，避免直流充电桩充电机的充电效率太低。

(4)本发明电动型移动充电车的交直流充电方法，在所述夜间波谷电时段补能时，第一功率转换模块的设定功率为P_set1，第二功率转换模块的设定功率为P_set2，P_set1和P_set2满足如下表达式：

采用满足上述公式的实时功率充电，当把储能电池SOC充到80％左右时以涓充的方式完成充电，进一步减小长时间大电流充电对电池的损伤，并且降低充电成本。

(5)本发明电动型移动充电车的交直流充电方法，其中移动充电车的第一功率转换模块、第二功率转换模块的额定功率同为P_charger1，P_set1和P_set2的最小值为P_charger1×20％，避免交流充电时充电机的充电效率太低。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例,并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明电动型移动充电车的交直流充电方法的流程图；

图2是本发明电动型移动充电车补能时的原理图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的电动型移动充电车的交直流充电方法的具体实施方式、特征及其效果，详细说明如后。

电动型移动充电车的动力来源于车内动力电池，同时车内还包含两块或多块相同或不同规格的储能电池。比如，储能电池容量可以为72KW·h。电动型移动充电车的动力电池和储能电池能量的来源是直流充电桩或交流配电柜，对电动型移动充电车进行直流补能时的功率由直流充电桩的功率大小决定。主流的直流桩的功率有60KW、80KW、120KW和180KW不等。对电动型移动充电车进行交流补能时的功率受限于车内安装的功率转换模块。目前主流的交流充电功率最大为48KW。由此可见，直流补能时的功率大于交流补能时的功率，直流补能将一块电池充满的时间比交流补能少。快充的充电方式下，不管是交流补能或者直流补能，均能在1个半小时以内将充电车动力电池和储能电池的电充满。

本发明电动型移动充电车的交直流充电方法如下：在波谷电时段补能时，依据波谷电的连续时长与电池的荷电状态确定充电功率P，使得电池在波谷电时长范围内采用持续充电的方式进行补能并在波谷电时段结束时电量充满。

本发明电动型移动充电车的交直流充电方法具体请参阅图1，开始补能时，首先执行步骤S2，判断此时为波峰电时段还是波谷电时段，若此时为波谷时段，则执行步骤S3，获取各电池的SOC值，然后按照S4的方式补能：

无需考虑各电池的SOC大小，在波谷电时长范围内持续采用直流充电的方式对电动型移动充电车的动力电池23补能，波谷电时段结束时动力电池23充满，保证电动型移动充电车的续航，在波谷电时长范围内持续采用交流充电的方式对电动型移动充电车的储能电池补能，波谷电时段结束时各储能电池都充满。上述充电方式充分利用了夜间波谷时段的电价低及时间较长的特性，减小此时段的充电功率，模拟一种慢充的充电方式，不仅减小长时间大电流充电对电池的损伤，延长了电池的使用寿命，而且降低了补能成本，提高了电动型移动充电车的经济性。

优选的，为进一步减小长时间大电流充电对电池的损伤及降低补能成本，在夜间波谷电时段补能时按照步骤S5进行：设波谷电时长为t，补能时动力电池的剩余SOC对应的电量为W₁，动力电池充满电时SOC对应的电量为W_full，直流充电的额定功率为P_dccharger，涓充充电时长为t_set，直流充电的实时功率P_set满足如下表达式：

当把动力电池23的SOC充到80％左右时，为保护电池，此时电池BMS根据实际SOC、电芯温度及当前充电电流等改变充电方式，以涓充的方式完成充电，涓充充电的时长为t_set。

优选的，由于直流充电桩42充电机的充电效率不能太低，采用上述表达式计算出的直流充电的实时功率P_set的最小值为P_dccharger×20％。

优选的，为进一步减小长时间大电流充电对电池的损伤及降低补能成本，在夜间波谷电时段补能时按照步骤S6进行：以安装有一块动力电池、两块规格相同的储能电池的电动型移动充电车为例进一步说明本发明电动型移动充电车的交直流充电方法，其原理如图2所示，电动型移动充电车的第一储能电池21通过第一功率转换模块31连接到交流配电柜41，第二储能电池22通过第二功率转换模块32连接到交流配电柜41，第一、第二功率转换模块均由补能控制器51控制，动力电池23连接直流充电桩42，通过直流充电桩42直流充电,电动型移动充电车为外部电动车11充电。设波谷电时长为t，第一储能电池21剩余SOC对应电量为W₂，第一储能电池21充满电时SOC对应电量为为W_full，第二储能电池22剩余SOC对应电量为W₃，第二储能电池22充满电时SOC对应电量同样为W_full，移动充电车的第一功率转换模块31补能时的设定功率为P_set1，第二功率转换模块32补能时的设定功率为P_set2，第一储能电池21涓充的充电时长为t_set1，第二储能电池22涓充的充电时长为t_set2，如果两储能电池电量均为非满状态，则通过第一功率转换模块31为第一储能电池21补能，第二功率转换模块32为第二储能电池22补能，此时P_set1、P_set2均满足下述表达式：

优选的，在夜间波谷电时段补能时，如果两块储能电池中任意一储能电池的电量为满，则第一、第二功率转换模块可同时为另一未充满的储能电池补能，补能时第一储能电池21的设定功率为P_set1，第二储能电池22的设定功率为P_set2，P_set1和P_set2满足如下表达式：

优选的，考虑到交流充电时充电机的充电效率不能太低，电动型移动充电车的第一功率转换模块31、第二功率转换模块32的额定功率同为P_charger1，P_set1和P_set2的最小值为P_charger1×20％。

在波谷电时段还可采用如下方式补能，不考虑动力电池及第一、第二储能电池的SOC大小：

1)电动型移动充电车的动力电池23采用交流充电的方式补能，第一、第二储能电池21、22采用直流充电的方式补能，动力电池23交流补能时车内变换器的功率设定为：

式中P_set是电动型移动充电车本身车载充电机功率，采用两直流输入分别对第一、第二储能电池充电，则两直流输入的功率分别为P_set1和P_set2，第一、第二储能电池直流补能时两直流输入的功率分别设定为：

式中除了P_set1和P_set2外，其他各标识的意义和之前的一致；

若只有一个直流输入，则可以通过电动型移动充电车内功率转换模块后一起补能，设定第一、第二功率转换模块补能时的功率为：

外部直流输入的功率为P_set1和P_set2之和，式中其他各标识的意义和之前的一致；如果计算出的功率小于外部直流输入功率的20％，则还需要考虑充电机的效率，限定此时的充电功率的最小值为P_dccharger×20％。

如果此时为波峰电时段，补能方式如下:

首先执行步骤S7，获取电动型移动充电车各电池的SOC，然后执行步骤S8，采用直流充电的方式对电动型移动充电车的动力电池23补能，保证电动型移动充电车的续航，同时执行S9，比较第一储能电池21和第二储能电池22的SOC大小，如果第二储能电池22的SOC较小则执行步骤S10，先采用交流充电的方式对电动型移动充电车的第二储能电池22补能，当上述动力电池23或第二储能电池22中任意一块先充满时，将用于为该已充满的动力电池或第二储能电池补能的直流充电输入或交流充电输入接入未充电的第一储能电池21，直至将第一储能电池21充满，如果第一储能电池21的SOC较小则执行步骤S11，先采用交流充电的方式对电动型移动充电车的第一储能电池21补能，当上述动力电池23或第一储能电池21中任意一块先充满时，将用于为该已充满的动力电池23或第一储能电池21补能的直流充电输入或交流充电输入接入未充电的第二储能电池22，直至将第二储能电池22充满，整个补能过程结束。优选的，直流充电采用直流充电桩42，交流充电采用交流配电柜41，交流配电柜41连接三相工业交流输入，可快速为电池充电，也可以是，交流充电采用交流充电桩。若动力电池23一开始处于满电状态，则比较第一储能电池21和第二储能电池22的SOC大小，采用直流充电输入接入SOC较小的储能电池，交流充电输入接入SOC较大的储能电池。

本发明一种补能控制器51，包括存储器与处理器，存储器存储有计算机程序，上述计算机程序在被处理器执行时能够实现上述电动型移动充电车的交直流充电方法的步骤。

本发明一种电动型移动充电车，包括直流充电输入插座、三相交流电输入插座，该电动型移动充电车可以按照上述电动型移动充电车的交直流充电方法进行充电。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种电动型移动充电车的交直流充电方法，其特征在于：在波谷电时段补能时，依据波谷电的连续时长与电池的荷电状态确定充电功率P，使得所述电池在波谷电时长范围内采用持续充电的方式进行补能并在波谷电时段结束时电量充满。

2.根据权利要求1所述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其特征在于：在波谷电时段补能时，在波谷电时长范围内持续采用直流充电的方式对所述电动型移动充电车的动力电池进行补能，在波谷电时长范围内持续采用交流充电的方式对所述电动型移动充电车的储能电池补能。

3.根据权利要求1所述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其特征在于：在所述波谷电时段补能时，设波谷电时长为t，补能开始时动力电池的荷电状态SOC对应的电量为W₁，动力电池充满电时SOC对应的电量为W_full，所述动力电池涓充阶段充电时长为t_set，所述直流充电的功率P_set满足如下表达式：

4.根据权利要求2所述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其特征在于：所述直流充电的额定功率为P_dccharger，所述P_set的最小值为P_dccharger×20％。

5.根据权利要求1所述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其特征在于：在所述波谷电时段补能时，第一功率转换模块为第一储能电池补能、第二功率转换模块为第二储能电池补能，设波谷电时长为t，第一储能电池剩余SOC对应电量为W₂，第一储能电池充满电时SOC对应电量为为W_full，第二储能电池剩余SOC对应电量为W₃，第二储能电池充满电时SOC对应电量同样为W_full，第一储能电池涓充的充电时长为t_set1，第二储能电池涓充的充电时长为t_set2，移动充电车的第一功率转换模块补能时的设定功率为P_set1，第二功率转换模块补能时的设定功率为P_set2，P_set1和P_set2满足如下表达式：

6.根据权利要求5所述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其特征在于：所述移动充电车的第一功率转换模块、第二功率转换模块的额定功率同为P_charger1，P_set1和P_set2的最小值为P_charger1×20％。

7.根据权利要求5所述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其特征在于：在所述波谷电时补能时，所述第一功率转换模块、第二功率转换模块同时为第一储能电池或第二储能电池补能，P_set1和P_set2满足如下表达式：

8.根据权利要求1所述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其特征在于：在波谷电时段补能时，在波谷电时长范围内持续采用交流充电的方式对所述电动型移动充电车的动力电池进行补能，在波谷电时长范围内持续采用直流充电的方式对所述电动型移动充电车的储能电池补能。

9.根据权利要求8所述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其特征在于：所述电动型移动充电车的动力电池交流补能时车内变换器的功率设定为P_set：

式中P_set是电动型移动充电车本身车载充电机功率。

10.根据权利要求8所述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其特征在于：采用两直流输入分别对所述第一、第二储能电池充电，所述两直流输入的功率分别为P_set1和P_set2：

11.根据权利要求8所述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其特征在于：采用同一直流输入及第一、第二功率转换模块对所述第一、第二储能电池充电，所述第一、第二功率转换模块补能时的功率为P_set1和_Pset2：

所述直流输入的功率为P_set1和P_set2之和。

12.根据权利要求1-11任一所述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其特征在于：在波峰电时段补能时，采用直流充电的方式对所述电动型移动充电车的动力电池补能，同时，采用交流充电的方式对所述电动型移动充电车的SOC较小的储能电池补能，当上述两电池中任意一块先充满时，将用于为该已充满的电池补能的直流充电输入或交流充电输入接入未充电的储能电池，直至将所有电池充满。

13.根据权利要求12所述的电动型移动充电车的交直流充电方法，其特征在于：所述直流充电通过直流充电桩进行，所述交流充电通过交流配电柜或交流充电桩进行。

14.一种补能控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现权利要求1至9中任一项权利要求所述的方法的步骤。

15.一种电动型移动充电车，其包括：

直流充电输入插座；

三相交流电输入插座；

所述电动型移动充电车可以按照权利要求1-13中任一项权利要求所述的方法进行充电。