CN110103754A - 一种适应弱电网场合的充电桩及其输出功率控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种适应弱电网场合的充电桩及其输出功率控制方法，该充电桩包含电压侦测模块，控制模块，占空比控制单元，其中，电压侦测模块电性连接控制模块，其用以检测所连接的市电的电压，控制模块基于电压侦测模块反馈的电压信息控制占空比控制单元输出不同的占空比，进而输出不同的充电功率。这样通过该输出功率的控制方法在充电过程中同步检测市电电压的变化，并依据市电变化对输出的充电功率进行调整，从而减小/消除对市电电压的冲击，避免充电过程出现频繁启停，改善车主用户的充电体验。
Description
技术领域
本发明涉及一种交流桩，具体地涉及一种适应弱电网场合的充电桩及其输出功率控制方法。
背景技术
随着电池技术的发展，电动汽车的应用的场合越来越多，这样充电桩的布局网点相应增多。充电桩在给电动汽车充电时可能会将市电的电压拉低，这种现象在充电桩远离配电站时比较明显，这样充电桩经常一加载就会将市电电压拉低，若电压低至充电桩允许的最低电压以下，充电桩就会报错即“市电电压过低”错误，从而中断充电。一旦中断充电，市电电压就会回升，充电桩又能开始充电，周而复始，这样频繁起停，影响客户使用，同时对充电桩寿命造成损害。
因此需要一种新的充电桩其能适应弱电网环境。
发明内容
基于上述问题，本发明目的在于，提供了一种适应弱电网场合的充电桩(交流桩)，基于预设的输出功率控制方法，该充电桩在充电时检测市电电压的变化，并依据市电变化对输出的充电功率进行调整，进而降低了充电桩应用于弱电网场合时由于启动拉低电压触发保护引发的频繁启动，提供充电桩的可靠性。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种适应弱电网场合的充电桩，其特征在于，包含电压侦测模块，控制模块，占空比控制单元，其中，所述电压侦测模块电性连接控制模块，其用以检测所连接的市电的电压，所述控制控制模块基于所述电压侦测模块反馈的电压信息控制占空比控制单元输出不同的占空比，所述充电桩输出不同的充电功率。
优选的，该充电桩启动时占空比为占空比阈值1，以第一预设功率输出充电。
优选的，基于所述电压侦测模块检测的信息，若检测的市电的电压至大于等于预设的第一预设值时，所述充电桩以第二功率启动，若检测的市电的电压至小于预设的第一预设值时，充电桩以第三功率启动，其中，第三功率与第二功率的比值小于1。
优选的，该充电桩还包含，检测的市电的电压，若检测的市电的电压至大于等于预设的第二预设值时，基于预定梯度逐步增加充电功率直至额定功率充电，若检测的市电的电压至小于第二预设值，基于预定梯度逐步降低充电功率。
优选的，该第二预设值小于所述第一预设值。
本申请实施例还提供了一种适应弱电网场合的充电桩输出功率控制方法，其特征在于，包含上述的充电桩，所述方法包含如下步骤：
S10.充电桩上电启动，
S11.检测所述充电桩是否满足充电条件，即CP是否为设定的第二阈值，
若检测CP为设定的第二阈值，则基于指令闭合充电开关开始充电，以预设的占空比阈值1控制输出电流，
S12.检测市电的电压，
若检测的市电的电压大于等于第二预设值，则通过调整占空比增加输出电流，这时若调整的占空比大于等于占空比阈值2，则将占空比阈值2作为占空比，进入下一电压检测循环，若调整的占空比小于占空比阈值2，则以调整的占空比进入下一电压检测循环；
若检测的市电的电压小于第二预设值，则通过调整占空比降低输出电流，这时若调整的占空比小于至占空比阈值1，则以占空比阈值1 作为占空比输出，进入下一电压检测循环；若调整的占空比大于等于至占空比阈值1，则以调整的占空比输出，进入下一电压检测循环。
优选的，该若检测的市电的电压大于等于第二预设值之后还包含，检测充电桩的温度小于预设的温度T，则调整占空比来逐步增加充电桩的输出功率。
优选的，该方法中，所述若检测的市电的电压大于等于第二预设值之后还包含，检测充电桩的温度大于等于预设的温度T，则调整占空比来逐步降低充电桩的输出功率。
本申请实施例还提供了一种适应弱电网场合的充电桩输出功率控制方法，其特征在于，包含上述的充电桩，所述方法包含如下步骤：
S20.所述充电桩上电启动，
S21.检测CP是否为设定的第二阈值，
若检测CP不为设定的第二阈值，则不对外充电，
若检测CP为设定的第二阈值，则接下来进入
S22.检测市电的电压，
若检测的市电的电压大于等于第一预设值，则输出占空比为占空比阈值2，以第二功率启动，若检测的市电的电压小于第一预设值，则输出占空比为占空比阈值3，以第三功率启动；
接下来进入S23检测市电的电压，
若检测的市电的电压大于等于第二预设值，则通过调整占空比增加输出电流，这时若调整的占空比大于等于占空比阈值2，则将占空比阈值2作为占空比，进入下一电压检测循环，若调整的占空比小于占空比阈值2，则以调整的占空比进入下一电压检测循环；
若检测的市电的电压小于第二预设值，则通过调整占空比降低输出电流，这时若调整的占空比小于至占空比阈值1，则以占空比阈值1 作为占空比输出，进入下一电压检测循环；若调整的占空比大于等于至占空比阈值1，则以调整的占空比输出，进入下一电压检测循环。
优选的，该方法中，所述若检测的市电的电压大于等于第二预设值之后还包含，检测充电桩的温度小于预设的温度T，则调整占空比来逐步增加充电桩的输出功率。
有益效果
采用本方案的数据采集模块与现有技术相比具有如下优点：
本发明提出一种适应弱电网场合的充电桩(交流桩)及其输出功率控制方法，该充电桩在充电过程中同步检测市电电压的变化，并依据市电变化对输出的充电功率进行调整，从而减小/消除对市电电压的冲击，避免充电过程出现频繁启停，改善车主用户的充电体验。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明实施例的充电桩的充电的功能示意图；
图2为本发明实施例的充电桩的拓扑示意图；
图3，4为本发明实施例的充电桩充电流程的示意图；
图5-8为本发明实施例的充电桩充电流程示意图。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
接下来结合图1来描述本发明实施例的充电桩的充电的功能示意图，充电桩10在充电时，其输入侧电性连接至电网20，输出侧电性连接至电动汽车。
接下来结合图2来描述充电桩的拓扑示意图；
充电桩200，其包含电压侦测模块201，控制模块202，占空比控制单元203，其中，电压侦测模块201电性连接控制模块202，其用以检测所连接的市电的电压，控制控制模块202基于电压侦测模块201反馈的电压信息控制占空比控制单元203输出不同的占空比，进而输出不同的充电功率。
接下来结合图3,4来描述充电桩的充电示意图，
如图3所示为本申请一实施方式的充电桩充电流程示意,充电桩开始充电时，充电桩以第一预设功率输出充电，(如，以6A的输出电流，开始充电)，基于电压侦测模块201检测的信息，控制模块控制占空比控制单元203输出不同的占空及比(通过调整占空比调整输出电流进而调整输出功率)，即缓慢增加充电功率。该实施方式中，CP PWM 占空比介于占空比阈值1～占空比阈值2。占空比阈值1表述为10％(在其他的实施方式中，也可为其它的值)；占空比阈值2为输出额定电流时对应的占空比。
如图4所示为本申请一实施方式的充电桩充电流程示意,充电桩启动充电时，基于电压侦测模块201检测的信息，若检测的市电的电压至大于等于预设的第一预设值时，充电桩按照第二功率启动，若检测的市电的电压至小于预设的第一预设值时，充电桩按照第三功率启动(其占空比为占空比阈值3)。第二功率可为额定功率，在其他的实施方式中第二功率可为额定功率乘以系数(如，0.7,0.8,0.9，0,95等)。第三功率可为额定功率的一半。在其他的实施方式中第三功率可为额定功率乘以系数(如，0.2,0.3,0.4,0.55,0.6等)。较佳的，第三功率与第二功率的比值小于1，较佳的比值介于0.2～0.6。这样的设计避免充电桩充电时，将电网电压(市电电压)拉的过低。充电桩充电后，基于电压侦测模块201检测的信息，若检测的市电的电压至大于等于预设的第二预设值时，基于预定梯度逐步增加充电功率直至额定功率充电，若检测的市电的电压至小于第二预设值，基于预定梯度逐步降低充电功率。这样的设计，将市电电压试图稳定在这个电压上，以免降低太多，进入“市电过低”报错状态。即通过减小充电功率来稳定市电电压。本实施方式中第一预设值的值略大于第二预设值。较佳的，第一预设值，电压选取210V；第二预设值，电压选取200V。在其他的实施方式中，第一预设值电压，第二预设值电压可选取其他的值(选取时，第一阈值电压的值略大于第二阈值电压)。CP PWM占空比介于占空比阈值1～占空比阈值2。占空比阈值1表述占空比为10％(在其他的实施方式中，也可为其它的值)；占空比阈值2为输出额定电流时对应的占空比。
接下来结合图5，6来详细的描述本申请实施方式提出的充电桩充电流程的示意图，
如图5所示为本申请实施方式提出的充电桩充电方法的流程示意图，
S10.充电桩正确连接至待充电的电动汽车，充电桩上电启动，
S11.检测CP是否为设定的第二阈值，以确认充电桩是否已经满足对外充电的条件，
若检测CP不为设定的第二阈值，则不对外充电，
若检测CP为设定的第二阈值，则基于指令闭合充电开关，开始充电时，以预设的占空比阈值1控制输出电流(即以第一预设功率开始充电)，
接下来进入S12.检测市电的电压，
若检测的市电的电压大于等于第二预设值(即第二预设电压)，则通过调整占空比增加输出电流，若调整的占空比大于等于占空比阈值2，则将占空比阈值2作为占空比，进入下一电压检测循环，若调整的占空比小于占空比阈值2，则以调整的占空比进入下一电压检测循环；
若检测的市电的电压小于第二预设值(第二预设电压)，则通过调整占空比降低输出电流，这时若调整的占空比小于至占空比阈值1，则以占空比阈值1作为占空比输出，若调整的占空比大于等于至占空比阈值1，则以调整的占空比，进入下一电压检测循环。本实施方法中，电流增加/降低的幅度1A，在其他的实施方式中，电流增加/降低的幅度可为其它值如:0.5A,2A等视应用情况而定。每次占空比调整后经T12时间后再次检测市电的电压值如此循环。较佳的， T12时间为5S，具体视应用场合而定。充电开关为继电器开关其电性连接至控制模块，基于控制模块的指令打开/闭合。设定的第一阈值为9V(图未示),设定的第二阈值为6V。在其他的实施方式中，具体视应用场合而定。这样，充电桩在启动上电后，检测满足充电条件时，先以第一预设功率输出功率充电，再基于检测的市电电压信息逐步增加/降低输出功率，以避免充电时将电压拉低，降低充电桩反复启停，提高充电桩的实用寿命。充电桩上电启动可表述为充电桩连接至市电通电。
作为图5实施方式的变形如图6所示，与图5的区别在于，若检测的市电的电压大于等于第二预设值(第二预设电压)，接下来检测充电桩的温度是否在预设的温度T内，若小于温度T，则逐步增加充电桩的输出功率，若大于等于预定的温度T，则逐步降低充电桩的输出功率。这样的设计进一步的提高充电桩的安全性。
如图7所示为本申请实施方式提出的充电桩充电方法的流程示意图，
S20.充电桩正确连接至待充电的电动汽车，充电桩启动上电，
S21.检测CP是否为设定的第二阈值，以确认充电桩是否满足对外充电的条件，
若检测CP不为设定的第二阈值，则不对外充电，
若检测CP为设定的第二阈值，则接下来进入
S22.检测市电的电压，
若检测的市电的电压大于等于第一预设值(第一预设电压)，则输出占空比为占空比阈值2(即以第二功率启动,有时也称额定功率启动)，若检测的市电的电压小于第一预设值，则输出占空比为占空比阈值3(即以第三功率启动)，
接下来进入S23检测市电的电压(基于检测市电的电压调整输出电流)，
若检测的市电的电压大于等于第二预设值(第二预设电压)，则通过调整占空比增加输出电流(增加输出功率)，这时若调整的占空比大于等于占空比阈值2(额定电流对应的占空比)，则将占空比阈值2作为占空比，进入下一电压检测循环，若调整的占空比小于占空比阈值2，则以调整的占空比进入下一电压检测循环；
若检测的市电的电压小于第二预设值(第二预设电压)，则通过调整占空比降低输出电流，这时若调整的占空比小于至占空比阈值1(即系统设定的最小占空比)，则将占空比阈值1作为占空比输出，若调整的占空比大于等于至占空比阈值1，则以调整的占空比，进入下一电压检测循环。本实施方法中，电流增加/降低的幅度为1A。
在其他的实施方式中，电流增加/降低的幅度可为其它值如 0.5A,2A等视应用情况而定。每次占空比调整后经T12时间后再次检测市电的电压值如此循环。较佳的，T22时间为5S，具体视应用场合而定。充电开关为继电器开关其电性连接至控制模块，基于控制模块的指令打开/闭合。设定的第一阈值为9V(图未示，即检测充电桩是否满足正确连接),设定的第二阈值为6V(即CP＝6V，其用以检测充电桩是否满足对外充电的条件)。在其他的实施方式中，具体视应用场合而定。这样，充电桩在启动上电后，检测满足充电条件时，先以较小的输出功率进行充电，再基于检测的市电电压信息逐步增加/降低输出功率，以避免充电时将电压拉低，进入“市电过低”报错状态。降低充电桩反复启停。
作为图7实施方式的变形如图8所示，与图7的区别在于，若检测的市电的电压大于等于第二预设值(第二预设电压)，接下来检测充电桩的温度是否在预设的温度T内，若在温度T内，则逐步增加充电桩的输出功率，若超过预定的温度T，则逐步降低充电桩的输出功率。这样的设计进一步的提高充电桩的安全性。温度T值，可预先设定。
上述实施方式的充电桩，启动时可以有两种方法，一种是以最小占空比开始(即以占空比阈值1开始控制输出电流)，比如10％，慢慢向上调节；另一种按当时市电电压，按一定逻辑给定一个占空比作为初始值(以占空比阈值2或以占空比阈值3开始控制输出电流)，运行过程中在向上增加输出电流或者向下降低输出电流的方法进行调节。
上述实施方式的充电桩设计中，其满足对外输出电流条件时，闭合充电开关，接下来当前时刻的市电电压，按一定逻辑给定一个占空比作为初始值(以占空比阈值2或以占空比阈值3开始控制输出电流)，运行过程中在向上增加输出电流或者向下降低输出电流的方法进行调节。也可先检测当前时刻的市电电压，然后再闭合充电开关。
本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行上述实施方式各个实施例或者实施例的某些部分。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种适应弱电网场合的充电桩，其特征在于，包含电压侦测模块，控制模块，占空比控制单元，其中，所述电压侦测模块电性连接控制模块，其用以检测所连接的市电的电压，所述控制模块基于所述电压侦测模块反馈的电压信息控制占空比控制单元输出不同的占空比，所述充电桩输出不同的充电功率。
2.如权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述充电桩启动时占空比为占空比阈值1，以第一预设功率输出充电。
3.如权利要求1所述的充电桩，其特征在于，基于所述电压侦测模块检测的信息，若检测的市电的电压至大于等于预设的第一预设值时，所述充电桩以第二功率启动，若检测的市电的电压至小于预设的第一预设值时，充电桩以第三功率启动，其中，第三功率与第二功率的比值小于1。
4.如权利要求3所述的充电桩，其特征在于，还包含，检测的市电的电压，若检测的市电的电压至大于等于预设的第二预设值时，基于预定梯度逐步增加充电功率直至额定功率充电，若检测的市电的电压至小于第二预设值，基于预定梯度逐步降低充电功率。
5.如权利要求4所述的充电桩，其特征在于，所述第二预设值小于所述第一预设值。
6.一种适应弱电网场合的充电桩输出功率控制方法，其特征在于，包含如权利要求1-5中任一项所述的充电桩，所述方法包含如下步骤：
S10.充电桩上电启动，
S11.检测所述充电桩是否满足充电条件，即CP是否为设定的第二阈值，若检测CP为设定的第二阈值，则基于指令闭合充电开关开始充电，以预设的占空比阈值1控制输出电流，
S12.检测市电的电压，若检测的市电的电压大于等于第二预设值，则通过调整占空比增加输出电流，这时若调整的占空比大于等于占空比阈值2，则将占空比阈值2作为占空比，进入下一电压检测循环，若调整的占空比小于占空比阈值2，则以调整的占空比进入下一电压检测循环；若检测的市电的电压小于第二预设值，则通过调整占空比降低输出电流，这时若调整的占空比小于至占空比阈值1，则以占空比阈值1作为占空比输出，进入下一电压检测循环；若调整的占空比大于等于至占空比阈值1，则以调整的占空比输出，进入下一电压检测循环。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述若检测的市电的电压大于等于第二预设值之后还包含，检测充电桩的温度小于预设的温度T，则调整占空比来逐步增加充电桩的输出功率。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述若检测的市电的电压大于等于第二预设值之后还包含，检测充电桩的温度大于等于预设的温度T，则调整占空比来逐步降低充电桩的输出功率。
9.一种适应弱电网场合的充电桩输出功率控制方法，其特征在于，包含如权利要求1-5中任一项所述的充电桩，所述方法包含如下步骤：
S20.所述充电桩上电启动，
S21.检测CP是否为设定的第二阈值，
若检测CP不为设定的第二阈值，则不对外充电，
若检测CP为设定的第二阈值，则接下来进入
S22.检测市电的电压，
若检测的市电的电压大于等于第一预设值，则输出占空比为占空比阈值2，以第二功率启动，若检测的市电的电压小于第一预设值，则输出占空比为占空比阈值3，以第三功率启动；
接下来进入S23检测市电的电压，
若检测的市电的电压大于等于第二预设值，则通过调整占空比增加输出电流，这时若调整的占空比大于等于占空比阈值2，则将占空比阈值2作为占空比，进入下一电压检测循环，若调整的占空比小于占空比阈值2，则以调整的占空比进入下一电压检测循环；
若检测的市电的电压小于第二预设值，则通过调整占空比降低输出电流，这时若调整的占空比小于至占空比阈值1，则以占空比阈值1作为占空比输出，进入下一电压检测循环；若调整的占空比大于等于至占空比阈值1，则以调整的占空比输出，进入下一电压检测循环。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述若检测的市电的电压大于等于第二预设值之后还包含，检测充电桩的温度小于预设的温度T，则调整占空比来逐步增加充电桩的输出功率。
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