CN110239378B - 一种交流充电桩自适应电流输出的控制方法 - Google Patents

一种交流充电桩自适应电流输出的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种交流充电桩自适应电流输出的控制方法，通过监控充电枪的温度和输出电流的大小来调节即时输出电流的大小；充电初始，充电枪以PWM占空比最大值对应的电流Imax为输出电流开始为动力电池充电；当充电枪温度是否超过温度阈值threshmax时，迅速调整充电输出电流初始值为1A，每隔一定时间调高一次输出电流大小，当输出电流升高至设定的调节电流大小时，电流调高进入慢调节阶段。该控制方法充分考虑了充电的实际情况，根据充电枪的温度调节输出电流，调节过程中根据实际情况设置了输出电流的快调和慢调模式，有效实现了充电效率和充电安全的平衡，确保了充电桩高效、安全稳定的运行。

Description

一种交流充电桩自适应电流输出的控制方法
技术领域
本发明涉及动力电池充电监控技术领域，特别是涉及一种交流充电桩自适应电流输出的控制方法。
背景技术
电动汽车由于低碳、环保，渐渐得到了社会各界的认可，并得到越来越多人的使用。随着电动汽车的发展，为电动汽车充电的充电技术也得到了广泛的发展。目前的交流充电桩充电过程包括以下几个步骤：
1、充电连接确认，通过检测检测点是否导通或者检测电压值来判断供电插头与插座是否完全连接。
2、车辆准备就绪，车辆自己检测有无故障，可充电时，电池闭合。
3、充电系统启动，通过判断检测点的PWM信号占空比确认供电设备的最大可供电能力，再比较车载充电机的额定输入电流值，确认充电连接装置(充电枪)的额定电流，取三者的最小值来进行充电。
交流充电桩实际工作的时候，先把充电枪插入车座内，然后上述过程开始启动，进而开始充电。然而，实际大电流(60A以上)的交流充电桩，如63A的三相交流充电桩经常会在充电一段时间后出现枪线发热异常现象，导致事故或者充电失败。63A三相充电枪在高强度使用过程中，会经常出现发热和绝缘帽脱落异常，充电发热异常，溶绝缘帽和绝缘帽断掉，导致无法充电，情况严重的还可能烧毁车辆。造成这些问题的主要原因是充电枪与车座连接的时候由于操作人员插入角度等操作手法或者方式不对导致枪端子与座端子配合过松，接触电阻大；或者车座以及充电枪头有污垢导致接触电阻过大等。这些异常发热问题已经不是电动车的BMS与充电桩之间的电流选择问题，而是中间连接处的接触电阻异常导致大电流交流充电枪和车座连接处异常发热。充电运营商希望充电输出功率尽可能大，电流尽可能大，但是输出功率和安全可靠性是一对矛盾体。尤其是充电场站的人工充电操作水平参差不齐的情况下，发热的因素非常复杂。
因此，针对现有技术中的存在问题，亟需提供一种安全、可靠、实用的充电控制技术显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于为解决现有技术中的不足之处而提供一种交流充电桩自适应电流输出的控制方法，该交流充电桩自适应电流输出的控制方法通过监控充电枪温度来自动调节输出电流的大小，既保证了充电安全，又实现了快速充电。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供一种交流充电桩自适应电流输出的控制方法，包括以下步骤：
步骤A，充电枪以PWM占空比最大值对应的电流Imax为输出电流开始为动力电池充电；
步骤B，枪温检测单元监测充电枪温度是否超过温度阈值threshmax，若是，则主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为1A，并进入步骤C；若否，则充电枪继续以Imax的输出电流为动力电池充电；
步骤C，持续充电CTT时间后，主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为当前输出电流大小的两倍；其中，CTT的值与Imax的值成反比；
步骤D，监测调节后的电流大小是否大于调节电流阈值Ithresh，
若否，则继续监测充电枪温度是否超过温度阈值threshmax，若是，则主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为1A，并进入步骤C；若否，则直接进入步骤C；
若是，则继续监测充电枪温度是否超过温度阈值threshmax，若是，则主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为1A，并进入步骤C；若否，则进入步骤E；
步骤E，持续充电CTT时间后，主控单元控制PWM占空比调整当前输出电流增大Igap；其中Igap为预先设定的值；
步骤F，继续监测充电枪温度是否超过温度阈值threshmax，若是，则主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为1A，并进入步骤C；若否，则进入步骤G；
步骤G，进一步监控充电枪温度上升速度，判断充电枪温度上升速度是否连续三次都比上一次充电枪温度上升速度快，若否，则返回步骤E；若是，则主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为当前输出电流大小的一半，并进入步骤E。
其中，所述步骤D的调节电流阈值Ithresh为调节过程中的电流阈值，Ithresh初始值为Imax值的一半；下一次调节过程中的Ithresh值为上一次产生过温时输出电流的一半。
其中，所述步骤D的温度阈值threshmax为最大温度警戒阈值。
其中，所述步骤E的Igap的值为1A。
本发明的有益效果在于：
本发明的交流充电桩自适应电流输出的控制方法，在大电流的交流充电桩进行充电时，能够实时监测充电枪的温度，在出现过温情况时能够及时的限流降温，既保证了充电安全，又实现了快速充电；另外，该交流充电桩自适应电流输出的控制方法的实施不需要更换现有充电桩的硬件设施，实施成本较低，非常适合现有充电桩的升级改造。
附图说明
利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1为本发明的一种交流充电桩自适应电流输出的控制方法的流程图。
图2为本发明的实施例2的充电过程参数变化示意图。
具体实施方式
为了使发明的目的、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。
实施例1
本发明的一种交流充电桩自适应电流输出的控制方法的实施方式之一，如图1所示，包括以下步骤：
步骤A，充电枪以PWM占空比最大值对应的电流Imax为输出电流开始为动力电池充电；PWM调制波的占空比以交流桩以及充电枪的枪线能承载的最大占空比发送出去让车载充电机选择能够接受的PWM波的实际占空比D，然后输出电流开始充电，而充电电流的实际电流是自供电设备的最大可供电能力、车载充电机的额定输入电流值和充电连接装置(充电枪)的额定电流三者中取最小值来进行充电。开始充电后，充电桩的主控单元使用采样电路来检测实际输出的电流，算出对应的PWM的占空比，这个占空比是实际充电中允许的最大占空比Dmax，此时的I实际是Imax。
步骤B，枪温检测单元监测充电枪温度是否超过温度阈值threshmax，若是，则主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为1A，并进入步骤C；若否，则充电枪继续以Imax的输出电流为动力电池充电；根据充电连接器的特性，温度阈值threshmax是最大温度警戒阈值，这个温度阈值一旦到达输出充电电流必须马上下降来以减少发热量降温，所以连接装置耐受的最高温度作为这个温度阈值的设置值。
步骤C，持续充电CTT时间后，主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为当前输出电流大小的两倍。其中，CTT的值与Imax的值成反比；CTT定义为单位充电检测时间，根据交流充电输出电流最大值Imax来定，如7kW交流充电桩CTT为12分钟、42kW交流充电桩CTT定为2分钟。CTT的值为经验值，不适宜太短，也不适宜太长。CTT可以以1分钟为时间单位，由系统根据交流桩输出功率的大小进行选择，选择范围为1分钟～30分钟。
步骤D，监测调节后的电流大小是否大于调节电流阈值Ithresh，该温度阈值threshmax为最大温度警戒阈值；调节电流也设置了一个阈值Ithresh，小于Ithresh的电流调节变化速度快，而大于Ithresh小于Imax的电流调节要慢一些，因为临近温度阈值调节要细致精准。
若否，则继续监测充电枪温度是否超过温度阈值threshmax，若是，则主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为1A，并进入步骤C；若否，则直接进入步骤C。
若是，则继续监测充电枪温度是否超过温度阈值threshmax，若是，则主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为1A，并进入步骤C；若否，则进入步骤E。
步骤E，持续充电CTT时间后，主控单元控制PWM占空比调整当前输出电流增大Igap，Igap的值可以为1A，每次以Igap来增长，则进入输出电流慢增长阶段。
步骤F，继续监测充电枪温度是否超过温度阈值threshmax，若是，则主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为1A，并进入步骤C；若否，则进入步骤G。
步骤G，进一步监控充电枪温度上升速度，判断充电枪温度上升速度是否连续三次都比上一次充电枪温度上升速度快，若否，则返回步骤E；若是，则主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为当前输出电流大小的一半，并进入步骤E。
整个充电过程中，输出电流和充电枪的温度都是实时监测的。每一次调节电流是以CTT时间为间隔来触发调节。刚开始充电，为了运营效益最大化，是以最大电流Imax来输出的，此时PWM波的占空比是对应最大Imax的占空比。若充电枪的温度第一次到达温度阈值threshmax，主控制单元把PWM占空比调节到电流1A对应的占空比，则电流从Imax下降至1A；然后以时间间隔单位CTT为单元，在不超过温度阈值threshmax的前提下，每隔CTT时间对运行电流以当前输出电流的2倍值来调节对应的PWM占空比。若此时输出电流大于事先设定的调节电流阈值Ithresh，则输出电流以每隔CTT时间以线性递增的每次增加1A或者Igap的速度上涨；若监测到充电枪的温度小于threshmax并且连续三次枪温上升速度都比前一次检测的上升速度快，则把输出电流降至前一次的输出电流的一半，然后继续控制输出电流以每隔CTT时间以线性递增的每次增加1A或者Igap的速度上涨；但是，一旦充电枪温度大于温度阈值threshmax，则马上将当前运行的输出电流降至1A，实际是通过对对应PWM的占空比做相应改变。
该交流充电桩自适应电流输出的控制方法，在大电流的交流充电桩进行充电时，能够实时监测充电枪的温度，在出现过温情况时能够及时的限流降温，既保证了充电安全，又实现了快速充电；另外，该交流充电桩自适应电流输出的控制方法的实施不需要更换现有充电桩的硬件设施，实施成本较低，非常适合现有充电桩的升级改造。
实施例2
本发明的一种交流充电桩自适应电流输出的控制方法的实施方式之一，如图2所示，其中，所述步骤D的调节电流阈值Ithresh为调节过程中的电流阈值，Ithresh初始值为Imax值的一半；下一次调节过程中的Ithresh值为上一次产生过温时(温度超过threshmax)输出电流的一半。该值不是固定的，随着输出电流超温的情况而改变。步骤D的温度阈值threshmax为最大温度警戒阈值。步骤E的Igap的值为1A。
如图2所示，当充电枪温度第一次超过温度阈值时，则从图中的①点下降到②点，此时②点对应的电流为1A，进入慢开始电流调节阶段，然后以2的整数次幂的方式来增长电流，假设Imax是24，则Ithresh的初始值为12，则从②点到③点时电流增长不到16，而是增长到12这个Ithresh则进入以Igap为每次电流增长的电流间隔，当出现连续三次温度上升速度比前一次大，则进入快恢复状态，这个时候Ithresh为上一次出现连续三次温度上升速度比前一次大所对应的输出电流的一半，这里是⑤点所对应的8A；以此类推，逼近最合适的输出电流，形成稳定。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (3)

1.一种交流充电桩自适应电流输出的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤A，充电枪以PWM占空比最大值对应的电流Imax为输出电流开始为动力电池充电；
步骤B，枪温检测单元监测充电枪温度是否超过温度阈值threshmax，若是，则主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为1A，并进入步骤C；若否，则充电枪继续以Imax的输出电流为动力电池充电；
步骤C，持续充电CTT时间后，主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为当前输出电流大小的两倍；其中，CTT的值与Imax的值成反比；
步骤D，监测调节后的电流大小是否大于调节电流阈值Ithresh；
若否，则继续监测充电枪温度是否超过温度阈值threshmax，若是，则主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为1A，并进入步骤C；若否，则直接进入步骤C；
若是，则继续监测充电枪温度是否超过温度阈值threshmax，若是，则主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为1A，并进入步骤C；若否，则进入步骤E；
步骤E，持续充电CTT时间后，主控单元控制PWM占空比调整当前输出电流增大Igap；其中Igap为预先设定的值；
步骤F，继续监测充电枪温度是否超过温度阈值threshmax，若是，则主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为1A，并进入步骤C；若否，则进入步骤G；
步骤G，进一步监控充电枪温度上升速度，判断充电枪温度上升速度是否连续三次都比上一次充电枪温度上升速度快，若否，则返回步骤E；若是，则主控单元控制PWM占空比将输出电流调整为当前输出电流大小的一半，并进入步骤E；
所述步骤D的调节电流阈值Ithresh为调节过程中的电流阈值，Ithresh初始值为Imax值的一半；下一次调节过程中的Ithresh值为上一次产生过温时输出电流的一半。
2.根据权利要求1所述的一种交流充电桩自适应电流输出的控制方法，其特征在于：所述步骤D的温度阈值threshmax为最大温度警戒阈值。
3.根据权利要求1所述的一种交流充电桩自适应电流输出的控制方法，其特征在于：所述步骤E的Igap的值为1A。
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