CN110509799A - 一种电动车辆充换电站及充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动车辆充换电站及充电方法，其能够根据用户输入的充电期望计算第一充电电流，并根据电动车辆动力电池的充电初始化参数计算第二充电电流，通过将第一充电电流与第二充电电流进行比较来获取最佳充电电流，并采用所述最佳充电电流实现对电动车辆的动力电池的充电，能够在对电动车辆动力电池进行充电时同时考虑用户需求和动力电池的寿命，充电电流的选择既能满足用户的需求，也能够尽可能地延长动力电池的寿命。

Description

一种电动车辆充换电站及充电方法
技术领域
本发明涉及一种电动车辆充换电站及充电方法，属于电动车辆充电技术领域。
背景技术
现有技术中对电动车辆的充电一般存在慢充和快充两种方式，慢充方式充电电流小、充电速度慢，快充方式充电电流大、充电速度快，快充方式虽然能够在短时间内使得动力电池获得较高的荷电状态，但是这种大电流的充电方式会大大缩短电动车辆动力电池的寿命，因而增加了充电的成本。此外，现有的慢充、快充方式一般是根据特定的动力电池型号来确定特定的充电电流进行充电，无法考虑到用户的实际需求，当用户在短时间内需要更多的电能时，采用固定的充电电流会无法满足用户的需求。基于此，需要提供一种能够考虑用户需求以及动力电池寿命的充换电站及充电方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种电动车辆充换电站及充电方法，以在考虑用户需求的情况下，尽可能地延长电动车辆动力电池的寿命。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种电动车辆充换电站，所述充换电站包括多个充电桩，每个充电桩包括本体、充电接口、触摸屏、工作状态指示灯，充电电路、控制器；
所述充电电路设置在本体内部，用于将输入电源转换为适合充电的充电电流和充电电压；
所述充电接口设置在本体外部，用于与电动车辆建立连接，以将充电电路输出的电压、电流提供至电动车辆，并实现与充电桩的通信；
所述触摸屏设置在本体外表面，以实现用户与所述充换电站的交互；
所述工作状态指示灯设置在本体外表面，用于指示充电桩的工作状态；
所述充电桩经由触摸屏接收用户的充电期望，并从电动车辆接收充电初始化参数；
所述控制器设置在本体内部，用于根据所述充电期望计算第一充电电流，根据所述充电初始化参数计算第二充电电流，通过将第一充电电流与第二充电电流进行比较来获取最佳充电电流，并采用所述最佳充电电流实现对电动车辆的动力电池的充电。
优选的，所述电动车辆包括电动汽车、电动货车和电动自行车
优选的，所述充电期望包括期望充电时间和期望荷电状态。
优选的，所述充电初始化参数包括最高充电电压、最高充电电流，额定容量，初始荷电状态，初始累计充电量。
优选的，所述充换电站还包括换电装置，换电装置中设置有电动汽车、电动货车和电动自行车三种类别的通用化标准化动力电池，换电装置能够对电动车辆中更换下来的通用化标准化动力电池充电、保养和回收。
优选的，所述换电装置包括充电模块，对于更换下来的通用化标准化动力电池，充电模块根据其累计充电量选择充电电流以对更换下来的通用化标准化动力电池进行充电。
优选的，所述三种类别的通用化标准化动力电池是不同类别的电动车辆根据其实际功率消耗制定出的该类电动车辆的通用化标准化动力电池，通用化标准化电池可以为多组且可依次使用。
一种电动车辆充换电站的充电方法，包含如下步骤：
S1判断电动车辆是否可靠连接至充电桩，若是，进入步骤S2，若否，进入步骤S3；
S2点亮绿色指示灯，充电桩从电动车辆侧接收充电初始化参数，进入步骤S4，所述充电初始化参数包括：电动车辆动力电池的最高充电电压、最高充电电流，额定容量，初始荷电状态，初始累计充电量；
S3点亮红色指示灯，在触摸屏上显示“电动车辆未连接到充电桩”，转入步骤S1；
S4经由充电桩的触摸屏接收用户设定参数，用户设定参数包括：期望充电时间，期望荷电状态；
S5根据当前荷电状态、期望充电时间、期望荷电状态、额定容量计算第一充电电流；
S6根据初始累计充电容量计算第二充电电流；
S7比较第一充电电流和第二充电电流的大小，当第一充电电流小于等于第二充电电流时，进入步骤S8，当第一充电电流大于第二充电电流时，进入步骤S10；
S8选择第一充电电流作为最佳充电电流，进入步骤S9；
S9比较最佳充电电流与最高充电电流的大小，当最佳充电电流小于等于最高充电电流时，在触摸屏上显示“充电需求可以满足，是否开始充电？”，进入步骤S11；
S10在触摸屏上显示“充电需求无法满足，请重新输入充电预期”，同时在触摸屏上给出建议的充电预期参数，进入步骤S4；
S11检测触摸屏输入，当用户选择“是”时，以最佳充电电流对电动车辆进行充电；
S12实时计算电动车辆的充电量，将充电量与初始充电量相加获得累计充电量，根据累计充电量计算第三充电电流；
S13比较当前充电电流与第三充电电流的大小，当当前充电电流小于等于第三充电电流时，继续采用当前充电电流对电动车辆进行充电，进入步骤S14；当当前充电电流大于第三充电电流时，采用第三充电电流作为最佳充电电流进行充电；
S14检测触摸屏是否输入充电停止信号，若是，转入步骤S16，若否，进入步骤S15；
S15检测电动车辆动力电池是否充满，当动力电池已充满时，进入步骤S16，否则，转入步骤S12；
S16停止对电动车辆的充电，在触摸屏上输出总充电时间、充电所需费用。
优选的，所述电动车辆包括电动汽车、电动货车和电动自行车。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：(1)能够在对电动车辆动力电池进行充电时同时考虑用户需求和动力电池的寿命，充电电流的选择既能满足用户的需求，也能够尽可能地延长动力电池的寿命；(2)能够满足用户的换电需求，能够在保证不同类别电动交通工具的输出功率的同时，保证通用化标准化动力电池更换标准和速度，也能够尽可能地延长标准动力电池的寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的一个实施例，提供一种电动车辆充换电站，所述充换电站包括多个充电桩，每个充电桩包括本体、充电接口、触摸屏、工作状态指示灯，充电电路、控制器；
所述充电电路设置在本体内部，用于将输入电源转换为适合充电的充电电流和充电电压；
所述充电接口设置在本体外部，用于与电动车辆建立连接，以将充电电路输出的电压、电流提供至电动车辆，并实现与充电桩的通信；
所述触摸屏设置在本体外表面，以实现用户与所述充电站的交互；
所述工作状态指示灯设置在本体外表面，用于指示充电桩的工作状态；所述工作状态指示灯包括绿色指示灯、红色指示灯，当充电桩正常工作时，绿色指示灯点亮，当充电桩发生异常时，红色指示灯点亮；
所述充电桩经由触摸屏接收用户的充电期望，并从电动车辆接收充电初始化参数；充电期望包括期望充电时间tref和期望荷电状态SOCref，充电初始化参数包括最高充电电压Umax、最高充电电流Imax，额定容量Crate，初始荷电状态SOC0，初始累计充电量；
所述控制器设置在本体内部，用于根据所述充电期望计算第一充电电流I1，根据所述充电初始化参数计算第二充电电流I2，通过将第一充电电流I1与第二充电电流I2进行比较来获取最佳充电电流，并采用所述最佳充电电流实现对电动车辆的动力电池的充电。
所述第一充电电流I1可通过期望荷电状态SOCref、初始荷电状态SOC0、额定容量Crate、期望充电时间获取tref：
其中，k为考虑到线路损耗的系数，取值范围为1.05～1.2。
所述第二充电电流I2可通过多种方式获取，可使得第二充电电流值随着初始累计充电量的增大而减小，也可预先设置不同的累计充电量范围，不同的范围对应不同的充电电流，并将初始累计充电量与预设的累计充电量范围相比较来确定第二充电电流。
所述电动车辆包括电动汽车、电动货车和电动自行车。
根据本发明的另一实施例，一种应用于电动车辆充换电站的充电方法，其包含如下步骤：
S1判断电动车辆是否可靠连接至充电桩，若是，进入步骤S2，若否，进入步骤S3。
S2点亮绿色指示灯，充电桩从电动车辆侧接收充电初始化参数，进入步骤S4，所述充电初始化参数包括：电动车辆动力电池的最高充电电压、最高充电电流，额定容量，初始荷电状态，初始累计充电量。
S3点亮红色指示灯，在触摸屏上显示“电动车辆未连接到充电桩”，转入步骤S1。
S4经由充电桩的触摸屏接收用户设定参数，用户设定参数包括：期望充电时间，期望荷电状态。
S5根据当前荷电状态、期望充电时间、期望荷电状态、额定容量计算第一充电电流。
S6根据初始累计充电容量计算第二充电电流。
S7比较第一充电电流和第二充电电流的大小，当第一充电电流小于等于第二充电电流时，进入步骤S8，当第一充电电流大于第二充电电流时，进入步骤S10；
S8选择第一充电电流作为最佳充电电流，进入步骤S9；
根据当前荷电状态、期望充电时间、期望荷电状态、额定容量计算获得的第一充电电流是能够满足用户需求的充电电流，而根据初始累计充电容量计算获得的第二充电电流则是考虑电动车辆动力电池的寿命所确定的充电电流，当第一充电电流小于等于第二充电电流时，即能够同时考虑到用户需求和动力电池的寿命。
所述充电方法还包含如下步骤：
S9比较最佳充电电流与最高充电电流的大小，当最佳充电电流小于等于最高充电电流时，在触摸屏上显示“充电需求可以满足，是否开始充电？”，进入步骤S11；
S10在触摸屏上显示“充电需求无法满足，请重新输入充电预期”，同时在触摸屏上给出建议的充电预期参数，进入步骤S4；
S11检测触摸屏输入，当用户选择“是”时，以最佳充电电流对电动车辆进行充电。
S12实时计算电动车辆的充电量，将充电量与初始充电量相加获得累计充电量，根据累计充电量计算第三充电电流。
S13比较当前充电电流与第三充电电流的大小，当当前充电电流小于等于第三充电电流时，继续采用当前充电电流对电动车辆进行充电，进入步骤S14；当当前充电电流大于第三充电电流时，采用第三充电电流作为最佳充电电流进行充电。
第三充电电流的获取方法可类似于第二充电电流的获取，这里不再赘述。
S14检测触摸屏是否输入充电停止信号，若是，转入步骤S16，若否，进入步骤S15。
S15检测电动车辆动力电池是否充满，当动力电池已充满时，进入步骤S16，否则，转入步骤S12。
S16停止对电动车辆的充电，在触摸屏上输出总充电时间、充电所需费用。
根据本发明的又一实施例，在实际中，某些用户可能没有时间等待充换电站对电动车辆的充电，因而可使得电动车辆充换电站提供换电功能，为没有时间等待的用户提供换电功能。为此，可在充放电站内设置换电装置，用于对电动车辆中更换下来的动力电池进行充电、保养和回收。
在现有技术中，不同品牌和种类的电动车辆中所使用的动力电池型号不同，不能实现互相通用，在存在换电需求时，需要提供多种不同品牌和种类的动力电池以提供不同电动车辆的换电服务，这大大增加了充换电站的建立难度，为此需要预先统一电动车辆的通用化的动力电池标准。首先，先将电动车辆划分为电动汽车、电动货车和电动自行车三种类别；其次，根据不同类别的电动车辆的实际功率消耗制定出该类电动车辆的通用化标准化动力电池，通用化标准化电池可以为多组且可依次使用，最后，在电动车辆充换电站的换电装置内设置包括电动汽车、电动货车和电动自行车三种类别的通用化标准化动力电池，使得换电装置对电动车辆中更换下来的通用化标准化动力电池充电、保养和回收。这里的通用化标准化动力电池是指同一类别的电动车辆中，相对通用化的动力电池，在同一类别的电动车辆中，动力电池的数量可根据实际车型大小而设置。
为实现换电装置的充电功能，在换电装置内设置充电模块，对于更换下来的通用化标准化动力电池，使得充电模块对更换下来的通用化标准化动力电池进行充电。在考虑到动力电池的寿命的情况下，充电模块可先获取更换下来的通用化标准化动力电池的累计充电量，根据该累计充电量选择合适的充电电流对动力电池进行充电。
而为满足电动车辆的供电，可在电动车辆中装载至少两个通用化标准化动力电池，使得通用化标准化动力电池依次提供动力，即等一个动力电池的电量耗完，再使得另外一个动力电池提供动力。当采用多个通用化标准化动力电池才能满足电动车辆动力需求时，例如，需要N个通用化标准化动力电池才能满足电动车辆动力需求时，可在电动车辆上装载2N通用化标准化动力电池，先采用N个通用化标准化动力电池提供动力，当其电量耗尽时，再使得另N个通用化标准化动力电池提供动力。通过上述设置，能够保证电动车辆在更换动力电池时，量化通用化标准化动力电池，从而更加方便和快捷的更换没有电的动力电池。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (9)

1.一种电动车辆充换电站，所述充换电站包括多个充电桩，其特征在于：每个充电桩包括本体、充电接口、触摸屏、工作状态指示灯，充电电路、控制器；
所述充电电路设置在本体内部，用于将输入电源转换为适合充电的充电电流和充电电压；
所述充电接口设置在本体外部，用于与电动车辆建立连接，以将充电电路输出的电压、电流提供至电动车辆，并实现与充电桩的通信；
所述触摸屏设置在本体外表面，以实现用户与所述充电站的交互；
所述工作状态指示灯设置在本体外表面，用于指示充电桩的工作状态；
所述充电桩经由触摸屏接收用户的充电期望，并从电动车辆接收充电初始化参数；
所述控制器设置在本体内部，用于根据所述充电期望计算第一充电电流，根据所述充电初始化参数计算第二充电电流，通过将第一充电电流与第二充电电流进行比较来获取最佳充电电流，并采用所述最佳充电电流实现对电动车辆的动力电池的充电。
2.根据权利要求1所述的电动车辆充换电站，所述电动车辆包括电动汽车、电动货车和电动自行车。
3.根据权利要求1所述的电动车辆充换电站，所述充电期望包括期望充电时间和期望荷电状态。
4.根据权利要求1所述的电动车辆充换电站，其特征在于：所述充电初始化参数包括：最高充电电压、最高充电电流，额定容量，初始荷电状态，初始累计充电量。
5.根据权利要求1所述的电动车辆充换电站，其特征在于，其还包括换电装置，换电装置中设置有电动汽车、电动货车和电动自行车三种类别的通用化标准化动力电池，换电装置能够对电动车辆中更换下来的通用化标准化动力电池充电、保养和回收。
6.根据权利要求5所述的电动车辆充换电站，其特征在于，所述换电装置包括充电模块，对于更换下来的通用化标准化动力电池，充电模块根据其累计充电量选择充电电流以对更换下来的通用化标准化动力电池进行充电。
7.根据权利要求5所述的电动车辆充换电站，其特征在于，所述三种类别的通用化标准化动力电池是不同类别的电动车辆根据其实际功率消耗制定出的该类电动车辆的通用化标准化动力电池，通用化标准化电池可以为多组且可依次使用。
8.根据权利要求1所述的电动车辆充换电站的充电方法，其特征在于包含如下步骤：
S1判断电动车辆是否可靠连接至充电桩，若是，进入步骤S2，若否，进入步骤S3；
S2点亮绿色指示灯，充电桩从电动车辆侧接收充电初始化参数，进入步骤S4，所述充电初始化参数包括：电动车辆动力电池的最高充电电压、最高充电电流，额定容量，初始荷电状态，初始累计充电量；
S3点亮红色指示灯，在触摸屏上显示“电动车辆未连接到充电桩”，转入步骤S1；
S4经由充电桩的触摸屏接收用户设定参数，用户设定参数包括：期望充电时间，期望荷电状态；
S5根据当前荷电状态、期望充电时间、期望荷电状态计算第一充电电流；
S6根据初始累计充电容量计算第二充电电流；
S7比较第一充电电流和第二充电电流的大小，当第一充电电流小于等于第二充电电流时，进入步骤S8，当第一充电电流大于第二充电电流时，进入步骤S10；
S8选择第一充电电流作为最佳充电电流，进入步骤S9；
S9比较最佳充电电流与最高充电电流的大小，当最佳充电电流小于等于最高充电电流时，在触摸屏上显示“充电需求可以满足，是否开始充电？”，进入步骤S11；
S10在触摸屏上显示“充电需求无法满足，请重新输入充电预期”，同时在触摸屏上给出建议的充电预期参数，进入步骤S4；
S11检测触摸屏输入，当用户选择“是”时，以最佳充电电流对电动车辆进行充电；
S12实时计算电动车俩的充电量，将充电量与初始充电量相加获得累计充电量，根据累计充电量计算第三充电电流；
S13比较当前充电电流与第三充电电流的大小，当当前充电电流小于等于第三充电电流时，继续采用当前充电电流对电动车辆进行充电，进入步骤S14；当当前充电电流大于第三充电电流时，采用第三充电电流作为最佳充电电流进行充电
S14检测触摸屏是否输入充电停止信号，若是，转入步骤S16，若否，进入步骤S15；
S15检测电动车辆动力电池是否充满，当动力电池已充满时，进入步骤S16，否则，转入步骤S12；
S16停止对电动车辆的充电，在触摸屏上输出总充电时间、充电所需费用。
9.根据权利要求8所述的电动车辆充换电站的充电方法，所述电动车辆包括电动汽车、电动货车和电动自行车。
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