CN112810465A - 充电控制系统和电动汽车充电控制方法 - Google Patents

充电控制系统和电动汽车充电控制方法 Download PDF

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CN112810465A CN202110245190.3A CN202110245190A CN112810465A CN 112810465 A CN112810465 A CN 112810465A CN 202110245190 A CN202110245190 A CN 202110245190A CN 112810465 A CN112810465 A CN 112810465A
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Abstract

本发明涉及电动汽车技术领域，公开了一种充电控制系统和电动汽车充电控制方法。其中，所述电动汽车充电控制方法包括：识别电池的当前电量值和判断外部条件是否满足充电条件；当同时满足以下条件时，向用户端发送充电请求信息或自动通过充电装置对电池进行充电：(a)电池的当前电量值小于第一预定阀值；(b)外部条件满足充电条件；当同时满足以下条件时，向用户端发送停止充电请求信息或自动停止电池充电：(c)电池的当前电量值大于或等于第一预定阀值；(d)外部条件不满足充电条件。通过上述技术方案，在满足条件允许的情况下，可以为电动汽车的电池进行补能，满足较长的连续行驶里程的需要，降低电动汽车使用的亏电恐慌和补能焦虑。

Description

充电控制系统和电动汽车充电控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，具体地涉及一种充电控制系统和电动汽车充电控制方法。
背景技术
电动汽车(BEV)是指车载电源为动力，用电动驱车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好，目前，电动汽车因其节能、环保、经济的特点得到越来越多的人使用，电动汽车产业也迎来了快速的发展，相应的电动汽车相关产业的发展也越来越得到社会重视，电动汽车的缺点就是时常需要充电，如何给电动汽车是一种重要的课题，充电桩能够快速为电动汽车充电，可以有效解决充电难的问题。当下电动汽车的发展得到了国家的大力支持，电动汽车因其经济、环保的特点也越来越得到人们青睐，电动汽车在未来必将成为更多人的出行工具。
电池作为电动车行驶的动力，需要定期或不定期的给车载电池充电。由于电动车的电池容量有限，在行驶一定距离后，电能耗尽而不能行驶。目前的充电桩大多安装在地面上，电动汽车需要充电时需要行驶到固定的地点，导致电动汽车的使用存在一定的局限性，在没有充电桩的地点就无法充电，续航能力较差，影响人们工作和生活。
对亏电车辆进行救援的救援方式有两种。第一种是通过道路清障车进行救援，利用道路清障车将亏电车辆拖到附近充电站进行充电，不仅救援时间长，而且相应的救援费用较高。第二种是通过移动充电车救援，移动充电车可以行驶到亏电车辆附近，然后对亏电车辆进行充电。第二种方式相比于第一种方式更为优化和方便，但依然存在救援时间长的问题，特别是交通较为拥堵的大城市，以及电动汽车拥有量较少的二三线城市，往往需要亏电车辆等待很长时间。
若电动汽车都可以对实施救援，则可以很大程度上降低救援难度、缩短救援时间，降低电动汽车使用的亏电恐慌和补能焦虑。
发明内容
本发明的目的是提供一种设计合理，能充分发挥蓄电池、太阳能动力源的各自优点，使电动汽车在低污染、节能的条件下有较长的连续行驶里程的充电控制系统和电动汽车充电控制方法，降低电动汽车使用的亏电恐慌和补能焦虑。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种充电控制系统，所述充电控制系统包括充电装置、PID控制器和由多组数据训练得到的BP神经网络；
所述PID控制器对所述充电装置进行闭环控制，所述PID控制器的控制参数kp、ki、kd通过所述BP神经网络进行在线自适应调整，继而使用增量式PID控制算法输出至充电装置。
基于所述PID控制器的控制参数kp、ki、kd通过所述BP神经网络进行在线自适应调整，继而使用增量式PID控制算法输出至充电装置。神经网络则根据所述充电控制系统的运行状态，以达到准则函数最优值为目标，自动调节PID控制器的控制参数，因此，其输出为PID控制器的三个可调参数kp、ki、kd，通过神经网络的自学习、加权系数的自调整，使神经网络输出对应最优控制效果下的PID控制参数，从而得到满意的控制效果。在将该充电控制系统应用至电动汽车充电时，可以多维度考虑是否出现适宜充电的条件。在现适宜充电的条件的情况下，通过PID控制器对所述充电装置的控制，可以为电动汽车的电池进行补能，以满足较长的连续行驶里程的需要，降低电动汽车使用的亏电恐慌和补能焦虑。
进一步地，所述充电装置包括：
光伏板组件，设置在车体的顶部，所述光伏板组件能够展开和折叠；
控制装置，用于控制所述光伏板组件展开或折叠，为车辆补能或遮阻，所述光伏板组件包括基础架、光伏板、和滑动机构，通过所述滑动机构能够使得所述光伏板沿着所述基础架的长度方向来回滑动，能够展开或折叠光伏板。
进一步地，所述光伏板包括滑动光伏板和固定光伏板；所述滑动机构包括相对设置在所述基础架两侧侧壁上的直线电机；所述直线电机包括设置在所述基础架两侧侧壁上的导轨和与所述导轨滑动连接的滑块；所述滑动光伏板的两侧壁分别与位于所述基础架两侧侧壁上的滑块固定连接；
所述固定光伏板设置在所述基础架的底部；所述滑动光伏板层叠在所述固定光伏板的上方；所述电动汽车补能装置还包括翻转机构，所述翻转机构包括设置在所述基础架两端的固定柱、驱动电机以及用于升高和降低所述基础架的升降机构；所述固定柱的一端与所述基础架固定连接，另一端与所述驱动电机的输出轴连接，所述驱动电机能够驱动所述基础架转动。
进一步地，所述控制系统包括：
第二控制器，其输入端与所述PID控制器连接，用于接收PID控制器输出的信息，并根据该信息执行控制所述光伏板、所述升降机构、所述翻转机构的命令；
DC/DC转换器，与光伏板电连接，用于转变输入电压后有效输出固定电压至汽车动力电池。
本发明第二方面提供一种电动汽车充电控制方法，电动汽车充电控制方法包括：识别电池的当前电量值和判断外部条件是否满足充电条件；
当同时满足以下条件时，向用户端发送充电请求信息或自动通过充电装置对电池进行充电：
(a)电池的当前电量值小于第一预定阀值；
(b)外部条件满足充电条件；
当同时满足以下条件时，向用户端发送停止充电请求信息或自动停止电池充电：
(c)电池的当前电量值大于或等于第一预定阀值；
(d)外部条件不满足充电条件。
通过上述技术方案，在满足条件允许的情况下，可以为电动汽车的电池进行补能，满足较长的连续行驶里程的需要，降低电动汽车使用的亏电恐慌和补能焦虑。
进一步地，将所述当前电量值和所述外部条件以数据化形式输入BP神经网络，经过BP神经网络处理后将控制参数输送至PID控制器，由所述PID控制器控制所述充电装置的工作状态。
进一步地，在t时间内用户未执行充电或停止充电的命令，则自动执行或停止充电。
进一步地，所述外部条件为光照强度，当光照强度大于第二预定阀值时，认定为满足外部条件，否则认定为不满足外部条件。
进一步地，所述外部条件包括光照强度和是否锁车，当光照强度大于第二预定阀值时且锁车时，认定为满足外部条件，否则认定为不满足外部条件。
进一步地，所述第一预定阀值和所述第二预定阀值均为相对预定阀值；
所述第一预定阀值由电池老化程度、当前电池最大容量值所确定；
所述第二预定阀值由汽车所处的位置上一年度在该时间段内光照强度的平均值确定。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明充电控制系统一种实施方式的结构示意图；
图2是本发明充电装置一种实施方式的结构示意图；
图3是本发明充电装置一种实施方式的展开示意图；
图4是图3中的A部放大图；
图5是本发明电动汽车的一种实施方式的结构示意图。
附图标记说明
10基础架 21滑动光伏板
22固定光伏板 31导轨
32滑块 41固定柱
42驱动电机 43升降机构
50车体 60凹槽
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指在装配使用状态下的方位。“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明中提供一种充电控制系统，如图1所示，所述充电控制系统包括充电装置、PID控制器和由多组数据训练得到的BP神经网络；
所述PID控制器对所述充电装置进行闭环控制，所述PID控制器的控制参数kp、ki、kd通过所述BP神经网络进行在线自适应调整，继而使用增量式PID控制算法输出至充电装置。
如图2所示，所述充电装置包括：
光伏板组件，设置在车体的顶部，所述光伏板组件能够展开和折叠；
控制装置，用于控制所述光伏板组件展开或折叠，为车辆补能或遮阻，所述光伏板组件包括基础架10、光伏板、和滑动机构，通过所述滑动机构能够使得所述光伏板沿着所述基础架10的长度方向来回滑动，能够展开或折叠光伏板。
如图3和图4所示，所述光伏板包括滑动光伏板21和固定光伏板22；所述滑动机构包括相对设置在所述基础架10两侧侧壁上的直线电机；所述直线电机包括设置在所述基础架10两侧侧壁上的导轨31和与所述导轨31滑动连接的滑块32；所述滑动光伏板21的两侧壁分别与位于所述基础架10两侧侧壁上的滑块32固定连接；所述固定光伏板22设置在所述基础架10的底部；所述滑动光伏板21层叠在所述固定光伏板22的上方。
在一种优选的具体实施方式中，所述滑动光伏板21设置有两个，两个所述滑动光伏板21平行层叠设置，同时所述固定光伏板22和滑动光伏板21也相互平行设置。展开时，两个所述滑动光伏板21向所述基础架10相向方向移动，同时将所述固定光伏板22也暴露出来。
在光伏板处于非使用状态下，为了防止光伏板长时间暴露在外，容易堆积灰尘，所述电动汽车补能装置还设置了翻转机构。具体而言，所述翻转机构包括设置在所述基础架10两端的固定柱41、驱动电机42以及用于升高和降低所述基础架10的升降机构43；所述固定柱41的一端与所述基础架10固定连接，另一端与所述驱动电机42的输出轴连接，所述驱动电机42能够驱动所述基础架10转动。其中，所述驱动电机42的驱动端与驱动电机42固定连接。通过驱动所述驱动电机42，可以翻转所述基础架10，使得所述基础架10的底面朝上，光伏板朝下。
进一步地，所述控制装置包括：
第二控制器，其输入端与所述PID控制器连接，用于接收PID控制器输出的信息，并根据该信息执行控制所述光伏板、所述升降机构43、所述翻转机构的命令；其中，所述升降机构43可以选用液压缸、气压缸、电动推杆中的任意一种；
DC/DC转换器，与光伏板电连接，用于转变输入电压后有效输出固定电压至汽车动力电池。
上述中，所述第二控制器可以用单片机代替。
在一种可选的具体实施方式中，不设置控制装置，所述光伏板、所述升降机构43、所述翻转机构可以直接通过PID控制器控制。
基于所述PID控制器的控制参数kp、ki、kd通过所述BP神经网络进行在线自适应调整，继而使用增量式PID控制算法输出至充电装置。神经网络则根据所述充电控制系统的运行状态，以达到准则函数最优值为目标，自动调节PID控制器的控制参数，因此，其输出为PID控制器的三个可调参数kp、ki、kd，通过神经网络的自学习、加权系数的自调整，使神经网络输出对应最优控制效果下的PID控制参数，从而得到满意的控制效果。在将该充电控制系统应用至电动汽车充电时，可以多维度考虑是否出现适宜充电的条件。在现适宜充电的条件的情况下，通过PID控制器对所述充电装置的控制，可以为电动汽车的电池进行补能，以满足较长的连续行驶里程的需要，降低电动汽车使用的亏电恐慌和补能焦虑。
关于“适宜的充电条件”具体是什么，将在下文详细介绍。
本发明第二方面提供一种电动汽车，如图5所示，所述电动汽车包括车体50和设置在所述车体50的顶部用于容纳所述电动汽车补能装置的凹槽60和所述的电动汽车补能装置。所述凹槽60的设置是基于对电动汽车补能装置保护的目的。具体而言，在电动汽车补能装置非工作的状态下，若光伏板长期暴露在外，容易积灰，从而会降低光伏板的发电效率。为了解决这一问题，设置了翻转机构，为了能更好的解决这一技术问题，设置了所述凹槽60。
此外，在满足外在环境条件的情况下，例如有阳光的情况下，展开所述光伏板还可以为车体遮挡阳光，降低车内温度。
本发明的电动汽车可以为电动汽车的电池进行补能，满足较长的连续行驶里程的需要，降低电动汽车使用的亏电恐慌和补能焦虑。
为了避免所述凹槽60积水，进一步地，在所述凹槽60的侧壁靠近所述凹槽60的底部设置了排水孔。优选地，所述排水孔设置在所述凹槽60的前后两端，即所述车体的前挡风玻璃和/或挡风玻璃的位置，为车辆雨刷器提供洗刷玻璃的水。
在一定条件下，本发明的电动汽车可以为电动汽车的电池进行补能，满足较长的连续行驶里程的需要，降低电动汽车使用的亏电恐慌和补能焦虑。
本发明第三方面提供一种电动汽车充电控制方法，所述电动汽车充电控制方法包括：识别电池的当前电量值和判断外部条件是否满足充电条件；
当同时满足以下条件时，向用户端发送充电请求信息或自动通过充电装置对电池进行充电：
(a)电池的当前电量值小于第一预定阀值；
(b)外部条件满足充电条件；
当同时满足以下条件时，向用户端发送停止充电请求信息或自动停止电池充电：
(c)电池的当前电量值大于或等于第一预定阀值；
(d)外部条件不满足充电条件。
通过上述技术方案，在满足条件充电的情况下，通过控制所述充电装置，可以为电动汽车的电池进行补能，以满足较长的连续行驶里程的需要，降低电动汽车使用的亏电恐慌和补能焦虑。
其中，将所述当前电量值和所述外部条件以数据化形式输入BP神经网络，经过BP神经网络处理后将控制参数输送至PID控制器，由所述PID控制器控制所述充电装置的工作状态。其中，所述BP神经网络是由输入多组数据训练得到的。另外，所述的“工作状态”包括充电装置的展开、收纳等。
在一种优选的具体实施方式中，在t时间内用户未执行充电或停止充电的命令，则自动执行或停止充电。
在一种可选的具体实施方式中，所述外部条件为光照强度，即当光照强度大于第二预定阀值时，认定为满足外部条件，否则认定为不满足外部条件。
在另一种可选的具体实施方式中，所述外部条件包括光照强度和是否锁车。即当光照强度大于第二预定阀值且锁车时，认定为满足外部条件，否则认定为不满足外部条件。
考虑到，电池老化问题、不同种类电池、电池容量不同、各个地方光照强度不同的问题。优选地，所述第一预定阀值和所述第二预定阀值均设置为为相对预定阀值。即第一预定阀值和所述第二预定阀值会随着因素的变化而变化的。这些因素包括电池老化程度、当前电池最大容量值、光照强度等。在一种优选的具体实施方式中，所述第一预定阀值由电池老化程度、当前电池最大容量值所确定；所述第二预定阀值由汽车所处的位置上一年度在该时间段内光照强度的平均值确定。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种充电控制系统，其特征在于，所述充电控制系统包括充电装置、PID控制器和由多组数据训练得到的BP神经网络；
所述PID控制器对所述充电装置进行闭环控制，所述PID控制器的控制参数kp、ki、kd通过所述BP神经网络进行在线自适应调整，继而使用增量式PID控制算法输出至充电装置。
2.根据权利要求1所述的充电控制系统，其特征在于，所述充电装置包括：
光伏板组件，设置在车体的顶部，所述光伏板组件能够展开和折叠；
控制装置，用于控制所述光伏板组件展开或折叠，为车辆补能或遮阻，所述光伏板组件包括基础架(10)、光伏板、和滑动机构，通过所述滑动机构能够使得所述光伏板沿着所述基础架(10)的长度方向来回滑动，能够展开或折叠光伏板。
3.根据权利要求2所述的充电控制系统，其特征在于，所述光伏板包括滑动光伏板(21)和固定光伏板(22)；所述滑动机构包括相对设置在所述基础架(10)两侧侧壁上的直线电机；所述直线电机包括设置在所述基础架(10)两侧侧壁上的导轨(31)和与所述导轨(31)滑动连接的滑块(32)；所述滑动光伏板(21)的两侧壁分别与位于所述基础架(10)两侧侧壁上的滑块(32)固定连接；
所述固定光伏板(22)设置在所述基础架(10)的底部；所述滑动光伏板(21)层叠在所述固定光伏板(22)的上方；所述电动汽车补能装置还包括翻转机构，所述翻转机构包括设置在所述基础架(10)两端的固定柱(41)、驱动电机(42)以及用于升高和降低所述基础架(10)的升降机构(43)；所述固定柱(41)的一端与所述基础架(10)固定连接，另一端与所述驱动电机(42)的输出轴连接，所述驱动电机(42)能够驱动所述基础架(10)转动。
4.根据权利要求3所述的充电控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：
第二控制器，其输入端与所述PID控制器连接，用于接收PID控制器输出的信息，并根据该信息执行控制所述光伏板、所述升降机构(43)、所述翻转机构的命令；
DC/DC转换器，与光伏板电连接，用于转变输入电压后有效输出固定电压至汽车动力电池。
5.一种电动汽车充电控制方法，其特征在于，所述电动汽车充电控制方法包括：识别电池的当前电量值和判断外部条件是否满足充电条件；
当同时满足以下条件时，向用户端发送充电请求信息或自动通过充电装置对电池进行充电：
(a)电池的当前电量值小于第一预定阀值；
(b)外部条件满足充电条件；
当同时满足以下条件时，向用户端发送停止充电请求信息或自动停止电池充电：
(c)电池的当前电量值大于或等于第一预定阀值；
(d)外部条件不满足充电条件。
6.根据权利要求5所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，将所述当前电量值和所述外部条件以数据化形式输入BP神经网络，经过BP神经网络处理后将控制参数输送至PID控制器，由所述PID控制器控制所述充电装置的工作状态。
7.根据权利要求6所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，在t时间内用户未执行充电或停止充电的命令，则自动执行或停止充电。
8.根据权利要6所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，所述外部条件为光照强度，当光照强度大于第二预定阀值时，认定为满足外部条件，否则认定为不满足外部条件。
9.根据权利要求7所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，所述外部条件包括光照强度和是否锁车，当光照强度大于第二预定阀值时且锁车时，认定为满足外部条件，否则认定为不满足外部条件。
10.根据权利要求5所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于，所述第一预定阀值和所述第二预定阀值均为相对预定阀值；
所述第一预定阀值由电池老化程度、当前电池最大容量值所确定；
所述第二预定阀值由汽车所处的位置上一年度在该时间段内光照强度的平均值确定。
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