CN114056135A - 一种基于电动汽车功率分配连接器控制方法 - Google Patents

一种基于电动汽车功率分配连接器控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电动汽车功率分配技术领域，尤其涉及一种基于电动汽车功率分配连接器控制方法，包括步骤：S1：主控板收到车辆充电请求；S2：给电动汽车分配多个电源模块；S3：给电动汽车充电，进入恒压充电模式；S4：将需要的电源模块全部分配给所述电动汽车；S5：查询是否重叠恒压充电电压范围区间电动汽车充电；S6：电动汽车B是否已经在共享模块充电；S7：计算两车恒压充电电压中间值；S8：判断是否本车辆电压开始变化并且超出恒压充电重叠区间；S9：根据当前车辆SOC预测是否电压即将超出两车恒压充电电压重叠区间。本发明对存在相同恒压充电范围的车辆可以共同使用电源模块进行充电，提升了电源模块的使用效率量。

Description

一种基于电动汽车功率分配连接器控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车功率分配技术领域，尤其涉及一种基于电动汽车功率分配连接器控制方法。
背景技术
随着经济的不断发展,世界各国都表现出极为严峻的环境危机和能源危机,以中国为例，2020年的石油储产比已经下降到2015年的水平，表明交通会消耗掉大量的石油资源，而且会产生过多的温室气体。基于此，实现交通电气化的推进显得尤为重要，交通电气化对于降低人类对石油能源的依赖程度具有重要意义。
实现交通电气化的重要发展战略就是大力发展电动汽车，这种汽车对于实现能源的有效节省以及环境的重大保护具有积极意义。
随着电动汽车的发展，电功率切换的需求也越来越多，但一桩对一车的模式造成了资源的浪费，于是开始引入能进行功率分配的柔性充电，可以让电源模块在充电终端进行自由切换，资源进行最大程度利用。
目前的电功率切换主要采用继电器堆叠设计，M个电源模块输出N路终端，一般就需要M×N个继电器堆叠，继电器占用空间大，成本高，接线复杂，触点粘连不易维修，温升较高，不易扩展；同时现有PDU分配连接器最小分配单位为一个电源模块，会经常存在某些电源模块不能满功率输出的情况，浪费电源模块性能，即每个电源模块只能给一辆车使用，充电效率较低。
发明内容
针对现有技术存在的问题：本发明解决电动汽车充电器充电效率不高，电源模块的使用效率低的问题；实现任意个电源模块合并到任意路输出以及在一定情况下一个电源模块分别给多路输出，系统便于维护，易于扩展。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于电动汽车功率分配连接器控制方法，包括如下步骤：
S1：主控板收到电动汽车A充电请求；
S2：主控板根据电动汽车A的需求功率和单个电源模块的输出功率，给电动汽车A分配电源模块，分配原则为满足电动汽车A功率需求的情况下最小数量；
S3：电动汽车A开始充电，直至电动汽车A进入恒压充电模式；根据车辆VIN码查询电动汽车A是否在本地存有历史充电记录，如果否，进入步骤S4，如果是，进入步骤S5；
充电过程采用恒压充电模式，电动汽车A上报需求电压和电流，功率分配立体连接器控制系统会按照电动汽车A的需求电压进行输出调整，电动汽车A充电启动时电压逐步上升后会到达一个恒压区间，电流根据需求功率动态调整。
S4、依照电动汽车A充电需求将需要的电源模块全部分配给电动汽车A，直至充电结束，同时保存电动汽车A的VIN码和充电记录；
S5、查询是否电动汽车A有重叠恒压充电范围区间且存在本地历史充电记录的电动汽车B在功率分配立体连接器控制系统进行充电，如果否，跳转到步骤S4，否则，步骤S6；
S6：根据S5确定的电动汽车B是否已经在共享模块充电，如果是，跳转到步骤S4；如果否，进入步骤S7；
S7：计算两车恒压充电电压中间值，根据两车恒压充电阶段需求电流，调整电源模块分配策略，如果每辆车需求功率可以被电源模块额定功率整除，则将整除部分额定功率全部分配给电动汽车A和电动汽车B，将不能整除部分两车相加，然后两车同时使用共享电源模块输出，两车电源模块全部输出恒压充电电压中间值，实时调整电流满足功率需求；
进一步的，两车恒压充电电压中间值计算如下：
两车重叠恒压充电电压下限记为X，上限记为Y，那么恒压充电中间值Z＝(X+Y)÷2；
进一步的，所述电源模块分配策略如下：
电动汽车A需求充电功率为Q，电动汽车B需求充电功率为P，电源模块额定功率为E，那么完全分配给电动汽车A的电源模块数量为：Q÷E取整数记为N1；完全分配给电动汽车B的电源模块数量为：P÷E取整数记为N2；两车共享电源模块数量为(Q-(N1×E)+P-(N2×E))÷E取整数加1记为N3；根据共享模块两车的SOC剩余充电量，实时动态计算调整投入的模块数量N1，N2，N3；
S8：判断是否电动汽车A电压开始变化并且超出恒压充电重叠区间，如果是，两车退出共享模块模式，并跳转到步骤S4；否则，进入步骤S9；
S9：根据电动汽车A历史充电记录，对比电动汽车A的SOC与充电策略，预测是否所述电动汽车A需求电压即将超出两车恒压充电电压重叠区间，如果是，两车辆退出共享模块模式，跳转到步骤S4；否则，返回S8。
本发明的有益效果是：
1、对存在同恒压充电电压范围的车辆在恒压充电时可以共同使用电源模块进行充电，提升了电源模块的使用效率量；
2、任意个电源模块可以合并到任意路输出以及一个电源模块可以给多路输出，系统便于维护，易于扩展。
附图说明
图1为本发明基于电动汽车功率分配连接器控制方法流程图；
图2为本发明功率分配立体连接器控制系统连接图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施例作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的一种基于电动汽车功率分配连接器控制方法，包括：
S1：功率分配立体连接器控制系统的主控板收到电动汽车A充电请求；
S2：主控板根据所述电动汽车A的需求功率和单个电源模块的输出功率，给所述电动汽车A分配多个电源模块，分配原则为满足所述电动汽车A功率需求的情况下最小数量；
本实施例中电动汽车A的充电需求功率为170kw，单个电源模块输出功率为30kw，那么所述功率分配立体连接器控制系统分配给所述电动汽车6个电源模块。
S3：电源模块完全分配给所述电动汽车A，并开始充电，按照此充电策略，直到电动汽车A进入恒压充电模式；根据车辆VIN码查询所述电动汽车A是否在本地存有历史充电记录，如果否，进入步骤S4，如果是，进入步骤S5；
S4、依照电动汽车A充电需求将需要的电源模块全部分配给所述电动汽车A，按照此策略执行直到充电结束，同时保存所述电动汽车VIN码以及充电记录；
充电记录中保存所述电动汽车A的恒压充电的电压范围。
S5：查询是否所述电动汽车A有重叠恒压充电电压范围区间且存在本地历史充电记录的电动汽车B在所述功率分配立体连接器控制系统正处于恒压充电，如果否，跳转到步骤S4；如果是，进入步骤S6；
本实施例中电动汽车A的恒充电需求电压600V，电动汽车B的恒压充电需求电压610V，根据国标充电设备的充电设备输出电压在需求电压基础上有2％误差范围的，那么电动汽车A的充电设备输出电压范围：588V-612V，电动汽车B的充电设备输出电压范围：598V-622V，那么重叠恒压充电电压范围区间为598V-612V，保证充电设备在这个充电电压范围区间输出，使两辆车在恒压充电时共享充电模块；
S6：根据S5重叠恒压充电电压范围区间的所述电动汽车B是否已经在共享模块充电，如果是，跳转到步骤S4；如果否，进入步骤S7；
S7：计算所述电动汽车A和所述电动汽车B的恒压充电电压中间值，实时获取两车恒压充电阶段需求电流，调整电源模块分配策略，即如果每辆车需求功率可以被电源模块额定功率整除，则将整除部分额定功率全部分配给所述电动汽车A、B，将不能整除部分两车相加，然后同时使用共享电源模块输出，两车电源模块全部输出恒压充电电压中间值，实时调整电流满足功率需求；
进一步的，所述恒压充电中间值计算：设重叠部分下限记为X，重叠部分上限记为Y，那么恒压充电中间值Z则为Z＝(X+Y)÷2；
本实施例的电动汽车A和电动汽车B的重叠恒压充电电压范围区间为598V-612V，即X＝598，Y＝612，恒压充电电压中间值为605V，共享电源模块输出605电压，同时满两车的充电需求。
进一步的，所述调整电源模块分配策略过程如下：
所述电动汽车A的需求充电功率为Q，所述电动汽车B的需求充电功率为P，电源模块额定功率为E，那么完全分配给所述电动汽车A的电源模块数量为Q÷E取整数记为N1；完全分配给所述电动汽车B的电源模块数量为P÷E取整数记为N2；两车共享电源模块数量为(Q-(N1×E)+P-(N2×E))÷E取整数加1记为N3；根据共享模块两车的实际需求功率，实时动态计算调整投入的模块数量N1，N2，N3；
本实施例中所述电动汽车A的Q＝170kw，所述电动汽车B的P＝160kw，E＝30kw，那么N1＝5，N2＝5，N3＝1；
S8：是否所述电动汽车A的电压开始变化并且超出恒压充电重叠区间，如果是，两车退出共享模块模式，跳转到步骤S4；否则，进入步骤S9；
电动汽车A充电时会把自己的需求电压电流实时的通过CAN总线传递给充电设备的主控板，电动汽车A和电动汽车B已经在共享充电模块时，必然是原先都处于恒压充电模式并且存在重叠的电压区间，当其中的任一车辆需求电压产生变化并且不再与另一辆车存在电压重叠区间，那么就要退出共享充电模块模式。
本实施例中重叠恒压充电电压范围区间为598V-612V，满足条件，当所述电动汽车A的需求电压变化580V，那么所述电动汽车A的充电设备输出电压范围568V-592V，不再与所述电动汽车B的598V-622V重叠，不再满足共享充电模块条件，电动汽车A就退出共享充电模块模式。
S9：根据所述电动汽车A历史充电记录，对比电动汽车A的SOC与充电策略，预测需求电压是否超出重叠恒压充电电压范围区间，如果有，两车退出共享模块模式，跳转到步骤S4；否则，返回S8。
本实施例中车辆的充电策略和车辆电池的SOC有关，电车汽车A在70％的SOC时需求电压为700V，电流200A；而在90％的SOC时需求电压为680V，电流为100A。
如图2所示，功率分配立体连接器控制系统包括：充电设备、主控板、电源模块和功率分配立体连接器，主控板与充电设备、多个电源模块和功率分配立体连接器通过CAN总线连接；充电设备用于连接外部充电电动汽车，主控板与多个电源模块通过CAN总线连接，主控板下发指令控制电源模块输出电压电流；同时主控板通过电机控制功率分配立体连接器上的立体铜排设备中的接触触点滑动，实现任意个电源模块合并到任意路输出以及在一定情况下一个电源模块分别给多路输出；电源模块通过CAN总线与充电设备连接，接收充电设备下发的指令。
电动汽车是通过整流柜中的多个电源模块进行充电，本实施例中每个电源模块30Kw，电动汽车充电需要170Kw，那么一般就需要6个电源模块并联进行能量供给，这种电源模块的调度是通过开关任意组合的，也就是任意多个电源模块可以合并到任意的一路上进行输出，给电动汽车充电；
主控板控制立体铜排设备上各触点的伸出与缩回，根据电动汽车充电需要确定各个电源模块与各个铜排间的连接关系，从而实现开关任意组合。
本发明的有益效果是对存在同恒压充电电压范围的车辆在恒压充电时可以共同使用电源模块进行充电，提升了电源模块的使用效率量；任意个电源模块可以合并到任意路输出以及一个电源模块可以给多路输出，系统便于维护，易于扩展。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种基于电动汽车功率分配连接器控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：主控板收到电动汽车A充电请求；
S2：所述主控板根据所述电动汽车A的需求功率和单个电源模块的输出功率，给所述电动汽车分配电源模块，分配原则为满足所述电动汽车功率需求的情况下最小数量；
S3：所述电动汽车A开始充电，直至所述电动汽车A进入恒压充电模式；根据车辆VIN码查询所述电动汽车A是否在本地存有历史充电记录，如果否，进入步骤S4，如果是，进入步骤S5；
S4、依照所述电动汽车A充电需求将需要的电源模块全部分配给所述电动汽车A，直至充电结束，同时保存所述电动汽车A的VIN码和充电记录；
S5：查询所述电动汽车A是否有重叠恒压充电范围区间且存在本地历史充电记录的电动汽车B在功率分配立体连接器控制系统进行充电，如果否，跳转到步骤S4，否则，步骤S6；
S6：根据S5确定的所述电动汽车B是否已经在共享模块充电，如果是，跳转到步骤S4；如果否，进入步骤S7；
S7：计算两车恒压充电电压中间值，根据两车恒压充电阶段需求电流，调整电源模块分配策略，如果每辆车需求功率可以被电源模块额定功率整除，则将整除部分额定功率全部分配给两车，将不能整除部分两车相加，然后同时使用共享电源模块输出，两车电源模块全部输出恒压充电电压中间值，实时调整电流满足功率需求；
S8：判断是否所述电动汽车A电压开始变化并且超出恒压充电重叠区间，如果是，两车退出共享模块模式，并跳转到步骤S4；否则，进入步骤S9；
S9：根据所述电动汽车A历史充电记录，对比所述电动汽车A的SOC与充电策略，预测是否所述电动汽车A需求电压即将超出两车恒压充电电压重叠区间，如果是，两车辆退出共享模块模式，跳转到步骤S4；否则，返回S8。
2.如权利要求1所述的基于电动汽车功率分配连接器控制方法，其特征在于，所述恒压充电电压中间值的计算如下：
两车重叠恒压充电电压下限记为X，上限记为Y，那么恒压充电中间值Z＝(X+Y)÷2。
3.如权利要求1所述的基于电动汽车功率分配连接器控制方法，其特征在于，所述电源模块分配策略计算公式如下：
所述电动汽车A需求充电功率为Q，所述电动汽车B需求充电功率为P，电源模块额定功率为E，那么完全分配给该路电动汽车的电源模块数量为：Q÷E取整数记为N1；完全分配给所述电动汽车B的电源模块数量为：P÷E取整数记为N2；两车共享电源模块数量为(Q-(N1×E)+P-(N2×E))÷E取整数加1记为N3；根据共享模块两车的SOC剩余充电量，实时动态计算调整投入的模块数量N1，N2，N3。
4.如权利要求1所述的基于电动汽车功率分配连接器控制方法，其特征在于，所述功率分配立体连接器控制系统包括：充电设备、主控板、电源模块和功率分配立体连接器，所述充电设备两端分别与电动汽车和主控板连接，所述主控板输出一端通过CAN总线与多个电源模块连接，另一端与所述功率分配立体连接器的立体铜排的接触触点连接，所述电源模块与所述功率分配立体连接器的连接器连接。
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