CN114094668B - 一种利用动力柜对外接的多个储能装置进行充电的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种利用动力柜对外接的多个储能装置进行充电的方法，包括以下步骤：将所述动力柜的充电输入端耦合连接到充电输出端，利用动力柜向所述车辆充电桩发送握手信号，实现两者之间的握手；生成针对所述动力柜的模拟车辆辨识数据，向所述车辆充电桩发送模拟的车辆辨识数据报文；利用电压假负载电路将模拟的车辆动力电池电压传输到所述车辆充电桩；生成针对所述动力柜的充电准备就绪报文，并发送到所述车辆充电桩；生成针对所述动力柜的充电需求报文，并发送到所述车辆充电桩，从而启动所述车辆充电桩对所述动力柜的充电。利用该充电方法可以实现从单个车辆充电桩取电持续对外接到动力柜的多个储能装置进行充电，解决充电不足的问题。

Description

一种利用动力柜对外接的多个储能装置进行充电的方法

技术领域

本发明涉及充电桩技术领域，具体涉及一种利用动力柜对外接的多个储能装置进行充电的方法。

背景技术

随着新能源时代的来临，新能源汽车迎来了快速发展，随之而来的充电问题也出现了，新能源汽车充电桩的出现就是为了解决这一问题而诞生的。目前市场上的充电桩都是按照国标进行设计，有标准的充电接口，充电桩又分为直流充电桩和交流充电桩，直流充电桩充电速度快，能够缩短充电时间很好解决新能源汽车使用者的痛点。

现有技术中，充电桩多是一桩一充，且充电的方式为车找桩充电。就以目前的充电桩以及充电技术而言，如果充电桩的充电电流太大，超过其额定电流，就会烧坏甚至发生事故。另外，如果在一个充电桩上安装多个充电头也需要改变很多的设计来搭配充电桩的控制程序，而且对于转换器的控制来说在多个充电头之间想要完成充电的平衡也更难实现，同时也是会增加充电桩相应的一些研发成本以及安装成本，这样可能会和构想的目标存在一定的偏差，其次就是需要对于接入电网功率有着更高的要求。因此，一桩一充基本上是目前的主流，而一桩一充无法满足众多充电车辆的充电需求，往往会出生充电排队的情况，从而产生充电焦虑。

为了解决充电焦虑的问题，许多厂商会适当的增加充电桩的安装数量。然而，在日常工作生活中，新能源汽车用户基本上会选择在下班这个时间点对汽车进行充电，因此，在本质上仍不能解决充电排队的问题，并且，充电桩的使用率也会有所下降，从而带来的经济效益不高。

基于目前市场上存在大量的固定充电桩，如果移动充电桩能够在受控制下从固定充电桩持续取电，通过储能，之后再给电动汽车充电，即从车找桩充电，过渡到移动充电桩找桩充电，且一桩对多桩充电，将能够解决上述充电不足的问题，但现有技术并没有这样的一项技术。

因此，提供一种利用一台固定充电桩给多台移动充电桩储能补电的充电方法就显得尤为重要。

发明内容

为了解决现有技术中的一桩一充无法满足众多充电车辆的充电需求的技术问题，本发明提出了一种利用动力柜对外接的多个储能装置进行充电的方法，用于解决上述技术问题以实现一桩一充到一桩多充。

本申请提出了一种利用动力柜对外接的多个储能装置进行充电的方法，包括以下步骤：

S1、将所述动力柜的充电输入端耦合连接到所述车辆充电桩的充电输出端，并且利用动力柜向所述车辆充电桩发送握手信号，并且实现两者之间的握手；

S2、生成针对所述动力柜的模拟车辆辨识数据，并且向所述车辆充电桩发送模拟的车辆辨识数据报文；

S3、利用所述动力柜包括的电压假负载电路将模拟的车辆动力电池电压传输到所述车辆充电桩；

S4、生成针对所述动力柜的充电准备就绪报文，将所述充电准备就绪报文发送到所述车辆充电桩；

S5、生成针对所述动力柜的充电需求报文，并且将所述充电需求报文从所述动力柜发送到所述车辆充电桩，从而启动所述车辆充电桩对所述动力柜的充电。

利用该充电方法可以实现从单个车辆充电桩取电持续对外接到动力柜的多个储能装置进行充电，由于动力柜本身并不是新能源车辆，需要以上的方法对动力柜进行设置以实现动力柜与车辆充电桩之间的通信和电力传输。

优选的，其中所述电压假负载电路用于向所述车辆充电桩提供模拟的车辆动力电池电压以激励车辆充电桩启动充电。电压假负载电路用于模拟车辆动力电池的初始电压并加载至动力柜的充电输入端，使车辆充电桩启动充电功能。

优选的，其中所述电压假负载电路具体包括第一逆变器和整流板，所述充电输入端包括动力电源线端和低压辅助电源线端，所述第一逆变器的输入端连接至所述低压辅助电源线端，所述第一逆变器的输出端连接所述整流板的输入端，所述整流板的输出端连接至所述动力电源线端。由于车辆充电桩会检测待充电方的初始电压，实际电池在待充电前不会没有电，即会有初始电压，初始电压如果为零的话，车辆充电桩会判断未接通，因此可以跳掉不提供电量，电压假负载电路用于模拟车辆电池的初始电压并加载至充电输入端，使车辆充电桩启动充电功能。

优选的，其中所述输出电路设有分流器耦合至所述充电输入端。设置分流器可以检测输出电路的电流值。

优选的，其中所述步骤S5包括：发送恒压充电需求报文至所述车辆充电桩以控制所述车辆充电桩工作在第一设定电压的恒压工作模式，然后接通所述输出电路进行充电。通过控制车辆充电桩进入恒压工作模式，电池在恒压充电的条件下可以得到更好的保护。

进一步优选的，其中所述步骤S5还包括：在发送恒压充电需求报文之前，生成并且发送恒流充电需求报文使所述车辆充电桩工作在第一设定电流的恒流模式，并且在检测所述充电输入端的电压达到所述第一设定电压时，从所述动力柜发送恒压充电需求报文到所述车辆充电桩，并且持续发送所述恒压充电需求报文。通过控制车辆充电桩工作在恒流模式下，从而控制车辆充电桩工作在恒压模式下，进而更好的保护电池。

进一步优选的，其中所述动力柜还包括由多个电阻构成的电流假负载电路，所述电流假负载电路中的假负载被配置为与所述输出电路并联耦合至所述充电输入端，并且所述方法还包括步骤S6：在检测到所述输出电路的电流值小于第二设定电流值时接通所述电流假负载电路以使所述输出电路的电流大于所述第二设定电流值，否则断开所述电流假负载电路。在正常的车辆充电过程中，当输出电路的电流值小于设定电流值时，车辆充电桩将会停止充电，而电流假负载用于加载至充电输入端并接通能够增大主回路的电流，以骗过车辆充电桩让其误以为动力柜所检测到的输出电路的电流一直大于第二设定电流值，使得动力柜能够从车辆充电桩一直获取电能。

进一步优选的，其中所述方法还包括步骤S7：基于当前的电流值，计算出SOC增量后生成模拟的电池状态数据，并且将所述模拟的电池状态数据发送给所述车辆充电桩。将模拟的电池状态数据变化反馈到车辆充电桩，防止车辆充电桩因SOC错误判断电池故障而断开，从而能够继续从车辆充电桩取电。

进一步优选的，其中所述方法还包括步骤S8：在所述动力柜收到需要停止充电的指令时，从所述动力柜向所述车辆充电桩发送停止充电报文。通过发送停止充电报文控制车辆充电桩停止充电。

优选的，其中生成针对所述动力柜的充电准备就绪报文是基于所述模拟的车辆动力电池电压做出的。根据模拟的车辆动力电池电压而发出充电准备就绪报文，其准确度更高。

本申请提出了一种利用动力柜对外接的多个储能装置进行充电的方法，动力柜在接收充电桩的供电后，再将电分配给例如待充电汽车的多个储能装置，这既减少了对车辆充电桩的数量要求，大大提升了利用率，也节省了安装成本，实现一桩多充，不至于产生充电排队的情况出现，具有非常高的社会经济价值。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。

图1是根据本发明的一个具体实施例的动力柜充电系统的原理框图；

图2是根据本发明的一个具体实施例的动力柜的电路原理图；

图3是根据本发明的一个具体实施例的电压假负载电路的原理图；

图4是根据本发明的一个具体实施例的电流假负载电路的原理图；

图5是根据本发明的一个具体实施例的开关控制电路的原理图；

图6是根据本发明的一个实施例的利用动力柜对外接的多个储能装置进行充电的方法流程图；

图7是根据本发明的一个具体实施例的利用动力柜对外接的多个储能装置进行充电的通信初始化流程图；

图8是根据本发明一个具体实施例的动力柜和外接的多个储能装置向车辆充电桩取电的流程图。

附图标记说明：1、动力柜；2、车辆充电桩；3、储能装置；4、动力电源线端；5、低压辅助电源线端；6、输出电路；7、分流器；8、电压假负载电路；9、第一逆变器；10、整流板；11、电流假负载电路；12、电阻；13、开关控制电路。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、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描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括......”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

图1示出了根据本发明的一个具体实施例的动力柜充电系统的原理框图，如图1所示，动力柜充电系统包括：动力柜1、连接动力柜1的充电输入端的车辆充电桩2以及外接到动力柜1的多个储能装置3。本实施例中的储能装置3为储能移动充电桩，在其它实施方式中也可以是储能电池、电动汽车动力电池、固定充电桩等其它具有储存电能功能的设备。其中，充电输入端具体包括动力电源线端4和低压辅助电源线端5，低压辅助电源线端5的输入电压为12V，动力电源线端4的输入电压的范围为200V-750V。

图2示出了根据本发明的一个具体实施例的动力柜的电路原理图，如图2所示，动力柜1包括输出电路6，多个储能装置3连接到输出电路6，输出电路6设有分流器7且耦合至充电输入端，从而对输出电路6的电流进行测量。KM1主触点则用于控制接通或断开输出电路6。

继续参照图2，动力柜1还包括电压假负载电路8。图3示出了根据本发明的一个具体实施例的电压假负载电路的原理图，如图3所示，电压假负载电路8具体包括第一逆变器9和整流板10，第一逆变器9的输入端连接至低压辅助电源线端5，第一逆变器9的输出端连接至整流板10的输入端，整流板10的输出端连接至动力电源线端4。KM2主触点则用于控制接通或断开电压假负载电路8。由于车辆充电桩2会检测待充电方的初始电压，实际电池在待充电前不会没有电，即会有初始电压，初始电压如果为零的话，车辆充电桩2会判断未接通，因此可以跳掉不提供电量。电压假负载电路8用于模拟车辆动力电池的初始电压并加载至充电输入端，使车辆充电桩2启动充电功能。

继续参照图2，动力柜1具体还包括电流假负载电路11。图4示出了根据本发明的一个具体实施例的电流假负载电路的原理图，如图4所示，电流假负载电路11由多个电阻12构成，电流假负载电路11中的假负载被配置为与输出电路6并联耦合至充电输入端。KM3主触点则用于控制接通或断开电流假负载电路11。在正常的车辆充电过程中，当输出电路6的电流值未达到设定电流值，车辆充电桩2将会停止充电。电流假负载电路11用于加载至充电输入端并接通能够增大主回路的电流，以骗过车辆充电桩2让其误以为动力柜1所检测到的输出电路6的电流一直大于设定电流值，使得动力柜1能够从车辆充电桩2一直获取电能。

继续参照图2，动力柜1具体还包括开关控制电路13，开关控制电路13用于控制接通或断开输出电路6、电压假负载电路8和电流假负载电路11，即用于控制闭合或断开KM1、KM2、KM3主触点。图5示出了根据本发明的一个具体实施例的开关控制电路的原理图，如图5所示，KM1、KM2和KM3并联在三条支路上，从而可以独立控制接通或断开输出电路6、电压假负载电路8和电流假负载电路11。

通过上述的动力柜充电系统，电压假负载电路8模拟车辆电池的初始电压，使得车辆充电桩2向动力柜1充电，电流假负载电路11调节输出电路6的电流，使得动力柜1能够从车辆充电桩2一直获取电能，输出电路6再将电能供向多个外接的储能装置3，从而实现一桩多充，不至于产生充电排队的情况出现，能够减少充电焦虑的情况，实现动力柜1找桩取电，再将电分配给多辆待充电车辆。这既减少了车辆充电桩2的数量，大大提升了利用率，也节省了安装成本。

基于上述的动力柜充电系统，本发明提出了一种利用动力柜对外接的多个储能装置进行充电的方法，图6示出了根据本发明的一个实施例的利用动力柜对外接的多个储能装置进行充电的方法流程图，如图6所示，该充电方法包括以下步骤：

S1、将动力柜的充电输入端耦合连接到车辆充电桩的充电输出端，并且利用动力柜向车辆充电桩发送握手信号，并且实现两者之间的握手。动力柜和车辆充电桩互相发送握手信号，若车辆充电桩未收到握手信号，则动力柜持续发生握手信号，直到两者之间实现握手为止。

S2、生成针对动力柜的模拟车辆辨识数据，并且向车辆充电桩发送模拟的车辆辨识数据报文。动力柜模拟车辆电池的状态，使车辆充电桩对动力柜进行充电，模拟车辆辨识数据具体包括车辆的型号、车辆电池的充电电压等。

S3、利用动力柜包括的电压假负载电路将模拟的车辆动力电池电压传输到车辆充电桩。由于车辆充电桩会检测待充电方的初始电压，实际电池在待充电前不会没有电，即会有初始电压，初始电压如果为零的话，车辆充电桩会判断未接通，因此可以跳掉不提供电量，而电压假负载电路用于模拟车辆电池的初始电压并加载至充电输入端，使车辆充电桩启动充电功能。

S4、生成针对动力柜的充电准备就绪报文，将充电准备就绪报文发送到车辆充电桩。通过充电准备就绪报文可以判断车辆充电桩是否准备就绪，本实施例中，充电准备就绪报文是基于模拟的车辆动力电池电压做出的，其准确度更高。

S5、生成针对动力柜的充电需求报文，并且将充电需求报文从动力柜发送到车辆充电桩，从而启动车辆充电桩对动力柜的充电。通过发送充电需求报文，令车辆充电桩对动力柜进行充电。

在一个具体的实施例中，步骤S5包括：发送恒压充电需求报文至车辆充电桩以控制车辆充电桩工作在第一设定电压的恒压工作模式，然后接通输出电路进行充电。本实施例中，第一设定电压的范围值为200-400V，通过控制车辆充电桩进入恒压工作模式，电池在恒压充电的条件下可以得到更好的保护。

在另一个具体的实施例中，步骤S5还包括：在发送恒压充电需求报文之前，生成并且发送恒流充电需求报文使车辆充电桩工作在第一设定电流的恒流模式，并且在检测充电输入端的电压达到第一设定电压时，从动力柜发送恒压充电需求报文到车辆充电桩，并且持续发送恒压充电需求报文。通过控制车辆充电桩工作在恒流模式下，从而控制车辆充电桩工作在恒压模式下，进而更好的保护电池。

参照图6，在一个具体的实施例中，该充电方法还包括步骤S6：在检测到输出电路的电流值小于第二设定电流值时接通电流假负载电路以使输出电路的电流大于第二设定电流值，否则断开电流假负载电路。在正常的车辆充电过程中，当输出电路的电流值小于设定电流值时，车辆充电桩将会停止充电，而电流假负载用于加载至充电输入端并接通能够增大主回路的电流，以骗过车辆充电桩让其误以为动力柜所检测到的输出电路的电流一直大于第二设定电流值，使得动力柜能够从车辆充电桩一直获取电能。

继续参照图6，在一个具体的实施例中，该充电方法还包括步骤S7：基于当前的电流值，计算出SOC增量后生成模拟的电池状态数据，并且将模拟的电池状态数据发送给车辆充电桩。将模拟的电池状态数据变化反馈到车辆充电桩，防止车辆充电桩因SOC错误判断电池故障而断开，从而能够继续从车辆充电桩取电。

继续参照图6，在一个具体的实施例中，该充电方法还包括步骤S8：在动力柜收到需要停止充电的指令时，从动力柜向车辆充电桩发送停止充电报文。通过发送停止充电报文控制车辆充电桩停止充电。

利用上述充电方法可以实现从单个车辆充电桩取电持续对外接到动力柜的多个储能装置进行充电，由于动力柜本身并不是新能源车辆，需要以上的方法对动力柜进行设置以实现动力柜与车辆充电桩之间的通信和电力传输。

图7示出了根据本发明的一个具体实施例的利用动力柜对外接的多个储能装置进行充电的通信初始化流程图，如图7所示，该充电方法具体包括以下步骤：

S101、系统初始化；

S102、动力柜和车辆充电桩互相发送握手信号并等待车辆充电桩的握手信号，若动力柜响应于收到车辆充电桩的握手信号，则进入步骤S103；若动力柜未响应，则重新进入步骤S102；

S103、动力柜模拟车辆辨别数据，并向车辆充电桩发送车辆辨别数据报文。模拟车辆辨识数据具体包括车辆的型号，充电电压等。

S104、动力柜判断接收到的车辆充电桩反馈的辨识结果，若辨识结果为成功，则进入步骤S107；若辨识结果为失败，则进入步骤S105；

S105、对失败的次数进行计数并判断，若失败次数未达到设定的上限值，则返回步骤S103；否则进入步骤S106；

S106、错误处理，后进入步骤S120。

S107、动力柜模拟车辆动力电池电压，并接通电压假负载电路，即闭合KM2，将模拟的车辆动力电池电压通过充电输入端反馈至车辆充电桩。

图8示出了根据本发明一个具体实施例的动力柜和外接的多个储能装置向车辆充电桩取电的流程图，如图8所示，动力柜通信初始化后，进入以下取电流程，取电流程包括以下步骤：

S108、基于反馈的模拟车辆动力电池电压后，动力柜模拟车辆准备就绪报文并发送至车辆充电桩；

S109、等待车辆充电桩反馈的车辆准备就绪报文，判断车辆充电桩是否准备就绪，若未准备就绪，则进入步骤S110，若准备就绪，则关闭电压假负载电路，即断开KM2，进入步骤S111；

S110、对等待时间进行计时并判断是否超时，若未超时则进入步骤S108，若超时则进入步骤S106；

S111、设定第一设定电压，控制充电输入端电流从0开始累加到第一设定电流的参数，向车辆充电桩发送恒流充电需求报文；

S112、基于恒流模式下，检查充电输入端的电压是否达到第一设定电压，若达到则进入步骤S113，否则进入步骤S111；

S113、接通输出电路，即闭合KM1，将充电需求从恒流模式改为恒压模式；

S114、动力柜向车辆充电桩持续发送恒压充电需求报文；

S115、判断输出电路中的电流是否小于第二设定电流，若是，则进入步骤S116；若否，则进入步骤S117；

S116、接通电流假负载电路，即闭合KM3，执行步骤S114；

S117、关断电流假负载电路，即关断KM3，进入步骤S118；

S118、基于当前的电流值，计算出SOC增量后模拟出车辆电池状态数据，并且将模拟的车辆电池状态数据发送给车辆充电桩；

S119、检查动力柜是否收到停止充电报文。本实施例中，当步骤S118中模拟的车辆电池状态数据显示车辆电池已充满电时，动力柜会自动接收到停止充电报文，在其它实施方式中，也可通过人工或者额外的装置进行干预，从而使得向动力柜发送一个停止充电报文。

S120、从动力柜向车辆充电桩发送停止充电报文；

S121、车辆充电桩停止充电。

通过上述的充电方法，动力柜在接收充电桩的供电后，再将电分配给例如待充电车辆的多个储能装置，这既减少了对车辆充电桩的数量要求，大大提升了利用率，也节省了安装成本，实现一桩多充，不至于产生充电排队的情况出现，具有非常高的社会经济价值。

显然，本领域技术人员在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以作出对本发明的实施例的各种修改和改变。以该方式，如果这些修改和改变处于本发明的权利要求及其等同形式的范围内，则本发明还旨在涵盖这些修改和改变。词语“包括”不排除未在权利要求中列出的其它元件或步骤的存在。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于获利。权利要求中的任何附图标记不应当被认为限制范围。

Claims (6)

1.一种利用动力柜对外接的多个储能装置进行充电的方法，其中所述动力柜包括用于连接到车辆充电桩的充电输入端，并且所述动力柜还包括输出电路以用于给外接到所述动力柜的多个储能装置充电，所述动力柜还包括由多个电阻构成的电流假负载电路，所述电流假负载电路中的假负载被配置为与所述输出电路并联耦合至所述充电输入端，所述方法包括以下步骤：

S1、将所述动力柜的充电输入端耦合连接到所述车辆充电桩的充电输出端，并且利用动力柜向所述车辆充电桩发送握手信号，并且实现两者之间的握手；

S2、生成针对所述动力柜的模拟车辆辨识数据，并且向所述车辆充电桩发送模拟的车辆辨识数据报文；

S3、利用所述动力柜包括的电压假负载电路将模拟的车辆动力电池电压传输到所述车辆充电桩；其中所述电压假负载电路用于向所述车辆充电桩提供模拟的车辆动力电池电压以激励车辆充电桩启动充电，所述电压假负载电路具体包括第一逆变器和整流板，所述充电输入端包括动力电源线端和低压辅助电源线端，所述第一逆变器的输入端连接至所述低压辅助电源线端，所述第一逆变器的输出端连接所述整流板的输入端，所述整流板的输出端连接至所述动力电源线端；

S4、生成针对所述动力柜的充电准备就绪报文，将所述充电准备就绪报文发送到所述车辆充电桩；其中生成针对所述动力柜的充电准备就绪报文是基于所述模拟的车辆动力电池电压做出的；

S5、生成针对所述动力柜的充电需求报文，并且将所述充电需求报文从所述动力柜发送到所述车辆充电桩，从而启动所述车辆充电桩对所述动力柜的充电；

S6：在检测到所述输出电路的电流值小于第二设定电流值时接通所述电流假负载电路以使所述输出电路的电流大于所述第二设定电流值，否则断开所述电流假负载电路。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述输出电路设有分流器耦合至所述充电输入端。

3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤S5包括：发送恒压充电需求报文至所述车辆充电桩以控制所述车辆充电桩工作在第一设定电压的恒压工作模式，然后接通所述输出电路进行充电。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述步骤S5还包括：在发送恒压充电需求报文之前，生成并且发送恒流充电需求报文使所述车辆充电桩工作在第一设定电流的恒流模式，并且在检测所述充电输入端的电压达到所述第一设定电压时，从所述动力柜发送恒压充电需求报文到所述车辆充电桩，并且持续发送所述恒压充电需求报文。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述方法还包括步骤S7：基于当前的电流值，计算出SOC增量后生成模拟的电池状态数据，并且将所述模拟的电池状态数据发送给所述车辆充电桩。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述方法还包括步骤S8：在所述动力柜收到需要停止充电的指令时，从所述动力柜向所述车辆充电桩发送停止充电报文。