CN114379397A - 一种具有充电唤醒的充电桩及充电唤醒后的能量控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供的一种具有充电唤醒的充电桩及充电唤醒后的能量控制方法，所述充电桩包括：枪头，包括：第一电阻、与第一电阻并联的第一开关、与第一开关串联的第二电阻；其中，第一开关串联有第二开关，所述第一开关与第二开关并联于第一电阻；控制器，用于发送唤醒指令，以唤醒充电；开关驱动电路，分别与所述控制器和第二开关连接，用于依据唤醒指令输出电压以控制第二开关执行一次断开动作和一次闭合动作。本申请能够实现充电终止后的唤醒，且无需对车辆进行改造或加装，且可以实现无人情况下的自动唤醒，或定时唤醒，大大保证了充电过程的稳定性和用电便利性。

Description

一种具有充电唤醒的充电桩及充电唤醒后的能量控制方法

技术领域

本申请涉及充电控制、充电桩技术领域，特别是涉及一种具有充电唤醒的充电桩及充电唤醒后的能量控制方法。

背景技术

如图1所示，展示为现有充电原电路的原理示意图。该图是来自GB/T 18487.1-2015附录A描述的交流充电控制导引电路与控制原理，具体为充电模式3连接方式C的控制导引电路原理。目前车辆控制装置通过PE与CC之间检测到电阻的变化来触发车辆充电唤醒的，其中，开关S3会通过枪头的下压按钮，由断开状态转为闭合状态，从而令车辆控制装置检测到的阻值由RC+R4变为RC，以此触发充电唤醒。

而当充电中止时：

1)若充电桩CP信号变为直流电压输出，电动车辆会判定交易已结束，进入休眠状态；

2)即使充电桩CP信号保持PWM方波输出，因交流供电回路无电能输出，超过一定时间后电动车辆也会主动停止充电过程，进入休眠状态。

电动车辆休眠后，将其唤醒的可靠方式是重新插入充电枪，虽然该方式对所有电动车辆有效，但当车主未发现或离开时，仍无法重新唤醒。此外，一些充电桩厂家也可和电动车辆厂家经过协议对接后，通过改变CP信号(如置为负12V直流输出)唤醒休眠的电动车辆，但这需要车辆方的参与，实际应用和推广存在困难。

因此，基于现有的交流充电控制导引电路有必要提出一种在车辆中止后能够智能的再次唤醒。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种具有充电唤醒的充电桩及充电唤醒后的能量控制方法，以解决现有充电中止后再次唤醒存在的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种具有充电唤醒的充电桩，所述充电桩包括：枪头，包括：第一电阻、与第一电阻并联的第一开关、与第一开关串联的第二电阻；其中，第一开关串联有第二开关，所述第一开关与第二开关并联于第一电阻；控制器，用于发送唤醒指令，以唤醒充电；开关驱动电路，分别与所述控制器和第二开关连接，用于依据唤醒指令输出电压以控制第二开关执行一次断开动作和一次闭合动作。

于本申请一实施例中，所述第一开关常闭开关。

于本申请一实施例中，所述枪头还包括：下压按钮，用于解除枪头机械锁止；按下下压按钮第一开关断开，松开下压按钮第一开关闭合。

于本申请一实施例中，所述第二开关为继电器开关。

于本申请一实施例中，所述第二开关为常闭继电器开关。

于本申请一实施例中，所述唤醒指令包括即时唤醒指令和定时唤醒指令。

于本申请一实施例中，所述唤醒指令包括一次断开指令和一次连通指令。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种充电唤醒后的能量控制方法，应用如上所述的具有充电唤醒的充电桩，所述方法包括：预先录入配电变压器的允许输出功率P1，并获取配电变压器的实际输出功率P2；当接收到充电桩的充电请求后，比较允许输出功率P1、实际输出功率P2、充电桩功率P3，以判断该充电桩是否允许充电；当该充电桩允许充电时，令该充电桩对车辆进行唤醒。

于本申请一实施例中，所述判断该充电桩是否允许充电的方法包括：若P2+P3≤P1，则允许当前充电桩充电；若P2+P3＞P1，则判断是否有比充电请求的当前充电桩优先级更低的在用充电桩；若无，则禁止当前充电桩的充电请求；若有，则以在用充电桩的功率之和为P4判断P4与P3的大小；若P4＜P3，则禁止当前充电桩的充电请求；若P4≥P3，则通过动态规划算法退出低优先级在用充电桩，并允许当前充电桩充电。

于本申请一实施例中，所述令该充电桩对车辆进行唤醒的方法包括：发送唤醒指令；其中，所述唤醒指令包括一次断开指令和一次连通指令；所述唤醒指令令枪头中的开关执行一次断开动作和一次闭合动作，以供车辆检测到表征唤醒的阻值变化。

综上所述，本申请提供的一种具有充电唤醒的充电桩及充电唤醒后的能量控制方法，所述充电桩包括：枪头，包括：第一电阻、与第一电阻并联的第一开关、与第一开关串联的第二电阻；其中，第一开关串联有第二开关，所述第一开关与第二开关并联于第一电阻；控制器，用于发送唤醒指令，以唤醒充电；开关驱动电路，分别与所述控制器和第二开关连接，用于依据唤醒指令输出电压以控制第二开关执行一次断开动作和一次闭合动作。

本申请能够实现充电终止后的唤醒，且无需对车辆进行改造或加装，且可以实现无人情况下的自动唤醒，或定时唤醒，大大保证了充电过程的稳定性和用电便利性。

附图说明

图1显示为本申请于一实施例中现有充电原电路的原理示意图。

图2显示为本申请于一实施例中本申请充电原电路的原理示意图。

图3显示为本申请于一实施例中充电唤醒后的能量控制方法的流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，虽然图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，但其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在通篇说明书中，当说某部分与另一部分“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。另外，当说某种部分“包括”某种构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非将其它构成要素，排除在外，而是意味着可以还包括其它构成要素。

其中提到的第一、第二及第三等术语是为了说明多样的部分、成分、区域、层及/或段而使用的，但并非限定于此。这些术语只用于把某部分、成分、区域、层或段区别于其它部分、成分、区域、层或段。因此，以下叙述的第一部分、成分、区域、层或段在不超出本申请范围的范围内，可以言及到第二部分、成分、区域、层或段。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

如图2所示，展示为本申请充电原电路的原理示意图。如图所示，包括：充电桩100和车辆200，充电桩100带有抢头，车辆200上设置有插座210，枪头110插入插座210进行充电。

于本申请中，所述充电桩100包括：枪头110；所述枪头110包括：第一电阻R4、与第一电阻R4并联的第一开关S3、与第一开关S3串联的第二电阻RC。其中，所述第一开关常闭开关。所述枪头110还包括：下压按钮(未示出)，用于解除枪头110机械锁止；按下下压按钮第一开关断开，松开下压按钮第一开关闭合。

简单来说，第一电阻R4、第二电阻RC安装在枪头110，第一开关S3为枪头110的内部常闭开关，与枪头110上的下压按钮联动，下压按钮(如扣动扳机)用以触发机械锁止装置，按下按钮在解除机械锁止功能的同时可令第一开关S3处于断开状态。

常规唤醒过程：车辆200上的车辆200控制装置通过测量检测点3与PE(接地线)之间的电阻值来判断枪头110与车辆200的插座210是否完全连接。

1)如果枪头110未插入插座210时，车辆200控制装置检测到的电阻值为无穷大；

2)当按下下压按钮，接触枪头110机械锁止装置，同时第一开关S3断开，并将枪头110插入插座210，此时车辆200控制装置检测到的电阻值为RC+R4；

3)当枪头110插入车辆200的插座210后，释放下压按钮，此时第一开关S3再次闭合，车辆200控制装置检测到的电阻值为RC。

4)当车辆200控制装置检测到电阻值由RC→RC+R4时，车辆200的充电功能或模块被唤醒，并启动充电。

充电与中止过程：

车辆200通过检测点2实时检测CP信号：CP信号为PWM方波，对应表示充电桩100能否正常提供电能或正常充电；当CP信号为直流时，充电桩100则不能正常提供电能，如正常充电结束或因故障不能继续充电。

充电过程中，充电桩100在交流供电回路输出电能的同时，会通过CP信号输出PWM方波；中止充电时，充电桩100会断开输出继电器，交流供电回路无电能输出，此时CP信号可设置为直流电压输出或继续保持PWM方波输出。

中止充电时，若充电桩100CP信号变为直流电压输出，车辆200会判定交易已结束，进入休眠状态；即使充电桩100CP信号保持PWM方波输出，因交流供电回路无电能输出，超过一定时间后电动车辆200也会主动停止充电过程，进入休眠状态。

因为车辆200控制装置是通过测量检测点3与PE之间的电阻值来判定充电枪是否插入电动车辆200，所以电动车辆200休眠后，将其唤醒的可靠方式是重新插入充电枪，该方式对所有电动车辆200有效，但当但当车主未发现或离开时，仍无法智能重新唤醒；此外，在一些示例中，充电桩100厂家也可和电动车辆200厂家经过协议对接后，通过改变CP信号(如置为负12V直流输出)唤醒休眠的电动车辆200，但这需要车辆200方的参与，实际应用和推广存在困难。

为改善上述问题，本申请通过增加第二开关S4、控制器120及开关驱动电路130，模拟插枪过程(即模拟RC+R4→RC的过程)，从而保证即使电动车辆200进入休眠状态，也可在合适的时候将其唤醒，再次充电。

具体来说，第一开关S3串联有第二开关S4，所述第一开关S3与第二开关S4并联于第一电阻R4；控制器120，用于生成或接收唤醒指令，以供中止充电或唤醒充电；开关驱动电路130，分别与所述控制器120和第二开关S4连接，用于依据唤醒指令输出电压以控制第二开关S4的通断。

于本实施例，所述第二开关S4为继电器开关。优选地，所述第二开关S4为常闭继电器开关。

简单来说，正常情况下，第二开关S4开关处于常闭状态，在枪头110插入插座210的前后过程中，第一开关S3的状态变化为闭合→断开→闭合，车辆200控制装置检测到电阻由RC+R4→RC时，电动车辆200被唤醒，并启动充电。

当中止充电后，需要再次唤醒电动车辆200时，此时第一开关S3处于常闭状态，控制器120通过开关驱动电路130控制第二开关S4的开关状态为闭合→断开→闭合模拟插枪过程，车辆200控制装置检测到电阻由RC+R4→RC时，电动车辆200被唤醒，并启动充电。

所述唤醒指令包括一次断开指令和一次连通指令。简单来说，所述控制器120发送一次断开指令，令第二开关S4的开关状态由闭合→断开，此时车辆200控制装置检测到电阻为RC+R4，再发送一次连通指令，令第二开关S4的开关状态由断开→闭合，此时车辆200控制装置检测到电阻为RC，至此车辆200控制装置检测到电阻由RC+R4→RC，故电动车辆200被唤醒，并启动充电。

于本实施例，所述唤醒指令包括即时唤醒指令和定时唤醒指令

例如，当充电桩100检测中充电意外终止时，自动触发控制器120发送即时唤醒指令，以供重新唤醒车辆200充电功能。

再如，用户可以在插入枪头110后设定何时充电，如设定晚间低价用电区间时充电，那么用户停车并把充电枪插入电动车辆200，然后在app或充电桩100设置启动时间，在达到设定时间后，充电桩100控制第二开关S4开关由闭合→断开→闭合模拟插枪过程，唤醒电动车辆200，并启动充电。这样，用户可以在夜晚用电低谷时期充电，节省成本。

综上所述，本申请提出的一种具有充电唤醒的充电桩能够实现充电终止后的唤醒，且无需对车辆进行改造或加装，且可以实现无人情况下的自动唤醒，或定时唤醒，大大保证了充电过程的稳定性和用电便利性。

在一或多个实施例中，在充电站设计中，配电变压器的容量选型通常根据所有终端负荷(主要为充电桩)的设备功率、需要系数、同时系数求出。由于需要系数、同时系数通常小于1，因此，配电变压器的容量小于所有充电桩设备功率直接相加之和。这种设计是合理的，因为绝大多数时候所有充电桩不会同时投入工作，这样设计可以减少不必要的投资。但是在充电高峰期，如果对场站的充电桩不加以能量管理，可能会出现实际投入使用的充电桩功率总和超过配电变压器容量的情况，对电力系统的稳定可靠运行造成威胁。

尤其是，基于本申请的充电桩的唤醒功能，即当充电桩唤醒车辆充电后，如果不加以控制容易出现投入使用的充电桩功率总和超过配电变压器容量的情况。为此本申请基于所述充电桩还提供了一种充电唤醒后的能量控制方法。

优选地，上述方法所应用的硬件架构包括：检测模块、配电变压器、充电桩。其中，检测模块包括电压和电力检测，用于检测配电变压器的输出电压、输出电流。

如图3所示，展示为本申请于一实施例中充电唤醒后的能量控制方法，如图所示，所述方法包括：

步骤S1：预先录入配电变压器的允许输出功率(或额定功率)P1，并获取配电变压器的实际输出功率P2。

优选地，通过检测模块来检测配电变压器的输出电压、输出电流以获得。

步骤S3：比较允许输出功率P1、实际输出功率P2、充电桩功率P3，以判断该充电桩是否允许充电。

具体来说，判断方法包括：

1)若P2+P3≤P1，则允许当前充电桩充电。

即若P2+P3≤P1，则实际投入使用的充电桩功率总和是没有超过配电变压器容量的，因此可以允许当前充电桩充电。

2)若P2+P3＞P1，则判断是否有比充电请求的当前充电桩优先级更低的在用充电桩。

即当P2+P3＞P1，则实际投入使用的充电桩功率总和超过了配电变压器容量，故此时是不能够允许当前充电桩充电的，为进一步解决这一问题，本申请去判断是否有比充电请求的当前充电桩优先级更低的在用充电桩。

需要说明的是，这里的优先级可以表征充电的需求紧急程度或用户的会员等级等。且本申请不限制具体的优先级内容，这里用于表示充电桩被需求程度即可。

3)若无，则禁止当前充电桩的充电请求；

4)若有，若有，则以在用充电桩的功率之和为P4判断P4与P3的大小；

5)若P4＜P3，则禁止当前充电桩的充电请求；若P4≥P3，则通过动态规划算法退出低优先级在用充电桩，并允许当前充电桩充电。

即简单来说，当判断出存在其他再用充电桩中存在比用电请求的当前充电桩的优先级更低且功率更大的，则退出再用充电桩，允许当前充电桩充电。

步骤S3：当该充电桩允许充电时，令该充电桩对车辆进行唤醒。

其中，所述方法包括：

步骤S31：发送唤醒指令；其中，所述唤醒指令包括一次断开指令和一次连通指令；

步骤S32：所述唤醒指令令枪头中的开关执行一次断开动作和一次闭合动作，以供车辆检测到表征唤醒的阻值变化。

简单来说，由如图2所示的所述控制器发送一次断开指令，令第二开关S4的开关状态由闭合→断开，此时车辆控制装置检测到电阻为RC+R4，再发送一次连通指令，令第二开关S4的开关状态由断开→闭合，此时车辆控制装置检测到电阻为RC，至此车辆控制装置检测到电阻由RC+R4→RC，故电动车辆被唤醒，并启动充电。

简单来说，在申请在唤醒后，令优先级较低而总负荷超过配电变压器容量时中止充电，并在可以充电的时候再次唤醒电动车辆启动充电，投入使用的充电桩功率总和超过配电变压器容量的情况。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中包含通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种具有充电唤醒的充电桩，其特征在于，所述充电桩包括：

枪头，包括：第一电阻、与第一电阻并联的第一开关、与第一开关串联的第二电阻；其中，第一开关串联有第二开关，所述第一开关与第二开关并联于第一电阻；

控制器，用于发送唤醒指令，以唤醒充电；

开关驱动电路，分别与所述控制器和第二开关连接，用于依据唤醒指令输出电压以控制第二开关执行一次断开动作和一次闭合动作。

2.根据权利要求1所述的具有充电唤醒的充电桩，其特征在于，所述第一开关常闭开关。

3.根据权利要求2所述的具有充电唤醒的充电桩，其特征在于，所述枪头还包括：下压按钮，用于解除枪头机械锁止；按下下压按钮第一开关断开，松开下压按钮第一开关闭合。

4.根据权利要求1所述的具有充电唤醒的充电桩，其特征在于，所述第二开关为继电器开关。

5.根据权利要求4所述的具有充电唤醒的充电桩，其特征在于，所述第二开关为常闭继电器开关。

6.根据权利要求1所述的具有充电唤醒的充电桩，其特征在于，所述唤醒指令包括即时唤醒指令和定时唤醒指令。

7.根据权利要求1或6所述的具有充电唤醒的充电桩，其特征在于，所述唤醒指令包括一次断开指令和一次连通指令。

8.一种充电唤醒后的能量控制方法，其特征在于，应用如权利要求1-7中任意一项所述的具有充电唤醒的充电桩，所述方法包括：

预先录入配电变压器的允许输出功率P1，并获取配电变压器的实际输出功率P2；

当接收到充电桩的充电请求后，比较允许输出功率P1、实际输出功率P2、充电桩功率P3，以判断该充电桩是否允许充电；

当该充电桩允许充电时，令该充电桩对车辆进行唤醒。

9.根据权利要求8所述的充电唤醒后的能量控制方法，其特征在于，所述判断该充电桩是否允许充电的方法包括：

若P2+P3≤P1，则允许当前充电桩充电；

若P2+P3＞P1，则判断是否有比充电请求的当前充电桩优先级更低的在用充电桩；

若无，则禁止当前充电桩的充电请求；

若有，则以在用充电桩的功率之和为P4判断P4与P3的大小；

若P4＜P3，则禁止当前充电桩的充电请求；若P4≥P3，则通过动态规划算法退出低优先级在用充电桩，并允许当前充电桩充电。

10.根据权利要求8所述的充电唤醒后的能量控制方法，其特征在于，所述令该充电桩对车辆进行唤醒的方法包括：

发送唤醒指令；其中，所述唤醒指令包括一次断开指令和一次连通指令；

所述唤醒指令令枪头中的开关执行一次断开动作和一次闭合动作，以供车辆检测到表征唤醒的阻值变化。

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