CN115276193A - 基于电力载波的充电桩分段充电方法及系统 - Google Patents

基于电力载波的充电桩分段充电方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN115276193A
CN115276193A CN202211198112.3A CN202211198112A CN115276193A CN 115276193 A CN115276193 A CN 115276193A CN 202211198112 A CN202211198112 A CN 202211198112A CN 115276193 A CN115276193 A CN 115276193A
Authority
CN
China
Prior art keywords
charging
power
communication
carrier
loop
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202211198112.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115276193B (zh
Inventor
刘皓琼
陈文杰
刘鼎议
周志强
张吉茂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhonggan Communication Group Co ltd
Original Assignee
Zhonggan Communication Group Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhonggan Communication Group Co ltd filed Critical Zhonggan Communication Group Co ltd
Priority to CN202211198112.3A priority Critical patent/CN115276193B/zh
Publication of CN115276193A publication Critical patent/CN115276193A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115276193B publication Critical patent/CN115276193B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/66—Data transfer between charging stations and vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/67—Controlling two or more charging stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00007—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using the power network as support for the transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/00032—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by data exchange
    • H02J7/00036—Charger exchanging data with battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations

Abstract

本发明公开了一种基于电力载波的充电桩分段充电方法及系统，以电力载波总线实现低压配电站与充电控制单元的全双工通信，将电动汽车电池单元的充电过程划分为三个阶段，实时采集多个时间周期下各个电池单元两端的电压数值，通过获取电池单元两端电压的平均偏离程度作为判断不同充电阶段的标准，针对不同充电阶段的特性进行充电功率的动态化调整。另外，通过电力载波速率为不同充电阶段分配对应的通信优先级，进而确保充电桩实现分段充电的功能。

Description

基于电力载波的充电桩分段充电方法及系统
技术领域
本发明涉及充电功率调节技术，尤其涉及一种基于电力载波的充电桩分段充电方法及系统。
背景技术
电动汽车的续航问题属于公共领域内的问题，电动汽车的续航在一定程度上与充电效率有着直接关系。目前电动汽车使用的电池内部结构均为多个小型电池单元构成，通过电池包控制策略维持恒定的功率输出，但是这种若干电池单元构成的电池总成在充电的过程中存在能效分配不均衡的问题，导致电池的荷电状态（State of Charge，SOC）为100%的情况下，依然存在部分电池单元SOC＜100%的状态，产生类似“虚电”的问题。针对这一问题的解决办法有很多，例如，文献《动力锂电池建模与SOC估计策略研究》（李华，2018，太原科技大学）中就提到了一种预测电动汽车电池单元SOC来进行充电优化的技术方法，精确预测电动汽车使用的三元锂电池的特性与等效电路，提出了分时SOC优化策略；再如，CN111313477A公开了一种基于信号采集变压器的充电功率调节方法，通过布置信号采集单元获取相关电学参数，利用变压器对输出功率进行调节。
现有技术在电动汽车充电功率调节方面依赖于电力系统进行调节，功率调节主要是面向充电全阶段的控制方法，在解决这一问题的过程中并没有考虑到电动汽车电池单元在不同阶段的充电功率需求，面向整个过程的调节算法较为复杂，且存在资源浪费的问题。因此，现有技术希望能够按照电动汽车电池单元充电的不同阶段的特性，构建相应的自适应功率调节系统与方法。进一步的，现有技术还希望优化充电系统的通信方式，在尽可能减少成本投入的基础上，提高充电桩充电系统的通信效率。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种基于电力载波的充电桩分段充电方法及系统，通过获取多个时间周期内各个电池单元两端的电压数值，充电控制单元计算各个电池单元两端电压的平均偏离程度，将平均偏离程度超过设定阈值作为不同阶段充电的起始状态，通过对不同阶段的功率输出值进行控制与修正，确保电池单元在充电的全阶段能够适配最佳的充电功率，提高充电效率，减轻电网负载。另外，还提出了一种充电桩电力载波的充电桩分段充电系统，通过构建电力总线，利用通信载波进行全双工通信，实现了不同充电阶段分优先级的通信方式。
本申请的一种基于电力载波的充电桩分段充电方法可通过以下步骤实现：
步骤1：低压配电站连接至多个充电桩，在充电桩内设置第一模组和第二模组，电池单元经第一模组与低压配电站组成充电回路，第一模组以初始功率P0向电池单元供电；
步骤2：第一通信单元、第二通信单元与电池单元并联，充电控制单元经第一通信单元与第二通信单元组成基于充电回路的通信回路，第一通信单元向该通信回路分配第一载波速率；
步骤3：第二通信单元经充电回路上报电池单元的第一充电参数，第一模组以恒定功率P1向电池单元供电；
步骤4：在每一通信周期，第二通信单元经通信回路上报瞬时充电功率，充电控制单元生成n个通信周期的第一功率集{P(x,1),P(x,2),…,P(x,n)}；
步骤5：充电桩根据第一功率集生成状态参数Pt，若Pt∉第一置信区间K1，进入步骤6，否则返回步骤4；
步骤6：充电回路接入第二模组，第二模组提供可变功率P2，充电控制单元向通信回路分配第二载波速率；
步骤7：在每一通信周期，第二通信单元经通信回路上报瞬时充电功率，充电控制单元生成n个通信周期的第二功率集{P(y,1),P(y,2),…,P(y,n)}；
步骤8：充电桩根据第二功率集生成状态参数Pt，若Pt∉第二置信区间K2，进入步骤9，否则返回步骤7；
步骤9：在充电回路断开第一模组，维持第二模组的可变功率P2，第一通信单元向通信回路分配第三载波速率；
步骤10：电池单元进入涓流充电状态，第二通信单元经通信回路上报第二充电参数。
在本发明中，第二载波速率＞第一载波速率＞第三载波速率，第一通信单元先满足第二载波速率的QoS性能，在满足所有第二载波速率的QoS性能后，再分配第一载波速率，最后分配第三载波速率。
在本发明中，第一载波速率、第二载波速率与第三载波速率由第二通信单元上所分配的信道增益、噪声功率、电力载波所分配的功率值确定。
在本发明中，通过OFDM符号构成队列长度标识作为分配载波速率的标记，若OFDM符号缓存区队列长度小于预设值，将该OFDM符号对应的载波速率置于缓存区内，反之，则分配载波速率至对应通信回路。
在本发明中，第一充电参数与第二充电参数为当前电池单元两端在两个通信时间点采集的瞬时充电电压数值，充电控制单元基于第一充电参数与第二充电参数确定恒定功率P1的数值。
在本发明中，第一功率集与第二功率集为多个采样时间点上检测电池单元两端瞬时功率所构成的集合，所述第一功率集与第二功率集均为有限数集，存储在充电控制单元寄存器中，经过下一采样时间点后更新的功率集会覆盖上一采样时间点的功率集。
在本发明中，第一置信区间K1与第二置信区间K2由第一功率集与第二功率集中动态最大值与动态最小值的极差决定，K1∈[P1-(R1/2), (R1/2)+P1]，K2∈[(P1+P2)-(R2/2),(R2/2)+(P1+P2)]其中，R1与R2分别为第一功率集与第二功率集中动态最大值与最小值的极差。
一种根据所述基于电力载波的充电桩分段充电方法的充电系统，包括低压配电站、充电桩、负载，低压配电站具有第一通信单元，充电桩至少包括第一模组、第二模组，负载至少包括电池单元、充电控制单元以及第二通信单元。
在本发明中，电池单元经第一模组与低压配电站组成充电回路，充电控制单元经第一通信单元与第二通信单元组成基于充电回路的通信回路。
在本发明中，第一模组以恒定功率P1向电池单元供电时，第一通信单元向该通信回路分配第一载波速率，第二模组提供可变功率P2时，充电控制单元向通信回路分配第二载波速率，断开第一模组时，第一通信单元向通信回路分配第三载波速率。
实施本发明的基于电力载波的充电桩分段充电方法及系统，具有以下有益效果：通过电力载波实现低压配电站与充电控制单元的双向通信反馈，减少了制造成本，提高了通信的稳定性，根据电动车电池单元蓄能特性，分不同阶段采用不同功率进行充电，在提高充电效益的同时，能够减少不必要的电能损耗，最大化各个电池单元充电结束后的SOC值，并且减轻在高峰充电阶段充电站电网的负载。
附图说明
图1为电动汽车充电过程中瞬时充电功率随时间变化的曲线图；
图2为本发明的基于电力载波的充电桩分段充电方法的流程图；
图3为本发明的基于电力载波的充电桩分段充电方法中低压配电站与电池单元之间的通信过程示意图；
图4为本发明的第二通信单元的模块硬件图；
图5为本发明的电动汽车充电功率的拟合曲线图；
图6为本实施例中优选的LMS自适应滤波算法的流程图；
图7为本发明的基于电力载波的充电桩分段充电系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
现有技术下，电动汽车的能源供应来自于蓄电池，蓄电池均为多个电池单元构成的电池模块，充电过程的直接对象为各个电池单元。不同电池单元在实际充电过程所分配的电能并不均衡，电池单元在同一时间点上SOC值存在差异性。参照图1，现有技术下电动汽车充电特性可以划分为两个阶段，在第一充电阶段内，各个电池单元两端瞬时充电功率分布较为平稳；第二充电阶段内，各个电池单元两端的瞬时充电功率波动较大。
在第一充电阶段内，通过第一模组单独供电；在第二充电阶段内，实际充电功率需求较高，且变化较大，故采用第二模组辅助供电。另外，本系统采用电力总线通信的形式搭建低压配电站与充电控制单元之间的通信链路，减少通信单元布置数量，提高通信稳定性。
参照图2与图3，本发明的基于电力载波的充电桩分段充电方法具体包括以下几个步骤。
步骤1：低压配电站连接至多个充电桩，在充电桩内设置第一模组和第二模组，电池单元经第一模组与低压配电站组成充电回路，第一模组以初始功率P0向电池单元供电。
在本实施例中，第一模组与第二模组分别控制多个稳压设备，稳压设备安装在充电控制单元中，当多辆电动汽车共用一个充电桩的情况下，第一模组与第二模组可以通过充电控制单元，实现多辆电动汽车充电的功率调节。
初始功率P0的值由充电控制单元经过计算得出。充电控制单元获取配电网的基本参数，包括当前充电设备所处节点的电压值、支路功率灵敏度，设置参数k=0，记录充电功率为0，通过潮流计算得到当前配电网电压，按照常规负荷功率计算最优的初始功率P0。
本实施例中，初始功率P0计算模型的目标函数为：
Figure 834999DEST_PATH_IMAGE001
，其中，u1为当前充电设备所处节点的电压值，
Figure 120487DEST_PATH_IMAGE002
为 统计时间周期，umax为当前充电设备所处节点在
Figure 264024DEST_PATH_IMAGE002
时间内的最大值，β(u)为充电支路功率 灵敏度，J(t)是以时间为自变量的电网负载函数，属于电网的参数，可直接获取。
步骤2：第一通信单元、第二通信单元与电池单元并联，充电控制单元经第一通信单元与第二通信单元组成基于充电回路的通信回路，第一通信单元向该通信回路分配第一载波速率，第二通信单元经充电回路上报电池单元的第一充电参数，第一模组以恒定功率P1向电池单元供电。
在本实施例中，所述第一通信单元、第二通信单元基于电流模式实现脉宽调制，充电控制单元直接接入第二通信单元的通信接口，可以有效避免电力通信总线工作中的电磁干扰问题。参照图4，本实施例优选的第二通信单元包括处理器、通信接口、信号调制器、电力线耦合接口，其中，处理器对调制解调信号进行控制，信号调制器可以将低频信号调制到高频载波上，输出后的信号经过功率放大之后进入电力线耦合接口，电力线耦合接口与电网连接，作为充电功率的输入端。
恒定功率P1通过单片机对功率恒定进行信号输出。所述单片机按照第一模组的供电参数生成随时间变化的PWM占空比信号，调节恒定功率P1保持稳定。在本实施例中，恒定功率的输出采用线性放大期间GD315对电压进行检测，采用霍尔传感器检测实施输出电流大小，电网电压通过整流输出经过RC整流滤波器进行控制。第一模组中数字采样对输出到充电终端的电压、电流进行检测，按照设定的恒定功率P1数值大小，调节电压电流参数值，电网电流经过整流滤波之后进行变压处理，最终以恒定功率值输出充电。
步骤3：在每一通信周期，第二通信单元经通信回路上报瞬时充电功率，充电控制单元生成n个通信周期的第一功率集{P(x,1),P(x,2),…,P(x,n)}。
第一功率集中包含一定时间内充电电池单元两端的瞬时充电功率，第一功率集与第二功率集数据存储在充电控制单元内置的寄存器中，其中的元素数量是不断增加的，寄存器种类为典型累加寄存器（ACC），在充电进入下一阶段之后，ACC检测到标志位指令，自动读取下一阶段的功率集数据，且覆盖上一阶段的功率集数据。
步骤4：充电桩根据第一功率集生成状态参数Pt，若Pt∉第一置信区间K1，进入步骤5，否则返回步骤3。在本实施例中，参照图5，采样周期是固定的，而采样周期下所对应的瞬时充电功率采集结果与置信区间的长度相对应。第一功率集{P(x,1),P(x,2),…,P(x,n)}，集合中的最大值与最小值记为Px(max)与Px(min)，R1为第一功率集的极差，即R1= Px(max)- Px(min)，第一置信区间K1为当前充电功率的波动范围，即K1∈[P1-(R1/2), (R1/2)+P1]。
当监测到某一时刻的瞬时充电功率超出了第一置信区间，按照电动汽车电池单元充电的特性，说明部分电池单元SOC接近饱和状态，部分电池单元SOC未进入饱和状态，恒定功率P1作为输出终端供电无法满足当前的负载需求，系统进入第二充电阶段，充电控制单元触发第二充电阶段的第二功率集采集与第二置信区间的判定流程。
步骤5：充电回路接入第二模组，第二模组提供可变功率P2，充电控制单元向通信回路分配第二载波速率，在采样时间周期内监测到的瞬时充电功率为P3，P2=P3-P1。
第二模组提供的可变功率P2是时间的变量，动态调节可使用现有技术中PWM占空比调节的方法实现功率的动态补偿，也可以选择本实施例中优选的LMS自适应算法实现功率的动态补偿。
本实施例优选的LMS自适应算法实现功率的动态补偿流程如图6所示，具体包括以下步骤：
步骤51：数据滤波器在第一功率集与第二功率集中任取时间周期，间隔t=0.5ms获取多个滤波系数，记为：W1，W2，…，Wn，通过非线性转换得到向量W(n)，W1输出功率的滤波值为WO1，WO2=WT(n)WO1，其中，WT(n)为向量W(n)的转置向量，WT(n)={W1,W2,…,Wn}；
步骤52：计算差值参数e(n)=(1/WO2)-(1/WP1)，获得下一周期内新的滤波系数W(n+m)，W(n+m)=W(n+m)+2e(n+m)+μWO1，m为迭代次数，且m∈N+，μ为配比系数值；
步骤53：若
Figure 318567DEST_PATH_IMAGE003
，则将新的滤波系数W(n+m)代入步骤51中迭代计算；若
Figure 420515DEST_PATH_IMAGE004
，则停止迭代，将新的滤波系数作为标准值进行调整。
步骤6：在每一通信周期，第二通信单元经通信回路上报瞬时充电功率，充电控制单元生成n个通信周期的第二功率集{P(y,1),P(y,2),…,P(y,n)}。
步骤7：充电桩根据第二功率集生成状态参数Pt，若Pt∉第二置信区间K2，进入步骤8，否则返回步骤6。第二充电阶段的第二功率集获取与第二置信区间的计算如上相同，在此不作赘述。
在任意一采样周期内监测到状态参数Pt∉第二置信区间K2的情况下，充电控制单元 记录该时刻的可变功率P2，充电控制单元关闭第一模组，维持第二模组输出供电，进入涓流 充电，提示充电已完成。当监测到某一时刻的瞬时充电功率超出的第二置信区间，按照电动 汽车电池单元充电的特性，说明此时所有电池充电SOC均进入饱和状态，由于电池单元充电 的不平均性，依然存在至少一个以上的电池单元充电SOC未饱和。第二模组介入之后，汽车 充电功率相对上一充电阶段有所增加，第二模组提供增加的部分功率。在本实施例中，第二 模组的可变功率
Figure 68666DEST_PATH_IMAGE005
，t2＞t1，其中
Figure 874948DEST_PATH_IMAGE006
为随时间而产生衰减的时间常数，t1 与t2分别为任意两个不同采样时间点的时刻，I为当前充电电流。
步骤8：在充电回路断开第一模组，维持第二模组的可变功率P2，第一通信单元向通信回路分配第三载波速率，电池单元进入涓流充电状态，第二通信单元经通信回路上报第二充电参数。
第一载波速率、第二载波速率与第三载波速率均满足：
Figure 927873DEST_PATH_IMAGE007
，其中，
Figure 794198DEST_PATH_IMAGE008
为第n个OFDM符号下子载波在第 二通信单元上的信道增益，δ为第n个OFDM符号下子载波在第二通信单元上的噪声功率，τ为 信噪比间隔，Pi为不同充电阶段的功率(i=1,2,3)，vmax为子载波存在的比特加载上限值。
在本实施例中，第二载波速率＞第一载波速率＞第三载波速率，第一通信单元先满足第二载波速率的QoS性能，在满足所有第二载波速率的QoS性能后，再分配第一载波速率，最后分配第三载波速率。
在本实施例中，第一载波速率、第二载波速率与第三载波速率由第二通信单元上的信道增益、噪声功率、电力载波所分配的功率值确定。
在本实施例中，通过OFDM符号构成队列长度标识作为分配载波速率的标记，若OFDM符号缓存区队列长度小于预设值，将该OFDM符号对应的载波速率置于缓存区内，反之，则分配载波速率至对应通信回路。
如图7所示，本实施例的根据所述基于电力载波的充电桩分段充电方法的充电系统，包括低压配电站、充电桩、负载，低压配电站具有第一通信单元，充电桩至少包括第一模组、第二模组，负载至少包括电池单元、充电控制单元以及第二通信单元。
电池单元经第一模组与低压配电站组成充电回路，充电控制单元经第一通信单元与第二通信单元组成基于充电回路的通信回路。
第一模组以恒定功率P1向电池单元供电时，第一通信单元向该通信回路分配第一载波速率，第二模组提供可变功率P2时，充电控制单元向通信回路分配第二载波速率，断开第一模组时，第一通信单元向通信回路分配第三载波速率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于电力载波的充电桩分段充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：低压配电站连接至多个充电桩，在充电桩内设置第一模组和第二模组，电池单元经第一模组与低压配电站组成充电回路，第一模组以初始功率P0向电池单元供电；
步骤2：第一通信单元、第二通信单元与电池单元并联，充电控制单元经第一通信单元与第二通信单元组成基于充电回路的通信回路，第一通信单元向该通信回路分配第一载波速率；
步骤3：第二通信单元经充电回路上报电池单元的第一充电参数，第一模组以恒定功率P1向电池单元供电；
步骤4：在每一通信周期，第二通信单元经通信回路上报瞬时充电功率，充电控制单元生成n个通信周期的第一功率集{P(x,1),P(x,2),…,P(x,n)}；
步骤5：充电桩根据第一功率集生成状态参数Pt，若Pt∉第一置信区间K1，进入步骤6，否则返回步骤4；
步骤6：充电回路接入第二模组，第二模组提供可变功率P2，充电控制单元向通信回路分配第二载波速率；
步骤7：在每一通信周期，第二通信单元经通信回路上报瞬时充电功率，充电控制单元生成n个通信周期的第二功率集{P(y,1),P(y,2),…,P(y,n)}；
步骤8：充电桩根据第二功率集生成状态参数Pt，若Pt∉第二置信区间K2，进入步骤9，否则返回步骤7；
步骤9：在充电回路断开第一模组，维持第二模组的可变功率P2，第一通信单元向通信回路分配第三载波速率；
步骤10：电池单元进入涓流充电状态，第二通信单元经通信回路上报第二充电参数。
2.根据权利要求1所述的基于电力载波的充电桩分段充电方法，其特征在于，第二载波速率＞第一载波速率＞第三载波速率，第一通信单元先满足第二载波速率的QoS性能，在满足所有第二载波速率的QoS性能后，再分配第一载波速率，最后分配第三载波速率。
3.根据权利要求2所述的基于电力载波的充电桩分段充电方法，其特征在于，第一载波速率、第二载波速率与第三载波速率由第二通信单元上所分配的信道增益、噪声功率、电力载波所分配的功率值确定。
4.根据权利要求2所述的基于电力载波的充电桩分段充电方法，其特征在于，通过OFDM符号构成队列长度标识作为分配载波速率的标记，若OFDM符号缓存区队列长度小于预设值，将该OFDM符号对应的载波速率置于缓存区内，反之，则分配载波速率至对应通信回路。
5.根据权利要求1所述的基于电力载波的充电桩分段充电方法，其特征在于，第一充电参数与第二充电参数为当前电池单元两端在两个通信时间点采集的瞬时充电电压数值，充电控制单元基于第一充电参数与第二充电参数确定恒定功率P1的数值。
6.根据权利要求1所述的基于电力载波的充电桩分段充电方法，其特征在于，第一功率集与第二功率集为多个采样时间点上检测电池单元两端瞬时功率所构成的集合，所述第一功率集与第二功率集均为有限数集，存储在充电控制单元寄存器中，经过下一采样时间点后更新的功率集会覆盖上一采样时间点的功率集。
7.根据权利要求1所述的基于电力载波的充电桩分段充电方法，其特征在于，第一置信区间K1与第二置信区间K2由第一功率集与第二功率集中动态最大值与动态最小值的极差决定，K1∈[P1-(R1/2), (R1/2)+P1]，K2∈[(P1+P2)-(R2/2), (R2/2)+(P1+P2)]其中，R1与R2分别为第一功率集与第二功率集中动态最大值与最小值的极差。
8.根据权利要求1所述的基于电力载波的充电桩分段充电方法的充电系统，其特征在于，包括低压配电站、充电桩、负载，低压配电站具有第一通信单元，充电桩至少包括第一模组、第二模组，负载至少包括电池单元、充电控制单元以及第二通信单元。
9.根据权利要求8所述的充电系统，其特征在于，电池单元经第一模组与低压配电站组成充电回路，充电控制单元经第一通信单元与第二通信单元组成基于充电回路的通信回路。
10.根据权利要求9所述的充电系统，其特征在于，第一模组以恒定功率P1向电池单元供电时，第一通信单元向该通信回路分配第一载波速率，第二模组提供可变功率P2时，充电控制单元向通信回路分配第二载波速率，断开第一模组时，第一通信单元向通信回路分配第三载波速率。
CN202211198112.3A 2022-09-29 2022-09-29 基于电力载波的充电桩分段充电方法及系统 Active CN115276193B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211198112.3A CN115276193B (zh) 2022-09-29 2022-09-29 基于电力载波的充电桩分段充电方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211198112.3A CN115276193B (zh) 2022-09-29 2022-09-29 基于电力载波的充电桩分段充电方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115276193A true CN115276193A (zh) 2022-11-01
CN115276193B CN115276193B (zh) 2022-12-23

Family

ID=83757549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211198112.3A Active CN115276193B (zh) 2022-09-29 2022-09-29 基于电力载波的充电桩分段充电方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115276193B (zh)

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08163786A (ja) * 1994-12-05 1996-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 組電池の充電制御方法及び充電制御装置
CN103208809A (zh) * 2013-03-22 2013-07-17 华北电力大学 需求侧电池组均衡性调节装置及控制方法
CN103679372A (zh) * 2013-12-18 2014-03-26 国家电网公司 电动公交充换电站的分层协调充电控制方法
CN104218638A (zh) * 2014-08-20 2014-12-17 惠州市亿能电子有限公司 一种充电电流安全控制方法
CN105098941A (zh) * 2015-09-02 2015-11-25 山东大学 考虑电网频率稳定的电动汽车充电双向控制系统及方法
CN106797132A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 深圳市大疆创新科技有限公司 电池充电方法、充电系统、充电器及电池
CN106945540A (zh) * 2017-02-09 2017-07-14 重庆邮电大学 一种公变小区电动汽车两阶段功率分配系统及方法
CN108832697A (zh) * 2018-08-16 2018-11-16 桂林电子科技大学 基于电力载波的智能充电系统及方法
CN108879875A (zh) * 2018-08-07 2018-11-23 宁波智果科技咨询服务有限公司 一种电池荷电状态充电控制的充电桩系统
CN108973748A (zh) * 2018-08-07 2018-12-11 宁波智果科技咨询服务有限公司 一种soc值充电控制的充电桩系统
CN109347182A (zh) * 2018-12-18 2019-02-15 辽宁恒顺新能源科技有限公司 充电桩控制单元
CN110341530A (zh) * 2019-07-25 2019-10-18 一能充电科技(深圳)有限责任公司 基于云平台的新能源汽车交流充电桩集群及功率控制方法
CN111313477A (zh) * 2020-03-02 2020-06-19 西安特锐德智能充电科技有限公司 一种充电功率调节方法及系统
CN111376778A (zh) * 2020-03-23 2020-07-07 深圳供电局有限公司 充电桩控制方法、装置、计算机设备和存储介质
US20210006081A1 (en) * 2019-07-01 2021-01-07 Phihong Technology Co., Ltd. Intelligence ac to dc maximum power management method of a battery charger
CN112234638A (zh) * 2020-09-11 2021-01-15 国网山东省电力公司济南供电公司 基于负荷侧智能充电桩集群控制的电网调峰系统和方法
CN113859018A (zh) * 2021-09-09 2021-12-31 暨南大学 大规模电动汽车群的分级充放电优化控制方法、计算机装置及计算机可读存储介质
CN114914923A (zh) * 2022-07-19 2022-08-16 国网山东省电力公司菏泽供电公司 基于网格法的变时长两阶段电动汽车调度方法及系统

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08163786A (ja) * 1994-12-05 1996-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 組電池の充電制御方法及び充電制御装置
CN103208809A (zh) * 2013-03-22 2013-07-17 华北电力大学 需求侧电池组均衡性调节装置及控制方法
CN103679372A (zh) * 2013-12-18 2014-03-26 国家电网公司 电动公交充换电站的分层协调充电控制方法
CN104218638A (zh) * 2014-08-20 2014-12-17 惠州市亿能电子有限公司 一种充电电流安全控制方法
CN105098941A (zh) * 2015-09-02 2015-11-25 山东大学 考虑电网频率稳定的电动汽车充电双向控制系统及方法
CN106797132A (zh) * 2016-12-28 2017-05-31 深圳市大疆创新科技有限公司 电池充电方法、充电系统、充电器及电池
CN106945540A (zh) * 2017-02-09 2017-07-14 重庆邮电大学 一种公变小区电动汽车两阶段功率分配系统及方法
CN108879875A (zh) * 2018-08-07 2018-11-23 宁波智果科技咨询服务有限公司 一种电池荷电状态充电控制的充电桩系统
CN108973748A (zh) * 2018-08-07 2018-12-11 宁波智果科技咨询服务有限公司 一种soc值充电控制的充电桩系统
CN108832697A (zh) * 2018-08-16 2018-11-16 桂林电子科技大学 基于电力载波的智能充电系统及方法
CN109347182A (zh) * 2018-12-18 2019-02-15 辽宁恒顺新能源科技有限公司 充电桩控制单元
US20210006081A1 (en) * 2019-07-01 2021-01-07 Phihong Technology Co., Ltd. Intelligence ac to dc maximum power management method of a battery charger
CN110341530A (zh) * 2019-07-25 2019-10-18 一能充电科技(深圳)有限责任公司 基于云平台的新能源汽车交流充电桩集群及功率控制方法
CN111313477A (zh) * 2020-03-02 2020-06-19 西安特锐德智能充电科技有限公司 一种充电功率调节方法及系统
CN111376778A (zh) * 2020-03-23 2020-07-07 深圳供电局有限公司 充电桩控制方法、装置、计算机设备和存储介质
CN112234638A (zh) * 2020-09-11 2021-01-15 国网山东省电力公司济南供电公司 基于负荷侧智能充电桩集群控制的电网调峰系统和方法
CN113859018A (zh) * 2021-09-09 2021-12-31 暨南大学 大规模电动汽车群的分级充放电优化控制方法、计算机装置及计算机可读存储介质
CN114914923A (zh) * 2022-07-19 2022-08-16 国网山东省电力公司菏泽供电公司 基于网格法的变时长两阶段电动汽车调度方法及系统

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIANG ZHANG 等: "Reliability Oriented Modeling and Analysis of PLC for EVs to Charging Piles Communication System Based on IPA-SAMP Impulse Noise Cancelation", 《IEEE ACCESS》 *
VISHNU MAHADEVA IYER 等: "An Approach Towards Extreme Fast Charging Station Power Delivery for Electric Vehicles with Partial Power Processing", 《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》 *
刘文霞 等: "变电站区域充电桩接入控制模式及策略", 《电力系统自动化》 *
颜湘武 等: "电动汽车动力电池充电动态特性仿真方法研究", 《电源技术》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115276193B (zh) 2022-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ravada et al. Photovoltaic-wind and hybrid energy storage integrated multisource converter configuration-based grid-interactive microgrid
Ferreira et al. Energy management fuzzy logic supervisory for electric vehicle power supplies system
CN112366678B (zh) 一种并联燃料电池动力系统功率分配方法及系统
CN110277820A (zh) 一种基于lcc补偿网络的参数自调节无线充电系统
CN108683216A (zh) 非线性负载下并联逆变器谐波功率均分控制方法
CN113910961A (zh) 一种电动汽车柔性充电功率分配方法、装置及系统
CN109768554B (zh) 交直流混合的分布式能源系统测试平台场景控制切换方法
CN115276193B (zh) 基于电力载波的充电桩分段充电方法及系统
CN113241753B (zh) 一种用于直流微电网的改进虚拟发电机控制方法
US20210119452A1 (en) Energy Storage Systems for Electrical Microgrids with Pulsed Power Loads
CN112217194B (zh) 一种基于干扰观测器前馈电流控制的直流电压偏差抑制方法
CN116260208B (zh) 智能电池管理系统、方法、电子设备及可读存储介质
Shivam et al. Intelligent distributed control techniques for effective current sharing and voltage regulation in DC distributed systems
CN114336573B (zh) 一种直流微电网多储能单元下垂控制方法
CN116436984A (zh) 时间同步误差感知的边端协同分布式能源调控方法及系统
CN112103997B (zh) 考虑数据中心调节潜力的有源配电网运行灵活性提升方法
CN116187702A (zh) 一种源网荷储协同互动优化调度系统
CN115833179A (zh) 一种低频振荡控制方法及系统
CN111626591B (zh) 一种柔性台区的风险评估方法
CN110504725B (zh) 一种储能电站多电池堆快速均衡控制方法及装置
CN206370718U (zh) 多枪结构的igbt充电机
CN111463821A (zh) 一种适用于直流配电网的等负载率主从控制方法
CN114094891B (zh) 一种包含负载电流及其变化率的发电机励磁电流控制方法
WO2024046180A1 (zh) 混用电池充电电路、方法、设备及存储介质
CN117595451A (zh) 储能系统的均衡方法、储能系统、储能电网架构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant