CN115871488A - 电动车无线充电功率动态平衡控制系统 - Google Patents

电动车无线充电功率动态平衡控制系统 Download PDF

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张宇帆
刘德霞
王德勇
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Chongqing Qianwei Radio Power Transmission Research Institute Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种电动车无线充电功率动态平衡控制系统，其特征在于：包括多个对应充电车位设置的能量发射线圈，每个能量发射线圈对应配置有一个逆变器，多个逆变器的前端连接在DC‑DC动态矩阵模块中，三相电源通过多路PFC变换器后并行为所述DC‑DC动态矩阵模块供电，三相电源还通过整流模块后为功率发送控制模块供电，功率发送控制模块通过智能充电平台获取每个充电车位的充电需求信息，并根据充电需求信息控制DC‑DC动态矩阵模块中各个DC‑DC变换器的输出状态，实现无线充电功率动态平衡控制。其效果是：能够根据当前接入用户的数量动态调整每个充电车位的输出功率，使其在满足标准充电时间的前提下，尽可能的提升充电速率，确保每个用户快速充电。

Description

电动车无线充电功率动态平衡控制系统
技术领域
本发明涉及无线充电技术，具体地说，涉及一种电动车无线充电功率动态平衡控制系统。
背景技术
充电平台智能化管理系统涉及到电力电子技术，嵌入式技术，微机原理与接口，数据库管理，数据处理与挖掘，图像识别，无线通讯，互联网技术，车联网技术，运筹学，计算机软件编程技术，网络运营等多个学科，是一个软硬件结合的复杂系统工程。
电动车无线充电实现了非电气连接条件下能量的传输，如图1所示，通常在预设充电位置设置发射线圈，在电动车底盘上配置接收线圈，采用电磁感应原理，实现无线充电，系统的电路原理如图2所示，主要包括功率发射部分和功率接收部分，功率发射部分由PTC(功率发射控制)单元和逆变器构成，功率接收部分由整流、DC/DC变换以及动力电子充电控制模块构成，将储存在气隙中的磁能转换成电能为充电电池组充电。
现有技术的缺陷是：
现有电动车充电场所往往配置有多个充电位，每一个充电位往往独立配置一套充电控制系统，硬件投入成本高，且电网接入端的基建部分也按照最大的功率进行线性叠加，而往往在同一个时间段，不是每个停车位都有充电需求，也不是每个正在充电的车位都需要最大输出功率，从而出现系统冗余，充电效率难以达到最优运行状态。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种电动车无线充电功率动态平衡控制系统，通过采用功率动态分配方式，动态调控各个充电车位的输出功率，实现充电效率的最优控制。
为实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：
一种电动车无线充电功率动态平衡控制系统，其关键在于：包括多个对应充电车位设置的能量发射线圈，每个能量发射线圈对应配置有一个逆变器，多个逆变器的前端连接在DC-DC动态矩阵模块中，三相电源通过多路PFC变换器后并行为所述DC-DC动态矩阵模块供电，所述三相电源还通过整流模块后为功率发送控制模块供电，所述功率发送控制模块通过智能充电平台获取每个充电车位的充电需求信息，并根据所述充电需求信息控制所述DC-DC动态矩阵模块中各个DC-DC变换器的输出状态，实现无线充电功率动态平衡控制。
可选地，每个充电车位的充电需求信息包括用户等级、电池剩余电量、期望充电系数、满电量电荷以及电池可接受的最大功率。
可选地，所述功率发送控制模块通过所述用户等级改变平均充电速率。
可选地，所述功率发送控制模块按照
Figure BDA0003984617750000021
确定第i个用户的标准充电时间，其中Ci,D表示第i个用户的实际充电需求电量，Vi,a表示根据第i个用户的用户等级匹配的平均充电速率，SOC为电池剩余电量，μ为期望充电系数，Ci,A为第i个用户的满电量电荷。
可选地，所述功率发送控制模块根据需要充电的用户数量及其对应的充电需求信息，当接入用户数量发生改变时，先根据每个用户的当前充电需求信息计算各个充电车位对应的输出功率是否超出系统功率阈值，如果有超出，则控制最后一次申请接入的用户处于等待状态，如果未超出，则将功率冗余量按照用户优先等级逐级平分，并根据最终功率分配数据控制对应充电车位的平均充电速率。
可选地，功率发送控制模块进行功率分配后对应充电车位的输出功率小于对应用户的电池可接受的最大功率。
可选地，功率发送控制模块通过改变DC-DC动态矩阵模块中接入对应逆变器的输出端口数量来改变对应充电车位的输出功率。
本发明的显著效果是：
本发明提供了一种电动车无线充电功率动态平衡控制系统，能够根据当前接入用户的数量动态调整每个充电车位的输出功率，使其在满足标准充电时间的前提下，尽可能的提升充电速率，确保每个用户快速充电。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为现有技术中电动车无线充电系统拓扑结构图；
图2为现有技术中电动车无线充电系统电路原理框图；
图3为本发明具体实施例中系统电路原理图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图3所示，本实施例提供一种电动车无线充电功率动态平衡控制系统，包括多个对应充电车位设置的能量发射线圈，每个能量发射线圈对应配置有一个逆变器，多个逆变器的前端连接在DC-DC动态矩阵模块中，三相电源通过多路PFC变换器(功率因数变换器)后并行为所述DC-DC动态矩阵模块供电，所述三相电源还通过整流模块后为功率发送控制模块供电，所述功率发送控制模块通过智能充电平台获取每个充电车位的充电需求信息，并根据所述充电需求信息控制所述DC-DC动态矩阵模块中各个DC-DC变换器的输出状态，实现无线充电功率动态平衡控制。
具体实施时，每个充电车位的充电需求信息包括用户等级、电池剩余电量、期望充电系数、满电量电荷以及电池可接受的最大功率，功率发送控制模块通过用户等级可以改变对应用户的平均充电速率。
具体而言，所述功率发送控制模块按照
Figure BDA0003984617750000041
确定第i个用户的标准充电时间，其中Ci,D表示第i个用户的实际充电需求电量，Vi,a表示根据第i个用户的用户等级匹配的平均充电速率，SOC为电池剩余电量，μ为期望充电系数，Ci,A为第i个用户的满电量电荷。
在具体实施时，功率发送控制模块根据需要充电的用户数量及其对应的充电需求信息，当接入用户数量发生改变时，先根据每个用户的当前充电需求信息计算各个充电车位对应的输出功率是否超出系统功率阈值，如果有超出，则控制最后一次申请接入的用户处于等待状态，如果未超出，则将功率冗余量按照用户优先等级逐级平分，并根据最终功率分配数据控制对应充电车位的平均充电速率。为了防止过充，功率发送控制模块进行功率分配后对应充电车位的输出功率小于对应用户的电池可接受的最大功率。
作为功率调控的一种方式，功率发送控制模块通过改变DC-DC动态矩阵模块中接入对应逆变器的输出端口数量来改变对应充电车位的输出功率。
通过上述设计可以看出，三相电经一个三路PFC变换器进入到DC-DC矩阵中，由智能充电平台根据用户等级，车辆需求等信息控制DC-DC矩阵的中DC-DC变换器接入或切出的个数，从而将功率分配到各个充电车位。功率输出控制模块(PTC)和变压器部分按照最大功率输出进行硬件设计。因此，每个车位均有能力输出最大功率，场站闲时可以确保少部分充电位满功率输出，其他充电位不输出，对车辆进行快充；忙时确保少数高等级用户的充电需求，剩余功率则平均分配到普通用户的车位，达到充电场站车位利用率的最大化。
根据用户接入数量变化实时更新系统功率分配状态，使得系统充电时间不会超出各个用户的标准充电时间，同时又能在标准充电时间范围内尽可能的提升充电速率。
最后需要说明的是，以上所揭露的技术方案仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种电动车无线充电功率动态平衡控制系统，其特征在于：包括多个对应充电车位设置的能量发射线圈，每个能量发射线圈对应配置有一个逆变器，多个逆变器的前端连接在DC-DC动态矩阵模块中，三相电源通过多路PFC变换器后并行为所述DC-DC动态矩阵模块供电，所述三相电源还通过整流模块后为功率发送控制模块供电，所述功率发送控制模块通过智能充电平台获取每个充电车位的充电需求信息，并根据所述充电需求信息控制所述DC-DC动态矩阵模块中各个DC-DC变换器的输出状态，实现无线充电功率动态平衡控制。
2.根据权利要求1所述的电动车无线充电功率动态平衡控制系统，其特征在于：每个充电车位的充电需求信息包括用户等级、电池剩余电量、期望充电系数、满电量电荷以及电池可接受的最大功率。
3.根据权利要求2所述的电动车无线充电功率动态平衡控制系统，其特征在于：所述功率发送控制模块通过所述用户等级改变平均充电速率。
4.根据权利要求3所述的电动车无线充电功率动态平衡控制系统，其特征在于：所述功率发送控制模块按照
Figure FDA0003984617740000011
确定第i个用户的标准充电时间，其中Ci,D表示第i个用户的实际充电需求电量，Vi,a表示根据第i个用户的用户等级匹配的平均充电速率，SOC为电池剩余电量，μ为期望充电系数，Ci,A为第i个用户的满电量电荷。
5.根据权利要求4所述的电动车无线充电功率动态平衡控制系统，其特征在于：所述功率发送控制模块根据需要充电的用户数量及其对应的充电需求信息，当接入用户数量发生改变时，先根据每个用户的当前充电需求信息计算各个充电车位对应的输出功率是否超出系统功率阈值，如果有超出，则控制最后一次申请接入的用户处于等待状态，如果未超出，则将功率冗余量按照用户优先等级逐级平分，并根据最终功率分配数据控制对应充电车位的平均充电速率。
6.根据权利要求5所述的电动车无线充电功率动态平衡控制系统，其特征在于：功率发送控制模块进行功率分配后对应充电车位的输出功率小于对应用户的电池可接受的最大功率。
7.根据权利要求1-6任一所述的电动车无线充电功率动态平衡控制系统，其特征在于：功率发送控制模块通过改变DC-DC动态矩阵模块中接入对应逆变器的输出端口数量来改变对应充电车位的输出功率。
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