CN116198373A - 一种液冷充电桩的充电控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种液冷充电桩的充电控制方法及系统，方法包括：充电控制设备接收当前充电桩的输出功率及当前待充电电池的容量，计算出待充电电池充满的时间；充电控制设备将时间与预设阈值对比，确定提高当前充电桩的输出功率或保持当前充电桩的输出功率；液冷充电枪的输出功率发送至充电控制设备，充电控制设备根据液冷充电枪输出功率的变化调整充电桩的输出功率。系统包括：充电控制设备、液冷充电枪和充电桩。本发明通过输出电压调整实现对液冷充电枪的电压调整，提高待充电电池的充电功率，缩短充电时间，实现充电桩的功率调整能力，在保证设备安全的前提下，最大程度的提高充电效率，节约用户时间，也利于提升客户体验度。

Description

一种液冷充电桩的充电控制方法及系统
技术领域
本发明涉及充电桩智能控制技术领域，特别涉及一种液冷充电桩的充电控制方法及系统。
背景技术
随着新能源相关技术的发展，新能源汽车受到了大众的广泛喜爱，新能源汽车要想保持续航能力，就必须不断地补充电能，充电桩在电能补充中扮演了非常关键地角色，充电桩的性能直接影响了充电地效率，充电桩分为直流充电和交流充电两种，随着电动汽车的普及直流充电会越来愈多，类似现在的燃油车的加油，由于目前设备的性能限制，一般情况下通过提高电压的形式增加充电桩的输出功率，达到提高充电速度的目的。充电桩按照散热模式分为风冷和液冷两种，风冷通过空气作为媒介，再利用散热片来增加与空气接触的表面积，最后通过风机带来空气流动，来达到冷却的效果；而液冷则是利用循环液作为媒介，将热量传递给循环液，循环液再进具有较大表面积的散热器，并最后由风机将热量带走。
现有技术一，CN202011560296.4电动汽车充电控制方法、电子设备、充电桩充电控制方法及充电桩，电动汽车充电控制方法包括：发送匹配通信请求，并在接收到设置在车位内能上下升降的升降充电桩返回的匹配通信响应时，与升降充电桩完成匹配通信操作，匹配通信请求触发升降充电桩返回匹配通信响应；在电动汽车泊入车位后，向升降充电桩发送汽车到位信息，汽车到位信息，用于控制升降充电桩上升并插入设置在电动汽车底部的底部充电口，为电动汽车充电。虽然通过车辆与升降充电桩的通信配合，使得充电桩能自行与车辆进行充电，使得驾驶员无需下车即能完成充电，实现无感自动充电，节省时间的同时避免了人工操作充电桩，但是无法实现充电桩输出功率的调整，实质上没有达到快速充电的目的，而且一边泊位一边充电也不安全。
现有技术二，CN202111473545.0充电控制方法、分体式充电桩及相关装置，其中方法应用于包含充电桩终端与充电主机的分体式充电桩，上述充电桩终端中安装有车桩交互系统和充电控制系统，上述充电主机中安装有功率控制系统；包括：充电控制系统接收车桩交互系统发送的车辆的第一状态信息；根据上述第一状态信息获取上述车辆的充电需求信息；向上述功率控制系统发送上述充电需求信息，以指示上述功率控制系统根据上述充电需求信息控制上述充电主机向上述充电桩终端供电。上述第一状态信息为用于描述上述车辆的充电状态的信息。虽然通过获取车辆的充电需求信息，并根据上述充电需求信息动态调整充电主机的电力输出，提高分体式充电桩的工作效率，但是对功率的调节速度慢，且需要通信，一定程度上降低了充电的效率。
现有技术三，CN202011352056.5一种充电桩的充电控制方法及充电控制系统，该充电控制方法中，设置有用户随时中止充电停机的步骤，该充电控制系统中，在充电桩上设置有一个一键停机按钮，当一键停机按钮按下时，中止充电并停机。虽然使用户在充电过程中能够随时安全的中止充电，并在适当的时候继续充电，满足充电用户的需要，但是没有实现充电桩功率的实时调整，缺少自主调整的能力。
目前现有技术一、现有技术二和现有技术三存在不能实现自主充电桩功率的调整，不能在短时间内充满电，充电效率低的问题，因而，本发明提供阈值液冷充电桩的充电控制方法及系统，包括液冷充电枪、充电桩、充电控制设备，通过充电控制设备与充电桩的通信连接，实现高效安全地充电控制。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液冷充电桩的充电控制方法，包括以下步骤：
充电控制设备接收当前充电桩的输出功率及当前待充电电池的容量，计算出待充电电池充满的时间；
充电控制设备将时间与预设阈值对比，确定提高当前充电桩的输出功率或保持当前充电桩的输出功率；
液冷充电枪的输出功率发送至充电控制设备，充电控制设备根据液冷充电枪输出功率的变化调整充电桩的输出功率。
可选的，充电控制设备将时间与预设阈值对比，当时间超过预设阈值，充电控制器设备则提高当前充电桩的输出功率，当时间未超过预设阈值，充电控制器设备保持当前充电桩的输出功率。
可选的，计算当前待充电电池的容量与当前充电桩的输出功率的比值即得到待充电电池充满的时间。
可选的，当前充电桩的输出功率的电压补偿方式，通过电压传感器和运算放大器检测到电压充电桩的电压增量，通过运算得到补偿的电压值。
可选的，当前充电桩的输出功率中的电流检测通过采用运算放大器U、场效应管N1、场效应管P1、场效应管P2、场效应管P3和场效应管P4的配合实现电流的稳定输出，实现了充电桩输出电流的叠加。
可选的，还包括：充电控制设备得到待充电电池充满的时间，与第一预设阈值比对，当时间大于第一预设阈值时，采用与第一预设阈值对应的第一功率增加值，得到充电桩的第一输出功率；当时间不大于第一预设阈值时，充电控制器设备保持当前充电桩的输出功率；
时间大于第一预设阈值，再与第二预设阈值比对，当时间不大于第二预设阈值时，按照第一输出功率执行；当时间大于第二预设阈值，采用与第二预设阈值对应的第二功率增加值，得到充电桩的第二输出功率；
时间大于第二预设阈值，再与第三预设阈值比对，当时间不大于第三预设阈值时，充电桩按照第二输出功率执行；当时间大于第三预设阈值，采用与第三预设阈值对应的第三功率增加值，得到充电桩的第三输出功率，充电桩按照第三输出功率执行。
可选的，还包括：根据液冷充电枪输出功率的变化调整充电桩输出功率，采用充电桩有功功率的功率调节器的比例参数和积分参数及充电桩无功功率的功率调节器的比例参数和积分参数进行运算得到充电桩输出功率与电压变化的关系。
本发明提供的一种液冷充电桩的充电控制系统，包括：充电控制设备、液冷充电枪和充电桩；
充电控制设备的输入端与充电桩的输出端连接，充电控制设备的输出端与液冷充电枪的输入端连接。
可选的，充电桩的输出端连接有检测输出电流的电流检测电路，电流检测电路的连接关系为：充电桩的输出端连接电阻R1的一端和运算放大器U的反相输入端，电阻R1的另一端连接GND端，运算放大器U的输出端连接场效应管N1的栅极，场效应管N1的源极连接电阻R2的一端和运算放大器U的同相输入端，电阻R2的另一端连接GND端，场效应管N1的漏极连接电阻R3的一端、场效应管P3的栅极和场效应管P4的栅极，电阻R3的另一端连接场效应管P3的漏极、场效应管P1的栅极和场效应管P2的栅极，场效应管P3的源极连接场效应管P1的漏极，场效应管P1的源极和场效应管P2的源极连接电源VDD端，场效应管P2的漏极连接场效应管P4的源极，场效应管P4的漏极连接液冷充电枪的输入端。
可选的，充电控制设备内设置有根据液冷充电枪输出功率的变化调整充电桩输出功率的功率调节器。
本发明通过充电控制设备对充电桩的输出功率与待充电电池的容量进行计算，得到待充电电池充满电所需要的时间，将此时间与预设阈值比对，充电控制设备根据比对结果对充电桩的输出功率进行调整，调整功率的上限未充电桩的额定功率，充电桩的功率调整主要调整的是输出电压，通过输出电压调整实现对液冷充电枪的电压调整，提高待充电电池的充电功率，缩短充电时间，实现充电桩的功率调整能力，在保证设备安全的前提下，最大程度的提高充电效率，节约用户时间，也利于提升客户体验度；本发明充电控制设备根据功率偏差调节当前充电桩的输出电压，提高了电压的调节速度，减小充电桩电压稳态误差，提高了充电桩的电压调节能力和效率。本发明通过充电控制设备实现了充电桩电压及功率的监控，提高了充电过程中的安全性，保证了设备能够正常且安全高效的运行。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中液冷充电桩的充电控制方法流程图；
图2为本发明实施例中电流检测电路图；
图3为本发明实施例中时间与预设阈值对比流程图；
图4为本发明实施例中液冷充电桩的充电控制系统框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供了一种液冷充电桩的充电控制方法，包括以下步骤：
S100：充电控制设备接收当前充电桩的输出功率及当前待充电电池的容量，计算出待充电电池充满的时间；
S200：充电控制设备将时间与预设阈值对比，当时间超过预设阈值，充电控制器设备则提高当前充电桩的输出功率，当时间未超过预设阈值，充电控制器设备保持当前充电桩的输出功率；
S300：液冷充电枪的输出功率发送至充电控制设备，充电控制设备根据液冷充电枪输出功率的变化调整充电桩的输出功率。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明通过充电控制设备对充电桩的输出功率与待充电电池的容量进行计算，得到待充电电池充满电所需要的时间，将此时间与预设阈值比对，充电控制设备根据比对结果对充电桩的输出功率进行调整，调整功率的上限未充电桩的额定功率，充电桩的功率调整主要调整的是输出电压，通过输出电压调整实现对液冷充电枪的电压调整，提高待充电电池的充电功率，缩短充电时间，实现充电桩的功率调整能力，在保证设备安全的前提下，最大程度的提高充电效率，节约用户时间，也利于提升客户体验度；本发明充电控制设备根据功率偏差调节当前充电桩的输出电压，提高了电压的调节速度，减小充电桩电压稳态误差，提高了充电桩的电压调节能力和效率。本发明通过充电控制设备实现了充电桩电压及功率的监控，提高了充电过程中的安全性，保证了设备能够正常且安全高效的运行。
实施例2
在实施例1的基础上，本发明实施例提供的当前充电桩的输出功率的电压补偿方式，包括：
Figure BDA0004061835050000061
公式(1)中，ΔU表示补偿的电压值，ΔUt表示电压传感器检测到的电压增量，B1表示电压传感器增益，B2表示运算放大器增益，u表示充电桩的额定电压，T表示电压采样周期，Nk-i表示第k-i个周期内的电压传感器的个数，e表示自然常数，i表示电压采样时刻，ts表示电压传感器和运算放大器的脉冲发生的时间常数，t表示压传感器和运算放大器的脉冲发生的时间常数之和。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明通过电压传感器和运算放大器检测到电压充电桩的电压增量，通过运算得到补偿的电压值，提高了计算充电桩输出功率的精度，同时便于调节充电桩的输出电压，进而提高液冷充电枪的输出电压，缩短了待充电电池的充电时间，采用电压传感器和运算放大器能够准确的实时得到电压值，并观察其变化，为充电桩输出功率的调整奠定了可靠的数据基础。
实施例3
如图2所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的当前充电桩的输出功率中的电流检测电路的连接关系为：充电桩的输出端连接电阻R1的一端和运算放大器U的反相输入端，电阻R1的另一端连接GND端，运算放大器U的输出端连接场效应管N1的栅极，场效应管N1的源极连接电阻R2的一端和运算放大器U的同相输入端，电阻R2的另一端连接GND端，场效应管N1的漏极连接电阻R3的一端、场效应管P3的栅极和场效应管P4的栅极，电阻R3的另一端连接场效应管P3的漏极、场效应管P1的栅极和场效应管P2的栅极，场效应管P3的源极连接场效应管P1的漏极，场效应管P1的源极和场效应管P2的源极连接电源VDD端，场效应管P2的漏极连接场效应管P4的源极，场效应管P4的漏极连接液冷充电枪的输入端。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明通过采用运算放大器U、场效应管N1、场效应管P1、场效应管P2、场效应管P3和场效应管P4的配合实现了电流的稳定输出，实现了充电桩输出电流的叠加，提高了充电桩功率检测中电流的精度，电流值准确了，功率值也就准确了，油场效应管P1、场效应管P2、场效应管P3和场效应管P4组成的电流镜产生电流，提高电流检测的精度。
实施例4
在实施例1的基础上，本发明实施例提供的计算出待充电电池充满的时间公式为：
Figure BDA0004061835050000071
公式(2)中，K表示待充电电池充满的时间，单位为小时，P表示当前充电桩的输出功率，单位为kW，Q表示待充电电池的容量，单位为kWh。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明的充电控制设备通过当前充电桩的输出功率及当前待充电电池的容量，计算出待充电电池充满的时间，为后面充电桩的功率调整提供了重要的参考数据，尤其是与预设阈值的对比，实现了充电桩功率调整的智能化，最大程度的缩短充电时间，提升充电效率。
实施例5
如图3所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的步骤S200，包括：
S201：充电控制设备得到待充电电池充满的时间，与第一预设阈值比对，当时间大于第一预设阈值时，采用与第一预设阈值对应的第一功率增加值，得到充电桩的第一输出功率；当时间不大于第一预设阈值时，充电控制器设备保持当前充电桩的输出功率；
S202：时间大于第一预设阈值，再与第二预设阈值比对，当时间不大于第二预设阈值时，充电桩按照第一输出功率执行；当时间大于第二预设阈值，采用与第二预设阈值对应的第二功率增加值，得到充电桩的第二输出功率；
S203：时间大于第二预设阈值，再与第三预设阈值比对，当时间不大于第三预设阈值时，充电桩按照第二输出功率执行；当时间大于第三预设阈值，采用与第三预设阈值对应的第三功率增加值，得到充电桩的第三输出功率，充电桩按照第三输出功率执行。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明对预设阈值采用的特殊设置，一方面是设置有三个预设阈值，不会增加充电控制设备的负载，也不会延长充电时间，时间与预设阈值的比对是充电控制设备自动进行，不涉及人工参与，通过时间的比对确定充电桩功率的调整范围，设置三个预设阈值，并设置有与三个预设阈值对应的功率增加值，在保证充电桩设备安全的前提下增大输出功率，达到缩短充电时间的问题，而且也保证了设备的安全性；通过预设阈值的逐个比对，实现了功率的逐步调整，不会立马增加充电桩负载，一定程度上延长了充电桩的使用寿命；在实际的使用中第三功率增加值调整后的最大输出功率为充电桩的额定功率，可以根据具体情况对预设阈值和功率增加值进行调整。
实施例6
在实施例1的基础上，本发明实施例提供的步骤S300中充电控制设备内设置有根据液冷充电枪输出功率的变化调整充电桩输出功率的功率调节器，输出功率ΔP与电压变化ΔUdci的关系为：
Figure BDA0004061835050000081
公式(3)中，KP1表示充电桩有功功率的功率调节器的比例参数，KI1表示充电桩有功功率的功率调节器的积分参数，s表示拉普拉斯算子，KP2表示充电桩无功功率的功率调节器的比例参数，KI2表示充电桩无功功率的功率调节器的积分参数，Us表示充电桩的输入的交流电压值。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明通过输出功率的电压变化调整输出功率，实现了充电桩输出功率的精准调整，充电控制设备能够根据电压的变化实时调整功率，对电压进行调整保证了充电桩的设备的安全性，保护了充电桩的设备的性能；由于充电桩在功率输送过程中由于设备众多造成了功率的损失，功率调节器在对充电桩的有功功率和无功功率进行计算，能够进一步提升液冷充电枪的输出功率，更加的与设定的功率接近，也就提升了充电桩的最大化控制能力，为进一步提高充电效率提供了硬件保障。
实施例7
如图4所示，在实施例1-实施例6的基础上，本发明实施例提供的液冷充电桩的充电控制系统包括：充电控制设备、液冷充电枪和充电桩；
充电控制设备的输入端与充电桩的输出端连接，充电控制设备的输出端与液冷充电枪的输入端连接。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：充电控制设备接收当前充电桩的输出功率及当前待充电电池的容量，计算出待充电电池充满的时间；充电控制设备将时间与预设阈值对比，当时间超过预设阈值，充电控制器设备则提高当前充电桩的输出功率，当时间未超过预设阈值，充电控制器设备保持当前充电桩的输出功率；液冷充电枪的输出功率发送至充电控制设备，充电控制设备根据液冷充电枪输出功率的变化调整充电桩的输出功率。本发明通过充电控制设备对充电桩的输出功率与待充电电池的容量进行计算，得到待充电电池充满电所需要的时间，将此时间与预设阈值比对，充电控制设备根据比对结果对充电桩的输出功率进行调整，调整功率的上限未充电桩的额定功率，充电桩的功率调整主要调整的是输出电压，通过输出电压调整实现对液冷充电枪的电压调整，提高待充电电池的充电功率，缩短充电时间，实现充电桩的功率调整能力，在保证设备安全的前提下，最大程度的提高充电效率，节约用户时间，也利于提升客户体验度；本发明充电控制设备根据功率偏差调节当前充电桩的输出电压，提高了电压的调节速度，减小充电桩电压稳态误差，提高了充电桩的电压调节能力和效率。本发明通过充电控制设备实现了充电桩电压及功率的监控，提高了充电过程中的安全性，保证了设备能够正常且安全高效的运行。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种液冷充电桩的充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
充电控制设备接收当前充电桩的输出功率及当前待充电电池的容量，计算出待充电电池充满的时间；
充电控制设备将时间与预设阈值对比，确定提高当前充电桩的输出功率或保持当前充电桩的输出功率；
液冷充电枪的输出功率发送至充电控制设备，充电控制设备根据液冷充电枪输出功率的变化调整充电桩的输出功率。
2.如权利要求1所述的液冷充电桩的充电控制方法，其特征在于，充电控制设备将时间与预设阈值对比，当时间超过预设阈值，充电控制器设备则提高当前充电桩的输出功率，当时间未超过预设阈值，充电控制器设备保持当前充电桩的输出功率。
3.如权利要求1所述的液冷充电桩的充电控制方法，其特征在于，计算当前待充电电池的容量与当前充电桩的输出功率的比值即得到待充电电池充满的时间。
4.如权利要求1所述的液冷充电桩的充电控制方法，其特征在于，当前充电桩的输出功率的电压补偿方式，通过电压传感器和运算放大器检测到电压充电桩的电压增量，通过运算得到补偿的电压值。
5.如权利要求1所述的液冷充电桩的充电控制方法，其特征在于，当前充电桩的输出功率中的电流检测通过采用运算放大器U、场效应管N1、场效应管P1、场效应管P2、场效应管P3和场效应管P4的配合实现电流的稳定输出，实现了充电桩输出电流的叠加。
6.如权利要求1所述的液冷充电桩的充电控制方法，其特征在于，还包括：充电控制设备得到待充电电池充满的时间，与第一预设阈值比对，当时间大于第一预设阈值时，采用与第一预设阈值对应的第一功率增加值，得到充电桩的第一输出功率；当时间不大于第一预设阈值时，充电控制器设备保持当前充电桩的输出功率；
时间大于第一预设阈值，再与第二预设阈值比对，当时间不大于第二预设阈值时，按照第一输出功率执行；当时间大于第二预设阈值，采用与第二预设阈值对应的第二功率增加值，得到充电桩的第二输出功率；
时间大于第二预设阈值，再与第三预设阈值比对，当时间不大于第三预设阈值时，充电桩按照第二输出功率执行；当时间大于第三预设阈值，采用与第三预设阈值对应的第三功率增加值，得到充电桩的第三输出功率，充电桩按照第三输出功率执行。
7.如权利要求1所述的液冷充电桩的充电控制方法，其特征在于，还包括：根据液冷充电枪输出功率的变化调整充电桩输出功率，采用充电桩有功功率的功率调节器的比例参数和积分参数及充电桩无功功率的功率调节器的比例参数和积分参数进行运算得到充电桩输出功率与电压变化的关系。
8.一种液冷充电桩的充电控制系统，其特征在于，包括：充电控制设备、液冷充电枪和充电桩；
充电控制设备的输入端与充电桩的输出端连接，充电控制设备的输出端与液冷充电枪的输入端连接。
9.如权利要求8所述的液冷充电桩的充电控制系统，其特征在于，充电桩的输出端连接有检测输出电流的电流检测电路，电流检测电路的连接关系为：充电桩的输出端连接电阻R1的一端和运算放大器U的反相输入端，电阻R1的另一端连接GND端，运算放大器U的输出端连接场效应管N1的栅极，场效应管N1的源极连接电阻R2的一端和运算放大器U的同相输入端，电阻R2的另一端连接GND端，场效应管N1的漏极连接电阻R3的一端、场效应管P3的栅极和场效应管P4的栅极，电阻R3的另一端连接场效应管P3的漏极、场效应管P1的栅极和场效应管P2的栅极，场效应管P3的源极连接场效应管P1的漏极，场效应管P1的源极和场效应管P2的源极连接电源VDD端，场效应管P2的漏极连接场效应管P4的源极，场效应管P4的漏极连接液冷充电枪的输入端。
10.如权利要求8所述的液冷充电桩的充电控制系统，其特征在于，充电控制设备内设置有根据液冷充电枪输出功率的变化调整充电桩输出功率的功率调节器。
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