带输入控制的直流功率单元动态零功率投切算法及系统技术方案

技术编号:15333469 阅读:236 留言:0更新日期:2017-05-16 21:02
一种带输入控制的直流功率单元动态零功率投切算法及系统,方法为一:判断前次投切是否完成,是则进入下一步,否则进入八;二:收集充电车辆需求数据;三:判断是否处于充电过程,否则结束,是则进入下一步;四:获取当前AC‑DC功率单元工作状态信息;五:分析充电需求并与当前模块工作状态比较;六:计算充电需求与当前状态的差异,做投切准备;七:判断是否需要投切动作,否则结束,是则进入八;八:调用投切算法,执行投切动作;九:判断是否投切完成,否则结束,是则进入十;十:结束。系统设置输入控制单元,其输出端分别与AC‑DC直流功率单元连接,AC‑DC直流功率单元的输出端分别对应设置有投切控制单元,每个所述投切控制单元的输出端充电输出端。

【技术实现步骤摘要】
带输入控制的直流功率单元动态零功率投切算法及系统
本专利技术涉及新能源电动汽车充电
,具体涉及一种带输入控制的直流功率单元动态零功率投切算法及系统。
技术介绍
随着能源短缺和环境恶化问题日益加剧,电动汽车以其节能、减排的优势,成为各国竞相发展的新兴产业。直流快速充电技术被广泛应用于新能源电动汽车领域,随着动力电池技术升级,其承受的最大充电功率也大幅提升,由于功率元件原因单个直流功率模块无法满足动力电池充电,故采用多个AC-DC直流功率单元并联的方式来满足汽车动力电池的直流快充需求。目前的并联方式多采用无投切机制的固定并联方式,即充电过程中无论电池需求功率大小所有充电模块都做均流输出功率,尤其在电池充电后期需求功率较小,使直流功率模块不能满载输出,甚至30%负载工作,大大降低电能的转换效率,造成至少15%的能源浪费,还缩短了功率模块的使用效率。另少数厂家采用模块直接投切的方法解决低效率问题,但在进行功率模块投切过程中为带功率投入或切出,使切换部件触点造成带载切断或闭合,加剧触点损毁程度,使切换部件寿命大大缩短。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足,提出一种采用功率模块单独回路控制算法,零功率切换,成功克服了直流功率单元充电过程中投入和切出时,间断功率输出,容易损坏投切器件问题,如投切继电器、晶闸管等,实现了直流充电桩在整个充电过程充电功率变化平滑,延长了直流充电桩的使用寿命的带输入控制的直流功率单元动态零功率投切算法及系统,具体技术方案如下:一种带输入控制的直流功率单元动态零功率投切算法,采用步骤如下:步骤一:判断前次投切是否完成,是则进入下一步,否则进入步骤八;步骤二:收集目标充电车辆充电过程及需求数据;步骤三:判断是否处于充电过程,否则结束,返回状态字,是则进入下一步;步骤四:获取当前AC-DC功率单元工作状态信息;步骤五:分析充电需求并与当前模块工作状态比较;步骤六:计算充电需求与当前状态的差异,做投切准备;步骤七:判断是否需要投切动作,否则结束,返回状态字,是则进入下一步;步骤八:调用投切算法,执行投切动作;步骤九:判断是否投切完成,否则结束,返回投切未完成状态字,是则进入下一步;步骤十:结束,返回投切完成状态字。为更好的实现本专利技术,可进一步为:所述步骤八具体为,8.1判断模块投切命令,投入则进入8.2,切出则进入8.13结束投切算法,返回空闲状态;8.2获取目标模块编号;8.3判断编号是否有效,无效则结束投切算法,返回错误状态,有效则进入下一步;8.4闭合对应模块输入控制器;8.5判断控制器状态,未完成则结束投切算法,返回正在投入状态,完成则进入下一步;8.6设置目标模块输出电压到总线电压;8.7判断输出电压是否达标,否则结束投切算法,返回正在投入状态,是则进入下一步;8.8闭合投切控制继电器;8.9判断投切继电器是否关闭,否则结束投切算法,返回正在投入状态,是则进入下一步;8.10投入模块数加1,根据电池充电需求重新计算每个模块应输出功率并设置投入的所有模块;8.11判断目标模块输出是否正常,否则结束投切算法,返回正在投入状态,是则进入下一步;8.12空闲模块数减1,结束投切算法,返回空闲状态,本次投切结束;8.13获取目标模块编号;8.14判断编号是否有效,无效则结束投切算法,返回错误状态,有效则进入下一步;8.15判断模块是否输出,无输出则进入8.18,正常输出则进入下一步;8.16关闭目标模块;8.17判断模块是否关闭,否则结束投切算法,返回正在切出状态,是则进入下一步;8.18断开投切继电器,投入模块数减1,根据电池充电需求重新计算每个模块应输出功率,并设置在线模块;8.19关闭目标模块输入控制;8.20判断模块输入是否断开,否则结束投切算法,返回正在切出状态,是则空闲模块数量加1,发送投切控制单元能量泄放指令;8.21重新配置当前在线模块参数;8.22判断在线模块是否正常,否则结束投切算法,返回正在切出状态,是则结束投切算法,返回空闲状态,本次投切结束。利用上述带输入控制的直流功率单元动态零功率投切算法的系统,包括输入控制单元,该输入控制的输出端分别与AC-DC直流功率单元连接,该AC-DC直流功率单元的输出端分别对应设置有投切控制单元,每个所述投切控制单元的输出端为本系统的充电输出端。为更好的实现本系统,可进一步为:所述投切控制单元设置有投切继电器,该投切继电器的输入端上并接有泄放继电器,该泄放继电器的输出端上连接有泄放电阻。其中,投切继电器为AC-DC模块功率输出的控制闸门,它是衔接模块功率输出和直流母线的桥梁,也是传统投切模式的易损器件,其直流触点寿命直接受投切时刻输出干路功率影响,投切功率越大其触点寿命越短,反之增长。而在本专利技术中采用0功率投切,有效的延长其生命周期。泄放继电器和泄放电阻组成完整的剩余能量泄放电路,用于当功率模块切出时泄放存放在功率模块内部输出端储能电容内的剩余电能。如不进行泄放当此模块再次投入直流母线时,当母线电压低于模块储能电容电压,由于不能再输出干路上串联大功率限流电阻,则会在投切继电器闭合瞬间,模块输出储能电容会以很高的尖峰电流向直流母线放电,直至两端电压相等。在这过程中,投切继电器触点承受的电流尖峰瞬间达到上千安培甚至更高,最大成度的损坏投切继电器,或直接使继电器触点粘连,造成投切元件损坏。进行电能泄放后,需再次模块投入总线时,首先读取母线电压,限制模块电流为0.1A,根据模块限流精度可以更小,使模块预充至总线电压稳定后,控制投切继电器闭合。由于模块输出电压等于外部母线电压,故在继电器闭合瞬间触点两端电压差为0,其切换功率为0,则不会在触点上产生电流,在整个模块投入过程中有效的保护了投切继电器触点。使继电器的无故障时间到达其机械损坏时间。不会因触点损坏而提前结束生命周期。本专利技术的有益效果为:整个算法过程模块化处理,程序调用简单,直接调用函数句柄,即可完成这个投入过程或整个切出过程,占用中央处理器时间较短,响应时间快;提高了直流充电机转换效率,节省功率模块待机功耗,延长了功率模块的使用寿命;功率单元动态投切方法能有效的保护投切部件,延长投切部件寿命,从而使整个充电桩免维护期限增长;充电桩整个充电输出过程中无断点充电,使整个充电曲线平滑连续,几个充电周期过后动力电池一致性维护出色,有效的维护了动力电池;产品性能和运维成本上具有竞争力,并且可靠性和稳定性都非常出色,远远高于一般的大功率直流充电桩。附图说明图1为本专利技术的流程示意图;图2为专利技术中调用投切算法,执行投切动作的流程示意图;图3为本专利技术中系统结构示意图;图4为本专利技术中投切控制单元的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述,以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。如图1和图2所示:一种带输入控制的直流功率单元动态零功率投切算法,步骤如下:步骤一:首先判断前次投切是否完成,是则进入下一步,否则进入步骤八;步骤二:收集目标充电车辆充电过程及需求数据,程序会调用车辆充电接口驱动程序,访问其返回的车辆BMS发送的充电需求以及充电过程状态。在实施例中算法中不涉及驱动函数内容,只需获得是否在充电过程中和当前时刻本文档来自技高网...
带输入控制的直流功率单元动态零功率投切算法及系统

【技术保护点】
一种带输入控制的直流功率单元动态零功率投切算法,其特征在于,采用步骤如下:步骤一:判断前次投切是否完成,是则进入下一步,否则进入步骤八;步骤二:收集目标充电车辆充电过程及需求数据;步骤三:判断是否处于充电过程,否则结束,返回状态字,是则进入下一步;步骤四:获取当前AC‑DC功率单元工作状态信息;步骤五:分析充电需求并与当前模块工作状态比较;步骤六:计算充电需求与当前状态的差异,做投切准备;步骤七:判断是否需要投切动作,否则结束,返回状态字,是则进入下一步;步骤八:调用投切算法,执行投切动作;步骤九:判断是否投切完成,否则结束,返回投切未完成状态字,是则进入下一步;步骤十:结束,返回投切完成状态字。

【技术特征摘要】
1.一种带输入控制的直流功率单元动态零功率投切算法,其特征在于,采用步骤如下:步骤一:判断前次投切是否完成,是则进入下一步,否则进入步骤八;步骤二:收集目标充电车辆充电过程及需求数据;步骤三:判断是否处于充电过程,否则结束,返回状态字,是则进入下一步;步骤四:获取当前AC-DC功率单元工作状态信息;步骤五:分析充电需求并与当前模块工作状态比较;步骤六:计算充电需求与当前状态的差异,做投切准备;步骤七:判断是否需要投切动作,否则结束,返回状态字,是则进入下一步;步骤八:调用投切算法,执行投切动作;步骤九:判断是否投切完成,否则结束,返回投切未完成状态字,是则进入下一步;步骤十:结束,返回投切完成状态字。2.根据权利要求1所述带输入控制的直流功率单元动态零功率投切算法,其特征在于:所述步骤八具体为,8.1判断模块投切命令,投入则进入8.2,切出则进入8.13结束投切算法,返回空闲状态;8.2获取目标模块编号;8.3判断编号是否有效,无效则结束投切算法,返回错误状态,有效则进入下一步;8.4闭合对应模块输入控制器;8.5判断控制器状态,未完成则结束投切算法,返回正在投入状态,完成则进入下一步;8.6设置目标模块输出电压到总线电压;8.7判断输出电压是否达标,否则结束投切算法,返回正在投入状态,是则进入下一步;8.8闭合投切控制继电器;8.9判断投切继电器是否关闭,否则结束投切算法,返回正在投入状态,是则进入下一步;8.10投入模块数加1,根据电池充电需求重新计算每个模块应输出功率并设...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵立永
申请(专利权)人:特瓦特能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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