用于直流充电机的智能优化与监测装置、直流充电系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于直流充电机的智能优化与监测装置和直流充电系统，根据监听到的电池充电需求报文BCL计算电动汽车的需求功率P0；采用取整函数向上取整得到当前需要投入运行的充电子模块个数N；生成相应的充电子模块投入数量报文指令并发送至充电控制器；计算当前输出效率η；调整N，计算当前负载率λ，并在其在预设范围内时生成投入数量报文指令并发送至充电控制器，计算当前输出效率η；继续调整N，直到向上或向下调整N时λ均超出预设范围；输出最大输出效率η

Intelligent optimization and monitoring device for DC charger, DC charging system

【技术实现步骤摘要】
用于直流充电机的智能优化与监测装置、直流充电系统
本专利技术涉及一种充电机智能实时监测装置，特别是针对用于直流充电机的智能优化与监测装置、直流充电系统。
技术介绍
随着电动汽车的普及，电动汽车充电设施也随之迅猛发展。从国家标准、行业标准以及企业标准的不停发布和更新来看，电动汽车充电设施的要求和功能正逐步完善和统一。电动汽车陆续进入千家万户，充电设施也一步步走近广大用户。不断利好消息公布的同时，也正在发生不相适宜的事件。不花钱就能给电动汽车充电？2018年北京一网约车司机利用国家电网充电软件的漏洞，使用“捏枪法”“卡秒法”实现免费或低价充电，半年的时间窃电382次。不仅如此，窃电现象如此频繁的同时，充电输出效率不高也是目前较为严重的问题。2020年我国电动车的保有量目标是500万辆，平均每辆车平均电池容量200度电，每天补电20度。目前充电输出效率普遍不高，最高也只能达到92％。按总体补电1亿度电算，效率从92％提升到96％，那么每天将节省400万度电，每节约1度电，就相当于节省了0.4千克煤的能耗和4升净水，同时还减少了1千克二氧化碳和0.03千克二氧化硫的排放。仅仅是出行工具方面的优化，对环境和我国经济效益有着显著的影响。目前，针对非车载充电机(简称充电机)和充电系统的研究较为多见，但缺乏对充电系统输出效率进行优化和管控；对窃电依据和预防办法的研究不足。电动汽车动力电池充电系统通常包含交流电能、交直流转化和电池接受直流电能三部分。而非车载充电机涉及前两个部分，若要判断其是否发生窃电，应明确交直流转化效率。但由于目前市场上充电模块输出效率(交流电能转化为直流电能的效率，即直流输出功率与交流输入功率的比值)不一致，尤其在充电模块负载率(充电模块实际承担的负载功率与其额定输出功率的比值)不同时，输出效率差异更为凸显，因而很难建立输出效率和负载率准确的映射关系。如表1所示，NB/T33001-2018中7.11规定，负载率(即实际输出功率P0/额定输出功率Pn)在一定范围内对应的输出效率的要求。而目前大多充电机厂家仅仅是满足该要求，但并不能明显优于该要求，可见，也正是因为充电模块千差万别，国家能源局难以把控，给出了较宽的范围。因此，如何优化充电输出效率以及准确判断是否发生窃电成为目前的难题。表1实际输出功率P0/额定输出功率Pn输出效率20％≤P0/Pn≤50％≥88％50％＜P0/Pn≤100％≥93％公开号为CN201620431792.2的技术专利公开了一种新能源充电桩的智能控制装置，该装置包括：固定座，固定座上设有充电桩体，充电桩体内设有电池组；充电桩体的端部后部设有智能防窃电控制装置，充电桩体内设有电路控制板，电路控制板与电池组连接，电路控制板连接有充电线，充电线的一端与电路控制板连接，充电线的另一端设有充电头；充电桩体的端部后部设有安装板，智能防窃电控制装置设置在安装板上。通过此智能防窃电控制装置可以方便电池组的智能防窃，但实际上其并未给出如何判断是否窃电的具体技术方案，未从根本上解决主流充电桩中的窃电等问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开一种用于直流充电机的智能优化与监测装置和直流充电系统，实现直流充电机输出效率的优化，进一步，还可基于优化后的输出效率实现充电过程的窃电分析。本专利技术的技术方案如下:方案一：一种用于直流充电机的智能优化与监测装置，所述智能优化与监测装置通过第一RS485总线与直流充电机的交流电能表连接通信，通过第二RS485总线与直流充电机的直流电能表连接通信，通过第一CAN线监听充电控制器与电动汽车的BMS之间的通信，通过第二CAN线监听充电控制器与充电模块之间的通信；所述智能优化与监测装置包括处理器和用于存储处理器可执行的指令的存储器，所述处理器被配置为：通过第一CAN线监听到的电池充电需求报文BCL，获取电压需求和电流需求，将电压需求和电流需求相乘得到所述电动汽车的需求功率P0；根据所述需求功率P0采用取整函数y＝ceil(x)向上取整得到当前需要投入运行的充电子模块个数N；生成相应的充电子模块投入数量报文指令并发送至充电控制器；待充电控制器响应投入数量报文指令后，计算当前输出效率η；以s为步长向上或向下调整N，所述s为不小于1的自然数；计算当前负载率λ，并在所述负载率λ在预设范围内时，生成相应的投入数量报文指令并发送至充电控制器；待充电控制器响应投入数量报文指令后，计算当前输出效率η；继续调整N，重复上述过程，直到向上或向下调整N时，计算得到的λ均超出预设范围；选择上述计算过程中最大输出效率ηmax对应的需要投入运行的充电子模块个数N为最优投入个数，生成相应的投入数量报文指令并发送至充电控制器以进入最优充电运行状态；所述需要投入运行的充电子模块个数N的计算方式为：Ps表示单个充电子模块的额定功率，λ0表示预设的初始负载率；所述输出效率η的计算方式为：通过交流电能表获取当前输入功率P1，通过直流电能表获取当前输出功率P2，所述负载率λ的计算方式为：作为一种优选方案，所述处理器还被配置为：在每次计算完输出效率η后，将其与预设的目标效率η0进行比较：若η≥η0，确定当前投入运行的充电子模块个数N即为最优投入个数，并将当前运行状态作为最优充电运行状态保持；若η＜η0，否则继续后续步骤。作为一种优选方案，所述处理器还被配置为：在确定最优投入个数后，通过随机生成函数randperm(K,N)对预先存入的充电子模块的身份标识进行随机选取，其中，K为充电子模块总个数，N为最优投入个数，N<K；根据选取结果生成投入身份报文指令并发送至充电控制器，以进入最优充电运行状态。作为一种优选方案，所述负载率的预设范围为30％～70％。作为一种优选方案，所述初始负载率λ0为60％作为一种优选方案，所述目标效率η0为96％。作为一种优选方案，所述处理器还被配置为：在最优充电运行状态下，通过第一CAN线监听到的电池充电总状态报文(BCS)获取充电电压测量值和充电电流测量值，计算电动汽车的充电电池的充电接收功率P3，并与直流侧获取的直流输出功率P2进行比较，若P3<P2，说明直流侧有窃电风险，生成相应的窃电风险报文指令并发送至充电控制器；通过直流电能表获取直流侧的直流输出功率P2，通过交流电能表获取交流侧的交流有功功率P1，并将两者进行比较，若P2/η<P1，说明交流侧有窃电风险，生成相应的窃电风险报文指令并发送至充电控制器。作为一种优选方案，所述处理器还被配置为：在待机状态下，获取交流侧的交流有功功率P1，并将其与已知的系统待机运行功率进行比较，当P1大于系统待机运行功率，说明交流侧有窃电风险，生成相应的窃电风险报文指令并发送至充电控制器。作为一种优选方案，所述处理器还被配置为：在充电结束后，通过第一CAN线监听到的统计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于直流充电机的智能优化与监测装置，其特征在于，所述智能优化与监测装置通过第一RS485总线与直流充电机的交流电能表连接通信，通过第二RS485总线与直流充电机的直流电能表连接通信，通过第一CAN线监听直流充电机的充电控制器与电动汽车的BMS之间的通信，通过第二CAN线监听直流充电机的充电控制器与直流充电机的充电模块之间的通信；/n所述智能优化与监测装置包括处理器和用于存储处理器可执行的指令的存储器，所述处理器被配置为：/n通过第一CAN线监听到的电池充电需求报文BCL，获取电压需求和电流需求，将所述电压需求和电流需求相乘得到所述电动汽车的需求功率P0；/n根据所述需求功率P0采用取整函数y＝ceil(x)向上取整得到当前需要投入运行的充电子模块个数N；生成相应的充电子模块投入数量报文指令并发送至充电控制器；待充电控制器响应投入数量报文指令后，计算当前输出效率η；/n以s为步长向上或向下调整N，所述s为不小于1的自然数；计算当前负载率λ，若所述负载率λ在预设范围内，生成相应的投入数量报文指令并发送至充电控制器；/n待充电控制器响应投入数量报文指令后，计算当前输出效率η；继续调整N，重复上述过程，直到向上或向下调整N时，计算得到的λ均超出预设范围；/n选择上述计算过程中最大输出效率η...

【技术特征摘要】
1.一种用于直流充电机的智能优化与监测装置，其特征在于，所述智能优化与监测装置通过第一RS485总线与直流充电机的交流电能表连接通信，通过第二RS485总线与直流充电机的直流电能表连接通信，通过第一CAN线监听直流充电机的充电控制器与电动汽车的BMS之间的通信，通过第二CAN线监听直流充电机的充电控制器与直流充电机的充电模块之间的通信；
所述智能优化与监测装置包括处理器和用于存储处理器可执行的指令的存储器，所述处理器被配置为：
通过第一CAN线监听到的电池充电需求报文BCL，获取电压需求和电流需求，将所述电压需求和电流需求相乘得到所述电动汽车的需求功率P0；
根据所述需求功率P0采用取整函数y＝ceil(x)向上取整得到当前需要投入运行的充电子模块个数N；生成相应的充电子模块投入数量报文指令并发送至充电控制器；待充电控制器响应投入数量报文指令后，计算当前输出效率η；
以s为步长向上或向下调整N，所述s为不小于1的自然数；计算当前负载率λ，若所述负载率λ在预设范围内，生成相应的投入数量报文指令并发送至充电控制器；
待充电控制器响应投入数量报文指令后，计算当前输出效率η；继续调整N，重复上述过程，直到向上或向下调整N时，计算得到的λ均超出预设范围；
选择上述计算过程中最大输出效率ηmax对应的需要投入运行的充电子模块个数N作为最优投入个数，生成相应的投入数量报文指令并发送至充电控制器，以进入最优充电运行状态；
所述需要投入运行的充电子模块个数N的计算方式为：Ps表示单个充电子模块的额定功率，λ0表示预设的初始负载率；
所述输出效率η的计算方式为：通过交流电能表获取当前输入功率P1，通过直流电能表获取当前输出功率P2，
所述负载率λ的计算方式为：


2.如权利要求1所述的智能优化与监测装置，其特征在于，所述处理器还被配置为：在每次计算完输出效率η后，将其与预设的目标效率η0进行比较：若η≥η0，确定当前投入运行的充电子模块个数N即为最优投入个数，当前运行状态即为最优充电运行状态保持。


3.如权利要求1所述的智能优化与监测装置，其特征在于，所述处理器还被配置为：在确定最优投入个数后，通过随机生成函数randperm(K,N)对预先存入的充电子模块的身份标识进行随机选取，其中，K为充电子模块总个数，N为最优投入个数，N<K；根据选取...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦胜，刘国鹏，李定胜，陈磊，余静，李美红，缪晓汶，
申请(专利权)人：南京能瑞电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32