带自学习的充电桩功率分配控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种带自学习的充电桩功率分配控制系统，包括开关控制板、开关阵列，直流接触器、输出直流母线、输入直流母线，开关控制板具备IO控制信号、AD采样、电流采样功能；开关控制板上具备有CAN通信接口，该CAN通信接口在使用时与充电控制主控CCM通信获取汽车需求电压、电流；开关阵列通过输入直流母线与充电模块相接；开关阵列通过输入直线母线与充电枪相接。本发明专利技术实施时，对充电模块的工作引入环境温度、模块的充电效率曲线、电池电压平台、电池实时充电电压、电流、模块的工作时间这些实时采集量、开关阵列次数，并利用上述实时数据自主变化控制参数，进而达到充电功率分配最优化。

【技术实现步骤摘要】
带自学习的充电桩功率分配控制系统及方法
本专利技术涉及一种汽车充电控制系统，具体的说是一种用于电动汽车充电站内使用的带自学习的充电桩功率分配控制系统及方法。
技术介绍
为了快速满足电动汽车的补能需要，减少充电时长，目前充电桩的功率越来越大。但在实际的充电站的充电桩使用过程中发现，现有的大功率充电桩的功率分配还比较初级，具体的说，是简单以左右枪整个功率的切换，并不能让充电桩的充电功率达到最优。更具体的说，因为电动汽车的充电是一个恒流、恒压、小电流充电的过程。而现有充电桩内一般包括多个充电模块，当恒流充电时候，针对一些需求功率比较大的车来说各充电模块都能满功率工作，此时效率最高，但工作在恒压模式时，需要电流减小，假如分配给所有参与工作的充电模块工作，自然每个充电模块工作的效率点最低，自然损耗增加。为解决充电模块的工作效率问题及损耗问题，目前也有一些较为初级的充电控制系统，其主要是根据充电功率需求，进而简单的控制某些充电模块满功率工作，另一些充电模块不工作，但这样的是固定某些充电模块长时间满功率工作。这样对开关阵列的次数、以及充电模块工作时间会导致不平衡。基于上述现状，如何引入了根据电动汽车充电需求电压、电流以及充电模块的充电效率曲线。通过实时检测需求功率，结合充电模块的充电效率曲线，进行充电模块阵列的控制管理，从而加强充电桩效率的提升，是行业内一直研究的方向和急迫需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术所存在的不足，提供一种可以根据充电车辆的充电需要结合环境温度、充电模块的充电效率曲线、电池电压平台、电池实时充电电压、电流、充电模块的工作时间等实时采集量自主学习控制从而使每个终端充电效率最优的带自学习的充电桩功率分配控制系统。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种带自学习的充电桩功率分配控制系统，包括开关控制板、开关阵列，直流接触器、输出直流母线、输入直流母线，开关控制板具备IO控制信号、AD采样、电流采样功能；开关控制板上具备有CAN通信接口，该CAN通信接口在使用时与充电控制主控CCM通信获取汽车需求电压、电流；开关阵列通过输入直流母线与充电模块相接；开关阵列通过输入直线母线与充电枪相接。进一步的说，开关阵列内有多个可控开关，每个可控开关独立与开关控制板相连接。进一步的说，开关阵列内的每个独立的可控开关通过一独立的输入直流母线与一充电模块相连接。进一步的说，开关阵列内的各可控开关与同一输出直流母线相连接配合。进一步的说，直流接触器安装在输出直流母线上，用于控制输出直流母线与被充电电动汽车间的连通状态。本专利技术还包括基于上述系统的一种带自学习的充电桩功率分配控制方法，包括以下步骤：S1：获取充电汽车内BMS的充电需求M_need。S2：根据充电需求M_need内的电压V_need电流C_need、需求功率P_need以及充电模块功率曲线PwrMatrix_mod确定需要分配的充电模块个数N，并求出每个充电模块的输出电压电流。S3：根据充电模块累计工作时间以及开关阵列的次数求出所有充电模块的权重序列S。S4：根据充电模块的权重选择权重小的N个充电模块叠加到当前输出或在当前工作充电模块中选择权重大的N个充电模块退出当前输出。S5：结合充电模块的温度特性进行限功率。进一步的说，所述步骤S1中获取BMS充电需求M_need，具体包括以下步骤：S10：获取充电桩控制单元CCM下发的需求电压V_need和需求电流C_need，然后将V_need和功率分配控制系统中的输出直流母线的最高输出电压V_max进行比较判断是否小于等于V_max，当V_need>V_max时，全部充电模块工作并全功率工作，不进行功率分配。S11；将需求电流C_need和配控制系统中的输出直流母线的C_max进行比较,当C_need>C_max时，输出直流母线的输出电流为C_max；当C_need<C_max，配控制系统中的输出直流母线的输出电流为C_need。进一步的说，所述步骤S2中根据需求电压V_need电流C_need、需求功率P_need以及充电模块功率曲线PwrMatrix_mod确定需要分配的充电模块个数N并求出每个充电模块的输出电压电流,具体包括以下步骤：S20：充电功率不足需要功率切换标记为S_p；计算当前分配的充电模块总功率P_dist，将P_t与需求功率P_need进行比较；当P_need>P_dist，此时分配的功率不满足BMS需求，令S_p=1;如果P_need<P_dist表明当前充电模块功率超过BMS需求功率，需要降功率令S_p=-1。S21：充电电流不足需要功率切换标记为S_c；计算当前分配的充电模块总电流C_dist，当C_need>C_dist，此时分配的电流不足，令S_c=1；当C_need<C_dist则当前充电模块电流超过了BMS需求电流，需要降功率令S_c=-1。S22：当S_p=1或者S_c=1时，需要分配新的充电模块一起工作，设定单个充电模块（恒功率充电模块）的最大功率是P_m，最大输出电流为C_m，按照需求电流来计算出需要的充电模块个数N_need=[1+(C)]_need÷C_max)，又令当前分配的充电模块个数为N_current，那么需要分配的充电模块个数为N_new=N_need-N_current；如果S_p=-1或者S_c=-1那么需要降低充电模块功率，需要关闭的充电模块个数N_turnOff=N_need-N_current。S23：根据S22步骤求出的充电模块个数计算每个充电模块分配的电流C_cur=C_need÷N。进一步的说，所述步骤S3中根据充电模块累计工作时间以及开关阵列的次数求出所有充电模块的权重序列S，具体包括以下步骤：S30：每个充电模块的累计工作时间标记为TWork_x（其中x是充电模块序号），开关阵列的开关次数标记为SCounts_x（x是开关阵列的序号）；其中分配给TWork_x的权重为4，SCounts_x的权重为2，那么每个充电模块的权重计算公式为W_x=TWork_x×4+SCounts_x×2，从而得到权重序列S。进一步的说，所述步骤S4中根据充电模块的权重选择权重小的N个充电模块叠加到当前输出或者在当前工作充电模块中选择权重大的N个充电模块退出当前输出，具体包括以下步骤：S40：对权重序列S进行升序排序，当需要叠加到输出的充电模块个数N_new>0，当前待机状态的充电模块权重由小到大排序的前N_new个权重对应的充电模块就是需要分配的充电模块；当N_turnOff<0，当前工作充电模块的权重由大到小排序的前N_turnOff个充电模块需要关闭。进一步的说，所述步骤S5中结合充电模块的温度特性进行限功率，具体包括以下步骤：S50：当充电模的工作温度高于温度阈值时，限制其输出功率，在设置充电模块工作参数的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带自学习的充电桩功率分配控制系统，其特征在于：包括开关控制板、开关阵列，直流接触器、输出直流母线、输入直流母线，开关控制板具备IO控制信号、AD采样、电流采样功能；开关控制板上具备有CAN通信接口，该CAN通信接口在使用时与充电控制主控CCM通信获取汽车需求电压、电流；开关阵列通过输入直流母线与充电模块相接；开关阵列通过输入直线母线与充电枪相接；开关阵列内有多个可控开关，每个可控开关独立与开关控制板相连接；开关阵列内的每个独立的可控开关通过一独立的输入直流母线与一充电模块相连接；开关阵列内的各可控开关与同一输出直流母线相连接配合；直流接触器安装在输出直流母线上，用于控制输出直流母线与被充电电动汽车间的连通状态；/n控制系统工作时包括以下步骤：/nS1：获取充电汽车内BMS的充电需求M_need；/nS2：根据充电需求M_need内的电压V_need电流C_need、需求功率P_need以及充电模块功率曲线PwrMatrix_mod确定需要分配的充电模块个数N，并求出每个充电模块的输出电压电流；/nS3：根据充电模块累计工作时间以及开关阵列的次数求出所有充电模块的权重序列S；/nS4：根据充电模块的权重选择权重小的N个充电模块叠加到当前输出或在当前工作充电模块中选择权重大的N个充电模块退出当前输出；/nS5：结合充电模块的温度特性进行限功率；/n步骤S1中获取BMS充电需求M_need ，具体包括以下步骤：/nS10：获取充电桩控制单元CCM下发的需求电压V_need和需求电流C_need，然后将V_need和功率分配控制系统中的输出直流母线的最高输出电压V_max进行比较判断是否小于等于V_max，当V_need>V_max时，全部充电模块工作并全功率工作，不进行功率分配；/nS11；将需求电流C_need和配控制系统中的输出直流母线的C_max进行比较,当C_need>C_max时，输出直流母线的输出电流为C_max；当C_need<C_max，配控制系统中的输出直流母线的输出电流为C_need；/n步骤S2中根据需求电压V_need电流C_need、需求功率P_need以及充电模块功率曲线PwrMatrix_mod确定需要分配的充电模块个数N并求出每个充电模块的输出电压电流,具体包括以下步骤：/nS20：充电功率不足需要功率切换标记为S_p;计算当前分配的充电模块总功率P_dist，将P_t与需求功率P_need进行比较；当P_need>P_dist，此时分配的功率不满足BMS需求，令S_p=1;如果P_need<P_dist表明当前充电模块功率超过BMS需求功率，需要降功率令S_p=-1；/nS21：充电电流不足需要功率切换标记为S_c;计算当前分配的充电模块总电流C_dist，当C_need>C_dist，此时分配的电流不足，令S_c=1；当C_need<C_dist则当前充电模块电流超过了BMS需求电流，需要降功率令S_c=-1；/nS22：当S_p=1或者S_c=1时，需要分配新的充电模块一起工作，设定单个充电模块（恒功率充电模块）的最大功率是P_m，最大输出电流为C_m，按照需求电流来计算出需要的充电模块个数N_need=[1+(C)]_need÷C_max)，又令当前分配的充电模块个数为N_current，那么需要分配的充电模块个数为N_new=N_need-N_current；如果S_p=-1或者S_c=-1那么需要降低充电模块功率，需要关闭的充电模块个数N_turnOff=N_need-N_current；/nS23：根据S22步骤求出的充电模块个数计算每个充电模块分配的电流C_cur=C_need÷N；/n步骤S3中根据充电模块累计工作时间以及开关阵列的次数求出所有充电模块的权重序列S，具体包括以下步骤：/nS30：每个充电模块的累计工作时间标记为TWork_x（其中x是充电模块序号），开关阵列的开关次数标记为SCounts_x（x是开关阵列的序号）；其中分配给TWork_x的权重为4，SCounts_x的权重为2，那么每个充电模块的权重计算公式为W_x=TWork_x×4+SCounts_x×2，从而得到权重序列S；/n步骤S4中根据充电模块的权重选择权重小的N个充电模块叠加到当前输出或者在当前工作充电模块中选择权重大的N个充电模块退出当前输出，具体包括以下步骤：/nS40：对权重序列S进行升序排序，当需要叠加到输出的充电模块个数N_new>0，当前待机状态的充电模块权重由小到大排序的前N_new个权重对应的充电模块就是需要分配的充电模块；当N_turnOff<0，当前工作充电模块的权重由大到小排序的前N_turnOff个充电模块需要关闭；/...

【技术特征摘要】
1.一种带自学习的充电桩功率分配控制系统，其特征在于：包括开关控制板、开关阵列，直流接触器、输出直流母线、输入直流母线，开关控制板具备IO控制信号、AD采样、电流采样功能；开关控制板上具备有CAN通信接口，该CAN通信接口在使用时与充电控制主控CCM通信获取汽车需求电压、电流；开关阵列通过输入直流母线与充电模块相接；开关阵列通过输入直线母线与充电枪相接；开关阵列内有多个可控开关，每个可控开关独立与开关控制板相连接；开关阵列内的每个独立的可控开关通过一独立的输入直流母线与一充电模块相连接；开关阵列内的各可控开关与同一输出直流母线相连接配合；直流接触器安装在输出直流母线上，用于控制输出直流母线与被充电电动汽车间的连通状态；
控制系统工作时包括以下步骤：
S1：获取充电汽车内BMS的充电需求M_need；
S2：根据充电需求M_need内的电压V_need电流C_need、需求功率P_need以及充电模块功率曲线PwrMatrix_mod确定需要分配的充电模块个数N，并求出每个充电模块的输出电压电流；
S3：根据充电模块累计工作时间以及开关阵列的次数求出所有充电模块的权重序列S；
S4：根据充电模块的权重选择权重小的N个充电模块叠加到当前输出或在当前工作充电模块中选择权重大的N个充电模块退出当前输出；
S5：结合充电模块的温度特性进行限功率；
步骤S1中获取BMS充电需求M_need，具体包括以下步骤：
S10：获取充电桩控制单元CCM下发的需求电压V_need和需求电流C_need，然后将V_need和功率分配控制系统中的输出直流母线的最高输出电压V_max进行比较判断是否小于等于V_max，当V_need>V_max时，全部充电模块工作并全功率工作，不进行功率分配；
S11；将需求电流C_need和配控制系统中的输出直流母线的C_max进行比较,当C_need>C_max时，输出直流母线的输出电流为C_max；当C_need<C_max，配控制系统中的输出直流母线的输出电流为C_need；
步骤S2中根据需求电压V_need电流C_need、需求功率P_need以及充电模块功率曲线PwrMatrix_mod确定需要分配的充电模块个数N并求出每个充电模块的输出电压电流,具体包括以下步骤：
S20：充电功率不足需要功率切换标记为S_p;计算当前分配的充电模块总功率P_dist，将P_t与需求功率P_need进行比较；当P_need>P_dist，此时分配的功率不满足BMS需求，令S_p=1;如果P_need<P...

【专利技术属性】
技术研发人员：方旺华，姜靖，
申请(专利权)人：东莞市科旺科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44