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CN102044723A - 一种电动汽车智能充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车智能充电方法，是在普通充电器的基础上引入电网用电负荷因子、识别充电时间、车辆电池状态等因素，自动优化计算出整车当次充电策略，自动调节充电功率和充电时间，以达到安全充电(减少对电网负荷的冲击)、经济充电(充电成本最小化)、提高电池使用寿命为设计目标，包括经济充电模式EC，使得充电电量最大化的来自电网用电低谷时间段；快速充电模式FC，使得充电一开始就允许的最大充电功率快速对电池进行充电。

Description

一种电动汽车智能充电方法
技术领域
本发明属于电动汽车充电系统设计技术，特别是一种能够智能化自动计算分配充电时间、充电功率、处理并发送电池充电状态信息等，整车能够自动的识别驾驶员意图，自动实施智能化充电，使得充电成本最低、速度最快的智能充电系统及其控制方法。
背景技术
目前，电动汽车车载充电器的充电方法基本上都先恒流然后恒压，方法相对简单，而且充电功率在2.2～3.3kw，最大的缺陷是充电过程中没有考虑当前电网的用电负荷、充电功率大小是根据电池的荷电状态SOC来设定的，开始是大功率的恒流充电，当快充满的时候再转换成小功率的恒压充电。从电网的用电负荷变化曲线上可以看到，电网一天会出现两个用电高峰，分别出现在中午和晚上七点，而根据多数人的用车习惯，晚上充电白天用，下午下班回来，就会开始充电，这样就会与电网用电高峰重叠，对电网用电安全造成冲击，随着电动车越来越多，这种冲击影响会越来越明显。同是国家电网已经看到了这个问题，像按时段差别计价的收费方法已经开始小范围试点，以后这种差异会精确到小时段甚至是实时电价，同时这种电价肯定是根据用电负荷率来调节的，即负荷率越低电价越便宜，在这个时候充电，我们的充电成本也会越低。
发明内容
本发明的智能充电方法，是在普通充电器的基础上引入电网用电负荷因子、识别充电时间、车辆电池状态等因素，自动优化计算出整车当次充电策略，自动调节充电功率和充电时间，以到达安全充电(减少对电网负荷的冲击)、经济充电(充电成本最小化)、提高电池使用寿命为设计目标。
具体技术方案如下：
一种电动汽车智能充电方法，其特征在于，其包括如下步骤：步骤1：电网的两相交流电经过振荡器后，振荡器实时计算出电网当前的用电负荷率B；步骤2：充电器获得电网当前的电负荷率；步骤3：充电器根据电网过去的电负荷变化曲线等信息计算模拟出从当前到未来24小时以内电网的用电负荷曲线；步骤4：电池管理系统实时采集出来电池包及整车信息，将电池荷电状态SOC、电压、温度等信息发给充电器，同时根据充电线缆连接状态等信息给充电器发送充电指令；步骤5：充电器根据当前所处的时间段、驾驶员的充电模式请求等信息判断出此次充电模式；步骤6：充电器根据电池管理系统的电池信息，计算出包含此次充电需要的总电量、充电时间、计算随后各个时间段的充电功率等信息的充电策略，得出随后每一时刻的充电器充电输出功率；步骤7：充电器闭合充电主继电器开始充电。
优选地，步骤1中，所述振荡器根据电网电压变化、电流谐波等参数实时计算出电网当前的用电负荷率B。
优选地，步骤2中，所述充电器通过充电插座和充电线连接上交流电源。
优选地，步骤3中，充电器读取一定时期内电网每天的用电负荷数据，找出与当日最相似的一天，然后根据当天的日期、空气温度、空气湿度等得出加权值对最相似的一天的数据进行自动修正，预测出未来一天内电网负荷变化曲线来模拟充电器所需要的电网负荷变化曲线。
优选地，所述电网每天的用电负荷数据包括电压变化、电网负荷率变化等。
优选地，步骤5中，根据充电时间随后的24小时分成两个时间段：时间段E和时间段F；当前时刻处在时间段E内允许经济充电模式EC和快速充电模式FC，当前时刻处在时间段F内则只允许快速充电模式FC。
优选地，所述经济充电模式EC默认的允许充电时间段是从现在开始到下一设定的车辆开始工作时刻，在这段时间内根据充电影响数C最小的原则优化设计充电功率曲线，Cmin＝P×B，其中P是充电器输出功率，B是电网负荷率，使得充电电量最大化的来自电网用电低谷时间段。
优选地，所述快速充电模式FC以充电时间最短来设计充电功率曲线，同时考虑当时电池温度、充电器温度、充电器允许的最大充电功率等等因素，使得充电一开始就允许的最大充电功率快速对电池进行充电。
优选地，步骤5中，驾驶员可以通过手动模式开关选择快充、慢充或不选，分别发送给充电器：FC、SC、NC三种指令信号，而且驾驶员的选择指令级别高于充电器自己计算的指令。
附图说明
图1是本发明所述的电动汽车智能充电系统结构示意图；
图2是电网负荷率随时间变化的曲线示意图；
图3是本发明所述的电动汽车智能充电方法充电模式判断逻辑图；
图4是本发明所述的电动汽车智能充电方法经济充电模式EC示意图；
图5是本发明所述的电动汽车智能充电方法快速充电模式FC示意图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
本发明提供的一种电动汽车车载充电器智能化充电方法，系统结构如图1所示，电网两相交流电经过电源振荡器；再通过充电线及充电插座连接到车载充电器，充电器连接到电池管理系统BMS和电池包，BMS也连接到电池包。
电网的两相交流电经过振荡器后，振荡器根据电网电压变化、电流谐波等参数实时计算出电网当前的用电负荷率B。充电器通过充电插座和充电线连接上交流电源，同时获得电网当前的电负荷率和过去一段时间的电负荷率变化曲线等信息。电池管理系统实时采集出来电池包及整车信息，将电池荷电状态SOC、电压、温度等信息发给充电器，同时根据充电线缆连接状态等信息给充电器发送充电指令；充电器首先根据电网过去的电负荷变化曲线等信息计算模拟出从当前到未来24小时以内电网的用电负荷曲线；同时根据当前所处的时间段、驾驶员的充电模式请求等信息判断出此次充电模式；再根据BMS的电池信息，计算出包含此次充电需要的总电量、充电时间、计算随后各个时间段的充电功率等信息的充电策略，得出随后每一时刻的充电器充电输出功率；然后闭合充电主继电器开始充电。其中，模拟今后24小时内电网负荷变化曲线，实际上也是一种短期电网负荷预测，主要的方法是：根据相似预测法，系统读取一定时期(几天、几个月或几年，视具体的设备精度而定)内电网每天的用电负荷数据(包括电压变化、电网负荷率变化等)，找出与当日最相似的一天，一般会是最近的一天，然后根据当天的日期、空气温度、空气湿度等得出加权值对最相似的一天的数据进行自动修正，预测出未来一天内电网负荷变化曲线来模拟充电器所需要的电网负荷变化曲线。
如图2所示，充电机根据从电源振荡器那里获得的过去一段时间的电网用电负荷率，模拟预测出随后的24小时内电网用电负荷率变化曲线、用电最高峰和最低谷出现的时刻T2时刻和T1时刻，最高负荷率BH和最低负荷率BL；充电器根据获得的电池信息计算出此次充电所需总的电量，计算出在比较经济的慢充模式下所需的充电时间，根据充电时间随后的24小时分成两个时间段：时间段E和时间段F；当前时刻处在时间段E内允许经济充电模式EC和快速充电模式FC，当前时刻处在时间段F内则只允许快速充电模式。其中根据24小时内用电高峰时间和用电低谷时间来作为时间段E和时间段F的分界点，再根据气候季节(夏天或冬天)、车辆的使用规律、车辆所需的总的时间等来调整，比如2点至14点为时间段F，14点至次日2点为时间段E。
如图3所示，根据当前时刻所处的时间段和充电模式开关信号来判断采取哪种充电模式。手动模式开关允许驾驶员选择快充、慢充或不选，分别发送给充电器：FC、SC、NC三种指令信号，而且驾驶员的选择指令级别高于充电器自己计算的指令；也就是当驾驶员选择FC指令时，无论处在哪个时间段都只能采取快速充电模式FC，同样如果选择SC指令则只能采取EC模式充电；NC指令则不对更改充电器自己计算出的模式指令；
EC充电模式：如图4所示，在这个模式下，系统默认的允许充电时间段是从现在开始到下一设定的车辆开始工作时刻(默认初始设定为6点，充电器会根据最近一段时间内车辆的实际使用情况修正，也可以根据驾驶员对车辆的使用习惯人为设定)；在这段时间内系统根据：充电影响数C最小的原则优化设计充电功率曲线；
Cmin＝P×B：
其中
P是充电器输出功率；
B是电网负荷率；
使得充电电量最大化的来自电网用电低谷时间段；
FC充电模式：如图5所示，在这个模式下，系统以充电时间最短来设计充电功率曲线；同时考虑当时电池温度、充电器温度、充电器允许的最大充电功率等等因素；使得充电一开始就允许的最大充电功率快速对电池进行充电。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动汽车智能充电方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤1：电网的两相交流电经过振荡器后，振荡器实时计算出电网当前的用电负荷率B；
步骤2：充电器获得电网当前的电负荷率；
步骤3：充电器根据电网过去的电负荷变化曲线等信息计算模拟出从当前到未来24小时以内电网的用电负荷曲线；
步骤4：电池管理系统实时采集出来电池包及整车信息，将电池荷电状态SOC、电压、温度等信息发给充电器，同时根据充电线缆连接状态等信息给充电器发送充电指令；
步骤5：充电器根据当前所处的时间段、驾驶员的充电模式请求等信息判断出此次充电模式；
步骤6：充电器根据电池管理系统的电池信息，计算出包含此次充电需要的总电量、充电时间、计算随后各个时间段的充电功率等信息的充电策略，得出随后每一时刻的充电器充电输出功率；
步骤7：充电器闭合充电主继电器开始充电。
2.如权利要求1所述的电动汽车智能充电方法，其特征在于，步骤1中，所述振荡器根据电网电压变化、电流谐波等参数实时计算出电网当前的用电负荷率B。
3.如权利要求1所述的电动汽车智能充电方法，其特征在于，步骤2中，所述充电器通过充电插座和充电线连接上交流电源。
4.如权利要求1所述的电动汽车智能充电方法，其特征在于，步骤3中，充电器读取一定时期内电网每天的用电负荷数据，找出与当日最相似的一天，然后根据当天的日期、空气温度、空气湿度等得出加权值对最相似的一天的数据进行自动修正，预测出未来一天内电网负荷变化曲线来模拟充电器所需要的电网负荷变化曲线。
5.如权利要求4所述的电动汽车智能充电方法，其特征在于，所述电网每天的用电负荷数据包括电压变化、电网负荷率变化等。
6.如权利要求1所述的电动汽车智能充电方法，其特征在于，步骤5中，根据充电时间随后的24小时分成两个时间段：时间段E和时间段F；当前时刻处在时间段E内允许经济充电模式EC和快速充电模式FC，当前时刻处在时间段F内则只允许快速充电模式FC。
7.如权利要求6所述的电动汽车智能充电方法，其特征在于，所述经济充电模式EC默认的允许充电时间段是从现在开始到下一设定的车辆开始工作时刻，在这段时间内根据充电影响数C最小的原则优化设计充电功率曲线，Cmin＝P×B，其中P是充电器输出功率，B是电网负荷率，使得充电电量最大化的来自电网用电低谷时间段。
8.如权利要求6所述的电动汽车智能充电方法，其特征在于，所述快速充电模式FC以充电时间最短来设计充电功率曲线，同时考虑当时电池温度、充电器温度、充电器允许的最大充电功率等等因素，使得充电一开始就允许的最大充电功率快速对电池进行充电。
9.如权利要求1所述的电动汽车智能充电方法，其特征在于，步骤5中，驾驶员可以通过手动模式开关选择快充、慢充或不选，分别发送给充电器：FC、SC、NC三种指令信号，而且驾驶员的选择指令级别高于充电器自己计算的指令。
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