CN119160029A - 充电桩用智能充电节能控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及充电桩技术领域，特别涉及充电桩用智能充电节能控制系统及方法，包括配置传感器组，实时采集电网状态参数，生成电网实时波动系数，实时获取采集的电池状态参数，基于采集的电池状态参数生成电池状态系数，据电网实时波动系数和电池充电状态系数分析生成充电功率系数，根据充电功率系数生成充电功率调整指令，基于充电功率调整指令调整充电桩的充电输出功率。本发明通过充电功率系数生成充电功率调整指令，基于充电功率调整指令调整充电桩的充电输出功率，即实现了实时的动态化对充电功率进行调整，从而提高充电效率，延长电池寿命，减少对电网的负荷，实现更高效的能源利用。

Description

充电桩用智能充电节能控制系统及方法

技术领域

本发明涉及充电桩技术领域，具体为充电桩用智能充电节能控制系统及方法。

背景技术

充电桩一种为电动汽车提供电量补充的补能装置，可以根据调整电压电流为各种型号的电动汽车充电，充电桩的输入端一般与市电直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电操作和费用数据打印，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据，随着电动汽车的普及，充电桩作为电动汽车能源补给的重要设施，其使用效率和能源利用率的提升成为研究的热点。

授权公告号为CN112572218B的中国专利公开了一种节能储能充电桩。该节能储能充电桩包括：充电桩本体，包括作为电源供体的电池；电池充电管理模块，与所述电池连接，用于为所述电池充电；电池放电管理模块，与电池连接，用于利用电池为充电枪提供电量为待充电汽车充电；电池、电池放电管理模块、充电枪依序连接；第一控制器，用于控制所述电池充电管理模块对所述电池的充电工作；第二控制器，用于控制所述电池放电管理模块利用所述电池为待充电汽车进行充电的工

如上述申请，现有的充电桩在充电的过程中，一般都是基于设定好的充电桩功率进行充电，用户通过充电桩直接对电动汽车进行充电，充电过程中缺乏智能管理和节能控制，即无法基于电网的波动或者电池的状态数据进行实时的充电功率调整，导致其充电的效率降低，也会影响电池的使用寿命。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了充电桩用智能充电节能控制系统及方法。

本发明采用以下技术方案，充电桩用智能充电节能控制方法，包括：

配置传感器组，实时采集电网状态参数，所述电网状态参数包括电压实时数据、电流实时数据和频率实时数据；

对电网状态参数进行处理，生成电压波动值、电流波动值和频率波动值，根据电压波动值、电流波动值和频率波动值生成电网实时波动系数；

通过汽车内配置的传感器实时采集电池状态参数，基于充电桩和电动汽车之间的标准化通信协议，实时获取采集的电池状态参数；

基于采集的电池状态参数生成电池状态系数；

根据电网实时波动系数和电池充电状态系数分析生成充电功率系数，根据充电功率系数生成充电功率调整指令；

基于充电功率调整指令调整充电桩的充电输出功率。

作为上述技术方案的进一步描述：将所述电压实时数据记录为V_n，即V_n表示第n次采集的电压实时数据，将电流实时数据记为I_n，即I_n表示第n次采集的电流实时数据，将频率实时数据F_n，即F_n表示第n次采集的频率实时数据。

作为上述技术方案的进一步描述：所述生成电压波动值的方法包括：

；

式中，为电压波动值，表示第n次采集的电压实时数据，为n次采集的电 压实时数据的平均值；

所述生成电流波动值的方法包括：

；

式中，为电流波动值，表示第n次采集的电流实时数据，为n次采集的电 流实时数据的平均值；

所述生成频率波动值的方法包括：

；

式中，为频率波动值，表示第n次采集的电流实时数据，为n次采集的电 流实时数据的平均值。

作为上述技术方案的进一步描述：所述根据电压波动值、电流波动值和频率波动值生成电网实时波动系数的方法包括：

；

式中，为电网波动系数，为电压波动值，为电流波动值，为 频率波动值，、和为权重系数，、和均大于0。

作为上述技术方案的进一步描述：所述电池状态参数包括电池的温度数据、电池的电量数据和电池内阻。

作为上述技术方案的进一步描述：所述基于采集的电池状态参数生成电池状态系数的方法包括：

；

式中，为电池状态系数，为电池的温度数据、为电池的电量数据， 为电池内阻，、和为权重系数，、和均大于0。

作为上述技术方案的进一步描述：所述根据电网实时波动系数和电池状态系数分析生成充电功率系数的方法包括：

；

式中，为充电功率系数，为电网波动系数，为电池状态系数， 和为权重系数，和均大于0。

作为上述技术方案的进一步描述：所述充电功率调整指令包括第一充电功率调整指令和第二充电功率调整指令、第三充电功率调整指令，且第一充电功率调整指令和第二充电功率调整指令、第三充电功率调整指令均为降低充电功率，且第一充电功率调整指令和第二充电功率调整指令、第三充电功率调整指令降低的充电功率依次增加。

作为上述技术方案的进一步描述：所述根据充电功率系数生成充电功率调整指令的方法包括：

预设充电功率系数梯度阈值、和，其中＜＜；

当＜时，则不生成充电功率调整指令；

当时，则生成第一充电功率调整指令；

当时，则生成第二充电功率调整指令；

当≥时，则生成第三充电功率调整指令。

充电桩用智能充电节能控制系统，其基于所述的充电桩用智能充电节能控制方法实现，包括：

数据采集模块，配置传感器组，实时采集电网状态参数，所述电网状态参数包括电压实时数据、电流实时数据和频率实时数据；

第一数据分析模块，对电网状态参数进行处理，生成电压波动值、电流波动值和频率波动值，根据电压波动值、电流波动值和频率波动值生成电网实时波动系数；

数据收集模块，通过汽车内配置的传感器实时采集的电池状态参数，基于充电桩和电动汽车之间的标准化通信协议，实时获取采集的电池状态参数；

第二数据分析模块，基于采集的电池状态参数生成电池状态系数；

综合数据处理模块，根据电网实时波动系数和电池状态系数分析生成充电功率系数，根据充电功率系数生成充电功率调整指令；

功率调整模块，基于充电功率调整指令调整充电桩的充电输出功率。

有益效果

本发明提供的充电桩用智能充电节能控制方法，在通过充电桩对电池进行充电的过程中，通过实时采集电网状态参数和电池的状态参数，通过数据分析处理，基于电网状态参数和电池状态参数生成电网波动系数和电池状态系数，根据电网实时波动系数和电池状态系数分析生成充电功率系数，通过充电功率系数生成充电功率调整指令，基于充电功率调整指令调整充电桩的充电输出功率，即实现了实时的动态化对充电功率进行调整，从而提高充电效率，延长电池寿命，减少对电网的负荷，实现更高效的能源利用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：

图1为本发明实施例提供的充电桩用智能充电节能控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的充电桩用智能充电节能控制系统的模块连接图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

实施例1

请参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：充电桩用智能充电节能控制方法，包括：

配置传感器组，实时采集电网状态参数，所述电网状态参数包括电压实时数据、电流实时数据和频率实时数据。

将所述电压实时数据记录为V_n，即V_n表示第n次采集的电压实时数据，将电流实时数据记为I_n，即I_n表示第n次采集的电流实时数据，将频率实时数据F_n，即F_n表示第n次采集的频率实时数据。

对电网状态参数进行处理，生成电压波动值、电流波动值和频率波动值，根据电压波动值、电流波动值和频率波动值生成电网实时波动系数；

所述生成电压波动值的方法包括：

；

式中，为电压波动值，表示第n次采集的电压实时数据，为n次采集的电 压实时数据的平均值；

所述生成电流波动值的方法包括：

；

式中，为电流波动值，表示第n次采集的电流实时数据，为n次采集的电 流实时数据的平均值；

所述生成频率波动值的方法包括：

；

式中，为频率波动值，表示第n次采集的电流实时数据，为n次采集的电 流实时数据的平均值。

所述根据电压波动值、电流波动值和频率波动值生成电网实时波动系数的方法包括：

；

式中，为电网波动系数，为电压波动值，为电流波动值，为 频率波动值，、和为权重系数，、和均大于0。

需要说明的是，权重系数的大小是为了将各个数据进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于权重系数的大小，取决于综合参数的多少及本领域技术人员对每一组综合参数初步设定对应的权重系数。

需要说明的是，电网波动系数越大电网波动越大，反之则相反，且当电网波动越大时，其充电功率需要越低，反之则相反，即通过降低充电功率，充电桩可以更好地适应电网波动的影响，确保电池和充电设备的安全，同时维持充电过程的稳定性和效率，这不仅有利于延长电池和设备的寿命，还可以减少对电网的负担，促进电网的稳定运行。

通过汽车内配置的传感器实时采集电池状态参数，基于充电桩和电动汽车之间的标准化通信协议，实时获取采集的电池状态参数；

所述电池状态参数包括电池的温度数据、电池的电量数据和电池内阻。

需要说明的电池内阻的采集方法包括：

施加脉冲电流：在电池两端施加一个已知大小的脉冲电流（通常是放电或充电脉冲），并保持一段时间。

测量电压变化：记录施加脉冲前后的电压变化。

计算内阻：根据欧姆定律，电池内阻可以通过电压变化和电流变化计算得出。

基于采集的电池状态参数生成电池状态系数；

所述基于采集的电池状态参数生成电池状态系数的方法包括：

；

式中，为电池状态系数，为电池的温度数据、为电池的电量数据， 为电池内阻，、和为权重系数，、和均大于0。

需要说明的是，权重系数的大小是为了将各个数据进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于权重系数的大小，取决于综合参数的多少及本领域技术人员对每一组综合参数初步设定对应的权重系数。

需要说明的是，电池状态系数越大，其充电功率需要越低，反之则相反，

当电池的温度数据越高，则需要降低充电功率，以避免电池过热，其次当电池的电量数据越大，也需要降低充电功率，以避免电池过充，电池内阻越大时，通过降低充电功率减少热量产生、提高充电效率、保护电池寿命，即电池内阻越大，充电功率越小，反之则相反，电池内阻增大通常表明电池老化或劣化。对于老化的电池，高功率充电会加速其老化过程，进一步增加内阻，形成恶性循环，且内阻较大的电池在充电过程中会有较大的电压降，较大的电压降会导致部分能量在内阻上损耗，降低充电效率。

根据电网实时波动系数和电池充电状态系数分析生成充电功率系数，根据充电功率系数生成充电功率调整指令；

基于充电功率调整指令调整充电桩的充电输出功率。

所述根据电网实时波动系数和电池状态系数分析生成充电功率系数的方法包括：

；

式中，为充电功率系数，为电网波动系数，为电池状态系数， 和为权重系数，和均大于0。

需要说明的是，充电功率系数越大，则充电功率需要越小，反之则相反。

所述充电功率调整指令包括第一充电功率调整指令和第二充电功率调整指令、第三充电功率调整指令，且第一充电功率调整指令和第二充电功率调整指令、第三充电功率调整指令均为降低充电功率，且第一充电功率调整指令和第二充电功率调整指令、第三充电功率调整指令降低的充电功率依次增加。

所述根据充电功率系数生成充电功率调整指令的方法包括：

预设充电功率系数梯度阈值、和，其中＜＜；所述充 电功率系数梯度阈值、和由本领域技术人员根据大量实验确定。

当＜时，则不生成充电功率调整指令；

当时，则生成第一充电功率调整指令；

当时，则生成第二充电功率调整指令；

当≥时，则生成第三充电功率调整指令。

具体的，该充电桩用智能充电节能控制方法，在通过充电桩对电池进行充电的过程中，通过实时采集电网状态参数和电池的状态参数，通过数据分析处理，基于电网状态参数和电池状态参数生成电网波动系数和电池状态系数，根据电网实时波动系数和电池状态系数分析生成充电功率系数，通过充电功率系数生成充电功率调整指令，基于充电功率调整指令调整充电桩的充电输出功率，即实现了实时的动态化对充电功率进行调整，从而提高充电效率，延长电池寿命，减少对电网的负荷，实现更高效的能源利用。

实施例2

请参阅图2，充电桩用智能充电节能控制系统，其基于所述的充电桩用智能充电节能控制方法实现，包括：

数据采集模块，配置传感器组，实时采集电网状态参数，所述电网状态参数包括电压实时数据、电流实时数据和频率实时数据；

第一数据分析模块，对电网状态参数进行处理，生成电压波动值、电流波动值和频率波动值，根据电压波动值、电流波动值和频率波动值生成电网实时波动系数；

数据收集模块，通过汽车内配置的传感器实时采集的电池状态参数，基于充电桩和电动汽车之间的标准化通信协议，实时获取采集的电池状态参数；

第二数据分析模块，基于采集的电池状态参数生成电池状态系数；

综合数据处理模块，根据电网实时波动系数和电池状态系数分析生成充电功率系数，根据充电功率系数生成充电功率调整指令；

功率调整模块，基于充电功率调整指令调整充电桩的充电输出功率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.充电桩用智能充电节能控制方法，其特征在于，包括：

配置传感器组，实时采集电网状态参数，所述电网状态参数包括电压实时数据、电流实时数据和频率实时数据；

对电网状态参数进行处理，生成电压波动值、电流波动值和频率波动值，根据电压波动值、电流波动值和频率波动值生成电网实时波动系数；

通过汽车内配置的传感器实时采集电池状态参数，基于充电桩和电动汽车之间的标准化通信协议，实时获取采集的电池状态参数；

基于采集的电池状态参数生成电池状态系数；

根据电网实时波动系数和电池充电状态系数分析生成充电功率系数，根据充电功率系数生成充电功率调整指令；

基于充电功率调整指令调整充电桩的充电输出功率；

所述根据电压波动值、电流波动值和频率波动值生成电网实时波动系数的方法包括：

；

式中，为电网波动系数，为电压波动值，为电流波动值，为频率波 动值，、和为权重系数，、和均大于0。

2.根据权利要求1所述的充电桩用智能充电节能控制方法，其特征在于，将所述电压实时数据记录为V_n，即V_n表示第n次采集的电压实时数据，将电流实时数据记为I_n，即I_n表示第n次采集的电流实时数据，将频率实时数据F_n，即F_n表示第n次采集的频率实时数据。

3.根据权利要求2所述的充电桩用智能充电节能控制方法，其特征在于，所述生成电压波动值的方法包括：

；

式中，为电压波动值，表示第n次采集的电压实时数据，为n次采集的电压实 时数据的平均值；

所述生成电流波动值的方法包括：

；

式中，为电流波动值，表示第n次采集的电流实时数据，为n次采集的电流实时 数据的平均值；

所述生成频率波动值的方法包括：

；

式中，为频率波动值，表示第n次采集的电流实时数据，为n次采集的电流实 时数据的平均值。

4.根据权利要求3所述的充电桩用智能充电节能控制方法，其特征在于，所述电池状态参数包括电池的温度数据、电池的电量数据和电池内阻。

5.根据权利要求4所述的充电桩用智能充电节能控制方法，其特征在于，所述基于采集的电池状态参数生成电池状态系数的方法包括：

；

式中，为电池状态系数，为电池的温度数据、为电池的电量数据，为电 池内阻，、和为权重系数，、和均大于0。

6.根据权利要求5所述的充电桩用智能充电节能控制方法，其特征在于，所述根据电网实时波动系数和电池状态系数分析生成充电功率系数的方法包括：

；

式中，为充电功率系数，为电网波动系数，为电池状态系数，和 为权重系数，和均大于0。

7.根据权利要求6所述的充电桩用智能充电节能控制方法，其特征在于，所述充电功率调整指令包括第一充电功率调整指令和第二充电功率调整指令、第三充电功率调整指令，且第一充电功率调整指令和第二充电功率调整指令、第三充电功率调整指令均为降低充电功率，且第一充电功率调整指令和第二充电功率调整指令、第三充电功率调整指令降低的充电功率依次增加。

8.根据权利要求7所述的充电桩用智能充电节能控制方法，其特征在于，所述根据充电功率系数生成充电功率调整指令的方法包括：

预设充电功率系数梯度阈值、和，其中＜＜；

当＜时，则不生成充电功率调整指令；

当时，则生成第一充电功率调整指令；

当时，则生成第二充电功率调整指令；

当≥时，则生成第三充电功率调整指令。

9.充电桩用智能充电节能控制系统，其基于权利要求1-8中任意一条所述的充电桩用智能充电节能控制方法实现，其特征在于，包括：

数据采集模块，配置传感器组，实时采集电网状态参数，所述电网状态参数包括电压实时数据、电流实时数据和频率实时数据；

第一数据分析模块，对电网状态参数进行处理，生成电压波动值、电流波动值和频率波动值，根据电压波动值、电流波动值和频率波动值生成电网实时波动系数；

数据收集模块，通过汽车内配置的传感器实时采集的电池状态参数，基于充电桩和电动汽车之间的标准化通信协议，实时获取采集的电池状态参数；

第二数据分析模块，基于采集的电池状态参数生成电池状态系数；

综合数据处理模块，根据电网实时波动系数和电池状态系数分析生成充电功率系数，根据充电功率系数生成充电功率调整指令；

功率调整模块，基于充电功率调整指令调整充电桩的充电输出功率。