一種電動汽車智能充電樁系統(tǒng)的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動汽車智能充電樁系統(tǒng)的控制方法，包括4個AC/DC單元、4個充電箱；每個AC/DC單元的輸入端都連接電網(wǎng)；AC/DC單元的輸出端連接充電箱的輸入端；還包括多個開關(guān)單元、直流總線、溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、控制器單元；本發(fā)明整個系統(tǒng)的控制較簡單；整個系統(tǒng)的電能消耗較低，更加節(jié)能。
【專利說明】一種電動汽車智能充電樁系統(tǒng)的控制方法
[0001 ] 本申請是申請日為2015-10-10，申請?zhí)枮?01510662015.9，發(fā)明名稱為一種電動汽車智能充電粧系統(tǒng)的專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002 ]本發(fā)明涉及電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種一種電動汽車智能充電粧系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]電動汽車是以車載電源為動力，用電機作為動力驅(qū)動車輪行駛的一種新型綠色環(huán)保的交通工具。電動汽車的車載電源一般由多組蓄電池進行串聯(lián)或并聯(lián)排列組合而成，以此來提高蓄電池的供電能力。電動汽車由于對環(huán)境影響相對傳統(tǒng)汽車較小，其前景被廣泛看好。電動汽車應(yīng)用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池，但隨著電動汽車技術(shù)的發(fā)展，鉛酸蓄電池由于能量低，充電速度慢，壽命短，逐漸被其他蓄電池所取代。正在發(fā)展的電源主要有鈉硫電池、鎳鎘電池、鋰電池、燃料電池等，這些新型電源的應(yīng)用，為電動汽車的發(fā)展開辟了廣闊的前景。驅(qū)動電動機的作用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機械能，通過傳動裝置或直接驅(qū)動車輪和工作裝置。
[0004]電動汽車充電粧(站)是指為電動汽車充電的站點，與現(xiàn)在的加油站相似。隨著低碳經(jīng)濟成為我國經(jīng)濟發(fā)展的主旋律，電動汽車充電站作為新能源戰(zhàn)略和智能電網(wǎng)的重要組成部分，以及國務(wù)院確定的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，必將成為今后中國汽車工業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點。
[0005]如圖1所示，現(xiàn)有的電動汽車充電站大部分通過AC/DC轉(zhuǎn)換充電裝置給充電電池供電，通過控制系統(tǒng)控制每個AC/DC轉(zhuǎn)換充電裝置的充電電壓大小，由于一個充電站一般都有幾十個充電位，因此控制系統(tǒng)控制非常復雜。
[0006]蓄電池在充電過程中，為了縮短充電時間，剛開始的時候充電電流和充電電壓都比較大，隨時充電時間的延長，蓄電池的溫度會不斷上升，如果繼續(xù)采用開始的充電電壓和充電電流的話，蓄電池的壽命將大大降低;于是出現(xiàn)了充電電壓不斷變化的電動汽車充電系統(tǒng)，所采集的技術(shù)方案就是不斷的調(diào)節(jié)AC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸出電壓大小，需要控制系統(tǒng)不斷控制多個AC/DC轉(zhuǎn)換單元，這樣整個控制系統(tǒng)的復雜性較高，由于需要不斷的改變晶閘管的導通關(guān)斷時間，使得整個系統(tǒng)電能消耗更大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:【背景技術(shù)】部分描述的為了延長充電電池壽命需要不斷地調(diào)節(jié)AC/DC轉(zhuǎn)換單元輸出電壓大小的控制方案復雜性較高，并且頻繁的改變晶閘管的導通控制時間更加耗能。
[0008]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種電動汽車智能充電粧系統(tǒng)，包括4個AC/DC單元、4個充電箱;每個AC/DC單元的輸入端都連接電網(wǎng);AC/DC單元的輸出端連接充電箱的輸入端;還包括多個開關(guān)單元、直流總線、溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、控制器單元；
[0009 ] 4個AC/DC單元由左到右依次命名為第一 AC/DC單元、第二 AC/DC單元、第三AC/DC單元、第四AC/DC單元；
[0010]4個充電箱由左到右依次命名為第一充電箱、第二充電箱、第三充電箱、第四充電箱；
[0011]第一 AC/DC單元的輸出電壓為1200V;
[0012]第二 AC/DC單元、第三AC/DC單元的輸出電壓為800V;
[0013]第四AC/DC單元的輸出電壓為600V;
[0014]第一AC/DC單元的輸出端與第一充電箱的輸入端之間串聯(lián)兩個開關(guān)單元，這兩個開關(guān)單元之間的連接節(jié)點定義為第一節(jié)點；
[0015]第二AC/DC單元的輸出端與第二充電箱的輸入端之間串聯(lián)兩個開關(guān)單元，這兩個開關(guān)單元之間的連接節(jié)點定義為第二節(jié)點；
[0016]第三AC/DC單元的輸出端與第三充電箱的輸入端之間串聯(lián)兩個開關(guān)單元，這兩個開關(guān)單元之間的連接節(jié)點定義為第三節(jié)點；
[0017]第四AC/DC單元的輸出端與第四充電箱的輸入端之間串聯(lián)兩個開關(guān)單元，這兩個開關(guān)單元之間的連接節(jié)點定義為第四節(jié)點；
[0018]第一AC/DC單元的輸出端與第一充電箱的輸入端之間還設(shè)置另一個支路，該支路上串聯(lián)一個開關(guān)單兀；
[0019]第二AC/DC單元的輸出端與第二充電箱的輸入端之間還設(shè)置另一個支路，該支路上串聯(lián)一個開關(guān)單兀；
[0020]第三AC/DC單元的輸出端與第三充電箱的輸入端之間還設(shè)置另一個支路，該支路上串聯(lián)一個開關(guān)單兀；
[0021]第四AC/DC單元的輸出端與第四充電箱的輸入端之間還設(shè)置另一個支路，該支路上串聯(lián)一個開關(guān)單元；
[0022]第一節(jié)點與第二節(jié)點之間連接一個開關(guān)單元；
[0023]第二節(jié)點與第三節(jié)點之間連接一個開關(guān)單元；
[0024]第三節(jié)點與第四節(jié)點之間連接一個開關(guān)單元；
[0025]第一節(jié)點與第四節(jié)點之間連接一個開關(guān)單元；
[0026]溫度傳感器檢測充電電池的溫度；
[0027]電流傳感器、電壓傳感器均設(shè)置于充電箱的輸入端口處；
[0028]電流傳感器、電壓傳感器分別檢測每個充電電池的充電電流和充電電壓；
[0029]溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器與控制器單元電連接；
[0030]每個開關(guān)單元的控制端分別與控制器單元的1口電連接；
[0031]控制器單元通過控制開關(guān)單元的控制端控制每個開關(guān)單元的斷開與閉合。
[0032]當?shù)趇AC/DC單元給第i充電箱充電時，控制器單元控制當?shù)趇 AC/DC單元與第i充電箱之間串聯(lián)的開關(guān)單元閉合，同時控制器單元控制第i節(jié)點與相鄰節(jié)點之間連接的開關(guān)單元斷開；
[0033]當?shù)趇AC/DC單元給第j充電箱充電時，控制器單元控制第i節(jié)點與第i充電箱之間串聯(lián)的那個開關(guān)單元斷開，控制器單元控制第i節(jié)點與第i AC/DC單元之間串聯(lián)的那個開關(guān)單元閉合，控制器單元控制第i AC/DC單元與第i充電箱之間的不包含第i節(jié)點的那條支路斷開;控制器單元控制第j節(jié)點與第j充電箱之間串聯(lián)的那個開關(guān)單元閉合，控制器單元控制第j節(jié)點與第j AC/DC單元之間串聯(lián)的那個開關(guān)單元斷開，控制器單元控制第j AC/DC單元與第j充電箱之間的不包含第j節(jié)點的那條支路斷開;第i節(jié)點與第j節(jié)點之間的所有節(jié)點相互之間的開關(guān)單元由控制器單元控制閉合;第i節(jié)點與第j節(jié)點之間的所有節(jié)點與AC/DC單元之間的開關(guān)單元由控制器單元控制斷開，第i節(jié)點與第j節(jié)點之間的所有節(jié)點與充電箱之間的開關(guān)單元由控制器單元控制斷開；
[0034]?ζφ,Ι < i <4；1 < j <4；i^j0
[0035]進一步，所述的控制器單元采用MSP430單片機。
[0036]進一步，所述的開關(guān)單元采用可控晶閘管。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明的有益效果:第一，本發(fā)明通過檢測充電電池的溫度、充電電流、充電電壓，從而及時調(diào)整充電電壓、充電電流，由于控制器單元只是通過控制開關(guān)單元的控制端從而改變充電電池的充電電壓和充電電流，而不是通過不斷改變AC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸出電壓，所以整個系統(tǒng)控制起來非常的簡單;第二，由于是通過控制開關(guān)單元的閉合與關(guān)斷，而不需要不斷地改變晶閘管的導通控制時間，所以整個系統(tǒng)的電能消耗較低，更加節(jié)能；第三，本發(fā)明的AC/DC轉(zhuǎn)換單元的輸出電壓是固定不變的，因此控制非常簡單，為了延長蓄電池充電的使用壽命本發(fā)明可以實現(xiàn)以下方案，比如給第四充電箱充電的話，開始的時候可以采用第三AC/DC單元和第二 AC/DC單元并聯(lián)，充電一段時間后可以采用第一AC/DC單元充電，最后可以采用第四AC/DC單元充電，在不需要挪動第四充電箱內(nèi)部的蓄電池的情況下就可以讓其他充電位的AC/DC單元為第四充電箱充電；第四，本發(fā)明的電路設(shè)計可以簡單實現(xiàn)并聯(lián)充電；第五，本發(fā)明的AC/DC單元與充電箱之間設(shè)置了兩條支路的好處在于，比如，第二 AC/DC單元為第四充電箱充電需要第二節(jié)點與第三節(jié)點之間的開關(guān)單元閉合，第三節(jié)點與第四節(jié)點之間的開關(guān)單元閉合，這時候如果第三AC/DC單元需要給第三充電箱充電，可以將第三AC/DC單元與第三充電箱之間的另一條支路閉合。
【附圖說明】
[0038]圖1是現(xiàn)有的一種電動汽車充電系統(tǒng)原理方框示意圖；
[0039]圖2是本發(fā)明的原理方框示意圖；
【具體實施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0041 ]說明:AC/DC單元是交直流轉(zhuǎn)換器件屬于現(xiàn)有公知技術(shù)不詳細描述。MSP430系列單片機是一個16位的單片機，采用了精簡指令集結(jié)構(gòu)，MSP430單片機之所以有超低的功耗，是因為其在降低芯片的電源電壓和靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之處。
[0042]對于4個AC/DC單元由左到右依次命名為第一 AC/DC單元、第二 AC/DC單元、第三AC/DC單元、第四AC/DC單元;4個充電箱由左到右依次命名為第一充電箱、第二充電箱、第三充電箱、第四充電箱；只是為了描述起來更加方便，實際實施過程中，并不存在所謂的由左到右的位置關(guān)系。
[0043]如圖2所示:一種電動汽車智能充電粧系統(tǒng)，包括4個AC/DC單元、4個充電箱;每個AC/DC單元的輸入端都連接電網(wǎng);AC/DC單元的輸出端連接充電箱的輸入端;還包括多個開關(guān)單元、直流總線、溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、控制器單元;4個AC/DC單元由左到右依次命名為第一 AC/DC單元、第二 AC/DC單元、第三AC/DC單元、第四AC/DC單元；
[0044]4個充電箱由左到右依次命名為第一充電箱、第二充電箱、第三充電箱、第四充電箱；
[0045]第一 AC/DC單元的輸出電壓為1200V;
[0046]第二 AC/DC單元、第三AC/DC單元的輸出電壓為800V;
[0047]第四AC/DC單元的輸出電壓為600V;
[0048]第一AC/DC單元的輸出端與第一充電箱的輸入端之間串聯(lián)兩個開關(guān)單元，這兩個開關(guān)單元之間的連接節(jié)點定義為第一節(jié)點；
[0049]第二AC/DC單元的輸出端與第二充電箱的輸入端之間串聯(lián)兩個開關(guān)單元，這兩個開關(guān)單元之間的連接節(jié)點定義為第二節(jié)點；
[0050]第三AC/DC單元的輸出端與第三充電箱的輸入端之間串聯(lián)兩個開關(guān)單元，這兩個開關(guān)單元之間的連接節(jié)點定義為第三節(jié)點；
[0051]第四AC/DC單元的輸出端與第四充電箱的輸入端之間串聯(lián)兩個開關(guān)單元，這兩個開關(guān)單元之間的連接節(jié)點定義為第四節(jié)點；
[0052]第一AC/DC單元的輸出端與第一充電箱的輸入端之間還設(shè)置另一個支路，該支路上串聯(lián)一個開關(guān)單兀；
[0053]第二AC/DC單元的輸出端與第二充電箱的輸入端之間還設(shè)置另一個支路，該支路上串聯(lián)一個開關(guān)單兀；
[0054]第三AC/DC單元的輸出端與第三充電箱的輸入端之間還設(shè)置另一個支路，該支路上串聯(lián)一個開關(guān)單兀；
[0055]第四AC/DC單元的輸出端與第四充電箱的輸入端之間還設(shè)置另一個支路，該支路上串聯(lián)一個開關(guān)單元；
[0056]第一節(jié)點與第二節(jié)點之間連接一個開關(guān)單元；
[0057]第二節(jié)點與第三節(jié)點之間連接一個開關(guān)單元；
[0058]第三節(jié)點與第四節(jié)點之間連接一個開關(guān)單元；
[0059]第一節(jié)點與第四節(jié)點之間連接一個開關(guān)單元；
[0060]溫度傳感器檢測充電電池的溫度；電流傳感器、電壓傳感器均設(shè)置于充電箱的輸入端口處；電流傳感器、電壓傳感器分別檢測每個充電電池的充電電流和充電電壓;溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器與控制器單元電連接;每個開關(guān)單元的控制端分別與控制器單元的1 口電連接;控制器單元通過控制開關(guān)單元的控制端控制每個開關(guān)單元的斷開與閉入口 O
[0061 ]以下是單個AC/DC單元給充電箱充電的控制算法。
[0062]當?shù)趇AC/DC單元給第i充電箱充電時，控制器單元控制當?shù)趇 AC/DC單元與第i充電箱之間串聯(lián)的開關(guān)單元閉合，同時控制器單元控制第i節(jié)點與相鄰節(jié)點之間連接的開關(guān)單元斷開；
[0063]當?shù)趇AC/DC單元給第j充電箱充電時，控制器單元控制第i節(jié)點與第i充電箱之間串聯(lián)的那個開關(guān)單元斷開，控制器單元控制第i節(jié)點與第i AC/DC單元之間串聯(lián)的那個開關(guān)單元閉合，控制器單元控制第i AC/DC單元與第i充電箱之間的不包含第i節(jié)點的那條支路斷開;控制器單元控制第j節(jié)點與第j充電箱之間串聯(lián)的那個開關(guān)單元閉合，控制器單元控制第j節(jié)點與第j AC/DC單元之間串聯(lián)的那個開關(guān)單元斷開，控制器單元控制第j AC/DC單元與第j充電箱之間的不包含第j節(jié)點的那條支路斷開;第i節(jié)點與第j節(jié)點之間的所有節(jié)點相互之間的開關(guān)單元由控制器單元控制閉合;第i節(jié)點與第j節(jié)點之間的所有節(jié)點與AC/DC單元之間的開關(guān)單元由控制器單元控制斷開，第i節(jié)點與第j節(jié)點之間的所有節(jié)點與充電箱之間的開關(guān)單元由控制器單元控制斷開；
[0064]?ζφ,Ι < i <4；1 < j <4；i^j0
[0065]其中，控制器單元采用MSP430單片機，開關(guān)單元采用可控晶閘管。
[0066]實施例的具體控制方法(包含了兩個AC/DC單元并聯(lián)充電箱充電和單個AC/DC單元給充電箱充電)原理:
[0067]第一步，假如第四充電箱即將要為一個充電電池充電，目前充電時間0，檢測溫度13度;這時可以采用高電壓、大電流充電，采用輸出1200V的AC/DC單元進行充電，控制器單元控制斷開第四節(jié)點上方的開關(guān)單元；閉合第四節(jié)點下方的開關(guān)單元；閉合第一節(jié)點與第四節(jié)點之間的開關(guān)單元；同時斷開第一節(jié)點下方的開關(guān)單元、斷開第二節(jié)點與第一節(jié)點之間的開關(guān)單元、斷開第三節(jié)點與第四節(jié)點之間的開關(guān)；
[0068]第二步，假設(shè)已經(jīng)充電30分鐘，檢測溫度為30度;這時可以采用采用兩個輸出800V的AC/DC單元并聯(lián)進行充電，這時可以閉合第三節(jié)點與第二節(jié)點之間的開關(guān)單元、第四節(jié)點與第三節(jié)點之間的開關(guān)單元，斷開其它節(jié)點之間的開關(guān)單元;其它開關(guān)單元的控制類似第一步；
[0069]第三步，假設(shè)充電45分鐘，檢測溫度為30;這時候可以只采用第四AC/DC單元為第六充電箱里的充電電池充電。
[0070]本發(fā)明的AC/DC單元與充電箱之間的電連接關(guān)系能夠非常容易實現(xiàn)以下需求:蓄電池在充電過程中，為了縮短充電時間，剛開始的時候充電電流和充電電壓需要都比較大，隨時充電時間的延長，蓄電池的溫度會不斷上升，這時采用中等的電壓、電流充電，等蓄電池的溫度上升到較高的時候，采用較低電壓、電流充電。本發(fā)明的AC/DC單元與充電箱之間的電連接關(guān)系可以很容易實現(xiàn)幾個AC/DC單元并聯(lián)充電，真正實現(xiàn)了充電電壓可變、充電電流可變但同時控制簡單、系統(tǒng)能耗低的目標。
[0071]以上控制方法只是一個例子，本發(fā)明只是提供了一種一種電動汽車智能充電粧系統(tǒng)，該系統(tǒng)具體的控制方法可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整。
[0072]本發(fā)明系統(tǒng)通過檢測充電電池的溫度、充電電流、充電電壓及時調(diào)整充電電壓，大大延長了蓄電池的壽命，使得充電更加安全；由于控制器單元只是通過控制開關(guān)單元從而改變充電電池的充電電壓和充電電流，而不是通過改變AC/DC單元的輸出電壓大小來改變充電電壓的，所以本發(fā)明整個系統(tǒng)控制非常簡單，更加節(jié)能。
【主權(quán)項】
1.一種電動汽車智能充電粧系統(tǒng)的控制方法，包括4個AC/DC單元、4個充電箱;每個AC/DC單元的輸入端都連接電網(wǎng);AC/DC單元的輸出端連接充電箱的輸入端;其特征在于，還包括多個開關(guān)單元、直流總線、溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、控制器單元； 4個AC/DC單元由左到右依次命名為第一 AC/DC單元、第二 AC/DC單元、第三AC/DC單元、第四AC/DC單元； 4個充電箱由左到右依次命名為第一充電箱、第二充電箱、第三充電箱、第四充電箱； 第一 AC/DC單元的輸出電壓為1200V; 第二 AC/DC單元、第三AC/DC單元的輸出電壓為800V; 第四AC/DC單元的輸出電壓為600V; 第一 AC/DC單元的輸出端與第一充電箱的輸入端之間串聯(lián)兩個開關(guān)單元，這兩個開關(guān)單元之間的連接節(jié)點定義為第一節(jié)點； 第二 AC/DC單元的輸出端與第二充電箱的輸入端之間串聯(lián)兩個開關(guān)單元，這兩個開關(guān)單元之間的連接節(jié)點定義為第二節(jié)點； 第三AC/DC單元的輸出端與第三充電箱的輸入端之間串聯(lián)兩個開關(guān)單元，這兩個開關(guān)單元之間的連接節(jié)點定義為第三節(jié)點； 第四AC/DC單元的輸出端與第四充電箱的輸入端之間串聯(lián)兩個開關(guān)單元，這兩個開關(guān)單元之間的連接節(jié)點定義為第四節(jié)點； 第一 AC/DC單元的輸出端與第一充電箱的輸入端之間還設(shè)置另一個支路，該支路上串聯(lián)一個開關(guān)單元； 第二 AC/DC單元的輸出端與第二充電箱的輸入端之間還設(shè)置另一個支路，該支路上串聯(lián)一個開關(guān)單元； 第三AC/DC單元的輸出端與第三充電箱的輸入端之間還設(shè)置另一個支路，該支路上串聯(lián)一個開關(guān)單元； 第四AC/DC單元的輸出端與第四充電箱的輸入端之間還設(shè)置另一個支路，該支路上串聯(lián)一個開關(guān)單元； 第一節(jié)點與第二節(jié)點之間連接一個開關(guān)單元； 第二節(jié)點與第三節(jié)點之間連接一個開關(guān)單元； 第三節(jié)點與第四節(jié)點之間連接一個開關(guān)單元； 第一節(jié)點與第四節(jié)點之間連接一個開關(guān)單元； 溫度傳感器檢測充電電池的溫度； 電流傳感器、電壓傳感器均設(shè)置于充電箱的輸入端口處； 電流傳感器、電壓傳感器分別檢測每個充電電池的充電電流和充電電壓； 溫度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器與控制器單元電連接； 每個開關(guān)單元的控制端分別與控制器單元的1 口電連接； 控制器單元通過控制開關(guān)單元的控制端控制每個開關(guān)單元的斷開與閉合； 當?shù)趇 AC/DC單元給第i充電箱充電時，控制器單元控制當?shù)趇 AC/DC單元與第i充電箱之間串聯(lián)的開關(guān)單元閉合，同時控制器單元控制第i節(jié)點與相鄰節(jié)點之間連接的開關(guān)單元斷開； 當?shù)趇 AC/DC單元給第j充電箱充電時，控制器單元控制第i節(jié)點與第i充電箱之間串聯(lián)的那個開關(guān)單元斷開，控制器單元控制第i節(jié)點與第i AC/DC單元之間串聯(lián)的那個開關(guān)單元閉合，控制器單元控制第i AC/DC單元與第i充電箱之間的不包含第i節(jié)點的那條支路斷開；控制器單元控制第j節(jié)點與第j充電箱之間串聯(lián)的那個開關(guān)單元閉合，控制器單元控制第j節(jié)點與第j AC/DC單元之間串聯(lián)的那個開關(guān)單元斷開，控制器單元控制第j AC/DC單元與第j充電箱之間的不包含第j節(jié)點的那條支路斷開;第i節(jié)點與第j節(jié)點之間的所有節(jié)點相互之間的開關(guān)單元由控制器單元控制閉合;第i節(jié)點與第j節(jié)點之間的所有節(jié)點與AC/DC單元之間的開關(guān)單元由控制器單元控制斷開，第i節(jié)點與第j節(jié)點之間的所有節(jié)點與充電箱之間的開關(guān)單元由控制器單元控制斷開； 其中，關(guān) j。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動汽車智能充電粧系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述的控制器單元采用MSP430單片機。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動汽車智能充電粧系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述的開關(guān)單元采用可控晶閘管。
【文檔編號】H02J7/00GK105846521SQ201610316364
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年10月10日
【發(fā)明人】陶杰
【申請人】陶杰