CN110466382A - 一种具有电压跌落保护功能的交流充电方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种具有电压跌落保护功能的交流充电方法及装置，包括获取电网电压、电池母线电压、充电枪允许最大输入电流以及充电机请求功率；根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述充电机的交流侧输入电流；分析所述交流侧输入电流是否超过所述充电枪允许最大输入电流；若所述交流侧输入电流大于所述充电枪允许最大输入电流，则根据所述电网电压、所述电池母线电压以及所述充电枪允许最大输入电流调整所述充电机的直流侧输出电流，实现了在电网电压跌落时为动力电池正常充电的技术效果，避免了电网电压跌落时动力电池断充。
Description
技术领域
本申请涉及电动汽车技术领域，具体而言，涉及一种具有电压跌落保护功能的交流充电方法及装置。
背景技术
目前，电动汽车使用动力电池作为能量来源，动力电池补电通常分为直流充电(快充)和交流充电(慢充)两种方式。交流充电模式下，电动车通过车载充电机与交流电网连接，车载充电机一般固定安装在电动车上。但是很多地区，电网老旧，存在较大的电压波动。因此，在这些区域销售的电动车辆，需要能够在电网电压跌落的条件下正常充电。专利号为CN 201610162092.2的专利给出了一种电动车充电时电网波动引起充电异常，则输出警告给客户，以避免客户误以为车辆故障的方法；尽管该方法针对电网波动给出报警信息，但无法解决电压跌落引起的充电中断问题，严重影响客户体验。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种具有电压跌落保护功能的交流充电方法及装置，用以实现在电网电压跌落情况下正常充电的技术效果。
第一方面，本申请实施例提供了一种具有电压跌落保护功能的交流充电方法，获取电网电压、电池母线电压、充电枪允许最大输入电流以及充电机请求功率；根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述充电机的交流侧输入电流；分析所述交流侧输入电流是否超过所述充电枪允许最大输入电流；若所述交流侧输入电流大于所述充电枪允许最大输入电流，则根据所述电网电压、所述电池母线电压以及所述充电枪允许最大输入电流调整所述充电机的直流侧输出电流。
在上述实现过程中，充电机在充电时先获取电网电压、电池母线电压、充电枪允许最大输入电流以及充电机请求功率等参数；然后根据充电机请求功率和电网电压计算充电机的交流侧输入电流，并分析该交流侧输入电流是否大于充电枪允许最大输入电流；若该交流侧输入电流大于充电枪允许最大输入电流，则根据电网电压、电池母线以及充电枪允许最大输入电流调整充电机的直流侧输出电流，实现了在电网电压跌落情况下的正常充电。
可选地，所述根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述充电机的交流侧输入电流的步骤包括：获取电池的直流充电电流和充电机转换效率；根据所述直流充电电流、所述电池母线电压以及所述充电机转换效率计算所述充电机请求功率；根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述交流侧输入电流。
在上述实现过程中，根据充电机请求功率和电网电压计算充电机的交流侧输入电流的步骤先通过获取到的电池直流充电电流、电池母线电压以及充电机转换效率计算充电机请求功率；然后再根据充电机请求功率以及检测到的电网电压等参数计算充电机的交流侧输入电流，上述方式根据厂家设置的充电机转换效率进行计算，更加方便。
可选地，所述根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述交流侧输入电流的步骤通过以下方式实现：
式中，η为充电机转换效率，电网电压为交流电压有效值。
在上述实现过程中，通过电池母线电压、直流充电电流以及充电机转换效率计算充电机请求功率；然后再根据充电机请求功率和电网电压计算充电机的交流侧输入电流，分析过程更加快捷。
可选地，所述若所述交流侧输入电流大于所述充电枪允许最大输入电流，则根据所述电网电压、所述电池母线电压以及所述充电枪允许最大输入电流调整所述充电枪的直流侧输出电流的步骤通过以下方式实现：
在上述实现过程中，经分析计算后，若充电机的交流侧输入电流大于充电枪允许最大输入电流，则根据上述公式计算发电机直流侧输出电流，以保证充电机在电压跌落时可以为电池正常充电。
可选地，所述根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述充电机的交流侧输入电流的步骤包括：获取所述充电机的损耗功率以及所述充电机直流侧输出功率与交流侧输入电压的关系曲线；根据所述关系曲线和所述电网电压计算所述充电机的输出功率；根据所述损耗功率和所述输出功率计算所述充电机请求功率；根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述交流侧输入电流。
在上述实现过程中，为了使充电机充电时相关参数的控制更加准确，还可以先通过测试得到发电机的损耗功率以及充电机直流侧输出功率与交流侧输入电压的关系曲线；然后根据该关系曲线和检测到的电网电压计算充电机的输出功率，并根据上述损耗功率和输出功率计算充电机请求功率；最后再根据充电机请求功率和电网电压计算得到充电机的交流侧输入电流。
可选地，所述根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述交流侧输入电流的步骤通过以下方式实现：
在上述实现过程中，充电机交流侧输入电流通过充电机的实际输出功率、实际损耗功率以及电网电压计算得到，结果更加准确。
可选地，所述若所述交流侧输入电流大于所述充电枪允许最大输入电流，则根据所述电网电压、所述电池母线电压以及所述充电枪允许最大输入电流调整所述充电枪的直流侧输出电流的步骤通过以下方式实现：
在上述实现过程中，当分析计算得到充电机的交流侧输入电流大于充电枪允许最大输入电流时，则充电机根据上述公式计算得到更符合充电机实际使用状况的直流侧输出电流，并进行相应的调整，以保证电网电压跌落时充电机为电池正常充电。
可选地，上述方法还包括获取多组充电机测试数据，所述测试数据包括预设的充电机输出电压和多组充电机输入电压以及与所述充电机输入电压对应的采集电流；根据所述充电机输出电压、所述充电机输入电压以及所述采集电流分析得到所述充电机损耗功率以及所述充电机的直流侧输出功率与交流侧输入电压关系曲线。
在上述实现过程中，为了使充电机在电压跌落时直流输出电流调整更符合实际应用情况，还可以设置多组充电机测试数据对充电机的实际损耗功率进行分析，并建立充电机直流侧输出功率与交流侧输入电压的关系曲线，并存储在充电机中。充电时，充电机再根据检测到的电网电压和该关系曲线计算交流侧输入电流。
第二方面，本申请实施例提供一种具有电压跌落保护功能的交流充电装置，包括充电机；与所述充电机连接的动力电池；设置在所述充电机内的电压检测装置，所述电压检测装置用于检测所述充电机交流侧的电网电压；安装在所述动力电池内部的电池管理***，所述电池管理***用于获取电池母线电压以及直流充电电流；所述充电机中设有充电控制模块，所述充电控制模块中存储有电动汽车的充电参数，所述充电参数包括充电机转换效率、充电枪允许最大输入电流；所述充电控制模块用于根据所述直流充电电流、所述电池母线电压以及所述充电机转换效率计算充电机请求功率，并根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述充电机的交流侧输入电流；所述充电控制模块还用于分析所述交流侧输入电流是否超过所述充电枪允许最大输入电流；若所述交流侧输入电流大于所述充电枪允许最大输入电流，则根据所述电网电压、所述电池母线电压以及所述充电枪允许最大输入电流调整所述充电机的直流侧输出电流，为所述动力电池充电。
在上述实现过程中，充电机中的充电控制模块根据电池管理***检测到的电池母线电压、直流充电电流以及充电机转换效率计算充电机请求功率，并根据该充电机请求功率计算充电机的交流侧输入电流；然后分析该交流侧输入电流是否大于所述充电枪允许最大输入电流；若该交流侧输入电流大于充电枪允许最大输入电流，则充电机根据上述电池母线电压、电压检测装置检测到的电网电压以及充电枪最大输入电流调整直流侧输出电流，为动力电池正常充电。
可选地，所述充电控制模块还存储有充电机的损耗功率以及充电机直流侧输出功率与交流侧输入电压的关系曲线；所述充电控制模块还用于根据所述关系曲线和所述电网电压计算所述充电机的输出功率，并根据所述输出功率和所述损耗功率计算所述充电机请求功率；然后根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述充电机的交流侧输入电流，分析所述交流侧输入电流是否超过所述充电枪允许最大输入电流；若所述交流侧输入电流大于所述充电枪允许最大输入电流，则根据所述电网电压、所述电池母线电压以及所述充电枪允许最大输入电流调整所述充电机的直流侧输出电流。
在上述实现过程中，为了在电网电压跌落时更为准确地调整充电机的直流侧输出电流，还可以将实际测试得到的充电机损耗功率以及直流侧输出功率与交流侧输入电压的关系曲线存储在充电控制模块中，然后根据检测到的电网电压计算充电机的输出功率，并根据该输出功率和充电机的损耗功率计算充电机请求功率；再根据该充电机请求功率计算对应的交流侧输入电流，分析该交流侧输入电流是否超过充电枪允许最大输入电流；若该交流侧输入电流大于充电枪允许最大输入电流，则根据电网电压、电池母线电压以及充电枪允许最大输入电流调整所述充电机的直流侧输出电流。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的交流充电方法总体流程示意图；
图2为本申请实施例提供的直流侧输出功率与交流侧输入电压的关系曲线图；
图3为本申请实施例提供的交流充电装置充电整体结构示意图。
图标：10-充电装置；100-电动汽车；110-充电机；111-充电控制模块；112-电压检测装置；120-动力电池；121-电池管理***；200-充电枪；300-交流电网。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
请参看图1，图1为本申请实施例提供的交流充电方法总体流程示意图。
经申请人研究发现，在很多地区仍然存在很多老旧电网，使用时存在较大的电压波动，交流充电方式的电动汽车在这些地区使用时，若出现电压跌落情况，很有可能会引起充电中断问题。所以本申请实施例提供一种具有电压跌落保护功能的交流充电方法，具体内容如下所述。
充电时，充电机110先获取电网电压、电池母线电压、充电枪允许最大输入电流以及充电机请求功率。然后根据充电机请求功率和电网电压计算充电机110的交流侧输入电流，并分析交流侧输入电流是否超过充电枪允许最大输入电流。若交流侧输入电流大于充电枪允许最大输入电流，则根据电网电压、电池母线电压以及充电枪允许最大输入电流调整充电机110的直流侧输出电流。
在一种实施方式中，充电机110的交流侧与充电枪200连接，充电枪200与交流电网300连接；充电机110内设置了充电控制模块111；充电控制模块111包括存储器、存储控制器、处理器。存储器中存储有电动汽车100的充电参数，存储控制器用于控制存储器，处理器用于根据设置的程序从存储器中读取对应的充电参数以及获取检测到的电网电压、电池母线电压、直流充电电流等参数，然后根据对应的分析方法调整充电机110的直流侧输出电流。
需要说明的是，充电控制模块111也可以是具备上述功能的集成芯片，例如单片机。
充电机110内设置了电压检测装置112，用于检测电网电压，电压检测装置112可以选用电压传感器，电压传感器设置在充电机110内部，在检测到电压时生成对应的检测信号，通过放大器进行放大处理后，发送给充电机110中的处理单元，该处理单元根据接收到的信号分析得到对应的电压有效值。
动力电池120内设置了电池管理***121(Battery Management System，BMS)，BMS可以对电池母线电压、直流充电电流进行检测。充电机控制模块可以根据检测到的电池母线电压、直流充电电流以及充电机转换效率计算得到充电机请求功率，然后根据该充电机请求功率和检测到的电网电压计算充电机110的交流侧输入电流，分析该交流侧输入电流是否大于充电枪允许最大输入电流，若该交流侧输入电流大于充电枪允许最大输入电流，那么充电控制模块111就可以根据电网电压、充电枪允许最大输入电流以及电池母线电压等参数调整充电机110的直流侧输出电流，以保证为动力电池120正常充电。
充电机110的交流侧输入电流可以通过以下公式计算得到：
式中，η为充电机转换效率，电网电压为交流电压有效值。
充电机110的直流侧输出电流可以通过以下公式计算得到：
具体地，若某电动汽车100采用144V电压平台，充电枪最大允许电流为14.5A，充电机110的转换效率为93％，正常电网电压为220V，某时刻直流充电电流为20A，电池母线电压为129V，则根据公式(1)有：
由于12.6A<14.5A，所以充电控制模块111不做限流处理。某时刻电网电压由于附近大功率设备启动导致跌落到180V，则根据公式(1)有：
由于15.4A>14.5A，充电控制模块111启动限流处理，根据公式(2)：
因此，充电控制模块111将直流侧充电电流由20A降低到18.8A，从而避免了充电枪200过流导致断充的问题。
请参看图2，图2是本申请实施例提供的直流侧输出功率与交流侧输入电压的关系曲线图。
在另一种实施方式中，为了电压跌落时充电机110可以更为精准地调整直流侧输出电流，还可以先设置多组测试数据进行充电机功耗测试，根据设置的充电机输出电压、多组充电机输入电压以及各个输入电压对应的采集电流分析得到充电机110的直流侧输出功率与交流侧输入电压关系曲线以及充电机损耗功率。然后根据检测到的电网电压计算得到充电机110的输出功率，并根据该输出功率和充电机损耗功率计算得到充电机请求功率；然后再根据充电机请求功率和检测到的电网电压计算充电机110的交流侧输入电流，分析该交流侧输入电流是否大于充电枪允许最大输入电流；若该交流侧输入电流大于充电枪允许最大输入电流，则充电控制模块111根据电网电压、电池母线电压、充电枪允许最大输入电流以及充电机损耗功率调整充电机110的直流侧输出电流。
示例性地，交流侧以充电枪允许最大电流做恒流输入，通过自耦变压器等调压设备改变输入电压，通过充电控制模块111采集充电机110的输出电压和输出电流，从而得到直流侧输出功率与交流侧输入电压的关系曲线，再通过MATLAB进行线性曲线拟合。拟合后的直线可以表示为：
输出功率＝a×电网电压-b (3)
式中，a代表充电枪允许最大充电电流，b表示充电机损耗功率。
充电机110的交流侧输入电流可以通过以下公式计算得到：
充电机110的直流侧输出电流可以通过以下公式计算得到：
具体地，若某电动汽车100采用144V电压平台，充电枪200最大允许电流为14.5A，首先，进行充电机功耗测试试验，交流侧输入电流设定为14.5A，通过自耦变压器调节输入电压分别为215V，200V，180V，160V；充电机控制模块输出电压设定为128.5V；采集电流分别为22.93A，21.37A，19.1A，16.91A，从而得到输出功率2.95kW，2.75kW，2.46kW，2.17kW，通过曲线拟合，见图2，得到输出功率与输入电压的函数关系如下：
y＝14.5x-165
某时刻直流充电电流为20A，电池母线电压为129V，此时电网电压由于附近大功率设备启动导致跌落到180V，则根据公式(4)有：
由于15.25A>14.5A，所以充电控制模块111启动限流处理，根据公式(5)有：
因此，充电控制模块111将直流侧充电电流由20A降低到18.95A，从而避免了充电枪200过流导致断充的问题。
请参看图3，图3是本申请实施例提供的交流充电装置结构示意图。
本申请实施例提供的交流充电装置10包括充电机110；与充电机110连接的动力电池120；设置在充电机110内的电压检测装置112，安装在动力电池120内部的电池管理***121。电压检测装置112用于检测充电机110交流侧的电网电压；电池管理***121用于获取电池母线电压以及直流充电电流；充电机110中设有充电控制模块111。充电机110和动力电池120设置在电动汽车100内。充电机110通过充电枪200与交流电网300连接。
在一种实施方式中，充电控制模块111中还存储有电动汽车100的充电参数；上述充电参数包括充电枪允许最大输入电流和充电机转换效率。充电控制模块111根据直流充电电流、电池母线电压以及充电机转换效率计算充电机请求功率，并根据该充电机请求功率和电网电压计算充电机110的交流侧输入电流。然后，充电控制模块111再分析该交流侧输入电流是否超过充电枪允许最大输入电流；若该交流侧输入电流大于充电枪允许最大输入电流，则根据电网电压、电池母线电压以及充电枪允许最大输入电流调整充电机110的直流侧输出电流。
在另一种实施方式中，充电控制模块111还可以存储充电机110的损耗功率以及直流侧输出功率与交流侧输入电压的关系曲线。充电时，充电控制模块111根据该关系曲线、检测到的电网电压计算充电机110的输出功率，并根据该输出功率和损耗功率计算充电机请求功率，然后再根据充电机请求功率和电网电压计算充电机110的交流侧输入电流，分析交流侧输入电流是否超过充电枪允许最大输入电流；若该交流侧输入电流大于充电枪允许最大输入电流，则根据电网电压、电池母线电压以及充电枪允许最大输入电流调整充电机110的直流侧输出电流。通过实际测试得到的充电机110的损耗功率和输出功率计算得到充电机请求功率，可以更为精准的对充电机110的直流侧输出电流进行调节。
综上所述，本申请实施例提供一种具有电压跌落保护功能的交流充电方法及装置，包括获取电网电压、电池母线电压、充电枪允许最大输入电流以及充电机请求功率。然后根据充电机请求功率和电网电压计算充电机的交流侧输入电流，并分析交流侧输入电流是否超过充电枪允许最大输入电流。若交流侧输入电流大于充电枪允许最大输入电流，则根据电网电压、电池母线电压以及充电枪允许最大输入电流调整充电机的直流侧输出电流，在电压跌落时对充电机的直流侧输出电流进行调整，实现了电网电压跌落时给动力电池正常充电。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种具有电压跌落保护功能的交流充电方法，其特征在于，包括：
获取电网电压、电池母线电压、充电枪允许最大输入电流以及充电机请求功率；
根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述充电机的交流侧输入电流；
分析所述交流侧输入电流是否超过所述充电枪允许最大输入电流；
若所述交流侧输入电流大于所述充电枪允许最大输入电流，则根据所述电网电压、所述电池母线电压以及所述充电枪允许最大输入电流调整所述充电机的直流侧输出电流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述充电机的交流侧输入电流的步骤包括：
获取电池的直流充电电流和充电机转换效率；
根据所述直流充电电流、所述电池母线电压以及所述充电机转换效率计算所述充电机请求功率；
根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述交流侧输入电流。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述交流侧输入电流的步骤通过以下方式实现：
式中，η为充电机转换效率，电网电压为交流电压有效值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述若所述交流侧输入电流大于所述充电枪允许最大输入电流，则根据所述电网电压、所述电池母线电压以及所述充电枪允许最大输入电流调整所述充电枪的直流侧输出电流的步骤通过以下方式实现：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述充电机的交流侧输入电流的步骤包括：
获取所述充电机的损耗功率以及所述充电机直流侧输出功率与交流侧输入电压的关系曲线；
根据所述关系曲线和所述电网电压计算所述充电机的输出功率；
根据所述损耗功率和所述输出功率计算所述充电机请求功率；
根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述交流侧输入电流。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述交流侧输入电流的步骤通过以下方式实现：
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述若所述交流侧输入电流大于所述充电枪允许最大输入电流，则根据所述电网电压、所述电池母线电压以及所述充电枪允许最大输入电流调整所述充电枪的直流侧输出电流的步骤通过以下方式实现：
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取多组充电机测试数据，所述测试数据包括预设的充电机输出电压和多组充电机输入电压以及与所述充电机输入电压对应的采集电流；
根据所述充电机输出电压、所述充电机输入电压以及所述采集电流分析得到所述充电机的损耗功率以及所述充电机的直流侧输出功率与交流侧输入电压关系曲线。
9.一种具有电压跌落保护功能的交流充电装置，其特征在于，包括：
充电机；与所述充电机连接的动力电池；设置在所述充电机内的电压检测装置，所述电压检测装置用于检测所述充电机交流侧的电网电压；安装在所述动力电池内部的电池管理***，所述电池管理***用于获取电池母线电压以及直流充电电流；
所述充电机中设有充电控制模块，所述充电控制模块中存储有电动汽车的充电参数，所述充电参数包括充电机转换效率、充电枪允许最大输入电流；
所述充电控制模块用于根据所述直流充电电流、所述电池母线电压以及所述充电机转换效率计算充电机请求功率，并根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述充电机的交流侧输入电流；
所述充电控制模块还用于分析所述交流侧输入电流是否超过所述充电枪允许最大输入电流；若所述交流侧输入电流大于所述充电枪允许最大输入电流，则根据所述电网电压、所述电池母线电压以及所述充电枪允许最大输入电流调整所述充电机的直流侧输出电流，为所述动力电池充电。
10.根据权利要求9所述的交流充电装置，其特征在于，所述充电控制模块还存储有充电机的损耗功率以及充电机直流侧输出功率与交流侧输入电压的关系曲线；所述充电控制模块还用于根据所述关系曲线和所述电网电压计算所述充电机的输出功率，并根据所述输出功率和所述损耗功率计算所述充电机请求功率；然后根据所述充电机请求功率和所述电网电压计算所述充电机的交流侧输入电流，分析所述交流侧输入电流是否超过所述充电枪允许最大输入电流；若所述交流侧输入电流大于所述充电枪允许最大输入电流，则根据所述电网电压、所述电池母线电压以及所述充电枪允许最大输入电流调整所述充电机的直流侧输出电流。
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| CN201910877166.4A Pending CN110466382A (zh) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 一种具有电压跌落保护功能的交流充电方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110466382A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113320431A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-08-31 | 西安星源博睿新能源技术有限公司 | 电动车辆充电模块温度保护点动态调整方法、装置及*** |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2012163396A1 (de) * | 2011-05-30 | 2012-12-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Leistungs- oder stromstärkebegrenzung bei ladeeinrichtungen |
| WO2013104410A1 (de) * | 2012-01-09 | 2013-07-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum betreiben einer ladeeinrichtung zum laden einer fahrbatterie |
| CN108569151A (zh) * | 2017-03-13 | 2018-09-25 | 现代自动车株式会社 | 基于ac输入电路电压响应的车载充电器输入电流限制设置 |
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-
2019
- 2019-09-17 CN CN201910877166.4A patent/CN110466382A/zh active Pending
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