CN115648995B - 电动汽车无感有序充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电动汽车无感有序充电方法，涉及电动汽车充电技术领域，包括：根据当前电动汽车充电的需求信息查找目的地周边预设范围内满足充电请求的可预定充电桩；采集各时段中各个可预定充电桩的历史占用信息并进行优充系数分析，将可预定充电桩按照优充系数YC大小进行排序，供车主从中选择合适的目标充电桩进行充电预约；当电动汽车到达目标充电桩位置时，车主手机终端通过蓝牙方式与目标充电桩进行交互，实现无感充电；目标充电桩对电动汽车充电默认在电网负荷谷时，实现有序充电；当电动汽车与充电桩相连接进行充电时，实时监测电动汽车的电池参数数据并进行预警分析，判断电动汽车的充电状态是否异常，提高充电安全。

Description

电动汽车无感有序充电方法

技术领域

本发明涉及电动汽车充电技术领域，具体是电动汽车无感有序充电方法。

背景技术

近些年，电动汽车业在世界范围内发展迅速，电动汽车产销量大幅度提升；随着电动汽车数量的增加，电动汽车充电给电网带来了巨大的影响，电动汽车负荷充电对电网的影响主要体现在配电网方面，大量电动汽车无序随机接入电网后，充电负荷与原有基础负荷叠加，引起电网总负荷“峰上加峰”，对配电网影响巨大。

而在居民小区中，由于小区在建设之初，基本未考虑大规模电动汽车同时充电的情况，导致小区配电网容量极为有限，而且研究发现电动汽车无序充电时段与住宅小区傍晚用电高峰基本发生在同一时间段；因此，车辆充电负荷会叠加在电网的用电高峰上，使得配电网总负荷出现＂峰上加峰＂现象，对配电网造成严重冲击，甚至会超出变压器最大负载限制，威胁到电网的安全运行；同时，小区配电网的谷时段没能充分得到利用，无序充电造成电网曲线波动加剧，峰谷差率加大；基于以上不足，本发明提出电动汽车无感有序充电方法。

发明内容

发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出电动汽车无感有序充电方法。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出电动汽车无感有序充电方法，包括如下步骤：

步骤一：根据当前电动汽车充电的需求信息查找目的地周边预设范围内满足充电请求的可预定充电桩；

步骤二：采集各时段中所述可预定充电桩的历史占用信息并进行优充系数分析，将可预定充电桩按照优充系数YC大小进行排序，供车主从中选择目标充电桩进行充电预约；

步骤三：当电动汽车到达目标充电桩位置时，车主手机终端通过蓝牙方式与目标充电桩进行交互，完成身份认证和一次配对后自动连接，即允许目标充电桩对电动汽车充电；

步骤四：目标充电桩对电动汽车充电默认在电网负荷谷时，具体表现为：对已接入的充电用户按照接入时刻先后进行排序，当处于电网负荷谷时，按照充电用户的排序依次接入电网，实现有序充电；

步骤五：当电动汽车与充电桩相连接进行充电时，实时监测电动汽车的电池参数数据并进行预警分析，判断电动汽车的充电状态是否异常。

进一步地，其中，优充系数YC的具体分析方法为：

以某个可预定充电桩为原点，标记半径为r1区域内的所有充电桩数据，分析得到区域空余系数KZ；所述充电桩数据包括充电桩编号和充电桩状态，充电桩状态包括占用状态和空闲状态；其中r1为预设值；

采集各时段中所述可预定充电桩的历史占用信息，所述占用信息包括充电桩编号、占用开始时刻和占用结束时刻；

在预设时间段内，统计所述可预定充电桩的占用总次数为C1；将占用间隔GTi与预设间隔阈值相比较，经过相关处理计算得到占用系数JX；

利用公式YC=(KZ×g4)/(JX×g5)计算得到所述可预定充电桩的优充系数YC，其中g4、g5均为系数因子。

进一步地，其中，区域空余系数KZ的具体分析步骤为：

统计该区域内空闲充电桩和占用充电桩的数量依次为L1、L2，并计算得到空闲占比Zc；利用公式KZ=L1×Zc×µ计算得到所述可预定充电桩的区域空余系数KZ；其中µ为系数因子。

进一步地，其中，占用系数JX的具体计算过程为：

将相邻占用结束时刻与占用开始时刻进行时间差计算得到占用间隔GTi；统计GTi≥预设间隔阈值的次数占比为Zb1，当GTi≥预设间隔阈值时，获取GTi与预设间隔阈值的差值并求和得到超隔总值PZ；

利用公式JX=(C1×g1)/(Zb1×g2+PZ×g3)计算得到所述可预定充电桩的占用系数JX，其中g1、g2、g3均为系数因子。

进一步地，根据电动汽车的电池参数数据进行预警分析，具体步骤为：

按照预设间隔采集电动汽车的电池参数数据，所述电池参数数据包括电池温度、流经电池的实时电流值、实时电压值；

根据电池参数数据计算得到电动汽车的负荷功率Rt；获取两个不同时间点的负荷功率并标记为第一负荷功率WS1和第二负荷功率WS2；利用负荷迁移计算式计算得到负荷迁移值EQ，具体计算式为：

其中

为补偿因子，WS0表示为预设负荷迁移阈值，T0表示为两个不同时间点的时间差；

建立第一分析数组，第一分析数组包括同一时刻获取的电动汽车的负荷功率Rt和电池温度Et；其中负荷功率Rt和电池温度Et一一对应；

以负荷功率Rt为自变量，以电池温度Et为因变量建立电动汽车的负荷迁移曲线；对负荷迁移曲线进行求导获取迁移导数曲线；

将迁移导数曲线中导数为0的点标记为驻点；将相邻两个驻点对应的负荷迁移的采集时刻进行时间差计算得到迁驻时长ZT；

将迁驻时长ZT与时长阈值相比较；若ZT≥时长阈值，且此时的电池温度Et满足(RT-γ)≤Et≤(RT+γ)，则判定此时电动汽车的充电状态正常；其中RT为电池对应的温度阈值；γ为补偿因子；

否则，判定电动汽车的充电状态异常，生成充电异常信号至车辆控制器。

进一步地，负荷功率Rt的具体计算方法为：将电池温度、流经电池的实时电流值、实时电压值依次标记为Et、Lt、Wt；利用公式Rt=Lt×Wt׃计算得到电动汽车的负荷功率Rt，其中ƒ为预设均衡因子。

进一步地，所述车辆控制器接收到充电异常信号后控制电动汽车的报警器发出警报，并断开电动汽车与充电桩的连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明首先根据当前电动汽车充电的需求信息查找目的地周边预设范围内满足充电请求的可预定充电桩；然后采集各时段中所述可预定充电桩的历史占用信息并进行优充系数分析，将可预定充电桩按照优充系数YC大小进行排序，便于车主从中合理选择目标充电桩进行充电预约，提高充电效率；当电动汽车到达目标充电桩位置时，车主手机终端通过蓝牙方式与目标充电桩进行交互，完成身份认证和一次配对后自动连接，即允许目标充电桩对电动汽车充电，实现无感充电；目标充电桩对电动汽车充电默认在电网负荷谷时，达到削峰填谷的效果，避免冲击电网安全，实现有序充电；

2、本发明中当电动汽车的充电线与充电桩相连接进行充电时，实时监测电动汽车的电池参数数据，并根据同一时刻获取的电动汽车的负荷功率Rt和电池温度Et建立第一分析数组；然后负荷功率Rt为自变量，以电池温度Et为因变量建立电动汽车的负荷迁移曲线，对负荷迁移曲线进行求导获取迁移导数曲线，分析得到迁驻时长ZT；若ZT≥时长阈值，且此时的电池温度Et满足(RT-γ)≤Et≤(RT+γ)，则判定此时电动汽车的充电状态正常；否则，判定电动汽车的充电状态异常；此时车辆控制器控制电动汽车的报警器发出警报，并断开电动汽车与充电桩的连接，提高充电安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明电动汽车无感有序充电方法的原理框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，电动汽车无感有序充电方法，包括如下步骤：

步骤一：根据当前电动汽车充电的需求信息查找目的地周边预设范围内满足充电请求的可预定充电桩；所述需求信息包括充电时间段、目的地以及车辆信息；

步骤二：采集各时段中所述可预定充电桩的历史占用信息并进行优充系数分析，将可预定充电桩按照优充系数YC大小进行排序，便于车主从中合理选择目标充电桩进行充电预约，提高充电效率；

其中，优充系数YC的具体分析方法为：

以某个可预定充电桩为原点，标记半径为r1区域内的所有充电桩数据；所述充电桩数据包括充电桩编号和充电桩状态，充电桩状态包括占用状态和空闲状态；其中r1为预设值；

统计该区域内空闲充电桩和占用充电桩的数量依次为L1、L2，并计算得到空闲占比Zc；利用公式KZ=L1×Zc×µ计算得到所述可预定充电桩的区域空余系数KZ；其中µ为系数因子；

采集各时段中所述可预定充电桩的历史占用信息，所述占用信息包括充电桩编号、占用开始时刻和占用结束时刻；

在预设时间段内，统计所述可预定充电桩的占用总次数为C1；将相邻占用结束时刻与占用开始时刻进行时间差计算得到占用间隔GTi；

将占用间隔GTi与预设间隔阈值相比较；统计GTi≥预设间隔阈值的次数占比为Zb1，当GTi≥预设间隔阈值时，获取GTi与预设间隔阈值的差值并求和得到超隔总值PZ，利用公式JX=(C1×g1)/(Zb1×g2+PZ×g3)计算得到所述可预定充电桩的占用系数JX，其中g1、g2、g3均为系数因子；

将区域空余系数、占用系数进行归一化处理并取其数值，利用公式YC=(KZ×g4)/(JX×g5)计算得到所述可预定充电桩的优充系数YC，其中g4、g5均为系数因子；

步骤三：当电动汽车到达目标充电桩位置时，车主手机终端通过蓝牙方式与目标充电桩进行交互，完成身份认证和一次配对后自动连接，即允许目标充电桩对电动汽车充电，实现无感充电；

步骤四：目标充电桩对电动汽车充电默认在电网负荷谷时，达到削峰填谷的效果，避免冲击电网安全，具体为：

对已接入的充电用户按照接入时刻先后进行排序，当处于电网负荷谷时，按照充电用户的排序依次接入电网，实现有序充电；

步骤五：当电动汽车的充电线与充电桩相连接进行充电时，实时监测电动汽车的电池参数数据并进行预警分析，具体为：

按照预设间隔采集电动汽车的电池参数数据；所述电池参数数据包括电池温度、流经电池的实时电流值、实时电压值；将电池温度、流经电池的实时电流值、实时电压值依次标记为Et、Lt、Wt；利用公式Rt=Lt×Wt׃计算得到电动汽车的负荷功率Rt，其中ƒ为预设均衡因子；

获取两个不同时间点（即相邻时刻）的负荷功率并标记为第一负荷功率WS1和第二负荷功率WS2，利用负荷迁移计算式计算得到负荷迁移值EQ，具体计算式为：

其中

为补偿因子，WS0表示为预设负荷迁移阈值，T0表示为两个不同时间点的时间差；

建立第一分析数组，第一分析数组包括同一时刻获取的电动汽车的负荷功率Rt和电池温度Et；其中负荷功率Rt和电池温度Et一一对应；

以负荷功率Rt为自变量，以电池温度Et为因变量建立电动汽车的负荷迁移曲线；对负荷迁移曲线进行求导获取迁移导数曲线；

将迁移导数曲线中导数为0的点标记为驻点；将相邻两个驻点对应的负荷迁移的采集时刻进行时间差计算得到迁驻时长ZT；

将迁驻时长ZT与时长阈值相比较；若ZT≥时长阈值，且此时的电池温度Et满足(RT-γ)≤Et≤(RT+γ)，则判定此时电动汽车的充电状态正常；其中RT为电池对应的温度阈值；γ为补偿因子；

否则，判定电动汽车的充电状态异常，生成充电异常信号至车辆控制器；

所述车辆控制器接收到充电异常信号后控制电动汽车的报警器发出警报，并断开电动汽车与充电桩的连接，提高充电安全。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

本发明的工作原理：

电动汽车无感有序充电方法，在工作时，首先根据当前电动汽车充电的需求信息查找目的地周边预设范围内满足充电请求的可预定充电桩；然后采集各时段中所述可预定充电桩的历史占用信息并进行优充系数分析，将可预定充电桩按照优充系数YC大小进行排序，便于车主从中合理选择目标充电桩进行充电预约，提高充电效率；当电动汽车到达目标充电桩位置时，车主手机终端通过蓝牙方式与目标充电桩进行交互，完成身份认证和一次配对后自动连接，即允许目标充电桩对电动汽车充电，实现无感充电；目标充电桩对电动汽车充电默认在电网负荷谷时，达到削峰填谷的效果，避免冲击电网安全，实现有序充电；

当电动汽车的充电线与充电桩相连接进行充电时，实时监测电动汽车的电池参数数据，并根据同一时刻获取的电动汽车的负荷功率Rt和电池温度Et建立第一分析数组；然后负荷功率Rt为自变量，以电池温度Et为因变量建立电动汽车的负荷迁移曲线，对负荷迁移曲线进行求导获取迁移导数曲线，分析得到迁驻时长ZT；若ZT≥时长阈值，且此时的电池温度Et满足(RT-γ)≤Et≤(RT+γ)，则判定此时电动汽车的充电状态正常；否则，判定电动汽车的充电状态异常；此时车辆控制器控制电动汽车的报警器发出警报，并断开电动汽车与充电桩的连接，提高充电安全。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中；在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例；而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明；优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式；显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化；本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明；本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.电动汽车无感有序充电方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：根据当前电动汽车充电的需求信息查找目的地周边预设范围内满足充电请求的可预定充电桩；

步骤二：采集各时段中所述可预定充电桩的历史占用信息并进行优充系数分析，将可预定充电桩按照优充系数YC大小进行排序，供车主从中选择目标充电桩进行充电预约；

步骤三：当电动汽车到达目标充电桩位置时，车主手机终端通过蓝牙方式与目标充电桩进行交互，完成身份认证和一次配对后自动连接，即允许目标充电桩对电动汽车充电；

步骤四：目标充电桩对电动汽车充电默认在电网负荷谷时，具体表现为：对已接入的充电用户按照接入时刻先后进行排序，当处于电网负荷谷时，按照充电用户的排序依次接入电网，实现有序充电；

步骤五：当电动汽车与充电桩相连接进行充电时，实时监测电动汽车的电池参数数据并进行预警分析，判断电动汽车的充电状态是否异常。

2.根据权利要求1所述的电动汽车无感有序充电方法，其特征在于，其中，优充系数YC的具体分析方法为：

以某个可预定充电桩为原点，标记半径为r1区域内的所有充电桩数据，分析得到区域空余系数KZ；所述充电桩数据包括充电桩编号和充电桩状态，充电桩状态包括占用状态和空闲状态；其中r1为预设值；

采集各时段中所述可预定充电桩的历史占用信息，所述占用信息包括充电桩编号、占用开始时刻和占用结束时刻；

在预设时间段内，统计所述可预定充电桩的占用总次数为C1；将占用间隔GTi与预设间隔阈值相比较，经过相关处理计算得到占用系数JX；

利用公式YC=(KZ×g4)/(JX×g5)计算得到所述可预定充电桩的优充系数YC，其中g4、g5均为系数因子。

3.根据权利要求2所述的电动汽车无感有序充电方法，其特征在于，其中，区域空余系数KZ的具体分析步骤为：

统计该区域内空闲充电桩和占用充电桩的数量依次为L1、L2，并计算得到空闲占比Zc；利用公式KZ=L1×Zc×µ计算得到所述可预定充电桩的区域空余系数KZ；其中µ为系数因子。

4.根据权利要求2所述的电动汽车无感有序充电方法，其特征在于，其中，占用系数JX的具体计算过程为：

将相邻占用结束时刻与占用开始时刻进行时间差计算得到占用间隔GTi；

统计GTi≥预设间隔阈值的次数占比为Zb1，当GTi≥预设间隔阈值时，获取GTi与预设间隔阈值的差值并求和得到超隔总值PZ；

利用公式JX=(C1×g1)/(Zb1×g2+PZ×g3)计算得到所述可预定充电桩的占用系数JX，其中g1、g2、g3均为系数因子。

5.根据权利要求1所述的电动汽车无感有序充电方法，其特征在于，根据电动汽车的电池参数数据进行预警分析，具体步骤为：

按照预设间隔采集电动汽车的电池参数数据，所述电池参数数据包括电池温度、流经电池的实时电流值、实时电压值；

根据电池参数数据计算得到电动汽车的负荷功率Rt；获取两个不同时间点的负荷功率并标记为第一负荷功率WS1和第二负荷功率WS2；利用负荷迁移计算式计算得到负荷迁移值EQ，具体计算式为：

；

其中η为补偿因子，WS0表示为预设负荷迁移阈值，T0表示为两个不同

时间点的时间差；

建立第一分析数组，第一分析数组包括同一时刻获取的电动汽车的负荷迁移值EQ和电池温度Et；其中负荷迁移值EQ和电池温度Et一一对应；

以负荷迁移值EQ为自变量，以电池温度Et为因变量建立电动汽车的负荷迁移曲线；对负荷迁移曲线进行求导获取迁移导数曲线；

将迁移导数曲线中导数为0的点标记为驻点；将相邻两个驻点对应的负荷迁移的采集时刻进行时间差计算得到迁驻时长ZT；

将迁驻时长ZT与时长阈值相比较；若ZT≥时长阈值，且此时的电池温度Et满足(RT-γ)≤Et≤(RT+γ)，则判定此时电动汽车的充电状态正常；其中RT为电池对应的温度阈值；γ为补偿因子；

否则，判定电动汽车的充电状态异常，生成充电异常信号至车辆控制器。

6.根据权利要求5所述的电动汽车无感有序充电方法，其特征在于，负荷功率Rt的具体计算方法为：将电池温度、流经电池的实时电流值、实时电压值依次标记为Et、Lt、Wt；利用公式Rt=Lt×Wt׃计算得到电动汽车的负荷功率Rt，其中ƒ为预设均衡因子。

7.根据权利要求5所述的电动汽车无感有序充电方法，其特征在于，所述车辆控制器接收到充电异常信号后控制电动汽车的报警器发出警报，并断开电动汽车与充电桩的连接。

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