CN109501629B - 一种基于增程器开发的充电装置用充电系统以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于增程器开发的充电装置用充电系统以及方法，解决了增程器受充电桩需求功率剧烈变化的影响出现激烈波动现象的问题，其技术方案要点是：包括充电桩、通讯装置、与通讯装置相互通讯的增程器、设置于控制终端内的转速扭矩分配模块，以及，设置于控制终端内的转速扭矩数据库，本发明的一种基于增程器开发的充电装置用充电系统以及方法，能够让增程器根据自身状况主动确定自身的输出功率，使充电桩的输出功率跟随增程器的输出功率变化而变化，由此减少发动机端报文的传输时间以弥补发动机响应慢的不足，避免了增程器被动受充电桩需求功率影响而无法及时调整自身的输出功率而导致的剧烈波动甚至出现直接停机的现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动汽车充电领域，特别涉及一种基于增程器开发的充电装置用充电系统以及方法。
背景技术
目前，纯电动汽车以及插电式混合动力汽车正快速产业化，由此直立式充电桩和壁挂式充电装置开始普及。
传统的充电桩输入侧与电网相连，输入功率无穷大，输出功率只取决于被充车辆的充电需求，无需考虑输入侧功率，而基于增程器开发的充电桩受工作环境的限制输入侧需与整车动力电池连接，一旦充电桩的需求功率出现剧烈波动（即急剧增加或急剧减少），具体来说，在充电桩的需求功率急剧减少（目前多为充电完成时的卸载或者充电桩出现故障时卸扭）的时候，受发动机响应时间限制，增程器无法及时响应充电桩的功率变化，此时增程器负载突变为0，实际输出功率却没有及时变小，即负载小，增程器输出功率大，发动机会超速，进而进入超速保护，故障停机，而在充电桩的需求功率急剧上升的时候，受发动机响应时间限制，增程器无法及时响应充电桩的功率变化，此时增程器负载增大，实际输出功率却没有及时增加，即负载大，输出功率小，发动机会被压灭。
综上可知，增程器受急剧变化的充电桩需求功率影响，容易产生剧烈波动甚至于出现直接停机的现象，还有改进的空间。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于让增程器根据自身状况主动确定自身的输出功率，并使充电桩的输出功率跟随增程器的输出功率变化而变化，由此减少发动机端报文的传输时间以弥补发动机响应慢的不足，避免了增程器被动受充电桩需求功率影响而无法及时调整自身的输出功率而导致的剧烈波动甚至出现直接停机的现象。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于增程器开发的充电装置用充电系统，包括充电桩，基于增程器开发的充电装置用充电系统包括设置于充电桩内以用于接收电池参数检测模块所检测数据的通讯装置、与通讯装置相互通讯的增程器、设置于充电桩内以用于实时检测被充电车辆所需功率的所需功率检测装置，定义增程器包括发动机、电机、控制终端、受控于控制终端且用于单独控制发动机的发动机控制装置、受控于控制终端且用于单独控制电机的电机控制装置；
基于增程器开发的充电装置用充电系统还包括设置于控制终端内的转速扭矩分配模块，以及，设置于控制终端内且存储有与增程器实际输出功率相匹配的发动机转速值和电机扭矩值的转速扭矩数据库，其中发动机转速值n、电机扭矩值T以及增程器实际功率P，满足以下公式T=9550P/n；
控制终端与通讯装置交互通信以获取所需功率检测装置所检测到的被充电车辆需求功率，并在获取被充电车辆的需求功率的第一时间以此时被充电车辆的需求功率作为最大限制功率；
若最大限制功率超过增程器所能提供的最大输出功率，则控制终端以增程器所能提供的最大输出功率作为增程器初始输出功率于转速扭矩数据库中查询出与增程器实际输出功率相匹配的电机扭矩值以及发动机的转速值，转速扭矩分配模块通过发动机控制装置使发动机的转速值达到与增程器初始输出功率相匹配的发动机转速值，同时通过电机控制装置使电机的扭矩值达到与增程器初始输出功率相匹配的电机扭矩值；
反之，当最大限制功率小于增程器所能提供的最大输出功率时，控制终端以最大限制功率作为增程器初始输出功率于转速扭矩数据库中查询出与增程器初始输出功率相匹配的电机扭矩值以及发动机的转速值，转速扭矩分配模块通过发动机控制装置使发动机的转速值达到与增程器初始输出功率相匹配的发动机转速，同时通过电机控制装置使电机的扭矩值达到与增程器初始输出功率相匹配的电机扭矩值；
增程器的输出功率由零功率作为开始缓慢线性上调其输出功率，并在增程器输出功率达到初始输出功率后保持初始输出功率的持续输出，后续在电池参数检测模块所检测到的被充电车辆剩余电量达到控制终端的第一预设值时线性下调后续输出功率，在被充电剩余电量达到控制终端的第二预设值时停止功率输出。
采用上述方案，控制终端可以在充电桩有需求功率的时候，能够将被充车辆的所需功率（此处定义为最大限制功率）及时通过通讯装置和增程器通讯，同时结合已经确定的增程器所能提供的最大功率，通过增程器所能提供的最大功率和最大限制功率的比较交过来确定增程器的初始输出功率，并且在确定初始输出功率后通过转速扭矩分配模块间接对电机的扭矩和发动机的转速进行控制，使增程器的输出功率能缓慢线性上调至和控制装置设定的初始输出功率一致，在前期保持增程器按照初始输出功率进行持续的功率输出从而提高了针对被充电车辆的充电效率，同时为避免在剩余电量为100%出现充电桩所需功率突然下降的情况，通过控制终端设置的第一预设值以及第二预设值可以在被充电车辆剩余电量较多的时候，及时线性下调增程器的输出功率，提高了基于增程器开发的充电装置用充电系统运行时的稳定性。
作为优选，基于增程器开发的充电装置用充电系统还包括设置于充电桩内以用于检测充电桩内实时输出功率的第一功率检测装置、设置于电机控制装置内以用于检测增程器实时输出功率的第二功率检测装置，以及，报警装置，定义第一功率检测装置所检测的充电桩实时输出功率为第一功率数据，第二功率检测装置所检测到的增程器实时输出功率为第二功率数据；
当第一功率数据和第二功率数据的差值超出控制终端预设的范围时，启动报警装置进行报警，并控制控制终端停止增程器的功率输出，并向充电桩发送零功率请求指令，将充电桩输出功率需求设置为0。
采用上述方案，通过第一功率检测装置所确定的第一功率数据、第二功率检测装置所确定的功率数据可以有效确定充电桩的输出功率是否和增程器的输出功率是否保持一致，并在两者功率不一致的时候通过报警装置进行报警，以及及时停止增程器的功率输出，并将充电桩需求功率置0。
作为优选，基于增程器开发的充电装置用充电系统还包括存储有被充电车辆所需功率随时间的变化情况以及与被充电车辆所需功率相匹配的增程器初始输出功率的充电变化曲线数据库；
控制终端以通讯装置与增程器之间的通讯时间作为时间差，根据当前时间推移相应的时间差并从充电变化曲线数据库中获取经时间推移后的被充电车辆需求功率和增程器初始输出功率，转速扭矩分配模块预先通过发动机控制装置使发动机的转速值达到与增程器初始输出功率相匹配的发动机转速，同时通过电机控制装置预先使电机的扭矩值达到与增程器初始输出功率相匹配的电机扭矩值。
采用上述方案，结合控制终端、充电变化曲线数据库可以进一步减少由于通讯装置和增程器之间所需的通讯时间，而导致增程器所获取的被充电车辆的所需功率非即时被充电车辆的所需功率，以至于造成控制终端所获取的最大限制功率较小对增程器的输出功率造成影响。
本发明的目的在于让增程器根据自身状况主动确定自身的输出功率，使充电桩的输出功率跟随增程器的输出功率变化而变化，由此减少发动机端报文的传输时间以弥补发动机响应慢的不足，避免了增程器被动受充电桩需求功率影响而无法及时调整自身的输出功率而导致的剧烈波动甚至出现直接停机的现象。
S1.建立充电桩与增程器之间的通信，确定增程器的初始输出功率；
S2.增程器将自身初始输出功率作为充电桩的功率请求指令发送至充电桩，确保充电桩的输出功率和增程器的输出功率保持一致。
采用上述方案，通过步骤S1的设置可以建立增程器和充电桩之间的通信，而步骤S2的设置可以在步骤S1的基础上可以有效保证充电桩的输出功率和增程器输出功率一致，从而大大降低增程器出现波动以及停机的现象。
作为优选，S1包括以下步骤：
S1.1：在增程器对被充电车辆充电之前，预先通过通讯装置获取被充电车辆的所需功率，并将所需功率作为最大限制功率，及时通过通讯装置将最大限制功率发送至增程器；
S1.2：基于增程器所能提供的最大功率和最大限制功率的比较结果确定增程器的初始输出功率，若增程器所能提供的最大功率超过最大限制功率，则最大限制功率作为增程器的初始输出功率；反之，若增程器所能提供的最大功率小于最大限制功率，则增程器所能提供的最大功率作为增程器的初始输出功率。
采用上述方案，步骤S1.1的设置可以根据被充电车辆的初始所需功率确定最大限制功率，而步骤S1.2的设置可以根据最大限制功率和增程器的比较情况确定增程器的初始输出功率。
作为优选，S2包括以下步骤：
S2.1：充电桩通过与通讯装置的通讯获取增程器的初始输出功率，并将增程器的输出功率由零开始逐渐上调至初始输出功率并保持初始输出功率的持续输出；
S2.2：在被充电车辆剩余电量达到控制终端预设的第一预设值时，增程器的输出功率缓慢线性下调，同时受限于增程器输出功率的变化主动同步调整充电桩实际输出功率请求；
S2.3：在被充电车辆剩余电量为控制终端预设的第二预设值时，增程器的输出功率下调为0的输出要求，停止增程器的功率输出。
采用上述方案，通过步骤S2.1的设置可以在增程器的初始功率确定下，在初始阶段在通过缓慢线性上调保证充电桩的输出功率由零至初始功率也保持同步）按照增程器的初始功率进行功率输出，步骤S2.2的设置可以在被充电车辆内剩余电量较多的时候，及时进行增程器输出功率的下调，在步骤S2.3的设置可以确定在被充电车辆电量已经充满即不需要充电的时候，及时停止增程器的功率输出，此时由于步骤S2.3的设置有效避免了增程器下调功率时的突兀性。
附图说明
图1为基于增程器开发的充电装置用充电系统的系统框图；
图2为基于增程器开发的充电装置用充电方法的系统框图一；
图3为基于增程器开发的充电装置用充电方法的系统框图二；
图4为基于增程器开发的充电装置用充电方法的系统框图三。
附图标记：1、充电桩；2、通讯装置；3、电池参数检测模块；4、发动机；5、电机；6、控制终端；7、发动机控制装置；8、电机控制装置；9、转速扭矩分配模块；10、转速扭矩数据库；12、第一功率检测装置；13、第二功率检测装置；14、报警装置；15、所需功率检测装置；16、充电变化曲线数据库；17、增程器。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种基于增程器开发的充电装置用充电系统包括充电桩1，充电桩1其功能类似于加油站里面的加油机，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电，在充电桩1内设置有用于接收电池参数检测模块3所检测到数据的通讯装置2，此通讯装置2优选通讯板，基于增程器开发的充电装置用充电系统还设置有与通讯装置2相互通讯的增程器17，而增程器17上包括发动机4、电机5、控制终端6、受控于控制终端6且用于单独控制发动机4的发动机控制装置7、受控于控制终端6且用于单独控制电机5的电机控制装置8，其中，控制终端6、发动机控制装置7以及电机控制装置8均优选ECU，即表示即汽车专用微型控制器。
进一步，为保证充电桩1输出功率能够跟随增程器17的输出功率的变化情况，基于增程器开发的充电装置用充电系统还包括设置于控制终端6内的转速扭矩分配模块9，以及，设置于控制终端6内且存储有与增程器17实际输出功率相匹配的发动机4转速值和电机5扭矩值的转速扭矩数据库10，其中发动机4转速值n、电机5扭矩值T以及增程器17实际功率P，满足以下公式T=P/n。
进一步，为确认增程器17初始状态下的所需输出功率，控制终端6与通讯装置2交互通信以获取所需功率检测装置15所检测到的被充电车辆需求功率，并在获取被充电车辆的需求功率的第一时间以此时被充电车辆的需求功率作为最大限制功率；若最大限制功率超过增程器17所能提供的最大输出功率。
则控制终端6以增程器17所能提供的最大输出功率作为增程器17初始输出功率于转速扭矩数据库10中查询出与增程器17实际输出功率相匹配的电机5扭矩值以及发动机4的转速值，转速扭矩分配模块9通过发动机控制装置7使发动机4的转速值达到与增程器17初始输出功率相匹配的发动机4转速值，同时通过电机控制装置8使电机5的扭矩值达到与增程器17初始输出功率相匹配的电机5扭矩值；反之，当最大限制功率小于增程器17所能提供的最大输出功率时，控制终端6以最大限制功率作为增程器17初始输出功率于转速扭矩数据库10中查询出与增程器17初始输出功率相匹配的电机5扭矩值以及发动机4的转速值，转速扭矩分配模块9通过发动机控制装置7使发动机4的转速值达到与增程器17初始输出功率相匹配的发动机4转速，同时通过电机控制装置8使电机5的扭矩值达到与增程器17初始输出功率相匹配的电机5扭矩值。
增程器17的输出功率由零功率作为开始缓慢线性上调其输出功率，并在增程器17输出功率达到初始输出功率后保持初始输出功率的持续输出，后续在电池参数检测模块3所检测到的被充电车辆剩余电量达到控制终端6的第一预设值时线性下调后续输出功率，在被充电剩余电量达到控制终端6的第二预设值时停止功率输出。
为避免出现充电桩1输出功率和增程器17输出功率不一致的现象出现，基于增程器开发的充电装置用充电系统还包括设置于充电桩1内以用于检测充电桩1内实时输出功率的第一功率检测装置12、设置于电机控制装置8内以用于检测增程器17实时输出功率的第二功率检测装置13，以及，报警装置14，定义第一功率检测装置12所检测的充电桩1实时输出功率为第一功率数据，第二功率检测装置13所检测到的增程器17实时输出功率为第二功率数据；当第一功率数据和第二功率数据的差值超出控制终端6预设的范围时，启动报警装置14进行报警，并控制控制终端6停止增程器17的功率输出，并向充电桩发送零功率请求指令，将充电桩输出功率需求设置为0。
进一步，为确保控制终端6所收到的被充电车辆的需求功率能够为实时需求功率，基于增程器开发的充电装置用充电系统还包括存储有被充电车辆所需功率随时间的变化情况以及与被充电车辆所需功率相匹配的增程器17初始输出功率的充电变化曲线数据库16；控制终端6以通讯装置2与增程器17之间的通讯时间作为时间差，根据当前时间推移相应的时间差并从充电变化曲线数据库16中获取经时间推移后的被充电车辆需求功率和增程器17初始输出功率，转速扭矩分配模块9预先通过发动机控制装置7使发动机4的转速值达到与增程器17初始输出功率相匹配的发动机4转速，同时，通过电机控制装置8预先使电机5的扭矩值达到与增程器17初始输出功率相匹配的电机5扭矩值。
如图2-4所示，以上为基于增程器开发的充电装置用充电系统的介绍，以下对基于增程器17开发的充电装置用充电方法进行详细介绍。
一种基于增程器17开发的充电装置用充电方法包括以下步骤：S1.建立充电桩1与增程器17之间的通信，确定增程器17的初始输出功率；S2.增程器17将自身初始输出功率作为充电桩1的功率请求指令发送至充电桩1，确保充电桩1的输出功率和增程器17的输出功率保持一致。
其中，S1包括以下步骤：S1.1：在增程器17对被充电车辆充电之前，预先通过通讯装置2获取被充电车辆的所需功率，并将所需功率作为最大限制功率，及时通过通讯装置2将最大限制功率发送至增程器17；S1.2：基于增程器17所能提供的最大功率和最大限制功率的比较结果确定增程器17的初始输出功率，若增程器17所能提供的最大功率超过最大限制功率，则最大限制功率作为增程器17的初始输出功率；反之，若增程器17所能提供的最大功率小于最大限制功率，则增程器17所能提供的最大功率作为增程器17的初始输出功率。
其中，S2包括以下步骤：S2.1：充电桩1通过与通讯装置2的通讯获取增程器17的初始输出功率，并将增程器17的输出功率由零开始逐渐上调至初始输出功率并保持初始输出功率的持续输出；S2.2：在被充电车辆剩余电量达到控制终端6预设的第一预设值时，增程器17的输出功率缓慢线性下调，同时受限于增程器17输出功率的变化主动同步调整充电桩1实际输出功率请求。S2.3：在被充电车辆剩余电量为控制终端6预设的第二预设值时，增程器17的输出功率下调为的输出要求，停止增程器17的功率输出。
具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种基于增程器开发的充电装置用充电系统，包括充电桩(1)，其特征是：基于增程器开发的充电装置用充电系统包括设置于充电桩(1)内以用于接收电池参数检测模块(3)所检测数据的通讯装置(2)、与通讯装置(2)相互通讯的增程器(17)、设置于充电桩(1)内以用于实时检测被充电车辆所需功率的所需功率检测装置(15)，定义增程器(17)包括发动机(4)、电机(5)、控制终端(6)、受控于控制终端(6)且用于单独控制发动机(4)的发动机控制装置(7)、受控于控制终端(6)且用于单独控制电机(5)的电机控制装置(8)；
基于增程器开发的充电装置用充电系统还包括设置于控制终端(6)内的转速扭矩分配模块(9)，以及，设置于控制终端(6)内且存储有与增程器(17)实际输出功率相匹配的发动机(4)转速值和电机(5)扭矩值的转速扭矩数据库(10)，其中发动机(4)转速值n、电机(5)扭矩值T以及增程器(17)实际功率P，满足以下公式T=9550P/n；
控制终端(6)与通讯装置(2)交互通信以获取所需功率检测装置(15)所检测到的被充电车辆需求功率，并在获取被充电车辆的需求功率的第一时间以此时被充电车辆的需求功率作为最大限制功率；
若最大限制功率超过增程器(17)所能提供的最大输出功率，则控制终端(6)以增程器(17)所能提供的最大输出功率作为增程器(17)初始输出功率于转速扭矩数据库(10)中查询出与增程器(17)实际输出功率相匹配的电机(5)扭矩值以及发动机(4)的转速值，转速扭矩分配模块(9)通过发动机控制装置(7)使发动机(4)的转速值达到与增程器(17)初始输出功率相匹配的发动机(4)转速值，同时通过电机控制装置(8)使电机(5)的扭矩值达到与增程器(17)初始输出功率相匹配的电机(5)扭矩值；
反之，当最大限制功率小于增程器(17)所能提供的最大输出功率时，控制终端(6)以最大限制功率作为增程器(17)初始输出功率于转速扭矩数据库(10)中查询出与增程器(17)初始输出功率相匹配的电机(5)扭矩值以及发动机(4)的转速值，转速扭矩分配模块(9)通过发动机控制装置(7)使发动机(4)的转速值达到与增程器(17)初始输出功率相匹配的发动机(4)转速，同时通过电机控制装置(8)使电机(5)的扭矩值达到与增程器(17)初始输出功率相匹配的电机(5)扭矩值；
增程器(17)的输出功率由零功率作为开始缓慢线性上调其输出功率，并在增程器(17)输出功率达到初始输出功率后保持初始输出功率的持续输出，后续在电池参数检测模块(3)所检测到的被充电车辆剩余电量达到控制终端(6)的第一预设值时线性下调后续输出功率，在被充电剩余电量达到控制终端(6)的第二预设值时停止功率输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于增程器开发的充电装置用充电系统，其特征是：基于增程器开发的充电装置用充电系统还包括设置于充电桩(1)内以用于检测充电桩(1)内实时输出功率的第一功率检测装置(12)、设置于电机控制装置(8)内以用于检测增程器(17)实时输出功率的第二功率检测装置(13)，以及，报警装置(14)，定义第一功率检测装置(12)所检测的充电桩(1)实时输出功率为第一功率数据，第二功率检测装置(13)所检测到的增程器(17)实时输出功率为第二功率数据；
当第一功率数据和第二功率数据的差值超出控制终端(6)预设的范围时，启动报警装置(14)进行报警，控制控制终端(6)停止增程器(17)的功率输出，并向充电桩(1)发送零功率请求指令，将充电桩(1)输出功率需求设置为0。
3.根据权利要求2所述的一种基于增程器开发的充电装置用充电系统，其特征是：基于增程器开发的充电装置用充电系统还包括存储有被充电车辆所需功率随时间的变化情况以及与被充电车辆所需功率相匹配的增程器(17)初始输出功率的充电变化曲线数据库(16)；
控制终端(6)以通讯装置(2)与增程器(17)之间的通讯时间作为时间差，根据当前时间推移相应的时间差并从充电变化曲线数据库(16)中获取经时间推移后的被充电车辆需求功率和增程器(17)初始输出功率，转速扭矩分配模块(9)预先通过发 动机控制装置(7)使发动机(4)的转速值达到与增程器(17)初始输出功率相匹配的发动机(4)转速，同时通过电机控制装置(8)预先使电机(5)的扭矩值达到与增程器(17)初始输出功率相匹配的电机(5)扭矩值。
4.一种基于增程器开发的充电装置用充电方法，使用如权利要求3所述的一种基于增程器开发的充电装置用充电系统，其特征是，包括以下步骤：
S1.建立充电桩(1)与增程器(17)之间的通信，确定增程器(17)的初始输出功率；
S2.增程器(17)将自身初始输出功率作为充电桩(1)的功率请求指令发送至充电桩(1)，确保充电桩(1)的输出功率和增程器(17)的输出功率保持一致。
5.根据权利要求4所述的一种基于增程器开发的充电装置用充电方法，其特征是，S1包括以下步骤：
S1.1：在增程器(17)对被充电车辆充电之前，预先通过通讯装置(2)获取被充电车辆的所需功率，并将所需功率作为最大限制功率，及时通过通讯装置(2)将最大限制功率发送至增程器(17)；
S1.2：基于增程器所能提供的最大功率和最大限制功率的比较结果确定增程器(17)的初始输出功率，若增程器(17)所能提供的最大功率超过最大限制功率，则最大限制功率作为增程器(17)的初始输出功率；反之，若增程器(17)所能提供的最大功率小于最大限制功率，则增程器(17)所能提供的最大功率作为增程器(17)的初始输出功率。
6.根据权利要求5所述的一种基于增程器开发的充电装置用充电方法，其特征是，S2包括以下步骤：
S2.1：充电桩(1)通过与通讯装置的通讯获取增程器(17)的初始输出功率，并将增程器(17)的输出功率由零开始逐渐上调至初始输出功率并保持初始输出功率的持续输出；
S2.2：在被充电车辆剩余电量达到控制终端(6)预设的第一预设值时，增程器(17)的输出功率缓慢线性下调，同时受限于增程器(17)输出功率的变化主动同步调整充电桩(1)实际输出功率请求；
S2.3：在被充电车辆剩余电量为控制终端预设的第二预设值时，增程器(17)的输出功率下调为0的输出要求，停止增程器(17)的功率输出。
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