[發明專利]帶自學習的充電樁功率分配控制系統及方法

有效

• 申請號: 202110581460.8
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113285509B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 方旺華;姜靖
• 申請（專利權）人: 東莞市科旺科技股份有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;B60L53/62;B60L53/66;B60L58/10
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 吳世民

1.一種帶自學習的充電樁功率分配控制系統，其特征在于：包括開關控制板、開關陣列，直流接觸器、輸出直流母線、輸入直流母線，開關控制板具備IO控制信號、AD采樣、電流采樣功能；開關控制板上具備有CAN通信接口，該CAN通信接口在使用時與充電控制主控CCM通信獲取汽車需求電壓、電流；開關陣列內有多個可控開關，每個可控開關獨立與開關控制板相連接；開關陣列內的每個獨立的可控開關通過一充電模塊與一獨立的輸入直流母線相連接；開關陣列內的各可控開關與同一輸出直流母線相連接配合；直流接觸器安裝在輸出直流母線上，用于控制輸出直流母線與被充電電動汽車間的連通狀態；

控制系統工作時包括以下步驟：

S1：獲取充電汽車內BMS的充電需求M_need；

S2：根據充電需求M_need內的電壓V_need電流C_need、需求功率P_need以及充電模塊功率曲線PwrMatrix_mod確定需要分配的充電模塊個數N，并求出每個充電模塊的輸出電壓電流；

S3：根據充電模塊累計工作時間以及開關陣列的次數求出所有充電模塊的權重序列S；

S4：根據充電模塊的權重選擇權重小的N個充電模塊疊加到當前輸出或在當前工作充電模塊中選擇權重大的N個充電模塊退出當前輸出；

S5：結合充電模塊的溫度特性進行限功率；

步驟S1中獲取BMS充電需求M_need，具體包括以下步驟：

S10：獲取充電控制主控CCM下發的需求電壓V_need和需求電流C_need，然后將V_need和功率分配控制系統中的輸出直流母線的最高輸出電壓V_max進行比較判斷是否小于等于V_max，當V_needV_max時，全部充電模塊工作并全功率工作，不進行功率分配；

S11；將需求電流C_need和功率分配控制系統中的輸出直流母線的C_max進行比較，C_max為功率分配控制系統中的輸出直流母線的最高輸出電流，當C_needC_max時，輸出直流母線的輸出電流為C_max；當C_needC_max，功率分配控制系統中的輸出直流母線的輸出電流為C_need；

步驟S2中根據需求電壓V_need電流C_need、需求功率P_need以及充電模塊功率曲線PwrMatrix_mod確定需要分配的充電模塊個數N并求出每個充電模塊的輸出電壓電流,具體包括以下步驟：

S20：充電功率不足需要功率切換標記為S_p;計算當前分配的充電模塊總功率P_dist，將P_dist與需求功率P_need進行比較；當P_needP_dist，此時分配的功率不滿足BMS需求，令S_p=1;如果P_needP_dist表明當前充電模塊功率超過BMS需求功率，需要降功率令S_p=-1；

S21：充電電流不足需要功率切換標記為S_c;計算當前分配的充電模塊總電流C_dist，當C_needC_dist，此時分配的電流不足，令S_c=1；當C_needC_dist則當前充電模塊電流超過了BMS需求電流，需要降功率令S_c=-1；

S22：當S_p=1或者S_c=1時，需要分配新的充電模塊一起工作，設定單個充電模塊的最大功率是P_m，最大輸出電流為C_m，按照需求電流來計算出需要的充電模塊個數N_need=（1+C_need）÷C_max，又令當前分配的充電模塊個數為N_current，那么需要分配的充電模塊個數為N_new=N_need-N_current；如果S_p=-1或者S_c=-1那么需要降低充電模塊功率，需要關閉的充電模塊個數N_turnOff=N_need-N_current；

S23：根據S22步驟求出的充電模塊個數計算每個充電模塊分配的電流C_cur=C_need÷N；

步驟S3中根據充電模塊累計工作時間以及開關陣列的次數求出所有充電模塊的權重序列S，具體包括以下步驟：

S30：每個充電模塊的累計工作時間標記為TWork_x，開關陣列的開關次數標記為SCounts_x；其中分配給TWork_x的權重為4，SCounts_x的權重為2，那么每個充電模塊的權重計算公式為W_x=TWork_x×4+SCounts_x×2，從而得到權重序列S；

步驟S4中根據充電模塊的權重選擇權重小的N個充電模塊疊加到當前輸出或者在當前工作充電模塊中選擇權重大的N個充電模塊退出當前輸出，具體包括以下步驟：

S40：對權重序列S進行升序排序，當需要疊加到輸出的充電模塊個數N_new0，當前待機狀態的充電模塊權重由小到大排序的前N_new個權重對應的充電模塊就是需要分配的充電模塊；當N_turnOff0，當前工作充電模塊的權重由大到小排序的前N_turnOff個充電模塊需要關閉；

步驟S5中結合充電模塊的溫度特性進行限功率，具體包括以下步驟：

S50：當充電模塊的工作溫度高于溫度閾值時，限制其輸出功率，在設置充電模塊工作參數的時候判斷充電模塊工作溫度；充電模塊溫度接近限功率的溫度閾值時，限制充電模塊輸出電流防止充電模塊限功率，取限流因子為80%，當滿足限制條件時充電模塊的工作電流Cur_x=C_cur×0.8，充電模塊的工作電壓Vol_x=V_need。