一种低设备损耗的电动汽车充电控制方法与流程

本发明涉及电动汽车能源控制领域，尤其是涉及一种低设备损耗的电动汽车充电控制方法。

背景技术：

电动汽车充电设备是由监控单元、控制单元和多个电源模块组成。待机时，所有电源模块上电待机，充电设备的额定功率越大，充电设备的待机功耗越大，例如待机功耗为100w，则每年0.1*24*365＝836kwh，严重浪费电能，且增加运营商运营成本；在充电过程中，控制单元根据BMS充电需求电流值，开启所有电源模块，将电流平均分配到系统每个电源模块上，在BMS(电池管理系统，BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)充电需求电流值较小时，每个模块输出电流也较小，导致电源模块长时间工作在轻载状态，每个电源模块输出的电流小于额定电流的50％，电源模块工作效率较低，严重浪费了电能。

技术实现要素：

本发明主要是解决现有技术所存在的电源工作状态不均衡、工作效率低、浪费严重等的技术问题，提供一种具有较高工作效率、可以显著降低设备损耗、节省能源的低设备损耗的电动汽车充电控制方法。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种低设备损耗的电动汽车充电控制方法：

当充电设备处于待机状态时，控制单元控制交流输入接触器断开，停止给电源模块供电；

当充电设备与电动汽车连接且尚未处于充电状态时，控制单元控制交流接触器吸和，开始给电源模块供电，准备给电动汽车充电；

当充电设备处于给电动汽车充电状态时，包括以下步骤：

S001、充电过程中，在t1时刻，控制单元根据BMS充电电流需求I_{need_t1}计算出需要开启的电源模块数量N_{open_t1}，计算公式如下：

N_{open_t1}＝I_{need_t1}/(I_rate*D)

式中，D为电源模块的最高效率，I_rate为单个电源模块的额定电流；

S002、在数组A中保存需要开启的N_{open_t1}个电源模块的编号，在数组B中保存需要关闭的N_{close_ti}个电源模块的编号，N_{close_t1}＝N-N_{open_t1}，N为电源模块的总数量；

S003、控制单元关闭编号在数组B中的电源模块，设置编号在数组A中的电源模块的输出电压和电流，再开启编号在数组A中的电源模块；

S004、进入t2时刻后，控制单元根据BMS充电电流需求I_{need_t2}计算出需要开启的电源模块数量N_{open_t2}，计算公式如下：

N_{open_t2}＝I_{need_t2}/(I_rate*D)；

S005、当N_{open_t2}大于N_{open_t1}时，数组A中增加N_{open_t2}-N_{open_t1}个电源模块编号；当N_{open_t2}小于N_{open_t1}时，数组A中减少N_{open_t1}-N_{open_t2}个电源模块编号；当N_{open_t2}大于N_{open_t1}时，数组A和数组B中的电源模块编号都不变动。

S006、控制单元关闭编号在数组B中的电源模块，设置编号在数组A中的电源模块的输出电压和电流，再开启编号在数组A中的电源模块。

t1时刻为大电流充电模式，t2时刻为涓流充电模式。计算N_{open_t1}和N_{open_t2}时，采用四舍五入取整数。

本方案在待机状态断开电源模块的供电，降低充电设备的待机功耗；在充电时，依据需求合理分配工作的电源模块个数，使每个工作状态的电源模块个数都工作在最佳效率点附近，避免电源模块长时间工作在轻载状态，节省了电能。

作为优选，当计算出t1时刻需要开启的电源模块数量N_{open_t1}小于1时，设定N_{open_t1}等于1，数组A中仅保存一个电源模块编号；当计算出t1时刻需要开启的电源模块数量N_{open_t1}大于N时，设定N_{open_t1}等于N，数组A中保存所有电源模块编号，数组B中电源模块编号为空。

作为优选，步骤S005中，当N_{open_t2}大于N_{open_t1}时，数组A中增加的N_{open_t2}-N_{open_t1}个电源模块编号依照存入数组B的顺序从先到后进行选择；

当N_{open_t2}小于N_{open_t1}时，数组A中减少的N_{open_t1}-N_{open_t2}个电源模块编号按照存入数组A的顺序从后到先进行选择。

作为优选，低设备损耗的电动汽车充电控制方法包括两种开启模式，第一模式为开启模块起始编号为M，选择开启模块编号时从M开始递增；第二模式为开启模块起始编号为M-1，选择开启模块编号时从M-1开始递减；M取值范围为1到N，并设定N递增一位为1，1递减一位为N，M＝1时M-1为N，M＝N时M+1为1。

作为优选，每天00:00后充电设备第一次空闲时，切换当前的开启模式到另外一种开启模式。

通过周期性切换开启模式，可以使每个电源模块轮流工作，各个电源模块的状态基本保持一致，延长充电设备的寿命。

作为优选，M为1，M-1为N。

本发明带来的实质性效果是，可以周期性调整开启的电源模块的个数及每个电源模块的输出电流，使得工作的电源模块输出电流均在最佳效率点D附近，降低充电设备的整体损耗。

附图说明

图1是本发明的一种充电设备结构框图；

图2是本发明的一种充电状态控制流程图；

图中：1、控制单元，2、电源模块，3、车辆BMS，4、AC/DC转换器。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：如图1所示，充电设备包含控制单元CU1，控制单元CU根据BMS3的充电需求，计算电源模块2需要输出的充电电流。充电设备还包含多个电源模块。控制单元和各个电源模块之间采用CAN总线进行通信，实现开关机等控制指令的发送及电源模块状态回传。AC/DC转换器4将交流电转换为直流电，并按照控制单元的指令输出BMS的充电需求。

充电设备包含的电源模块数量为N，该模块额定输出电流为I_rate，其最高效率点为D。

充电设备处于待机状态时，控制单元控制交流输入接触器断开,停止给电源模块供电，以降低充电设备待机功耗。

当充电设备与电动汽车连接且尚未处于充电状态时，控制单元控制交流接触器吸和，开始给电源模块供电，准备给电动汽车充电。

当充电设备处于给电动汽车充电状态时，如图2所示，包括以下步骤：

S001、充电过程中，在t1时刻，控制单元根据BMS充电电流需求I_{need_t1}计算出需要开启的电源模块数量N_{open_t1}，计算公式如下：

N_{open_t1}＝I_{need_t1}/(I_rate*D)

式中，D为电源模块的最高效率，I_rate为单个电源模块的额定电流；

S002、在数组A中保存需要开启的N_{open_t1}个电源模块的编号，在数组B中保存需要关闭的N_{close_ti}个电源模块的编号，N_{close_t1}＝N-N_{open_t1}，N为电源模块的总数量；保存电源编号时按编号顺序进行操作，例如数组A中需要存入10个编号，则从编号1开始到10依次存入数组A，然后从编号11开始到N依次存入数组B；

S003、控制单元关闭编号在数组B中的电源模块，设置编号在数组A中的电源模块的输出电压和电流，再开启编号在数组A中的电源模块；

S004、进入t2时刻后，控制单元根据BMS充电电流需求I_{need_t2}计算出需要开启的电源模块数量N_{open_t2}，计算公式如下：

N_{open_t2}＝I_{need_t2}/(I_rate*D)；

S005、当N_{open_t2}大于N_{open_t1}时，数组A中增加N_{open_t2}-N_{open_t1}个电源模块编号；当N_{open_t2}小于N_{open_t1}时，数组A中减少N_{open_t1}-N_{open_t2}个电源模块编号；当N_{open_t2}大于N_{open_t1}时，数组A和数组B中的电源模块编号都不变动。

S006、控制单元关闭编号在数组B中的电源模块，设置编号在数组A中的电源模块的输出电压和电流，再开启编号在数组A中的电源模块。

当计算出t1时刻需要开启的电源模块数量N_{open_t1}小于1时，设定N_{open_t1}等于1，数组A中仅保存一个电源模块编号；当计算出t1时刻需要开启的电源模块数量N_{open_t1}大于N时，设定N_{open_t1}等于N，数组A中保存所有电源模块编号，数组B中电源模块编号为空。

步骤S005中，当N_{open_t2}大于N_{open_t1}时，数组A中增加的N_{open_t2}-N_{open_t1}个电源模块编号依照存入数组B的顺序从先到后进行选择；例如当前数组A中存储的电源模块编号为1-10，数组B中存储的电源模块编号为11-N，数组A中需要增加的电源模块数量为3，则将11、12和13三个电源模块编号从数组B移动到数组A中；

当N_{open_t2}小于N_{open_t1}时，数组A中减少的N_{open_t1}-N_{open_t2}个电源模块编号按照存入数组A的顺序从后到先进行选择。例如当前数组A中存储的电源模块编号为1-10，数组B中存储的电源模块编号为11-N，数组A中需要减少的电源模块数量为3，则将10、9和8三个电源模块编号从数组A移动到数组B中；

本控制包括两种开启模式，第一模式为开启模块起始编号为1，选择开启模块编号时从1开始递增；第二模式为开启模块起始编号为N，选择开启模块编号时从N开始递减。

每天00:00后充电设备第一次空闲时，切换当前的开启模式到另外一种开启模式。

本方案可以在充电设备待机中，停止给电源模块供电降低待机功耗；在充电过程中，根据BMS充电电流计算需要开启模块的个数，周期的动态调整开启的电源模块的个数和电源模块的输出电流，关闭部分电源模块，使得工作的电源模块输出电流均在最佳效率点D附近，一般是70％-80％区间内，达到降低充电设备的整体损耗的目的。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了电源模块、控制单元、BMS等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。