一种电动车充电桩电流自动调整系统及方法与流程

1.本发明涉及电动车充电技术领域，特别涉及一种电动车充电桩电流自动调整系统及方法。


背景技术：

2.作为解决交通、能源和环境问题的重要手段，电动汽车(electric vehicle,ev)是未来汽车工业发展的方向，也是我国重点发展的战略性产业之一。随着国家能源战略的调整，电动汽车产业与新能源产业的协同发展所带来的能源转型与社会综合效益已经受到了充分肯定与高度重视。为了保障规模化电动汽车接入电网后的安全经济运行，未来的电网格局与运行模式也将因此发生深刻变革，发展既能保障电网可靠运行又使用户易于接受的充电指引及疏导策略已成为业界的共识。
3.目前电动汽车补充电能主要通过三种方式：常规(慢速)充电方式、快速充电方式和换电站更换电池方式。慢速充电方式需要的时间较长、充电功率较低，这样的充电方式能够降低电池的寿命减损，减小充电行为对电网的冲击。由于充电过程缓慢，因此该方式的目标群体是有着长时间停车过程的用户，其充电接口往往布置在具有一定规模的大型公共停车场、小区地下车库以及商业中心停车场等地。
4.其中的快充模式具有快捷性、便利性以及灵活性，正在成为电动汽车用户的重要充电选择。但是，电动汽车的快充模式会给电网的安全、稳定和经济运行带来显著的影响。电动汽车快充功率较大，充电时间短，并且用户对充电站的自主选择具有随机性和不可控性。另一方面，随着各个小区电动汽车使用者越来越多，电动车充电存在着高低峰的情况，上班时间充电车辆较少，下班及晚上充电的车辆会比较多，而现在中国的大多数小区在规划设计时，没有考虑到电动车的普及。大量电动车同时充电，造成对电力需求的大幅度上升。电动车对电力需求的这种短时、功率大以及不确定性的特点，对新安装的变压器扩容等造成极大的困扰，不仅对电网造成极大的负荷冲击，同时已安装的旧变压器容易过载。
5.现有小区中充电桩的充电需求具有短时、功率大以及不确定性的特点，对新安装的变压器扩容等造成极大的困扰，不仅对电网造成极大的负荷冲击，同时已安装的旧变压器容易过载。


技术实现要素：

6.针对现有小区中充电桩无法满足短时、功率大及不确定性充电需求的问题，提出一种电动车充电桩电流自动调整系统及方法，通过设置动态监测模块；对多个通道的电流电压参数、实时功率值和功率因素值进行监测并保存重要参数、设置的调整模块，根据变压器额定输出功率对实时输出功率进行限流调整，保证在变压器内侧负载的合理，保证电网不过载，同时也保证充电需求得到满足。同时还设置有过零处理电路，避免杂波在非电压零点开关时候会对电网产生浪涌，会产生大的电磁干扰和对半导体器件的冲击，对充电桩控制器件产生不必要的损害。
7.第一方面，提出一种电动车充电桩电流自动调整系统，包括：
8.交流输入电路；
9.控制电路；
10.所述交流输入电路与所述控制电路电连接；
11.所述交流输入电路用于输入交流电；
12.所述控制电路用于根据变压器额定输出功率及负载端实时需求功率对实时输出功率进行调整，以保证所述电压器工作在额定功率范围；
13.所述控制电路包括：
14.调整模块；
15.动态监测模块；
16.所述调整模块用于根据变压器额定输出功率对实时输出功率进行限流调整；
17.所述动态监测模块用于对多个通道的电流电压参数、实时功率值和功率因素值进行监测并保存重要参数；
18.所述调整模块包括：
19.动态补偿单元；
20.所述动态补偿单元用于根据实时功率需求情况，对输出到多个负载的功率进行动态补偿。
21.结合本发明所述的电动车充电桩电流自动调整系统，第一种可能的实施方式中，所述内部控制还包括：
22.滤波模块；
23.所述滤波模块用于滤除交流电高频杂波信号。
24.结合本发明第一种可能的实施方式，第二种可能的实施方式中，所述动态监测模块包括：
25.mcu；
26.电压检测单元；
27.电流检测单元；
28.功率检测单元；
29.所述电压检测单元、电流检测单元、功率检测单元分别与所述mcu电连接
30.所述电压检测单元用于根据电压互感原理对输入的交流电压进行转换及检测；
31.所述电流检测单元用于根据电流互感原理对输入的交流电流进行检测；
32.所述功率检测单元用于对所述电流检测单元、电压检测单元检测到的电流和电压进行求积运算；
33.所述mcu用于分别控制所述电压检测单元、电流检测单元、功率检测单元运行。
34.结合本发明第二种可能的实施方式，第三种可能的实施方式中，所述控制电路还包括：
35.过零处理模块；
36.所述过零处理模块用于对电网电路过零点进行开关控制，以限制内部瞬间电压电流值。
37.结合本发明第三种可能的实施方式，第四种可能的实施方式中，所述过零处理模
块包括：
38.电压过零处理单元；
39.电流过零处理单元；
40.所述电压过零处理单元用于在市电的电压过零时刻启动充电桩充电；
41.所述电流过零处理单元用于在市电的电流过零时刻关断电路电流。
42.结合本发明第四种可能的实施方式，第五种可能的实施方式中，所述电压过零处理模块包括：
43.电压过零检测电路；
44.电压过零启动电路；
45.所述电压过零检测电路用于将电压信号转换为方波信号输出；
46.所述电压过零启动电路用于检测所述方波信号后启动充电桩充电。
47.结合本发明第五种可能的实施方式，第六种可能的实施方式中，所述电压过零检测电路包括：
48.整流桥；
49.第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻；
50.第一电容；
51.三极管；
52.所述整流桥的第一输入端、第二输入端分别与市电的两端连接，所述整流桥的第一输出端与所述第一电阻的第一端、第二电阻的第一端电连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端、第一电容的第一端、三极管的基极共接，所述整流桥的第二输出端与第一电阻的第二端、第三电阻的第二端、第一电容的第二端、三极管的发射极共接，所述三极管的集电极连接输出端、第四电阻的第一端，第四电阻的第二端连接电源。
53.第二方面，一种电动车充电桩电流自动调整方法，包括：
54.步骤100、对多个通道的电流电压参数、实时功率值和功率因素值进行监测并保存重要参数
55.步骤200、根据变压器额定输出功率对实时输出功率进行限流调整；
56.其中，所述步骤200包括：
57.步骤201、根据实时功率需求情况，对输出到多个负载的功率进行动态补偿。
58.结合本发明第二方面所述的电动车充电桩电流自动调整方法，第一种可能的实施方式中，所述自动调整方法还包括：
59.步骤300、对电网电路过零点检测，并根据检测结果对充电桩充电进行开关控制。
60.结合本发明第二方面第一种可能的实施方式，第二种可能的实施方式中，所述步骤300包括：
61.步骤310、分别对电网的电流过零点、电压过零点进行过零检测；
62.步骤320、若检测到所述电流过零点、电压过零点则分别对充电桩进行电流过零关断、电压过零启动操作。
63.实施本发明所述电动车充电桩电流自动调整系统及方法，通过设置动态监测模块；对多个通道的电流电压参数、实时功率值和功率因素值进行监测并保存重要参数、设置的调整模块，根据变压器额定输出功率对实时输出功率进行限流调整，保证在变压器内侧
负载的合理，保证电网不过载，同时也保证充电需求得到满足。同时还设置有过零处理电路，避免杂波在非电压零点开关时候会对电网产生浪涌，会产生大的电磁干扰和对半导体器件的冲击，对充电桩控制器件产生不必要的损害。
附图说明
64.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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。
65.图1是本发明中电动车充电桩电流自动调整系统第一逻辑连接示意图；
66.图2是本发明中电动车充电桩电流自动调整系统第二逻辑连接示意图；
67.图3是本发明中电动车充电桩电流自动调整系统中电压过零检测单元电子元件连接示意图；
68.图4是本发明中电动车充电桩电流自动调整方法第一实施例示意图；
69.图5是本发明中电动车充电桩电流自动调整方法第二实施例示意图；
70.附图中各数字所指代的部位名称为：100——交流输入电路、200——控制电路、210——调整模块、220——动态监测模块、230——滤波模块、240——过零处理模块。
具体实施方式
71.下面将结合发明中的附图，对本发明中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的一部分实施例，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付出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
72.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
73.现有小区中充电桩的充电需求具有短时、功率大以及不确定性的特点，对新安装的变压器扩容等造成极大的困扰，不仅对电网造成极大的负荷冲击，同时已安装的旧变压器容易过载。
74.针对现有小区中充电桩无法满足短时、功率大及不确定性充电需求的问题，提出一种电动车充电桩电流自动调整系统及方法。
75.第一方面，提出一种电动车充电桩电流自动调整系统，如图1，图1是本发明中电动车充电桩电流自动调整系统第一逻辑连接示意图，交流输入电路100用于输入交流电；控制电路200用于根据变压器额定输出功率及负载端实时需求功率对实时输出功率进行调整，以保证电压器工作在额定功率范围；如图2，图2是本发明中电动车充电桩电流自动调整系统第二逻辑连接示意图，控制电路200包括调整模块210、动态监测模块220；调整模块210用于根据变压器额定输出功率对实时输出功率进行限流调整；动态监测模块220用于对多个通道的电流电压参数、实时功率值和功率因素值进行监测并保存重要参数；调整模块210包
括：动态补偿单元；动态补偿单元用于根据实时功率需求情况，对输出到多个负载的功率进行动态补偿。
76.通过设置动态监测模块220；对多个通道的电流电压参数、实时功率值和功率因素值进行监测并保存重要参数、设置的调整模块210，根据变压器额定输出功率对实时输出功率进行限流调整，保证在变压器内侧负载的合理，保证电网不过载，同时也保证充电需求得到满足。
77.优选地，控制电路200还包括滤波模块230；滤波模块230用于滤除交流电高频杂波信号。滤波模块230作用是滤除主频50hz以外的高频杂波信号，可以采用滤波电容电路。
78.进一步地，动态监测模块220包括mcu、电压检测单元、电流检测单元、功率检测单元；电压检测单元、电流检测单元、功率检测单元分别与mcu电连接；电压检测单元用于根据电压互感原理对输入的交流电压进行转换及检测；电流检测单元用于根据电流互感原理对输入的交流电流进行检测；功率检测单元用于对电流检测单元、电压检测单元检测到的电流和电压进行求积运算；mcu用于分别控制电压检测单元、电流检测单元、功率检测单元运行。
79.优选地，控制电路200还包括过零处理模块240；过零处理模块240用于对电网电路过零点进行开关控制，以限制内部瞬间电压电流值。
80.进一步地，过零处理模块240包括电压过零处理单元；电流过零处理单元；电压过零处理单元用于在市电的电压过零时刻启动充电桩充电；电流过零处理单元用于在市电的电流过零时刻启动充电桩充电。
81.进一步地，电压过零处理模块240包括电压过零检测电路、电压过零启动电路；电压过零检测电路用于将电压信号转换为方波信号输出；电压过零启动电路用于检测方波信号后启动充电桩充电。
82.理想开关电路指的是在开关过程中比较平整的上丹沿和下降沿，真实的开关电路会在边沿变化阶段夹杂高频噪声信号，为电网带来谐波噪声。杂波在非电压零点开关时候会对电网产生浪涌，会产生大的电磁干扰和对半导体器件的冲击，投切开关在动作的瞬间会产生拉弧并产生额外的功率消耗。
83.同时还设置有过零处理电路，避免杂波在非电压零点开关时候会对电网产生浪涌，会产生大的电磁干扰和对半导体器件的冲击，对充电桩控制器件产生不必要的损害。
84.进一步地，如图3，图3是本发明中电动车充电桩电流自动调整系统中电压过零检测单元电子元件连接示意图，电压过零检测电路包括：整流桥d1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第一电容c1、三极管q；整流桥d1的第一输入端、第二输入端分别与市电的两端连接，整流桥d1的第一输出端与第一电阻r1的第一端、第二电阻r2的第一端电连接，第二电阻r2的第二端与第三电阻r3的第一端、第一电容c1的第一端、三极管q的基极共接，整流桥d1的第二输出端与第一电阻r1的第二端、第三电阻r3的第二端、第一电容c1的第二端、三极管q的发射极共接，三极管q的集电极连接输出端、第四电阻r4的第一端，第四电阻r4的第二端连接电源。
85.第二方面，如图4，图4是本发明中电动车充电桩电流自动调整方法第一实施例示意图，一种电动车充电桩电流自动调整方法，包括：
86.步骤100、对多个通道的电流电压参数、实时功率值和功率因素值进行监测并保存
重要参数；步骤200、根据变压器额定输出功率对实时输出功率进行限流调整；其中，步骤200包括：步骤201、根据实时功率需求情况，对输出到多个负载的功率进行动态补偿。
87.优选地，自动调整方法还包括：步骤300、对电网电路过零点检测，并根据检测结果对充电桩充电进行开关控制。
88.优选地，如图5，图5是本发明中电动车充电桩电流自动调整方法第二实施例示意图；步骤300包括：
89.步骤310、分别对电网的电流过零点、电压过零点进行过零检测；步骤320、若检测到电流过零点、电压过零点则分别对充电桩进行电流过零关断、电压过零启动操作。
90.实施本发明所述电动车充电桩电流自动调整系统及方法，通过设置动态监测模块220；对多个通道的电流电压参数、实时功率值和功率因素值进行监测并保存重要参数、设置的调整模块210，根据变压器额定输出功率对实时输出功率进行限流调整，保证在变压器内侧负载的合理，保证电网不过载，同时也保证充电需求得到满足。同时还设置有过零处理电路，避免杂波在非电压零点开关时候会对电网产生浪涌，会产生大的电磁干扰和对半导体器件的冲击，对充电桩控制器件产生不必要的损害。
91.以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。