基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制方法

1.本发明涉及一种基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制方法，属于电能变换装置的技术领域。


背景技术：

2.随着电动汽车数量的增加，电动汽车的各种配套设施建设也开始得到快速发展。部分地区开始推广具备一机两充结构的充电装置，该装置能够在完成一台电动汽车充电任务的同时，能够通过自动投切操作为第二台电动汽车提供充电服务。但是两台电动汽车电池参数往往存在差异，而且荷电状态也不尽相同，从而导致两电池之间存在随机电压差值，而于此同时，充电桩的两条输出线路所串联的继电器在快速投切过程中会产生寄生电容，从而引起两组动力电池之间切换过程中的瞬时环流，如若环流值过大将危害充电桩和动力电池的安全。
3.如图1所示，两电池电压间存在电压差值，在继电器瞬时投切时，会产生环流。寄生电容是指电感、电阻、芯片引脚在高频情况下表现出的电容特性。实际上，继电器内部的电阻在低频特性下表现得不是太明显，但在高频投切的过程中，寄生电容的容值会随频率增加而增加，继电器在高频投切过程中因寄生电容而形成环路，两组电池间存在着电压差，环路会因电势差产生瞬时过电流。
4.为了避免上述情形的发生而危害充电桩和充电车辆的安全稳定运行，本发明提出了基于延时投切策略的瞬时切换过流抑制方法。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术方案所导致的瞬时过流问题，发明提供了一种基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制方法，解决充电桩瞬时投切过程中在两组动力电池之间的瞬时环流问题，并且保证了在电池电压差值未高于阈值电压的前提下，用户的充电体验。
6.本发明具体采用以下技术方案达成上述技术目标：
7.第一方面，本发明提供一种基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制方法，包括：
8.响应于充电桩输出侧通过第一继电器给电池一充电完成后，通过第二继电器切换到电池二启动充电，在继电器投切前，获取电池一与电池二的电压差值δv；
9.根据电池一与电池二的电压差值，计算投切延迟时间δt，包括：响应于电压差值δv大于预设阈值δvref，增加投切延时时间；
10.控制第一继电器断路，并根据所述投切延迟时间选择第二继电器闭合时间点完成充电投入。
11.在一些实施例中，根据电池一与电池二的电压差值，计算投切延迟时间δt，还包
括：
12.响应于电压差值δv小于预设阈值δvref，降低投切延时时间。
13.在一些实施例中，所述获取电池一与电池二的电压差值δv，包括：
14.获取电池一与电池二在继电器投切前的电压值；
15.根据电池一与电池二在继电器投切前的电压值计算电池一与电池二的电压差值。
16.在一些实施例中，所述的基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制方法，具体包括以下步骤：
17.步骤1：检测电池一与电池二的端电压，计算电池一与电池二的端电压差值；
18.步骤2：反馈端电压差值到延迟计算模块，计算延迟时间；
19.步骤3：电池一输入侧第一继电器断路；
20.步骤4：电池二输入侧第二继电器根据延迟时间选择闭合时间点完成充电投入，降低两组电池输入侧继电器在过快的投切过程中由继电器寄生电容引发的瞬时过电流，达到保护充电装置和电池的目的。
21.第二方面，本发明提供了一种基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制装置，包括：
22.电池电压采集模块，被配置为：响应于充电桩输出侧通过第一继电器给电池一充电完成后，通过第二继电器切换到电池二启动充电，在继电器投切前，获取电池一与电池二的电压差值δv；
23.延时计算模块，被配置为：根据电池一与电池二的电压差值，计算投切延迟时间δt，并将所述投切延迟时间发送给继电器切控制模块；其中根据电池一与电池二的电压差值，计算投切延迟时间δt，包括：响应于电压差值δv大于预设阈值δvref，增加投切延时时间；
24.继电器投切控制模块，被配置为：控制第一继电器断路，根据所述投切延迟时间选择第二继电器闭合时间点完成充电投入。
25.在一些实施例中，所述电池电压采集模块具体包括：
26.电池电压采集单元，用于获取电池一与电池二在继电器投切前的电压值；
27.电池电压差值运算单元，用于计算电池一与电池二的电压差值，并作等比例降压处理后传输给延时计算模块。
28.在一些实施例中，所述延时计算模块包括：
29.电压差值接收单元，用于接收电池一与电池二的电压差值，并在接收过程中完成高频滤波和电气隔离功能；
30.延迟时间计算单元，用于根据电池一与电池二的电压差值，计算投切延迟时间δt，并将所述投切延迟时间发送给继电器切控制模块作为投切延时参数依据。
31.在一些实施例中，所述延时计算模块还用于：
32.响应于电压差值δv小于预设阈值δvref，降低投切延时时间。
33.第三方面，本发明提供了一种设备，包括，
34.存储器；
35.处理器；
36.以及
37.计算机程序；
38.其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现上述第一方面所述的方法。
39.第四方面，本发明提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法。
40.有益效果：本发明提供的基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制方法、装置、设备及存储介质，充电桩通过第一继电器首先给第一台电动汽车的动力电池充电，在完成充电任务后，如满电车辆未拔枪，且充电桩通过第二继电器连接所要充电的第二台电动汽车，此时，通过电池电压检测模块检测两台电动汽车动力电池电压值，并完成电压差值运算；将所得到的电压差值采用有线方式发送到延时运算模块；当电压差值高于所设定阈值时，增大所设置的第二继电器的投入滞后于第一继电器的切除的时间值，并通过该延时时间控制继电器投切控制模块的触发时刻，当电压差值低于所设定阈值时，减小延迟时间，以优化第二台电动汽车用户的快速充电体验。
41.具有以下优点：解决充电桩瞬时投切过程中在两组动力电池之间的瞬时环流问题，并且保证了在电池电压差值未高于阈值电压的前提下，用户的充电体验。
42.此外，电压差值与继电器投切延时间隔在实际的应用中可以对其进行定量分析并作出设置，量化后的指标也应在此发明的保护范围内。
附图说明
43.图1为基于延时投切策略的一机两充结构充电桩充电故障原理图。
44.图2为基于延时投切策略的一机两充结构充电桩结构图，图2虚线框标号名称释义：1——充电装置模块；2——电池电压采集模块；3——延迟运算模块；4——继电器投切控制模块。
45.图3为未采用延时投切策略的先行充电的电动汽车完成充电任务时间段的电池荷电状态及环流波形。
46.图4为未采用延时投切策略的第二台充电汽车接入充电桩时间段的电池荷电状态及环流波形。
47.图5为采用延时投切策略的先行充电的电动汽车完成充电任务时间段的电池荷电状态及环流波形。
48.图6为采用延时投切策略的第二台充电汽车接入充电桩时间段的电池荷电状态及环流波形；
49.主要符号名称：c1、c2、c3、c4——继电器寄生电容；ic——环路电流；v1——电池1电压；v2——电池2电压；v
acref
——电压差基准信号；ef——延时投切信号；s
w1
、s
w2
——继电器投切控制信号。
具体实施方式
50.下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
51.本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超
过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
52.本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。
53.实施例1
54.第一方面，本实施例提供了一种基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制方法，包括：
55.响应于充电桩输出侧通过第一继电器给电池一充电完成后，通过第二继电器切换到电池二启动充电，在继电器投切前，获取电池一与电池二的电压差值δv；
56.根据电池一与电池二的电压差值，计算投切延迟时间δt，包括：响应于电压差值δv大于预设阈值δvref，增加投切延时时间；
57.控制第一继电器断路，并根据所述投切延迟时间选择第二继电器闭合时间点完成充电投入。
58.在一些实施例中，根据电池一与电池二的电压差值，计算投切延迟时间δt，还包括：
59.响应于电压差值δv小于预设阈值δvref，降低投切延时时间。
60.在一些实施例中，所述获取电池一与电池二的电压差值δv，包括：
61.获取电池一与电池二在继电器投切前的电压值；
62.根据电池一与电池二在继电器投切前的电压值计算电池一与电池二的电压差值。
63.在一些实施例中，本发明的一机两充结构充电具有可同时为两辆电动汽车提供充电服务的能力。为了保证充电过程的安全性和稳定性，本发明提供了一种基于延时投切策略的瞬时过流抑制控制策略。
64.在本发明的充电桩中，充电装置模块1产生信号，电池电压采集模块2承担数据采集的任务，电池电压采集模块2采集电池一和电池二的电压后，并计算两组电池的电压差值。
65.延时计算模块3根据电池电压差值计算出延迟时间δt，并将信号输入到继电器投切控制模块4。在充电过程中，为了防止电流突然增大，继电器需要在电池电压差值达到一定值时投切，而延时时间δt可以保证继电器在合适的时间点投切，从而实现瞬时过流抑制的目的。在继电器投切控制模块4中，电池一输入侧的继电器会先被断路，然后根据延迟时间δt选择闭合时间点，将电池二输入侧的继电器闭合，完成充电投入。这样可以实现两个电池之间的充电平衡，并且避免了瞬时过流对设备和电池的损坏。
66.综上所述，本发明提供了一种基于延时投切策略的瞬时过流抑制控制策略，能够有效保障充电过程的安全性和稳定性。
67.工作原理
68.本发明旨在解决现有技术方案中出现的瞬时过流问题，并提供一种基于延时投切
策略的充电桩瞬时切换过流抑制方法，以保证电池电压差值未高于阈值电压的情况下用户的充电体验。该发明适用于一机两充结构充电桩，可在两组动力电池之间的瞬时环流问题中起到重要作用。
69.实施基于延时投切策略的瞬时过流抑制控制策略时，首先，充电桩通过第一继电器给第一台电动汽车的动力电池进行充电任务。当第一台车辆充电任务完成后，充电桩会通过第二继电器连接所要充电的第二台电动汽车，并通过电池电压检测模块检测两台电动汽车的动力电池电压值，计算电压差值。将所得到的电压差值采用有线方式发送到延时运算模块。当电压差值高于所设定的阈值时，增大第二继电器的投入滞后于第一继电器投切的时间值，并通过该延时时间控制继电器投切控制模块的触发时刻，以减小瞬时过流的发生。当电压差值低于所设定的阈值时，减小延迟时间，以优化第二台电动汽车用户的快速充电体验。
70.在实际应用中，电压差值与继电器投切延时间隔可以通过定量分析进行设置，以确保该发明的有效性和可靠性。这些量化指标也应在该发明的保护范围内。总之，该发明的实施能够克服现有技术方案所存在的问题，并提供一种更加高效、稳定和安全的充电桩瞬时切换过流抑制方法。
71.在未采用延时投切策略时，由于继电器瞬间投切，会导致电路中产生大幅度的环流，可能会对电动汽车充电桩及其他设备造成损坏。实验仿真如图3所示，在未采用延时投切策略时，继电器开关瞬时投切时，第一台电动汽车充电至96.604％时完成充电，第一继电器因第一台电动汽车完成充电任务而关断，环路产生正3000安的瞬时正向尖峰电流；如图4所示，第二继电器开通时，第二台电动汽车接入充电桩，初始荷电容量为20％，环路产生与图3波形相反的负3000安瞬时反向尖峰。
72.采用延时投切策略可以有效地抑制这种过电流现象，保护电路的正常运行。延时运算模块会根据当前充电桩的状态和电动汽车的充电需求计算出继电器间的开关触发间隔时间，然后在合适的时间点控制继电器进行投切，以避免产生大幅度的环流。如此一来，不仅可以保护电路设备，还能有效地提高电动汽车充电桩的充电效率和稳定性。当采用延时投切策略时，得到如图5、6的波形，由图中可知，在延时运算模块已计算好继电器间开关的触发间隔后，继电器投切控制模块在合适的时间点投切，电池1的电流从80a快速降至0，电池2的电流从0快速升至120a,从而实现瞬时过电流抑制的目的。
73.实施例2
74.第二方面，基于实施例1，本实施例提供了一种基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制装置，包括：
75.电池电压采集模块，被配置为：响应于充电桩输出侧通过第一继电器给电池一充电完成后，通过第二继电器切换到电池二启动充电，在继电器投切前，
76.获取电池一与电池二的电压差值δv；
77.延时计算模块，被配置为：根据电池一与电池二的电压差值，计算投切延迟时间δt，并将所述投切延迟时间发送给继电器切控制模块；其中根据电池一与电池二的电压差值，计算投切延迟时间δt，包括：响应于电压差值δv大于预设阈值δvref，增加投切延时时间；
78.继电器投切控制模块，被配置为：控制第一继电器断路，根据所述投切延迟时间选
择第二继电器闭合时间点完成充电投入。
79.在一些实施例中，所述电池电压采集模块具体包括：
80.电池电压采集单元，用于获取电池一与电池二在继电器投切前的电压值；
81.电池电压差值运算单元，用于计算电池一与电池二的电压差值，并作等比例降压处理后传输给延时计算模块。
82.在一些实施例中，所述延时计算模块包括：
83.电压差值接收单元，用于接收电池一与电池二的电压差值，并在接收过程中完成高频滤波和电气隔离功能；
84.延迟时间计算单元，用于根据电池一与电池二的电压差值，计算投切延迟时间δt，并将所述投切延迟时间发送给继电器切控制模块作为投切延时参数依据。
85.在一些实施例中，所述延时计算模块还用于：
86.响应于电压差值δv小于预设阈值δvref，降低投切延时时间。
87.实施例3
88.第三方面，基于实施例1，本实施例提供了一种设备，包括，
89.存储器；
90.处理器；
91.以及
92.计算机程序；
93.其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现实施例1所述的方法。
94.实施例4
95.第四方面，基于实施例1，本实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1所述的方法。
96.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
97.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
98.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
99.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计
算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
100.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制方法，其特征在于，包括：响应于充电桩输出侧通过第一继电器给电池一充电完成后，通过第二继电器切换到电池二启动充电，在继电器投切前，获取电池一与电池二的电压差值δv；根据电池一与电池二的电压差值，计算投切延迟时间δt，包括：响应于电压差值δv大于预设阈值δv
ref
，增加投切延时时间；控制第一继电器断路，并根据所述投切延迟时间选择第二继电器闭合时间点完成充电投入。2.根据权利要求1所述的基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制方法，其特征在于，根据电池一与电池二的电压差值，计算投切延迟时间δt，还包括：响应于电压差值δv小于预设阈值δv
ref
，降低投切延时时间。3.根据权利要求1所述的基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制方法，其特征在于，所述获取电池一与电池二的电压差值δv，包括：获取电池一与电池二在继电器投切前的电压值；根据电池一与电池二在继电器投切前的电压值计算电池一与电池二的电压差值。4.根据权利要求1所述的基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：检测电池一与电池二的端电压，计算电池一与电池二的端电压差值；步骤2：反馈端电压差值到延迟计算模块，计算延迟时间；步骤3：电池一输入侧第一继电器断路；步骤4：电池二输入侧第二继电器根据延迟时间选择闭合时间点完成充电投入，降低两组电池输入侧继电器在过快的投切过程中由继电器寄生电容引发的瞬时过电流，达到保护充电装置和电池的目的。5.一种基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制系统，其特征在于，包括：电池电压采集模块，被配置为：响应于充电桩输出侧通过第一继电器给电池一充电完成后，通过第二继电器切换到电池二启动充电，在继电器投切前，获取电池一与电池二的电压差值δv；延时计算模块，被配置为：根据电池一与电池二的电压差值，计算投切延迟时间δt，并将所述投切延迟时间发送给继电器切控制模块；其中根据电池一与电池二的电压差值，计算投切延迟时间δt，包括：响应于电压差值δv大于预设阈值δv
ref
，增加投切延时时间；继电器投切控制模块，被配置为：控制第一继电器断路，根据所述投切延迟时间选择第二继电器闭合时间点完成充电投入。6.根据权利要求5所述的基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制系统，其特征在于，所述电池电压采集模块具体包括：电池电压采集单元，用于获取电池一与电池二在继电器投切前的电压值；电池电压差值运算单元，用于计算电池一与电池二的电压差值，并作等比例降压处理后传输给延时计算模块。7.根据权利要求5所述的基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制
方法，其特征在于，所述延时计算模块包括：电压差值接收单元，用于接收电池一与电池二的电压差值，并在接收过程中完成高频滤波和电气隔离功能；延迟时间计算单元，用于根据电池一与电池二的电压差值，计算投切延迟时间δt，并将所述投切延迟时间发送给继电器切控制模块作为投切延时参数依据。8.根据权利要求5所述的基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制方法，其特征在于，所述延时计算模块还用于：响应于电压差值δv小于预设阈值δv
ref
，降低投切延时时间。9.一种设备，其特征在于，包括：存储器；处理器；以及计算机程序；其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1至4任一项所述的方法。10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种基于延时投切策略的一机两充结构充电桩瞬时切换过流抑制方法，涉及一种充电桩投切控制策略，其控制对象结构包含一个能够同时为两辆电动汽车提供服务的充电装置模块、电池电压采集模块、延时运算模块以及继电器投切控制模块。充电装置处于两台电动汽车充电切换状态时，通过电池电压采集模块监测两台电动汽车电池之间的电压差，当电压差超过一定阈值，增加延时运算模块输出值以增大两组电池输入侧继电器的投切时间差值，从而抑制充电电池切换过程中由继电器寄生电容所引发的瞬时过电流，保护动力电池与充电系统不受过电流冲击而损坏。电流冲击而损坏。电流冲击而损坏。


技术研发人员：陈轶涵 卢守文 荣丽娜 高辉
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/8/6