本發(fā)明屬于充電功率智能控制，具體涉及一種基于pwm信號(hào)控制的充電樁功率控制方法及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著電動(dòng)汽車的普及，充電樁的充電效率和功率控制成為關(guān)鍵技術(shù)問題。傳統(tǒng)的充電樁采用固定頻率和占空比的pwm信號(hào)(pulse?width?modulation，脈寬調(diào)制)控制充電過程，但這種方法難以適應(yīng)電池狀態(tài)和電網(wǎng)條件的動(dòng)態(tài)變化，導(dǎo)致充電效率不高，且可能對(duì)電池造成損害。因此，需要實(shí)時(shí)優(yōu)化充電過程，提高充電效率，減少能量損耗。

2、類似的現(xiàn)有技術(shù)有公開號(hào)為cn117335669a的中國專利申請，公開了一種雙向功率變換器及其控制方法、充電設(shè)施及車輛。根據(jù)該申請的雙向功率變換器，包括第一變換模塊、第二變換模塊、開關(guān)控制信號(hào)生成模塊和充放電切換模塊。第一、第二變換模塊各包括用于功率變換的開關(guān)。開關(guān)控制信號(hào)生成模塊連接到每個(gè)開關(guān)，并包括多個(gè)延遲單元和多個(gè)反向單元，開關(guān)控制信號(hào)生成模塊接收脈沖寬度調(diào)制pwm信號(hào)，并使得pwm信號(hào)經(jīng)由多個(gè)延遲單元和多個(gè)反向單元生成控制第一變換模塊和第二變換模塊中的開關(guān)的各自具有預(yù)期波形的多個(gè)開關(guān)控制信號(hào)。充放電切換模塊響應(yīng)于充放電切換控制信號(hào)而將第一變換模塊和第二變換模塊的開關(guān)控制信號(hào)進(jìn)行相互對(duì)換以實(shí)現(xiàn)充放電切換。還有公開號(hào)為cn106712471a的中國專利申請，提供了一種pwm功率控制裝置，包括：調(diào)理單元，適于將脈沖寬度調(diào)制源信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流信號(hào)；驅(qū)動(dòng)信號(hào)參數(shù)調(diào)節(jié)單元，與調(diào)理單元的輸出端相連，適于比較三角波信號(hào)與直流信號(hào)生成符合預(yù)設(shè)工作頻率的參考脈沖信號(hào)；功率驅(qū)動(dòng)單元，與驅(qū)動(dòng)信號(hào)參數(shù)調(diào)節(jié)單元的輸出端相連，適于根據(jù)參考脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)開關(guān)管，輸出功率信號(hào)。相比同樣的功率控制裝置，在系統(tǒng)性能不變的前提下，降低了pwm信號(hào)的輸入頻率，同時(shí)，提高了pwm信號(hào)的占空比控制精度；減小了儲(chǔ)能元件尺寸，節(jié)約成本，提高了其工作效率。

3、然而，上述現(xiàn)有技術(shù)中，僅在充電設(shè)施的內(nèi)部使用pwm信號(hào)實(shí)現(xiàn)充放電切換，具有功率調(diào)節(jié)控制具有滯后性，且影響充電設(shè)施的電池使用壽命。僅對(duì)pwm信號(hào)的占空比進(jìn)行精準(zhǔn)控制，未對(duì)功率的變化趨勢進(jìn)行預(yù)測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于pwm信號(hào)控制的充電樁功率控制方法及控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

2、為了達(dá)到上述的發(fā)明目的，本發(fā)明提出一種基于pwm信號(hào)控制的充電樁功率控制方法，包括：

3、ss1：將控制器兩端分別連接車載充電端口和充電樁的充電槍頭端口，若所述充電槍頭端口的供電類型為交流電，則執(zhí)行s2；

4、s2：所述控制器基于預(yù)設(shè)的通信模式獲取充電計(jì)劃，基于所述充電計(jì)劃獲取所述充電槍頭端口的充電功率，接收pwm信號(hào)，基于所述pwm信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所述充電功率以生成穩(wěn)定功率，并發(fā)送至所述車載充電端口；

5、s3：基于時(shí)間特征實(shí)時(shí)收集所述充電功率、對(duì)應(yīng)的所述穩(wěn)定功率和所述pwm信號(hào)，生成數(shù)據(jù)集，構(gòu)建數(shù)學(xué)分析模型，所述數(shù)學(xué)分析模型基于所述數(shù)據(jù)集輸出穩(wěn)定功率在未來的預(yù)設(shè)周期內(nèi)的預(yù)測結(jié)果；

6、s4：獲取所述數(shù)學(xué)分析模型的預(yù)測誤差，基于所述預(yù)測誤差生成所述預(yù)測結(jié)果對(duì)應(yīng)的優(yōu)化預(yù)測結(jié)果，基于所述優(yōu)化預(yù)測結(jié)果調(diào)整所述充電計(jì)劃以生成推薦計(jì)劃，完成充電需求。

7、進(jìn)一步地，基于以下步驟生成所述穩(wěn)定功率：

8、在預(yù)設(shè)的時(shí)間范圍內(nèi)，啟動(dòng)所述控制器，所述控制器包括pwm解析單元、mcu主控制單元和pwm發(fā)送單元；

9、所述pwm解析單元接收并解析所述充電樁發(fā)出的pwm信號(hào)；

10、所述mcu主控制單元接收所述充電計(jì)劃，并基于所述充電計(jì)劃生成計(jì)劃pwm信號(hào)，比較所述pwm信號(hào)和所述計(jì)劃pwm信號(hào)之間的占空比大小，若所述計(jì)劃pwm信號(hào)的占空比小于所述pwm信號(hào)的占空比，則將所述計(jì)劃pwm信號(hào)的占空比發(fā)送至所述pwm發(fā)送單元；

11、所述pwm發(fā)送單元接收所述mcu主控制單元發(fā)出的所述計(jì)劃pwm信號(hào)，基于所述計(jì)劃pwm信號(hào)的占空比生成調(diào)制信號(hào)，基于所述調(diào)制信號(hào)將所述充電功率調(diào)控為所述穩(wěn)定功率。

12、進(jìn)一步地，基于以下步驟生成所述調(diào)制信號(hào)：

13、獲取所述車載充電端口的電壓目標(biāo)值，獲取所述充電功率對(duì)應(yīng)的輸入電壓波形，基于時(shí)間戳獲取所述電壓目標(biāo)值與所述輸入電壓波形之間的幅度差值；

14、定位所述輸入電壓波形的半周期區(qū)間，在所述半周期區(qū)間內(nèi)輸入所述計(jì)劃pwm信號(hào)，基于所述計(jì)劃pwm信號(hào)的占空比的調(diào)節(jié)量進(jìn)行矯正所述輸入電壓波形，至當(dāng)前時(shí)間戳上的所述幅度差值屬于預(yù)設(shè)差值區(qū)間，將調(diào)節(jié)后的占空比對(duì)應(yīng)的計(jì)劃pwm信號(hào)設(shè)定為所述調(diào)制信號(hào)。

15、進(jìn)一步地，所述基于所述計(jì)劃pwm信號(hào)的占空比的調(diào)節(jié)量進(jìn)行矯正所述輸入電壓波形包括以下步驟：

16、在啟動(dòng)所述控制器時(shí)，接收的所述pwm信號(hào)的占空比應(yīng)大于第一預(yù)設(shè)值(90％)，獲取所述占空比與所述第一預(yù)設(shè)值之間的差值，設(shè)定為所述調(diào)節(jié)量；

17、基于第一公式生成所述計(jì)劃pwm信號(hào)的占空比d，所述第一公式為：其中，i為所述充電計(jì)劃對(duì)應(yīng)的最大充電電流，α和β均為參考系數(shù)；

18、將所述計(jì)劃pwm信號(hào)的占空比基于所述調(diào)節(jié)量依次減小進(jìn)行調(diào)節(jié)以生成新的占空比，且新的所述占空比大于第二預(yù)設(shè)值，基于新的所述占空比生成所述調(diào)制信號(hào)，所述調(diào)制信號(hào)基于濾波器進(jìn)行矯正所述輸入電壓波形，其中，所述第二預(yù)設(shè)值小于所述第一預(yù)設(shè)值。

19、進(jìn)一步地，基于以下步驟構(gòu)建所述數(shù)學(xué)分析模型：

20、基于預(yù)設(shè)標(biāo)簽獲取所述車載充電端口在所述時(shí)間特征對(duì)應(yīng)的性能參數(shù)數(shù)據(jù)，基于所述充電功率和所述穩(wěn)定功率對(duì)應(yīng)的信號(hào)變化趨勢獲取所述pwm信號(hào)對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)方波波形，將所述數(shù)據(jù)集中所述充電功率和所述充電計(jì)劃中充電時(shí)長設(shè)定為輸入變量，將所述調(diào)節(jié)方波波形設(shè)定為目標(biāo)變量，將所述性能參數(shù)數(shù)據(jù)設(shè)定為中間變量，基于所述目標(biāo)變量、所述輸入變量和所述中間變量構(gòu)建所述數(shù)學(xué)分析模型，其中，所述調(diào)節(jié)方波波形是指啟動(dòng)所述控制器后實(shí)時(shí)生成的調(diào)制信號(hào)對(duì)應(yīng)的方波波形。

21、進(jìn)一步地，所述數(shù)學(xué)分析模型基于所述數(shù)據(jù)集輸出穩(wěn)定功率在未來的預(yù)設(shè)周期內(nèi)的預(yù)測結(jié)果包括以下步驟：

22、將所述調(diào)節(jié)方波波形輸入所述數(shù)學(xué)分析模型中，所述數(shù)學(xué)分析模型基于所有所述信號(hào)變化趨勢和所述中間變量生成在未來的預(yù)設(shè)周期內(nèi)對(duì)應(yīng)的預(yù)測pwm信號(hào)；

23、建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型基于所述性能參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，并輸出未來的預(yù)設(shè)周期內(nèi)性能參數(shù)預(yù)測結(jié)果；

24、所述數(shù)學(xué)分析模型基于所述預(yù)測pwm信號(hào)和所述性能參數(shù)預(yù)測結(jié)果進(jìn)行預(yù)測生成所述穩(wěn)定功率在未來的預(yù)設(shè)周期內(nèi)的變化數(shù)值，將所述變化數(shù)值設(shè)定為所述預(yù)測結(jié)果。

25、進(jìn)一步地，所述基于所述預(yù)測結(jié)果調(diào)整所述充電計(jì)劃以生成推薦計(jì)劃包括以下步驟：

26、實(shí)時(shí)獲取所述調(diào)節(jié)方波波形在未來的預(yù)設(shè)周期內(nèi)的實(shí)際占空比，計(jì)算所述實(shí)際占空比與所述預(yù)測pwm信號(hào)對(duì)應(yīng)的占空比之間的均方根誤差，并設(shè)定為所述預(yù)測誤差；

27、基于所述預(yù)測誤差調(diào)整所述數(shù)學(xué)分析模型的參數(shù)，并輸出所述預(yù)測pwm信號(hào)對(duì)應(yīng)的優(yōu)化pwm信號(hào)和所述預(yù)測結(jié)果對(duì)應(yīng)的所述優(yōu)化預(yù)測結(jié)果；

28、所述充電計(jì)劃還包括所述充電槍頭端口的電壓相位，基于所述優(yōu)化pwm信號(hào)的占空比監(jiān)測所述電壓相位，并基于所述優(yōu)化預(yù)測結(jié)果調(diào)節(jié)所述充電時(shí)長對(duì)應(yīng)的時(shí)間區(qū)間，將調(diào)節(jié)后的所述充電計(jì)劃設(shè)定為所述推薦計(jì)劃。

29、進(jìn)一步地，所述通信模式設(shè)定為雙模通訊方式。

30、本發(fā)明還提供了一種基于pwm信號(hào)控制的充電樁功率控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)上述所述的一種基于pwm信號(hào)控制的充電樁功率控制方法，該系統(tǒng)主要包括：

31、連接模塊，將控制器兩端分別連接車載充電端口和充電樁的充電槍頭端口，若所述充電槍頭端口的供電類型為交流電，則執(zhí)行此步驟；

32、功率控制模塊，所述控制器基于預(yù)設(shè)的通信模式獲取充電計(jì)劃，基于所述充電計(jì)劃獲取所述充電槍頭端口的充電功率，接收pwm信號(hào)，基于所述pwm信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所述充電功率以生成穩(wěn)定功率，并發(fā)送至所述車載充電端口；

33、分析預(yù)測模塊，基于時(shí)間特征實(shí)時(shí)收集所述充電功率、對(duì)應(yīng)的所述穩(wěn)定功率和所述pwm信號(hào)，生成數(shù)據(jù)集，構(gòu)建數(shù)學(xué)分析模型，所述數(shù)學(xué)分析模型基于所述數(shù)據(jù)集輸出穩(wěn)定功率在未來的預(yù)設(shè)周期內(nèi)的預(yù)測結(jié)果；

34、計(jì)劃調(diào)整模塊，獲取所述數(shù)學(xué)分析模型的預(yù)測誤差，基于所述預(yù)測誤差生成所述預(yù)測結(jié)果對(duì)應(yīng)的優(yōu)化預(yù)測結(jié)果，基于所述優(yōu)化預(yù)測結(jié)果調(diào)整所述充電計(jì)劃以生成推薦計(jì)劃，完成充電需求。

35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少如下所述：

36、本發(fā)明首先通過安裝控制器截?cái)喑潆姌岊^端口發(fā)出的pwm信號(hào)，并通過接收充電計(jì)劃調(diào)節(jié)pwm信號(hào)的占空比生成調(diào)制信號(hào)，進(jìn)行控制充電功率，可以減少車載充電端口處因充電功率造成的損耗。然后通過pwm信號(hào)的占空比設(shè)定調(diào)節(jié)量，提高輸入電壓波形的精準(zhǔn)度，避免充電功率出現(xiàn)過高或過低的情況使得功率控制效率降低。最后通過構(gòu)建數(shù)學(xué)分析模型對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析與預(yù)測，提高性能參數(shù)數(shù)據(jù)與充電功率、pwm信號(hào)之間的相關(guān)性，生成推薦計(jì)劃，可以提高電動(dòng)汽車充電時(shí)的智能性和穩(wěn)定性。

37、本發(fā)明還通過穩(wěn)定功率的預(yù)測與pwm信號(hào)相結(jié)合的方式提高功率控制的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。