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CN113580989A - 一种新能源电动汽车超充系统及控制方法 - Google Patents

一种新能源电动汽车超充系统及控制方法 Download PDF

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CN113580989A CN202111147086.7A CN202111147086A CN113580989A CN 113580989 A CN113580989 A CN 113580989A CN 202111147086 A CN202111147086 A CN 202111147086A CN 113580989 A CN113580989 A CN 113580989A
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Abstract

本发明公开了一种新能源电动汽车超充系统及控制方法，超充系统包括：智能充电终端和智能监控运维平台；智能充电终端和智能监控运维平台通过无线网关通信连接；智能充电终端包括新能源汽车超充模块、监控模块和人机交互模块；控制方法包括：步骤S1‑S19。本发明通过新能源汽车超充模块对新能源电动汽车实现快速充电的同时，对充电过程进行实时监控，对发生故障的部位进行判断和评估，使得运维人员能精确的获取故障部位，并通过定位信息，快速的到达发生故障的智能充电终端的安装位置，尽快排除故障，减少对用户的影响时间。

Description

一种新能源电动汽车超充系统及控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车充电技术领域，具体涉及一种新能源电动汽车超充系统及控制方法。
背景技术
新能源电动汽车的组成包括：电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。
电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能。目前，应用最广泛的电源是铅酸蓄电池，但随着电动汽车技术的发展，铅酸蓄电池由于能量低，充电速度慢，寿命短，逐渐被其他蓄电池所取代。正在发展的电源主要有钠硫电池、镍镉电池、锂电池、燃料电池等，这些新型电源的应用，为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。
新能源电动汽车核心是充电，其便利之处在于可以在停车位上安装充电装置，但是在充电过程中，往往是自动充电无人监守，出现故障时无法故障信息及时获取，给用户造成不同程度困扰。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种对充电过程进行故障监控和预警的新能源电动汽车超充系统及控制方法。
为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
提供一种新能源电动汽车超充系统，其包括：智能充电终端和智能监控运维平台；智能充电终端和智能监控运维平台通过无线网关通信连接；
智能充电终端包括新能源汽车超充模块、监控模块和人机交互模块，新能源汽车超充模块用于对新能源汽车进行快速充电；
监控模块用于对智能充电终端的运行状态进行综合监控，并将监控信息反馈给智能监控运维平台；
人机交互模块用于录入车辆信息和驾驶员信息，反馈给智能充电终端和智能监控运维平台，进行充电管理；
智能监控运维平台包括数据服务器和APP终端；
数据服务器用于储存监控模块和人机交互模块采集的信息；
APP终端用于安装在驾驶员的手机上，在充电过程中可查阅充电的进程和充电信息，在充电之前预约充电桩。
进一步地，智能监控运维平台还包括预警分析平台，用于对监控模块采集的数据进行分析，对智能充电终端的充电状态和寿命进行评估。
进一步地，智能监控运维平台还包括短信平台，将预警分析平台的分析结果发送到运维人员的手机上，运维人员根据短信信息对出现故障的智能充电终端进行维修。
进一步地，人机交互模块包括触控显示屏、人脸录入模块和车辆信息录入模块，触控显示屏用于显示人脸录入模块和车辆信息录入模块的系统，人脸录入模块通过人脸识别采集驾驶员的信息，车辆信息录入模块采集车辆的图像，对车辆的号牌和车型进行识别，并反馈到智能充电终端上。
进一步地，监控模块包括：
监控摄像头，监控摄像头安装在智能充电终端上，用于对智能充电终端的安装区域进行监控；
第一电压传感器，第一电压传感器设置在充电插头与新能源汽车超充模块之间，用于监测输出新能源汽车超充模块的输出电压；
第二电压传感器，第二电压传感器设置在充电插头上，用于监测输入新能源汽车的电压；
位移传感器，位移传感器安装在新能源汽车超充模块的充电插头上，用于对充电插头的位移行程进行监控；
红外感应传感器，红外感应传感器安装在智能充电终端内和充电插头内，用于对智能充电终端和充电插头的发热情况进行监控；
GPS定位模块，GPS定位模块用于对智能充电终端的位置进行定位。
进一步地，智能充电终端还包括电动自行车超充模块，电动自行车超充模块和新能源汽车超充模块均与充电模式切换模块连接；电动自行车超充模块用于快速对电动自行车进行充电，充电模式切换模块用于切换对电动自行车或新能源汽车的充电模式。
提供一种上述新能源电动汽车超充系统的控制方法，其包括以下步骤：
S1：驾驶员将新能源汽车驾驶到智能充电终端所安装的停车位上，录入驾驶员的手机信息和人脸信息，驾驶员拔出智能充电终端上的充电插头，将充电插头插入新能源汽车的充电插口上；
S2：位移传感器监测充电插头移动的长度L，判断长度L是否大于长度阈值L'，长度阈值L'为充电插头在其停车位上能移动的最大长度，
S3：若长度L＞阈值L'，则证明充电插头的拉扯长度过长，新能源汽车未停在指定的停车位上，能源汽车超充模块断电，智能充电终端生成停车不规范报警信息，发送到智能监控运维平台，短信平台向驾驶员的手机发送提示规范停车的短信，并在显示屏上显示规范停车的字幕；
S4：若长度L≤阈值L'，则证明充电插头的拉扯长度在正常的范围，新能源汽车停在指定的停车位上，能源汽车超充模块通电，执行步骤S5；
S5：第二电压传感器每隔一段设定时间t采集一次电压V1，将电压V1与能源汽车充电时的额定输入电压V1额定作差，得到电压波动值V1波动=|V1-V1额定|；
S6：将电压波动值V1波动与波动阈值V1阈值进行比较，若电压波动值V1波动≤波动阈值V1阈值，则判定电压波动在正常的范围内，继续充电；若电压波动值V1波动＞波动阈值V1阈值，则判定电压波动出现异常，执行步骤S7；
S7：第一电压传感器采集一次电压V2，将电压V2与充电时的能源汽车超充模块的输出额定电压V2额定作差，得到电压波动值V2波动=|V2-V2额定|；
S8：将电压波动值V2波动与波动阈值V2阈值进行比较，若电压波动值V2波动≤波动阈值V2阈值，则判定充电插头出现故障，执行步骤S9；若电压波动值V2波动＞波动阈值V2阈值，则判定能源汽车超充模块出现故障，执行步骤S11；
S9：能源汽车超充模块断电，智能充电终端生成充电插头的故障信号，GPS定位模块采集此处的定位信息，生成包含充电插头的故障信号和定位信息的报警文件发送给智能监控运维平台；
S10智能监控运维平台读取报警文件中的充电插头的故障信号和定位信息，并在预警分析平台上搭建的GIS地图上显示定位坐标；短信平台生成包含充电插头的故障信号和定位信息的短信发送给运维人员；
S11：能源汽车超充模块断电，智能充电终端生成新能源汽车超充模块的故障信号，GPS定位模块采集此处的定位信息，生成包含新能源汽车超充模块的故障信号和定位信息的报警文件发送给智能监控运维平台；
S12：智能监控运维平台读取报警文件中的新能源汽车超充模块的故障信号和定位信息，并在预警分析平台上搭建的GIS地图上显示定位坐标；短信平台生成包含新能源汽车超充模块的故障信号和定位信息的短信发送给运维人员。
进一步地，还包括以下步骤：
S13：将第二电压传感器每次采集的电压值V1均发送到预警分析平台，保存在充电插头输出电压文件夹中；
S14：提取一段时间T内充电插头输出电压文件夹中的电压值（V11，V12，···，V1n），且T＞2t，n为时间T内第二电压传感器采集电压值的次数；
S15：计算时间段T内采集的电压值的平均值V平均=（V11+V12+···+V1n）/n；
S16：将平均值V平均与额定输入电压V1额定作差；
S17：若V平均-V1额定＞0，则判定充电时充电插头的电压偏高，充电插头易发热，之后充电过程中，红外感应传感器每隔一段时间t0采集一次充电插头的温度，对充电插头的温度进行监控，且t0＜t；
S18：若V平均-V1额定＜0，则判定充电时充电插头的电压过低，充电插头的输出功率不足，之后充电过程中，第一电压传感器每隔一段时间t0采集一次电压，监测新能源汽车超充模块的输出电压，且t0＜t；
S19：若V平均-V1额定=0，则判定充电时充电插头的工作正常。
本发明的有益效果为：本发明通过新能源汽车超充模块对新能源电动汽车实现快速充电的同时，对充电过程进行实时监控，对发生故障的部位进行判断和评估，使得运维人员能精确的获取故障部位，并通过定位信息，快速的到达发生故障的智能充电终端的安装位置，尽快排除故障，减少对用户的影响时间。
同时通过对长时间充电状态的监控，对充电插头的使用状态进行评估，对评估出即将出现风险的部件进行监控，避免潜在风险的出现；同时，监控的传感器在出现故障或有出现故障的风险时才进行工作，节约能耗，增加传感器的使用寿命。
附图说明
图1为新能源电动汽车超充系统的原理框图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，本方案的新能源电动汽车超充系统包括：智能充电终端和智能监控运维平台；智能充电终端和智能监控运维平台通过无线网关通信连接，无线网关可采用4G或5G信号进行信号传输。
智能充电终端包括新能源汽车超充模块、监控模块和人机交互模块，新能源汽车超充模块用于对新能源汽车进行快速充电，缩短对新能源电动汽车的充电时间；
监控模块用于对智能充电终端的运行状态进行综合监控，并将监控信息反馈给智能监控运维平台；人机交互模块用于录入车辆信息和驾驶员信息，反馈给智能充电终端和智能监控运维平台，进行充电管理。
智能监控运维平台包括数据服务器和APP终端；
数据服务器用于储存监控模块和人机交互模块采集的信息；APP终端用于安装在驾驶员的手机上，在充电过程中可查阅充电的进程和充电信息，在充电之前预约充电桩，方便使用。
本方案的智能监控运维平台还包括预警分析平台，用于对监控模块采集的数据进行分析，对智能充电终端的充电状态和寿命进行评估。智能监控运维平台还包括短信平台，将预警分析平台的分析结果发送到运维人员的手机上，运维人员根据短信信息对出现故障的智能充电终端进行维修。
本方案的人机交互模块包括触控显示屏、人脸录入模块和车辆信息录入模块，触控显示屏用于显示人脸录入模块和车辆信息录入模块的系统，人脸录入模块通过人脸识别采集驾驶员的信息，车辆信息录入模块采集车辆的图像，对车辆的号牌和车型进行识别，并反馈到智能充电终端上。
本方案的监控模块包括：
监控摄像头，监控摄像头安装在智能充电终端上，用于对智能充电终端的安装区域进行监控；
第一电压传感器，第一电压传感器设置在充电插头与新能源汽车超充模块之间，用于监测输出新能源汽车超充模块的输出电压；
第二电压传感器，第二电压传感器设置在充电插头上，用于监测输入新能源汽车的电压；
位移传感器，位移传感器安装在新能源汽车超充模块的充电插头上，用于对充电插头的位移行程进行监控；
红外感应传感器，红外感应传感器安装在智能充电终端内和充电插头内，用于对智能充电终端和充电插头的发热情况进行监控；
GPS定位模块，GPS定位模块用于对智能充电终端的位置进行定位。
本方案的智能充电终端还包括电动自行车超充模块，电动自行车超充模块和新能源汽车超充模块均与充电模式切换模块连接；电动自行车超充模块用于快速对电动自行车进行充电，充电模式切换模块用于切换对电动自行车或新能源汽车的充电模式，可用于对电动自行车进行充电。
上述新能源电动汽车超充系统的控制方法包括以下步骤：
S1：驾驶员将新能源汽车驾驶到智能充电终端所安装的停车位上，录入驾驶员的手机信息和人脸信息，驾驶员拔出智能充电终端上的充电插头，将充电插头插入新能源汽车的充电插口上；
S2：位移传感器监测充电插头移动的长度L，判断长度L是否大于长度阈值L'，长度阈值L'为充电插头在其停车位上能移动的最大长度；
S3：若长度L＞阈值L'，则证明充电插头的拉扯长度过长，新能源汽车未停在指定的停车位上，能源汽车超充模块断电，智能充电终端生成停车不规范报警信息，发送到智能监控运维平台，短信平台向驾驶员的手机发送提示规范停车的短信，并在显示屏上显示规范停车的字幕；避免驾驶员没有停在正确的停车位上进行充电，监控摄像头无法对充电过程进行监控，会给邻近的充电桩造成影响。
S4：若长度L≤阈值L'，则证明充电插头的拉扯长度在正常的范围，新能源汽车停在指定的停车位上，能源汽车超充模块通电，执行步骤S5；
S5：第二电压传感器每隔一段设定时间t采集一次电压V1，将电压V1与能源汽车充电时的额定输入电压V1额定作差，得到电压波动值V1波动=|V1-V1额定|；
S6：将电压波动值V1波动与波动阈值V1阈值进行比较，若电压波动值V1波动≤波动阈值V1阈值，则判定电压波动在正常的范围内，继续充电；若电压波动值V1波动＞波动阈值V1阈值，则判定电压波动出现异常，执行步骤S7；
S7：第一电压传感器采集一次电压V2，将电压V2与充电时的能源汽车超充模块的输出额定电压V2额定作差，得到电压波动值V2波动=|V2-V2额定|；
S8：将电压波动值V2波动与波动阈值V2阈值进行比较，若电压波动值V2波动≤波动阈值V2阈值，则判定充电插头出现故障，执行步骤S9；若电压波动值V2波动＞波动阈值V2阈值，则判定能源汽车超充模块出现故障，执行步骤S11；
S9：能源汽车超充模块断电，智能充电终端生成充电插头的故障信号，GPS定位模块采集此处的定位信息，生成包含充电插头的故障信号和定位信息的报警文件发送给智能监控运维平台；
S10智能监控运维平台读取报警文件中的充电插头的故障信号和定位信息，并在预警分析平台上搭建的GIS地图上显示定位坐标；短信平台生成包含充电插头的故障信号和定位信息的短信发送给运维人员；
S11：能源汽车超充模块断电，智能充电终端生成新能源汽车超充模块的故障信号，GPS定位模块采集此处的定位信息，生成包含新能源汽车超充模块的故障信号和定位信息的报警文件发送给智能监控运维平台；
S12：智能监控运维平台读取报警文件中的新能源汽车超充模块的故障信号和定位信息，并在预警分析平台上搭建的GIS地图上显示定位坐标；短信平台生成包含新能源汽车超充模块的故障信号和定位信息的短信发送给运维人员。
本方案中还包括以下步骤：
S13：将第二电压传感器每次采集的电压值V1均发送到预警分析平台，保存在充电插头输出电压文件夹中；
S14：提取一段时间T内充电插头输出电压文件夹中的电压值（V11，V12，···，V1n），且T＞2t，n为时间T内第二电压传感器采集电压值的次数；
S15：计算时间段T内采集的电压值的平均值V平均=（V11+V12+···+V1n）/n；
S16：将平均值V平均与额定输入电压V1额定作差；
S17：若V平均-V1额定＞0，则判定充电时充电插头的电压偏高，充电插头易发热，之后充电过程中，红外感应传感器每隔一段时间t0采集一次充电插头的温度，对充电插头的温度进行监控，且t0＜t；
S18：若V平均-V1额定＜0，则判定充电时充电插头的电压过低，充电插头的输出功率不足，之后充电过程中，第一电压传感器每隔一段时间t0采集一次电压，监测新能源汽车超充模块的输出电压，且t0＜t；
S19：若V平均-V1额定=0，则判定充电时充电插头的工作正常。
本发明的有益效果为：本发明通过新能源汽车超充模块对新能源电动汽车实现快速充电的同时，对充电过程进行实时监控，对发生故障的部位进行判断和评估，使得运维人员能精确的获取故障部位，并通过定位信息，快速的到达发生故障的智能充电终端的安装位置，尽快排除故障，减少对用户的影响时间。
同时通过对长时间充电状态的监控，对充电插头的使用状态进行评估，对评估出即将出现风险的部件进行监控，避免潜在风险的出现；同时，监控的传感器在出现故障或有出现故障的风险时才进行工作，节约能耗，增加传感器的使用寿命。

Claims (8)

1.一种新能源电动汽车超充系统，其特征在于，包括：智能充电终端和智能监控运维平台；所述智能充电终端和智能监控运维平台通过无线网关通信连接；
所述智能充电终端包括新能源汽车超充模块、监控模块和人机交互模块，所述新能源汽车超充模块用于对新能源汽车进行快速充电；
所述监控模块用于对智能充电终端的运行状态进行综合监控，并将监控信息反馈给智能监控运维平台；
所述人机交互模块用于录入车辆信息和驾驶员信息，反馈给智能充电终端和智能监控运维平台，进行充电管理；
所述智能监控运维平台包括数据服务器和APP终端；
所述数据服务器用于储存监控模块和人机交互模块采集的信息；
所述APP终端用于安装在驾驶员的手机上，在充电过程中可查阅充电的进程和充电信息，在充电之前预约充电桩。
2.根据权利要求1所述的新能源电动汽车超充系统，其特征在于，所述智能监控运维平台还包括预警分析平台，用于对监控模块采集的数据进行分析，对智能充电终端的充电状态和寿命进行评估。
3.根据权利要求1所述的新能源电动汽车超充系统，其特征在于，所述智能监控运维平台还包括短信平台，将预警分析平台的分析结果发送到运维人员的手机上，运维人员根据短信信息对出现故障的智能充电终端进行维修。
4.根据权利要求1所述的新能源电动汽车超充系统，其特征在于，所述人机交互模块包括触控显示屏、人脸录入模块和车辆信息录入模块，所述触控显示屏用于显示人脸录入模块和车辆信息录入模块的系统，所述人脸录入模块通过人脸识别采集驾驶员的信息，所述车辆信息录入模块采集车辆的图像，对车辆的号牌和车型进行识别，并反馈到智能充电终端上。
5.根据权利要求1所述的新能源电动汽车超充系统，其特征在于，所述监控模块包括：
监控摄像头，所述监控摄像头安装在智能充电终端上，用于对智能充电终端的安装区域进行监控；
第一电压传感器，所述第一电压传感器设置在充电插头与新能源汽车超充模块之间，用于监测输出新能源汽车超充模块的输出电压；
第二电压传感器，所述第二电压传感器设置在充电插头上，用于监测输入新能源汽车的电压；
位移传感器，所述位移传感器安装在新能源汽车超充模块的充电插头上，用于对充电插头的位移行程进行监控；
红外感应传感器，所述红外感应传感器安装在智能充电终端内和充电插头内，用于对智能充电终端和充电插头的发热情况进行监控；
GPS定位模块，所述GPS定位模块用于对智能充电终端的位置进行定位。
6.根据权利要求1所述的新能源电动汽车超充系统，其特征在于，所述智能充电终端还包括电动自行车超充模块，所述电动自行车超充模块和新能源汽车超充模块均与充电模式切换模块连接；所述电动自行车超充模块用于快速对电动自行车进行充电，所述充电模式切换模块用于切换对电动自行车或新能源汽车的充电模式。
7.一种新能源电动汽车超充系统的控制方法，应用于如权力要求1-6所述的新能源电动汽车超充系统当中，其特征在于，包括以下步骤：
S1：驾驶员将新能源汽车驾驶到智能充电终端所安装的停车位上，录入驾驶员的手机信息和人脸信息，驾驶员拔出智能充电终端上的充电插头，将充电插头插入新能源汽车的充电插口上；
S2：位移传感器监测充电插头移动的长度L，判断长度L是否大于长度阈值L'，长度阈值L'为充电插头在其停车位上能移动的最大长度；
S3：若长度L＞阈值L'，则证明充电插头的拉扯长度过长，新能源汽车未停在指定的停车位上，能源汽车超充模块断电，智能充电终端生成停车不规范报警信息，发送到智能监控运维平台，短信平台向驾驶员的手机发送提示规范停车的短信，并在显示屏上显示规范停车的字幕；
S4：若长度L≤阈值L'，则证明充电插头的拉扯长度在正常的范围，新能源汽车停在指定的停车位上，能源汽车超充模块通电，执行步骤S5；
S5：第二电压传感器每隔一段设定时间t采集一次电压V1，将电压V1与能源汽车充电时的额定输入电压V1额定作差，得到电压波动值V1波动=|V1-V1额定|；
S6：将电压波动值V1波动与波动阈值V1阈值进行比较，若电压波动值V1波动≤波动阈值V1阈值，则判定电压波动在正常的范围内，继续充电；若电压波动值V1波动＞波动阈值V1阈值，则判定电压波动出现异常，执行步骤S7；
S7：第一电压传感器采集一次电压V2，将电压V2与充电时的能源汽车超充模块的输出额定电压V2额定作差，得到电压波动值V2波动=|V2-V2额定|；
S8：将电压波动值V2波动与波动阈值V2阈值进行比较，若电压波动值V2波动≤波动阈值V2阈值，则判定充电插头出现故障，执行步骤S9；若电压波动值V2波动＞波动阈值V2阈值，则判定能源汽车超充模块出现故障，执行步骤S11；
S9：能源汽车超充模块断电，智能充电终端生成充电插头的故障信号，GPS定位模块采集此处的定位信息，生成包含充电插头的故障信号和定位信息的报警文件发送给智能监控运维平台；
S10智能监控运维平台读取报警文件中的充电插头的故障信号和定位信息，并在预警分析平台上搭建的GIS地图上显示定位坐标；短信平台生成包含充电插头的故障信号和定位信息的短信发送给运维人员；
S11：能源汽车超充模块断电，智能充电终端生成新能源汽车超充模块的故障信号，GPS定位模块采集此处的定位信息，生成包含新能源汽车超充模块的故障信号和定位信息的报警文件发送给智能监控运维平台；
S12：智能监控运维平台读取报警文件中的新能源汽车超充模块的故障信号和定位信息，并在预警分析平台上搭建的GIS地图上显示定位坐标；短信平台生成包含新能源汽车超充模块的故障信号和定位信息的短信发送给运维人员。
8.根据权利要求7所述的新能源电动汽车超充系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S13：将第二电压传感器每次采集的电压值V1均发送到预警分析平台，保存在充电插头输出电压文件夹中；
S14：提取一段时间T内充电插头输出电压文件夹中的电压值（V11，V12，···，V1n），且T＞2t，n为时间T内第二电压传感器采集电压值的次数；
S15：计算时间段T内采集的电压值的平均值V平均=（V11+V12+···+V1n）/n；
S16：将平均值V平均与额定输入电压V1额定作差；
S17：若V平均-V1额定＞0，则判定充电时充电插头的电压偏高，充电插头易发热，之后充电过程中，红外感应传感器每隔一段时间t0采集一次充电插头的温度，对充电插头的温度进行监控，且t0＜t；
S18：若V平均-V1额定＜0，则判定充电时充电插头的电压过低，充电插头的输出功率不足，之后充电过程中，第一电压传感器每隔一段时间t0采集一次电压，监测新能源汽车超充模块的输出电压，且t0＜t；
S19：若V平均-V1额定=0，则判定充电时充电插头的工作正常。
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