一种基于LMS自适应算法的充电桩充电功率适配系统的制作方法

一种基于lms自适应算法的充电桩充电功率适配系统
技术领域
1.本发明涉及充电桩及电动车充电功率适配技术领域，尤其是一种基于lms自适应算法的充电桩充电功率适配系统。


背景技术：

2.目前，随着中国经济的持续增长、城镇化进程的加快、消费水平的不断提升、人们消费观念的不断更新，，电动汽车市场需求将继续保持稳定增长。同时，不同种类、品牌的电动汽车也在竞相推出，高功率充电、长时间续航一直是电动汽车所追求的技术要点，但这也对电动汽车充电桩提出了更高的要求。
3.不同型号的电动汽车的充电功率通常来说都具有差异，采用功率不匹配的充电桩为电动汽车充电时，往往会伴随着以下问题：1)当充电桩功率小于电动汽车额定充电功率时，会导致电动汽车充电速度过慢，不利于电动汽车进行充电；2)当充电桩功率大于电动汽车额定充电功率时，则会导致充电电流过大，损害电动汽车的电池寿命。因此，对于不同的电动汽车，需要适配不同的功率进行电动汽车的充电，同时，对于同一电动汽车，在充电过程中，其充电功率也是一个动态变化的过程，因此，如何满足同一电动汽车在不同时间段内的充电功率，也成为需要解决的问题。


技术实现要素：

4.为解决上述现有技术问题，本发明提供一种基于lms自适应算法的充电桩充电功率适配系统，该系统主要由充电桩功率输出模块、电动汽车充电功率数据采集模块和充电功率缩放模块构成。其中，系统基于lms自适应算法，对目标电动汽车充电数据和充电桩充电数据进行协调，通过充电功率缩放模块，使得充电桩的输出功率和电动汽车的需求无限接近，以满足不同电动汽车不同的充电功率需求以及同一电动汽车在不同时间段内，由于电池电量变化而造成的不同充电功率需求。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种基于lms自适应算法的充电桩充电功率适配系统，其特征在于，包括：
7.充电桩功率输出模块；
8.电动汽车充电功率数据采集模块；
9.充电功率缩放模块；
10.所述充电桩功率输出模块用于功率输出，并采集充电桩输出功率数据；
11.所述电动汽车充电功率数据采集模块用于采集电动汽车需求功率数据；
12.所述充电功率缩放模块可接收充电桩输出功率数据和电动汽车需求功率数据，通过接收的数据计算得到不同充电时刻sn下充电桩需要输出的功率，并经过调整输出功率后，使得不同充电时刻sn下充电桩的输出功率匹配电动汽车的需求功率。
13.优选的，所述电动汽车充电功率数据采集模块增加采集电动汽车充电功率数据；充电功率缩放模块可计算电动汽车的需求功率数据和电动汽车充电功率数据之间的差值，
以此核验输出的功率的调整效果。
14.优选的，所述不同充电时刻sn，充电桩输出功率数据和电动汽车需求功率数据的关系特点为：
15.相邻sn时刻和差值大于等于1kw。
16.优选的，所述不同充电时刻sn的时间间隔≧30min。
17.优选的，所述充电功率缩放模块通过lms自适应算法计算得到不同充电时刻sn下充电桩需要输出的功率；
18.所述lms自适应算法以不同充电时刻sn下，电动汽车的需求功率为期望信号，以此调整输出功率滤波器系数，改变充电桩输出功率，使得不同充电时刻sn下充电桩的输出功率匹配电动汽车的需求功率。
19.优选的，设定调整后的充电桩输出功率和电动汽车的需求功率之间的误差阈值为λ，以此判断不同充电时刻sn下充电桩的输出功率和电动汽车的需求功率是否匹配，和之间的误差e(n)的计算方式为：
[0020][0021]
优选的，所述输出功率滤波器系数，计算方式为：
[0022][0023]
其中，w
n 1
为第n个滤波器系数wn更新后的数据，μ是为了减小前一次调整后的充电桩输出功率对计算结果的影响，而添加的额外的配比系数。
[0024]
优选的，所述配比系数μ大小设定为μ≦0.001。
[0025]
优选的，所述的一种基于lms自适应算法的充电桩充电功率适配系统，其特征在于，包括：
[0026]
车辆信息存储模块；
[0027]
所述车辆信息存储模块可保存充电车辆在不同充电时刻sn下的输出功率滤波器系数；充电功率缩放模块可读取车辆信息存储模块保存的数据，利用保存的输出功率滤波器系数直接调整充电桩输出功率。
[0028]
优选的，所述车辆信息存储模块仅保存第一次到充电站充电车辆的输出功率滤波器系数。
[0029]
本发明的有益效果体现在：本发明提供的一种基于lms自适应算法的充电桩充电功率适配系统，实现了对充电桩输出功率的控制，以满足电动车所需要的不同充电功率。相比于传统未进行充电功率控制的充电桩，本发明中的充电桩可以做到智能化的充电功率适配。同时，相比于现有技术中仅对不同汽车的充电功率进行适配或者对于同一汽车在不同时间段内的充电功率适配技术，本发明同时考虑了这两种不同的情形，将这两种不同的情形简化为充电桩输出功率和电动汽车需求功率之间的供需关系，从而既实现了相关技术要求，同时节省了企业成本。
附图说明：
[0030]
图1为某一电动汽车充电功率随充电时间变化曲线；
[0031]
图2为一种基于lms自适应算法的电动汽车充电功率适配系统示意图；
[0032]
图3为一种基于lms自适应算法的电动汽车充电功率适配系统方案实施示意图；
[0033]
图4为本发明中系统执行环境示意图；
[0034]
图5为基于lms自适应算法的充电功率缩放模块；
具体实施方式
[0035]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]
请参阅图1-5所示，本发明提供的具体实施例如下：
[0037]
实施例1
[0038]
一种基于lms自适应算法的充电桩充电功率适配系统，其特征在于，包括：
[0039]
充电桩功率输出模块；
[0040]
电动汽车充电功率数据采集模块；
[0041]
充电功率缩放模块；
[0042]
所述充电桩功率输出模块用于功率输出，并采集充电桩输出功率数据；
[0043]
所述电动汽车充电功率数据采集模块用于采集电动汽车需求功率数据；
[0044]
所述充电功率缩放模块可接收充电桩输出功率数据和电动汽车需求功率数据，通过接收的数据计算出不同充电时刻sn下充电桩需要输出的功率，并经过调整输出功率后，使得不同充电时刻sn下充电桩的输出功率匹配电动汽车的需求功率。
[0045]
不同电动汽车的充电功率通常来说都具有差异，采用功率不匹配的充电桩为电动汽车充电时，往往会伴随着以下问题：1)当充电桩功率小于电动汽车额定充电功率时，会导致电动汽车充电速度过慢，不利于电动汽车进行充电；2)当充电桩功率大于电动汽车额定充电功率时，则会导致充电电流过大，从而会损害电动汽车的电池寿命。因此，对于不同的电动汽车，需要适配不同的功率以进行电动汽车的充电，同时，对于同一电动汽车，在充电过程中，其充电功率也是一个动态变化的过程。
[0046]
本方案，对电动汽车充电功率数据和充电桩输出功率数据进行采集，利用充电功率缩放模块，使得充电桩的输出功率和电动汽车的充电功率相匹配，实现了充电桩智能化适配不同电动汽车不同的充电功率需求以及同一电动汽车在不同时间段内，由于需求功率变化而造成的不同充电功率需求。
[0047]
实施例2
[0048]
本实施例中，作为实施例1技术方案的进一步改进，其特征在于：
[0049]
所述电动汽车充电功率数据采集模块增加采集电动汽车充电功率数据；充电功率缩放模块可计算电动汽车的需求功率数据和电动汽车充电功率数据之间的差值，以此核验输出的功率的调整效果。
[0050]
实施例1是让充电桩输出功率匹配电动汽车需求功率，以此实现充电桩和电动汽
车的充电功率适配，但是充电过程中，受到温度变化、电网电压波动等影响，会导致电动汽车的实际输入功率不同于充电桩输出功率。本方案通过对比电动汽车的需求功率数据和实际输入功率数据的差值以此核验输出功率的调整效果。这样既可以清楚的了解到实际的调整效果，还可以基于核验结果对充电桩输出功率再次调整。
[0051]
实施例3
[0052]
本实施例中，作为实施例3技术方案的进一步改进，其特征在于：
[0053]
所述不同充电时刻sn，充电桩输出功率数据和和电动汽车需求功率数据的关系特点为：相邻sn时刻和差值大于等于 1kw。
[0054]
在实际充电过程中，电动汽车的需求功率会在短时间段内小范围浮动变化，在长时间段内大范围跳跃变化；在小范围浮动变化时，调整充电桩输出功率和电动汽车的需求功率差值较小，不需要进行调节，因此本方案设定和差值大于等于1kw才调节充电桩输出功率，这样可以减少在整个充电过程中因调节次数，避免充电桩系统运行负荷严重的情况出现。
[0055]
实施例4
[0056]
本实施例中，作为实施例3技术方案的进一步改进，其特征在于：
[0057]
所述不同充电时刻sn的时间间隔≧30min。
[0058]
在实际充电过程中，电动汽车的实际需求功率可能会出现短暂的异常波动，导致和差值短暂的大于等于1kw，为了避免系统将这样的异常波动判断为对充电桩输出功率的调节信号，本方案设置不同充电时刻sn的时间间隔≧30min，可以避免系统进行无效的调节，同时减少系统运行负荷。
[0059]
实施例5
[0060]
本实施例中，作为实施例3技术方案的进一步改进，其特征在于：
[0061]
所述充电功率缩放模块通过lms自适应算法计算得到不同充电时刻sn下充电桩需要输出的功率；
[0062]
所述lms自适应算法以不同充电时刻sn下，电动汽车的需求功率为期望信号，以此调整输出功率滤波器系数，改变充电桩输出功率，使得不同充电时刻sn下充电桩的输出功率匹配电动汽车的需求功率。
[0063]
自适应算法能利用前一时刻已获得的滤波器的参数来自动调节现时刻的滤波器的参数。以适应信号和噪声未知或随机变化的统计特性，从而实现最优滤波器。即是根据不同的信号环境实现自身参数的调整。其应用空间非常广泛。如系统辨识噪声对消自适应均衡、线性预测、自适应天线阵列等很多领域。
[0064]
在电动汽车充电过程中，其实际充电功率处于一个动态变化的过程，为了使得充电桩输出功率对电动汽车需求功率有一个良好的跟随效果，本发明采用lms自适应算法，来对充电桩输出功率进行实时控制，以使其能够满足电动汽车在时刻sn下的功率需求。
[0065]
实施例6
[0066]
本实施例中，作为实施例5技术方案的进一步改进，其特征在于：
[0067]
设定调整后的充电桩输出功率和电动汽车的需求功率之间的误差阈值为λ，以此判断不同充电时刻sn下充电桩的输出功率是否匹配电动汽车的需求功率，和之间的误差e(n)的计算方式为：
[0068][0069]
该误差表示当前电动汽车所需的功率和充电桩输出功率的差值，通过百分比式计算以减小该误差的绝对值，该误差e(n)理论上来说越小越好，采用该误差方案，误差可降低至1*e-4
，从而满足实际的使用需求；
[0070]
实施例7
[0071]
本实施例中，作为实施例6技术方案的进一步改进，其特征在于：
[0072]
所述输出功率滤波器系数，计算方式为：
[0073][0074]
其中，w
n 1
为第n个滤波器系数wn更新后的数据，μ是为了减小前一次调整后的充电桩输出功率对计算结果的影响，而添加的额外的配比系数。
[0075]
在滤波器系数进行更新时，同样需要考虑了加入调整前充电桩输出功率数据的影响，因此本方案添加了额外的配比系数μ来对于其数据进行限制，实现了更加精准地对充电桩输出功率进行调整。
[0076]
实施例8
[0077]
本实施例中，作为实施例7技术方案的进一步改进，其特征在于：
[0078]
所述配比系数μ大小设定为μ≦0.001。
[0079]
根据本方案的实际测试得出该配比系数小于0.001时有较好的效果，可以使得充电功率数据波动更小，波动幅度可降低至(-4,4)之间。
[0080]
实施例9
[0081]
本实施例中，作为实施例1技术方案的进一步改进，其特征在于，包括：
[0082]
车辆信息存储模块；
[0083]
所述车辆信息存储模块可保存充电车辆在不同充电时刻sn下的输出功率滤波器系数；充电功率缩放模块可读取车辆信息存储模块保存的数据，利用保存的输出功率滤波器系数直接调整充电桩输出功率。
[0084]
在实际的充电过程中，每一辆车在各个充电时刻sn下，其需求功率基本相同，可以基于上一次充电时输出功率滤波器系数对充电桩输出功率进行调整，以此适配电动汽车的充电功率。本方案增加的车辆信息存储模块可用于存储每一辆电动汽车不同充电时刻sn下的输出功率滤波器系数，利用保存的输出功率滤波器系数直接调整充电桩输出功率对电动汽车充电，能有效的减少系统的运算次数，减少系统运行负荷。
[0085]
实施例10
[0086]
本实施例中，作为实施例9技术方案的进一步改进，其特征在于：
[0087]
所述车辆信息存储模块仅保存第一次到充电站充电车辆的输出功率滤波器系数。
[0088]
每一辆到充电站充电的电动汽车在不同充电时刻sn下的输出功率滤波器系数只
需要被记录一次，后续就可以重复使用，车辆信息存储模块可通过记录车牌号或者用户登录信息等方式判断前来充电的车辆是否是第一次到充电站充电，再判断是否需要记录输出功率滤波器系数。这样可以避免重复记录充电数据，减轻系统负荷。
[0089]
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系。
[0090]
在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0091]
在本发明的实施例的描述中，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。
[0092]
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，
“‑”
和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“a-b”表示大于或等于a，且小于或等于b的范围。“a～b”表示大于或等于a，且小于或等于b的范围。
[0093]
在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0094]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。