一种智能充电桩的充电管理方法与流程

1.本发明属于充电桩技术领域，更具体的说是涉及一种智能充电桩的充电管理方法。


背景技术：

2.充电桩的功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装在公共建筑例如公共楼宇、商场、公共停车场等和居民小区停车场或充电站内，能够根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都安装有充电插头用于为电动汽车充电。
3.电动车辆充电过程中，起火的事故屡屡发生，该类问题出现的主要原因在于：车辆电池充满电后未能及时与充电桩分离，导致电池过充。
4.因此，如何提供一种智能充电桩的充电管理方法成为了本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种智能充电桩的充电管理方法，能够在充电状态满足停充方案时，实现充电桩自动停止充电功能，避免了由于电池过充所带来的安全隐患，提高了充电桩的充电安全性。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种智能充电桩的充电管理方法，包括：
8.获取到充电请求信号后，根据充电请求信号确定充电车辆的充电数据和充电桩的设备信息；
9.根据充电车辆的充电数据设定停充方案完成充电桩的充电过程；
10.在充电过程结束后，根据记录的充电过程中上传的充电数据，存储记录的充电过程中上传的充电数据的第一条充电数据和最后一条充电数据。
11.进一步的，停充方案包括调整充电状态参数以及设定充电状态参数对应的参数阈值，当充电状态参数到达参数阈值后断开充电桩与充电车辆的连接；充电状态参数包括：实时充电电流、实时充电电压、电池温度和/或电池电量。
12.进一步的，停充方案还包括当电池充电充满以后，一直插着充电枪的情况，只有当电池电压下降到电量的90％以下时，充电桩才重新对电池进行充电；
13.当电池充电充满后，充电枪反复拔插时，不应再次充电，只有当电池电压下降到电量的90％以下时，充电桩才重新对电池进行充电。
14.进一步的，停充方案还包括充电预检测：再开始充电前进行两个信号量，第一个信号量用来识别有车辆插头的车辆插头是否连接好，第二个信号量用来检测充电桩能够提供的充电电流大小。
15.进一步的，实时充电电流为环境温度多变的情况下根据环境温度修正的最大充电
电流，通过如下公式进行修正：
[0016][0017]
其中，t为电池的温度实际测量值，t1为电池的最佳充电温度下限值，t2为电池的最佳充电温度上限值，ic为最佳充电温度的最大充电电流，k
t1
为0＜t＜t1条件下的温度修正系数；k
t2
为t＞t2条件下的温度修正系数。
[0018]
进一步的，实时充电电流为根据环境温度与电池电压变化条件下修正的最大充电电流，其中充电电流随电池电压变化的关系为：
[0019][0020]
其中，v为电池的电压实际测量值，v1为电池电压的下限值，v2为电池电压的上限值，ic为最佳充电温度的最大充电电流，k
v1
为v＜v1条件下的电压修正系数；k
v2
为v＞v2条件下的电压修正系数；根据环境温度与电池电压变化条件下修正的最大充电电流为温度修正系数与电压修正系数以及最佳充电温度的最大充电电流的乘积。
[0021]
进一步的，还包括在每个充电周期，判断车辆与充电桩的状态，根据车辆与充电桩的状态执行对应的处理操作：
[0022]
充电枪电子锁闭锁：充电枪与电池充电口连接后，当处于解锁状态计时超过2mib后，则充电枪电子锁自动闭锁；或充电枪电子锁与电池充电口连接后处于解锁状态，当锁闭车辆时，同时充电枪电子锁闭锁；
[0023]
充电枪电子锁解锁：充电枪电子锁与电池充电口连接且充电枪电子锁处于锁止状态时，通过车内的开关或拉索解锁充电枪电子锁；或充电枪电子锁与电池充电口连接且充电枪电子锁处于锁止状态时，通过车辆遥控钥匙解锁充电枪电子锁。
[0024]
进一步的，判断充电过程中充电枪电子锁当前是否已处于上锁状态，并执行对应的处理操作包括：
[0025]
若是，则清除控制指令，向外部控制终端反馈充电枪电子锁已上锁的信息；
[0026]
若否，则对充电枪电子锁进行上锁，并累计上锁时间，若在预设上锁时间内未完成上锁，则清除控制指令，向外部控制终端反馈充电枪电子锁上锁超时的信息。
[0027]
进一步的，判断充电枪电子锁当前是否已处于解锁状态，并执行对应的处理操作包括：
[0028]
若是，则清除控制指令，向外部控制终端反馈充电枪电子锁已解锁的信息；
[0029]
若否，则对充电枪电子锁进行解锁，并累计解锁时间，若在预设解锁时间内未完成解锁，则清除控制指令，向外部控制终端反馈电子锁解锁超时的信息。
[0030]
进一步的，判断充电枪电子锁是否存在故障，根据故障类型执行对应的处理操作，包括：
[0031]
判断充电枪电子锁的上锁控制端是否对地短路，若是，则拉低充电枪电子锁中的解锁控制端的电平，并向外部控制终端反馈上锁控制端对地短路的故障状态；
[0032]
判断电子锁控制器中的解锁控制端是否对地短路，若是，则拉低电子锁控制器中的上锁控制端的电平，并向外部控制器返回解锁控制端对地短路的故障状态。
[0033]
本发明的有益效果在于：
[0034]
本发明在充电状态满足停充方案时充电桩能自动停止充电，避免了由于电池过充所带来的安全隐患，调整充电状态参数以及设定充电状态参数对应的参数阈值，不仅能够依据电池的当前状态，调整合适的电流进行充电，提高了电池充电的安全性，增加了对电池的保护，减少了充电时间，提高了充电效率，而且保证了串联电池组中每个单体电池的充电电压不超限，避免了由于过压而导致的安全隐患。
附图说明
[0035]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0036]
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
[0037]
下面将结合本发明的实施例中，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。
[0038]
参考图1，本发明提供了一种智能充电桩的充电管理方法，包括：
[0039]
获取到充电请求信号后，根据充电请求信号确定充电车辆的充电数据和充电桩的设备信息；
[0040]
根据充电车辆的充电数据设定停充方案完成充电桩的充电过程；
[0041]
在充电过程结束后，根据记录的充电过程中上传的充电数据，存储记录的充电过程中上传的充电数据的第一条充电数据和最后一条充电数据。
[0042]
停充方案包括调整充电状态参数以及设定充电状态参数对应的参数阈值，当充电状态参数到达参数阈值后断开充电桩与充电车辆的连接；充电状态参数包括：实时充电电流、实时充电电压、电池温度和/或电池电量。
[0043]
本实施例中，停充方案还包括当电池充电充满以后，一直插着充电枪的情况，只有当电池电压下降到电量的90％以下时，充电桩才重新对电池进行充电；当电池充电充满后，充电枪反复拔插时，不应再次充电，只有当电池电压下降到电量的90％以下时，充电桩才重新对电池进行充电。从而有效防止了在电池充满后，反复的打开关闭充电电源而影响电池使用寿命的问题出现。
[0044]
本实施例中，停充方案还包括充电预检测：再开始充电前进行两个信号量，第一个信号量用来识别有车辆插头的车辆插头是否连接好，第二个信号量用来检测充电桩能够提
供的充电电流大小。从而能够提前找出充电的问题所在，避免在充电过程中发生充电故障，难以找到并解决问题的事件发生。
[0045]
本实施例中，实时充电电流为环境温度多变的情况下根据环境温度修正的最大充电电流，通过如下公式进行修正：
[0046][0047]
其中，t为电池的温度实际测量值，t1为电池的最佳充电温度下限值，t2为电池的最佳充电温度上限值，ic为最佳充电温度的最大充电电流，k
t1
为0＜t＜t1条件下的温度修正系数；k
t2
为t＞t2条件下的温度修正系数。
[0048]
本实施例中，实时充电电流为根据环境温度与电池电压变化条件下修正的最大充电电流，其中充电电流随电池电压变化的关系为：
[0049][0050]
其中，v为电池的电压实际测量值，v1为电池电压的下限值，v2为电池电压的上限值，ic为最佳充电温度的最大充电电流，k
v1
为v＜v1条件下的电压修正系数；k
v2
为v＞v2条件下的电压修正系数；根据环境温度与电池电压变化条件下修正的最大充电电流为温度修正系数与电压修正系数以及最佳充电温度的最大充电电流的乘积。
[0051]
由于电池电压较低或较高时，在充电开始阶段，极化电压迅速升高，而且电流越大，极化电压越高。电池的极化作用反映的电池对电流的接受能力，当电池在较低电压下充电时，极化电压较大，表明电池对大电流的接受能力较差，因此充电电流不宜过大。
[0052]
在不同温度和电压下，通过计算最大充电电流，控制充电桩按照允许电流进行充电，不仅可优化电池的充电性能，而且可延长电池的使用寿命。
[0053]
由于一些非新能源汽车经常占用充电车位，导致新能源汽车无法正常充电，因此本发明还包括对车辆的检测，判断停在充电车位的车辆是否为新能源汽车，若是，则允许充电，若不是，则一是充电桩发出警告声音提(比如发出“非新能源汽车禁止停留在充电车位”的声音)，二是向车辆拥有者发送短信提醒，提醒其将车辆移开充电车位。
[0054]
判断停在充电车位的车辆是否为新能源汽车的方法为：
[0055]
通过对车牌颜色的识别来判断当前停放车辆是否为新能源汽车：在充电桩的正面设置led光源和颜色传感器，首先进行白平衡校正，通过颜色传感器采集标准白色rgb分量信号值，将rgb分量最小的信号值除以255，得到rgb信号最小分量的分辨值res，控制该比值优选范围在1-10，单位为div。将对应采集到的标准白色信号强度达到合适指标范围时，得到的标准白色rgb分量信号值即为各颜色分量的白平衡指数，存储到充电桩的存储器中。
[0056]
然后进行样本色采集，通过颜色传感器采集到样本颜色rgb信号值，并分别与充电桩的存储器中的标准白色rgb分量信号值一一对应相除，得到校正后的rgb信号白平衡系
数，然后分别乘以整数255并取整，得到样本颜色rgb值，根据所述样本颜色rgb值，作颜色空间变换计算，得到样本颜色的hsb(色相、饱和度和明度)值。
[0057]
通过明度b阈值控制或明度b和饱和度s阈值控制的方法与样本色进行比较确定车牌的颜色，其中，明度b阈值控制的方法是：首先判断对应车牌颜色的明度b是否在阈值有效范围内，明度b阈值有效范围是10％～90％；当明度b满足阈值有效范围时，计算车牌颜色的色相h和饱和度s与存储的样本色集中各个样本色的色相h和饱和度s的笛卡尔平面距离，得到距离数组；选取距离数组中取值最小的距离所对应的样本色作为车牌的颜色。明度b和饱和度s阈值控制的方法是：判断对应车牌颜色的明度b是否在阈值有效范围内，明度b阈值有效范围是10％～90％；当明度b满足阈值有效范围时，判断对应车牌颜色的饱和度s是否在阈值有效范围内，饱和度s阈值有效范围是10％～90％；当饱和度s满足阈值有效范围时，计算车牌颜色的色相h与存储的样本色集中各个样本色的色相h的差，得到差值数组；选取差值数组中最小绝对值所对应的样本色作为车牌的颜色，从而完成对车牌颜色的识别。本发明通过颜色传感器，对车牌颜色的红绿蓝三基色进行同时测量，得到实时的红绿蓝光信号值，并通过白平衡校正和hsb颜色空间变换方法实现对颜色特征的提取和阈值控制，排除了环境光的干扰，降低了系统误差，提高了颜色识别的准确性，应用更为简单便捷。
[0058]
本实施例中，向车辆拥有者发送短信提醒之前，需要进行车牌的识别，并通过车牌信息获取到车辆拥有者的联系方式，其中进行车牌识别的方法包括：
[0059]
1、训练卷积神经网络：
[0060]
步骤a1，将已标注目标信息的图像作为输入图像。
[0061]
步骤a2，采用squashbet网络中的卷积层对输入图像进行处理：对输入图像进行b1次的卷积操作，获取输入图像的特征图；对输入图像进行b1次的卷积操作，得到维度为q*h*c的特征图；w为卷积操作后特征图的宽度，h为卷积操作后特征图的高度，c为卷积操作后特征图的通道数。
[0062]
步骤a3，采用squashbet网络中的squashbet层对特征图进行处理：对特征图进行1*1*b2维的归一化卷积处理，获得归一化卷积的特征向量；将特征向量输入3*3*b3、5*5*b3、7*7*b3中任意两种尺度卷积核组合进行卷积操作，获取对应卷积核的两种特征维度向量；将两种特征维度向量输入全局池化层、激活函数层，获得特征表征向量；对特征表征向量进行降序排序，得到权重特征向量和对应的排序号；提取权重特征向量中前50％所对应的权重值，对特征维度向量中排序前50％的特征通道值进行加权操作，获得加权权重向量；按照比例系数，对加权权重向量进行特征融合，将特征融合结果作为squashbet层输出的特征向量。
[0063]
步骤a4，将squashbet层输出的特征向量输入归一化batch bormalizatiob层，对归一化后的结果采用卷积层或者squashbet网络进行b4次的处理，将b4次处理后的特征向量连接到全连接层，采用损失函数计算训练样本与真实样本的损失函数值，并进行反向迭代直至模型收敛；其中，squashbet网络包括：卷积层和squashbet层；已标注目标信息的图像为标有目标类别和目标位置信息的图像；b1表示对输入图像进行卷积操作的次数，b4表示对归一化后的结果采用卷积层或者squashbet网络进行处理的次数；b2表示归一化卷积的通道数，b3表示卷积核的通道数。
[0064]
2、将已标注车牌信息的图像作为样本图像，采用squashbet网络对样本图像进行
反复训练，直至模型收敛，获取收敛的车牌识别模型；采用车牌定位方法，获取待检测图像中的车牌区域；采用车牌识别模型对车牌区域进行识别，获取车牌识别结果。
[0065]
本发明基于squashnet网络，能较好的提取车牌图像的特征，解决低质量图像中的车牌识别难度大、准确度低的问题。
[0066]
由于一些新能源汽车在充满电后，未及时移开充电车位，导致其他新能源汽车无法正常充电，因此，本发明还包括在检测到车辆充满电后，充电桩控制器会通过短信的方式通知车辆拥有者，提醒其及时将车辆移开充电车位。
[0067]
本发明还包括在每个充电周期，判断车辆与充电桩的状态，根据车辆与充电桩的状态执行对应的处理操作：
[0068]
充电枪电子锁闭锁：充电枪与电池充电口连接后，当处于解锁状态计时超过2mib后，则充电枪电子锁自动闭锁；或充电枪电子锁与电池充电口连接后处于解锁状态，当锁闭车辆时，同时充电枪电子锁闭锁；从而避免车辆使用人员忘记已经解锁了充电枪电子锁便离开车辆，会被其它人断开充电枪电子锁的事件发生。
[0069]
充电枪电子锁解锁：充电枪电子锁与电池充电口连接且充电枪电子锁处于锁止状态时，通过车内的开关或拉索解锁充电枪电子锁；或充电枪电子锁与电池充电口连接且充电枪电子锁处于锁止状态时，通过车辆遥控钥匙解锁充电枪电子锁，使得解锁方式快捷、方便。
[0070]
本实施例中，判断充电过程中充电枪电子锁当前是否已处于上锁状态，并执行对应的处理操作包括：
[0071]
若是，则清除控制指令，向外部控制终端反馈充电枪电子锁已上锁的信息；
[0072]
若否，则对充电枪电子锁进行上锁，并累计上锁时间，若在预设上锁时间内未完成上锁，则清除控制指令，向外部控制终端反馈充电枪电子锁上锁超时的信息。
[0073]
在进行上锁操作之前，充电枪电子锁控制器先判断充电枪电子锁当前是否已处于上锁状态。若该充电枪电子锁当前已处于上锁状态，则清除该控制指令，即清除该上锁指令，无需对该充电枪电子锁执行上锁操作，并向外部控制终端反馈该充电枪电子锁当前已上锁的信息，进而通过外部控制终端告知电动汽车驾驶者充电枪电子锁当前已上锁。
[0074]
反之，若该充电枪电子锁当前未处于上锁状态，则对该充电枪电子锁进行上锁操作，并且累计上锁时间，该上锁时间指的是开始执行上锁操作的时刻与当前时刻之间的时间，且当前时刻仍未完成该上锁操作。判断所累计的上锁时间是否在预设上锁时间内，若在预设上锁时间内，则继续执行上锁操作的流程；反之，若所累计的上锁时间超出预设上锁时间，则说明上锁超时，为了防止长时间执行上锁操作对充电枪电子锁造成损坏，在上锁时间超出预设上锁时间时，清除控制指令，并向外部控制终端返回充电枪电子锁上锁超时的信息，以告知电动汽车驾驶者此次上锁操作超时。
[0075]
本实施例中，判断充电枪电子锁当前是否已处于解锁状态，并执行对应的处理操作包括：
[0076]
若是，则清除控制指令，向外部控制终端反馈充电枪电子锁已解锁的信息；
[0077]
若否，则对充电枪电子锁进行解锁，并累计解锁时间，若在预设解锁时间内未完成解锁，则清除控制指令，向外部控制终端反馈电子锁解锁超时的信息。
[0078]
在进行解锁操作之前，充电枪电子锁控制器先判断充电枪电子锁当前是否已处于
解锁状态。若该充电枪电子锁当前已处于解锁状态，则清除该控制指令，即清除该解锁指令，无需对该充电枪电子锁执行多余的解锁操作，并向外部控制终端返回该电子锁当前已解锁的信息，进而通过外部控制终端告知电动汽车驾驶者充电枪电子锁当前已解锁。
[0079]
反之，若该充电枪电子锁当前未处于解锁状态，则对该充电枪电子锁执行解锁操作，并且累计解锁时间，该解锁时间指的是开始执行解锁操作的时刻与当前时刻之间的时间，且当前时刻仍未完成该解锁操作。判断所累计的解锁时间是否在预设解锁时间内，若在预设解锁时间内，则继续执行解锁操作的流程；反之，若所累计的解锁时间超出预设解锁时间，则说明解锁超时，为了防止长时间执行解锁操作对电子锁造成损坏，在解锁时间超出预设解锁时间时，清除控制指令，并向外部控制终端返回充电枪电子锁解锁超时的信息，以告知电动车驾驶者此次解锁操作超时。
[0080]
本实施例中，判断充电枪电子锁是否存在故障，根据故障类型执行对应的处理操作，包括：
[0081]
判断充电枪电子锁的上锁控制端是否对地短路，若是，则拉低充电枪电子锁中的解锁控制端的电平，并向外部控制终端反馈上锁控制端对地短路的故障状态；
[0082]
判断电子锁控制器中的解锁控制端是否对地短路，若是，则拉低电子锁控制器中的上锁控制端的电平，并向外部控制器返回解锁控制端对地短路的故障状态。
[0083]
本发明还包括充电桩的预约，包括如下步骤：
[0084]
步骤s1，接收智能终端app发送的预约请求；该预约请求包含用户在智能终端app输入的车辆型号、账户信息及在智能终端app中显示的充电桩群列表里选择的充电桩的标识；
[0085]
步骤s2，根据充电桩的标识对相应的充电桩的状态进行检测；
[0086]
步骤s3，将充电桩的状态信息返回至智能终端app；
[0087]
若接收到用户取消的信息，则不进行任何操作，流程结束；若接收到用户确认预约的信息，则向智能终端app发送预约成功的消息，并将车辆的账户信息添加到充电桩的预约信息中；
[0088]
步骤s4，预约成功后，当充电桩当前未被预约或使用时，将车辆的账户信息和充电桩绑定，向智能终端app发送信息，使智能终端app页面显示20mib的预约保留时间的倒计时；当充电桩已被预约或使用，向智能终端app发送信息，使智能终端app页面显示充电桩状态及需要的等待时间，当预约系统里最后一车辆完成充电过程后，向用户的智能终端绑定的手机号发送短信，同时向智能终端app发送信息，使智能终端app中产生推送信息提醒用户，并在智能终端app页面显示设定时间的预约保留时间的倒计时。
[0089]
当检测到20mib预约保留时间已经结束且地锁并未降下时(地锁没有降下，说明用户的车辆没有到达充电桩对应的停车位)，删除预约信息，该预约自动取消；当检测到在20mib之内地锁已经降下，且电动汽车驶入车位，向充电桩发送信息，使充电桩开始充电。
[0090]
本发明在充电状态满足停充方案时充电桩能自动停止充电，避免了由于电池过充所带来的安全隐患，调整充电状态参数以及设定充电状态参数对应的参数阈值，不仅能够依据电池的当前状态，调整合适的电流进行充电，提高了电池充电的安全性，增加了对电池的保护，减少了充电时间，提高了充电效率，而且保证了串联电池组中每个单体电池的充电电压不超限，避免了由于过压而导致的安全隐患。
[0091]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。