本技術(shù)涉及充電樁的，尤其是涉及一種基于充電槍發(fā)熱的電流控制方法及控制裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著電動車行業(yè)的迅速發(fā)展，電動車的市場需求逐年增長，充電樁作為電動車的核心配套設(shè)施，已成為行業(yè)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)之一。充電樁通常包括控制模塊、電源模塊以及與電動車直接接觸的充電槍。充電槍作為充電樁與電動車之間的物理連接器，承擔(dān)著電能傳遞的重要功能，其性能和穩(wěn)定性直接關(guān)系到充電效率和安全性。

2、在充電過程中，充電槍的溫度會因電流傳輸導(dǎo)致的電阻發(fā)熱而逐漸升高，溫度升高對充電電流的穩(wěn)定性有顯著影響。如果充電槍過溫，不僅會導(dǎo)致充電電纜及接口的老化，還可能引發(fā)安全隱患，如充電槍損壞甚至火災(zāi)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，為了防止充電槍因過溫而發(fā)生故障，通常會采取動態(tài)限流的方式，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測充電槍溫度，動態(tài)調(diào)整充電電流，以使其運(yùn)行溫度維持在安全范圍內(nèi)。

3、然而，現(xiàn)有的動態(tài)限流方案在外界溫度波動較大時(shí)表現(xiàn)出較大的局限性。由于外界溫度的不穩(wěn)定性，充電槍的溫度會頻繁波動，導(dǎo)致動態(tài)限流下的充電電流最大值快速變化。這種電流的快速波動不僅會影響新能源汽車電池的充電效率，還可能對其充電模塊造成不良影響，嚴(yán)重時(shí)甚至縮短充電模塊的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了在外界溫度波動情況下有效平衡充電槍溫度和充電電流的穩(wěn)定性，本技術(shù)提供一種基于充電槍發(fā)熱的電流控制方法及控制裝置。

2、第一方面，本技術(shù)提供的一種基于充電槍發(fā)熱的電流控制方法，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種基于充電槍發(fā)熱的電流控制方法，包括以下步驟：

4、s1.基于預(yù)設(shè)采樣頻率獲取槍頭溫度和環(huán)境溫度，以匹配得到相應(yīng)的對流散熱公式中的換熱系數(shù)；

5、s2.基于電阻溫度多項(xiàng)式擬合公式計(jì)算槍頭溫度所對應(yīng)的槍頭電阻；

6、s3.根據(jù)預(yù)設(shè)計(jì)算頻率，將槍頭溫度、環(huán)境溫度、換熱系數(shù)和槍頭電阻輸入對流散熱公式，計(jì)算得到平衡電流，其中，所述預(yù)設(shè)計(jì)算頻率等于所述預(yù)設(shè)采樣頻率；

7、s4.基于槍頭溫度、外界溫度、外界濕度、電阻阻值獲取pid調(diào)節(jié)公式的參數(shù)，并基于pid調(diào)節(jié)公式得到充電電流調(diào)整值；

8、s5.持續(xù)循環(huán)執(zhí)行s1-s4，并基于充電電流調(diào)整值對充電槍的當(dāng)前充電電流進(jìn)行調(diào)整。

9、可選的，所述s3包括以下步驟：

10、s31.確定一個(gè)采樣步長前后的槍頭溫度和環(huán)境溫度；其中，一個(gè)采樣步長前后的槍頭溫度分別為和；

11、s32.計(jì)算每次采樣的溫度差，并基于連續(xù)采樣下的溫度差進(jìn)行平滑計(jì)算；其中=槍頭溫度-環(huán)境溫度；

12、s33.將平滑計(jì)算后的溫度序列輸入到對流散熱公式，計(jì)算得到平衡電流；其中，充電槍在發(fā)熱升溫狀態(tài)下的對流散熱公式為，i為槍頭電流，r為槍頭電阻，為采樣步長，為換熱系數(shù)，a為充電槍的熱交換器表面積，c為充電槍的平均比熱容，m為充電槍發(fā)熱部分的質(zhì)量；充電槍在發(fā)熱散熱平衡狀態(tài)下的對流散熱公式為。

13、可選的，所述s32包括以下步驟：

14、s321.將第一組數(shù)據(jù)設(shè)定為初始化溫度差的估計(jì)值，并設(shè)定初始誤差協(xié)方差=1.0；

15、s322.定義過程噪聲協(xié)方差q和測量噪聲協(xié)方差r；

16、s323.利用上一時(shí)刻的估計(jì)值預(yù)測當(dāng)前狀態(tài)，并計(jì)算預(yù)測狀態(tài)的誤差協(xié)方差，其中，狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣f為用于描述系統(tǒng)狀態(tài)如何隨時(shí)間演化的矩陣，f=1；為基于時(shí)刻k-1的狀態(tài)更新得到的時(shí)刻k的預(yù)測狀態(tài)，預(yù)測的誤差協(xié)方差會因過程噪聲協(xié)方差q而增加；為時(shí)刻k基于時(shí)刻k-1的數(shù)據(jù)的預(yù)測誤差協(xié)方差，為時(shí)刻k的更新誤差協(xié)方差；

17、s324.計(jì)算卡爾曼增益；

18、s325.根據(jù)當(dāng)前的溫度測量值和預(yù)測狀態(tài)進(jìn)行修正，以更新狀態(tài)，為表示結(jié)合測量更新后的時(shí)刻k的估計(jì)值，為當(dāng)前的溫度測量值，為調(diào)整偏差對估計(jì)值的貢獻(xiàn)程度；

19、s326.更新誤差協(xié)方差以反映新的狀態(tài)不確定性，，其中，觀測矩陣h取1：

20、s327.將更新后的狀態(tài)和誤差協(xié)方差作為下一時(shí)刻的初始值，重復(fù)步驟s323-s326，以處理所有后續(xù)采樣點(diǎn)。

21、可選的，所述s4包括以下步驟：

22、s41.獲取槍頭溫度、外界溫度、外界濕度、電阻阻值，并組合為輸入特征；

23、s42.將輸入特征輸入到預(yù)訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型根據(jù)預(yù)先獲取的不同的槍頭溫度、外界溫度、外界濕度、電阻阻值作為輸入特征，以及輸入特征所對應(yīng)的標(biāo)定好的三個(gè)控制參數(shù)，來訓(xùn)練得到，其中，pid調(diào)節(jié)公式為，三個(gè)控制參數(shù)分別為比例增益參數(shù)、積分增益參數(shù)和微分增益參數(shù)，為平衡電流和實(shí)際電流的差值，為調(diào)整電流；

24、s43.將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出的pid調(diào)節(jié)公式的參數(shù)代入到pid調(diào)節(jié)公式中，以計(jì)算得到充電電流調(diào)整值。

25、可選的，所述s42中預(yù)訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練步驟包括：

26、s421.進(jìn)行充電槍發(fā)熱仿真實(shí)驗(yàn)，對不同槍頭溫度、外界溫度、外界濕度、電阻阻值對數(shù)據(jù)進(jìn)行組合并運(yùn)行仿真，記錄系統(tǒng)的溫度響應(yīng)曲線；

27、s422.記錄在不同pid控制參數(shù)組合下，系統(tǒng)對目標(biāo)溫度的跟蹤情況；其中，跟蹤情況的評價(jià)指標(biāo)包括上升時(shí)間、超調(diào)量、穩(wěn)態(tài)誤差和調(diào)節(jié)時(shí)間；

28、s423.使用優(yōu)化算法自動調(diào)整pid控制參數(shù)，并重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以最小化穩(wěn)態(tài)誤差和超調(diào)量，同時(shí)控制上升時(shí)間和調(diào)節(jié)時(shí)間；其中，優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為，是權(quán)重系數(shù)，反映不同性能指標(biāo)的優(yōu)先級；

29、s424.構(gòu)建輸入?yún)?shù)與pid控制參數(shù)的關(guān)系表或訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；

30、s425.使用采集的數(shù)據(jù)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將輸入?yún)?shù)映射到最優(yōu)的pid參數(shù)。

31、可選的，所述s2包括以下步驟：

32、s21.獲取充電槍型號，并根據(jù)充電槍型號獲取電阻溫度多項(xiàng)式擬合公式；其中，多項(xiàng)式擬合公式為，其中，r(t)是溫度為t時(shí)的電阻值；t為溫度，是溫度為0℃時(shí)的電阻值，a、b為常數(shù)；

33、s22.將槍頭溫度輸入到電阻溫度多項(xiàng)式擬合公式中，計(jì)算得到槍頭電阻。

34、第二方面，本技術(shù)提供的一種基于充電槍發(fā)熱的電流控制裝置，采用如下的技術(shù)方案：

35、一種基于充電槍發(fā)熱的電流控制裝置，包括：

36、數(shù)據(jù)采樣和系數(shù)匹配模塊，用于基于預(yù)設(shè)采樣頻率獲取槍頭溫度和環(huán)境溫度，以匹配得到相應(yīng)的對流散熱公式中的換熱系數(shù)；

37、電阻計(jì)算模塊，用于基于電阻溫度多項(xiàng)式擬合公式計(jì)算槍頭溫度所對應(yīng)的槍頭電阻；

38、平衡電流計(jì)算模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)計(jì)算頻率，將槍頭溫度、環(huán)境溫度、換熱系數(shù)和槍頭電阻輸入對流散熱公式，計(jì)算得到平衡電流，其中，所述預(yù)設(shè)計(jì)算頻率等于所述預(yù)設(shè)采樣頻率；

39、電流調(diào)整值獲取模塊，用于基于槍頭溫度、外界溫度、外界濕度、電阻阻值獲取pid調(diào)節(jié)公式的參數(shù)，并基于pid調(diào)節(jié)公式得到充電電流調(diào)整值；

40、循環(huán)模塊，用于控制持續(xù)循環(huán)運(yùn)行數(shù)據(jù)采樣和系數(shù)匹配模塊、電阻計(jì)算模塊、平衡電流計(jì)算模塊和電流調(diào)整值獲取模塊，并基于充電電流調(diào)整值對充電槍的當(dāng)前充電電流進(jìn)行調(diào)整。

41、第三方面，本技術(shù)提供的一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，采用如下的技術(shù)方案：

42、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其包括：

43、一個(gè)或多個(gè)處理器；

44、存儲器；

45、一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序，其中所述一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序被存儲在所述存儲器中并被配置為由所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，所述一個(gè)或多個(gè)程序配置用于：

46、執(zhí)行上述的基于充電槍發(fā)熱的電流控制方法。

47、第四方面，本技術(shù)提供的一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，采用如下的技術(shù)方案：

48、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，存儲有能夠被處理器加載并執(zhí)行如上的上述方法的計(jì)算機(jī)程序。

49、所述存儲介質(zhì)存儲有至少一條指令、至少一段程序、代碼集或指令集，所述至少一條指令、所述至少一段程序、所述代碼集或指令集由所述處理器加載并執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)：

50、如上述的基于充電槍發(fā)熱的電流控制方法。

51、綜上所述，本技術(shù)包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

52、1、通過實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，能夠動態(tài)調(diào)整充電電流，避免因溫度過高導(dǎo)致的安全隱患（如槍頭過熱或損壞）。平衡電流的計(jì)算基于對流散熱公式和實(shí)際工況，有效保證了充電槍在安全溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。

53、2、通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將輸入特征（如槍頭溫度、外界溫度、濕度、電阻值）與最優(yōu)pid參數(shù)的非線性映射關(guān)系學(xué)習(xí)并部署，實(shí)現(xiàn)了充電電流的智能化調(diào)整，使充電電流調(diào)整更加精準(zhǔn)高效，減少了頻繁的過沖或振蕩現(xiàn)象。