CN113406557A - 一种传播式充电桩远程检定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种传播式充电桩远程检定方法，本发明采集充电过程数据，充电过程数据包括充电桩接口ID号、电动汽车VIN码、电动汽车BMS测量电压、电动汽车BMS测量电流、电动汽车BMS计量电能、充电桩测量电压、充电桩测量电流和充电桩计量电能，将充电过程数据作差来得到测量误差，完成充电桩远程预检定；通过保证数个使用频率较高的充电桩测量精度，借助电动汽车的充电行为，从而将标准量值传递至整个充电过程形成的网络，完成对充电桩的远程预检定；极大减少了检定人员的工作量，提高了检定效率，节省了检定工作耗费的成本。同时，作为一种在线的远程检定系统，能够在第一时间发现问题，保证了实时性。

Description

一种传播式充电桩远程检定方法

技术领域

本发明涉及直流充电桩计量检定领域，具体涉及一种传播式充电桩远程检定方法。

背景技术

随着社会经济高度的发展，环境问题逐渐走入大众的视野。传统的燃油汽车存在着能源利用效率不够高，尾气排放污染环境等问题。而新能源电动汽车消耗电能、无尾气排放、低碳环保，近年来发展迅猛。而新能源汽车的发展离不开充电设施的支撑。近几年，我国积极推进充电设施的建设，充电设施数量呈几何倍数增长，同时也带来了充电桩计量工作量的大幅增加。电动汽车充电桩属于贸易结算用计量器具，充电桩的计量结果的准确与否关系着交易的公平性和交易双方的切身利益，且要求对非车载充电机的工作误差、示值误差、付费金额误差和时钟示值误差等计量性能以最长一年为周期进行，所以需定期检测以保证计量结果准确可靠。

传统的充电设施的计量工作依靠检测机构计量人员携带标准器到达现场，按照标准中规定的实验步骤对充电设施进行计量校准工作。但存在着如下缺点：一方面，计量工作依靠计量人员完成，计量人员操作的熟练程度决定了计量的结果，这势必对计量人员的自身素质有较高的要求；另一方面，充电设施一般广泛的分布在城市的各个地区，计量人员需要携带标准器到各个现场开展计量工作，这种检测成本高，周期长，效率较低。

发明内容

本发明为了解决上述问题，利用充电桩上传至数据库的充电过程数据，结合合适的算法模型，对充电桩的电能计量误差进行估计，提出了一种传播式充电桩远程检定方法。

一种传播式充电桩远程检定方法，所述方法包括以下步骤：

在电动汽车充电的过程中产生的数据被称为充电过程数据，利用所述充电过程数据来完成充电桩远程预检定，所述充电过程数据包括充电桩接口ID号、电动汽车VIN码、电动汽车BMS的测量值和充电桩的测量值；

所述电动汽车BMS的测量值包括电动汽车BMS测量电压、电动汽车BMS测量电流和电动汽车BMS计量电能；所述充电桩的测量值包括充电桩测量电压、充电桩测量电流和充电桩计量电能；

对充电过程数据中电动汽车BMS的测量值和充电桩的测量值作差，得到一者相对于另一者的测量误差；其中，电流的测量误差估计方法和电压的测量误差估计方法相同；

所述预检定方法具体为：

步骤一：对使用频率高的充电桩进行校准，校准后的充电桩为标准桩，并保证标准桩测量值的精度；

步骤二：在电动汽车与标准桩的充电过程中，对标准桩测量电压、标准桩测量电流和电动汽车BMS测量电压、电动汽车BMS测量电流的测量误差进行计算，即将标准量值由标准桩传递至充电的电动汽车，获得校准车BMS测量电压、校准车BMS测量电流；

步骤三：标准车使用未校准桩充电，利用充电过程中未校准桩测量电压、未校准桩测量电流和标准车BMS测量电压、标准车BMS测量电流的误差估计来估计未校准桩的计量误差，即将标准量值由校准车传递至未校准桩，获得校准桩测量电压、校准桩测量电流；

步骤四：随着标准量值传递次数的增多，估算不确定度也会逐渐增大，当校准车或校准桩的估算不确定度超过某一阈值时，精度已经不足以向下继续传递，此时将校准车或校准桩重新变为未校准状态，等待高精度的校准系统通过充电过程对其重新校准；

步骤五：利用整个充电网络，重复步骤二和步骤三即可得到充电网络中所有未检定充电桩的测量电压、测量电流误差估计结果；

步骤六：利用测量电压、测量电流误差估计结果，根据误差传递公式，计算出充电桩的计量误差，完成远程预检定。

进一步地，所述电压测量误差估计方法为：

(1)获得充电过程数据，获得此次充电过程中汽车VIN码与充电桩接口ID号，在数据库中查询该汽车BMS测量电压和该充电桩测量电压误差估计的不确定度；将其中电压误差估计的不确定度较高系统的充电电压数据记为U_h＝(u_h1，u_h2，...，u_hn)，电压误差估计的不确定度较低系统的充电电压数据U_l＝(u_l1，u_l2，...，u_ln)；

(2)通过测量电压数据U_h-U_l，可得到U_h-U_l的均值

和方差

(3)计算μ_h和

通过已知的不确定度较低计量系统的误差均值μ_l和不确定度

得到不确定度较高系统的误差均值μ_h和不确定度

(4)利用公式计算，得到不确定度较高系统的电压误差后验估计

和不确定度后验估计

其中μ_h0为先验均值、

为先验方差；

(5)将后验估计

和

作为电压测量误差估计方法的先验估计。

进一步地，电能计量误差估计方法为：

电能E的计量公式为：E_c＝U_cI_ct；

其中，U_c为测量电压，I_c为测量电流，t为充电时间；

根据电能E的计量公式，电压测量误差δU_c，电流测量误差δI_c和时间测量误差δt，得到电能误差δE计算公式

δE＝δU_c·∫I_c·dt+δI_c·∫U_c·dt+U_c·I_c·δt

其中，由于时间误差的值较小可以忽略时间误差项，得到电能误差的计算公式为：

δE＝δU_c·∫I_c·dt+δI_c·∫U_c·dt

电能的测量不确定度如公式，

其中，

为电压估计不确定度，

为电流估计不确定度。

本发明有益效果

(1)本发明利用充电桩上传至数据库的充电过程数据，结合合适的算法模型，对充电桩的电能计量误差进行估计，进而完成对电动汽车充电桩的远程检定功能，在保证精度的前提下尽可能的提高充电桩的检定效率；

(2)本发明利用电动汽车充电过程的传播式充电桩远程预检定方法，通过保证数个使用频率较高的充电桩测量精度，借助电动汽车的充电行为，从而将标准量值传递至整个充电过程形成的网络，完成对充电桩的远程预检定；相较于传统的现场检定方式，检定效率高，在保证准确的前提下大幅度地减少了检定所需的人力、物力、时间成本；

(3)本发明利用电动汽车BMS将标准量值传递至各充电桩，只需要保证部分充电桩的测量精度，便能对充电桩进行预检定，极大减少了检定人员的工作量，提高了检定效率，节省了检定工作耗费的成本；同时，作为一种在线的远程检定系统，能够在第一时间发现问题，保证了实时性。

附图说明

图1为本发明的电动汽车与充电桩之间的检定网络。

具体实施方式

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。

电动汽车充电桩在正常运行时，同一辆电动汽车会使用不同的充电桩进行充电，同一个充电桩也会为多辆汽车提供充电服务。电动汽车与充电桩充电的过程中会形成一张庞大的网络，如图1所示。

在充电的过程中，电动汽车的BMS系统会与充电桩进行通信与数据交换，这些在充电过程中产生的数据被称为充电过程数据。

对于充电过程中的电压、电流和电能，充电过程数据中同时包含了汽车BMS系统的测量值和充电桩的测量值，两者作差便可以估计出一者相对于另一者的测量误差；

若对一部分充电桩进行校准，保证这些充电桩的计量精度，便能通过充电过程数据估计出使用标准桩充电的汽车BMS系统的测量误差；如图1，其中具有方向的线段代表充电桩与电动汽车的一次充电过程，箭头的方向代表标准量值的传递方向。

目前使用的充电桩都采用了智能电表，能够将充电数据传输至云端数据库，由此本发明利用电动汽车与充电桩的充电过程数据便能远程地完成充电桩远程预检定。

一种传播式充电桩远程检定方法，所述方法包括以下步骤：

在电动汽车充电的过程中产生的数据被称为充电过程数据，利用所述充电过程数据来完成充电桩远程预检定，所述充电过程数据包括充电桩接口ID号(用以区分不同的充电接口)、电动汽车VIN码(用以区分不同的充电汽车)、电动汽车BMS(电池管理系统)的测量值和充电桩的测量值；

所述电动汽车BMS的测量值包括电动汽车BMS测量电压、电动汽车BMS测量电流和电动汽车BMS计量电能；所述充电桩的测量值包括充电桩测量电压、充电桩测量电流和充电桩计量电能；

对充电过程数据中电动汽车BMS的测量值和充电桩的测量值作差，得到一者相对于另一者的测量误差；其中，电流的测量误差估计方法和电压的测量误差估计方法相同；

所述预检定方法具体为：

步骤一：对使用频率高的充电桩进行校准，校准后的充电桩为标准桩，并保证标准桩测量值的精度；

步骤二：在电动汽车与标准桩的充电过程中，对标准桩测量电压、标准桩测量电流和电动汽车BMS测量电压、电动汽车BMS测量电流的测量误差进行计算，即将标准量值由标准桩传递至充电的电动汽车，获得校准车BMS测量电压、校准车BMS测量电流；

步骤三：标准车使用未校准桩充电，利用充电过程中未校准桩测量电压、未校准桩测量电流和标准车BMS测量电压、标准车BMS测量电流的误差估计来估计未校准桩的计量误差，即将标准量值由校准车传递至未校准桩，获得校准桩测量电压、校准桩测量电流；

步骤四：随着标准量值传递次数的增多，估算不确定度也会逐渐增大，当校准车或校准桩的估算不确定度超过某一阈值时，精度已经不足以向下继续传递，此时将校准车或校准桩重新变为未校准状态，等待高精度的校准系统通过充电过程对其重新校准；

步骤五：利用整个充电网络，重复步骤二和步骤三即可得到充电网络中所有未检定充电桩的测量电压、测量电流误差估计结果；

步骤六：利用测量电压、测量电流误差估计结果，根据误差传递公式，计算出充电桩的计量误差，完成远程预检定。

如图1中左侧为校准后的标准桩，车1通过与桩1充电后，通过充电过程数据对车1的BMS系统计量误差进行估计，标准量值由桩1传递至车1；当车1使用桩n+1进行充电时，已知车1的BMS计量误差模型，结合车1与桩n+1的充电过程数据，可以对桩n+1的计量误差进行估计，以此类推，便能利用电动汽车的充电过程将标准量值传递至整个充电网络，从而对网络中未鉴定的充电桩进行在线预检定。

远程预检定内容包括对充电桩的电压测量误差，电流测量误差和电能计量误差进行估计，具体的估计方法如下：

目前使用的充电桩都采用了智能电表，能够将充电数据传输至云端数据库。

所述电压测量误差估计方法为：

(1)获得充电过程数据，获得此次充电过程中汽车VIN码与充电桩接口ID号，在数据库中查询该汽车BMS测量电压和该充电桩测量电压误差估计的不确定度；将其中电压误差估计的不确定度较高系统(低精度计量系统)的充电电压数据记为U_h＝(u_h1，u_h2，...，u_hn)，电压误差估计的不确定度较低系统(高精度计量系统)的充电电压数据U_l＝(u_l1，u_l2，...，u_ln)；

(2)通过测量电压数据U_h-U_l，可得到U_h-U_l的均值

和方差

(3)计算μ_h和

通过已知的不确定度较低计量系统的误差均值μ_l和不确定度

得到不确定度较高系统的误差均值μ_h和不确定度

(4)利用公式计算，得到不确定度较高系统的电压误差后验估计

和不确定度后验估计

其中μ_h0为先验均值、

为先验方差；

(5)将后验估计

和

作为电压测量误差估计方法的先验估计。

电流误差估计与电压误差估计步骤大致相同，区别在于电压误差估计步骤(1)中带入电流充电数据。上述步骤的计算得到电流测量误差和不确定度将用于电能计量误差的估计

电能计量误差估计方法为：

电能E的计量公式为：E_c＝U_cI_ct；

其中，U_c为测量电压，I_c为测量电流，t为充电时间；

根据电能E的计量公式，电压测量误差δU_c，电流测量误差δI_c和时间测量误差δt，得到电能误差δE计算公式

δE＝δU_c·∫I_c·dt+δI_c·∫U_c·dt+U_c·I_c·δt

其中，由于时间误差的值较小可以忽略时间误差项，得到电能误差的计算公式为：

δE＝δU_c·∫I_c·dt+δI_c·∫U_c·dt

电能的测量不确定度如公式，

其中，

为电压估计不确定度，

为电流估计不确定度。

以上对本发明所提出的一种传播式充电桩远程检定方法，进行了详细介绍，对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种传播式充电桩远程检定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在电动汽车充电的过程中产生的数据被称为充电过程数据，利用所述充电过程数据来完成充电桩远程预检定，所述充电过程数据包括充电桩接口ID号、电动汽车VIN码、电动汽车BMS的测量值和充电桩的测量值；

所述电动汽车BMS的测量值包括电动汽车BMS测量电压、电动汽车BMS测量电流和电动汽车BMS计量电能；所述充电桩的测量值包括充电桩测量电压、充电桩测量电流和充电桩计量电能；

对充电过程数据中电动汽车BMS的测量值和充电桩的测量值作差，得到一者相对于另一者的测量误差；其中，电流的测量误差估计方法和电压的测量误差估计方法相同；

所述预检定方法具体为：

步骤一：对使用频率高的充电桩进行校准，校准后的充电桩为标准桩，并保证标准桩测量值的精度；

步骤二：在电动汽车与标准桩的充电过程中，对标准桩测量电压、标准桩测量电流和电动汽车BMS测量电压、电动汽车BMS测量电流的测量误差进行计算，即将标准量值由标准桩传递至充电的电动汽车，获得校准车BMS测量电压、校准车BMS测量电流；

步骤三：标准车使用未校准桩充电，利用充电过程中未校准桩测量电压、未校准桩测量电流和标准车BMS测量电压、标准车BMS测量电流的误差估计来估计未校准桩的计量误差，即将标准量值由校准车传递至未校准桩，获得校准桩测量电压、校准桩测量电流；

步骤四：随着标准量值传递次数的增多，估算不确定度也会逐渐增大，当校准车或校准桩的估算不确定度超过某一阈值时，精度已经不足以向下继续传递，此时将校准车或校准桩重新变为未校准状态，等待高精度的校准系统通过充电过程对其重新校准；

步骤五：利用整个充电网络，重复步骤二和步骤三即可得到充电网络中所有未检定充电桩的测量电压、测量电流误差估计结果；

步骤六：利用测量电压、测量电流误差估计结果，根据误差传递公式，计算出充电桩的计量误差，完成远程预检定。

2.根据根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述电压测量误差估计方法为：

(1)获得充电过程数据，获得此次充电过程中汽车VIN码与充电桩接口ID号，在数据库中查询该汽车BMS测量电压和该充电桩测量电压误差估计的不确定度；将其中电压误差估计的不确定度较高系统的充电电压数据记为U_h＝(u_h1，u_h2，...，u_hn)，电压误差估计的不确定度较低系统的充电电压数据U_l＝(u_l1，u_l2，...，u_ln)；

(2)通过测量电压数据U_h-U_l，可得到U_h-U_l的均值

和方差

(3)计算μ_h和

通过已知的不确定度较低计量系统的误差均值μ_l和不确定度

得到不确定度较高系统的误差均值μ_h和不确定度

(4)利用公式计算，得到不确定度较高系统的电压误差后验估计

和不确定度后验估计

其中μ_h0为先验均值、

为先验方差；

(5)将后验估计

和

作为电压测量误差估计方法的先验估计。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：电能计量误差估计方法为：

电能E的计量公式为：E_c＝U_cI_ct；

其中，U_c为测量电压，I_c为测量电流，t为充电时间；

根据电能E的计量公式，电压测量误差δU_c，电流测量误差δI_c和时间测量误差δt，得到电能误差δE计算公式

δE＝δU_c·∫I_c·dt+δI_c·∫U_c·dt+U_c·I_c·δt

其中，由于时间误差的值较小可以忽略时间误差项，得到电能误差的计算公式为：

δE＝δU_c·∫I_c·dt+δI_c·∫U_c·dt

电能的测量不确定度如公式，

其中，

为电压估计不确定度，

为电流估计不确定度。

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