CN106602641A - 一种充电机充电模块的调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种充电机充电模块的调度方法，充电机包括一控制模块以及M个以并联方式连接的充电模块；充电模块用于对负载充电；按照如下方式实现：控制模块根据负载所需的充电电流以及每个充电模块的输出电流，计算需要开启的充电模块的数量N；控制模块根据M个充电模块的累计运行时长，得到一预排序列；根据每个充电模块的热参数，对预排序列进行调整，得到M个充电模块启用优先等级的最优排序列；启动所述最优排序列中前N个充电模对负载充电。本发明所提出的一种充电机充电模块的调度方法，根据充电负载需求的充电电流，充电机适时调整输出与之相匹配的充电参数对充电负载进行充电，保证充电过程安全、可靠、有效。

Description

一种充电机充电模块的调度方法
技术领域
本发明涉及充电技术领域，具体涉及一种充电机充电模块的调度方法。
背景技术
应用于电动汽车充电的充电机主要包括充电模块、控制模块以及用于连接电动汽车的充电枪，充电机中核心部件是充电模块，一般充电机中配置有多个充电模块，多个充电模块的输入、输出均采用并联方式连接，根据电动汽车需求的充电电流和充电电压，控制模块控制全部充电模块工作输出相应的电压和电流给电动汽车充电。由于各种原因，充电模块之间会存在老化程度不一、新旧程度不同的情况，影响充电机的整机性能。充电机在长期使用过程中，很有可能因为个别充电模块损坏而更新模块，另一方面，市场上的充电机也会根据需要进行扩容，对充电模块进行增补，这样新旧程度不一的充电模块同时运行，如果不加控制的每次充电随机启用充电模块，或每一充电都启用全部充电模块，会加剧模块之间的性能差异，这种差异会影响充电机的整机性能。充电模块作为充电机的核心部件，其运行参数直接反应每个充电模块的剩余寿命。现有运营模式中，对于充电模块剩余寿命的监控较少，运营商无从得知相关数据，从而准确的判断是否需要提前储备备用模块。当充电模块完全寿命终结，无法及时调配新的充电模块，从而影响充电机的使用，或者长期储备备用模块，造成库存压力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种充电机充电模块的调度方法，以克服现有技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种充电机充电模块的调度方法，所述充电机包括一控制模块以及M个以并联方式连接的充电模块；所述充电模块用于对负载充电；所述方法按照如下步骤实现：
步骤S1：所述控制模块根据所述负载所需的充电电流以及每个充电模块的输出电流，计算需要开启充电模块的数量N；
步骤S2：所述控制模块根据M个充电模块的累计运行时长，得到一预排序列；根据每个充电模块的热参数，对所述预排序列进行调整，得到M个充电模块启用优先等级的最优排序列；
步骤S3：启动所述最优排序列中前N个充电模对所述负载充电；
其中，M，N均为正整数，且M≥N。
在本发明一实施例中，在所述步骤S2中，对所述预排序列进行调整具体如下：
将所述预排序列中前N个充电模块作为第一预位，将所述预排序列中后M-N个充电模块作为第二预位；依次判断第一预位中的每个充电模块的热参数是否大于一预设阀值；若是，则对第二预位中的每个充电模块的热参数进行判断，并将其与第二预位中当前热参数最小的充电模块交换位置，进而得到最优排序。
在本发明一实施例中，当第二预位中每一充电模块的热参数均大于所述预设阀值时，第一预位与第二预位中的充电模块不再交换位置。
在本发明一实施例中，在所述步骤S2中，所述热参数为充电模块的连续运行时长或充电模块的温度。
在本发明一实施例中，若当前时刻距离充电模块上一次运行的间歇时长不大于0.5小时，则该充电模块按不间断运行累计连续运行时长。
在本发明一实施例中，所述控制模块定时获取负载所需的充电电流，并计算调整需要开启充电模块的数量。
在本发明一实施例中，在所述步骤S1中，所述需要开启充电模块的数量N的计算满足以下条件：N个充电模块的输出电流的总和为所述负载所需的充电电流的1倍至3倍。
在本发明一实施例中，所述需要开启充电模块的数量按满足所述负载所需的充电电流的最少充电模块数量计算。
在本发明一实施例中，所述充电机还与一监控中心进行通讯；所述监控中心获取每个充电模块的累计运行时长，当所述监控中心监测到充电模块的累计运行时长大于预设限值时，所述监控中心发出更换该充电模块的预警提示。
相较于现有技术，本发明提出的一种充电机充电模块的调度方法具有以下有益效果：
（1）根据充电负载需求的充电电流，充电机适时调整输出与之相匹配的充电参数对充电负载进行充电，保证充电过程安全、可靠、有效。
（2）根据充电负载需求的充电电流，按照一定的规则有选择的启动或关闭充电模块，使得充电模块的运行参数趋近于一相近的范围，均衡各充电模块的老化程度，尽可能避免因为老化程度差距较大导致各充电模块之间的均流不佳、影响器件性能，提高充电机的整机性能。
（3）对充电模块的优先启用的排序中，兼顾累计运行时长和模块的热参数（连续运行时长），当其一充电模块连续长时间运行超过一定时间后，控制模块会启用另一未运行的充电模块代替该充电模块给负载充电，避免累计运行时长小的充电模块长时间连续运行，利于模块散热，延长器件使用寿命。
（4）充电模块与一监控中心通讯，对各充电模块进行统一监控，运营商可根据各充电模块的累计运行时长判定各充电模块的剩余寿命，及时储备备用模块，避免因充电模块寿命终结无法及时调配充电模块而影响充电机的使用，保证充电机能够持继运行，同时又避免长期储备备用模块的压力。
附图说明
图1为本发明一实施例中系统结构框图。
图2为本发明一实施例中充电机充电模块的调度方法的流程图。
图3为本发明一实施例中电动汽车充电电流电压曲线图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明提供一种充电机充电模块的调度方法，充电机包括一控制模块以及M个以并联方式连接的充电模块；充电模块用于对负载充电；如图1以及2所示，所述方法按照如下步骤实现：
步骤S1：控制模块根据负载所需的充电电流以及每个充电模块的输出电流，计算需要开启充电模块的数量N；
步骤S2：控制模块根据M个充电模块的累计运行时长，得到一预排序列；根据每个充电模块的热参数，对预排序列进行调整，得到M个充电模块启用优先等级的最优排序列；
步骤S3：启动最优排序列中前N个充电模对负载充电；
其中，M，N均为正整数，且M≥N。
进一步的，在本实施例中，在步骤S2中，对预排序列进行调整具体如下：
将预排序列中前N个充电模块作为第一预位，将预排序列中后M-N个充电模块作为第二预位；依次判断第一预位中的每个充电模块的热参数是否大于一预设阀值；若是，则对第二预位中的每个充电模块的热参数进行判断，并将其与第二预位中当前热参数最小的充电模块交换位置，进而得到最优排序。
进一步的，当第二预位中每一充电模块的热参数均大于预设阀值时，第一预位与第二预位中的充电模块不再交换位置。
进一步的，在本实施例中，在步骤S2中，热参数为充电模块的连续运行时长或充电模块的温度。
进一步的，若当前时刻距离充电模块上一次运行的间歇时长不大于0.5小时，则该充电模块按不间断运行累计连续运行时长。
进一步的，在本实施例中，控制模块定时获取负载所需的充电电流，并计算调整需要开启充电模块的数量N。
进一步的，在本实施例中，在步骤S1中，需要开启充电模块的数量N的计算满足以下条件：N个充电模块的输出电流的总和为负载所需的充电电流的1倍至3倍。
进一步的，在本实施例中，需要开启充电模块的数量按满足负载所需的充电电流的最少充电模块数量计算。
进一步的，在本实施例中，充电机还与一监控中心进行通讯；监控中心获取每个充电模块的累计运行时长，当监控中心监测到充电模块的累计运行时长大于预设限值时，监控中心发出更换该充电模块的预警提示。
为了让本领域技术人员进一步了解本发明提出的方法，集合以下控制实例，对该发明中涉及的控制方法做进一步说明。
在本实施例中，充电机包括一个控制模块、六个以并联方式连接的充电模块。充电模块的输出端连接一用于连接电动汽车的充电枪，充电枪通过CAN总线与控制模块连接。其中，充电模块是一种输入交流，输出直流的的转换电路，六个充电模块的输入端并联连接至电网，六个充电模块的输出端并联连接至充电枪。为便于说明，本实施例中，充电机内采用同一规格的充电模块，每个充电模块的额定输出电流是20A。
进一步的，控制模块实时记录并更新每一个充电模块的累计运行时长和连续运行时长，并产生一个充电模块优先启用的最优排序。为便于说明，对充电模块进行编号为 1#、2#、3#、4#、5#、6#，记当前各充电模块的累计运行时长由小到大的排序依次是：5#＜1#＜4#＜2#＜3#＜6#，连续运行时长由大到小的排序依次是：5#＞1#＞2#＞3#＞6#＞4#，且6#和4#充电模块的连续运行时长均达到预设的阀值。
电动汽车充电时，首先将充电枪连接电动汽车，充电机中的控制模块与电动汽车的BMS（Battery Management System，电池管理系统）单元进行信息交互，获取电动汽车充电所需的充电电压和充电电流。记当前电动汽车充电需要的充电电压为500V、充电电流为100A，即充电机需要控制输出电压500V，电流100A给电动汽车充电。此时，控制模块根据充电电流100A匹配需要启用的充电模块数量，单个充电模块的最大输出电流为20A ，根据开启的充电模块的输出电流的总和为充电电流的1至3倍，且按满足充电电流的最少充电模块数量计算，则需启用5个充电模块。此时，5#、1#、4#、2#、3#均处于预排序中的第一预位，6#处于预排序中的第二预位。第一预位中的第一个充电模块5#的连续运行时长超过预设的阀值，而第二预位的充电模块6#未超过预设的阀值，交换5#和6#的位置，交换之后，第二预位中每一充电模块的连续运行时长均满足预设的阀值时，第一预位与第二预位中的充电模块不再交换位置，可不再判断第一预位中的充电模块的连续运行时长是否超过预设的阀值。此时得到最优排序为：6#、1#、4#、2#、3#、5#，应开启在前的充电模块，并控制各充电模块的输出电压，使其满足电动汽车的充电要求。
电动汽车在充电过程中，其充电电压和充电电流的曲线如图3所示，电动汽车充电过程一般会经过两个阶段，恒流模式和恒压模式。在恒压模式下，电动汽车充电需求的电流会越来越小，所需开启的充电模块数量也会逐渐减少。充电过程中，控制模块与电动汽车的BMS单元进行信息交互，定时获取当前电动汽车充电需要的充电电压和充电电流，在充电进入恒压模式或需求的电流减小后，如需求的充电电流为50A，则只需开启3个充电模块就可满足需求。此时会重新按照上述步骤对各充电模块进行排序得到最优排序，并开启此时最优排序中在前的3个充电模块，以此类推，直到电动汽车完成充电，关闭全部充电模块。
本实施例中未说明部分与现有技术一致，故不作具体说明。
当电动汽车所需的充电电流大于该充电机的最大输出电流时，充电机首先开启全部充电模块以最大输出电流对电动汽车进行充电，随着充电的进行，电动汽车充电需求的电流将小于充电机的最大输出电流，进而控制模块根据电动汽车所需的充电电流调整需要开启的充电模块数量，按照本发明所述方法对充电模块进行调度。
本实施例中的充电机还与一用于对所述充电机进行监控的监控中心进行通信，充电机与监控中心之间采用TCP/IP进行通信，不同充电机的控制模块将各充电模块当前的运行参数传输至监控中心进行统一监控。当监控中心接收到大量的充电模块的运行参数数据中，监控到某些充电模块的运行参数超出该充电模块的预设运行参数时，监控中心发出更换该充电模块的预警提示，为运营商更换备用模块提供数据支持。
在本实施例中，根据电动汽车需求的充电电压和充电电流，充电机适时调整输出与之相匹配的充电参数对电动车进行充电，保证充电过程安全、可靠、有效；按照一定的规则有选择的启动/关闭充电模块，使得充电模块的运行参数趋近于一相近的范围，均衡各充电模块的老化程度，尽可能避免因为老化程度差距较大导致各充电模块之间的均流不佳、影响器件性能，提高充电机的整机性能；对充电模块的优先启用的排序中，兼顾累计运行时长和连续运行时长，累计运行时长小的充电模块具有一定的轮休机制，利于该模块散热，延长器件使用寿命；采用一监控中心对各充电机的充电模块进行统一监控，运营商可根据各充电模块的运行参数判定各充电模块的剩余寿命，及时储备备用模块，避免因充电模块寿命终结无法及时调配充电模块而影响充电机的使用，保证充电机能够持继运行，同时又避免长期储备备用模块的压力。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种充电机充电模块的调度方法，所述充电机包括一控制模块以及M个以并联方式连接的充电模块；所述充电模块用于对负载充电；其特征在于，所述方法按照如下步骤实现：
步骤S1：所述控制模块根据所述负载所需的充电电流以及每个充电模块的输出电流，计算需要开启充电模块的数量N；
步骤S2：所述控制模块根据M个充电模块的累计运行时长，得到一预排序列；根据每个充电模块的热参数，对所述预排序列进行调整，得到M个充电模块启用优先等级的最优排序列；
步骤S3：启动所述最优排序列中前N个充电模对所述负载充电；
其中，M，N均为正整数，且M≥N。
2.根据权利要求1所述的一种充电机充电模块的调度方法，其特征在于，在所述步骤S2中，对所述预排序列进行调整具体如下：
将所述预排序列中前N个充电模块作为第一预位，将所述预排序列中后M-N个充电模块作为第二预位；依次判断第一预位中的每个充电模块的热参数是否大于一预设阀值；若是，则对第二预位中的每个充电模块的热参数进行判断，并将其与第二预位中当前热参数最小的充电模块交换位置，进而得到最优排序。
3.根据权利要求2所述的一种充电机充电模块的调度方法，其特征在于，当第二预位中每一充电模块的热参数均大于所述预设阀值时，第一预位与第二预位中的充电模块不再交换位置。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种充电机充电模块的调度方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述热参数为充电模块的连续运行时长或充电模块的温度。
5.根据权利要求4所述的一种充电机充电模块的调度方法，其特征在于，若当前时刻距离充电模块上一次运行的间歇时长不大于0.5小时，则该充电模块按不间断运行累计连续运行时长。
6.根据权利要求1所述的一种充电机充电模块的调度方法，其特征在于，所述控制模块定时获取负载所需的充电电流，并计算需要开启充电模块的数量N。
7.根据权利要求1或6所述的一种充电机充电模块的调度方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述需要开启充电模块的数量N的计算满足以下条件：N个充电模块的输出电流的总和为所述负载所需的充电电流的1倍至3倍。
8.根据权利要求7所述的一种充电机充电模块的调度方法，其特征在于，所述需要开启充电模块的数量按满足所述负载所需的充电电流的最少充电模块数量计算。
9.根据权利要求1所述的一种充电机充电模块的调度方法，其特征在于，所述充电机还与一监控中心进行通讯；所述监控中心获取每个充电模块的累计运行时长，当所述监控中心监测到充电模块的累计运行时长大于预设限值时，所述监控中心发出更换该充电模块的预警提示。
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