CN108394287B - 电动汽车柔性充电设备的控制方法和装置 - Google Patents

电动汽车柔性充电设备的控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车柔性充电设备的控制方法和装置，所述方法包括：获取每个控制开关的开关状态，所述开关状态包括断开状态和闭合状态；根据所述开关状态计算每个充电模块所连接的充电终端的数量；根据所连接的充电终端的数量判断每个充电模块的是否处于危险状态，并控制关断处于危险状态的充电模块。本发明通过实时监控控制开关的通断状态，来控制柔性充电设备中充电模块的运行状态，保证充电模块安全运行，可靠性高。此外，本发明能够实时响应充电终端所连接的电动汽车的充电功率需求，使电动汽车柔性充电设备能够给多个相同功率需求或不同功率需求电动汽车同时充电，提升了充电效率和用户体验。

Description

电动汽车柔性充电设备的控制方法和装置
技术领域
本发明涉及电动车充电技术领域，尤其涉及一种电动汽车柔性充电设备的控制方法和装置。
背景技术
随着电动汽车的蓬勃发展，电动汽车正在逐步取代传统燃油汽车成为新一代交通工具，各类电动车的充电设备也在快速发展。柔性充电设备由于具有模块化可扩展、电能利用率高、多个充电终端等优点，受到广泛关注。电动汽车柔性充电设备包括多个充电模块和多个充电终端，通常充电模块数大于充电终端数。每一个充电终端通过对应的控制开关连接到充电模块的直流母线上，所有的控制开关组成了一个开关矩阵。为了保证柔性充电设备安全工作，在任何时刻一个充电模块至多连接到预设连接量的充电终端。此外，一个充电终端可以通过多个控制开关连接到多个充电模块，根据充电终端的功率需求实时调整连接充电模块的个数。
控制开关组成了复杂的开关矩阵，当充电模块和充电终端的数量增大时，开关矩阵的规模非常大。例如：柔性充电设备有10个充电模块和5个充电终端，开关矩阵一共有50个控制开关。柔性充电设备控制大规模的控制开关通断极有可能出现误发控制信号，而且工业现场电磁环境恶劣，电磁干扰极易导致控制开关误动作。因此可能导致充电模块同时连接到几个充电终端，从而无法保证充电模块安全工作,此外，如果充电终端连接的充电模块数不符合充电终端的充电功率需求，则充电终端将无法再需求功率下充电。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电动汽车柔性充电设备的控制方法和装置，通过控制开关矩阵状态，使充电模块连接的直流母线上的控制开关实现互锁功能，保证当充电模块已经连接到预设连接量的充电终端时，不能够再连接到其他任何充电终端，即使控制开关因为现场电磁干扰或者其他因素导致控制开关误动作，也能保证充电模块的安全；此外，本发明能够实时响应充电终端的功率需求，柔性分配充电模块连接到充电终端，使电动汽车柔性充电设备能够同时为多个电动汽车充电。
根据本发明一方面，提供了电动汽车柔性充电设备的控制方法，所述方法包括：
获取每个控制开关的开关状态，所述开关状态包括断开状态和闭合状态；
根据所述开关状态计算每个充电模块所连接的充电终端的数量；
根据所连接的充电终端的数量判断每个充电模块的是否处于危险状态，并控制关断处于危险状态的充电模块。
进一步的，所述根据所连接的充电终端的数量判断每个充电模块是否处于危险状态，并控制关断处于危险状态的充电模块包括以下步骤：
将所连接的充电终端的数量和预设连接量进行比较：
若所连接的充电终端的数量>预设连接量，则所述充电模块处于危险状态，发出控制关断指令，关断所述充电模块；
若0<所连接的充电终端的数量≤预设连接量，则所述充电模块处于运行状态；
若所连接的充电终端的数量＝0，则该充电模块处于退出状态，不发控制指令；
其中，所述运行状态和所述退出状态均为安全状态，不发控制指令。
进一步的，所述方法还包括：
对所述处于危险状态的充电模块进行自检：
若所述处于危险状态的充电模块出现不可恢复的故障，则不再对所述处于危险状态的充电模块发出控制指令；
若所述处于危险状态的充电模块自检正常，则将所述充电模块设置为退出状态，等待接收运行指令进行运行。
进一步的，所述方法还包括：
重新获取每个控制开关的开关状态，并获取每个充电终端接收的充电功率请求；
根据所述充电功率请求计算每个充电终端所需连接的充电模块数量；
根据所述重新获取的每个控制开关的开关状态，计算每个充电终端实际连接的充电模块数量；
将每个充电终端所需连接的充电模块数量与实际连接的充电模块数量进行比较，通过控制调整所述充电终端实际连接的充电模块数量，使每个充电终端实际连接的充电模块数量等于所需连接的充电模块数量。
进一步的，所述控制调整所述充电终端实际连接的充电模块数量，使每个充电终端实际连接的充电模块数量等于所需连接的充电模块数量包括以下步骤：
设若实际连接的充电模块数量为P，所需连接的充电模块数量为Q，其中，P、Q均为正整数；
若P<Q，则发出控制闭合指令，从退出状态的充电模块中闭合Q-P个对应的控制开关；
若P＝Q，则不发出控制指令；
若P>Q，则发出控制关断指令，断开与所述充电终端相连接的P-Q个控制开关，使断开控制开关对应连接的充电模块处于退出状态。
进一步的，若P<Q，则发出控制闭合指令，从退出状态的充电模块中闭合Q-P个对应的控制开关，还包括：
获取当前退出状态的充电模块数量W；
将W和(Q-P)进行比较：
若W≥(Q-P)，则发出第一控制闭合指令，从退出状态的充电模块中闭合Q-P个对应的控制开关；
若W<(Q-P)，则发出第二控制闭合指令，闭合当前所有处于退出状态的充电模块，同时等待出现新的退出状态的充电模块时继续闭合，直至闭合Q-P个充电模块。
根据本发明另一方面，提供了一种电动汽车柔性充电设备的控制装置，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取每个控制开关的开关状态，所述开关状态包括断开状态和闭合状态；
第一计算模块，用于根据所述开关状态计算每个充电模块所连接的充电终端的数量；
第一控制模块，用于根据所连接的充电终端的数量判断每个充电模块的是否处于危险状态，并控制关断处于危险状态的充电模块。
进一步的，所述第一控制模块包括：
第一比较单元，用于将所连接的充电终端的数量和预设连接量进行比较，得到第一比较结果：
第一控制单元，用于根据所述第一比较结果执行以下操作：
若所连接的充电终端的数量>预设连接量，则所述充电模块处于危险状态，发出控制关断指令，关断所述充电模块；
若0<所连接的充电终端的数量≤预设连接量，则所述充电模块处于运行状态，不发控制指令；
若所连接的充电终端的数量＝0，则该充电模块处于退出状态，不发控制指令；
其中，所述运行状态和所述退出状态均为安全状态。
进一步的，所述装置还包括自检模块，用于对所述处于危险状态的充电模块进行自检，具体为：
若所述处于危险状态的充电模块出现不可恢复的故障，则所述第一控制模块不再对所述处于危险状态的充电模块发出控制指令；
若所述处于危险状态的充电模块自检正常，则将所述充电模块设置为退出状态，等待接收运行指令进行运行。
进一步的，所述装置还包括：
第二获取模块，用于重新获取每个控制开关的开关状态，并获取每个充电终端接收的充电功率请求；
第二计算模块，用于根据所述充电功率请求计算每个充电终端所需连接的充电模块数量；
第三计算模块，用于根据所述重新获取的每个控制开关的开关状态，计算每个充电终端实际连接的充电模块数量；
第二控制模块，用于将每个充电终端所需连接的充电模块数量与实际连接的充电模块数量进行比较，通过控制调整所述充电终端实际连接的充电模块数量，使每个充电终端实际连接的充电模块数量等于所需连接的充电模块数量。
进一步的，所述第二控制模块包括：
第二比较单元，用于将每个充电终端所需连接的充电模块数量与实际连接的充电模块数量进行比较，得到第二比较结果；
第二控制单元，用于根据所述第二比较结果执行以下操作：
设若实际连接的充电模块数量为P，所需连接的充电模块数量为Q，其中，P、Q均为正整数；
若P<Q，则发出控制闭合指令，从退出状态的充电模块中闭合Q-P个对应的控制开关；
若P＝Q，则不发出控制指令；
若P>Q，则发出控制关断指令，断开与所述充电终端相连接的P-Q个控制开关，使断开控制开关对应连接的充电模块处于退出状态。
进一步的，所述第二控制模块还包括：
获取单元，用于获取当前退出状态的充电模块数量W；
第三控制单元，用于将W和(Q-P)进行比较：
若W≥(Q-P)，则发出第一控制闭合指令，从退出状态的充电模块中闭合Q-P个对应的控制开关；
若W<(Q-P)，则发出第二控制闭合指令，闭合当前所有处于退出状态的充电模块，同时等待出现新的退出状态的充电模块时继续闭合，直至闭合Q-P个充电模块。
根据本发明又一方面，提供一种柔性充电系统，所述系统包括多个充电模块、多个充电终端和一个所述控制装置，其中，
每个充电模块通过一条直流母线与所述多个充电终端连接，每个所述充电模块和每个所述充电终端件设有一控制开关，所述充电模块通过CAN总线与所述控制装置相连接；所述充电终端与所述控制装置通过CAN总线连接；
所述充电模块用于提供电能；
所述控制开关用于控制所述充电模块和所述充电终端连接或断开，并通过控制回路将实时开关状态发送给所述控制装置；
所述充电终端用于接收电动汽车发出的充电功率需求，并将所述充电功率需求发送给所述控制装置；
所述控制装置用于通过控制所述开关状态来控制所述柔性充电系统。
根据本发明又一方面，提供一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现所述方法的步骤。
根据本发明又一方面，提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述指令在由一计算机或处理器执行时实现所述方法的步骤。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明一种电动汽车柔性充电设备的控制方法、装置和柔性充电系统，可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：
本发明通过实时监控控制开关的通断状态，来控制柔性充电设备中充电模块的运行状态，使充电模块连接的直流母线上的控制开关实现互锁功能，保证当充电模块已经连接到预设连接量的充电终端时，不能够再连接到其他任何充电终端，即使控制开关因为现场电磁干扰或者其他因素导致控制开关误动作，也能保证充电模块安全运行，从而保证了电动汽车柔性充电设备的安全运行，可靠性高。此外，本发明能够实时响应充电终端所连接的电动汽车的充电功率需求，使电动汽车柔性充电设备能够给多个相同功率需求或不同功率需求电动汽车同时充电，提升了充电效率和用户体验。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一实施例的电动汽车柔性充电设备的控制方法示意图；
图2为本发明又一实施例的电动汽车柔性充电设备的控制方法示意图；
图3为本发明一实施例的电动汽车柔性充电设备的控制方法流程图；
图4为本发明又一实施例的电动汽车柔性充电设备的控制方法流程图；
图5为本发明又一实施例的电动汽车柔性充电设备的控制装置示意图；
图6为本发明又一实施例的电动汽车柔性充电设备的控制装置示意图；
图7为本发明一实施例提供的柔性充电系统示意图。
主要附图标记说明：
1-第一获取模块 2-第一计算模块 3-第一控制模块
4-第二获取模块 5-第二计算模块 6-第三计算模块
7-第二控制模块
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种电动汽车柔性充电设备的控制方法和装置的具体实施方式及其功效，详细说明如后。
如图1所示，本发明提供了电动汽车柔性充电设备的控制方法，所述方法包括：
步骤S1、获取每个控制开关的开关状态，所述开关状态包括断开状态和闭合状态；
步骤S2、根据所述开关状态计算每个充电模块所连接的充电终端的数量；
步骤S3、根据所连接的充电终端的数量判断每个充电模块的是否处于危险状态，并控制关断处于危险状态的充电模块。
需要说明的是，本发明所述的电动汽车泛指可利用所述柔性充电设备进行充电的车辆，并不仅限定为纯电动汽车，也可以为混动汽车。控制开关可以为继电器或电力电子开关器件等，可实现控制断开或闭合电路的开关器件均可适用于此。充电终端可以为传导式充电终端或辐射式传导终端等。
步骤S3包括以下子步骤：
步骤S301、将所连接的充电终端的数量和预设连接量进行比较：
步骤S302、若所连接的充电终端的数量>预设连接量，则所述充电模块处于危险状态，发出控制关断指令，关断所述充电模块；
若0<所连接的充电终端的数量≤预设连接量，则所述充电模块处于运行状态；
若所连接的充电终端的数量＝0，则该充电模块处于退出状态，不发控制指令；
其中，所述运行状态和所述退出状态均为安全状态，不发控制指令。
由于处于危险状态的充电模块可能是由于接入的充电终端的数量超过预设连接量导致其处于危险状态，也可能是充电模块自身出现故障导致出现误报的情况，因此，在一些实施例中，可对被关断的处于危险状态的充电模块进一步进行自检判断，具体包括：
步骤S31、对所述处于危险状态的充电模块进行自检：
步骤S32、若所述处于危险状态的充电模块出现不可恢复的故障，则不再对所述处于危险状态的充电模块发出控制指令；
若所述处于危险状态的充电模块自检正常，则将所述充电模块设置为退出状态，等待接收运行指令进行运行。
在确保各充电模块处于安全状态下的基础上，可进一步控制电动汽车柔性充电设备满足接入充电的电动汽车的充电需求，使电动汽车快速、稳定地完成充电，提升用于体验，在一些实施例中，如图2所示，具体还包括以下步骤：
步骤S4、重新获取每个控制开关的开关状态，并获取每个充电终端接收的充电功率请求；
步骤S5、根据所述充电功率请求计算每个充电终端所需连接的充电模块数量；
步骤S6、根据所述重新获取的每个控制开关的开关状态，计算每个充电终端实际连接的充电模块数量；
步骤S7、将每个充电终端所需连接的充电模块数量与实际连接的充电模块数量进行比较，通过控制调整所述充电终端实际连接的充电模块数量，使每个充电终端实际连接的充电模块数量等于所需连接的充电模块数量，具体分为以下几种情况：
设若实际连接的充电模块数量为P，所需连接的充电模块数量为Q，其中，P、Q均为正整数；
若P<Q，则发出控制闭合指令，从退出状态的充电模块中闭合Q-P个对应的控制开关；
若P＝Q，则不发出控制指令；
若P>Q，则发出控制关断指令，断开与所述充电终端相连接的P-Q个控制开关，使断开控制开关对应连接的充电模块处于退出状态。
在一些实施例中，发出闭合指令，从退出状态的充电模块中闭合Q-P个充电模块时，还有可能存在退出状态的充电模块的数量不足以满足闭合指令的情况，因此为了进一步提高控制的准确性，可在发出控制闭合指令前，进行如下步骤：
步骤S701、获取当前退出状态的充电模块数量W；
步骤S702、将W和(Q-P)进行比较：
若W≥(Q-P)，则发出第一控制闭合指令，从退出状态的充电模块中闭合Q-P个对应的控制开关；
若W<(Q-P)，则发出第二控制闭合指令，闭合当前所有处于退出状态的充电模块，同时等待出现新的退出状态的充电模块时继续闭合，直至闭合Q-P个充电模块。
当有多个充电终端在等待出现退出状态的充电模块时，优先将退出状态的充电模块连接到等待时间长的充电终端。当同时有几个充电终端同时处于等待状态，则出现新的退出状态的充电模块时，优先将退出状态的充电模块连接到需要充电模块数量少的充电终端。
通过以上调整充电终端所连接的充电模块的数量，可使电动汽车在所需的功率下充电，且通过该控制方法使电动汽车柔性充电设备在保证各模块安全运行的情况下，可满足不同功率需求的电动汽车使用该柔性充电设备进行充电，提升了充电设备的可靠性以及用户的体验。
由于多个充电模块和多个充充电设备通过控制开关连接构成了开关矩阵，因此本发明所述方法可采用矩阵进行计算，简化计算流程，并提高计算的精度。以下通过一具体示例进行说明，该示例仅为本发明一具体实施例，计算方法和运算过程可根据具体需求进行适应性调整，并非仅限于此。
设电动汽车柔性充电设备包括M个充电模块和N个充电终端，通常情况下，为保证各充电终端被高效利用，充电模块的数量大于充电终端数，因此本实施例中，设M>N，其中M和N均为正整数，每一个充电模块通过单独的一条母线和N个控制开关连接到N个充电终端，因此共有M条母线和M×N个开关，构成了M×N开关矩阵。
如图3所示，步骤S11、获取开关M×N矩阵上各个控制开关的状态量，所述状态量表示控制开关的开关状态，包括断开状态和闭合状态，设断开状态为0，闭合状态为1,由此可得出如下的开关状态矩阵：
Figure BDA0001474575810000091
其中，sij表示接第i个充电模块和第j个充电终端的控制开关的开关状态量，sij＝0或1，1≤i≤M,1≤j≤N。第i个行向量si*＝(si1…siN)表示连接第i个充电模块和N个充电终端的所有控制开关的开关状态向量；第j个列向量s*j＝(s1j…sMj)T表示连接第j个充电终端和M个充电模块的所有控制开关的开关状态向量。
步骤S12、通过调整开关状态矩阵实现控制开关的互锁，使充电模块安全可靠地运行。
为了使充电模块安全运行，在任何时刻第i个充电模块至多连接预设连接量的充电终端，本示例中，预设连接量为1，即在任何时刻第i个充电模块至多只连接一个充电终端。在一些实施例中，可通过对充电模块和充电终端的规格，实现充电模块可同时连接多个充电终端。
获取开关状态矩阵第i个行向量si*＝(si1…siN)，并对其进行求和运算得出Sumi*，Sumi*表示当前时刻第i个充电模块连接的充电终端的数量。若Sumi*＝0，则第i个充电模块处于退出状态，第i个充电模块进入退出矩阵Q；若Sumi*＝1，则第i个充电模块处于运行状态，第i个充电模块进入运行矩阵R，其中，退出状态和投入状态均属于安全状态。若Sumi*＞1，则第i个充电模块处于危险状态，此时控制发出关断指令，强制断开与该充电模块连接的所有控制开关。
强制断开该充电模块后，可进一步的对该充电模块进行自检，如果该充电模块出现不可恢复的故障，则不再对该模块发出控制指令；如果自检正常，该充电模块进入退出矩阵Q，等待下一次控制指令投入运行。
如图4所示，步骤S13、在确保各充电模块处于安全状态下的基础上，可进一步控制电动汽车柔性充电设备满足接入充电的电动汽车的充电需求，具体为：
设第j个充电终端接收到充电车辆BMS的充电功率需求，根据充电需求功率需求计算得出需要Kj个充电模块同时对该充电终端供电。此时通过CAN总线获取当前开关状态矩阵S，对开关状态矩阵S的第j个列向量
s*j＝(s1j…sMj)T进行求和运算得出Sum*j，Sum*j表示该充电终端实际连接的充电模块数量：当Sum*j＝Kj时，不需要增加连接的充电模块，不发出控制指令；当Sum*j>Kj，发出关断指令，断开此时与该第j个充电终端连接的Sum*j-Kj个控制开关，对应连接的充电模块退出矩阵。这些断开的充电模块暂时进入退出矩阵Q；当Sum*j<Kj，发出闭合指令，从退出矩阵Q中闭合Kj-Sum*j个充电模块。
在一些实施例中，发出闭合指令，从退出矩阵Q中闭合Kj-Sum*j个充电模块时，还有可能存在退出矩阵Q中的充电模块数量不足以满足闭合指令的情况，因此为了进一步提高控制的准确性，可在发出控制闭合指令前，进行如下步骤：
步骤S131、计算退出矩阵Q中的充电模块数量NumQ；
步骤S132、将NumQ和(Kj-Sum*j)进行比较：
若NumQ≥(Kj-Sum*j)时，发出第一控制闭合指令，从退出矩阵Q中闭合Kj-Sum*j个充电模块；
若NumQ<(Kj-Sum*j)时，发出第二控制闭合指令，闭合退出矩阵Q中所有的充电模块，同时等待退出矩阵Q中有新的充电模块时继续闭合，直至闭合(Kj-Sum*j)个充电模块。
当有多个充电终端同时发出充电功率需求，则可优先满足充电功率需求较小的充电终端，以提高柔性充电设备的充电效率，
本发明所述电动汽车柔性充电设备的控制方法通过实时监控控制开关的通断状态，来控制柔性充电设备中充电模块的运行状态，使充电模块连接的直流母线上的控制开关实现互锁功能，保证当充电模块已经连接到预设连接量的充电终端时，不能够再连接到其他任何充电终端，即使控制开关因为现场电磁干扰或者其他因素导致控制开关误动作，也能保证充电模块安全运行，从而保证了电动汽车柔性充电设备的安全运行，可靠性高。此外，所述方法能够实时响应充电终端所连接的电动汽车的充电功率需求，使电动汽车柔性充电设备能够给多个相同功率需求或不同功率需求电动汽车同时充电，提升了充电效率和用户体验。
如图5所示，本发明提供了一种电动汽车柔性充电设备的控制装置，所述装置包括第一获取模块1、第一计算模块2和第一控制模块3，其中，第一获取模块1用于获取每个控制开关的开关状态，所述开关状态包括断开状态和闭合状态。第一计算模块2用于根据所述开关状态计算每个充电模块所连接的充电终端的数量。第一控制模块3用于根据所连接的充电终端的数量判断每个充电模块的是否处于危险状态，并控制关断处于危险状态的充电模块。
需要说明的是，本发明所述的电动汽车泛指可利用所述柔性充电设备进行充电的车辆，并不仅限定为纯电动汽车，也可以为混动汽车。控制开关可以为继电器或电力电子开关器件等，可实现控制断开或闭合电路的开关器件均可适用于此。充电终端可以为传导式充电终端或辐射式传导终端等。
第一控制模块3包括第一比较单元和第一控制单元，其中，第一比较单元用于将所连接的充电终端的数量和预设连接量进行比较，得到第一比较结果。第一控制单元用于根据所述第一比较结果执行以下操作：若所连接的充电终端的数量>预设连接量，则所述充电模块处于危险状态，发出控制关断指令，关断所述充电模块；若0<所连接的充电终端的数量≤预设连接量，则所述充电模块处于运行状态，不发控制指令；若所连接的充电终端的数量＝0，则该充电模块处于退出状态，不发控制指令；其中，所述运行状态和所述退出状态均为安全状态。
由于处于危险状态的充电模块可能是由于接入的充电终端的数量超过预设连接量导致其处于危险状态，也可能是充电模块自身出现故障导致出现误报的情况，因此，在一些实施例中，可通过自检模块对被关断的处于危险状态的充电模块进一步进行自检判断，具体为：
若所述处于危险状态的充电模块出现不可恢复的故障，则所述第一控制模块3不再对所述处于危险状态的充电模块发出控制指令；
若所述处于危险状态的充电模块自检正常，则将所述充电模块设置为退出状态，等待接收运行指令进行运行。
在确保各充电模块处于安全状态下的基础上，可进一步控制电动汽车柔性充电设备满足接入充电的电动汽车的充电需求，使电动汽车快速、稳定地完成充电，提升用于体验，在一些实施例中，如图6所示，所述装置还包括：第二获取模块4、第二计算模块5、第三计算模块6和第二控制模块7。
其中，第二获取模块4用于重新获取每个控制开关的开关状态，并获取每个充电终端接收的充电功率请求。第二计算模块5用于根据所述充电功率请求计算每个充电终端所需连接的充电模块数量。第三计算模块6用于根据所述重新获取的每个控制开关的开关状态，计算每个充电终端实际连接的充电模块数量。第二控制模块7用于将每个充电终端所需连接的充电模块数量与实际连接的充电模块数量进行比较，通过控制调整所述充电终端实际连接的充电模块数量，使每个充电终端实际连接的充电模块数量等于所需连接的充电模块数量。
第二控制模块7包括：第二比较单元和第二控制单元。第二比较单元用于将每个充电终端所需连接的充电模块数量与实际连接的充电模块数量进行比较，得到第二比较结果。第二控制单元用于根据所述第二比较结果执行以下操作：设若实际连接的充电模块数量为P，所需连接的充电模块数量为Q，其中，P、Q均为正整数；若P<Q，则发出控制闭合指令，从退出状态的充电模块中闭合Q-P个对应的控制开关；若P＝Q，则不发出控制指令；若P>Q，则发出控制关断指令，断开与所述充电终端相连接的P-Q个控制开关，使断开控制开关对应连接的充电模块处于退出状态。
在一些实施例中，所述第二控制模块7发出闭合指令，从退出状态的充电模块中闭合Q-P个充电模块时，还有可能存在退出状态的充电模块的数量不足以满足闭合指令的情况，因此为了进一步提高控制的准确性，所述第二控制模块7还包括获取单元和第三控制单元，获取单元用于获取当前退出状态的充电模块数量W。第三控制单元用于将W和(Q-P)进行比较：若W≥(Q-P)，则发出第一控制闭合指令，从退出状态的充电模块中闭合Q-P个对应的控制开关；若W<(Q-P)，则发出第二控制闭合指令，闭合当前所有处于退出状态的充电模块，同时等待出现新的退出状态的充电模块时继续闭合，直至闭合Q-P个充电模块。
当有多个充电终端在等待出现退出状态的充电模块时，优先将退出状态的充电模块连接到等待时间长的充电终端。当同时有几个充电终端同时处于等待状态，则出现新的退出状态的充电模块时，优先将退出状态的充电模块连接到需要充电模块数量少的充电终端。
通过以上调整充电终端所连接的充电模块的数量，可使电动汽车在所需的功率下充电，且通过该控制方法使电动汽车柔性充电设备在保证各模块安全运行的情况下，可满足不同功率需求的电动汽车使用该柔性充电设备进行充电，提升了充电设备的可靠性以及用户的体验。
由于多个充电模块和多个充充电设备通过控制开关连接构成了开关矩阵，因此本发明所述装置中涉及到计算的部分可采用矩阵进行计算，简化计算流程，并提高计算的精度。以下通过一具体示例进行说明，该示例仅为本发明一具体实施例，计算方法和运算过程可根据具体需求进行适应性调整，并非仅限于此。
设电动汽车柔性充电设备包括M个充电模块和N个充电终端，通常情况下，为保证各充电终端被高效利用，充电模块的数量大于充电终端数，因此本实施例中，设M>N，其中M和N均为正整数，每一个充电模块通过单独的一条母线和N个控制开关连接到N个充电终端，因此共有M条母线和M×N个开关，构成了M×N开关矩阵。
第一获取模块1获取开关M×N矩阵上各个控制开关的状态量，所述状态量表示控制开关的开关状态，包括断开状态和闭合状态，设断开状态为0，闭合状态为1,由此可得出如下的开关状态矩阵：
Figure BDA0001474575810000131
其中，sij表示接第i个充电模块和第j个充电终端的控制开关的开关状态量，sij＝0或1，1≤i≤M,1≤j≤N。第i个行向量si*＝(si1…siN)表示连接第i个充电模块和N个充电终端的所有控制开关的开关状态向量；第j个列向量s*j＝(s1j…sMj)T表示连接第j个充电终端和M个充电模块的所有控制开关的开关状态向量。
为了使充电模块安全运行，在任何时刻第i个充电模块至多连接预设连接量的充电终端，本示例中，预设连接量为1，即在任何时刻第i个充电模块至多只连接一个充电终端。在一些实施例中，可通过对充电模块和充电终端的规格，实现充电模块可同时连接多个充电终端。
第一计算模块2获取开关状态矩阵第i个行向量si*＝(si1…siN)，并对其进行求和运算得出Sumi*，Sumi*表示当前时刻第i个充电模块连接的充电终端的数量。
第一控制模块3通过调整开关状态矩阵实现控制开关的互锁，使充电模块安全可靠地运行，具体地，若Sumi*＝0，则第i个充电模块处于退出状态，第i个充电模块进入退出矩阵Q；若Sumi*＝1，则第i个充电模块处于运行状态，第i个充电模块进入运行矩阵R，其中，退出状态和投入状态均属于安全状态。若Sumi*＞1，则第i个充电模块处于危险状态，此时控制发出关断指令，强制断开与该充电模块连接的所有控制开关。
强制断开该充电模块后，可进一步的通过自检模块对该充电模块进行自检，如果该充电模块出现不可恢复的故障，则不再对该模块发出控制指令；如果自检正常，该充电模块进入退出矩阵Q，等待下一次控制指令投入运行。
在确保各充电模块处于安全状态下的基础上，可进一步控制电动汽车柔性充电设备满足接入充电的电动汽车的充电需求，具体地：
第二获取模块4获取开关状态矩阵的第j个列向量s*j＝(s1j…sMj)T，并获取每个充电终端接收的充电功率请求；设第j个充电终端接收到充电车辆BMS的充电功率需求。第二计算模块5根据充电需求功率需求计算得出需要Kj个充电模块同时对该充电终端供电。通过CAN总线获取当前开关状态矩阵S，第三计算模块6对开关状态矩阵S的第j个列向量s*j＝(s1j…sMj)T进行求和运算得出Sum*j，Sum*j表示该充电终端实际连接的充电模块数量。第二控制模块7将Kj和Sum*j进行比较，通过控制调整Sum*j，使Kj等于Sum*j。具体为：当Sum*j＝Kj时，不需要增加连接的充电模块，不发出控制指令；当Sum*j>Kj，发出关断指令，断开此时与该第j个充电终端连接的Sum*j-Kj个控制开关，对应连接的充电模块退出矩阵。这些断开的充电模块暂时进入退出矩阵Q；当Sum*j<Kj，发出闭合指令，从退出矩阵Q中闭合Kj-Sum*j个充电模块。
在一些实施例中，发出闭合指令，从退出矩阵Q中闭合Kj-Sum*j个充电模块时，还有可能存在退出矩阵Q中的充电模块数量不足以满足闭合指令的情况，因此为了进一步提高控制的准确性，可在发出闭合指令前，第三计算模块6计算退出矩阵Q中的充电模块数量NumQ；第二控制模块7将NumQ和(Kj-Sum*j)进行比较：若NumQ≥(Kj-Sum*j)时，控制发出闭合指令，从退出矩阵Q中闭合Kj-Sum*j个充电模块；若NumQ<(Kj-Sum*j)时，控制发出闭合指令，闭合退出矩阵Q中所有的充电模块，同时等待退出矩阵Q中有新的充电模块时继续闭合，直至闭合(Kj-Sum*j)个充电模块。
当有多个充电终端同时发出充电功率需求，则可优先满足充电功率需求较小的充电终端，以提高柔性充电设备的充电效率。
本发明所述电动汽车柔性充电设备的控制装置通过实时监控控制开关的通断状态，来控制柔性充电设备中充电模块的运行状态，使充电模块连接的直流母线上的控制开关实现互锁功能，保证当充电模块已经连接到预设连接量的充电终端时，不能够再连接到其他任何充电终端，即使控制开关因为现场电磁干扰或者其他因素导致控制开关误动作，也能保证充电模块安全运行，从而保证了电动汽车柔性充电设备的安全运行，可靠性高。此外，所述装置能够实时响应充电终端所连接的电动汽车的充电功率需求，使电动汽车柔性充电设备能够给多个相同功率需求或不同功率需求电动汽车同时充电，提升了充电效率和用户体验。
如图7所示，本发明提供一种柔性充电系统，所述系统包括多个充电模块、多个充电终端和一个所述控制装置，其中，每个充电模块通过一条直流母线与所述多个充电终端连接，每个所述充电模块和每个所述充电终端件设有一控制开关，所述充电模块通过充电模块通讯总线与所述控制装置相连接；所述充电终端与所述控制装置通过充电终端控制总线连接；充电模块通讯总线和充电终端控制总线可为CAN总线，控制装置可以为开关矩阵控制器，每个控制开关通过开关矩阵控制总线与开关矩阵控制器相连。所述充电模块用于提供电能；所述控制开关用于控制所述充电模块和所述充电终端连接或断开，并通过控制回路将实时开关状态发送给所述控制装置；所述充电终端用于接收电动汽车发出的充电功率需求，并将所述充电功率需求发送给所述控制装置；所述控制装置用于通过控制所述开关状态来控制所述柔性充电系统。
根据本发明又一方面，提供一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现所述方法的步骤。
根据本发明又一方面，提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述指令在由一计算机或处理器执行时实现所述方法的步骤。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (15)

1.一种电动汽车柔性充电设备的控制方法，其特征在于：所述方法包括：
获取每个控制开关的开关状态，所述开关状态包括断开状态和闭合状态；
根据所述开关状态计算每个充电模块所连接的充电终端的数量；
根据所连接的充电终端的数量判断每个充电模块是否处于危险状态，并控制关断处于危险状态的充电模块。
2.根据权利要求1所述的电动汽车柔性充电设备的控制方法，其特征在于：
所述根据所连接的充电终端的数量判断每个充电模块是否处于危险状态，并控制关断处于危险状态的充电模块包括以下步骤：
将所连接的充电终端的数量和预设连接量进行比较：
若所连接的充电终端的数量＞预设连接量，则所述充电模块处于危险状态，发出控制关断指令，关断所述充电模块；
若0＜所连接的充电终端的数量≤预设连接量，则所述充电模块处于运行状态；
若所连接的充电终端的数量＝0，则该充电模块处于退出状态，不发控制指令；
其中，所述运行状态和所述退出状态均为安全状态，不发控制指令。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车柔性充电设备的控制方法，其特征在于：
对所述处于危险状态的充电模块进行自检：
若所述处于危险状态的充电模块出现不可恢复的故障，则不再对所述处于危险状态的充电模块发出控制指令；
若所述处于危险状态的充电模块自检正常，则将所述充电模块设置为退出状态，等待接收运行指令进行运行。
4.根据权利要求1所述的电动汽车柔性充电设备的控制方法，其特征在于：
所述方法还包括：
重新获取每个控制开关的开关状态，并获取每个充电终端接收的充电功率请求；
根据所述充电功率请求计算每个充电终端所需连接的充电模块数量；
根据所述重新获取的每个控制开关的开关状态，计算每个充电终端实际连接的充电模块数量；
将每个充电终端所需连接的充电模块数量与实际连接的充电模块数量进行比较，通过控制调整所述充电终端实际连接的充电模块数量，使每个充电终端实际连接的充电模块数量等于所需连接的充电模块数量。
5.根据权利要求4所述的电动汽车柔性充电设备的控制方法，其特征在于：
所述控制调整所述充电终端实际连接的充电模块数量，使每个充电终端实际连接的充电模块数量等于所需连接的充电模块数量包括以下步骤：
设若实际连接的充电模块数量为P，所需连接的充电模块数量为Q，其中，P、Q均为正整数；
若P＜Q，则发出控制闭合指令，从退出状态的充电模块中闭合Q-P个对应的控制开关；
若P＝Q，则不发出控制指令；
若P＞Q，则发出控制关断指令，断开与所述充电终端相连接的P-Q个控制开关，使断开控制开关对应连接的充电模块处于退出状态。
6.根据权利要求5所述的电动汽车柔性充电设备的控制方法，其特征在于：
若P＜Q，则发出控制闭合指令，从退出状态的充电模块中闭合Q-P个对应的控制开关，还包括：
获取当前退出状态的充电模块数量W；
将W和(Q-P)进行比较：
若W≥(Q-P)，则发出第一控制闭合指令，从退出状态的充电模块中闭合Q-P个对应的控制开关；
若W＜(Q-P)，则发出第二控制闭合指令，闭合当前所有处于退出状态的充电模块，同时等待出现新的退出状态的充电模块时继续闭合，直至闭合Q-P个充电模块。
7.一种电动汽车柔性充电设备的控制装置，其特征在于：所述装置包括：
第一获取模块，用于获取每个控制开关的开关状态，所述开关状态包括断开状态和闭合状态；
第一计算模块，用于根据所述开关状态计算每个充电模块所连接的充电终端的数量；
第一控制模块，用于根据所连接的充电终端的数量判断每个充电模块是否处于危险状态，并控制关断处于危险状态的充电模块。
8.根据权利要求7所述的电动汽车柔性充电设备的控制装置，其特征在于：
所述第一控制模块包括：
第一比较单元，用于将所连接的充电终端的数量和预设连接量进行比较，得到第一比较结果：
第一控制单元，用于根据所述第一比较结果执行以下操作：
若所连接的充电终端的数量＞预设连接量，则所述充电模块处于危险状态，发出控制关断指令，关断所述充电模块；
若0＜所连接的充电终端的数量≤预设连接量，则所述充电模块处于运行状态，不发控制指令；
若所连接的充电终端的数量＝0，则该充电模块处于退出状态，不发控制指令；
其中，所述运行状态和所述退出状态均为安全状态。
9.根据权利要求7或8所述的电动汽车柔性充电设备的控制装置，其特征在于：
所述装置还包括自检模块，用于对所述处于危险状态的充电模块进行自检，具体为：
若所述处于危险状态的充电模块出现不可恢复的故障，则所述第一控制模块不再对所述处于危险状态的充电模块发出控制指令；
若所述处于危险状态的充电模块自检正常，则将所述充电模块设置为退出状态，等待接收运行指令进行运行。
10.根据权利要求7所述的电动汽车柔性充电设备的控制装置，其特征在于：
所述装置还包括：
第二获取模块，用于重新获取每个控制开关的开关状态，并获取每个充电终端接收的充电功率请求；
第二计算模块，用于根据所述充电功率请求计算每个充电终端所需连接的充电模块数量；
第三计算模块，用于根据所述重新获取的每个控制开关的开关状态，计算每个充电终端实际连接的充电模块数量；
第二控制模块，用于将每个充电终端所需连接的充电模块数量与实际连接的充电模块数量进行比较，通过控制调整所述充电终端实际连接的充电模块数量，使每个充电终端实际连接的充电模块数量等于所需连接的充电模块数量。
11.根据权利要求10所述的电动汽车柔性充电设备的控制装置，其特征在于：
所述第二控制模块包括：
第二比较单元，用于将每个充电终端所需连接的充电模块数量与实际连接的充电模块数量进行比较，得到第二比较结果；
第二控制单元，用于根据所述第二比较结果执行以下操作：
设若实际连接的充电模块数量为P，所需连接的充电模块数量为Q，其中，P、Q均为正整数；
若P＜Q，则发出控制闭合指令，从退出状态的充电模块中闭合Q-P个对应的控制开关；
若P＝Q，则不发出控制指令；
若P＞Q，则发出控制关断指令，断开与所述充电终端相连接的P-Q个控制开关，使断开控制开关对应连接的充电模块处于退出状态。
12.根据权利要求11所述的电动汽车柔性充电设备的控制装置，其特征在于：
所述第二控制模块还包括：
获取单元，用于获取当前退出状态的充电模块数量W；
第三控制单元，用于将W和(Q-P)进行比较：
若W≥(Q-P)，则发出第一控制闭合指令，从退出状态的充电模块中闭合Q-P个对应的控制开关；
若W＜(Q-P)，则发出第二控制闭合指令，闭合当前所有处于退出状态的充电模块，同时等待出现新的退出状态的充电模块时继续闭合，直至闭合Q-P个充电模块。
13.一种柔性充电系统，其特征在于：所述系统包括多个充电模块、多个充电终端和一个权利要求7-12中任意一项所述控制装置，其中，
每个充电模块通过一条直流母线与所述多个充电终端连接，每个所述充电模块和每个所述充电终端件设有一控制开关，所述充电模块通过CAN总线与所述控制装置相连接；所述充电终端与所述控制装置通过CAN总线连接；
所述充电模块用于提供电能；
所述控制开关用于控制所述充电模块和所述充电终端连接或断开，并通过控制回路将实时开关状态发送给所述控制装置；
所述充电终端用于接收电动汽车发出的充电功率需求，并将所述充电功率需求发送给所述控制装置；
所述控制装置用于通过控制所述开关状态来控制所述柔性充电系统。
14.一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现权利要求1至6中任一项权利要求所述的方法的步骤。
15.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述指令在由一计算机或处理器执行时实现如权利要求1至6中任意一项权利要求所述的方法的步骤。
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