CN109274144B - 一种柔性充电系统、充电控制方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性充电系统、充电控制方法、装置及设备，该系统包括：第一预设数量的电力变换模块组和母线组及第二预设数量的充电枪组；其中，每条母线的第一端分别与各自对应的一个电力变换模块的输出端一对一连接，每条母线的第二端分别与每个充电枪组中各自对应的一个充电枪的输入端通过第一可控开关连接，每个母线组中的任意两条母线之间通过第二可控开关连接；本发明利用每个母线组与每个充电枪组之间的第一可控开关组成的准矩阵拓扑结构和每个母线组中第二可控开关组成的环状拓扑结构的组合，既保证了环状拓扑结构柔性度高、开关个数少的优势，又降低了环状拓扑在模块化和生产中的复杂性，提高了用户体验。

Description

一种柔性充电系统、充电控制方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及充电技术领域，特别涉及一种柔性充电系统、充电控制方法、装置及设备。

背景技术

随着现代社会科技的发展，电动汽车的使用越来越广泛，这就使得为电动汽车充电的充电桩的设置越来越受到人们的重视。

现有技术中，大多数充电桩厂商往往采用纯环状拓扑或者如图1所示的纯矩阵拓扑，或者在以上拓扑上进行小范围修改设置充电桩。在电力变换模块数量或者输出母线个数较少情况下，环状拓扑结构清晰，使用开关数量较少，但是在电力变换模块数量或者输出母线个数较多情况下，整个环状拓扑结构复杂，不利于生产且不利于模块化处理；而纯矩阵拓扑虽然结构清晰，灵活性强，柔性度高且极易模块化处理，但是其开关数量较多，并且为了保证多个模块在不同充电枪之间的灵活切换，每次要进行大量的开关切换，另外在需要采用大电流的高压接触器时，会使得纯矩阵拓扑的成本极高。

因此，如何保证环状拓扑柔性度高、开关个数少的优势，并且降低环状拓扑在模块化和生产中的复杂性，提升用户体验，是现今急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性充电系统、充电控制方法、装置及设备，以降低环状拓扑在模块化和生产中的复杂性，提升用户体验。

为解决上述技术问题，本发明提供一种柔性充电系统，包括：第一预设数量的电力变换模块组和母线组及第二预设数量的充电枪组，每个所述电力变换模块组、所述充电枪组和所述母线组各自包括对应的第三预设数量的电力变换模块、充电枪和母线；

其中，每条所述母线的第一端分别与各自对应的一个电力变换模块的输出端一对一连接，每条所述母线的第二端分别与每个所述充电枪组中各自对应的一个充电枪的输入端通过第一可控开关连接，所述第一可控开关的数量为第一预设数量与第二预设数量之积乘以第三预设数量的积，每个所述母线组中的任意两条所述母线之间通过第二可控开关连接，每个所述母线组对应的第二可控开关的数量为第三预设数量的平方与第三预设数量之差除以2的商。

可选的，所述第一预设数量等于所述第二预设数量。

本发明还提供了一种充电控制方法，应用于如上述任一项所述的柔性充电系统，包括：

获取当前充电枪充电所需的电力变换模块的充电数量；

判断所述当前充电枪对应的母线中是否存在未选择的母线；

若是，则判断未选择的母线对应的电力变换模块组中未选择的电力变换模块的数量是否大于或等于所述充电数量；

若是，则从未选择的电力变换模块中选择所述充电数量的电力变换模块，并选择选择的电力变换模块所在的电力变换模块组对应的未选择的母线，分别控制对应的第一可控开关和第二可控开关导通，使选择的电力变换模块通过选择的母线为所述当前充电枪供电。

可选的，所述从未选择的电力变换模块中选择所述充电数量的电力变换模块，包括：

以选择的电力变换模块所在电力变换模块组最少为目标，从未选择的电力变换模块中选择所述充电数量的电力变换模块。

可选的，所述判断未选择的母线对应的电力变换模块组中未选择的电力变换模块的数量是否大于或等于所述充电数量之后，还包括：

若未选择的电力变换模块的数量小于所述充电数量，则选择全部未选择的母线和未选择的电力变换模块，分别控制对应的第一可控开关和第二可控开关导通，使选择的电力变换模块通过选择的母线为所述当前充电枪供电。

可选的，所述判断所述当前充电枪对应的母线中是否存在未选择的母线之后，还包括：

若不存在未选择的母线，则根据所述当前充电枪和选择所述当前充电枪对应的母线的其他充电枪的优先级，为所述当前充电枪选择母线和电力变换模块，分别控制对应的第一可控开关和第二可控开关导通，使选择的电力变换模块通过选择的母线为所述当前充电枪供电。

可选的，所述根据所述当前充电枪和选择所述当前充电枪对应的母线的其他充电枪的优先级，为所述当前充电枪选择母线和电力变换模块，包括：

判断所述其他充电枪的优先级是否均大于或等于所述当前充电枪的优先级；

若否，则保留优先级低于所述当前充电枪的所述其他充电枪各自对应的最低母线数的已选择的母线，执行所述判断所述当前充电枪对应的母线中是否存在未选择的母线的步骤；其中，所述最低母线数大于或等于1；

若是，则等待任一所述其他充电枪充电完成后，执行所述判断未选择的母线对应的电力变换模块组中未选择的电力变换模块的数量是否大于或等于所述充电数量的步骤。

可选的，所述保留优先级低于所述当前充电枪的所述其他充电枪各自对应的最低母线数的已选择的母线，包括：

以保留的各自对应的已选择的电力变换模块最多为目标，保留优先级低于所述当前充电枪的所述其他充电枪各自对应的最低母线数的已选择的母线。

本发明还提供了一种充电控制装置，应用于如上述任一项所述的柔性充电系统，包括：

获取模块，用于获取当前充电枪充电所需的电力变换模块的充电数量；

第一判断模块，用于判断所述当前充电枪对应的母线中是否存在未选择的母线；

第二判断模块，用于若存在未选择的母线，则判断未选择的母线对应的电力变换模块组中未选择的电力变换模块的数量是否大于或等于所述充电数量；

控制模块，用于若未选择的电力变换模块的数量大于或等于所述充电数量，则从未选择的电力变换模块中选择所述充电数量的电力变换模块，并选择选择的电力变换模块所在的电力变换模块组对应的未选择的母线，分别控制对应的第一可控开关和第二可控开关导通，使选择的电力变换模块通过选择的母线为所述当前充电枪供电。

此外，本发明还提供了一种充电控制设备，应用于如上述任一项所述的柔性充电系统，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的充电控制方法的步骤。

本发明所提供的一种柔性充电系统，包括：第一预设数量的电力变换模块组和母线组及第二预设数量的充电枪组，每个电力变换模块组、充电枪组和母线组各自包括对应的第三预设数量的电力变换模块、充电枪和母线；其中，每条母线的第一端分别与各自对应的一个电力变换模块的输出端一对一连接，每条母线的第二端分别与每个充电枪组中各自对应的一个充电枪的输入端通过第一可控开关连接，第一可控开关的数量为第一预设数量与第二预设数量之积乘以第三预设数量的积，每个母线组中的任意两条母线之间通过第二可控开关连接，每个母线组对应的第二可控开关的数量为第三预设数量的平方与第三预设数量之差除以2的商；

可见，本发明利用每个母线组与每个充电枪组之间的第一可控开关组成的准矩阵拓扑结构和每个母线组中第二可控开关组成的环状拓扑结构的组合，既保证了环状拓扑结构柔性度高、开关个数少的优势，又降低了环状拓扑在模块化和生产中的复杂性，提高了用户体验，并且相较于现有的纯矩阵拓扑结构，大大减少了可控开关的设置数量，降低了设置成本。此外，本发明还提供了一种充电控制方法、装置及设备，同样具有上述有益效果。

附图说明

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。

图1为现有技术中充电桩的纯矩阵拓扑结构的示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种柔性充电系统的结构图；

图3为本发明实施例所提供的一种柔性充电系统的准矩阵拓扑结构的示意图；

图4为本发明实施例所提供的一种柔性充电系统的环形拓扑结构的示意图；

图5为本发明实施例所提供的另一种柔性充电系统的拓扑示意图；

图6为本发明实施例所提供的另一种柔性充电系统的拓扑示意图；

图7为本发明实施例所提供的一种充电控制方法的流程图；

图8为本发明实施例所提供的一种充电控制装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

请参考图2，图2为本发明实施例所提供的一种柔性充电系统的结构图。该系统可以包括：第一预设数量的电力变换模块组10和母线组20及第二预设数量的充电枪组30，每个电力变换模块组10、充电枪组30和母线组20各自包括对应的第三预设数量的电力变换模块、充电枪和母线；

其中，每条母线的第一端分别与各自对应的一个电力变换模块的输出端一对一连接，每条母线的第二端分别与每个充电枪组30中各自对应的一个充电枪的输入端通过第一可控开关连接，第一可控开关的数量为第一预设数量与第二预设数量之积乘以第三预设数量的积，每个母线组20中的任意两条母线之间通过第二可控开关连接，每个母线组20对应的第二可控开关的数量为第三预设数量的平方与第三预设数量之差除以2的商。

需要说明的是，本实施例中的电力变换模块组10中的电力变换模块可以为将系统电源(如商用电源)得到的交流电变换为充电用的直流电的设备，本实施例中的充电枪可以为与如电动汽车的需充电设备连接，为需充电设备的电池充电的设备，对于电力变换模块、充电枪组30中的充电枪和母线组20中的母线的具体结构和类型，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如可以采用与现有技术相同或相似的方式设置，本实施例对此不做任何限制。

可以理解的是，本实施例中的目的可以为通过每个母线组20中的第二可控开关组成的环状拓扑结构和每个母线组20与每个充电枪组30之间的第一可控开关组成的准矩阵拓扑结构的组合，实现既保证了环状拓扑结构柔性度高、开关个数少的优势，又降低了环状拓扑在模块化和生产中的复杂性的效果。具体的，对于本实施例中的第一预设数量、第二预设数量和第三预设数量的具体数值的设置，即系统中电力变换模块组10、母线组20和充电枪组30的具体数量和各自包含的电力变换模块、母线和充电枪的具体数量，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如图2所示，第一预设数量、第二预设数量和第三预设数量分别设置为2、2和5，即系统中包括2个电力变换模块组10(模块1至5和模块6至10)、2个母线组20和2个充电枪组30(枪1至5和枪6至10)，每个电力变换模块组10包含5个电力变换模块，每个母线组20包含5条母线，每个充电枪组30包含5个充电枪；如图5所示，第一预设数量、第二预设数量和第三预设数量分别设置为3、3和4，即系统中包括3个电力变换模块组10(模块1至4、模块5至8和模块9至12)、3个母线组20和3个充电枪组30(枪1至4、枪5至8和枪9至12)，每个电力变换模块组10包含4个电力变换模块，每个母线组20包含4条母线，每个充电枪组30包含4个充电枪；如图6所示，第一预设数量、第二预设数量和第三预设数量分别设置为4、4和3，即系统中包括4个电力变换模块组10(模块1至3、模块4至6、模块7至9和模块10至12)、4个母线组20和4个充电枪组30(枪1至3、枪4至6、枪7至9和枪10至12)，每个电力变换模块组10包含3个电力变换模块，每个母线组20包含3条母线，每个充电枪组30包含3个充电枪；第一预设数量和第二预设数量的数值可以如上述所示，设置为相同的数值，以使全部充电枪可以同时被各自对应的一个电力变换模块供电，也可以设置为不同的数值，如系统中包括2个电力变换模块组10、2个母线组20和3个充电枪组30。只要可以保证第三预设数量的数值大于1，即实现每个母线组20中的第二可控开关可组成环状拓扑结构和每个母线组20与每个充电枪组30之间的第一可控开关可组成准矩阵拓扑结构，本实施例对此不做任何限制。

对应的，本实施例中每个母线组20与每个充电枪组30之间的第二可控开关组成的准矩阵拓扑结构和每个母线组20中的第二可控开关组成的环状拓扑结构，可以根据第一预设数量、第二预设数量和第三预设数量的具体数值对应进行设置，如图2所示，第一预设数量、第二预设数量和第三预设数量分别为2、2和5时，系统中的准矩阵拓扑结构可以如图3所示，包含5个(第三预设数量)第一可控开关，系统中的准矩阵拓扑结构的数量为4(第一预设数量与第二预设数量之积)，即系统中第一可控开关的数量为20(第一预设数量与第二预设数量之积乘以第三预设数量的积)；系统中的环状拓扑结构可以如图4所示，包含10个(第三预设数量的平方与第三预设数量之差除以2的商)第二可控开关，系统中的准矩阵拓扑结构的数量为2(第一预设数量)，即系统中第二可控开关的数量为20。

可以理解的是，本实施例中通过每个母线组20中的第二可控开关组成的环状拓扑结构，可以将任意母线组20中的每条母线的第一端连接的电力变换模块输出的直流电，输出到该母线组20中的任意母线上。对于每个母线组20中的第二可控开关的具体设置位置，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如图1所示，第二可控开关可以设置在母线的第一端和第二端之间。只要可以通过控制第二可控开关的导通和关断，将任意母线组20中的每条母线的第一端连接的电力变换模块输出的直流电，输出到该母线组20中的任意母线上，本实施例对此不做任何限制。

具体的，对于本实施例中第一可控开关和第二可控开关的具体类型选择，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如可以均设置为接触器，也可以均设置为MOS管与继电器的组合，本实施例对此不做任何限制。对应的，本实施例所提供的系统还可以包括根据对应的充电控制方法，对系统中的可控开关进行控制的充电控制设备。

需要说明的是，本实施例中的系统的环状拓扑结构和准矩阵拓扑结构的排列规则如下：首先定义环状拓扑结构个数为n1，准矩阵拓扑结构个数为n2。在该排列规则中，满足条件n2≥n1为非零正整数。在该排列规则中，环状拓扑结构纵向排列，准矩阵拓扑结构或横向排列或纵向排列。在该排列规则中，部分环状拓扑结构和部分准矩阵拓扑结构共横向的母线，且不存在不共母线的环状拓扑结构和准矩阵拓扑结构。在该排列规则中，环状拓扑个数最少为1(即第一预设数量为1)，最多没有限制。在该排列规则中，准矩阵拓扑个数n2最小为n1(即第二预设数量为1)，且保证与环状拓扑一一对应排列，最多为n1*n1个(如图2、图5和图6)。对应的，采用实施例中的拓扑结构时，在同一时刻可以输出大于等于两个电力变换模块功率且互相不发生冲突的充电枪个数由环状拓扑结构的母线组20中母线的个数决定，即每个母线组20中n条母线则满足上述条件的充电枪有n个，定义该类充电枪互称为全分配充电枪。采用本拓扑结构时，为了保证全部充电枪可以同时被各自对应的一个电力变换模块供电，最多的充电枪个数可以设置为所有母线组20中的母线个数之和；充电枪个数也可以大于所有母线组20中的母线个数之和，但无法保证全部充电枪可以同时为充电设备(如电动汽车)供电。。

具体的，以图2所示系统为例，图2中由2个图4所示的环状拓扑结和4个图3所示的准矩阵拓扑结组成。在图2中，可以输出充电枪最大个数为5*2＝10个，全分配充电枪有5个，其子集为{枪1或枪6，枪2或枪7，枪3或枪8，枪4或枪9，枪5或枪10}，以上子集中“或”两侧充电枪不可共存。图2中共有可控开关40个。同样在10个电力变换模块和10把充电枪下，现有纯矩阵拓扑需要10*10＝100个可控开关。可控开关的个数相差60个，而在本申请中，为了论述方便，将正负母线及其上对应开关均减半处理，即正负母线按照一条母线处理，其上的一对开关按照一个开关处理。因此，实际本节省的可控开关数量为60*2＝120。

本实施例中，本发明实施例利用每个母线组20与每个充电枪组30之间的第一可控开关组成的准矩阵拓扑结构和每个母线组20中第二可控开关组成的环状拓扑结构的组合，既保证了环状拓扑结构柔性度高、开关个数少的优势，又降低了环状拓扑在模块化和生产中的复杂性，提高了用户体验，并且相较于现有的纯矩阵拓扑结构，大大减少了可控开关的设置数量，降低了设置成本。

请参考图7，图7为本发明实施例所提供的一种充电控制方法的流程图。该方法应用于如上述实施例所提供的柔性充电系统，可以包括：

步骤101：获取当前充电枪充电所需的电力变换模块的充电数量。

其中，本步骤中的当前充电枪可以为柔性充电系统中的任一当前时刻需要对连接的电池进行充电的充电枪。

可以理解的是，本步骤中的充电数量可以为当前充电枪对当前需要充电的电池进行充电所需的电力变换模块的数量。对于本步骤中如CPU或单片机的处理器获取该充电数量的具体方式，可以由设计人员自行设置，如可以采用与现有技术相同或相似的方式设置，本实施例对此不做任何限制。

步骤102：判断当前充电枪对应的母线中是否存在未选择的母线；若是，则进入步骤103。

其中，本步骤中当前充电枪对应的母线可以为当前充电枪可以通过第一可控开关连接的母线，如图2中枪1对应的两个通过准矩阵拓扑结构行2-列1和行2-列2中的第一可控开关1连接的母线，即枪1与模块1和模块6对应的母线。

可以理解的是，本步骤的目的可以为通过判断当前充电枪对应的母线中是否存在未选择的母线，确定与当前充电枪互斥的全分配充电枪是否未将当前充电枪可选择的对其进行供电的母线全部选择使用，如当前充电枪为图2中的枪6时，可以通过本步骤确定枪1是否未同时选择使用通过准矩阵拓扑结构行1-列3和行2-列3中的第一可控开关1连接的母线；若是，则说明当前充电枪存在可直接选择的母线，如当前充电枪为图2中的枪6时，枪1未选择使用通过准矩阵拓扑结构行1-列3和行2-列3中的第一可控开关1连接的母线或选择使用通过准矩阵拓扑结构行1-列3或行2-列3中的第一可控开关1连接的母线；若否，则说明当前充电枪不存在可直接选择的母线，如当前充电枪为图2中的枪6时，枪1同时选择使用通过准矩阵拓扑结构行1-列3和行2-列3中的第一可控开关1连接的母线，即行1-列2和行2-列2中的第一可控开关1导通。

具体的，对于本步骤中当前充电枪对应的母线中不存在未选择的母线的情况，即当前充电枪无法直接选择使用对应的母线时，可以直接等待选择使用当前充电枪对应的母线的其他充电枪(与当前充电枪互斥的全分配充电枪)中的任一其他充电枪充电完成后，再进入步骤103；也可以直接保留全部选择使用当前充电枪对应的母线的其他充电枪各自对应的最低母线数的已选择的母线，即断开选择的母线的数量超过最低母线数的其他充电枪与超过部分选择的母线的连接，使超过部分的选择的母线变为未选择状态；还可以根据当前充电枪和选择使用当前充电枪对应的母线的其他充电枪的优先级，为当前充电枪选择母线和电力变换模块，分别控制对应的第一可控开关和第二可控开关导通，使选择的电力变换模块通过选择的母线为当前充电枪供电。本实施例对此不做任何限制。

对应的，上述根据当前充电枪和选择使用当前充电枪对应的母线的其他充电枪的优先级，为当前充电枪选择母线和电力变换模块的具体方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如可以判断其他充电枪(选择使用当前充电枪对应的母线的充电枪)的优先级是否均大于或等于当前充电枪的优先级；若否，则保留优先级低于当前充电枪的其他充电枪各自对应的最低母线数的已选择的母线，进入步骤103；若是，则等待任一其他充电枪充电完成后，进入步骤103。本实施例对此不做任何限制。同样的，对于上述每个充电枪的优先级及各自对应的最低母线数的具体设置，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如每个充电枪的优先级可以为预先为充电枪设置的优先级，也可以为使用充电枪的用户对应的优先级，即可以根据使用当前充电枪的当前用户的用户信息，获取当前充电枪对应的优先级；每个充电枪各自对应的最低母线数可以预先设置的数值(如1)。本实施例对此同样不做任何限制。

需要说明的是，上述保留优先级低于当前充电枪的其他充电枪各自对应的最低母线数的已选择的母线，可以为若优先级低于当前充电枪的其他充电枪选择使用的母线的个数超过最低母线数，则仅保留最低母线数的已选择的母线，通过断开对应的第一可控开关，断开与其余的已选择的母线的连接，使其余的已选择的母线变为未选择的母线。具体的，对于保留优先级低于当前充电枪的其他充电枪各自对应的最低母线数的已选择的母线的具体方式，可以由设计人员自行设置，如为了使优先级低于当前充电枪的其他充电枪的供电受到的影响尽可能降低，可以以其他充电枪保留的各自对应的已选择的电力变换模块最多为目标，保留优先级低于当前充电枪的其他充电枪各自对应的最低母线数的已选择的母线，如图2中的枪6为当前充电枪时，若枪1已选择的电力变换模块为模块1至6，已选择的母线为模块1和模块6对应的母线，且枪1的优先级低于枪6，则保留已选择的母线为模块1对应的母线，即保留5个电力变换模块(模块1至5)；也可以以保证当前充电枪的供电效果最优为目标，保留优先级低于当前充电枪的其他充电枪各自对应的最低母线数的已选择的母线，如图2中的枪6为当前充电枪时，若枪1已选择的电力变换模块为模块1至6，已选择的母线为模块1和模块6对应的母线，且枪1的优先级低于枪6，则保留已选择的母线为模块6对应的母线，即保留1个电力变换模块(模块6)，使枪6选择模块1对应的母线时，可以选择5个电力变换模块(模块1至5)。只要可以保证其他充电枪依旧能够被供电，本实施例对此不做任何限制。

步骤103：判断未选择的母线对应的电力变换模块组中未选择的电力变换模块的数量是否大于或等于充电数量；若是，则进入步骤104。

其中，本步骤中的未选择的母线可以为当前充电枪对应的母线中的未选择的母线，未选择的母线对应的电力变换模块组可以为未选择的母线所连接的电力变换模块所在的电力变换模块组。

可以理解的是，本步骤的目的可以为通过本步骤确定在不影响系统中其他的充电枪的供电的情况下，是否可以利用充电数量的电力变换模块对当前充电枪供电；若是，则可以进入步骤104，利用充电数量的电力变换模块对当前充电枪供电。对于未选择的母线对应的电力变换模块组中未选择的电力变换模块的数量小于充电数量的情况，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如可以选择直接当前充电枪对应的母线中的全部未选择的母线和未选择的母线对应的电力变换模块组中的全部未选择的电力变换模块，分别控制对应的第一可控开关和第二可控开关导通，使选择的电力变换模块通过选择的母线为当前充电枪供电，即在不影响系统中其他的充电枪的供电的情况下，利用可使用的最多的电力变换模块对当前充电枪供电；还可以根据当前充电枪和当前被供电的目标充电枪的优先级，为当前充电枪选择母线和电力变换模块，分别控制对应的第一可控开关和第二可控开关导通，使选择的电力变换模块通过选择的母线为当前充电枪供电。本实施例对此不做任何限制。

需要说明的是，对于上述目标充电枪的具体选择，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如目标充电枪可以为选择使用当前充电枪对应的母线的其他充电枪；也可以为全部当前被供电的充电枪；还可以为利用未选择的母线对应的电力变换模块组中的电力变换模块进行供电的充电枪，即选择了当前充电枪对应的母线中的未选择的母线所连接的电力变换模块所在的电力变换模块组中的电力变换模块对应的充电枪。本实施例对此不做任何限制。

步骤104：从未选择的电力变换模块中选择充电数量的电力变换模块，并选择选择的电力变换模块所在的电力变换模块组对应的未选择的母线，分别控制对应的第一可控开关和第二可控开关导通，使选择的电力变换模块通过选择的母线为当前充电枪供电。

其中，本步骤中的未选择的电力变换模块可以为当前充电枪对应的母线中的未选择的母线所连接的电力变换模块所在的电力变换模块组中的未选择的电力变换模块；本步骤中的未选择的母线可以为当前充电枪对应的母线中的未选择的母线。

可以理解的是，本步骤的目的可以为在不影响系统中其他的充电枪的供电的情况下，为当前充电枪选择电力变换模块和母线，使选择的电力变换模块通过选择的母线为当前充电枪供电。具体的，对于为当前充电枪选择电力变换模块和母线的具体方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如为了减少准矩阵结构中的第一可控开关的切换次数，可以以选择的电力变换模块所在电力变换模块组最少为目标，从未选择的电力变换模块中选择充电数量的电力变换模块，如图2中的枪2为当前充电枪时，系统中仅有枪1在使用模块1至3进行供电，若枪2需要的充电数量大于2且小于等于5，则选择模块6至10中充电数量的电力变换模块；也可以按照电力变换模块的顺序，从未选择的电力变换模块中选择充电数量的电力变换模块，如图2中的枪2为当前充电枪时，系统中仅有枪1在使用模块1至3进行供电，则可以按照模块4至10依次选择的顺序，从模块4至10中选择电力变换模块，即需要3个电力变换模块时，选择模块4至6。只要选择的过程中不影响系统中其他的充电枪的供电，本实施例对此不做任何限制。

对应的，本实施例中每个充电枪被供电完成后，可以断开对应的第一可控开关或第一可控开关和第二可控开关，使选择的电力变换模块和母线变为未选择状态。

具体的，本实施例所提供的方法应用于如图2所示的柔性充电系统时，可以采用如下方式进行开关切换：开关切换包括起始充电和交替充电。起始充电指在未有充电枪未充电情况下开始充电；交替充电包括两种情况：1.充电枪A正在充电，中途充电枪B开始充电，充电枪A此时仍需充电；2.充电枪A正在充电，中途充电枪B开始充电，充电枪A此时停止充电。以枪1为例介绍起始充电。在充电枪需求n个且有n个模块可用的情况下，首先判断环状拓扑结构1-1(行1-列1)中空闲模块个数是否满足n，若满足，将n个模块通过环状拓扑结构1-1中的跨接开关1到10调度到模块1对应母线，然后闭合准矩阵拓扑结构1-2中开关1，充电枪1开始充电；若不满足，先将环状拓扑结构1-1中所有剩余模块通过跨接开关调度到模块1对应母线，再将环状拓扑结构2-1中剩余需求模块通过跨接开关调度到模块6对应母线，最后闭合准矩阵拓扑结构1-2和2-2中的开关1，枪1开始充电。在充电枪需求n个但可用模块数量n1＜n的情况下，将所有模块按照以上方式分配给枪1。充电结束后，断开环状拓扑和准矩阵拓扑中的所有的开关。

接下来以枪1正在充电，枪2或枪6在中途开始充电介绍交替充电。需要进行说明的是，由于枪1和枪2互为全分配充电枪，而枪1和枪6为互斥的全分配充电枪，所以需要分别进行说明。情况1：枪2或枪6开始充电时，枪1停止充电。由于在单枪充电结束情况下，拓扑结构中所有对应开关均会断开，所以此时枪2或枪6开始充电的情况与起始充电中的例子类似，因此不再进行介绍。情况2：枪2开始充电时，枪1仍需充电。此时需先判断剩余模块是否满足功率需求，若满足，则将所需模块按照起始充电情况分配给充电枪2并开始充电，不同的是，此时需要将环状拓扑结构1-1或2-1中的模块分别通过跨接开关调度到模块2和模块7对应母线，并闭合准矩阵拓扑结构1-2和2-2中的开关2；若不满足，则将剩余所有模块按照起始充电的例子分配给充电枪2并开始充电。情况3：枪6开始充电时，枪1仍需充电。此时首先判定枪6与枪1优先级。若枪1优先级高于枪6，则采用方案1；若枪1优先级等于低于枪6，则采用方案2。在方案1中，需判断准矩阵拓扑结构1-2中开关1和准矩阵拓扑结构2-2中开关1是否都闭合。若都闭合，则枪6等待枪1充电结束后，再按照启动充电方式启动充电；若未全闭合，以准矩阵拓扑结构1-2中开关1闭合，准矩阵拓扑结构2-2中开关1未闭合为例。此时需将环状拓扑结构2-1中所有剩余模块按需(若足够则只调度需求个数模块，否则全部调度)调度到模块6对应母线，之后闭合准矩阵拓扑结构2-3中开关1，枪6开始充电。方案2：在方案2中，无论枪1对应的准矩阵拓扑结构1-2中开关1和准矩阵拓扑2-2中开关1是否闭合，此时仅允许保留1个开关闭合。该开关需满足其所在横向母线上分配的模块数量比另一开关所在母线上分配的开关数量多。以枪1需要6个模块，其中环状拓扑结构1-1提供5个，环状拓扑结构2-1提供1个为例。此时则断开准矩阵拓扑结构2-2中开关1。并在不断开模块6对应母线原有模块的情况下，继续按枪6需求向模块6对应母线分配模块，之后闭合准矩阵拓扑结构2-3中开关1，使枪6开始充电。即在方案2中，需保证枪1和枪6都可以进行充电，且枪1具有根据现有情况优先选择准矩阵拓扑结构中的开关的权利。但是此时，枪1和枪6的最大可分配功率减半。

本实施例中，本发明实施例对包含准矩阵拓扑结构和环状拓扑结构的柔性充电系统的进行充电控制，使得柔性充电系统不仅保证了环状拓扑结构柔性度高、开关个数少的优势，降低了环状拓扑在模块化和生产中的复杂性，还可以实现与现有的纯矩阵拓扑结构相似的充电使用效果，大大减少了可控开关的设置数量，降低了设置成本。

请参考图8，图8为本发明实施例所提供的一种充电控制装置的结构图。该装置应用于如上述实施例所提供的柔性充电系统，可以包括：

获取模块100，用于获取当前充电枪充电所需的电力变换模块的充电数量；

第一判断模块200，用于判断当前充电枪对应的母线中是否存在未选择的母线；

第二判断模块300，用于若存在未选择的母线，则判断未选择的母线对应的电力变换模块组中未选择的电力变换模块的数量是否大于或等于充电数量；

控制模块400，用于若未选择的电力变换模块的数量大于或等于充电数量，则从未选择的电力变换模块中选择充电数量的电力变换模块，并选择选择的电力变换模块所在的电力变换模块组对应的未选择的母线，分别控制对应的第一可控开关和第二可控开关导通，使选择的电力变换模块通过选择的母线为当前充电枪供电。

可选的，控制模块400，可以包括：

选择子模块，用于以选择的电力变换模块所在电力变换模块组最少为目标，从未选择的电力变换模块中选择所述充电数量的电力变换模块。

可选的，该装置还可以包括：

部分充电控制模块，用于若未选择的电力变换模块的数量小于所述充电数量，则选择全部未选择的母线和未选择的电力变换模块，分别控制对应的第一可控开关和第二可控开关导通，使选择的电力变换模块通过选择的母线为所述当前充电枪供电。

可选的，该装置还可以包括：

优先级控制模块，用于若不存在未选择的母线，则根据所述当前充电枪和选择所述当前充电枪对应的母线的其他充电枪的优先级，为所述当前充电枪选择母线和电力变换模块，分别控制对应的第一可控开关和第二可控开关导通，使选择的电力变换模块通过选择的母线为所述当前充电枪供电。

可选的，优先级控制模块，可以包括：

判断子模块，用于判断所述其他充电枪的优先级是否均大于或等于所述当前充电枪的优先级；

保留子模块，用于若其他充电枪的优先级不均大于或等于当前充电枪的优先级，则保留优先级低于所述当前充电枪的所述其他充电枪各自对应的最低母线数的已选择的母线，向第一判断模块200发送启动信号；其中，所述最低母线数大于或等于1；

等待子模块，用于若其他充电枪的优先级均大于或等于当前充电枪的优先级，则等待任一所述其他充电枪充电完成后，向第二判断模块300发送启动信号。

可选的，保留子模块，可以包括：

保留单元，用于以保留的各自对应的已选择的电力变换模块最多为目标，保留优先级低于所述当前充电枪的所述其他充电枪各自对应的最低母线数的已选择的母线。

本实施例中，本发明实施例对包含准矩阵拓扑结构和环状拓扑结构的柔性充电系统的进行充电控制，使得柔性充电系统不仅保证了环状拓扑结构柔性度高、开关个数少的优势，降低了环状拓扑在模块化和生产中的复杂性，还可以实现与现有的纯矩阵拓扑结构相似的充电使用效果，大大减少了可控开关的设置数量，降低了设置成本。

此外，本发明实施例还提供了一种充电控制设备，应用于如上述实施例所提供的柔性充电系统，可以包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序时实现如上述实施例所提供的充电控制方法的步骤。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置及设备而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的柔性充电系统、充电控制方法、装置及设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种充电控制方法，其特征在于，应用于柔性充电系统，包括：

获取当前充电枪充电所需的电力变换模块的充电数量；

判断所述当前充电枪对应的母线中是否存在未选择的母线；其中，所述当前充电枪对应的母线为所述当前充电枪通过第一可控开关连接的母线；

若是，则判断未选择的母线对应的电力变换模块组中未选择的电力变换模块的数量是否大于或等于所述充电数量；

若是，则从未选择的电力变换模块中选择所述充电数量的电力变换模块，并选择选择的电力变换模块所在的电力变换模块组对应的未选择的母线，分别控制对应的第一可控开关和第二可控开关导通，使选择的电力变换模块通过选择的母线为所述当前充电枪供电；

其中，所述柔性充电系统包括：第一预设数量的电力变换模块组和母线组及第二预设数量的充电枪组，每个所述电力变换模块组、所述充电枪组和所述母线组各自包括对应的第三预设数量的电力变换模块、充电枪和母线；每条所述母线的第一端分别与各自对应的一个电力变换模块的输出端一对一连接，每条所述母线的第二端分别与每个所述充电枪组中各自对应的一个充电枪的输入端通过第一可控开关连接，所述第一可控开关的数量为第一预设数量与第二预设数量之积乘以第三预设数量的积，每个所述母线组中的任意两条所述母线之间通过第二可控开关连接，每个所述母线组对应的第二可控开关的数量为第三预设数量的平方与第三预设数量之差除以2的商。

2.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，所述从未选择的电力变换模块中选择所述充电数量的电力变换模块，包括：

以选择的电力变换模块所在电力变换模块组最少为目标，从未选择的电力变换模块中选择所述充电数量的电力变换模块。

3.根据权利要求2所述的充电控制方法，其特征在于，所述判断未选择的母线对应的电力变换模块组中未选择的电力变换模块的数量是否大于或等于所述充电数量之后，还包括：

若未选择的电力变换模块的数量小于所述充电数量，则选择全部未选择的母线和未选择的电力变换模块，分别控制对应的第一可控开关和第二可控开关导通，使选择的电力变换模块通过选择的母线为所述当前充电枪供电。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的充电控制方法，其特征在于，所述判断所述当前充电枪对应的母线中是否存在未选择的母线之后，还包括：

若不存在未选择的母线，则根据所述当前充电枪和选择所述当前充电枪对应的母线的其他充电枪的优先级，为所述当前充电枪选择母线和电力变换模块，分别控制对应的第一可控开关和第二可控开关导通，使选择的电力变换模块通过选择的母线为所述当前充电枪供电。

5.根据权利要求4所述的充电控制方法，其特征在于，所述根据所述当前充电枪和选择所述当前充电枪对应的母线的其他充电枪的优先级，为所述当前充电枪选择母线和电力变换模块，包括：

判断所述其他充电枪的优先级是否均大于或等于所述当前充电枪的优先级；

若否，则保留优先级低于所述当前充电枪的所述其他充电枪各自对应的最低母线数的已选择的母线，执行所述判断所述当前充电枪对应的母线中是否存在未选择的母线的步骤；其中，所述最低母线数大于或等于1；

若是，则等待任一所述其他充电枪充电完成后，执行所述判断未选择的母线对应的电力变换模块组中未选择的电力变换模块的数量是否大于或等于所述充电数量的步骤。

6.根据权利要求5所述的充电控制方法，其特征在于，所述保留优先级低于所述当前充电枪的所述其他充电枪各自对应的最低母线数的已选择的母线，包括：

以保留的各自对应的已选择的电力变换模块最多为目标，保留优先级低于所述当前充电枪的所述其他充电枪各自对应的最低母线数的已选择的母线。

7.一种充电控制装置，其特征在于，应用于柔性充电系统，包括：

获取模块，用于获取当前充电枪充电所需的电力变换模块的充电数量；

第一判断模块，用于判断所述当前充电枪对应的母线中是否存在未选择的母线；

第二判断模块，用于若存在未选择的母线，则判断未选择的母线对应的电力变换模块组中未选择的电力变换模块的数量是否大于或等于所述充电数量；其中，所述当前充电枪对应的母线为所述当前充电枪通过第一可控开关连接的母线；

控制模块，用于若未选择的电力变换模块的数量大于或等于所述充电数量，则从未选择的电力变换模块中选择所述充电数量的电力变换模块，并选择选择的电力变换模块所在的电力变换模块组对应的未选择的母线，分别控制对应的第一可控开关和第二可控开关导通，使选择的电力变换模块通过选择的母线为所述当前充电枪供电；

其中，所述柔性充电系统包括：第一预设数量的电力变换模块组和母线组及第二预设数量的充电枪组，每个所述电力变换模块组、所述充电枪组和所述母线组各自包括对应的第三预设数量的电力变换模块、充电枪和母线；每条所述母线的第一端分别与各自对应的一个电力变换模块的输出端一对一连接，每条所述母线的第二端分别与每个所述充电枪组中各自对应的一个充电枪的输入端通过第一可控开关连接，所述第一可控开关的数量为第一预设数量与第二预设数量之积乘以第三预设数量的积，每个所述母线组中的任意两条所述母线之间通过第二可控开关连接，每个所述母线组对应的第二可控开关的数量为第三预设数量的平方与第三预设数量之差除以2的商。

8.一种充电控制设备，其特征在于，应用于柔性充电系统，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述的充电控制方法的步骤。

Images