CN110901461A

CN110901461A - 一种充电系统功率分配的方法、系统及设备

Info

Publication number: CN110901461A
Application number: CN201911221658.4A
Authority: CN
Inventors: 丁晓成; 段连君; 胡超; 王光照; 李振杰; 邵宏强; 单修泽; 楮俊兴; 马猛飞; 袁永; 杨绪辰
Original assignee: State Grid Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Intelligent Electrical Branch of Shandong Luneng Software Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2020-03-24

Abstract

本申请公开了一种充电系统功率分配的方法，包括：接收充电桩发送的功率分配请求；获取空闲队列中各功率模块的状态信息；利用负载均衡算法根据状态信息计算各功率模块的健康值；根据健康值在空闲队列中选择最优功率模块分配至充电桩的运行队列。本申请根据健康值在空闲队列中选择最优功率模块分配至充电桩的运行队列，达到平衡各功率模块的损耗的目的，从而有效的降低功率模块故障率，提高充电系统的稳定性，降低出现巨大损失的概率。本申请同时还提供了一种充电系统功率分配的系统、设备及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。

Description

一种充电系统功率分配的方法、系统及设备

技术领域

本申请涉及充电系统领域，特别涉及一种充电系统功率分配的方法、系统、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

近年来我国新能源汽车行业发展迅猛，但动力电池续航里程低、充电时间长仍然是制约新能源汽车发展的重要因素。为了减少充电时长，大功率快充桩的优势将更加突显。目前市场上的大功率快充桩为了适用于多种功率等级的新能源车，采用多台功率模块并联的方式进行电能输出，充电过程中可通过动态调节模块的输出功率以及调整模块数量来满足不同功率不同等级新能源车的充电需求。

现有专利中提供了一种直流充电系统功率模块动态切换系统及方法，此系统及方法关键点在于根据外部充电终端BMS返回的电压电流要求，动态调整功率模块的分组及充电功率输出，从而达到功率动态分配的目的。

然而，大功率群充桩为一机多桩系统，其功率模块的数量庞大，在功率分配时上述方案并没有考虑各功率模块的实际损耗情况，会存在功率模块使用不均衡的问题。

因此，如何避免充电系统充电过程中功率模块使用不均衡是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种充电系统功率分配的方法、系统、设备及计算机可读存储介质，用于避免充电系统充电过程中功率模块使用不均衡。

为解决上述技术问题，本申请提供一种充电系统功率分配的方法，该方法包括：

接收充电桩发送的功率分配请求；

获取空闲队列中各功率模块的状态信息；

利用负载均衡算法根据所述状态信息计算所述各功率模块的健康值；

根据所述健康值在所述空闲队列中选择最优功率模块分配至所述充电桩的运行队列。

可选的，根据所述健康值在所述空闲队列中选择最优功率模块分配至所述充电桩的运行队列，包括：

按照所述健康值由大到小的顺序对所述空闲队列中的所述功率模块进行排序；

根据所述功率分配请求确定所述功率模块的需求数量；

在所述空闲队列中按照所述由大到小的顺序选择所述需求数量的功率模块作为所述最优功率模块；

将所述最优功率模块分配至所述充电桩的运行队列。

可选的，当所述状态信息包括运行时长、启动次数及理论使用时长时，所述利用负载均衡算法根据所述状态信息计算所述各功率模块的健康值，包括：

根据公式ξ_i＝(T_i-t_i)/T_i+1/n_i计算所述各功率模块的健康值；

其中，ξ_i为第i个功率模块的健康值，T_i为所述第i个功率模块的理论使用时长，t_i为所述第i个功率模块的运行时长，n_i为所述第i个功率模块的启动次数。

可选的，在根据所述健康值在所述空闲队列中选择最优功率模块分配至所述充电桩的运行队列之后，还包括：

接收所述充电桩发送的功率减少请求；

根据所述功率减少请求确定所述功率模块的减少数量；

根据所述减少数量及所述充电桩的运行队列中各所述功率模块的状态信息确定待回收功率模块；

将所述待回收功率模块由所述充电桩的运行队列回收至所述空闲队列。

可选的，还包括：

对所述空闲队列中的功率模块进行故障检测；

当发现故障模块时，将所述故障模块从所述空闲队列中移除到无效队列中；

当接收到所述故障模块替换完成的信息时，将所述故障模块从所述无效队列中添加到所述空闲队列中。

本申请还提供一种充电系统功率分配的系统，该系统包括：

第一接收模块，用于接收充电桩发送的功率分配请求；

获取模块，用于获取空闲队列中各功率模块的状态信息；

计算模块，用于利用负载均衡算法根据所述状态信息计算所述各功率模块的健康值；

功率分配模块，用于根据所述健康值在所述空闲队列中选择最优功率模块分配至所述充电桩的运行队列。

可选的，所述功率分配模块包括：

排序子模块，用于按照所述健康值由大到小的顺序对所述空闲队列中的所述功率模块进行排序；

确定子模块，用于根据所述功率分配请求确定所述功率模块的需求数量；

选择子模块，用于在所述空闲队列中按照所述由大到小的顺序选择所述需求数量的功率模块作为所述最优功率模块；

分配子模块，用于将所述最优功率模块分配至所述充电桩的运行队列。

可选的，还包括：

第二接收模块，用于接收所述充电桩发送的功率减少请求；

第一确定模块，用于根据所述功率减少请求确定所述功率模块的减少数量；

第二确定模块，用于根据所述减少数量及所述充电桩的运行队列中各所述功率模块的状态信息确定待回收功率模块；

功率回收模块，用于将所述待回收功率模块由所述充电桩的运行队列回收至所述空闲队列。

本申请还提供一种充电系统功率分配设备，该充电系统功率分配设备包括：

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充电系统功率分配的方法的步骤。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述充电系统功率分配的方法的步骤。

本申请所提供充电系统功率分配的方法，包括：接收充电桩发送的功率分配请求；获取空闲队列中各功率模块的状态信息；利用负载均衡算法根据状态信息计算各功率模块的健康值；根据健康值在空闲队列中选择最优功率模块分配至充电桩的运行队列。

本申请所提供的技术方案，通过获取空闲队列中各功率模块的状态信息，并利用负载均衡算法根据状态信息计算各功率模块的健康值，得到的健康值能够表明各功率模块的磨损程度，健康值越高则磨损程度越低，最后根据健康值在空闲队列中选择最优功率模块分配至充电桩的运行队列，以达到平衡各功率模块的损耗的目的，从而有效的降低功率模块故障率，提高充电系统的稳定性，降低出现巨大损失的概率。本申请同时还提供了一种充电系统功率分配的系统、设备及计算机可读存储介质，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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为本申请实施例所提供的一种充电系统功率分配的方法的流程图；

图2为本申请实施例所提供的另一种充电系统功率分配的方法的流程图；

图3为本申请实施例所提供的一种充电系统功率分配的系统的结构图；

图4为本申请实施例所提供的另一种充电系统功率分配的系统的结构图；

图5为本申请实施例所提供的一种充电系统功率分配设备的结构图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种充电系统功率分配的方法、系统、设备及计算机可读存储介质，用于避免充电系统充电过程中功率模块使用不均衡。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种充电系统功率分配的方法的流程图。

其具体包括如下步骤：

S101：接收充电桩发送的功率分配请求；

目前，市场上的直流充电设备依靠功率模块将输入的三相交流电经过整流、滤波和稳压后输出直流电流来提供充电车辆所需的电流，通过改变功率模块的数量来调节直流充电设备的功率等级，以此适用于多种类型的电动汽车。为了保证能够输出足够大的充电电流，充电设备内采用多台功率模块并联的方式进行电流输出，所需电流均分到每台功率模块。

然而，现有的大功率群充桩为一机多桩系统，其功率模块的数量庞大，在功率分配时如果不考虑各功率模块的实际损耗情况，会存在功率模块使用不均衡的问题，而使用不均衡会造成有的功率模块损耗极其严重，甚至提前耗损达到使用寿命，从而影响整个充电系统的使用。故本申请提供了一种充电系统功率分配的方法，用于解决上述问题。

S102：获取空闲队列中各功率模块的状态信息；

由于功率模块的使用寿命和运行时间、启动频率、使用环境等多种因素有关，本申请通过获取空闲队列中各功率模块的状态信息，进而根据该状态信息决定为该充电桩分配哪些功率模块；

这里提到的空闲队列用于放置未处于工作状态的功率模块，分配功率时直接将空闲队列中的功率模块分配至对应充电桩的运行队列中即可；

这里提到的各功率模块的状态信息具体可以包括但不限于运行时长、启动次数及理论使用时长，其中，运行时长即为功率模块每次运行时间的累加和；启动次数即为到目前为止功率模块的启动次数；通常而言，同一厂家同一批次生产的功率模块的理论使用时长是相同的。

S103：利用负载均衡算法根据状态信息计算各功率模块的健康值；

这里提到的健康值用于表明功率模块的健康程度，健康值越高则证明该功率模块的健康程度越高，磨损程度越低；

优选的，当状态信息包括运行时长、启动次数及理论使用时长时，利用负载均衡算法根据状态信息计算各功率模块的健康值，其具体可以为：

根据公式ξ_i＝(T_i-t_i)/T_i+1/n_i计算各功率模块的健康值；

其中，ξ_i为第i个功率模块的健康值，T_i为第i个功率模块的理论使用时长，t_i为第i个功率模块的运行时长，n_i为第i个功率模块的启动次数；

进一步的，基于该负载均衡算法是以单个功率模块为单位的，故还可以为每个功率模块专门建立一个运行记录值表，用于记录其各自的状态信息，当系统需要功率模块的状态信息时，直接获取即可；

基于负载均衡算法进行功率模块的分配，能够保证各功率模块近似均衡使用，避免某些功率模块提前损耗达到使用寿命，从而影响整个充电系统的使用。

S104：根据健康值在空闲队列中选择最优功率模块分配至充电桩的运行队列。

可选的，这里提到的，根据健康值在空闲队列中选择最优功率模块分配至充电桩的运行队列，其具体可以为选择健康值最高的功率模块为该最优功率模块，然后将其分配至该充电桩的运行队列；

优选的，当充电桩所需的功率模块大于一个时，重复选择健康值最高的功率模块为最优功率模块进行分配会造成极大的时间浪费，故其具体也可以为：

按照健康值由大到小的顺序对空闲队列中的功率模块进行排序；

根据功率分配请求确定功率模块的需求数量；

在空闲队列中按照由大到小的顺序选择需求数量的功率模块作为最优功率模块；

将最优功率模块分配至充电桩的运行队列。

基于上述技术方案，本申请所提供的一种充电系统功率分配的方法，通过获取空闲队列中各功率模块的状态信息，并利用负载均衡算法根据状态信息计算各功率模块的健康值，得到的健康值能够表明各功率模块的磨损程度，健康值越高则磨损程度越低，最后根据健康值在空闲队列中选择最优功率模块分配至充电桩的运行队列，以达到平衡各功率模块的损耗的目的，从而有效的降低功率模块故障率，提高充电系统的稳定性，降低出现巨大损失的概率。

在车辆充电过程中，车辆对于外部充电功率要求是时刻变化的，例如在初始充电时段因为电池电量较低，对外部充电功率的需求较高，而在末位充电时段由于电池电量接近饱和，对外部充电功率的需求较低，因此需要充电桩的充电功率能够满足外部充电终端BMS返回的电压电流要求，当充电桩连接的BMS需求降低时，需要减少功率模块数量；基于此，本申请提供了另一种充电系统功率分配的方法，下面结合图2进行说明。

请参考图2，图2为本申请实施例所提供的另一种充电系统功率分配的方法的流程图。

其具体包括以下步骤：

S201：接收充电桩发送的功率减少请求；

S202：根据功率减少请求确定功率模块的减少数量；

S203：根据减少数量及充电桩的运行队列中各功率模块的状态信息确定待回收功率模块；

例如，可以将该充电桩的运行队列中的功率模块按照启动时长进行排序，将启动时间最长的模块优先回收；

当启动时长相等时，优先回收运行时长最大的功率模块；

当启动时长相及运行时长均相等时，优先回收启动次数最大的功率模块；

其中，启动时长为功率模块此次启动后的工作时长。

S204：将待回收功率模块由充电桩的运行队列回收至空闲队列。

可选的，本申请还可以对空闲队列中的功率模块进行故障检测；

当发现故障模块时，将故障模块从空闲队列中移除到无效队列中；

当接收到故障模块替换完成的信息时，将故障模块从无效队列中添加到空闲队列中；

进一步的，当发现故障模块时，还可以发出相应的提示信息，以使用户能够及时完成对故障模块的更换。

基于上述技术方案，本申请所提供的系统在接收到充电桩发送的功率减少请求时，能够先确定待回收功率模块，然后将待回收功率模块由充电桩的运行队列回收至空闲队列，实现对充电功率的调节。

请参考图3，图3为本申请实施例所提供的一种充电系统功率分配的系统的结构图。

该系统可以包括：

第一接收模块100，用于接收充电桩发送的功率分配请求；

获取模块200，用于获取空闲队列中各功率模块的状态信息；

计算模块300，用于利用负载均衡算法根据状态信息计算各功率模块的健康值；

功率分配模块400，用于根据健康值在空闲队列中选择最优功率模块分配至充电桩的运行队列。

请参考图4，图4为本申请实施例所提供的另一种充电系统功率分配的系统的结构图。

该功率分配模块400可以包括：

排序子模块，用于按照健康值由大到小的顺序对空闲队列中的功率模块进行排序；

确定子模块，用于根据功率分配请求确定功率模块的需求数量；

选择子模块，用于在空闲队列中按照由大到小的顺序选择需求数量的功率模块作为最优功率模块；

分配子模块，用于将最优功率模块分配至充电桩的运行队列。

该系统还可以包括：

第二接收模块，用于接收充电桩发送的功率减少请求；

第一确定模块，用于根据功率减少请求确定功率模块的减少数量；

第二确定模块，用于根据减少数量及充电桩的运行队列中各功率模块的状态信息确定待回收功率模块；

功率回收模块，用于将待回收功率模块由充电桩的运行队列回收至空闲队列。

该计算模块300可以包括：

计算子模块，用于根据公式ξ_i＝(T_i-t_i)/T_i+1/n_i计算各功率模块的健康值；

其中，ξ_i为第i个功率模块的健康值，T_i为第i个功率模块的理论使用时长，t_i为第i个功率模块的运行时长，n_i为第i个功率模块的启动次数。

该系统还可以包括：

故障检测模块，用于对空闲队列中的功率模块进行故障检测；

移除模块，用于当发现故障模块时，将故障模块从空闲队列中移除到无效队列中；

添加模块，用于当接收到故障模块替换完成的信息时，将故障模块从无效队列中添加到空闲队列中。

由于系统部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此系统部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

请参考图5，图5为本申请实施例所提供的一种充电系统功率分配设备的结构图。

该充电系统功率分配设备500可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processing units，CPU)522(例如，一个或一个以上处理器)和存储器532，一个或一个以上存储应用程序542或数据544的存储介质530(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器532和存储介质530可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质530的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对装置中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器522可以设置为与存储介质530通信，在充电系统功率分配设备500上执行存储介质530中的一系列指令操作。

充电系统功率分配设备500还可以包括一个或一个以上电源525，一个或一个以上有线或无线网络接口550，一个或一个以上输入输出接口558，和/或，一个或一个以上操作系统541，例如Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM等等。

上述图1至图2所描述的充电系统功率分配的方法中的步骤由充电系统功率分配设备基于该图5所示的结构实现。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，功能调用装置，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上对本申请所提供的一种充电系统功率分配的方法、系统、设备及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请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申请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，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims

1.一种充电系统功率分配的方法，其特征在于，包括：

接收充电桩发送的功率分配请求；

获取空闲队列中各功率模块的状态信息；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述健康值在所述空闲队列中选择最优功率模块分配至所述充电桩的运行队列，包括：

根据所述功率分配请求确定所述功率模块的需求数量；

将所述最优功率模块分配至所述充电桩的运行队列。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述状态信息包括运行时长、启动次数及理论使用时长时，所述利用负载均衡算法根据所述状态信息计算所述各功率模块的健康值，包括：

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在根据所述健康值在所述空闲队列中选择最优功率模块分配至所述充电桩的运行队列之后，还包括：

接收所述充电桩发送的功率减少请求；

根据所述功率减少请求确定所述功率模块的减少数量；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

对所述空闲队列中的功率模块进行故障检测；

6.一种充电系统功率分配的系统，其特征在于，包括：

第一接收模块，用于接收充电桩发送的功率分配请求；

获取模块，用于获取空闲队列中各功率模块的状态信息；

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述功率分配模块包括：

8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，还包括：

第二接收模块，用于接收所述充电桩发送的功率减少请求；

9.一种充电系统功率分配设备，其特征在于，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5任一项所述充电系统功率分配的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述充电系统功率分配的方法的步骤。