CN111806285A - 公共快充站多枪充电桩充电功率分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种公共快充站多枪充电桩充电功率分配方法，该公共快充站的每个充电桩包括多个充电枪，该方法包括：根据插枪顺序确定充电桩的主从充电枪，并根据插枪顺序确定每个电动汽车的充电优先级；获取每个连接到充电枪的电动汽车的动力电池可接受功率曲线；根据动力电池可接受功率曲线确定在充电动汽车的充电功率和每个等待电动汽车的动力电池最大可接受功率；根据充电桩的最大输出功率、在充电动汽车的充电功率和等待电动汽车的充电优先级确定每个等待电动汽车分配的剩余功率；根据每个等待电动汽车分配的剩余功率和每个等待电动汽车的动力电池最大可接受功率确定每个等待电动汽车实际可分配的充电功率。

Description

公共快充站多枪充电桩充电功率分配方法

技术领域

本发明涉及充电控制技术领域，具体涉及一种公共快充站多枪充电桩充电功率分配方法。

背景技术

目前，公共快充站资源配置特点：通常站内配以一定数量相同类型的大功率充电桩，每个大功率充电桩仅有一个充电枪，某一时刻只能为一辆电动汽车提供大功率充电服务(如图1所示)。公共快充站运行模式：公共快充站按照“先来先服务”的模式为电动汽车提供大功率充电服务，且不干预电动汽车的快速充电过程，也不为排队等待的电动汽车提供充电服务。

因此，公共快充站的这种资源配置特点和运行模式会带来三方面问题：第一、每个大功率单枪充电桩因不能填补电动汽车在变功率阶段下降的功率，会造成充电设施利用率的降低(如图2所示)。第二、电动汽车一旦进入进站流量较大的公共快充电站进行充电势必要排队等待，同时充电站不为排队等待的电动汽车提供充电服务，这会造成用户等待时间的浪费。第三、站内剧烈波动的大功率充电负荷会给电网带来巨大冲击。

综上所述，公共快充站充电运行面临上述技术问题，目前还没有好的解决方案。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种公共快充站多枪充电桩充电功率分配方法，能够使每个充电桩均能够在同一时刻为多个电动汽车提供充电服务，并能够在不影响在充电动汽车充电状态的前提下，尤其在变功率充电阶段的功率下降时刻，充分利用多充电枪的剩余功率同时为等待电动汽车提供充电服务，从而能够对排队等待电动汽车的潜在时间价值进行挖掘和利用，提高充电设施的利用率，应用于车流量较大的公共快充站时效果更加显著。

本发明采用的技术方案如下：

一种公共快充站多枪充电桩充电功率分配方法，所述公共快充站包括多个充电桩，每个所述充电桩包括多个充电枪，所述充电功率分配方法包括以下步骤：根据插枪顺序确定所述充电桩的主从充电枪，以通过主充电枪为在充电动汽车充电、通过从充电枪为至少一个等待电动汽车充电，并根据插枪顺序确定每个电动汽车的充电优先级；获取每个连接到充电枪的电动汽车的动力电池可接受功率曲线；根据所述动力电池可接受功率曲线确定所述在充电动汽车的充电功率和每个所述等待电动汽车的动力电池最大可接受功率；根据所述充电桩的最大输出功率、所述在充电动汽车的充电功率和所述等待电动汽车的充电优先级确定每个所述等待电动汽车分配的剩余功率；根据每个所述等待电动汽车分配的剩余功率和每个所述等待电动汽车的动力电池最大可接受功率确定每个所述等待电动汽车实际可分配的充电功率。

充电优先级为k的等待电动汽车分配的剩余功率为：

其中，ΔP_dis(k)为充电优先级为k的等待电动汽车分配的剩余功率，其中，k为正整数，且k越小，所述充电优先级越高，SOC表示动力电池的荷电状态，P_PB,charg(SOC)为动力电池最大可接受充电功率，单位为kW，P_CP,max为所述充电桩的最大输出功率，单位为kW，P_EV,charg为所述在充电动汽车的充电功率，单位为kW。

充电优先级为k的等待电动汽车实际可分配的充电功率为：

P_EV,w,charg(k)＝min(ΔP_dis(k),P_PB,charg(SOC))

其中，P_EV,w,charg(k)为充电优先级为k的等待电动汽车实际分配的充电功率。

所述的公共快充站多枪充电桩充电功率分配方法还包括：根据每个所述等待电动汽车实际可分配的充电功率及其荷电状态进行充电控制。

充电优先级为k的等待电动汽车由等待状态转换为在充状态时，荷电状态为：

其中，SOC_arr(k)为充电优先级为k的等待电动汽车进站起始荷电状态，Q(k)为充电优先级为k的等待电动汽车的电池容量，单位为kWh，T₂(k)为充电优先级为k的等待电动汽车的起始充电时刻，T_arr(k)为充电优先级为k的等待电动汽车的到达时刻，P_EV,w,charg(k,t)为充电优先级为k的等待电动汽车实际分配的充电功率，单位为kW。

本发明的有益效果：

本发明通过设置多枪充电桩，并基于动力电池可接受功率曲线、充电桩的最大输出功率、充电优先级等实现等待电动汽车的充电功率分配，由此，能够使每个充电桩均能够在同一时刻为多个电动汽车提供充电服务，并能够在不影响在充电动汽车充电状态的前提下，尤其在变功率充电阶段的功率下降时刻，充分利用多充电枪的剩余功率同时为等待电动汽车提供充电服务，从而能够对排队等待电动汽车的潜在时间价值进行挖掘和利用，提高充电设施的利用率，应用于车流量较大的公共快充站时效果更加显著。

附图说明

图1为相关技术中的公共快充站的充电系统的结构示意图；

图2为动力电池可接受功率曲线示意图；

图3为本发明一个实施例的公共快充站的充电系统的结构示意图；

图4为本发明一个实施例的公共快充站多枪充电桩充电功率分配方法的流程图；

图5为本发明一个实施例的充电功率分配曲线示意图。

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。

如图3所示，本发明实施例的公共快充站的充电系统包括多个充电桩，每个充电桩包括多个充电枪(图中以两个为例)，每个充电桩均连接到配电变压器和充电站管理平台，配电变压器连接到电网以获取充电电能，充电站管理平台可用于进行充电控制和管理。

如图4所示，公共快充站多枪充电桩充电功率分配方法包括以下步骤：

S1，根据插枪顺序确定充电桩的主从充电枪，以通过主充电枪为在充电动汽车充电、通过从充电枪为至少一个等待电动汽车充电，并根据插枪顺序确定每个电动汽车的充电优先级。

在本发明的一个实施例中，可将最先与电动汽车进行插枪连接的充电枪确定为主充电枪，后续与电动汽车进行插枪连接的充电枪确定为从充电枪。主充电枪可为在充电动汽车充电，在充电动汽车的充电优先级最高，从充电枪可为至少一个等待电动汽车充电，若等待电动汽车为多个，则多个等待电动汽车的充电优先级按照插枪的先后顺序依次降低。

S2，获取每个连接到充电枪的电动汽车的动力电池可接受功率曲线。

在本发明的一个实施例中，每个电动汽车的动力电池可接受功率曲线可在出厂前内置于其电池管理系统中。在充电操作时，插枪后电池管理系统可与充电桩建立起充电的数据通道，通过该数据通道，电池管理系统可将可接受功率曲线等数据传送至所连接的充电桩。

S3，根据动力电池可接受功率曲线确定在充电动汽车的充电功率和每个等待电动汽车的动力电池最大可接受功率。

动力电池可接受功率曲线可参照图2，在充电动汽车的动力电池可接受功率曲线可用以确定在充电动汽车的充电功率，等待电动汽车的动力电池可接受功率曲线可用以确定等待电动汽车的动力电池最大可接受功率。

S4，根据充电桩的最大输出功率、在充电动汽车的充电功率和等待电动汽车的充电优先级确定每个等待电动汽车分配的剩余功率。

在本发明的一个实施例中，充电优先级为k的等待电动汽车分配的剩余功率为：

其中，ΔP_dis(k)为充电优先级为k的等待电动汽车分配的剩余功率，其中，k为正整数，且k越小，充电优先级越高，SOC表示动力电池的荷电状态，P_PB,charg(SOC)为动力电池最大可接受充电功率，此处为充电优先级为k-1的等待电动汽车的动力电池最大可接受充电功率，单位为kW，P_CP,max为充电桩的最大输出功率，单位为kW，P_EV,charg为在充电动汽车的充电功率，单位为kW。

S5，根据每个等待电动汽车分配的剩余功率和每个等待电动汽车的动力电池最大可接受功率确定每个等待电动汽车实际可分配的充电功率。

在本发明的一个实施例中，充电优先级为k的等待电动汽车实际可分配的充电功率为：

P_EV,w,charg(k)＝min(ΔP_dis(k),P_PB,charg(SOC))

其中，P_EV,w,charg(k)为充电优先级为k的等待电动汽车实际分配的充电功率，单位为kW，P_PB,charg(SOC)为动力电池最大可接受充电功率，此处为充电优先级为k的等待电动汽车的动力电池最大可接受充电功率，单位为kW。

进一步地，在确定每个等待电动汽车实际可分配的充电功率后，还可根据每个等待电动汽车实际可分配的充电功率及其荷电状态进行充电控制。

由于本发明实施例的充电功率分配方法能够利用电动汽车等待过程和充电桩剩余功率为等待电动汽车进行充电，等待电动汽车的荷电状态在等待过程中也是不断变化的。具体地，充电优先级为k的等待电动汽车由等待状态转换为在充状态时，荷电状态为：

其中，SOC_arr(k)为充电优先级为k的等待电动汽车进站起始荷电状态，Q(k)为充电优先级为k的等待电动汽车的电池容量，单位为kWh，T₂(k)为充电优先级为k的等待电动汽车的起始充电时刻，T_arr(k)为充电优先级为k的等待电动汽车的到达时刻，P_EV,w,charg(k,t)为充电优先级为k的等待电动汽车实际分配的充电功率，单位为kW。

相比于单个大功率单枪充电桩(如图2所示)，图3所示的本发明实施例中的单个大功率双枪充电桩同时为两辆电动汽车进行充电的功率分配曲线(如图5所示)，其中一条曲线为在充电动汽车充电功率，另一条曲线为二者的总充电功率，同时充电设施利用率浪费区域明显缩小，即双枪充电桩可以明显提高充电设施利用率。

当进站车流量较大时，公共快充站中的每个多枪充电桩均可持续服务电动汽车，充电设施利用率浪费区会大大缩小，这将更加有助于多枪充电桩发挥提高充电设施利用率的优势。

综上所述，根据本发明实施例的公共快充站多枪充电桩充电功率分配方法，通过设置多枪充电桩，并基于动力电池可接受功率曲线、充电桩的最大输出功率、充电优先级等实现等待电动汽车的充电功率分配，由此，能够使每个充电桩均能够在同一时刻为多个电动汽车提供充电服务，并能够在不影响在充电动汽车充电状态的前提下，尤其在变功率充电阶段的功率下降时刻，充分利用多充电枪的剩余功率同时为等待电动汽车提供充电服务，从而能够对排队等待电动汽车的潜在时间价值进行挖掘和利用，提高充电设施的利用率，应用于车流量较大的公共快充站时效果更加显著。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。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。所述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，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种公共快充站多枪充电桩充电功率分配方法，其特征在于，所述公共快充站包括多个充电桩，每个所述充电桩包括多个充电枪，所述充电功率分配方法包括以下步骤：

根据插枪顺序确定所述充电桩的主从充电枪，以通过主充电枪为在充电动汽车充电、通过从充电枪为至少一个等待电动汽车充电，并根据插枪顺序确定每个电动汽车的充电优先级；

获取每个连接到充电枪的电动汽车的动力电池可接受功率曲线；

根据所述动力电池可接受功率曲线确定所述在充电动汽车的充电功率和每个所述等待电动汽车的动力电池最大可接受功率；

根据所述充电桩的最大输出功率、所述在充电动汽车的充电功率和所述等待电动汽车的充电优先级确定每个所述等待电动汽车分配的剩余功率；

根据每个所述等待电动汽车分配的剩余功率和每个所述等待电动汽车的动力电池最大可接受功率确定每个所述等待电动汽车实际可分配的充电功率。

2.根据权利要求1所述的公共快充站多枪充电桩充电功率分配方法，其特征在于，充电优先级为k的等待电动汽车分配的剩余功率为：

其中，ΔP_dis(k)为充电优先级为k的等待电动汽车分配的剩余功率，其中，k为正整数，且k越小，所述充电优先级越高，SOC表示动力电池的荷电状态，P_PB,charg(SOC)为动力电池最大可接受充电功率，单位为kW，P_CP,max为所述充电桩的最大输出功率，单位为kW，P_EV,charg为所述在充电动汽车的充电功率，单位为kW。

3.根据权利要求2所述的公共快充站多枪充电桩充电功率分配方法，其特征在于，充电优先级为k的等待电动汽车实际可分配的充电功率为：

P_EV,w,charg(k)＝min(ΔP_dis(k),P_PB,charg(SOC))

其中，P_EV,w,charg(k)为充电优先级为k的等待电动汽车实际分配的充电功率。

4.根据权利要求3所述的公共快充站多枪充电桩充电功率分配方法，其特征在于，还包括：

根据每个所述等待电动汽车实际可分配的充电功率及其荷电状态进行充电控制。

5.根据权利要求4所述的公共快充站多枪充电桩充电功率分配方法，其特征在于，充电优先级为k的等待电动汽车由等待状态转换为在充状态时，荷电状态为：

其中，SOC_arr(k)为充电优先级为k的等待电动汽车进站起始荷电状态，Q(k)为充电优先级为k的等待电动汽车的电池容量，单位为kWh，T₂(k)为充电优先级为k的等待电动汽车的起始充电时刻，T_arr(k)为充电优先级为k的等待电动汽车的到达时刻，P_EV,w,charg(k,t)为充电优先级为k的等待电动汽车实际分配的充电功率，单位为kW。

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