CN111845423A - 一种充电堆的充电功率分配方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种充电堆的充电功率分配方法及系统，该方法充电堆额定功率无法满足用电需求时根据当前所处的时段，若是繁忙时段，以充电堆额定功率剩余量分配给当前接入充电堆的充电设备及其以后接入的充电设备，在当前接入充电堆的充电设备以前接入的充电设备按照对应充电设备的最大需求功率充电；优先保证先接入充电堆的充电设备快速充电，满足在先充电的用户需求，同时将充电堆额定功率剩余量分配给后来的充电设备，确保后来的充电设备成功接入，减少用户等待接入设备的时间。

Description

一种充电堆的充电功率分配方法及系统
技术领域
本发明涉及一种充电堆的充电功率分配方法及系统。
背景技术
充电机作为电动汽车的能源供应设备，其设计的合理性，可靠性具有十分重要的意义。市场现有充电桩多为无序分散在家用配电或商业用电网络中，较为分散，功率差异较大和不利于管理。电动汽车充电电池容量和充电倍率需求存在明显差异，对充电机的功率要求也各不相同。充电机输出功率较大时，对电池容量较小的汽车充电时，造成充电能力浪费，导致设备利用率较低；充电机功率较小时，对电池容量较大的汽车充电时，则导致充电能力不足，充电时间较长，无法满足快速充电需求。
有中国发明专利授权公告号为CN106033904B的专利文件公开了一种矩阵式柔性充电堆及动态分配功率的充电方法，通过采用固定功率加动态功率分配可调的方式进行，该方式既可以最大效率的对汽车充电，又可以极大的降低充电堆本身的功耗，可以满足不同储能电池容量、不同充电倍率的电动汽车的充电需求；另外现有的充电堆在功率需求超过额定功率时一般采用停止后续汽车的充电，或者降低在先充电车辆的功率为后来车辆充电。但是通过上述的充电方法进行功率分配比较不合理，且没有考虑充电时间段，导致在不同的时间段充电功率的分配均不能满足用户的充电需求，造成用户体验较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种充电堆的充电功率分配方法，用以解决在充电需求较大时现有充电功率分配不能满足用户充电需求的问题；本发明提供一种充电堆的充电功率分配系统，用以解决在充电需求较大时现有充电功率分配不能满足用户充电需求的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种充电堆的充电功率分配方法，包括以下步骤：
1)获取当前接入充电堆的充电设备的充电需求功率，判断充电需求功率是否大于充电堆额定功率剩余量；
2)若是，则在当前时段处于繁忙时段时，以充电堆额定功率剩余量分配给当前接入充电堆的充电设备及其以后接入的充电设备，在其以前接入的充电设备按照对应充电设备的最大需求功率充电。
有益效果是，在充电堆额定功率无法满足用电需求时，根据当前所处的时段，若是繁忙，优先保证先接入充电堆的充电设备快速充电，满足在先充电的用户需求，提高了这部分用户的满意度，同时将充电堆额定功率剩余量分配给后来的充电设备，确保后来的充电设备成功接入，减少用户等待接入设备的时间。
进一步地，为了根据实际充电情况保证充电设备能够及时调整功率，实时检测充电堆额定功率剩余量，若充电堆额定功率剩余量大于所述当前接入充电堆的充电设备的充电需求功率，控制所述当前接入充电堆的充电设备按照该充电设备的最大需求功率充电。
进一步地，为了满足更多用户的需求，减少用户等待接入设备的时间，按照充电堆额定功率剩余量平均分配给当前接入充电堆的充电设备及其以后接入的充电设备。
进一步地，为了更合理满足大部分用户的用电需求，当所有充电设备的总的充电需求功率大于充电堆额定功率时，且在当前时段不处于繁忙时段时，根据所有充电设备的总的充电需求功率与充电堆额定功率的比例关系确定降额系数，降额系数小于1，将每一个充电设备的充电功率分配为该充电设备的充电需求功率乘以所述降额系数。
本发明提供一种充电堆的充电功率分配系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
1)获取当前接入充电堆的充电设备的充电需求功率，判断充电需求功率是否大于充电堆额定功率剩余量；
2)若是，则在当前时段处于繁忙时段时，以充电堆额定功率剩余量分配给当前接入充电堆的充电设备及其以后接入的充电设备，在其以前接入的充电设备按照对应充电设备的最大需求功率充电。
有益效果是，在充电堆额定功率无法满足用电需求时，根据当前所处的时段，若是繁忙，优先保证先接入充电堆的充电设备快速充电，满足在先充电的用户需求，提高了这部分用户的满意度，同时将充电堆额定功率剩余量分配给后来的充电设备，确保后来的充电设备成功接入，减少用户等待接入设备的时间。
进一步地，为了根据实际充电情况保证充电设备能够及时调整功率，该系统实时检测充电堆额定功率剩余量，若充电堆额定功率剩余量大于所述当前接入充电堆的充电设备的充电需求功率，控制所述当前接入充电堆的充电设备按照该充电设备的最大需求功率充电。
进一步地，为了满足更多用户的需求，减少用户等待接入设备的时间，该系统按照充电堆额定功率剩余量平均分配给当前接入充电堆的充电设备及其以后接入的充电设备。
进一步地，为了更合理满足大部分用户的用电需求，该系统中当所有充电设备的总的充电需求功率大于充电堆额定功率时，且在当前时段不处于繁忙时段时，根据所有充电设备的总的充电需求功率与充电堆额定功率的比例关系确定降额系数，降额系数小于1，将每一个充电设备的充电功率分配为该充电设备的充电需求功率乘以所述降额系数。
附图说明
图1是本发明的一种充电堆的充电功率分配方法的流程图；
图2是本发明的一种充电堆拓扑结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
方法实施例：
本发明提供一种充电堆的充电功率分配方法，包括以下步骤：
1)获取当前接入充电堆的充电设备的充电需求功率，判断充电需求功率是否大于充电堆额定功率剩余量。
在实际使用时，可以通过比较当前接入充电堆的充电设备的充电需求功率与充电堆额定功率剩余量，确定充电堆额定功率是否能够满足用电需求，作为另一种等同的实施手段，可以获取当前接入充电堆的充电设备接入后总的充电需求功率，比较总的充电需求功率与充电堆额定功率即可确定充电堆额定功率是否能够满足用电需求。
2)若是，则在当前时段处于繁忙时段时，以充电堆额定功率剩余量分配给当前接入充电堆的充电设备及其以后接入的充电设备，在其以前接入的充电设备按照对应充电设备的最大需求功率充电。
其中，按照充电堆额定功率剩余量平均分配给当前接入充电堆的充电设备及其以后接入的充电设备。当然，作为另一种实施手段，也可以将充电堆额定功率剩余量按照一定比例分为多个不同大小的功率值，再根据接入充电堆先后顺序给充电设备不同的功率值。
在进行上述方法步骤的过程中还实时检测充电堆额定功率剩余量，若充电堆额定功率剩余量大于上述当前接入充电堆的充电设备的充电需求功率，控制上述当前接入充电堆的充电设备按照该充电设备的最大需求功率充电；对于当前接入充电堆的充电设备以后的充电设备也按照顺序通过上述方法依次进行充电。
当前接入充电堆的充电设备的充电需求功率大于充电堆额定功率剩余量，且在当前时段不处于繁忙时段时，将充电堆额定功率平均分配给每一个充电设备；作为另一种实施手段，还可以根据总的充电需求功率与充电堆额定功率的比例关系确定降额系数，降额系数小于1，将每一个充电设备的充电枪的功率分配为该充电设备的充电需求功率乘以降额系数。
其中，以充电设备为电动汽车为例，繁忙时段为早上6:00-晚上22:00，闲时为晚上22:00-早上6:00，此繁忙时段指代的可以为用车繁忙时段，也可以是用电繁忙时段，如图1所示，具体的为：
若电动汽车所需总的充电需求功率PX满足大于充电堆额定功率PN时，即PX＞PN时，首先判断当前充电时刻是否处于工作繁忙期，若电动汽车充电接入时间处于工作繁忙期，此时电动汽车所需总的充电需求功率在第j(j＝1,2,3···2Q)台电动汽车接入充电堆时，第一次超出充电堆额定功率，则前j-1(j＝1,2,3···2Q)台先接入的电动汽车始终保持原有的最大需求功率充电，充电总功率为
Figure BDA0002047539990000051
Pi为第i台电动汽车的最大需求功率，i＝1,2,3···j-1；超出充电堆额定功率的后接入2Q-j+1台电动汽车按比例，小电流平均功率接入充电，每台电动汽车的充电功率为
Figure BDA0002047539990000052
在此充电过程中实时检测电动汽车所需总的充电需求功率，通过上述方法流程，执行相对应功率分配模式，如果第j台之前的有车辆充电完成，第j台即可按照最大需求功率充电，直至充电结束，其他车辆充电依次进行。
若当前充电时刻不处于工作繁忙期，则计算充电终端每把充电枪的降额系数β，其中
Figure BDA0002047539990000061
每一个充电枪的功率为β×Pj，其中Pj为每一台电动汽车的最大需求功率，在此充电过程中实时检测电动汽车所需总的充电需求功率，通过上述方法流程，执行相对应功率分配模式，直至充电结束。
本发明提供一种适用于上述方法的充电堆，是一种大功率电动汽车直流充电堆，如图2所示，充电堆由功率堆和充电终端两部分组成，其中功率堆集成了进线单元、功率柜单元、输出单元三大组件。
进线单元：由三根母线组成，主要是统一管理并将三相交流(380V)进线功率分配至功率堆中各功率单元、分配单元及就地控制单元。
功率柜单元：由功率单元和分配单元组成。功率单元分为固定功率区和动态分配区，其主要作用是将进线单元的三相交流电源转换为稳定可控的直流电输出；大功率充电堆的总功率分配采用固定加动态分配的方式，固定功率和动态功率分配比例根据当地实际充电需求和电动汽车使用频率进行分配。功率柜单元可根据电动汽车反馈给充电终端电量需求，控制充电堆功率分配和输出策略，功率切换颗粒度最小为15kW；功率分配控制器即实现动态功率的调整。
输出单元：输出单元包括所有的充电终端，各充电终端从对应功率柜单元输出的铜排上取电，并通过充电枪按需输出给充电负载。由图2中拓扑结构可知，每一个充电终端包含2把充电枪，每一个动态分配区的功率模块都可通过功率分配单元按需输出至任一充电终端，实现动态分配区内功率模块在各个充电终端上的完全共享。
就地监控单元包含一个7寸液晶显示屏，实时监控并显示充电堆的运行状态、故障告警信息，将一些故障告警实现可视化。
本发明提供的一种充电堆的充电功率分配方法，不仅适用于如图2所示的充电堆拓扑结构，还适用于仅包括固定功率区或者仅包括动态分配区的充电堆。
系统实施例：
本发明提供一种充电堆的充电功率分配系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述方法实施例中的充电功率分配方法，具体内容不再赘述。
本发明通过自动功率分配充电方法在满足不同储能电池容量、不同充电倍率的电动汽车的充电需求的同时，考虑电动汽车实际充电需求，在繁忙的工作时间能够始终保持先接入得电动汽车最大功率快速补电，即使超出充电堆最大可用功率时，也能保证先接入电动汽车最大功率充电；在晚上闲时则能够满足为更多台电动汽车均匀充电，满足更多用户充电需求。

Claims (5)

1.一种充电堆的充电功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取当前接入充电堆的充电设备的充电需求功率，判断充电需求功率是否大于充电堆额定功率剩余量；
2)若是，则在当前时段处于繁忙时段时，以充电堆额定功率剩余量分配给当前接入充电堆的充电设备及其以后接入的充电设备，在其以前接入的充电设备按照对应充电设备的最大需求功率充电。
2.根据权利要求1所述的充电堆的充电功率分配方法，其特征在于，实时检测充电堆额定功率剩余量，若充电堆额定功率剩余量大于所述当前接入充电堆的充电设备的充电需求功率，控制所述当前接入充电堆的充电设备按照该充电设备的最大需求功率充电。
3.根据权利要求1或2所述的充电堆的充电功率分配方法，其特征在于，按照充电堆额定功率剩余量平均分配给当前接入充电堆的充电设备及其以后接入的充电设备。
4.根据权利要求1或2所述的充电堆的充电功率分配方法，其特征在于，当所有充电设备的总的充电需求功率大于充电堆额定功率时，且在当前时段不处于繁忙时段时，根据所有充电设备的总的充电需求功率与充电堆额定功率的比例关系确定降额系数，降额系数小于1，将每一个充电设备的充电功率分配为该充电设备的充电需求功率乘以所述降额系数。
5.一种充电堆的充电功率分配系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-4中任一项所述的充电堆的充电功率分配方法。
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