CN113665399A - 功率分配系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种功率分配系统及其控制方法，其中，功率分配系统包括：M个电源模块，其中，M为正整数；立体铜排模块，立体铜排模块包括N对输出铜排和M个连接单元，其中，N对输出铜排与M个连接单元十字交叉相连，M个连接单元分别与M个电源模块相连，N对输出铜排与目标充电车辆相连；控制模块，控制模块用于对立体铜排模块进行控制，以使M个电源模块中的一个或多个电源模块给目标充电车辆充电。由此，能够实现任意个电源模块合并到任意路输出，从而提高了资源使用效率，避免出现电源模块性能浪费，同时便于维护，易于扩展。

Description

功率分配系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及功率分配技术领域，具体涉及一种功率分配系统和一种功率分配系统的控制方法。
背景技术
随着电动汽车的发展，电功率切换的需求也越来越多，但一桩对一车的模式造成了资源的浪费，于是开始引入能进行功率分配的柔性充电，可以让电源模块在充电终端进行自由切换，资源进行最大程度利用。
相关技术中，一般是采用继电器堆叠设计和PDU分配连接器进行充电，然而，继电器堆叠设计中的继电器占用空间大、成本高、接线复杂、触点粘连不易维修、不易扩展；PDU分配连接器最小分配单位为一个电源模块，会经常存在某些电源模块不能满功率输出的情况，浪费电源模块性能。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种功率分配系统，能够实现任意个电源模块合并到任意路输出，从而提高了资源使用效率，避免出现电源模块性能浪费，同时便于维护，易于扩展。
本发明采用的技术方案如下：
一种功率分配系统，所述功率分配系统包括：M个电源模块，其中，M为正整数；立体铜排模块，所述立体铜排模块包括N对输出铜排和M个连接单元，其中，所述N对输出铜排与所述M个连接单元十字交叉相连，所述M个连接单元分别与所述M个电源模块相连，所述N对输出铜排与目标充电车辆相连，其中，N为正整数；控制模块，所述控制模块用于对所述立体铜排模块进行控制，以使M个电源模块中的一个或多个电源模块给所述目标充电车辆充电。
所述连接单元包括：连接铜柱以及设置在所述连接铜柱上的输入触点和N个连接子单元，所述N个连接子单元分别对应设置在N对输出铜排之间；其中，所述连接子单元包括绝缘框架以及设置在所述绝缘框架上的驱动部件和输出触头，其中，所述驱动部件与所述控制模块相连，所述控制模块具体用于控制所述驱动部件驱动所述输出触头运动，以使所述输出触头与相应的输出铜排相连。
所述控制模块通过CAN总线与所述M个电源模块相连。
一种功率分配系统的控制方法，包括以下步骤：在接收到充电请求时，获取所述目标充电车辆的功率需求；根据所述目标充电车辆的功率需求分配K个所述电源模块给所述目标充电车辆充电，并控制所述目标充电车辆进入恒压充电模式，其中，K为大于等于1且小于等于M的正整数；根据所述目标充电车辆的标识信息查询所述目标充电车辆是否存在历史充电记录；如果未存在所述历史充电记录，则保存所述目标充电车辆的标识信息以及所述目标充电车辆的充电记录。
功率分配系统的控制方法，还包括以下步骤：如果存在所述历史充电记录，则查询是否存在与所述目标充电车辆具有相同的恒压充电电压范围区间并且存在历史充电记录的其他充电车辆采用所述功率分配系统进入恒压充电模式；如果是，则判断所述其他充电车辆是否已经进入共享模块模式进行充电；如果所述其他充电车辆未进入所述共享模块模式进行充电，则计算所述目标充电车辆和所述其他充电车辆的恒压充电电压中间值，并实时获取所述目标充电车辆和所述其他充电车辆的功率需求，以及根据所述恒压充电电压中间值以及所述目标充电车辆和所述其他充电车辆的功率需求控制所述目标充电车辆和所述其他充电车辆进入共享模块模式充电。
功率分配系统的控制方法还包括以下步骤：判断所述目标充电车辆的充电电压是否超出所述相同的恒压充电电压范围区间；如果所述目标充电车辆的充电电压超出所述相同的恒压充电电压范围区间，则控制所述目标充电车辆和所述其他充电车辆退出所述共享模块模式；如果所述目标充电车辆的充电电压未超出所述相同的恒压充电电压范围区间，则根据所述目标充电车辆的历史充电记录以及所述目标充电车辆的SOC值预测所述目标充电车辆的充电电压是否将超出所述相同的恒压充电电压范围区间；如果预测所述目标充电车辆的充电电压将超出所述相同的恒压充电电压范围区间，则控制所述目标充电车辆和所述其他充电车辆退出所述共享模块模式。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述的功率分配系统的控制方法。
一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的功率分配系统的控制方法。
本发明能够实现任意个电源模块合并到任意路输出，从而提高了资源使用效率，避免出现电源模块性能浪费，同时便于维护，易于扩展。
附图说明
图1为本发明实施例的功率分配系统的结构示意图；
图2为本发明一个实施例的连接单元的结构示意图；
图3为本发明一个实施例的连接子单元的结构示意图；
图4为本发明实施例的功率分配方法的流程图。
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。
图1为本发明实施例的功率分配系统的结构示意图。
如图1所示，本发明实施例的功率分配系统可包括：M个电源模块100、立体铜排模块200和控制模块300。
其中，立体铜排模块200包括N对输出铜排210和M个连接单元220，其中，N对输出铜排210与M个连接单元220十字交叉相连，M个连接单元220分别与M个电源模块100相连，N对输出铜排210与目标充电车辆相连，其中，M为正整数，N为正整数；控制模块300，控制模块300用于对立体铜排模块200进行控制，以使M个电源模块100中的一个或多个电源模块给目标充电车辆充电。
其中，控制模块300通过CAN总线与M个电源模块100相连。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，连接单元220可包括：连接铜柱221以及设置在连接铜柱上的输入触点222和N个连接子单元223，N个连接子单元223分别对应设置在N对输出铜排210之间。
其中，如图3所示，连接子单元223包括绝缘框架2231以及设置在绝缘框架2231上的驱动部件2232和输出触头2233，其中，驱动部件2232与控制模块300相连，控制模块300具体用于控制驱动部件2232驱动输出触头2233运动，以使输出触头2233与相应的输出铜排210相连。
具体而言，在对待充电车辆进行充电时，可通过控制模块300发出相应的控制信号至驱动部件2232，以控制驱动部件2232运动，从而带动输出触头2233运动，以使输出触头2233相应的输出铜排210相连。由此，能够实现任意路输入合并任意路输出并可以自由切换输入输出，从而提高了资源使用效率，避免出现电源模块性能浪费，同时便于维护，易于扩展。其中，控制模块300与各个电源模块100通过CAN总线连接通讯，并下发指令控制电源模块100输出电压/电流，电源模块100是提供电力输出的交流转直流设备。
基于上述实施例，本发明还提出了一种功率分配系统的控制方法。
其中，功率分配系统的具体结构可参照上述实施例，为避免冗余，在此不再陈述。
需要说明的是，每辆待充电车辆(目标充电车辆)开始充电时均执行功率分配系统的控制方法。其中，每个电源模块与输出回路接通方式为控制模块控制功率分配系统上相应输出触头伸出进行连接，以达到功率分配目的。
具体而言，如图4所示，本发明实施例的功率分配系统的控制方法可包括以下步骤：
S1，在接收到充电请求时，获取目标充电车辆的功率需求。
S2，根据目标充电车辆的功率需求分配K个电源模块给目标充电车辆充电，并控制目标充电车辆进入恒压充电模式。其中，K为大于等于1且小于等于M的正整数。
具体而言，在接收到充电请求时，可根据目标充电车辆的功率需求将需求的电源模块全部完全分配给目标充电车辆充电，其中，分配原则为满足该目标充电车辆的功率需求的情况下所需的最小数量。例如，电源模块的规格为每个电源模块的最大输出为30Kw，目标充电车辆的功率需求为170Kw，那么需要分配6个电源模块归该目标充电车辆完全使用。按照该分配原则给目标充电车辆充电直至该目标充电车辆进入恒压充电模式。
S3，根据目标充电车辆的标识信息查询目标充电车辆是否存在历史充电记录。
其中，目标充电车辆的标识信息可包括目标充电车辆的VIN码。
S4，如果未存在历史充电记录，则保存目标充电车辆的标识信息以及目标充电车辆的充电记录。
具体而言，根据目标充电车辆的VIN码查询该目标充电车辆是否在本地存有历史充电记录。如果否，则持续控制目标充电车辆按照恒压充电模式进行充电直到充电结束，同时保存目标充电车辆的VIN码以及充电记录。
根据本发明的一个实施例，功率分配系统的控制方法还包括以下步骤：如果存在历史充电记录，则查询是否存在与目标充电车辆具有相同的恒压充电电压范围区间并且存在历史充电记录的其他充电车辆采用功率分配系统进入恒压充电模式；如果是，则判断其他充电车辆是否已经进入共享模块模式进行充电；如果其他充电车辆未进入共享模块模式进行充电，则计算目标充电车辆和其他充电车辆的恒压充电电压中间值，并实时获取目标充电车辆和其他充电车辆的功率需求，以及根据恒压充电电压中间值以及目标充电车辆和其他充电车辆的功率需求控制目标充电车辆和其他充电车辆进入共享模块模式充电。
进一步而言，如果目标充电车辆在本地存有历史充电记录，则查询是否存在与目标充电车辆具有相同的恒压充电电压范围区间并且存在历史充电记录的其他充电车辆采用功率分配系统进入恒压充电模式，其中，恒压充电电压范围的确定方法为目标充电车辆恒压电压的±0.5％，例如，目标充电车辆恒压电压600V，那么恒压充电电压范围可设为597V-603V。如果否，则持续控制目标充电车辆按照恒压充电模式进行充电直到充电结束，同时保存目标充电车辆的VIN码以及充电记录；如果是，则判断其他充电车辆是否已经进入共享模块模式进行充电。如果判断其他充电车辆已经进入共享模块模式进行充电，则目标充电车辆继续按照需求的电源模块全部完全分配给该目标充电车辆的输出策略执行直到充电结束，同时保存目标充电车辆的VIN码以及充电记录；如果其他充电车辆未进入共享模块模式进行充电，则计算目标充电车辆和其他充电车辆的恒压充电电压中间值，并实时获取目标充电车辆和其他充电车辆的功率需求，以及根据恒压充电电压中间值以及目标充电车辆和其他充电车辆的功率需求控制目标充电车辆和其他充电车辆进入共享模块模式充电。
具体地，可获取目标充电车辆和其他充电车辆的恒压充电电压范围，并选取两车恒压充电电压范围重叠部分，其中，重叠部分下限记为X，重叠部分上限记为Y，那么恒压充电电压中间值Z＝(X+Y)/2。
电源模块的分配策略可为对于每辆车的需求功率可以被电源模块额定功率整除部分则全部分配给该车辆，对于不能整除部分则两车相加，然后同时使用共享电源模块输出，两车电源模块全部输出恒压充电电压中间值，实时调整电流以满足功率需求。具体地，设目标充电车辆的需求功率为Q，其他充电车辆的需求功率为P，电源模块额定功率为E，那么完全分配给目标充电车辆的电源模块数量为Q/E取整数，记为N1，完全分配给其他充电车辆的电源模块数量为P/E取整数，记为N2，两车共享电源模块的数量为(Q-(N1*E)+P-(N2*E))/E取整数加1，记为N3。
根据本发明的一个实施例，功率分配系统的控制方法还包括以下步骤：判断目标充电车辆的充电电压是否超出相同的恒压充电电压范围区间；如果目标充电车辆的充电电压超出相同的恒压充电电压范围区间，则控制目标充电车辆和其他充电车辆退出共享模块模式；如果目标充电车辆的充电电压未超出相同的恒压充电电压范围区间，则根据目标充电车辆的历史充电记录以及目标充电车辆的SOC值预测目标充电车辆的充电电压是否将超出相同的恒压充电电压范围区间；如果预测目标充电车辆的充电电压将超出相同的恒压充电电压范围区间，则控制目标充电车辆和其他充电车辆退出共享模块模式。
具体而言，判断目标充电车辆的充电电压是否开始变化并且超出相同的恒压充电电压范围区间，如果目标充电车辆的充电电压超出相同的恒压充电电压范围区间，则控制目标充电车辆和其他充电车辆退出共享模块模式，并进入将需求的电源模块全部完全分配给目标充电车辆的输出策略直到充电结束，同时保存VIN码以及充电记录；如果目标充电车辆的充电电压未超出相同的恒压充电电压范围区间，则根据目标充电车辆的历史充电记录，并对比SOC值与电压的关系，根据当前车辆的SOC值预测目标充电车辆的充电电压是否将超出相同的恒压充电电压范围区间。如果预测目标充电车辆的充电电压将超出相同的恒压充电电压范围区间，则控制目标充电车辆和其他充电车辆退出共享模块模式，并进入将需求的电源模块全部完全分配给目标充电车辆的输出策略直到充电结束，同时保存VIN码以及充电记录。
由此，本发明能够实现各个电源模块与各个输出通路自由组合，方便快捷并且体积小，并且同恒压电压范围的车辆在恒压充电时可以共同使用电源模块进行充电，提升了电源模块的使用效率。
综上所述，根据本发明的功率分配系统的控制方法，在接收到充电请求时，获取目标充电车辆的功率需求，以及根据目标充电车辆的功率需求分配K个电源模块给目标充电车辆充电，并控制目标充电车辆进入恒压充电模式，以及根据目标充电车辆的标识信息查询目标充电车辆是否存在历史充电记录，并在未存在历史充电记录时，保存目标充电车辆的标识信息以及目标充电车辆的充电记录。由此，能够实现任意个电源模块合并到任意路输出，从而提高了资源使用效率，避免出现电源模块性能浪费，同时便于维护，易于扩展。
对应上述实施例，本发明还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述的功率分配系统的控制方法。
根据本发明实施例的计算机设备，能够实现任意个电源模块合并到任意路输出，从而提高了资源使用效率，避免出现电源模块性能浪费，同时便于维护，易于扩展。
对应上述实施例，本发明还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的功率分配系统的控制方法。
根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，能够实现任意个电源模块合并到任意路输出，从而提高了资源使用效率，避免出现电源模块性能浪费，同时便于维护，易于扩展。
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 (8)

1.一种功率分配系统，其特征在于，所述功率分配系统包括：
M个电源模块，其中，M为正整数；
立体铜排模块，所述立体铜排模块包括N对输出铜排和M个连接单元，其中，所述N对输出铜排与所述M个连接单元十字交叉相连，所述M个连接单元分别与所述M个电源模块相连，所述N对输出铜排与目标充电车辆相连，其中，N为正整数；
控制模块，所述控制模块用于对所述立体铜排模块进行控制，以使M个电源模块中的一个或多个电源模块给所述目标充电车辆充电。
2.根据权利要求1所述的功率分配系统，其特征在于，所述连接单元包括：连接铜柱以及设置在所述连接铜柱上的输入触点和N个连接子单元，所述N个连接子单元分别对应设置在N对输出铜排之间；其中，
所述连接子单元包括绝缘框架以及设置在所述绝缘框架上的驱动部件和输出触头，其中，所述驱动部件与所述控制模块相连，所述控制模块具体用于控制所述驱动部件驱动所述输出触头运动，以使所述输出触头与相应的输出铜排相连。
3.根据权利要求2所述的功率分配系统，其特征在于，
所述控制模块通过CAN总线与所述M个电源模块相连。
4.一种基于权利要求1-3中任一项所述的功率分配系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
在接收到充电请求时，获取所述目标充电车辆的功率需求；
根据所述目标充电车辆的功率需求分配K个所述电源模块给所述目标充电车辆充电，并控制所述目标充电车辆进入恒压充电模式，其中，K为大于等于1且小于等于M的正整数；
根据所述目标充电车辆的标识信息查询所述目标充电车辆是否存在历史充电记录；
如果未存在所述历史充电记录，则保存所述目标充电车辆的标识信息以及所述目标充电车辆的充电记录。
5.根据权利要求4所述的功率分配系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
如果存在所述历史充电记录，则查询是否存在与所述目标充电车辆具有相同的恒压充电电压范围区间并且存在历史充电记录的其他充电车辆采用所述功率分配系统进入恒压充电模式；
如果是，则判断所述其他充电车辆是否已经进入共享模块模式进行充电；
如果所述其他充电车辆未进入所述共享模块模式进行充电，则计算所述目标充电车辆和所述其他充电车辆的恒压充电电压中间值，并实时获取所述目标充电车辆和所述其他充电车辆的功率需求，以及根据所述恒压充电电压中间值以及所述目标充电车辆和所述其他充电车辆的功率需求控制所述目标充电车辆和所述其他充电车辆进入共享模块模式充电。
6.根据权利要求5所述的功率分配系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
判断所述目标充电车辆的充电电压是否超出所述相同的恒压充电电压范围区间；
如果所述目标充电车辆的充电电压超出所述相同的恒压充电电压范围区间，则控制所述目标充电车辆和所述其他充电车辆退出所述共享模块模式；
如果所述目标充电车辆的充电电压未超出所述相同的恒压充电电压范围区间，则根据所述目标充电车辆的历史充电记录以及所述目标充电车辆的SOC值预测所述目标充电车辆的充电电压是否将超出所述相同的恒压充电电压范围区间；
如果预测所述目标充电车辆的充电电压将超出所述相同的恒压充电电压范围区间，则控制所述目标充电车辆和所述其他充电车辆退出所述共享模块模式。
7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上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计算机程序时，实现根据权利要求4-6中任一项所述的功率分配系统的控制方法。
8.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现根据权利要求4-6中任一项所述的功率分配系统的控制方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114056135A (zh) * 2021-12-02 2022-02-18 常州工业职业技术学院 一种基于电动汽车功率分配连接器控制方法

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