CN114228544B - 一种充电桩充电模块均衡化的分配方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种充电桩充电模块均衡化的分配方法及系统，能够实现各个功率变换模块运行的均衡化，降低功率变换模块老化速度和充电桩整机的综合故障率，提高充电的效率及寿命，同时减少运行维护成本。包括如下步骤：根据待充电目标的充电需求，确定需要调用的充电模块数量；基于剩余空闲模块，制定出所有可调用的充电模块的调用方案；根据各充电模块最近一次的停止运行时间，计算各充电模块的空闲时长；根据各充电模块的空闲时长，计算出各调用方案的空闲时长的期望；比较各调用方案空闲时长的期望，选取期望值最大的调用方案作为本次充电的调用方案，对待充电目标进行充电。

Description

一种充电桩充电模块均衡化的分配方法及系统
技术领域
本发明涉及充电桩技术领域，具体为一种充电桩充电模块均衡化的分配方法及系统。
背景技术
目前，随着新能源电动汽车市场占有量不断增加，市场对新能源汽车充电桩的要求相应提高，在保证安全可靠的前提下充电速度尽可能快，以满足快速充电需求。这一需求导致了充电桩的功率不断做大，功率变换模块作为充电桩的核心，数量也不断增多。当前市场充电站多用大功率群冲产品，功率变换模块和交直流配电系统集成在主机柜中，充电枪独立分布。
充电时，充电桩根据汽车的充电需求，基于剩余空闲模块制定模块调用方案。目前市场充电桩产品的功率变换模块调用方案，未考虑各个功率变换模块运行时长的均衡化，会导致各功率变换模块间的运行时长可能存在较大差异，各功率变换模块老化速度存在较大差异，导致各功率变换模块使用寿命存在较大差异且整机模块综合故障率提高，增加市场维护成本，降低客户使用体验。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种充电桩充电模块均衡化的分配方法及系统，能够实现各个功率变换模块运行的均衡化，降低功率变换模块老化速度和充电桩整机的综合故障率，提高充电的效率及寿命，同时减少运行维护成本。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种充电桩充电模块均衡化的分配方法，包括如下步骤：
根据待充电目标的充电需求，确定需要调用的充电模块数量；
基于剩余空闲模块，制定出所有可调用的充电模块的调用方案；
根据各充电模块最近一次的停止运行时间，计算各充电模块的空闲时长；
根据各充电模块的空闲时长，计算出各调用方案的空闲时长的期望；
比较各调用方案空闲时长的期望，选取期望值最大的调用方案作为本次充电的调用方案，对待充电目标进行充电。
优选地，在比较各调用方案空闲时长的期望时，若存在多个最大期望值相等的调用方案，则对最大期望值相等的各调用方案计算空闲时长的方差，选取方差最小的调用方案作为本次充电的调用方案。
优选地，若待充电目标的充电需求为动态变化，在充电过程中根据动态变化的充电需求增加或减少需要调用的充电模块数量。
优选地，所述基于剩余空闲模块，制定出所有可调用的充电模块的调用方案包括根据各充电模块的效率曲线，确定各充电模块最优效率区间所对应的功率区间，基于最优效率区间制定调用方案。
优选地，每次充电完成后，对本次选取的调用方案中的各充电模块的停止运行时间更新并记录。
一种充电桩充电模块均衡化的分配系统，包括：
调用模块，用于根据待充电目标的充电需求，确定需要调用的充电模块数量；
方案制定模块，用于基于剩余空闲模块，制定出所有可调用的充电模块的调用方案；
空闲时长计算模块，用于根据各充电模块最近一次的停止运行时间，计算各充电模块的空闲时长；
期望计算模块，用于根据各充电模块的空闲时长，计算出各调用方案的空闲时长期望；
比较模块，用于比较各调用方案的期望，选取期望值最大的调用方案作为本次充电的调用方案，对待充电目标进行充电。
优选地，所述比较模块中还包括方差计算单元，用于在比较各调用方案的期望时，若存在多个最大期望值相等的调用方案，则对最大期望值相等的各调用方案计算空闲时长方差，选取方差最小的调用方案作为本次充电的调用方案。
优选地，所述方案制定模块中还包括最优效率单元，用于根据各充电模块的效率曲线，确定各充电模块最优效率区间所对应的功率区间，基于最优效率区间制定调用方案。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种充电桩充电模块均衡化的分配方法，当有车要进行充电时，充电桩接收到新的充电信息，并根据新的充电需求，决定需要调用模块的数量，并根据当前空闲模块进行方案制定，给出所有可行的调用方案；对比目前市场充电桩产品的模块调用方案是基于充电桩的总功率对每个功率模块进行平均功率分配，未考虑各个模块运行时长的均衡化，导致各模块间的运行时长可能存在较大差异，各模块老化速度存在较大差异，本发明所述的分配方法根据记录的各充电模块的最后一次停止运行时间，计算出各模块空闲时长，累加后求平均值，求出各方案模块的平均空闲时长，对比所有可行方案模块的平均空闲时长，选择均值最大的方案，作为本次充电的调用方案，比起功率分配均衡化，在保证充电功能的稳定性和安全性同时，使得各充电模块运行时长和使用寿命的均衡化，降低各充电模块的老化速度和整机模块的综合故障率，减少市场维护成本，提升客户使用体验，此外，本发明所述的分配方法操作简单，便于实现。
进一步地，本发明在存在多个调用方案的期望值相同时，提供了进一步的备选方案，即对最大期望值相等的各调用方案计算空闲时长方差，选取方差最小的调用方案作为本次充电的调用方案，选取方差最小的方案能够提升各充电模块分配的均衡化，减少离散程度，从而进一步延长各充电模块的使用寿命。
附图说明
图1为本发明分配方法的步骤流程图；
图2为本发明分配系统的结构框图；
图3为本发明实施例中的充电桩充电模块分布图；
图4为本发明实施例中的分配流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，本发明一种充电桩充电模块均衡化的分配方法，包括如下步骤：
根据待充电目标的充电需求，确定需要调用的充电模块数量；
基于剩余空闲模块，制定出所有可调用的充电模块的调用方案；
根据各充电模块最近一次的停止运行时间，计算各充电模块的空闲时长；
根据各充电模块的空闲时长，计算出各调用方案的空闲时长期望；
比较各调用方案的期望，选取期望值最大的调用方案作为本次充电的调用方案，对待充电目标进行充电。
本发明提供一种充电桩充电模块均衡化的分配方法，当有车要进行充电时，充电桩接收到新的充电信息，并根据新的充电需求，决定需要调用模块的数量，并根据当前空闲模块进行方案制定，给出所有可行的调用方案；对比目前市场充电桩产品的模块调用方案是基于充电桩的总功率对每个功率模块进行平均功率分配，未考虑各个模块运行时长的均衡化，导致各模块间的运行时长可能存在较大差异，各模块老化速度存在较大差异，本发明所述的分配方法根据记录的各充电模块的最后一次停止运行时间，计算出各模块空闲时长，累加后求平均值，求出各方案模块的平均空闲时长，对比所有可行方案模块的平均空闲时长，选择均值最大的方案，作为本次充电的调用方案，比起功率分配均衡化，在保证充电功能的稳定性和安全性同时，使得各充电模块运行时长和使用寿命的均衡化，降低各充电模块的老化速度和整机模块的综合故障率，减少市场维护成本，提升客户使用体验，此外，本发明所述的分配方法操作简单，便于实现。
进一步地，在比较各调用方案的期望时，若存在多个最大期望值相等的调用方案，则对最大期望值相等的各调用方案计算空闲时长方差，选取方差最小的调用方案作为本次充电的调用方案。
本发明在存在多个调用方案的期望值相同时，提供了进一步的备选方案，即对最大期望值相等的各调用方案计算空闲时长方差，选取方差最小的调用方案作为本次充电的调用方案，选取方差最小的方案能够提升各充电模块分配的均衡化，减少离散程度，从而进一步延长各充电模块的使用寿命。
进一步地，若待充电目标的充电需求为动态变化，在充电过程中根据动态变化的充电需求增加或减少需要调用的充电模块数量。本发明提供的分配方法针对不同模块数量和不同枪数的充电桩可作类比扩展，针对动态变化的充电需求，充电桩进行动态的模块分配时亦可适用，适用范围广泛，灵活性好，可以根据实际情况及时作出变动。
进一步地，所述基于剩余空闲模块，制定出所有可调用的充电模块的调用方案包括根据各充电模块的效率曲线，确定各充电模块最优效率区间所对应的功率区间，基于最优效率区间制定调用方案。
进一步地，每次充电完成后，需要对本次选取的调用方案中的各充电模块的停止运行时间更新并记录，便于下一次调用方案的制定和各充电模块的均衡分配。
本发明还提供一种充电桩充电模块均衡化的分配系统，如图2所示，可实现本发明上述的分配方法，包括：
调用模块，用于根据待充电目标的充电需求，确定需要调用的充电模块数量；
方案制定模块，用于基于剩余空闲模块，制定出所有可调用的充电模块的调用方案；
空闲时长计算模块，用于根据各充电模块最近一次的停止运行时间，计算各充电模块的空闲时长；
期望计算模块，用于根据各充电模块的空闲时长，计算出各调用方案的空闲时长期望；
比较模块，用于比较各调用方案的期望，选取期望值最大的调用方案作为本次充电的调用方案，对待充电目标进行充电。
进一步地，所述比较模块中还包括方差计算单元，用于在比较各调用方案的期望时，若存在多个最大期望值相等的调用方案，则对最大期望值相等的各调用方案计算空闲时长方差，选取方差最小的调用方案作为本次充电的调用方案。
进一步地，所述方案制定模块中还包括最优效率单元，用于根据各充电模块的效率曲线，确定各充电模块最优效率区间所对应的功率区间，基于最优效率区间制定调用方案。
实施例
下面结合具体实施例对本发明所述的充电桩充电模块均衡化的分配方法及系统做进一步地解释说明。
本实施例为一种充电桩充电模块的调用方案，调用方案尽可能均各衡模块运行时长，延长各模块使用寿命。
如图3所示，其中，R1～R8为充电模块、K1～K10为并联接触器、1Q～8Q为充电枪；
如图4所示，包括如下步骤：
步骤1：假设8个充电模块均处于空闲状态，此时1Q充电枪有汽车充电，分配系统根据充电需求判断本次充电需要调用2块模块；
步骤2：制定可行的调用方案，本次一共制定出3种调用方案，包括：
①K8闭合(调R1、R8)，K1、K7、K9断开；
②K1闭合(调R1、R2)，K2、K8、K9断开；
③K9闭合(调R1、R5)，K8、K5、K4断开；
步骤3：计算各调用方案的空闲时长并累加求平均值，求出各方案模块的平均空闲时长；
计算①方案中R1、R8的空闲时长，相加求平均数，得到①方案的平均空闲时长V1；
计算②方案中R1、R2的空闲时长，相加求平均数，得到②方案的平均空闲时长V2；
计算③方案中R1、R5的空闲时长，相加求平均数，得到③方案的平均空闲时长V3；
步骤4：比较V1、V2、V3的大小，选择最大值对应调用方案；
步骤5：若在步骤4中最大值有重复，求重复方案模块空闲时长的方差，比较方差，选择最小值对应的调用方案。
本实施例中仅做基础调用方案举例，针对不同模块数量和不同枪数的充电桩可类比扩展；针对动态变化的充电需求，充电桩进行动态的模块分配时亦可适用。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种充电桩充电模块均衡化的分配方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据待充电目标的充电需求，确定需要调用的充电模块数量；
基于剩余空闲模块，制定出所有可调用的充电模块的调用方案；
根据各充电模块最近一次的停止运行时间，计算各充电模块的空闲时长；
根据各充电模块的空闲时长，计算出各调用方案的空闲时长的期望；
比较各调用方案空闲时长的期望，选取期望值最大的调用方案作为本次充电的调用方案，对待充电目标进行充电。
2.根据权利要求1所述的一种充电桩充电模块均衡化的分配方法，其特征在于，在比较各调用方案空闲时长的期望时，若存在多个最大期望值相等的调用方案，则对最大期望值相等的各调用方案计算空闲时长的方差，选取方差最小的调用方案作为本次充电的调用方案。
3.根据权利要求1所述的一种充电桩充电模块均衡化的分配方法，其特征在于，若待充电目标的充电需求为动态变化，在充电过程中根据动态变化的充电需求增加或减少需要调用的充电模块数量。
4.根据权利要求1所述的一种充电桩充电模块均衡化的分配方法，其特征在于，所述基于剩余空闲模块，制定出所有可调用的充电模块的调用方案包括根据各充电模块的效率曲线，确定各充电模块最优效率区间所对应的功率区间，基于最优效率区间制定调用方案。
5.根据权利要求1所述的一种充电桩充电模块均衡化的分配方法，其特征在于，每次充电完成后，对本次选取的调用方案中的各充电模块的停止运行时间更新并记录。
6.一种充电桩充电模块均衡化的分配系统，其特征在于，基于权利要求1-5任一项的分配方法，包括：
调用模块，用于根据待充电目标的充电需求，确定需要调用的充电模块数量；
方案制定模块，用于基于剩余空闲模块，制定出所有可调用的充电模块的调用方案；
空闲时长计算模块，用于根据各充电模块最近一次的停止运行时间，计算各充电模块的空闲时长；
期望计算模块，用于根据各充电模块的空闲时长，计算出各调用方案的空闲时长期望；
比较模块，用于比较各调用方案的期望，选取期望值最大的调用方案作为本次充电的调用方案，对待充电目标进行充电。
7.根据权利要求6所述的一种充电桩充电模块均衡化的分配系统，其特征在于，所述比较模块中还包括方差计算单元，用于在比较各调用方案的期望时，若存在多个最大期望值相等的调用方案，则对最大期望值相等的各调用方案计算空闲时长方差，选取方差最小的调用方案作为本次充电的调用方案。
8.根据权利要求6所述的一种充电桩充电模块均衡化的分配系统，其特征在于，所述方案制定模块中还包括最优效率单元，用于根据各充电模块的效率曲线，确定各充电模块最优效率区间所对应的功率区间，基于最优效率区间制定调用方案。
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