CN114465321B - 一种分布式动态调节充电的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分布式动态调节充电的方法，对电路中各个负载的电能状态进行实时监测，并同时监测正处于充电状态下的负载数量；累加剩余负载充满电量所需的负载消耗总功率，调整电源主模块的开关机数量，使得若干电源主模块的输出总功率大于负载消耗总功率；充电过程中，随着负载的继续接入或者移出，动态调整电源主模块的开关机数量，对系统中电源主模块的开关机数量进行调整和控制，能够在保证在满足负载充电的情况下减少电能的浪费。

Description

一种分布式动态调节充电的方法
技术领域
本发明属于充电领域，特别涉及一种分布式动态调节充电的方法。
背景技术
当前锂电池充电技术大多采用“一拖多”设备或者单开关电源模式，充电设备由主控制器、电源主模块若干、负载等组成，对于一个锂电池负载充电，当电池处于满电状态或临近满电状态，充电器始终处于工作状态，造成电能资源浪费。采用分布式动态调节充电的方法可解决此问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种分布式动态调节充电的方法，能够节约电能。
技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种分布式动态调节充电的方法，包括以下步骤：
S1：对电路中各个负载的电能状态进行实时监测，并同时监测正处于充电状态下的负载数量；
S2：根据步骤S1中的监测情况，累加剩余负载充满电量所需的负载消耗总功率，调整电源主模块的开关机数量，使得若干电源主模块的输出总功率大于负载消耗总功率；
S3：充电过程中，随着负载的继续接入或者移出，动态调整电源主模块的开关机数量。
进一步的，规定电源总模块输出的总功率为P总，每个电源主模块的输出功率为PW，则电源总模块输出的总功率为：P总＝N总×PW，其中N总为电源主模块的总数量；
规定负载消耗总功率为Q总，每个负载功率为Qn，则所有负载总功率：
Figure GDA0003879192530000011
其中,负载模块数量x+1个；
在以下三种状态中动态调节切换充电状态，其控制逻辑如下：
状态一：当Q总＝0时，说明当前没有负载电池需要充电，主控制器控制所有电源主模块关机；
状态二：当0<Q总≤PW时，主控制器控制任意一台电源主模块处于开机状态，保证正常负载充电，其余的电源主模块处于关机状态；
状态三：当(N×PW)<Q总<P总，N为当前负载所需电源主模块的数量，通过公式N＝Q总/PW所得，其中：1≤N≤N总，且N向上取整。
进一步的，当前每个负载电池能量为SOCn，当前设备设定可用负载标准值为SOCset，如果负载设备存在SOCn≥SOCset，此时符合标准的负载消耗：
Q’总＝Q0+…+Qk
即将所有符合负载使用标准的负载消耗值累加；
①若0<Q’总<PW，则主控制器维持电源主模块开机数量，保证所有负载正常充电；
②若(M×PW)<Q’总<P总，其中0<M<N总，则优先对符合SOCn≤SOCset的负载进行充电。
进一步的，包括动态调节装置，若干所述电源主模块通过动态调节装置呈并联式接入负载的充电回路上。
进一步的，所述动态调节装置包括充电插座、导轨、位移机构和导电组件，若干组所述电源主模块的输出端均连接有充电插座，若干组所述充电插座在导轨的长度方向上间距排列设置，所述导轨上对应于各个充电插座设置有若干组位移机构，所述充电插座上通过位移机构位移调节，两两相邻的所述充电插座的相对面上均设置有导电组件，且两两相邻的电源主模块通过导电组件的位移调节进行独立供电或相互并联。
有益效果：本发明通过对电路中各个负载的电能状态进行实时监测，并同时监测正处于充电状态下的负载数量，对系统中电源主模块的开关机数量进行调整和控制，能够在保证在满足负载充电的情况下减少电能的浪费。
附图说明
附图1为本发明的整体系统示意图；
附图2为本发明的不同状态之间的动态调整切换示意图；
附图3为本发明的动态调节装置的俯视图；
附图4为本发明的动态调节装置的半剖示意图；
附图5为本发明的局部A的结构放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1所示，一种分布式动态调节充电的方法，包括以下步骤：
S1：对电路中各个负载的电能状态进行实时监测，并同时监测正处于充电状态下的负载数量；
S2：根据步骤S1中的监测情况，累加剩余负载充满电量所需的负载消耗总功率，调整电源主模块的开关机数量，使得若干电源主模块的输出总功率大于负载消耗总功率；
S3：充电过程中，随着负载的继续接入或者移出，动态调整电源主模块的开关机数量。通过对电路中各个负载的电能状态进行实时监测，并同时监测正处于充电状态下的负载数量，对系统中电源主模块的开关机数量进行调整和控制，能够在保证在满足负载充电的情况下减少电能的浪费。
本实施中规定电源总模块输出的总功率为P总，每个电源主模块的输出功率为PW，则电源总模块输出的总功率为：P总＝N总×PW，其中N总为电源主模块的总数量；
规定负载消耗总功率为Q总，每个负载功率为Qn，则所有负载总功率：
Figure GDA0003879192530000031
其中，负载模块数量x+1个；
在以下三种状态中动态调节切换充电状态，其控制逻辑如下：
状态一：当Q总＝0时，说明当前没有负载电池需要充电，主控制器控制所有电源主模块关机，减少额外损耗、节省电能；
状态二：当0<Q总≤PW时，主控制器控制任意一台电源主模块处于开机状态，保证正常负载充电，其余的电源主模块处于关机状态，节省电能消耗，提高设备电能效率。
状态三：当(N×PW)<Q总<P总，N为当前负载所需电源主模块的数量，通过公式N＝Q总/PW所得，其中：1≤N≤N总，且N向上取整，满足负载电池所需的总能源。
当前每个负载电池能量为SOCn，当前设备设定可用负载标准值为SOCset，如果负载设备存在SOCn≥SOCset，其中n为负载序列号，此时符合标准的负载消耗：
Q’总＝Q0+…+Qk
其中，k为符合SOCn≥SOCset条件负载序列号，即将所有符合负载使用标准的负载消耗值累加；
①若0<Q’总<PW，则主控制器维持电源主模块开机数量，保证所有负载正常充电；
②若(M×PW)<Q’总<P总，其中0<M<N总，则优先对符合SOCn≤SOCset的负载进行充电。
如附图2所示，规定负载满电标准值为SOCfull，其中SOCfull≥SOCset，当前负载电池容量Cn，当前负载电池标准容量Csetn；
在(M×PW)<Q’总<P总的情况下，按以下公式计算：
tn＝(Csetn-Cn)/Wn，其中tn为第n个负载预估剩余充电时间，Wn为第n个负载所需消耗能量，计算出当前每个负载所需充电时间，并从低到高排序t1≤t2≤…≤tx；
假设符合条件SOCn≥SOCset的负载设备数量为N符，则主控制器控制电源主模块开机数量为N开＝(Q总-Q’总)÷PW，其中N开向上取整；
同时主控制器控制N符个负载停止充电，从充电时间最长tn开始，当符合条件SOCn≥SOCfull时，停止该负载充电，并且依次开启时间较长的负载设备充电，直至所有负载全部充电完成。
主控制器实时判断各个负载充电状态，综合考虑各个负载的电能情况以及充电负载接入和移除，控制充电系统在各个状态之间切换，实时控制主充电模块的开关机数量，提高设备的电能效率，快速完成负载充电。通过此方法可以节约电能，提高设备电能效率，提升负载设备的循环次数，实现设备和负载的最优经济效益。
附图3至附图5所示，为实施上述方法的系统，包括动态调节装置，若干所述电源主模块通过动态调节装置呈并联式接入负载的充电回路上。所述动态调节装置包括充电插座2、导轨3、位移机构7和导电组件5，若干组所述电源主模块1的输出端均连接有充电插座2，若干组所述充电插座2在导轨3的长度方向上间距排列设置，所述导轨上对应于各个充电插座2设置有若干组位移机构7，所述充电插座2上通过位移机构7位移调节，两两相邻的所述充电插座的相对面上均设置有导电组件5，且两两相邻的电源主模块1通过导电组件5的位移调节进行独立供电或相互并联。
本实施例中的多个电源主模块1的相互电性连接采用并联连接方式。多个充电插座2相互间距分离时，各个电源主模块1各对应一个充电插座2，能够对多个负载进行独立充电。当多个充电插座2通过导电组件5进行并联时，该并联电源主模块的电流输出端路径上的电流增大，能够增加单个充电插座的整体的输出功率，增加单个充电插座对应的电量储存，提升负载充电效率。
导电组件5包括间距设置在所述充电插座2的壳体上的正极导电杆3和负极导电杆4，所述正极电杆3通过导线电性连接于电源主模块1的正极输出端，所述负极导电杆4通过导线电性连接电源主模块1的负极输出端。导线23包含连接于正极的导线23a、23b，连接于负极的23c和23d。电源主模块的输出端包含输出导线21，充电插座连接在输出导向的电路中，充电插座2的壳体上对应于输出导线21的正极线、负极线有插口20，以供负载连接。
所述正极导电杆3、负极导电杆4均活动穿设设置在充电插座2的壳体上，且所述正极导电杆3、负极导电杆4均相对于充电插座2弹性伸缩设置，当两个充电插座2之间的导电组件相互接触时，通过弹性抵压，能够保证两者接触稳定，防止虚接。所述正极导电杆3、负极导电杆4的杆体上分别套设有复位弹簧一5、复位弹簧二6，所述正极导电杆3、负极导电杆4分别通过复位弹簧一5、复位弹簧二6弹性连接于充电插座壳体上。
所述位移机构7包括齿轮、齿条和驱动电机，所述导轨10为U型槽结构，所述导轨3的其中一个臂体上开设有沿长度方向的导向槽9，所述导轨10的中间臂固定于载体上，所述导向槽开设在导轨10的上臂上，所述充电插座2上对应于导向槽9设置有导向块11，所述充电插座2上对应于导向槽9设置有齿轮13，所述齿轮13的一端转动设置在充电插座2或导向块上，所述齿轮的轴向垂直于导向槽长度方向，且另一端设置有驱动电机12，所述导向槽9内沿长度方向设置有齿条14，所述齿轮与齿条啮合传动设置，当电机驱动齿轮转动时，充电插座滑动在导轨上，从而使得两个相邻的充电插座能接触。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种分布式动态调节充电的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：对电路中各个负载的电能状态进行实时监测，并同时监测正处于充电状态下的负载数量；
S2：根据步骤S1中的监测情况，累加剩余负载充满电量所需的负载消耗总功率，调整电源主模块的开关机数量，使得若干电源主模块的输出总功率大于负载消耗总功率；
S3：充电过程中，随着负载的继续接入或者移出，动态调整电源主模块的开关机数量；
规定电源总模块输出的总功率为P总，每个电源主模块的输出功率为PW，则电源总模块输出的总功率为：P总＝N总×PW，其中N总为电源主模块的总数量；
规定负载消耗总功率为Q总，每个负载功率为Qn，则所有负载总功率：
Figure FDA0003892989100000011
其中，负载模块数量x+1个；
在以下三种状态中动态调节切换充电状态，其控制逻辑如下：
状态一：当Q总＝0时，说明当前没有负载电池需要充电，主控制器控制所有电源主模块关机；
状态二：当0<Q总≤PW时，主控制器控制任意一台电源主模块处于开机状态，保证正常负载充电，其余的电源主模块处于关机状态；
状态三：当(N×PW)<Q总<P总，N为当前负载所需电源主模块的数量，通过公式N＝Q总/PW所得，其中：1≤N≤N总，且N向上取整；
当前每个负载电池能量为SOCn，当前设备设定可用负载标准值为SOCset，如果负载电池存在SOCn≥SOCset，此时符合标准的负载消耗：
Q’总＝Q0+…+Qn
即将所有符合负载使用标准的负载消耗值累加；
①若0<Q’总<PW，则主控制器维持电源主模块开机数量，保证所有负载正常充电；
②若(M×PW)<Q’总<P总，其中0<M<N总，则优先对符合SOCn≤SOCset的负载进行充电。
2.根据权利要求1所述的一种分布式动态调节充电的方法，其特征在于：包括动态调节装置，若干所述电源主模块通过动态调节装置呈并联式接入负载的充电回路上。
3.根据权利要求2所述的一种分布式动态调节充电的方法，其特征在于：所述动态调节装置包括充电插座(2)、导轨(3)、位移机构(7)和导电组件(5)，若干组所述电源主模块(1)的输出端均连接有充电插座(2)，若干组所述充电插座(2)在导轨(3)的长度方向上间距排列设置，所述导轨上对应于各个充电插座(2)设置有若干组位移机构(7)，所述充电插座(2)上通过位移机构(7)位移调节，两两相邻的所述充电插座的相对面上均设置有导电组件(5)，且两两相邻的电源主模块(1)通过导电组件(5)的位移调节进行独立供电或相互并联。
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Denomination of invention: A method of distributed dynamic regulation of charging

Granted publication date: 20221202

Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Anqing Xinglong Branch

Pledgor: Zhixing Xinneng Technology (Anhui) Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980024382