CN115817254A - 一种充电桩集群功率共享控制方法、系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种充电桩集群功率共享控制方法、系统及装置，包括根据充电桩集群当前时刻的总功率上限，以及充电桩集群当前时刻具有的充电桩总数和各充电桩的实际输出功率，计算当前时刻充电桩集群的剩余功率；根据各充电桩的性能状态，计算各充电桩分配剩余功率的权重；根据当前时刻的剩余功率、各充电桩的权重和实际输出功率，得到下一时刻分配给各充电桩的功率输出上限。本发明实时自动调整分配给各充电桩的功率输出上限，提高了充电站的设备利用率和负荷利用率。

Description

一种充电桩集群功率共享控制方法、系统及装置

技术领域

本发明涉及充电桩集群的功率管理技术领域，特别涉及一种充电桩集群功率共享控制方法、系统及装置。

背景技术

快速充电过程中，充电功率随电池SOC的变化会发生很大的变化，精细化控制同一场站的各个充电桩的实时可用功率会大大节省总配电容量。

充电站所在区域的额定用电负荷是固定的，原则上应优先满足居民用电负荷，将剩余的可用容量分配给充电站，在居民用电高峰时段，充电站的可用负荷功率往往小于全部充电桩的额定功率之和，此时，将导致可用的充电桩数量减少，充电站的设备使用率降低，进而影响充电站的运营效益。

基于以上现状，充电站的多个充电桩之间就需要共享充电站的可用负荷功率，且该可用负荷功率是会随时间或者随周围用户用电量等实时发生变化的，因此，对多个充电桩进行功率共享的控制方法就显得特别重要。

目前，业界针对该应用场景的功率共享控制，提出了各种方案。现有技术的功率共享方案的主要特点是：基于各充电桩的额定功率(即充电桩的最大充电功率，其仅受到充电桩硬件的限制，排除硬件的老化性能衰减，可以视为固定值)，按比例进行功率分配，使之满足动态变化的充电站的可用负荷功率；且功率共享分配时机为当有充电桩加入或退出时，才进行功率的重新分配；或者优先分配给一部分充电桩固定的额定功率，如果还有剩余功率，则平均分配给另外一部分充电桩。

综上所述，现有技术的功率共享控制方法，基本是基于各充电桩的额定功率来分配充电功率，忽略了各充电桩的使用状态以及与各充电桩相连的待充电设备(例如新能源车)的功率需求的实时变化。

因此，更需要一种能够根据充电站实时变化的可用负荷功率以及各充电桩实时变化的实际需求功率，实现各充电桩的功率动态分配的功率共享控制方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种充电桩集群功率共享控制方法，包括：

步骤1、根据充电桩集群当前时刻的总功率上限，以及充电桩集群当前时刻具有的充电桩总数和各充电桩的实际输出功率，计算当前时刻充电桩集群的剩余功率；

步骤2、根据各充电桩的性能状态，计算各充电桩分配剩余功率的权重；根据当前时刻的剩余功率、各充电桩的权重和实际输出功率，得到下一时刻分配给各充电桩的功率输出上限。

在本发明的一实施例中，步骤2包括更新总功率上限，充电桩总数和实际输出功率，并循环执行步骤1到步骤2。

在本发明的一实施例中，步骤1包括根据下式计算当前时刻的剩余功率△P(k)：

式中P_Total(k)为第k时刻的总功率上限，P_{Real_i}(k)为第i个充电桩在第k时刻的实际输出功率，N为第k时刻的充电桩总数。

在本发明的一实施例中，

步骤2中的性能状态为充电桩的额定功率；

且步骤2包括：

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率。

在本发明的一实施例中，步骤2中的性能状态为充电桩当前时刻的实际输出功率；

且步骤2包括：

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率。

在本发明的一实施例中，

步骤2中的性能状态为充电桩当前时刻的实际输出功率的变化值；

且步骤2包括：

根据下式得到第k时刻，各充电桩的实际输出功率的变化值ΔP_{Real_i}(k)：

ΔP_{Real_i}(k)＝P_{Real_i}(k)-P_{Real_i}(k-1)

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率，且当

为0时，根据充电桩总数平分剩余功率△P(k)。

在本发明的一实施例中，总功率上限小于所有充电桩的额定功率之和，并且分配给每个充电桩的功率输出上限小于等于对应的充电桩的额定功率。

本发明还提供了一种充电桩集群功率共享控制装置，包括：

模块1，用于根据充电桩集群当前时刻的总功率上限，以及充电桩集群当前时刻具有的充电桩总数和各充电桩的实际输出功率，计算当前时刻充电桩集群的剩余功率；

模块2，用于根据各充电桩的性能状态，计算各充电桩分配剩余功率的权重，并根据当前时刻的剩余功率、各充电桩的权重和实际输出功率，得到下一时刻分配给各充电桩的功率输出上限。

在本发明的一实施例中，模块2还用于更新总功率上限，充电桩总数和实际输出功率中的一者或多者；并且，充电桩集群功率共享控制装置循环调用模块1到模块2。

在本发明的一实施例中，模块1用于根据下式计算当前时刻的剩余功率△P(k)：

式中P_Total(k)为第k时刻的总功率上限，P_{Real_i}(k)为第i个充电桩在第k时刻的实际输出功率，N为第k时刻的充电桩总数。

在本发明的一实施例中，

性能状态为各充电桩的额定功率；

且模块2具体用于：

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率。

在本发明的一实施例中，性能状态为各充电桩在当前时刻的实际输出功率；

且模块2具体用于：

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为该第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率。

在本发明的一实施例中，性能状态为各充电桩当前时刻的实际输出功率的变化值；

且模块2具体用于：

根据下式得到第k时刻，各充电桩的实际输出功率的变化值ΔP_{Real_i}(k)：

ΔP_{Real_i}(k)＝P_{Real_i}(k)-P_{Real_i}(k-1)

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率，且当

为0时，根据充电桩总数平分剩余功率△P(k)。

在本发明的一实施例中，总功率上限小于所有充电桩的额定功率之和，分配给每个充电桩的功率输出上限小于等于对应的充电桩的额定功率。

本发明还提供了一种充电桩集群功率共享控制系统，包括：充电站监控管理系统、连接该充电站监控管理系统的充电桩集群控制器，以及充电桩集群，充电桩集群包括多个充电桩，充电桩集群控制器与多个充电桩相连，其中，

充电站监控管理系统，用于获取充电桩集群当前时刻的总功率上限；

充电桩集群控制器，用于根据当前时刻的总功率上限以及充电桩集群具有的充电桩总数和各充电桩的实际输出功率，计算当前时刻充电桩集群的剩余功率；并根据各充电桩的性能状态，计算各充电桩分配剩余功率的权重，根据当前时刻的剩余功率、各充电桩的权重和实际输出功率，得到下一时刻分配给各充电桩的功率输出上限。

在本发明的一实施例中，充电桩集群控制器用于根据下式计算当前时刻的剩余功率△P(k)：

式中P_Total(k)为第k时刻的总功率上限，P_{Real_i}(k)为第i个充电桩在第k时刻的实际输出功率，N为第k时刻的充电桩总数。

在本发明的一实施例中，

性能状态为充电桩的额定功率；

且充电桩集群控制器用于：

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率。

在本发明的一实施例中，

性能状态为各充电桩当前时刻的实际输出功率；

且充电桩集群控制器用于：

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率。

在本发明的一实施例中，性能状态为各充电桩当前时刻的实际输出功率的变化值；

且充电桩集群控制器用于：

根据下式得到第k时刻，各充电桩的实际输出功率的变化值ΔP_{Real_i}(k)：

ΔP_{Real_i}(k)＝P_{Real_i}(k)-P_{Real_i}(k-1)

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率，且当

为0时，根据充电桩总数平分剩余功率△P(k)。

在本发明的一实施例中，充电站监控管理系统，还用于在每个时刻更新一次总功率上限。

由以上方案可知，本发明的优点在于：

根据充电站监控管理系统设定的共享总功率上限，通过充电桩集群控制器实时自动调整分配给各充电桩的功率输出上限，避免用电高峰期，部分充电桩被停止使用，提高了充电站的设备利用率和负荷利用率。

附图说明

图1为本发明一实施例的充电桩集群功率共享控制系统的框图；

图2为本发明一实施例的充电桩集群功率共享控制方法的流程图；

图3为本发明一实施例的充电站中各充电桩功率动态调整方法的流程图。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和效果能阐述的更明确易懂，下文特举实施例和参数说明，并配合说明书附图作详细说明如下。且需要注意的是为了直观展示流程细节所以下述内容以交流充电举例，本发明的使用场景不限于交流还可用于直流充电。

本发明涉及的参数包括：

k时刻充电站的总功率上限：P_Total(k)

充电站具有的充电桩总数：N

k时刻第i个充电桩的实际输出功率和额定功率：P_{Real_i}(k)，P_{Rated_i}(k)

k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限：P_{A_i}(k+1)

其中充电站的总功率上限小于所有充电桩的额定功率之和：

k时刻充电桩的实际输出功率满足条件：P_{Real_i}(k)≤P_{A_i}(k)

在本发明实施例中，上述总功率上限P_Total(k)、实际输出功率P_{Real_i}(k)及额定功率P_{Rated_i}(k)、分配的功率输出上限P_{A_i}(k)在一个较佳的实施例中均为交流功率。

本发明提出一种充电桩集群功率共享控制方法和系统，系统框图如图1所示，且系统通信网络方案可采用以太网、串口、WiFi、蓝牙、Zigbee和无线通信模组等方式。本发明的充电桩集群功率共享控制系统10包括：充电站监控管理系统11、连接该充电站监控管理系统的充电桩集群控制器12，以及充电桩集群，充电桩集群包括多个充电桩，即充电桩131(充电桩1)，充电桩132(充电桩2)，充电桩133(充电桩3)等，充电桩集群控制器12与多个充电桩相连。其中充电站监控管理系统11用于获取充电桩集群当前时刻(第k时刻)的总功率上限P_Total(k)，并通过上述任一通信方案将总功率上限P_Total(k)传输给充电桩集群控制器12。充电桩集群控制器12用于根据当前时刻的总功率上限P_Total(k)以及充电桩集群具有的充电桩总数N和各充电桩的实际输出功率P_{Real_i}(k)，计算当前时刻充电桩集群的剩余功率△P(k)；并根据各充电桩的性能状态，计算各充电桩分配剩余功率的权重，再根据剩余功率△P(k)、各充电桩的权重和实际输出功率P_{Real_i}(k)，得到下一时刻(第k+1时刻)分配给各充电桩的功率输出上限(最大可用功率)P_{A_i}(k+1)。功率输出上限可以进一步通过上述通信方式被传输至各充电桩或者待充电设备(例如电动车等)，电动车根据其实际需求功率从对应的充电桩抽取电能，但是电动车所抽取的电能(即充电桩的实际输出功率)不能超过充电桩集群控制器12计算得到的这一时刻对应的充电桩的功率输出上限。

可以理解的是，电动车的需求功率会实时发生变化，例如随着电池的SOC的变化而变化，因此，充电桩的实际输出功率也可能实时发生变化。

该充电站监控管理系统11，还用于在每个时刻检测并更新一次该总功率上限及/或各充电桩的实际输出功率。在一些实施例中，还可以设置功率检测装置，用于实时检测各充电桩的实际输出功率，并将检测到的各充电桩的实际输出功率传输至充电桩集群控制器。在本实施例中，该充电桩集群控制器12用于根据每一时刻更新的总功率上限、充电桩总数以及各充电桩的实际输出功率，计算得到下一时刻分配给各充电桩的功率输出上限，用以限制各充电桩的最大输出功率，并且不断重复执行上述过程，以完成充电站的功率动态分配。

在一个实施例中，该充电桩集群控制器12根据下式计算当前时刻的该剩余功率△P(k)：

式中P_Total(k)为第k时刻的总功率上限，P_{Real_i}(k)为第i个充电桩在第k时刻的实际输出功率，N为第k时刻的充电桩总数。

在一个实施例中，各充电桩的性能状态为各充电桩的额定功率P_{Rated_i}(k)；

且充电桩集群控制器12具体用于：

初始时刻k＝0时各充电桩的实际输出功率均为0，并根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻，分配给各充电桩的功率输出上限：

式中_{PA_i}(k+1)为第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率，其中，k为大于等于零的整数。

其中，在系统的初始时刻时，各充电桩的实际输出功率P_{Real_i}(0)＝0。

在另一个实施例中，各充电桩的性能状态为各充电桩当前时刻的实际输出功率P_{Real_i}(k)；

且充电桩集群控制器12具体用于：

初始时刻k＝0时各充电桩的实际输出功率均为0，并根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻，分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率。

在另一个实施例中，各充电桩的性能状态为各充电桩当前时刻的实际输出功率的变化值；

且充电桩集群控制器12具体用于：

根据下式得到k≥1时，第k时刻，各充电桩的实际输出功率的变化值ΔP_{Real_i}(k)：

ΔP_{Real_i}(k)＝P_{Real_i}(k)-P_{Real_i}(k-1)

初始时刻k＝0时各充电桩的实际输出功率均为0，并根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻，分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，且当

为0时，根据充电桩总数N平分剩余功率△P(k)。

以上的实施例中，总功率上限P_Total(k)小于多个充电桩的额定功率之和

并且，分配给每个充电桩的功率输出上限P_{A_i}(k)小于等于对应的充电桩的额定功率P_{Rated_i}(k)。

本发明基于上述充电桩集群功率共享控制系统，还提出了一种充电桩集群功率共享控制装置，包括：

模块1，用于根据充电桩集群当前时刻的总功率上限P_Total(k)，以及充电桩集群当前时刻具有的充电桩总数N和各充电桩的实际输出功率P_{Real_i}(k)，计算当前时刻充电桩集群的剩余功率△P(k)；

模块2，用于根据各充电桩的性能状态，计算各充电桩分配剩余功率的权重，并根据当前时刻的剩余功率△P(k)、各充电桩的权重和实际输出功率P_{Real_i}(k)，得到下一时刻分配给各充电桩的功率输出上限P_{A_i}(k+1)。

模块2还用于更新总功率上限，充电桩总数和实际输出功率中的一者或多者。

可以理解的是，充电桩集群功率共享控制装置循环调用模块1到模块2。循环调用的频率可以根据实际应用场合而设定，也即每间隔一预设的时间，即更新一次总功率上限、充电桩总数和各充电桩的实际输出功率，并根据更新的数据计算下一时刻各充电桩的功率输出上限，以实现功率的动态分配。

模块1用于根据下式计算当前时刻的剩余功率△P(k)：

式中P_Total(k)为第k时刻的总功率上限，P_{Real_i}(k)为第i个充电桩在第k时刻的实际输出功率，N为第k时刻的充电桩总数。

在一个实施例中，各充电桩的性能状态为各充电桩的额定功率；

且模块2具体用于：

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻，分配给各充电桩的功率输出上限：

由于本文中相同的符号代表相同的含义，对于公式中的各符号所代表的含义，均在前文中有所体现，后文将不做重复说明。

在另一个实施例中，各充电桩的性能状态为各充电桩在当前时刻的实际输出功率；

且模块2具体用于：

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻，分配给各充电桩的功率输出上限：

在另一个实施例中，各充电桩的性能状态为各充电桩当前时刻的实际输出功率的变化值；

且模块2具体用于：

根据下式得到k≥1时，第k时刻，各充电桩的实际输出功率的变化值ΔP_{Real_i}(k)：

ΔP_{Real_i}(k)＝P_{Real_i}(k)-P_{Real_i}(k-1)

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻，分配给各充电桩的功率输出上限：

当

为0时，则根据充电桩总数N平分剩余功率△P(k)，即当所有的充电桩的实际输出功率的变化值均为零时，满足

其中，总功率上限小于所有充电桩的额定功率之和，并且分配给每个充电桩的功率输出上限小于等于对应的充电桩的额定功率。

以下为与上述系统和装置实施例对应的方法实施例，本实施方式可与上述实施方式互相配合实施。上述实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在上述实施方式中。

本发明中，采用的功率共享控制方法通过实时监控充电桩集群的总功率上限，各充电桩的实际输出功率，周期调整分配给各充电桩的功率输出上限，以实现在充电过程中根据充电需求动态调整各充电桩的充电功率。

本发明中，采用的功率共享控制方法流程如图2所示，包括：

步骤1、根据充电桩集群当前时刻的总功率上限，以及充电桩集群当前时刻具有的充电桩总数和各充电桩的实际输出功率，计算当前时刻充电桩集群的剩余功率。

具体来说，需要实时获取分配给充电桩集群的总功率上限P_Total(k)，并获取各充电桩k时刻的实际输出功率P_{Real_i}(k)。因为在不同的时段，总功率上限可能发生变化，所以每个处理周期均需要获取一次；并且在各充电桩的运行状态中，每个充电桩的实际输出功率也会实时变化，因此，也需要每个处理周期都获取一次。

步骤2、根据各充电桩的性能状态，计算各充电桩分配剩余功率的权重，根据当前时刻的剩余功率、各充电桩的权重和实际输出功率，得到下一时刻分配给各充电桩的功率输出上限。

具体来说，根据充电站具有的充电桩总数N和总功率上限P_Total(k)，结合各充电桩的实际输出功率P_{Real_i}(k)和各充电桩的额定功率P_{Rated_i}(k)，本发明提出了以下三种方法计算k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限P_{A_i}(k+1)，在具体实施过程中可根据实际需要选择下述任一种方法计算k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限P_{A_i}(k+1)：

第一种方法，根据各充电桩的额定功率确定的权重来分配剩余功率△P(k)。

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻，分配给各充电桩的功率输出上限：

以上公式中

是指根据额定功率的权重分配△P(k)。

第二种方法，根据当前时刻各充电桩的实际输出功率确定的权重来分配△P(k)。

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻，分配给各充电桩的功率输出上限：

以上公式中

是指根据各充电桩的实际输出功率的权重分配△P(k)；

如果P_{Real_i}(k)全为0，则平均分配ΔP(k)；

如果部分P_{Real_i}(k)为0，则P_{Real_i}(k)不为0的充电桩首先按各自的实际输出功率的权重分配△P(k)，如果分配后还有多余功率，对于P_{Real_i}(k)为0的充电桩，则平均分配这些多余功率。

第三种方法，根据当前时刻各充电桩实际输出功率的变化值确定的权重来分配△P(k)。

根据下式得到k＞0时，第k时刻，各充电桩的实际输出功率的变化值ΔP_{Real_i}(k)：

ΔP_{Real_i}(k)＝P_{Real_i}(k)-P_{Real_i}(k-1)，(Min(ΔP_{Real_i}(k))＝0)

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻，分配给各充电桩的功率输出上限：

当

为0时，根据充电桩总数N平分剩余功率△P(k)。

以上公式中

是指根据当前时刻各充电桩实际输出功率的变化值的权重分配△P(k)；

如果ΔP_{Real_i}(k)全为0，则平均分配ΔP(k)；

如果部分ΔP_{Real_i}(k)为0，则ΔP_{Real_i}(k)不为0的充电桩先按实际输出功率的变化值确定的权重分配△P(k)，如果分配后还有多余功率，然后对

为0的充电桩平均分配这些多余功率。如图3所示，充电桩集群控制器将步骤2计算的下一时刻的功率输出上限发送给对应的充电桩，使得下一时刻各充电桩的实际输出功率不得超过对应的功率输出上限，并且通过循环执行步骤1至步骤2，实现了充电站中各充电桩的功率实时动态调整。以下具体实施例均采用上述第一种方法来实现充电站的功率动态分配：

实施案例一

实例场景一说明：

a)充电桩集群的总功率上限不变，P_Total＝600kW；

b)充电桩总数，N＝4；

c)每个充电桩的额定功率，P_{Rated_i}(k)＝350kW；

d)各充电桩的实际需求功率依次为：P_{Requext_0}(k)＝100kW，P_{Request_1}(k)＝100kW，P_{Request_2}(k)＝200kW，P_{Request_3}(k)＝0kW，且假设在短期内各充电桩的实际需求功率不发生变化。

各充电桩的功率动态分配过程如下：

在上表中，从时刻6开始，P_{Real_i}(k)和P_{A_i}(k+1)保持稳定，即相邻两个更新周期的各充电桩的实际输出功率与计算得到的下一时刻的功率输出上限均不再变化。

实施案例二

实例场景二说明：

a)基于场景一发生变化，即场景二进行功率动态调整前的暂稳态为场景一的时刻6；

b)首先，充电桩3启动充电，其实际需求功率为350kW，即各充电桩的实际需求功率变为：P_{Request_0}(k)＝100kW，P_{Request_1}(k)＝100kW，P_{Request_2}(k)＝200kW，P_{Request_3}(k)＝350kW。

各充电桩的功率动态分配过程如下：

在上表中，从时刻17开始，P_{Real_i}(k)和P_{A_i}(k+1)保持稳定，分配给充电桩3的功率输出上限为197kW，无法满足350kW的功率需求，故充电桩3的实际输出功率为197kW。

c)然后，充电桩2停止充电，即充电桩2的实际需求功率P_{Request_2}(k)＝0kW，则各充电桩的功率动态分配过程如下：

在上表中，从时刻6开始，P_{Real_i}(k)和P_{A_i}(k+1)保持稳定；可见，当充电桩2停止充电后，按照本申请的功率共享控制算法，分配给充电桩3的功率输出上限和实际输出功率均提高，最终满足其350kW的功率需求。

实施案例三

实例场景三说明：

a)基于场景一发生变化，即场景三进行功率动态调整前的暂稳态为场景一的时刻6；

b)充电桩集群的总功率上限P_Total(k)由600kW变为500kW，各充电桩的功率动态分配过程如下：

在上表中，从时刻1开始，P_{Real_i}(k)和P_{A_i}(k+1)保持稳定；当P_Total(k)由600kW变为500kW时，分配给各充电桩的剩余未使用的功率(分配给充电桩的功率输出上限与其实际输出功率的差值)由50kW变为25kW。

虽然本发明以上述实施例公开，但具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，任何本技术领域技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，可作一些的变更和完善，故本发明的权利保护范围以权利要求书为准。

Claims (20)

1.一种充电桩集群功率共享控制方法，其特征在于，包括：

步骤1、根据充电桩集群当前时刻的总功率上限，以及所述充电桩集群当前时刻具有的充电桩总数和各充电桩的实际输出功率，计算当前时刻所述充电桩集群的剩余功率；

步骤2、根据各充电桩的性能状态，计算各充电桩分配所述剩余功率的权重；根据当前时刻的所述剩余功率、各充电桩的所述权重和所述实际输出功率，得到下一时刻分配给各充电桩的功率输出上限。

2.如权利要求1所述的充电桩集群功率共享控制方法，其特征在于，所述步骤2包括更新所述总功率上限，所述充电桩总数和所述实际输出功率，并循环执行所述步骤1到所述步骤2。

3.如权利要求1所述的充电桩集群功率共享控制方法，其特征在于，所述步骤1包括根据下式计算当前时刻的所述剩余功率ΔP(k)：

式中P_Total(k)为第k时刻的所述总功率上限，P_{Real_i}(k)为第i个充电桩在第k时刻的实际输出功率，N为第k时刻的充电桩总数。

4.如权利要求3所述的充电桩集群功率共享控制方法，其特征在于，

所述步骤2中的所述性能状态为充电桩的额定功率；

且所述步骤2包括：

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k>0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为所述第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率。

5.如权利要求3所述的充电桩集群功率共享控制方法，其特征在于，

所述步骤2中的所述性能状态为充电桩当前时刻的实际输出功率；

且所述步骤2包括：

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为所述第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率。

6.如权利要求3所述的充电桩集群功率共享控制方法，其特征在于，

所述步骤2中的所述性能状态为充电桩当前时刻的实际输出功率的变化值；

且所述步骤2包括：

根据下式得到第k时刻，各充电桩的实际输出功率的变化值ΔP_{Real_i}(k)：

ΔP_{Real_i}(k)＝P_{Real_i}(k)-P_{Real_i}(k-1)

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为所述第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率，且当

为0时，根据充电桩总数平分所述剩余功率ΔP(k)。

7.如权利要求1所述的充电桩集群功率共享控制方法，其特征在于，所述总功率上限小于所有充电桩的额定功率之和，并且分配给每个充电桩的所述功率输出上限小于等于对应的所述充电桩的额定功率。

8.一种充电桩集群功率共享控制装置，其特征在于，包括：

模块1，用于根据充电桩集群当前时刻的总功率上限，以及所述充电桩集群当前时刻具有的充电桩总数和各充电桩的实际输出功率，计算当前时刻所述充电桩集群的剩余功率；

模块2，用于根据各充电桩的性能状态，计算各充电桩分配所述剩余功率的权重，并根据当前时刻的所述剩余功率、各充电桩的所述权重和所述实际输出功率，得到下一时刻分配给各充电桩的功率输出上限。

9.如权利要求8所述的充电桩集群功率共享控制装置，其特征在于，所述模块2还用于更新所述总功率上限，所述充电桩总数和所述实际输出功率中的一者或多者；

并且，所述充电桩集群功率共享控制装置循环调用所述模块1到所述模块2。

10.如权利要求8所述的充电桩集群功率共享控制装置，其特征在于，所述模块1用于根据下式计算当前时刻的所述剩余功率ΔP(k)：

式中P_Total(k)为第k时刻的所述总功率上限，P_{Real_i}(k)为第i个充电桩在第k时刻的实际输出功率，N为第k时刻的充电桩总数。

11.如权利要求10所述的充电桩集群功率共享控制装置，其特征在于，

所述性能状态为各充电桩的额定功率；

且所述模块2具体用于：

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为所述第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率。

12.如权利要求10所述的充电桩集群功率共享控制装置，其特征在于，

所述性能状态为各充电桩在当前时刻的实际输出功率；

且所述模块2具体用于：

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为所述第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率。

13.如权利要求10所述的充电桩集群功率共享控制装置，其特征在于，

所述性能状态为各充电桩当前时刻的实际输出功率的变化值；

且所述模块2具体用于：

根据下式得到第k时刻，各充电桩的实际输出功率的变化值ΔP_{Real_i}(k)：

ΔP_{Real_i}(k)＝P_{Real_i}(k)-P_{Real_i}(k-1)

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为所述第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率，且当

为0时，根据充电桩总数平分所述剩余功率ΔP(k)。

14.如权利要求8所述的充电桩集群功率共享控制装置，其特征在于，所述总功率上限小于所有充电桩的额定功率之和，分配给每个充电桩的所述功率输出上限小于等于对应的所述充电桩的额定功率。

15.一种充电桩集群功率共享控制系统，包括：充电站监控管理系统、连接所述充电站监控管理系统的充电桩集群控制器，以及充电桩集群，所述充电桩集群包括多个充电桩，所述充电桩集群控制器与所述多个充电桩相连，其特征在于，

所述充电站监控管理系统，用于获取所述充电桩集群当前时刻的总功率上限；

所述充电桩集群控制器，用于根据当前时刻的所述总功率上限以及所述充电桩集群具有的充电桩总数和各充电桩的实际输出功率，计算当前时刻所述充电桩集群的剩余功率；并根据各充电桩的性能状态，计算各充电桩分配所述剩余功率的权重；根据当前时刻的所述剩余功率、各充电桩的所述权重和所述实际输出功率，得到下一时刻分配给各充电桩的功率输出上限。

16.如权利要求15所述的充电桩集群功率共享控制系统，其特征在于，所述充电桩集群控制器用于根据下式计算当前时刻的所述剩余功率ΔP(k)：

式中P_Total(k)为第k时刻的所述总功率上限，P_{Real_i}(k)为第i个充电桩在第k时刻的实际输出功率，N为第k时刻的充电桩总数。

17.如权利要求16所述的充电桩集群功率共享控制系统，其特征在于，

所述性能状态为充电桩的额定功率；

且所述充电桩集群控制器用于：

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为所述第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率。

18.如权利要求16所述的充电桩集群功率共享控制系统，其特征在于，

所述性能状态为各充电桩当前时刻的实际输出功率；

且所述充电桩集群控制器用于：

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为所述第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率。

19.如权利要求16所述的充电桩集群功率共享控制系统，其特征在于，

所述性能状态为各充电桩当前时刻的实际输出功率的变化值；

且所述充电桩集群控制器用于：

根据下式得到第k时刻，各充电桩的实际输出功率的变化值ΔP_{Real_i}(k)：

ΔP_{Real_i}(k)＝P_{Real_i}(k)-P_{Real_i}(k-1)

根据下式得到初始时刻k＝0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

根据下式得到k＞0时，第k+1时刻分配给各充电桩的功率输出上限：

式中P_{A_i}(k+1)为所述第k+1时刻分配给第i个充电桩的功率输出上限，P_{Rated_i}(k)为第i个充电桩的额定功率，且当

为0时，根据充电桩总数平分所述剩余功率ΔP(k)。

20.如权利要求15所述的充电桩集群功率共享控制系统，其特征在于，所述充电站监控管理系统，还用于在每个时刻更新一次所述总功率上限。

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