CN116620091A - 基于人工智能的充电桩电能分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于人工智能的充电桩电能分配方法，其包括以下步骤：各个交直流一体充电桩至少设置一把能进行直流供电和交流供电的综合充电枪；设置电能分配控制模块且将电能分配控制模块与充电桩的控制系统连接；电能分配控制模块配置为：获取各个充电枪的实时充电功率、充电类别和充电起始时间；分析统计实时充电功率得到充电站总负荷，且判断充电站总负荷是否大于预设的风险负荷下限阈值，如果是，则根据预设的慢充切换方法分析各个充电桩的充电类别和充电时间，确定可下调功率充电桩，调用预存储的功率下调控制数据发送至可下调功率充电桩的控制系统。本申请具有提高电动汽车的充电体验的效果。

Description

基于人工智能的充电桩电能分配方法
技术领域
本申请涉及充电桩充电控制技术领域，尤其是涉及一种基于人工智能的充电桩电能分配方法。
背景技术
新能源汽车，一般有快充和慢充两种方式，快充多指通过直流充电桩向新能源汽车充电，而慢充多指通过交流充电桩充电，其需要通过车载充电机将交流电转化为直流电，再向车载电池充电。
目前，有充电桩监控系统，其可以通过监视页面监视各个充电站的充电枪总数、充电中充电枪数量、空闲枪数、故障枪数以及各个充电枪的使用数据，为相关单位统一管理提供数据支撑。
然而已知的，受各充电站附近新能源车主职业和作息影响，各个充电站均存充电高峰、充电低峰时段，充电高峰时段站点变压器高负荷运转，相对容易融毁，对此部分充电站会采取限制有效充电桩数量的方式保护设施安全，但是这给部分续航里程剩余少，着急补充电池能量的车主带来不便，因此本申请提出一种新的技术方案。
发明内容
为了提高电动汽车的充电体验，本申请提供一种基于人工智能的充电桩电能分配方法。
本申请提供一种基于人工智能的充电桩电能分配方法，采用如下的技术方案：
一种基于人工智能的充电桩电能分配方法，包括：
布设多个交直流一体充电桩以建立充电站，且各个交直流一体充电桩至少设置一把能进行直流供电和交流供电的综合充电枪；
设置电能分配控制模块，且将电能分配控制模块与充电桩的控制系统连接；
电能分配控制模块配置为：
获取各个充电枪的实时充电功率、充电类别和充电起始时间；
分析统计实时充电功率得到充电站总负荷，且判断充电站总负荷是否大于预设的风险负荷下限阈值，如果是，则根据预设的慢充切换方法分析各个充电桩的充电类别和充电时间，确定可下调功率充电桩，调用预存储的功率下调控制数据发送至可下调功率充电桩的控制系统。
可选的，所述综合充电枪包括集成于一体的直流充电头和交流充电头，所述直流充电头和充电头分别通过线缆电连接于充电桩的直流输出端口和交流输出端口；所述充电桩的控制系统配置为：
当直流输出端口供电，则中止交流输出端口供电；
当交流输出端口供电，则中止直流输出端口供电。
可选的，所述综合充电枪还包括用于阻止直流充电头和交流充电头控制异常同时供电的安全单元，所述安全单元包括电磁继电器K1和限流电阻R1，所述限流电阻R1串联于电磁继电器K1的线圈，且未接电磁继电器K1的另一端电连接于直流充电头所连的线缆，所述电磁继电器K1未接限流电阻R1的另一端电连接于直流充电头所连的线缆；所述电磁继电器K1的常闭触点用于通断交流充电头所连线缆的火线。
可选的，所述根据预设的慢充切换方法分析各个充电桩的充电类别和充电时间，确定可下调功率充电桩，其包括：
根据充电类别识别对应的充电桩是否为快充充电桩，如果是，则确定为备选单位；
将备选单位根据充电时间的长短进行排序；
确定充电时间最长的备选单位为可下调功率充电桩。
可选的，所述电能分配控制模块配置为：
获取被使用的充电枪所匹配的车辆/车主数据；
当任一充电枪停止使用，计时得到闲置时长T1；
若某一充电枪的闲置时长T1小于预设的防占用时长T2，则识别和判断前后两次是否匹配同一车辆/车主数据，如果是，则调用预存储的充电停止控制数据至对应的充电桩的控制系统。
可选的，所述电能分配控制模块配置为：
当充电站总负荷小于预设的风险负荷下限阈值，且当前存在至少一个充电枪的充电类别为慢充，则基于充电站总负荷和风险负荷下限阈值计算负荷余量；
获取充电类别为慢充的充电枪所匹配的车辆的快充功率；
判断快充功率是否大于负荷余量，如果是，则结束；如果否，则调用预存储的功率上调控制数据发送至对应的充电桩的控制系统。
可选的，所述电能分配控制模块配置为：
当至少一个车辆的快充功率大于负荷余量，则根据充电时间长短排序，且取充电时间最长的充电枪进行功率上调。
可选的，所述综合充电枪还包括电磁继电器K2、限流电阻R2和整流桥U1，整流桥U1输入侧接限流电阻R2后从交流充电头所连线缆引电，输出端串联电磁继电器K2的线圈和电磁继电器K1的常闭触点；所述电磁继电器K2的常开触点串联于交流充电头所连的线缆的火线。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：可以实时统计充电站总负荷，在负荷过高时，及时降低某一个或多个充电桩的充电功率（如：快充切换为慢充），以保证充电站的在使用充电桩的数量可以不受限制，同时满足更多用户的充电需求，且不易发生超负荷损坏等问题。
附图说明
图1是本方法的综合充电枪的结构示意图。
图2是本方法的综合充电枪的局部电路结构示意图。
附图标记说明：1、直流充电头；2、交流充电头。
具体实施方式
以下结合附图1-图2对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种基于人工智能的充电桩电能分配方法。
参照图1-图2，基于人工智能的充电桩电能分配方法包括以下步骤：
步骤一，布设多个交直流一体充电桩以建立充电站，且各个交直流一体充电桩至少设置一把能进行直流供电和交流供电的综合充电枪。
其中，交直流一体充电桩，即桩体内部同时集成直流充电模块和交流充电模块的充电桩；在本实施例中，交直流一体充电桩以选配一把综合充电枪为例：
参照图，综合充电枪包括集成于一体的直流充电头1和交流充电头2，两充电头分别通过线缆电连接于充电桩直流输出端口（直流充电模块供电口）和交流输出端口（交流充电模块供电口）。
可以理解的是，充电桩的控制系统能对上述两端口是否供电进行控制。在本方法中，充电桩的控制系统配置为：当直流输出端口供电，则中止交流输出端口供电；当交流输出端口供电，则中止直流输出端口供电。供电输出控制例如：输出端口连接开关电路，控制系统以开关电路通断输出端口。
即，在本方法中交直流一体充电桩的充电枪并非插入电动车的充电口后，同时直流（快充）、交流（慢充）进行充电，而是直流充电或交流充电，以匹配下述其他设置，满足方法的使用需求。
步骤三，电能分配控制模块配置为：
获取各个充电枪的实时充电功率、充电类别和充电起始时间；
分析统计实时充电功率得到充电站总负荷（如：功率累计），且判断充电站总负荷是否大于预设的风险负荷下限阈值，如果是，则根据预设的慢充切换方法分析各个充电桩的充电类别和充电时间，确定可下调功率充电桩，调用预存储的功率下调控制数据发送至可下调功率充电桩的控制系统。
其中，根据预设的慢充切换方法分析各个充电桩的充电类别和充电时间，确定可下调功率充电桩，具体地其包括：
根据充电类别（交流供电、直流供电）识别对应的充电桩是否为快充充电桩，如果是，则确定为备选单位；
将备选单位根据充电时间的长短进行排序；
确定充电时间最长的备选单位为可下调功率充电桩。
根据上述可知，应用本方法后，可以实时统计充电站总负荷，在负荷过高时，及时降低某一个或多个充电桩的充电功率（如：快充切换为慢充），以保证充电站的在使用充电桩的数量可以不受限制，同时满足更多用户的充电需求，且不易发生超负荷损坏等问题。
因为在本方法中为了满足快充、慢充切换需求，直流充电头、交流充电头同时插入了电动车的充电口，虽然充电桩可以通过控制系统的程序设置实现二选一供电，但是一旦程序或芯片受干扰存在控制故障同时导通两个充电头的几率。
为了避免上述情况发生，本方法的综合充电枪还包括用于阻止直流充电头和交流充电头控制异常同时供电的安全单元，安全单元包括电磁继电器K1和限流电阻R1。其中，限流电阻R1串联于电磁继电器K1的线圈，且未接电磁继电器K1的另一端电连接于直流充电头所连的线缆，电磁继电器K1未接限流电阻R1的另一端电连接于直流充电头所连的线缆；所述电磁继电器K1的常闭触点用于通断交流充电头所连线缆的火线。
使用过程：当综合充电枪正常直流供电，电磁继电器K1的线圈通电，其常闭触点打开，断开交流充电头的线缆的火线，即杜绝同时交流供电的情况发生。
当综合充电枪正常交流供电，此时理论上直流一路无电流，电磁继电器K1的线圈未得电，其常闭触点闭合，保证交流一路正常供电；而，一旦直流一路控制故障通电，则电磁继电器K1及时打开常闭触点，断开交流供电一路。
根据上述设置，无论充电桩的原控制系统是否故障，理论上都可以保证不会出现交直流同时供电的情况。
在本方法的另一个实施例中，考虑交流一路导通时，如果电磁继电器K2的触点是直接接入，则故障时带电开断，触点融接几率大，影响及时开断的安全防护作用，为此进一步的设置为：综合充电枪还包括电磁继电器K2、限流电阻R2和整流桥U1，整流桥U1输入侧以变压器（副边）接限流电阻R2后从交流充电头所连线缆引电，输出端串联电磁继电器K2的线圈和电磁继电器K1的常闭触点；电磁继电器K2的常开触点串联于交流充电头所连的线缆的火线。
根据上述设置：当综合充电枪正常直流供电，电磁继电器K1的线圈通电，其常闭触点打开，此时即便交流一路控制故障通电，交流充电头也被常闭触点、常开触点共同隔断。
当综合充电枪正常交流供电，此时理论上直流一路无电流，电磁继电器K1的线圈未得电，其常闭触点闭合；此时，交流一路的电流先从限流电阻R2一路流过，令电磁继电器K2的线圈得电，且其常开触点闭合，即令交流充电头的线缆正常通电。
若直流一路出现异常通电，则令电磁继电器K1的线圈得电，其常闭触点打开，电磁继电器K2的线圈失电，常开恢复。
根据上述可知电磁继电器K1因为常闭不再走交流主电流，所以不易熔接，能保证其安全防护效果。
同时，因为是电磁继电器K2的常开触点临时闭合导通线缆的火线，即常开本来就倚靠线圈的磁力下拉动触头接触静触头，所以一旦线圈失电，动触头是受弹簧的回复力作用归位，继电器动静触头即便出现高温电弧也更不易粘连，因为已经分开。
而如果是电磁继电器K1的常闭串入火线，一旦直流一路出现异常通电时，其要断开火线是需要磁力克服动触头的弹簧作用力令继电器动静触头分开，此时若有高温电弧导致触头温度过高，并在随后电磁继电器K1的常闭又恢复闭合，则相对而言粘连几率更大。
在本方法的一个实施例中，电能分配控制模块配置为：
获取被使用的充电枪所匹配的车辆/车主（身份）数据；
当任一充电枪停止使用，计时得到闲置时长T1；
若某一充电枪的闲置时长T1小于预设的防占用时长T2（如：30分钟），则识别和判断前后两次是否匹配同一车辆/车主数据，如果是，则调用预存储的充电停止控制数据至对应的充电桩的控制系统。
根据上述设置，可以防止部分被临时切换至慢充的车主为了自己的利益，把充电枪拔出然后重新插入欺骗电能分配控制模块。
进一步的，当充电站总负荷小于预设的风险负荷下限阈值，且当前存在至少一个充电枪的充电类别为慢充，则基于充电站总负荷和风险负荷下限阈值计算负荷余量；
获取充电类别为慢充的充电枪所匹配的车辆的快充功率；
判断快充功率是否大于负荷余量，如果是，则结束；如果否，则调用预存储的功率上调控制数据发送至对应的充电桩的控制系统。
根据上述可知，随着充电站的负荷下降到风险负荷下限阈值之下，本方法会挑选合适的慢充状态的充电桩将其恢复，以提高车主的充电体验。
进一步的，电能分配控制模块配置为：当至少一个车辆的快充功率大于负荷余量，则根据充电时间长短排序，且取充电时间最长的充电枪进行功率上调。
可以理解的是，基于前述内容可知，充电时间最长的，肯定是最早被切换为慢充的，所以如果当前允许切换一个快充，则将充电时间最长的充电桩切换回去是相对更为合理的。
综上所述，本方法可以通过对电能分配控制模块的程序设置实现上述方法，即利用人工智能配合充电桩部分的改造，自动调整充电桩的充电模式，提高车主的充电体验。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于人工智能的充电桩电能分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
布设多个交直流一体充电桩以建立充电站，且各个交直流一体充电桩至少设置一把能进行直流供电和交流供电的综合充电枪；
设置电能分配控制模块，且将电能分配控制模块与充电桩的控制系统连接；
电能分配控制模块配置为：
获取各个充电枪的实时充电功率、充电类别和充电起始时间；
分析统计实时充电功率得到充电站总负荷，且判断充电站总负荷是否大于预设的风险负荷下限阈值，如果是，则根据预设的慢充切换方法分析各个充电桩的充电类别和充电时间，确定可下调功率充电桩，调用预存储的功率下调控制数据发送至可下调功率充电桩的控制系统。
2.根据权利要求1所述的基于人工智能的充电桩电能分配方法，其特征在于：所述综合充电枪包括集成于一体的直流充电头（1）和交流充电头（2），所述直流充电头（1）和充电头分别通过线缆电连接于充电桩的直流输出端口和交流输出端口；所述充电桩的控制系统配置为：
当直流输出端口供电，则中止交流输出端口供电；
当交流输出端口供电，则中止直流输出端口供电。
3.根据权利要求2所述的基于人工智能的充电桩电能分配方法，其特征在于：所述综合充电枪还包括用于阻止直流充电头（1）和交流充电头（2）控制异常同时供电的安全单元，所述安全单元包括电磁继电器K1和限流电阻R1，所述限流电阻R1串联于电磁继电器K1的线圈，且未接电磁继电器K1的另一端电连接于直流充电头（1）所连的线缆，所述电磁继电器K1未接限流电阻R1的另一端电连接于直流充电头（1）所连的线缆；所述电磁继电器K1的常闭触点用于通断交流充电头（2）所连线缆的火线。
4.根据权利要求1所述的基于人工智能的充电桩电能分配方法，其特征在于：所述根据预设的慢充切换方法分析各个充电桩的充电类别和充电时间，确定可下调功率充电桩，其包括：
根据充电类别识别对应的充电桩是否为快充充电桩，如果是，则确定为备选单位；
将备选单位根据充电时间的长短进行排序；
确定充电时间最长的备选单位为可下调功率充电桩。
5.根据权利要求4所述的基于人工智能的充电桩电能分配方法，其特征在于：所述电能分配控制模块配置为：
获取被使用的充电枪所匹配的车辆/车主数据；
当任一充电枪停止使用，计时得到闲置时长T1；
若某一充电枪的闲置时长T1小于预设的防占用时长T2，则识别和判断前后两次是否匹配同一车辆/车主数据，如果是，则调用预存储的充电停止控制数据至对应的充电桩的控制系统。
6.根据权利要求5所述的基于人工智能的充电桩电能分配方法，其特征在于：所述电能分配控制模块配置为：
当充电站总负荷小于预设的风险负荷下限阈值，且当前存在至少一个充电枪的充电类别为慢充，则基于充电站总负荷和风险负荷下限阈值计算负荷余量；
获取充电类别为慢充的充电枪所匹配的车辆的快充功率；
判断快充功率是否大于负荷余量，如果是，则结束；如果否，则调用预存储的功率上调控制数据发送至对应的充电桩的控制系统。
7.根据权利要求6所述的基于人工智能的充电桩电能分配方法，其特征在于：所述电能分配控制模块配置为：当至少一个车辆的快充功率大于负荷余量，则根据充电时间长短排序，且取充电时间最长的充电枪进行功率上调。
8.根据权利要求3所述的基于人工智能的充电桩电能分配方法，其特征在于：所述综合充电枪还包括电磁继电器K2、限流电阻R2和整流桥U1，整流桥U1输入侧接限流电阻R2后从交流充电头（2）所连线缆引电，输出端串联电磁继电器K2的线圈和电磁继电器K1的常闭触点；所述电磁继电器K2的常开触点串联于交流充电头（2）所连的线缆的火线。
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