CN116729188B - 一种直流充电桩多段功率分配的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及直流充电桩技术领域，尤其涉及一种直流充电桩多段功率分配的方法及系统。在该系统下充电模式分为正常充电和智能充电两种情况，其中智能充电下可对充电桩和充电枪分别限制功率，在此三种情况下根据单枪、多枪充电场景提出不同模块节点调度方案。本发明在多枪插枪场景下，根据电源模块节点运行状态分别采用强制调度和空闲调度两种策略，在保障先充电用户充电功率的同时尽量满足后充电客户充电功率需求，保障充电过程的进行。在整桩功率限制时，根据充电枪额定输出功率比值分配充电桩功率，发生节点调度后，根据调度后充电枪额定输出功率比值重新分配充电桩功率，使功率分配更合理的同时有效减少接触器开关动作，延长设备寿命。

Description

一种直流充电桩多段功率分配的方法及系统

技术领域

本发明涉及直流充电桩技术领域，尤其涉及一种直流充电桩多段功率分配的方法及系统。

背景技术

直流充电桩是用于电动汽车快速充电的设备，它能够将交流电转换为直流电，并以较高功率向电动汽车充电。为了更好的利用空间，目前单机双充电枪甚至多充电枪的直流充电桩产品逐渐成为一种趋势。现有的直流充电桩一般采用单充电枪被使用时并联、多充电枪被使用时平均分配功率的方式进行充电桩功率分配，随着电动汽车型号和充电功率需求的多元化，不同充电枪功率需求不一样时会造成有的枪功率冗余而有的枪功率不足的现象，导致功率浪费，因此提出了很多功率分配或柔性充电的方法，使得充电桩根据车辆的充电需求功率值为车辆进行充电。

单个电源模块的功率目前只有15kW，为满足电动汽车的大功率充电需求，充电桩内通常会设置多个电源模块，现有的功率分配方法只能根据电动汽车初始的充电需求进行电源模块的分配，然而在电动汽车充电过程中，充电枪功率需要随着车端请求功率的变化而变化，在充电开始阶段车端请求功率较大，充电枪处于高功率甚至满功率状态，需要投入较多电源模块。随着电池SoC值增大，车端请求功率下降，充电线路出现功率富余，此时若充电枪功率颗粒度不变，将会造成充电功率浪费。通过更小的功率颗粒度，将富余的电源模块切出并分配给其他充电枪，可以实现电源模块高效利用。

在多枪充电场景下，如何为先后启动充电流程的用户分配功率，确保充电桩的高效利用和最大化充电速度，也是当下所面临的一个问题。另一方面，随着智能充电的应用，受场地或用电容量的限制，运营商可能需要对充电桩的整桩功率或者指定充电枪功率进行限制，功率限制下的电源模块分配问题也将是充电桩功率分配关注的重点。

发明内容

针对单枪充电和多枪充电场景下、整桩功率限制、充电枪功率限制条件下的电源模块分配问题，本发明提出一种直流充电桩多段功率分配的方法及系统。在多枪充电场景下，根据电源模块节点运行状态分别采用强制调度或空闲调度；在整桩功率限制时，根据充电枪额定输出功率比值分配充电桩功率；在充电枪功率限制时，根据平台要求控制充电过程，实现各个电源模块的最优调度，保障用户体验的同时提高充电桩功率使用率。

为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：

一种直流充电桩多段功率分配的方法，所述方法包括：

获取充电桩的各充电枪与车端的连接状态，判断是否处于单枪充电状态，若只有一把充电枪与车端连接，则处于单枪充电状态；若同时存在多把充电枪与车端连接，则处于多枪充电状态；

单枪充电状态下，实时获取车端请求的充电功率并计算车端充电功率上限，将所述车端充电功率上限与充电枪额定输出功率比较，若所述充电枪额定输出功率与所述车端充电功率上限的差值大于充电枪末节点额定输出功率，则将该末节点切出并置为空闲模块节点；

多枪充电状态下，当闲置状态的充电枪发出充电请求时，检测是否存在空闲模块节点，若是，则执行空闲调度，为发出充电请求的充电枪分配空闲模块节点；若否，则执行强制调度，随后执行下一步；

实时计算每个车端充电功率上限，当出现一把充电枪处于功率下降状态且另一把充电枪维持满功率输出状态时，若功率下降状态的充电枪出现末节点功率富余，则进入富余释放模式，将该末节点切出并分配给满功率输出状态的充电枪；

当充电枪均处于充电功率下降状态时，若出现末节点功率富余，则进入富余释放模式，将对应的末节点切出并置为空闲模块节点。

作为本发明的一种优选方案，所述方法还包括：若充电桩处于整桩功率限制状态，则执行以下步骤：

单枪充电状态下，根据车端充电功率上限和充电桩最大充电功率分配电源模块节点，当所述车端充电功率上限小于等于充电桩最大充电功率时，充电枪按车端充电功率上限进行充电；当车端充电功率上限大于充电桩最大充电功率时，充电枪按充电桩最大充电功率进行充电；

多枪充电状态下，将充电桩最大充电功率按各充电枪额定输出功率进行分配，计算各充电枪最大输出功率，计算方法具体为：

设充电桩有个电源模块节点，每个电源模块节点额定输出功率为/>，即充电桩总功率为/>，/>，k表示第k个电源模块节点，第k个电源模块节点的额定输出功率为/>；限制充电桩最大充电功率为A，A＜/>；

为充电枪一分配个电源模块节点，充电枪一额定输出功率为/>；为充电枪二分配/>个电源模块节点，充电枪二额定输出功率为/>；充电枪/>分配/>个电源模块节点，充电枪/>额定输出功率为/>；考虑到充电桩整桩功率限制，充电枪一最大输出功率为 />，充电枪二最大输出功率为 />，充电枪/>最大输出功率为 />，以此类推；，充电枪 />额定输出功率为/> ；

当出现末节点功率富余时，进入富余释放模式，将末节点切出，重新计算各充电枪额定输出功率，并再次计算各充电枪最大输出功率，具体包括：

若此时充电枪一出现末节点功率富余，末节点的额定输出功率为 ，其余充电枪处于高功率输出状态，由于末节点切出动作，重新计算各充电枪的功率分配，充电枪一最大输出功率为/>，充电枪二最大输出功率为/>，充电枪/>最大输出功率为，以此类推。

作为本发明的一种优选方案，所述方法还包括：若充电桩处于充电枪单枪功率限制状态，则执行以下步骤：

单枪充电状态下，充电枪输出功率将一直小于限制要求的充电枪最大输出功率；

多枪充电状态下，若仅有部分充电枪被限制，则被限制的充电枪输出功率将一直小于限制要求的充电枪最大输出功率，其余充电枪输出功率不受限制；若所有充电枪均被限制，则充电枪输出功率将一直小于限制要求的充电枪最大输出功率。

作为本发明的一种优选方案，所述车端充电功率上限=车端请求的充电功率/第一权重系数。

作为本发明的一种优选方案，充电枪充电时采用优先分配原则，先启动充电流程的充电枪具有最高电源模块节点分配优先级。

作为本发明的一种优选方案，充电过程中，充电桩存在电源模块节点全部被占用或功率富余的情况，需要对电源模块节点进行切入切出操作，将电源模块节点释放分为插枪释放模式和富余释放模式；富余释放模式指充电功率逐渐降低时检测到末节点功率富余，将末节点切出的模式；

插枪释放模式指充电枪进行插枪充电时，由于没有空闲模块节点而触发强制调度的释放模式；插枪释放模式下至少释放一个电源模块节点，首先计算保留节点数：保留节点数=总电源模块节点数-1，随后对末节点进行判断，若存在末节点功率富余，则进行末节点释放。

作为本发明的一种优选方案，所述执行强制调度的方法具体包括：若存在非单电源模块节点的充电枪，即充电枪分配的电源模块节点不止一个，则进入插枪释放模式，按照优先级顺序从低到高，将充电枪末节点切出并分配给发出充电请求的充电枪；若处于充电状态下的充电枪均分配的是单电源模块节点，则不执行强制调度，发出充电请求的车端停止充电流程。

作为本发明的一种优选方案，充电枪功率输出状态包括满功率输出状态、高功率输出状态和功率下降状态；

所述满功率输出状态的判断方法包括：

获取车端请求的充电功率和电池SoC值，当电池SoC值小于设定阈值，且在持续时间t内充电枪总节点功率×第二权重系数＜车端请求的充电功率，认定为满功率输出状态；

所述高功率输出状态的判断方法包括：

获取车端请求的充电功率，若充电枪总节点功率与末节点功率的差值×第三权重系数＜车端请求的充电功率，则认定为高功率输出状态。

作为本发明的一种优选方案，所述末节点功率富余的判断方法包括：获取车端请求的充电功率，若充电枪总节点功率与末节点功率的差值×第四权重系数＞车端请求的充电功率，或在持续时间t内充电枪总节点功率与末节点功率的差值×第五权重系数＞车端请求的充电功率，则认定为末节点功率富余。

一种直流充电桩多段功率分配的系统，所述系统包括云平台和充电桩，所述云平台用于管理充电桩和充电行为，具体包括：

实时监控模块，用于实时监控设备运行状态，包括充电桩运行状态、充电过程、充电桩告警信息；

充电管理模块，用于建立充电进程、下发充电模式、控制充电过程；

故障管理模块，用于对设备故障进行管理；

数据管理模块，用于管理运维APP和客户APP 的数据；

所述充电桩用于为车端提供充电服务，具体包括：

充电上行协议，用于提供通信、数据传输、控制充电的协议标准；

桩端充电控制器，用于与车端通信，获取车端请求的充电参数并配置充电策略；

接触器开关，用于根据桩端控制器充电策略控制电源模块的接入；

电源模块，用于将交流电转化为直流电；

充电枪，用于连接充电桩与车端。

作为本发明的一种优选方案，所述充电管理模块下发的充电模式包括正常充电和智能充电，所述智能充电包括以下步骤：

云平台与充电桩通过充电上行协议进行通信并下发智能充电配置文件，所述智能充电配置文件包括整桩功率限制和单枪功率限制；

充电枪连接车端，桩端充电控制器与车端通信，获取车端请求的充电参数；

桩端充电控制器根据所述车端请求的充电参数以及智能充电配置文件生成电源模块调度方案；

接触器开关根据所述电源模块调度方案控制电源模块接入充电线路；

充电枪开始充电，并且充电桩向云平台返回订单建立；

云平台生成交易订单并实时监控充电过程。

本发明的有益效果是：在该系统下充电模式分为正常充电和智能充电两种情况，其中智能充电下可对充电桩和充电枪分别限制功率，在此三种情况下根据单枪、多枪充电场景提出不同模块节点调度方案。在多枪插枪场景下，根据电源模块节点运行状态分别采用强制调度和空闲调度，在保障先充电用户充电功率的同时尽量满足后充电客户充电的功率需求，保障充电过程的进行；在整桩功率限制时，根据充电枪额定输出功率比值分配充电桩功率，在发生节点调度后，根据调度后充电枪额定输出功率比值重新分配充电桩功率；在单枪功率限制时，根据平台下发的要求，可针对每把枪限制充电功率，控制充电过程。通过本发明的方法及系统，使功率分配更合理的同时能够有效减少接触器开关动作，延长设备寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的系统结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明的一个实施例，该实施例提供了一种直流充电桩多段功率分配的方法，具体包括以下步骤：

S1：获取直流充电桩的各充电枪与车端的连接状态，判断是否处于单枪充电状态，若只有一把充电枪与车端连接，则处于单枪充电状态，执行步骤S2；若同时存在多把充电枪与车端连接，则处于多枪充电状态，执行步骤S3；

S2：单枪充电状态下，实时获取车端请求的充电功率并计算车端充电功率上限，将车端充电功率上限与充电枪额定输出功率比较，若充电枪额定输出功率与车端充电功率上限的差值大于充电枪末节点额定输出功率，则将该末节点切出并置为空闲模块节点；

具体而言，车端与直流充电桩通信并发送充电请求，充电桩根据车端请求的充电功率计算车端充电功率上限，车端充电功率上限=车端请求的充电功率/第一权重系数，优选地，第一权重系数为95%；

车端充电过程中将实时比较充电枪额定输出功率和车端充电功率上限，若充电枪额定输出功率与车端充电功率上限的差值大于充电枪末节点额定输出功率，则去除该末节点后剩余电源模块节点的总额定输出功率仍可满足车端充电请求，可以将该末节点切出并置为空闲模块节点。

S3：多枪充电状态下，当闲置状态的充电枪发出充电请求时，检测是否存在空闲模块节点，若是，则执行空闲调度，为发出充电请求的充电枪分配空闲模块节点；若否，则执行强制调度，随后执行步骤S4；

在其中一个实施例中，多枪充电状态下，充电采用优先分配原则，先启动充电流程的充电枪具有最高的电源模块节点分配优先级。

具体而言，多枪充电的场景可分为充电枪插枪和充电枪充电，充电枪插枪指的是已有充电枪处于充电状态时另一把充电枪刚发出充电请求开始充电。根据优先分配原则，充电桩检测是否存在空闲模块节点，若在空闲模块节点，则执行空闲调度，为充电枪分配空闲模块节点；若不存在空闲模块节点，则说明当前处于充电枪充电场景下的充电枪已占用所有的电源模块节点，需要执行强制调度。

充电过程中，充电桩可能存在电源模块节点全部被占用或功率富余的情况，需要对电源模块节点进行切入切出操作，因此将电源模块节点释放分为插枪释放模式和富余释放模式。富余释放模式指充电功率逐渐降低时检测到末节点功率富余，将末节点切出的模式；充电过程中功率下降可能由多种原因导致，如：电动汽车电量接近满电量时，充电功率会逐渐下降以避免电池过度充电等。富余释放模式对应末节点功率富余的状态。

插枪释放模式指充电枪进行插枪充电时，由于没有空闲模块节点而触发强制调度的释放模式；插枪释放模式下至少释放一个电源模块节点，首先计算保留节点数：保留节点数=总电源模块节点数-1，随后对末节点进行判断，若存在末节点功率富余，则进行末节点释放。

在其中一个实施例中，执行强制调度的方法具体包括：若存在非单电源模块节点的充电枪，即充电枪分配的电源模块节点不止一个，则进入插枪释放模式，按照优先级顺序从低到高，将充电枪末节点切出并分配给发出充电请求的充电枪；若所有处于充电枪充电场景下的充电枪均分配的是单电源模块节点，则不执行强制调度，发出充电请求的车端停止充电流程。

S4：实时计算每个车端充电功率上限，当出现一把充电枪充电功率下降且另一把充电枪维持满功率输出状态时，若充电功率下降的充电枪出现末节点功率富余，则进入富余释放模式，将该末节点切出并分配给满功率输出状态的充电枪；

在其中一个实施例中，充电枪功率输出状态包括满功率输出状态、高功率输出状态和功率下降状态；

满功率输出状态的判断方法包括：

获取车端请求的充电功率和电池SoC值，当电池SoC值小于设定阈值，且在持续时间t内充电枪总节点功率×第二权重系数＜车端请求的充电功率，认定为满功率输出状态；

优选地，设定阈值为80%，持续时间t为0.5min，第二权重系数为0.95。

高功率输出状态的判断方法包括：

获取车端请求的充电功率，若充电枪总节点功率与末节点功率的差值×第三权重系数＜车端请求的充电功率，则认定为高功率输出状态；

优选地，第三权重系数为0.9。

在其中一个实施例中，末节点功率富余的判断方法包括：

获取车端请求的充电功率，若充电枪总节点功率与末节点功率的差值×第四权重系数＞车端请求的充电功率，或在持续时间t内充电枪总节点功率与末节点功率的差值×第五权重系数＞车端请求的充电功率，则认定为末节点功率富余。

优选地，第四权重系数为0.8，持续时间t为0.5min，第五权重系数为0.9。

具体而言，随着充电的进行，电池SoC值增大，车端请求的充电功率下降，若去除末节点后充电枪剩余电源模块节点的总输出功率仍能满足车端充电功率上限，则可以将该末节点切出；若此时有充电枪处于满功率输出状态，则可以将切出的末节点分配给该满功率输出状态的充电枪。

S5：当充电枪均处于充电功率下降状态时，若出现末节点功率富余，则进入富余释放模式，将对应的末节点切出并置为空闲模块节点；

具体而言，随着充电的进行，电池SoC值增大，此时可以分为两种情况：

情况一：部分充电枪出现末节点功率富余，其余充电枪处于高功率输出状态，在这种情况下，由于充电枪当前的额定输出功率即可满足车端充电功率上限，应将功率富余的末节点切出并置为空闲模块节点；

情况二：充电枪均出现末节点功率富余，此时应将充电枪对应的末节点均切出并置为空闲模块节点。

在一个实施例中，若充电桩处于整桩功率限制状态，则执行以下步骤：

S6：判断充电桩是否处于单枪充电状态，若是，则根据车端充电功率上限和充电桩最大充电功率分配电源模块节点，当车端充电功率上限小于等于充电桩最大充电功率时，充电枪按车端充电功率上限进行充电；当车端充电功率上限大于充电桩最大充电功率时，充电枪按充电桩最大充电功率进行充电；若否，则执行步骤S7；

具体而言，当处于充电桩最大充电功率且处于单枪充电状态时，无论车端请求的充电功率有多大，充电枪最大输出功率都不会高于限制要求的充电桩最大充电功率。

S7：将充电桩最大充电功率按各充电枪额定输出功率进行分配，计算各充电枪最大输出功率，随后执行步骤S8；

具体而言，平台往往会根据实际情况对充电桩最大功率进行限制，本方法提出的按照充电枪额定输出功率比例分配充电桩功率，计算流程如下：

设充电桩有个电源模块节点，每个电源模块节点额定输出功率为/>，即充电桩总功率为/>，/>，k表示第k个电源模块节点，第k个电源模块节点的额定输出功率为/>；限制充电桩最大充电功率为A，A＜/>；

为充电枪一分配个电源模块节点，充电枪一额定输出功率为/>；为充电枪二分配/>个电源模块节点，充电枪二额定输出功率为/>；充电枪/>分配/>个电源模块节点，充电枪/>额定输出功率为 />；考虑到充电桩整桩功率限制，充电枪一最大输出功率为/>，充电枪二最大输出功率为 /> ，充电枪/>最大输出功率为/>，以此类推； ，充电枪/>额定输出功率为/> ；

S8：当出现末节点功率富余时，进入富余释放模式，将末节点切出，重新计算各充电枪额定输出功率，并再次计算各充电枪最大输出功率。

具体而言，若此时充电枪一出现末节点功率富余，末节点的额定输出功率为，其余充电枪处于高功率输出状态，由于末节点切出动作，重新计算各充电枪的功率分配，充电枪一最大输出功率为/>，充电枪二最大输出功率为/>，充电枪/>最大输出功率为/>，以此类推。

在一个实施例中，若充电桩处于充电枪单枪功率限制状态，则执行以下步骤：

S9：判断充电桩是否处于单枪充电状态，若是，则充电枪输出功率将一直小于被限制的充电枪最大输出功率；若否，则执行步骤S10；

具体而言，在限制充电枪功率时，当车端请求的充电功率大于充电枪被限制的最大输出功率时，充电枪按限制的最大输出功率充电；当车端请求的充电功率小于充电枪被限制的最大输出功率时，充电枪按车端请求的充电功率进行充电。

S10：多枪充电状态下，若仅有部分充电枪被限制，则被限制的充电枪输出功率将一直小于限制要求的最大输出功率，其余充电枪输出功率不受限制；若所有充电枪均被限制，则充电枪输出功率将一直小于限制要求的最大输出功率。

具体而言，当对部分充电枪功率限制时，被限制的充电枪输出功率小于被限制的最大功率，未被限制的充电枪可以获得剩余的全部功率；当所有充电枪均被限制功率时，充电枪的输出功率均小于被限制的最大功率。

以下为本发明的一个具体实施例，该实施例以120kW的充电桩四段机对上述一种直流充电桩多段功率分配的方法进行举例说明。

在本实施例中，该充电桩包含四个电源模块节点，从左到右依次是节点一，额定功率40kW；节点二，额定功率20kW；节点三，额定功率20kW；节点四，额定功率40kW。该充电桩包含两把充电枪，分别为充电枪一和充电枪二。充电桩从左到右连接顺序依次为充电枪一、节点一、节点二、节点三、节点四、充电枪二。限制该充电桩最大输出功率为90kW。

首先根据充电枪一、充电枪二和车端的连接状态判断充电桩是否处于单枪充电状态。

若充电桩处于单枪充电状态，则根据车端发送的充电请求计算车端充电功率上限，并以此切入或切出电源模块节点。其中，当充电枪一处于充电状态时，电源模块节点切入顺序为：节点一-节点二-节点三-节点四，电源模块节点切出顺序为：节点四-节点三-节点二-节点一。根据镜像对称原则，充电枪二调用电源模块节点的逻辑与充电枪一一致。

若充电桩处于双枪充电状态，双枪充电的场景可分为充电枪插枪和充电枪充电。

充电枪插枪：假设在双枪插枪场景下，车端一请求功率100kW，车端二请求功率60kW。充电枪一处于充电状态时，充电枪二插枪。

动作开始前，充电枪一分配全部电源模块节点，此时充电桩无空闲模块节点，因此充电桩执行强制调度，将末节点切出，即节点四切出并分配至充电枪二。此时两枪额定功率比例为2：1，充电枪最大输出功率为60kW：30kW，即充电枪一以60kW充电，充电枪二以30kW充电，随后进入充电枪充电场景。

充电枪充电：随着电池SoC值增大，假设车端一请求功率变为50kW，车端二请求功率仍为60kW。

根据末节点富余判断，节点三切出并分配给充电枪二。此时两枪额定功率比例为1：1，充电枪最大输出功率为45kW：45kW，即充电枪一以45kW充电，充电枪二以45kW充电。当车端二请求功率变为30kW，车端一请求功率仍为50kW时，充电枪二将节点三执行末节点释放，并将末节点置为空闲模块节点，此时两枪额定功率比例为3：2，充电枪最大输出功率为54kW：36kW，即充电枪一以50kW充电，充电枪二以30kW充电。

如图2所示，为本发明的另一实施例，该实施例提供了一种直流充电桩多段功率分配的系统，在该系统下充电模式分为正常充电和智能充电两种情况，其中智能充电下可对充电桩和充电枪分别限制功率，在此三种情况下根据单枪、多枪充电场景提出不同模块节点调度方案。

该系统包括云平台和充电桩，所述云平台用于管理充电桩和充电行为，具体包括：

实时监控模块，用于实时监控设备运行状态，包括充电桩运行状态、充电过程、充电桩告警信息；

充电管理模块，用于建立充电进程、下发充电模式、控制充电过程；

故障管理模块，用于对设备故障进行管理；

数据管理模块，用于管理运维APP和客户APP 的数据；

充电桩用于为车端提供充电服务，具体包括：

充电上行协议，用于提供通信、数据传输、控制充电的协议标准；

桩端充电控制器，用于与车端通信，获取车端请求的充电参数并配置充电策略；

接触器开关，用于根据桩端控制器充电策略控制电源模块的接入；

电源模块，用于将交流电转化为直流电；

充电枪，用于连接充电桩与车端。

充电管理模块下发的充电模式包括正常充电和智能充电，智能充电包括以下步骤：

云平台与充电桩通过充电上行协议进行通信并下发智能充电配置文件，智能充电配置文件包括整桩功率限制和单枪功率限制；

充电枪连接车端，桩端充电控制器与车端通信，获取车端请求的充电参数；

桩端充电控制器根据车端请求的充电参数以及智能充电配置文件生成电源模块调度方案；

接触器开关根据电源模块调度方案控制电源模块接入充电线路；

充电枪开始充电，并且充电桩向云平台返回订单建立；

云平台生成交易订单并实时监控充电过程

综上所述，在多枪插枪场景下，根据电源模块节点运行状态分别采用强制调度和空闲调度，在保障先充电用户充电功率的同时尽量满足后充电客户充电的功率需求，保障充电过程的进行；在整桩功率限制时，根据充电枪额定输出功率比值分配充电桩功率，在发生节点调度后，根据调度后充电枪额定输出功率比值重新分配充电桩功率；在单枪功率限制时，根据平台下发的要求，可针对每把枪限制充电功率，控制充电过程。通过本发明的方法及系统，使功率分配更合理的同时能够有效减少接触器开关动作，延长设备寿命。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其他任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输。

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、材料或者特点包括于本申请的至少一个实施例或示例中。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。

此外，在本申请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。上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存储介质中。该存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种直流充电桩多段功率分配的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取充电桩的各充电枪与车端的连接状态，判断是否处于单枪充电状态，若只有一把充电枪与车端连接，则处于单枪充电状态；若同时存在多把充电枪与车端连接，则处于多枪充电状态；

单枪充电状态下，实时获取车端请求的充电功率并计算车端充电功率上限，所述车端充电功率上限=车端请求的充电功率/第一权重系数；将所述车端充电功率上限与充电枪额定输出功率比较，若所述充电枪额定输出功率与所述车端充电功率上限的差值大于充电枪末节点额定输出功率，则将该末节点切出并置为空闲模块节点；

多枪充电状态下，当闲置状态的充电枪发出充电请求时，检测是否存在空闲模块节点，若是，则执行空闲调度，为发出充电请求的充电枪分配空闲模块节点；若否，则执行强制调度，随后执行下一步；

实时计算每个车端充电功率上限，当出现一把充电枪处于功率下降状态且另一把充电枪维持满功率输出状态时，若功率下降状态的充电枪出现末节点功率富余，则进入富余释放模式，将该末节点切出并分配给满功率输出状态的充电枪；

当充电枪均处于充电功率下降状态时，若出现末节点功率富余，则进入富余释放模式，将对应的末节点切出并置为空闲模块节点；

充电枪功率输出状态包括满功率输出状态、高功率输出状态和功率下降状态；

所述满功率输出状态的判断方法包括：

获取车端请求的充电功率和电池SoC值，当电池SoC值小于设定阈值，且在持续时间t内充电枪总节点功率×第二权重系数＜车端请求的充电功率，认定为满功率输出状态；

所述高功率输出状态的判断方法包括：

获取车端请求的充电功率，若充电枪总节点功率与末节点功率的差值×第三权重系数＜车端请求的充电功率，则认定为高功率输出状态；

若充电桩处于整桩功率限制状态，则执行以下步骤：

单枪充电状态下，根据车端充电功率上限和充电桩最大充电功率分配电源模块节点，当所述车端充电功率上限小于等于充电桩最大充电功率时，充电枪按车端充电功率上限进行充电；当车端充电功率上限大于充电桩最大充电功率时，充电枪按充电桩最大充电功率进行充电；

多枪充电状态下，将充电桩最大充电功率按各充电枪额定输出功率进行分配，计算各充电枪最大输出功率，计算方法具体为：

设充电桩有个电源模块节点，每个电源模块节点额定输出功率为/>，即充电桩总功率为/>，/>，k表示第k个电源模块节点，第k个电源模块节点的额定输出功率为/>；限制充电桩最大充电功率为A，A＜/>；

为充电枪一分配个电源模块节点，充电枪一额定输出功率为/>；为充电枪二分配/>个电源模块节点，充电枪二额定输出功率为/>；为充电枪/>分配/>个电源模块节点，充电枪额定输出功率为/>；考虑到充电桩整桩功率限制，充电枪一最大输出功率为/>，充电枪二最大输出功率为/>，充电枪/>最大输出功率为/>，以此类推；/>，充电枪/>额定输出功率为/>；

当出现末节点功率富余时，进入富余释放模式，将末节点切出，重新计算各充电枪额定输出功率，并再次计算各充电枪最大输出功率，具体包括：

若此时充电枪一出现末节点功率富余，末节点的额定输出功率为，其余充电枪处于高功率输出状态，由于末节点切出动作，重新计算各充电枪的功率分配，充电枪一最大输出功率为/>，充电枪二最大输出功率为/>，充电枪/>最大输出功率为，以此类推；

若充电桩处于充电枪单枪功率限制状态，则执行以下步骤：

单枪充电状态下，充电枪输出功率将一直小于限制要求的充电枪最大输出功率；

多枪充电状态下，若仅有部分充电枪被限制，则被限制的充电枪输出功率将一直小于限制要求的充电枪最大输出功率，其余充电枪输出功率不受限制；若所有充电枪均被限制，则充电枪输出功率将一直小于限制要求的充电枪最大输出功率。

2.根据权利要求1所述的一种直流充电桩多段功率分配的方法，其特征在于，充电枪充电时采用优先分配原则，先启动充电流程的充电枪具有最高电源模块节点分配优先级。

3.根据权利要求1所述的一种直流充电桩多段功率分配的方法，其特征在于，充电过程中，充电桩存在电源模块节点全部被占用或功率富余的情况，需要对电源模块节点进行切入切出操作，将电源模块节点的释放分为插枪释放模式和富余释放模式；富余释放模式指充电功率逐渐降低时检测到末节点功率富余，将末节点切出的模式；

插枪释放模式指充电枪进行插枪充电时，由于没有空闲模块节点而触发强制调度的释放模式；插枪释放模式下至少释放一个电源模块节点，首先计算保留节点数：保留节点数=总电源模块节点数-1，随后对末节点进行判断，若存在末节点功率富余，则进行末节点释放。

4.根据权利要求3所述的一种直流充电桩多段功率分配的方法，其特征在于，所述执行强制调度的方法具体包括：若存在非单电源模块节点的充电枪，即充电枪分配的电源模块节点不止一个，则进入插枪释放模式，按照优先级顺序从低到高，将充电枪末节点切出并分配给发出充电请求的充电枪；若处于充电状态下的充电枪均分配的是单电源模块节点，则不执行强制调度，发出充电请求的车端停止充电流程。

5.根据权利要求1所述的一种直流充电桩多段功率分配的方法，其特征在于，所述末节点功率富余的判断方法包括：获取车端请求的充电功率，若充电枪总节点功率与末节点功率的差值×第四权重系数＞车端请求的充电功率，或在持续时间t内充电枪总节点功率与末节点功率的差值×第五权重系数＞车端请求的充电功率，则认定为末节点功率富余。

6.基于权利要求1-5任一项所述的一种直流充电桩多段功率分配的方法的系统，其特征在于，所述系统包括云平台和充电桩，所述云平台用于管理充电桩和充电行为，具体包括：

实时监控模块，用于实时监控设备运行状态，包括充电桩运行状态、充电过程、充电桩告警信息；

充电管理模块，用于建立充电进程、下发充电模式、控制充电过程；

故障管理模块，用于对设备故障进行管理；

数据管理模块，用于管理运维APP和客户APP 的数据；

所述充电桩用于为车端提供充电服务，具体包括：

充电上行协议，用于提供通信、数据传输、控制充电的协议标准；

桩端充电控制器，用于与车端通信，获取车端请求的充电参数并配置充电策略；

接触器开关，用于根据桩端控制器充电策略控制电源模块的接入；

电源模块，用于将交流电转化为直流电；

充电枪，用于连接充电桩与车端；

所述充电管理模块下发的充电模式包括正常充电和智能充电，所述智能充电包括以下步骤：

云平台与充电桩通过充电上行协议进行通信并下发智能充电配置文件，所述智能充电配置文件包括整桩功率限制和单枪功率限制；

充电枪连接车端，桩端充电控制器与车端通信，获取车端请求的充电参数；

桩端充电控制器根据所述车端请求的充电参数以及智能充电配置文件生成电源模块调度方案；

接触器开关根据所述电源模块调度方案控制电源模块接入充电线路；

充电枪开始充电，并且充电桩向云平台返回订单建立；

云平台生成交易订单并实时监控充电过程。