CN118003947B - 一种充电桩动态负载均衡系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及充电桩技术领域，具体涉及一种充电桩动态负载均衡系统，包括：监测模块，设置监测周期，获取充电站内的负载状态数据和使用状态数据；分析模块，基于负载状态数据和使用状态数据，对充电桩的进行分析，对应输出得到每个充电桩的负载表现值和使用表现值；优先模块，根据每个充电桩的负载表现值和使用表现值，对充电站内充电桩进行调节控制；推荐模块，基于充电站的调节控制结果，获取每个充电桩的充电桩风险总值，对充电站内的充电桩进行充电顺序排列；本发明基于得到的充电桩调控情况和分析得到每个负载表现与使用表现情况，将待使用充电桩的风险程度进行评判，基于风险评判结果，对充电站内的充电桩进行优先级顺序充电。

Description

一种充电桩动态负载均衡系统

技术领域

本发明涉及充电桩技术领域，具体涉及一种充电桩动态负载均衡系统。

背景技术

中国专利CN116653676A公开了一种充电桩的负载电流均衡方法、装置和充电桩；电流均衡装置包括若干相互并联的电源模块以及若干备用冗余模块，还提出一种充电桩的负载电流均衡方法，包括如下步骤：将输出电流最大的电源模块自动设置为主模块，其余电源模块为从模块；获取主模块的电压误差V1`；各差分放大器模块输出各从模块的电压基准差ΔV；各从模块根据电压基准差ΔV进行调制，使得各从模块输出电流与主模块一致；

现有技术中，充电站内设置有多个充电桩，其中存在多个充电桩发生负载情况，将影响到充电桩用电安全问题，以及充电桩的长时间使用，也将影响到充电桩用电安全问题，目前不能有效地将负载和长时间使用老化两者的问题进行融合分析，从而基于分析结果，完成对应充电站内充电桩调控工作，以及后续充电的有序安排工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充电桩动态负载均衡系统，本发明所解决的技术问题为：目前不能有效地将负载和长时间使用老化两者的问题进行融合分析，从而基于分析结果，完成对应充电站内充电桩调控工作，以及后续充电的有序安排工作。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种充电桩动态负载均衡系统，包括：

监测模块，设置监测周期，获取充电站内的负载状态数据和使用状态数据；其中，负载状态数据包括负载次数和负载时间，使用状态数据包括使用次数和使用时间；

分析模块，基于负载状态数据和使用状态数据，对充电桩的进行分析，对应输出得到每个充电桩的负载表现值和使用表现值；

其中，将负载次数与负载参照次数相除，得到负载次数比，将负载时间与负载参照时间相除，得到负载时间比；将负载次数比和负载时间比相加求和，计算得到每个充电桩的负载表现值；

将使用次数与使用参照次数相除，得到使用次数比，将使用时间与使用参照时间相除，得到使用时间比；将使用次数比与使用时间比相加求和，计算得到每个充电桩的使用表现值；

优先模块，根据每个充电桩的负载表现值和使用表现值，对充电站内充电桩进行调节控制；

推荐模块，基于充电站的调节控制结果，获取每个充电桩的充电桩风险总值，对充电站内的充电桩进行充电顺序排列。

作为本发明进一步的方案：负载次数的获取方式为：统计在监测周期内，出现充电桩负载信号的次数；

负载时间的获取方式为：统计在监测周期内，出现充电桩负载信号的总时间。

作为本发明进一步的方案：使用次数的获取方式为：统计在监测周期内，该充电桩完成充电工作的次数；

使用时间的获取方式为：统计在监测周期内，该充电桩完成充电工作的总时间。

作为本发明进一步的方案：在优化模块中，获取每个充电桩的负载表现值，并按照负载表现值从小到大进行排序，得到每个充电桩的负载序号；

获取每个充电桩的使用表现值，并按照使用表现值从小到大进行排序，得到每个充电桩的使用序号；

将充电桩的负载序号和使用序号相加求和，得到负用序号；

获取每个充电桩的负用序号，按照负用序号从大到小的优先级顺序对充电桩进行负载均衡控制。

作为本发明进一步的方案：将按照负用序号从大到小的优先级顺序对充电桩进行断路控制。

作为本发明进一步的方案：在推荐模块中，将调节控制的充电桩，标记为异常调控充电桩，充电站内除异常调控的充电桩外剩余充电桩，标记待使用充电桩；

对待使用充电桩进行分析，得到本体风险值和体外风险值，将本体风险值与体外风险值相加求和，得到充电桩风险总值；

按照充电桩风险总值从小到大对待使用充电桩进行排列，并得到风险序列，按照风险序列从小到大指引电动汽车完成充电工作。

作为本发明进一步的方案：本体风险值的获取方式为：

获取待使用充电桩的负载表现值和使用表现值，并分别标记为ZF和ZS，通过公式，计算得到本体风险值ZFB；其中，a1、a2均为比例系数。

作为本发明进一步的方案：体外风险值的获取方式为：

将体外风险区域内所有的异常调控充电桩的风险值ZFW相加求和，得到体外风险值。

作为本发明进一步的方案：异常调控充电桩的风险值ZFW的获取方式为：

获取体外风险区域内的异常调控充电桩的负载表现值和使用表现值，并分别标记为ZF和ZS，通过公式，计算得到每个异常调控充电桩的风险值ZFW，K为距离比。

作为本发明进一步的方案：距离比K的获取方式为：

以待使用充电桩为圆心，设置监测半径R，得到体外风险区域；

获取体外风险区域内的异常调控充电桩，测量每个异常调控充电桩与待使用充电桩圆心之间的距离，标记为L，通过公式，计算距离比值K。

本发明的有益效果：

（1）本发明监测模块，设置监测周期，获取充电站内的负载状态数据和使用状态数据；分析模块，基于负载状态数据和使用状态数据，对充电站的进行排列；优先模块，根据每个充电桩的负载表现值和使用表现值，对充电站内充电桩进行均衡控制；本发明通过对充电站内的所有充电桩进行负载、使用状态分析，判断当前充电桩不仅负载危险情况，还有长时间使用可能老化危险情况，再利用数值大小排序方法，对充电站内负载充电桩进行负用展示（负用展示即充电桩安全充电的程度），从而使得根据负用序号对充电桩进行优先负载均衡控制，提高充电站的安全用电水平；

（2）本发明推荐模块，基于充电站的调节控制结果，获取每个充电桩的充电桩风险总值，对充电站内的充电桩进行充电顺序排列；本发明基于得到的充电桩调控情况和分析得到每个负载表现与使用表现情况，将待使用充电桩的风险程度进行评判，基于风险评判结果，对充电站内的充电桩进行优先级顺序充电，从而进一步提高充电站的安全用电水平。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明实施例1的系统框图；

图2是本发明实施例2的系统框图；

图3是本发明实施例3的流程框图。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1所示，本发明为一种充电桩动态负载均衡系统，包括：

监测模块，设置监测周期，获取充电站内的负载状态数据和使用状态数据；

其中，负载状态数据包括负载次数和负载时间，使用状态数据包括使用次数和使用时间；

在一些实施例中，充电站内由多个充电桩排布安装，获取在监测周期内每个充电桩的负载次数和负载时间；

同时，获取在监测周期内每个充电桩的使用次数和使用时间；

其中，充电桩的负载判断为：获取充电桩的实时充电功率，将实时充电功率与预设工艺的充电功率进行比较；若实时充电功率大于等于预设工艺的充电功率时，则生成充电桩负载信号，若实时充电功率小于预设工艺的充电功率时，则生成充电桩不负载信号；

需要解释的是：负载次数的获取方式为：统计在监测周期内，出现充电桩负载信号的次数；

负载时间的获取方式为：统计在监测周期内，出现充电桩负载信号的总时间；

使用次数的获取方式为：统计在监测周期内，该充电桩完成充电工作的次数；

使用时间的获取方式为：统计在监测周期内，该充电桩完成充电工作的总时间；

分析模块，基于负载状态数据和使用状态数据，对充电桩的进行分析，对应输出得到每个充电桩的负载表现值和使用表现值；

在一些实施例中，获取每个充电桩的负载次数和负载时间，并分别标记为SFi和TFi，将负载次数与负载参照次数相除，得到负载次数比，将负载时间与负载参照时间相除，得到负载时间比；将负载次数比和负载时间比相加求和，计算得到每个充电桩的负载表现值，其中，i表示为充电站内充电桩的个数；

获取每个充电桩的使用次数和使用时间，并分别标记为SSi和TSi，将使用次数与使用参照次数相除，得到使用次数比，将使用时间与使用参照时间相除，得到使用时间比；将使用次数比与使用时间比相加求和，计算得到每个充电桩的使用表现值；其中，i表示为充电站内充电桩的个数；

进一步地，根据充电桩的负载表现值和使用表现值，可以反映出当前该充电桩在充电过程中相较于整体充电站的负载状况，以及反映出当前该充电桩在充电过程中相较于整体充电站的使用频次状况；

需要解释的是：负载参照次数为：统计在历史时间内，该充电站内所有充电桩出现负载信号的总次数，再将出现负载信号的总次数除以充电桩的个数，得到负载参照次数；

负载参照时间为：统计在历史时间内，该充电站内所有充电桩出现负载信号的总时间，再将出现负载信号的总时间除以充电桩的个数，得到负载参照时间；

使用参照次数为：统计在历史时间内，该充电站内所有充电桩完成充电工作的总次数，再将出现充电工作的总次数除以充电桩的个数，得到使用参照次数；

使用参照时间为：统计在历史时间内，该充电站内所有充电桩完成充电工作的总时间，再将出现充电工作的总时间除以充电桩的个数，得到使用参照时间；

负载参照次数、负载参照时间、使用参照次数和使用参照时间，也可以由本领域技术人员根据实验数据或经验自行设置的；

优先模块，根据每个充电桩的负载表现值和使用表现值，对充电站内充电桩进行调节控制；

在一些实施例中，获取每个充电桩的负载表现值，并按照负载表现值从小到大进行排序，得到每个充电桩的负载序号，其负载序号为1、2、3...；

获取每个充电桩的使用表现值，并按照使用表现值从小到大进行排序，得到每个充电桩的使用序号，其负载序号为1、2、3...；

将充电桩的负载序号和使用序号相加求和，得到负用序号；

负用序号越大表示对应的充电桩在负载程度和使用程度越大，从而在充电过程中也存在着较大安全隐患，负用序号越大表示对应的充电桩在负载程度和使用程度越大，从而在充电过程中也存在着较小安全隐患；

获取每个充电桩的负用序号，按照负用序号从大到小的优先级顺序对充电桩进行负载均衡控制，其负载均衡控制的方式可以为动态地调整充电桩的输出功率；也可以将按照负用序号从大到小的优先级顺序对充电桩进行断路控制；

本发明实施例的技术方案：监测模块，设置监测周期，获取充电站内的负载状态数据和使用状态数据；分析模块，基于负载状态数据和使用状态数据，对充电站的进行排列；优先模块，根据每个充电桩的负载表现值和使用表现值，对充电站内充电桩进行均衡控制；本发明通过对充电站内的所有充电桩进行负载、使用状态分析，判断当前充电桩不仅负载危险情况，还有长时间使用可能老化危险情况，再利用数值大小排序方法，对充电站内负载充电桩进行负用展示（负用展示即充电桩安全充电的程度），从而使得根据负用序号对充电桩进行优先负载均衡控制，提高充电站的安全用电水平。

实施例2

请参阅图2所示，本发明为一种充电桩动态负载均衡系统，还包括：

推荐模块，基于充电站的调节控制结果，获取每个充电桩的充电桩风险总值，对充电站内的充电桩进行充电顺序排列；

在一些实施例中，将调节控制的充电桩，标记为异常调控充电桩，充电站内除异常调控的充电桩外剩余充电桩，标记待使用充电桩；

对待使用充电桩进行分析，得到本体风险值和体外风险值，将本体风险值与体外风险值相加求和，得到充电桩风险总值；

需要进一步说明的是，充电桩风险总值反映出每个待使用充电桩在当前充电站的环境下，通过本体自身设备所存在的风险，以及周围设备所存在的风险，进行相互融合分析判断，该待使用充电桩在充电时的风险程度；

按照充电桩风险总值从小到大对待使用充电桩进行排列，并得到风险序列，按照风险序列从小到大指引电动汽车完成充电工作；

示例性，当电动汽车需要进入到该区域的充电站完成充电工作时，用户可以查找到当前风险序列最小的充电桩进行充电，而风险序列可以通过显示屏进行展示，显示屏可以设置在充电桩顶部等显眼位置；

具体地，本体风险值的获取方式为：

获取待使用充电桩的负载表现值和使用表现值，并分别标记为ZF和ZS，通过公式，计算得到本体风险值ZFB；其中，a1、a2均为比例系数，a1取值为0.97，a2取值为0.38；a1、a2的取值大小反映负载表现值和使用表现值分别对本体风险值的影响程度大小；

体外风险值的获取方式为：

以待使用充电桩为圆心，设置监测半径R（监测半径的长度可以由本领域技术人员预先设置），得到体外风险区域；

获取体外风险区域内的异常调控充电桩，测量每个异常调控充电桩与待使用充电桩圆心之间的距离，标记为L，通过公式，计算距离比值K；该距离比值K为异常调控充电桩对待使用充电桩造成风险影响的比例，即异常调控充电桩长期在不稳定或高负载的电力环境下运行，将会发生安全方面故障，导致需要对应进行设备维修，使得维修时所占用范围，将造成充电汽车在待使用充电桩充电时将受到区域内设备维修所占据空间的影响，其距离比值K越大，异常调控充电桩对待使用充电桩造成风险影响越大；

以及，获取体外风险区域内的异常调控充电桩的负载表现值和使用表现值，并分别标记为ZF和ZS，通过公式，计算得到每个异常调控充电桩的风险值ZFW；其中，b1、b2均为比例系数，b1取值为1.54，b2取值为1.05；b1、b2的取值大小反映负载表现值和使用表现值分别对风险值的影响程度大小；

将体外风险区域内所有的异常调控充电桩的风险值ZFW相加求和，得到体外风险值；

本发明实施例的技术方案：推荐模块，基于充电站的调节控制结果，获取每个充电桩的充电桩风险总值，对充电站内的充电桩进行充电顺序排列；本发明基于实施例1得到的充电桩调控情况和分析得到每个负载表现与使用表现情况，将待使用充电桩的风险程度进行评判，基于风险评判结果，对充电站内的充电桩进行优先级顺序充电，从而进一步提高充电站的安全用电水平。

实施例3

请参阅图3所示，本发明为一种充电桩动态负载均衡方法，包括以下步骤：

步骤1：充电站内由多个充电桩排布安装，获取在监测周期内每个充电桩的负载次数和负载时间；

同时，获取在监测周期内每个充电桩的使用次数和使用时间；

步骤2：获取每个充电桩的负载次数和负载时间，并分别标记为SFi和TFi，将负载次数与负载参照次数相除，得到负载次数比，将负载时间与负载参照时间相除，得到负载时间比；将负载次数比和负载时间比相加求和，计算得到每个充电桩的负载表现值，其中，i表示为充电站内充电桩的个数；

获取每个充电桩的使用次数和使用时间，并分别标记为SSi和TSi，将使用次数与使用参照次数相除，得到使用次数比，将使用时间与使用参照时间相除，得到使用时间比；将使用次数比与使用时间比相加求和，计算得到每个充电桩的使用表现值；其中，i表示为充电站内充电桩的个数；

步骤3：获取每个充电桩的负载表现值，并按照负载表现值从小到大进行排序，得到每个充电桩的负载序号，其负载序号为1、2、3...；

获取每个充电桩的使用表现值，并按照使用表现值从小到大进行排序，得到每个充电桩的使用序号，其负载序号为1、2、3...；

将充电桩的负载序号和使用序号相加求和，得到负用序号；

获取每个充电桩的负用序号，按照负用序号从大到小的优先级顺序对充电桩进行负载均衡控制，其负载均衡控制的方式可以为动态地调整充电桩的输出功率；也可以将按照负用序号从大到小的优先级顺序对充电桩进行断路控制；

步骤4：将调节控制的充电桩，标记为异常调控充电桩，充电站内除异常调控的充电桩外剩余充电桩，标记待使用充电桩；

对待使用充电桩进行分析，得到本体风险值和体外风险值，将本体风险值与体外风险值相加求和，得到充电桩风险总值；

按照充电桩风险总值从小到大对待使用充电桩进行排列，并得到风险序列，按照风险序列从小到大指引电动汽车完成充电工作。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种充电桩动态负载均衡系统，其特征在于，包括：

监测模块，设置监测周期，获取充电站内的负载状态数据和使用状态数据；其中，负载状态数据包括负载次数和负载时间，使用状态数据包括使用次数和使用时间；

分析模块，基于负载状态数据和使用状态数据，对充电桩进行分析，对应输出得到每个充电桩的负载表现值和使用表现值；

其中，负载次数比是通过将负载次数与负载参照次数相除所得到，负载时间比是通过将负载时间与负载参照时间相除得到；将负载次数比和负载时间比相加求和，计算得到每个充电桩的负载表现值；

使用次数比是通过将使用次数与使用参照次数相除得到，使用时间比是通过将使用时间与使用参照时间相除得到；将使用次数比与使用时间比相加求和，计算得到每个充电桩的使用表现值；

优先模块，根据每个充电桩的负载表现值和使用表现值，对充电站内充电桩进行调节控制；

推荐模块，基于充电站的调节控制结果，获取每个充电桩的充电桩风险总值，对充电站内的充电桩进行充电顺序排列。

2.根据权利要求1所述的一种充电桩动态负载均衡系统,其特征在于，负载次数的获取方式为：统计在监测周期内，出现充电桩负载信号的次数；

负载时间的获取方式为：统计在监测周期内，出现充电桩负载信号的总时间。

3.根据权利要求2所述的一种充电桩动态负载均衡系统,其特征在于，使用次数的获取方式为：统计在监测周期内，充电桩完成充电工作的次数；

使用时间的获取方式为：统计在监测周期内，充电桩完成充电工作的总时间。

4.根据权利要求1所述的一种充电桩动态负载均衡系统,其特征在于，在优先模块中，获取每个充电桩的负载表现值，并按照负载表现值从小到大进行排序，得到每个充电桩的负载序号；

获取每个充电桩的使用表现值，并按照使用表现值从小到大进行排序，得到每个充电桩的使用序号；

将充电桩的负载序号和使用序号相加求和，得到负用序号；

获取每个充电桩的负用序号，按照负用序号从大到小的优先级顺序对充电桩进行负载均衡控制。

5.根据权利要求4所述的一种充电桩动态负载均衡系统,其特征在于，将按照负用序号从大到小的优先级顺序对充电桩进行断路控制。

6.根据权利要求1所述的一种充电桩动态负载均衡系统,其特征在于，在推荐模块中，将调节控制的充电桩，标记为异常调控充电桩，充电站内除异常调控的充电桩外剩余充电桩，标记待使用充电桩；

对待使用充电桩进行分析，得到本体风险值和体外风险值，将本体风险值与体外风险值相加求和，得到充电桩风险总值；

按照充电桩风险总值从小到大对待使用充电桩进行排列，并得到风险序列，按照风险序列从小到大指引电动汽车完成充电工作。

7.根据权利要求6所述的一种充电桩动态负载均衡系统,其特征在于，本体风险值的获取方式为：

获取待使用充电桩的负载表现值和使用表现值，并分别标记为ZF和ZS，通过公式，计算得到本体风险值ZFB；其中，a1、a2均为比例系数。

8.根据权利要求7所述的一种充电桩动态负载均衡系统,其特征在于，体外风险值的获取方式为：

将体外风险区域内所有的异常调控充电桩的风险值ZFW相加求和，得到体外风险值。

9.根据权利要求8所述的一种充电桩动态负载均衡系统,其特征在于，异常调控充电桩的风险值ZFW的获取方式为：

获取体外风险区域内的异常调控充电桩的负载表现值和使用表现值，并分别标记为ZF和ZS，通过公式，计算得到每个异常调控充电桩的风险值ZFW，K为距离比，b1、b2均为比例系数。

10.根据权利要求9所述的一种充电桩动态负载均衡系统,其特征在于，距离比K的获取方式为：

以待使用充电桩为圆心，设置监测半径R，得到体外风险区域；

获取体外风险区域内的异常调控充电桩，测量每个异常调控充电桩与待使用充电桩圆心之间的距离，标记为L，通过公式，计算距离比值K。