CN110562066B - 一种充电桩效率最优模块调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种充电桩效率最优模块调度方法，充电桩包括至少一把充电枪，接收来自待充电设备的充电请求，充电请求包括待充电设备的需求电压Un、需求电流In，获取至少一个电源模块的电能输出效率信息，待充电设备的充电请求和至少一个电源模块的电能输出效率信息，确定当前充电请求下的充电方案，判断当前闲置的电源模块是否能充分执行充电方案，以及响应于当前闲置的电源模块能充分执行充电方案，控制至少一把充电枪按所述充电方案输出对应电源模块的电能；本发明充分合理利用每个电源模块的电能，有效解决了电源模块均匀分配不合理，使模块功率损耗大、导致模块工作效率低等问题。

Description

一种充电桩效率最优模块调度方法
技术领域
本发明属于电动汽车充电桩技术领域，具体涉及一种充电桩效率最优模块调度方法。
背景技术
在当前世界石油资源紧缺、环境污染加重和全球气候变暖的背景下，大力推广与发展节能－环保－低碳的新能源汽车是人类社会追求汽车工业可持续发展的方向和目标，因此电动汽车规模化发展成为必然趋势。然而，随着电动汽车规模化发展，充电量的急剧增加，充电过程中产生的电能损耗成为不可忽视的部分。据统计，直流充电桩场站平均充电损耗占总充电量的10%左右，其中按目前充电功率平均分配的方式运行，充电模块的损耗占总损耗的60-70%。因此，在充电过程中优化充电策略，降低充电模块的电能损耗对减少充电设备电能损耗意义重大。
现有技术的缺陷和不足：
1、目前充电桩采用充电需求功率各模块平均分配策略，导致模块工作效率低，充电设备能耗较高；
2、与部分模块工作相比，每次充电所有模块都参与工作，降低充电设备的整体使用寿命。
发明内容
本发明要解决现有的充电桩电源模块均匀分配不合理，使模块功率损耗大、导致模块工作效率低等问题，为此提供了一种充电桩效率最优模块调度方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种充电桩效率最优模块调度方法，所述充电桩包括至少一把充电枪，所述至少一把充电枪配置为输出至少一个电源模块的电能，所述方法包括：
接收来自待充电设备的充电请求，充电请求包括待充电设备的需求电压Un、需求电流In；
获取至少一个电源模块的电能输出效率信息；
基于待充电设备的充电请求和至少一个电源模块的电能输出效率信息，确定当前充电请求下的充电方案，充电方案至少包括投入工作的电源模块的数量、每个电源模块的输出电流I和输出电压U；
判断当前闲置的电源模块是否能充分执行充电方案以及
响应于当前闲置的电源模块能充分执行充电方案，控制至少一把充电枪按充电方案输出对应电源模块的电能。
进一步的，所述方法包括：响应于当前闲置的电源模块不能充分执行充电方案，询问待充电设备的用户是否进行降功率充电或排队。
进一步的，所述方法包括：响应于待充电设备的用户选择进行降功率充电，控制至少一把充电枪输出当前闲置的电源模块的电能，当前闲置的电源模块以最高功率运行。
进一步的，所述方法包括：响应于待充电设备的用户选择排队，确定用户需等待的最短时间，并将需等待的最短时间传输给用户。
进一步的，基于待充电设备的充电请求和至少一个电源模块的电能输出效率信息确定当前充电请求下的充电方案根据如下公式确定：
Figure 221370DEST_PATH_IMAGE001
其中，n为电源模块的总数，
Figure 763210DEST_PATH_IMAGE003
为投入m个电源模块的充电效率，/>
Figure 527903DEST_PATH_IMAGE005
为投入运行的电源模块个数，Po为充电桩输出功率，Pc为待充电设备的需求功率。
一种充电桩效率最优模块调度***，所述充电桩包括至少一把充电枪，所述至少一把充电枪配置为输出至少一个电源模块的电能，所述***包括：
获取模块，配置为：接收来自待充电设备的充电请求，充电请求包括待充电设备的需求电压Un、需求电流In；
获取所述至少一个电源模块的电能输出效率信息；
充电方案确定模块，配置为基于待充电设备的充电请求和所述至少一个电源模块的电能输出效率信息，确定当前充电请求下的充电方案，所述充电方案至少包括投入工作的电源模块的数量、每个电源模块的输出电流I和输出电压U；
判断模块，配置为判断当前闲置的电源模块是否能充分执行所述充电方案；以及
控制模块，配置为响应于当前闲置的电源模块能充分执行所述充电方案，控制所述至少一把充电枪按所述充电方案输出对应电源模块的电能。
进一步的，所述***还包括：交互模块，配置为响应于当前闲置的电源模块不能充分执行所述充电方案，询问待充电设备的用户是否进行降功率充电或排队。
进一步的，所述控制模块还配置为：响应于待充电设备的用户选择进行降功率充电，控制所述至少一把充电枪输出当前闲置的电源模块的电能，当前闲置的电源模块以最高功率运行。
进一步的，所述控制模块还配置为：响应于待充电设备的用户选择排队，确定用户需等待的最短时间，并将需等待的最短时间经所述交互模块传输给用户。
进一步的，所述充电方案确定模块配置为根据如下公式确定当前充电请求下的充电方案：
Figure 781292DEST_PATH_IMAGE001
其中，n为电源模块的总数，
Figure 24055DEST_PATH_IMAGE003
为投入m个电源模块的充电效率，/>
Figure 312079DEST_PATH_IMAGE005
为投入运行的电源模块个数，Po为充电桩输出功率，Pc为待充电设备的需求功率。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、 本发明技术方案内的电源模块配置符合一机单枪或一机多枪的充电桩使用，在电动汽车充电时根据电动汽车的充电请求获取充电桩中电源模块的效率曲线，从而判断出最佳电源模块搭配的选型方案，能够为电动汽车充电带来最大充电效率，使电源模块的利用率达到最佳，减少了电源模块因闲置或分配不均匀导致的工作效率低、损耗高；
2、 本发明方案在实际使用时，在充电桩电源模块数量不满足需求模块的情况下，用户可以根据需求选择降低功率充电或等待，避免了当充电桩充电功率不够时无法充电的问题，使用户在必要情况时可以进行降功率充电。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明实施例的流程图；
图2为本发明实施例的结构示意图；
图3为本发明具体实施例1的流程图；
图4为本发明具体实施例2的流程图；
图5为本发明具体实施例3的流程图；
本发明实施例最主要的元件符号如下：
充电枪-1、电源模块-2、待充电设备-3、获取模块-4、判断模块-5、充电方案确定模块-6、控制模块-7、交互模块-8。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1和图2所示，一种充电桩效率最优模块调度方法，所述充电桩包括至少一把充电枪1，所述至少一把充电枪1配置为输出至少一个电源模块2的电能，所述方法包括：
接收来自待充电设备3的充电请求，充电请求包括待充电设备3的需求电压Un、需求电流In；
获取至少一个电源模块2的电能输出效率信息；
基于待充电设备3的充电请求和至少一个电源模块2的电能输出效率信息，确定当前充电请求下的充电方案，充电方案至少包括投入工作的电源模块2的数量、每个电源模块2的输出电流I和输出电压U；
判断当前闲置的电源模块2是否能充分执行充电方案以及
响应于当前闲置的电源模块2能充分执行充电方案，控制至少一把充电枪1按充电方案输出对应电源模块2的电能。
响应于当前闲置的电源模块2不能充分执行充电方案，询问待充电设备3的用户是否进行降功率充电或排队。
响应于待充电设备3的用户选择进行降功率充电，控制至少一把充电枪1输出当前闲置的电源模块2的电能，当前闲置的电源模块2以最高功率运行。
响应于待充电设备3的用户选择排队，确定用户需等待的最短时间，并将需等待的最短时间传输给用户。
基于待充电设备3的充电请求和至少一个电源模块2的电能输出效率信息确定当前充电请求下的充电方案根据如下公式确定：
Figure 982095DEST_PATH_IMAGE001
其中，n为电源模块的总数，
Figure 955736DEST_PATH_IMAGE003
为投入m个电源模块的充电效率，/>
Figure 249794DEST_PATH_IMAGE005
为投入运行的电源模块个数，Po为充电桩输出功率，Pc为待充电设备的需求功率。
一种充电桩效率最优模块调度***，所述充电桩包括至少一把充电枪1，所述至少一把充电枪1配置为输出至少一个电源模块2的电能，所述***包括：
获取模块4，配置为：
接收来自待充电设备3的充电请求，充电请求包括待充电设备3的需求电压Un、需求电流In；获取所述至少一个电源模块2的电能输出效率信息；
充电方案确定模块6，配置为基于待充电设备3的充电请求和所述至少一个电源模块2的电能输出效率信息，确定当前充电请求下的充电方案，所述充电方案至少包括投入工作的电源模块2的数量、每个电源模块2的输出电流I和输出电压U；
判断模块5，配置为判断当前闲置的电源模块2是否能充分执行所述充电方案；以及
控制模块7，配置为响应于当前闲置的电源模块2能充分执行所述充电方案，控制所述至少一把充电枪1按所述充电方案输出对应电源模块2的电能。
交互模块8，配置为响应于当前闲置的电源模块2不能充分执行所述充电方案，询问待充电设备3的用户是否进行降功率充电或排队。
响应于待充电设备3的用户选择进行降功率充电，控制所述至少一把充电枪1输出当前闲置的电源模块2的电能，当前闲置的电源模块2以最高功率运行。
响应于待充电设备3的用户选择排队，确定用户需等待的最短时间，并将需等待的最短时间经所述交互模块8传输给用户。
所述充电方案确定模块6配置为根据如下公式确定当前充电请求下的充电方案：
Figure 359701DEST_PATH_IMAGE001
其中，n为电源模块的总数，
Figure 826717DEST_PATH_IMAGE003
为投入m个电源模块的充电效率，/>
Figure 287654DEST_PATH_IMAGE005
为投入运行的电源模块个数，Po为充电桩输出功率，Pc为待充电设备的需求功率。
本发明技术方案内的电源模块2配置符合一机单枪或一机多枪的充电桩使用，在电动汽车充电时根据电动汽车的充电请求获取充电桩中电源模块2的效率曲线，从而判断出最佳电源模块2搭配的选型方案，能够为电动汽车充电带来最大充电效率，使电源模块2的利用率达到最佳，减少了电源模块2因闲置或分配不均匀导致的工作效率低、损耗高；在实际使用时，在充电桩电源模块2数量不满足需求模块的情况下，用户可以根据需求选择降低功率充电或等待，避免了当充电桩充电功率不够时无法充电的问题，使用户在必要情况时可以进行降功率充电。
具体实施例1
如图3所示，本充电桩含有8个15kW同品牌充电模块。
步骤1：电动汽车与充电桩连接；
步骤2：充电桩读取充电需求，以400V/60A充电；
步骤3：充电桩调取模块效率曲线；
步骤4：判断400V条件下 模块输出电流为20A时效率最高；
步骤5：下发模块投切指令，投入编号为1、2、3的模块工作，工作电流20A；
步骤6：1、2、3号模块开关吸合，开始充电。
具体实施例2
如图4所示，本充电桩含有8个15kW同品牌充电模块。
步骤1：电动汽车与充电桩连接；
步骤2：充电桩读取充电需求，以500V/70A充电；
步骤3：充电桩调取模块效率曲线；
步骤4：取m为整数，且1≤m≤8，判断单模块输出电流70A时，模块输出效率最高；
步骤5：判断m为4；
步骤6：下发模块投切指令，投入编号为1、2、3、4的模块工作，工作电流17.5A；
步骤7：1、2、3、4号模块开关吸合，开始充电。
具体实施例3
如图5所示，本充电桩含有8个15kW不同品牌充电模块，其中有4个A种类模块在负载率低时效率较高。4个B种类模块在负载率较高时效率高。
步骤1：电动汽车与充电桩连接；
步骤2：充电桩读取充电需求，以500V/60A充电，同时调取A、B两种模块的充电效率曲线；
步骤3：判断投入2个A种类模块时充电效率最优，满足充电需求时投入模块最少；
步骤4：下发A1，A2模块投入工作指令；
步骤5：A1、A2 模块对应继电器吸合，开始充电。
具体实施例4
某充电场站，采用充电堆形式，场站规划有60个20kW电源模块，10个充电终端，每个电源模块有单独的接触器，并且能单独与功率分配模块通信。
步骤1：电动汽车与充电终端连接；
步骤2：充电控制板读取充电信息，以500V/60A充电，调取模块充电效率曲线；
步骤3：判断minNum(ηmax, Io, Uo)=2；
步骤4：判断当前空闲模块数量＞2；
步骤5：投入当前编号最靠前的2个模块投入充电；
步骤6：开始充电。
具体实施例5
某充电场站，采用充电堆形式，场站规划有60个20kW电源模块，10个充电终端，每个电源模块有单独的接触器，并且能单独与功率分配模块通信。
步骤1：电动汽车与充电终端连接；
步骤2：充电控制板读取充电信息，以500V/60A充电，调取模块充电效率曲线；
步骤3：判断minNum(ηmax, Io, Uo)=2；
步骤4：判断当前空闲模块数量＜2，显示需要等待的最短时间；
步骤5：用户选择等待模块空闲充电；
步骤6：等待充电；
步骤7：开始充电。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种充电桩效率最优模块调度方法，所述充电桩包括至少一把充电枪（1），所述至少一把充电枪（1）配置为输出至少一个电源模块（2）的电能，其特征在于，所述方法包括：
接收来自待充电设备（3）的充电请求，充电请求包括待充电设备（3）的需求电压Un、需求电流In；
获取至少一个电源模块（2）的电能输出效率信息；
基于待充电设备（3）的充电请求和至少一个电源模块（2）的电能输出效率信息，确定当前充电请求下的充电方案，充电方案至少包括投入工作的电源模块（2）的数量、每个电源模块（2）的输出电流I和输出电压U；
判断当前闲置的电源模块（2）是否能充分执行充电方案以及
响应于当前闲置的电源模块（2）能充分执行充电方案，控制至少一把充电枪（1）按充电方案输出对应电源模块（2）的电能；
响应于当前闲置的电源模块（2）不能充分执行充电方案，询问待充电设备（3）的用户是否进行降功率充电或排队；
响应于待充电设备（3）的用户选择进行降功率充电，控制至少一把充电枪（1）输出当前闲置的电源模块（2）的电能，当前闲置的电源模块（2）以最高功率运行；
响应于待充电设备（3）的用户选择排队，确定用户需等待的最短时间，并将需等待的最短时间传输给用户。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于待充电设备（3）的充电请求和至少一个电源模块（2）的电能输出效率信息确定当前充电请求下的充电方案根据如下公式确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，n为电源模块（2）的总数，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为投入m个电源模块（2）的充电效率，/>
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为投入运行的电源模块（2）个数，Po为充电桩输出功率，Pc为待充电设备（3）的需求功率。
3.一种充电桩效率最优模块调度***，所述充电桩包括至少一把充电枪（1），所述至少一把充电枪（1）配置为输出至少一个电源模块（2）的电能，其特征在于，所述***包括：
获取模块（4），配置为：
接收来自待充电设备（3）的充电请求，充电请求包括待充电设备（3）的需求电压Un、需求电流In；
获取所述至少一个电源模块（2）的电能输出效率信息；
充电方案确定模块（6），配置为基于待充电设备（3）的充电请求和所述至少一个电源模块（2）的电能输出效率信息，确定当前充电请求下的充电方案，所述充电方案至少包括投入工作的电源模块（2）的数量、每个电源模块（2）的输出电流I和输出电压U；
判断模块（5），配置为判断当前闲置的电源模块（2）是否能充分执行所述充电方案；以及
控制模块（7），配置为响应于当前闲置的电源模块（2）能充分执行所述充电方案，控制所述至少一把充电枪（1）按所述充电方案输出对应电源模块（2）的电能。
4.根据权利要求3所述***，其特征在于，所述***还包括：
交互模块（8），配置为响应于当前闲置的电源模块（2）不能充分执行所述充电方案，询问待充电设备（3）的用户是否进行降功率充电或排队。
5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述控制模块（7）还配置为：
响应于待充电设备（3）的用户选择进行降功率充电，控制所述至少一把充电枪（1）输出当前闲置的电源模块（2）的电能，当前闲置的电源模块（2）以最高功率运行。
6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述控制模块（7）还配置为：
响应于待充电设备（3）的用户选择排队，确定用户需等待的最短时间，并将需等待的最短时间经所述交互模块（8）传输给用户。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述充电方案确定模块（6）配置为根据如下公式确定当前充电请求下的充电方案：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
其中，n为电源模块（2）的总数，
Figure 396786DEST_PATH_IMAGE004
为投入m个电源模块（2）的充电效率，/>
Figure 907402DEST_PATH_IMAGE006
为投入运行的电源模块（2）个数，Po为充电桩输出功率，Pc为待充电设备（3）的需求功率。/>
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