一种直流充电桩功率分配方法、系统、控制器及存储装置

技术领域

本专利申请涉及充电桩功率分配技术领域，特别是涉及一种直流充电桩功率分配方法、系统、控制器及存储装置。

背景技术

在科学技术不断发展的今天，电动汽车的充电效率已经成为人们热议的话题，而将功率自动分配技术应用于直流充电机，则是电动汽车充电方式发展的重要方向。且在园区的直流微网系统、光伏车棚等直流系统下，DC-DC直流充电桩受限与整个直流微电网系统的输出功率因素影响，因直流微网不同的调度策略和功率分配，不像由电网提供三相电，能够提供恒定的功率输出。DC-DC直流充电桩面临着输入功率不恒定的情况下对电动汽车功率输出进行动态分配问题。

在电能供应不足的情况下，现有的直流充电桩功率分配策略一般都采用功率百分比分配策略，例如双枪直流充电桩提供的最大输出功率为60kW，两个枪接入的电动汽车的需求功率分别为100kW和10kW，经过百分比功率分配策略分配后，两个枪的输出功率变为60*100/110＝54.5kW和60*10/110＝5.5kW，造成了功率分配不公平，使需求本来就过小的电动汽车充电功率进一步缩小，存在不公平原则。为此，我们提出一种直流充电桩功率分配方法、系统、控制器及存储装置。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利申请的目的在于提供一种直流充电桩功率分配方法、系统、控制器及存储装置，解决上述现有技术的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种直流充电桩功率分配方法，功率分配方法包括：

实时获取直流母线给定充电桩的输入总功率以及当前工作的充电枪所需的功率；

比较当前工作的充电枪所需的功率与输入总功率，确定比较结果；

根据比较结果确定对应的功率分配策略为充电枪分配输出功率。

进一步的，所述当前工作的充电枪所需的功率与输入总功率的比较内容包括：判断当前工作的充电枪所需功率总和是否大于输入总功率，当当前工作的充电枪所需功率总和大于输入总功率，再判断当前工作的每个充电枪的需求功率是否均大于平均分配功率，平均分配功率的计算公式为：

Pth＝Pt/n；

其中，Pth为平均分配功率，Pt为输入总功率，n为当前工作的充电枪的数量。

进一步的，所述当前工作的充电枪所需的功率与输入总功率中确定的比较结果包括：

当前工作的充电枪所需功率总和小于输入总功率；

或，当前工作的每个充电枪的需求功率均大于平均分配功率；

或，当前工作的若干个充电枪的需求功率大于平均分配功率。

进一步的，所述功率分配策略包括当当前工作的充电枪所需功率总和小于输入总功率时，按每个充电枪需求的功率输出；

所述功率分配策略包括当当前工作的每个充电枪的需求功率均大于平均分配功率时，设置每个充电枪的输出功率，输出功率的计算公式为：

Pqn＝Pt/n；

其中，Pqn为每个充电枪的输出功率，Pt为输入总功率，n为当前工作的充电枪的数量；

所述功率分配策略包括当当前工作的若干个充电枪的需求功率大于平均分配功率时，判断出不大于平均分配功率Pth的充电枪的数量和大于平均分配功率Pth的充电枪的数量，计算需求功率不大于平均分配功率的充电枪的剩余功率总和，计算公式为：

其中，Pred为需求功率小于平均分配功率的充电枪的剩余功率总和，Pth为平均分配功率，Px为小于平均分配功率的充电枪的需求功率，x为不大于平均分配功率的充电枪的数量；

小于平均分配功率的充电枪按其需求功率Px进行功率输出；

大于平均分配功率的充电枪按如下分配方法进行功率输出，分配方法计算公式为：

Poqn＝Pth+(Pred/y)；

其中，Poqn为大于平均分配功率的充电枪的分配功率，Pth为平均分配功率，Pred为需求功率小于平均分配功率的充电枪的剩余功率总和，y为大于平均分配功率的充电枪的数量。

进一步的，在所述获取直流母线给定充电桩的输入总功率的同时，还包括实时检测直流母线的输入电压，若直流母线与充电桩通信故障，无法获取直流母线分配给充电桩的实时输入功率，则实时计算直流母线电压的变化趋势，直流母线电压变化趋势的判定公式为：

d(Vin-Vlin)/dt≥20；

其中，Vin为充电桩采集的直流母线电压，V1in为下一个时刻采集的母线电压，t为5ms；

当公式成立时，表示直流母线电压下降斜率过大，则停止充电桩功率输出或降低输入总功率，用以直流母线的电压稳定，反之，检测直流母线电压是否低于充电桩输入最低电压，若小于，则停止充电桩功率输出或降低输入总功率，若大于，返回继续检测；

实时检测的频率为5ms/次。

本发明的第二方面还提供了一种直流充电桩功率分配系统，包括：

功率采集模块，用于实时采集直流母线给定充电桩的输入总功率以及当前工作的充电枪所需的功率；

功率分析模块，用于比较当前工作的充电枪所需的功率与输入总功率，确定比较结果；

功率分配模块，配置为根据比较结果确定对应的功率分配策略为充电枪分配输出功率；

所述功率分析模块具体用于：

判断当前工作的充电枪所需功率总和是否大于输入总功率，当当前工作的充电枪所需功率总和大于输入总功率，再判断当前工作的每个充电枪的需求功率是否均大于平均分配功率，平均分配功率的计算公式为：

Pth＝Pt/n；

其中，Pth为平均分配功率，Pt为输入总功率，n为当前工作的充电枪的数量；

确定的比较结果包括：

当前工作的充电枪所需功率总和小于输入总功率；

或，当前工作的每个充电枪的需求功率均大于平均分配功率；

或，当前工作的若干个充电枪的需求功率大于平均分配功率；

所述功率分配模块具体用于：

当结果为当前工作的充电枪所需功率总和小于输入总功率时，按每个充电枪需求的功率输出；

当结果为当前工作的每个充电枪的需求功率均大于平均分配功率时，设置每个充电枪的输出功率，输出功率的计算公式为：

Pqn＝Pt/n；

其中，Pqn为每个充电枪的输出功率，Pt为输入总功率，n为当前工作的充电枪的数量；

当结果为当前工作的若干个充电枪的需求功率大于平均分配功率时，判断出不大于平均分配功率Pth的充电枪的数量和大于平均分配功率Pth的充电枪的数量，计算需求功率不大于平均分配功率的充电枪的剩余功率总和，计算公式为：

其中，Pred为需求功率小于平均分配功率的充电枪的剩余功率总和，Pth为平均分配功率，Px为小于平均分配功率的充电枪的需求功率，x为不大于平均分配功率的充电枪的数量；

小于平均分配功率的充电枪按其需求功率Px进行功率输出；

大于平均分配功率的充电枪按如下分配方法进行功率输出，分配方法计算公式为：

Poqn＝Pth+(Pred/y)；

其中，Poqn为大于平均分配功率的充电枪的分配功率，Pth为平均分配功率，Pred为需求功率小于平均分配功率的充电枪的剩余功率总和，y为大于平均分配功率的充电枪的数量。

进一步的，还包括：

检测模块，在获取直流母线给定充电桩的输入总功率的同时，实时检测直流母线的输入电压，若直流母线与充电桩通信故障，无法获取直流母线分配给充电桩的实时输入功率，则实时计算直流母线电压的变化趋势，直流母线电压变化趋势的判定公式为：

d(Vin-Vlin)/dt≥20；

其中，Vin为充电桩采集的直流母线电压，V1in为下一个时刻采集的母线电压，t为5ms；

控制模块，根据检测模块检测的数据实时控制直流母线，当检测模块检测出d(Vin-Vlin)/dt≥20，表示直流母线电压下降斜率过大，控制模块停止充电桩功率输出或直流母线降低输入总功率，用以直流母线的电压稳定，反之，检测直流母线电压是否低于充电桩输入最低电压，若小于，则停止充电桩功率输出或降低输入总功率，若大于，返回继续检测。

本发明的第三方面还提供了一种充电桩控制器，所述充电桩控制器包括上述所述的直流充电桩功率分配系统。

本发明的第四方面还提供了一种存储装置，其中存储有多条程序，所述程序适于由处理器加载以执行上述所述的直流充电桩功率分配方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的直流充电桩功率分配方法主要包括以下步骤：实时获取直流母线给定充电桩的输入总功率以及当前工作的充电枪所需的功率，比较当前工作的充电枪所需的功率与输入总功率，确定比较结果，根据比较结果确定对应的功率分配策略为充电枪分配输出功率，基于上述步骤，本发明提供的直流充电桩分配方法，判断分析多个充电枪所需功率与来自直流母线的输入总功率，根据充电枪所需功率大小的不同，均有对应的功率分配策略，能够最大限度地合理分配功率，提高功率分配公平性，能够满足用户需求，提高了用户的使用体验。

附图说明

图1为本发明直流充电桩功率分配步骤流程图；

图2为本发明某些实施方式的功率分配模块示意图；

图3为本发明某些实施方式的功率分配模块示意图；

图4为本发明直流充电桩功率分配策略流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本专利申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利申请的其他优点与功效。本专利申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术直流充电桩功率分配不够合理且无法满足用户需求的问题，本发明的第一方面提供了一种直流充电桩功率分配方法，参阅图1和图4，功率分配方法包括：

实时获取直流母线给定充电桩的输入总功率以及当前工作的充电枪所需的功率；

比较当前工作的充电枪所需的功率与输入总功率，确定比较结果；

根据比较结果确定对应的功率分配策略为充电枪分配输出功率。

当前工作的充电枪所需的功率与输入总功率的比较内容为：首先，判断当前工作的充电枪所需功率总和是否大于输入总功率，当当前工作的充电枪所需功率总和小于输入总功率时，按每个充电枪需求的功率输出。

当当前工作的充电枪所需功率总和大于输入总功率，再判断当前工作的每个充电枪的需求功率是否均大于平均分配功率，平均分配功率的计算公式为：

Pth＝Pt/n；

其中，Pth为平均分配功率，Pt为输入总功率，n为当前工作的充电枪的数量。

当当前工作的每个充电枪的需求功率均大于平均分配功率时，设置每个充电枪的输出功率，输出功率的计算公式为：

Pqn＝Pt/n；

其中，Pqn为每个充电枪的输出功率，Pt为输入总功率，n为当前工作的充电枪的数量；

所述功率分配策略包括当当前工作的若干个充电枪的需求功率大于平均分配功率时，判断出不大于平均分配功率Pth的充电枪的数量和大于平均分配功率Pth的充电枪的数量，计算需求功率不大于平均分配功率的充电枪的剩余功率总和，计算公式为：

其中，Pred为需求功率小于平均分配功率的充电枪的剩余功率总和，Pth为平均分配功率，Px为小于平均分配功率的充电枪的需求功率，x为不大于平均分配功率的充电枪的数量；

小于平均分配功率的充电枪按其需求功率Px进行功率输出；

大于平均分配功率的充电枪按如下分配方法进行功率输出，分配方法计算公式为：

Poqn＝Pth+(Pred/y)；

其中，Poqn为大于平均分配功率的充电枪的分配功率，Pth为平均分配功率，Pred为需求功率小于平均分配功率的充电枪的剩余功率总和，y为大于平均分配功率的充电枪的数量，x+y＝n。

作为本案优选的实施例，在获取直流母线给定充电桩的输入总功率的同时，还包括实时检测直流母线的输入电压，若直流母线与充电桩通信故障，无法获取直流母线分配给充电桩的实时输入功率，则实时计算直流母线电压的变化趋势，直流母线电压变化趋势的判定公式为：

d(Vin-Vlin)/dt≥20；

其中，Vin为充电桩采集的直流母线电压，V1in为下一个时刻采集的母线电压，t为5ms；

当公式成立时，表示直流母线电压下降斜率过大，每5ms下降大于100V，则停止充电桩功率输出或降低输入总功率，用以直流母线的电压稳定，反之，检测直流母线电压是否低于充电桩输入最低电压，若小于，则停止充电桩功率输出或降低输入总功率，若大于，返回继续检测；实时检测的频率为5ms/次。

本发明的第二方面还提供了一种直流充电桩功率分配系统，如图2所示，包括：

功率采集模块，用于实时采集直流母线给定充电桩的输入总功率以及当前工作的充电枪所需的功率；

功率分析模块，用于比较当前工作的充电枪所需的功率与输入总功率，确定比较结果；

功率分配模块，配置为根据比较结果确定对应的功率分配策略为充电枪分配输出功率；

所述功率分析模块具体用于：

判断当前工作的充电枪所需功率总和是否大于输入总功率，当当前工作的充电枪所需功率总和大于输入总功率，再判断当前工作的每个充电枪的需求功率是否均大于平均分配功率，平均分配功率的计算公式为：

Pth＝Pt/n；

其中，Pth为平均分配功率，Pt为输入总功率，n为当前工作的充电枪的数量；

确定的比较结果包括：

当前工作的充电枪所需功率总和小于输入总功率；

或，当前工作的每个充电枪的需求功率均大于平均分配功率；

或，当前工作的若干个充电枪的需求功率大于平均分配功率；

所述功率分配模块具体用于：

当结果为当前工作的充电枪所需功率总和小于输入总功率时，按每个充电枪需求的功率输出；

当结果为当前工作的每个充电枪的需求功率均大于平均分配功率时，设置每个充电枪的输出功率，输出功率的计算公式为：

Pqn＝Pt/n；

其中，Pqn为每个充电枪的输出功率，Pt为输入总功率，n为当前工作的充电枪的数量；

当结果为当前工作的若干个充电枪的需求功率大于平均分配功率时，判断出不大于平均分配功率Pth的充电枪的数量和大于平均分配功率Pth的充电枪的数量，计算需求功率不大于平均分配功率的充电枪的剩余功率总和，计算公式为：

其中，Pred为需求功率小于平均分配功率的充电枪的剩余功率总和，Pth为平均分配功率，Px为小于平均分配功率的充电枪的需求功率，x为不大于平均分配功率的充电枪的数量；

小于平均分配功率的充电枪按其需求功率Px进行功率输出；

大于平均分配功率的充电枪按如下分配方法进行功率输出，分配方法计算公式为：

Poqn＝Pth+(Pred/y)；

其中，Poqn为大于平均分配功率的充电枪的分配功率，Pth为平均分配功率，Pred为需求功率小于平均分配功率的充电枪的剩余功率总和，y为大于平均分配功率的充电枪的数量。

作为本案优选的实施例，如图3所示，功率分配系统还包括：

检测模块，在获取直流母线给定充电桩的输入总功率的同时，实时检测直流母线的输入电压，若直流母线与充电桩通信故障，无法获取直流母线分配给充电桩的实时输入功率，则实时计算直流母线电压的变化趋势，直流母线电压变化趋势的判定公式为：

d(Vin-Vlin)/dt≥20；

其中，Vin为充电桩采集的直流母线电压，V1in为下一个时刻采集的母线电压，t为5ms；

控制模块，根据检测模块检测的数据实时控制直流母线，当检测模块检测出d(Vin-Vlin)/dt≥20，表示直流母线电压下降斜率过大，控制模块停止充电桩功率输出或直流母线降低输入总功率，用以直流母线的电压稳定，反之，检测直流母线电压是否低于充电桩输入最低电压，若小于，则停止充电桩功率输出或降低输入总功率，若大于，返回继续检测。

基于上述直流充电桩功率分配系统，本发明的第三方面还提供了一种充电桩控制器，所述充电桩控制器包括上述所述的直流充电桩功率分配系统。

基于上述直流充电桩功率分配方法，本发明的第四方面还提供了一种存储装置，其中存储有多条程序，所述程序适于由处理器加载以执行上述所述的直流充电桩功率分配方法。

本发明提供的直流充电桩分配方法，判断分析多个充电枪所需功率与来自直流母线的输入总功率，根据充电枪所需功率大小的不同，均有对应的功率分配策略，能够最大限度地合理分配功率，提高功率分配公平性，能够满足用户需求，提高了用户的使用体验。

上述实施例仅例示性说明本专利申请的原理及其功效，而非用于限制本专利申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利申请的权利要求所涵盖。