一种充电桩的控制方法

技术领域

本发明涉及充电桩领域，具体涉及一种充电桩的控制方法。

背景技术

随着电动汽车的技术发展，电池的充电倍率不断的提高。对充电设备的功率要求也越来越高，由此超级充电桩应运而生。市场上的超级充电桩的输出功率控制策略可以分为两种，阶梯式启动超级充电桩的功率模块和均衡式启动超级充电桩的所有模块。

阶梯式是指逐个启动功率模块，尽量让功率模块处于满载状态。优势是可以充分利用功率模块的高效区间。但是劣势也非常明显，因为功率模块的编号都是定值，所以排布在最后的一些功率模块使用率会非常低。绝大部分电动汽车只有在低SOC时(3％SOC以下)才能达到最大的充电功率请求。用户日常使用中，很少会把电量放电3％SOC以下再去充电。所以超级充电桩内部的最后一个或者几个功率模块使用率就会非常低，而前面的功率模块却频繁使用，造成超充桩内部的功率模块使用寿命不均衡。

如果采用均衡式启动功率模块，所有功率模块都会参与工作，同时功率均分。但是缺点也非常明显，当电动车请求的充电功率很低时，均分到每个功率模块的负载就会很小，功率模块的转换效率就会很低。

因此，有必要提供一种方案，解决现有技术中超充桩内部的功率模块使用寿命不均衡、转换效率较低的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中超充桩内部的功率模块使用寿命不均衡、转换效率较低的技术问题，本发明提出了一种充电桩的控制方法，本发明具体是以如下技术方案实现的。

本发明提供一种充电桩的控制方法，所述充电桩设有多个功率组，所述多个功率组中的每个功率组均包括至少一个输出功率相同的功率模块；

所述方法包括：

接收充电请求信息；

根据所述充电请求信息确定需求功率和目标功率组，所述目标功率组是主功率组中处于空闲状态的功率组，所述主功率组包括所述多个功率组中非总用电量最大的功率组；

根据所述需求功率和所述功率模块的输出功率确定第一数量；

在所述第一数量大于所述目标功率组中功率模块的总数量时，确定次功率组中处于空闲状态的候选功率模块，根据所述总数量与所述第一数量的差值从所述候选功率模块中确定第一目标功率模块，所述次功率组包括所述多个功率组中总用电量最大的功率组；

控制所述第一目标功率模块和所述目标功率组中的功率模块工作。

本发明提供的充电桩的控制方法的进一步改进在于，所述根据所述充电请求信息确定需求功率和目标功率组包括：

根据所述充电请求信息确定需求功率；

获取功率组分类信息，所述功率组分类信息指示所述多个功率组中各功率组的类别，所述类别包括主功率组和次功率组；

根据所述充电请求信息和所述功率组分类信息，确定所述目标功率组。

本发明提供的充电桩的控制方法的更进一步改进在于，所述控制所述第一目标功率模块和所述目标功率组中的功率模块工作之后，所述方法还包括：

在充电结束时确定各个功率组的总用电量；

根据各个功率组的总用电量更新所述功率组分类信息。

本发明提供的充电桩的控制方法的更进一步改进在于，所述根据各个功率组的总用电量更新所述功率组分类信息包括：

比较各个功率组的总用电量；

根据最大总用电量更新次功率组信息；

根据更新后的次功率组信息更新所述功率组分类信息。

本发明提供的充电桩的控制方法的进一步改进在于，所述在所述第一数量大于所述目标功率组中功率模块的总数量时，确定次功率组中处于空闲状态的候选功率模块，根据所述总数量与所述第一数量的差值从所述候选功率模块中确定第一目标功率模块包括：

在所述第一数量大于所述目标功率组中功率模块的总数量时，确定次功率组中处于空闲状态的候选功率模块；

获取所述次功率组中功率模块的优先级信息；

确定所述总数量与所述第一数量之间的差值；

根据所述差值和所述次功率组中功率模块的优先级信息，从所述候选功率模块中确定第一目标功率模块。

本发明提供的充电桩的控制方法的更进一步改进在于，所述根据所述差值和所述次功率组中功率模块的优先级信息，从所述候选功率模块中确定第一目标功率模块包括：

确定所述候选功率模块的第二数量；

比较所述差值和所述第二数量；

在所述差值大于所述第二数量时，根据所述第二数量和所述次功率组中功率模块的优先级信息从所述候选功率模块中确定第一目标功率模块；

在所述差值小于或等于所述第二数量时，根据所述差值和所述次功率组中功率模块的优先级信息从所述候选功率模块中确定第一目标功率模块。

本发明提供的充电桩的控制方法的更进一步改进在于，所述控制所述第一目标功率模块和所述目标功率组中的功率模块工作之后，所述方法还包括：

在充电结束时确定所述第一目标功率模块的用电量；

按照功率模块用电量与优先级之间为负相关关系的策略更新所述第一目标功率模块对应的功率组内功率模块的优先级信息。

本发明提供的充电桩的控制方法的进一步改进在于，所述方法还包括：

在所述第一数量小于或等于所述目标功率组中功率模块的总数量时，根据所述第一数量从所述目标功率组的功率模块中确定第二目标功率模块；

控制所述第二目标功率模块工作。

本发明提供的充电桩的控制方法的更进一步改进在于，所述在所述第一数量小于或等于所述目标功率组中功率模块的总数量时，根据所述第一数量从所述目标功率组的功率模块中确定第二目标功率模块包括：

在所述第一数量小于或等于所述目标功率组中功率模块的总数量时，获取所述目标功率组中功率模块的优先级信息；

根据所述第一数量和所述目标功率组中功率模块的优先级信息，从所述目标功率组的功率模块中确定第二目标功率模块。

本发明提供的充电桩的控制方法的更进一步改进在于，所述控制所述第二目标功率模块工作之后，所述方法还包括：

在充电结束时确定所述第二目标功率模块的用电量；

按照功率模块用电量与优先级之间为负相关关系的策略更新所述第二目标功率模块对应的功率组内功率模块的优先级信息。

本发明中，多个功率组中总用电量最大的功率组为次功率组，其他功率组均为主功率组；充电时必须确定一个主功率组作为目标功率组，当需要使用次功率组时才将次功率组作为补充；保证主功率组(非总用电量最大的功率组)可以被使用，避免次功率组(总用电量最大的功率组)被过度使用；任何功率组在被使用时，都按照组内功率模块优先级信息依次启动功率模块，保证用电量低的功率模块优先启动。本发明可以均衡地使用各个功率组及功率组的功率模块，确保功率模块使用寿命均衡，提高功率模块的工作效率，平衡了超级充电桩的功率、效率和使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的充电桩的控制方法的流程示意图。

图2为应用本发明实施例提供的充电桩的控制方法后的充电桩的电路示意图。

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做出创造性劳动的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。

为了解决现有技术中充电桩内部的功率模块使用寿命不均衡、转换效率较低的技术问题，本发明提出了一种充电桩的控制方法，本发明具体是以如下技术方案实现的。

实施例1：

结合图1所示，本实施例提供的一种充电桩的控制方法应用于充电桩，充电桩设有多个功率组，多个功率组中的每个功率组均包括至少一个输出功率相同的功率模块；

控制方法包括：

步骤S101：接收充电请求信息；

步骤S102：根据充电请求信息确定需求功率和目标功率组，目标功率组是主功率组中处于空闲状态的功率组，主功率组包括多个功率组中非总用电量最大的功率组；

步骤S103：根据需求功率和功率模块的输出功率确定第一数量；

步骤S104：在第一数量大于目标功率组中功率模块的总数量时，确定次功率组中处于空闲状态的候选功率模块，根据总数量与第一数量的差值从候选功率模块中确定第一目标功率模块，次功率组包括多个功率组中总用电量最大的功率组；

步骤S105：控制第一目标功率模块和目标功率组中的功率模块工作。

本实施例应用于充电桩，充电桩设有多个充电枪，一个充电枪对应于一个主功率组，主功率组中的多个功率模块不可拆分使用；次功率组中的多个功率模块可以拆分使用。当充电桩有多个充电枪同时工作时，可以根据实际情况对次功率组中的多个功率模块进行调配，使次功率组中的多个功率模块与不同的主功率组相配合。本实施例中多个功率组中具有相同数量的功率模块，功率模块的输出功率相同。本实施例中，多个功率组中总用电量最大的功率组为次功率组，其他功率组均为主功率组。

充电桩内部的每一个功率模块内部均设有电量计量器，电量计量器用于计算该功率模块所用的电量并存储所用电量的信息。当充电桩需要启动充电功能时，充电桩控制器唤醒每个功率模块，同时和功率模块进行通讯，读取每个功率模块的所用电量信息。根据所用电量信息的多少，控制功率组中功率模块启动的顺序。所用电量越少，功率模块的启动优先级的顺序越高。同时充电桩控制器通过有线/无线通讯模块把每个功率模块的用电信息上传到云服务器。

步骤S101中，充电桩检测到用户需要使用充电枪时生成充电请求信息，并将充电请求信息发送至控制系统，控制系统接收充电请求信息。本实施例中控制系统可以是云服务器。

步骤S102中，控制系统还可以根据充电请求信息确定充电枪，具体地，用户可以选择充电枪，控制系统可以根据充电请求信息确定出被用户选择的充电枪；或者，用户不选择充电枪，控制系统可以根据充电请求信息从可用的充电枪中确定一充电枪。步骤S102中还确定目标功率组，目标功率组通过充电枪对电动车进行充电。

步骤S103中确定第一数量，确保第一数量的功率模块可以满足需求功率。

步骤S104中第一数量大于目标功率组中功率模块的总数量，说明目标功率组中的全部功率模块无法满足需求功率，此时需要调用次功率组中的功率模块以进行补充，保证总的输出功率满足需求功率；在调用次功率组中的功率模块时，先确定次功率组中处于空闲状态的候选功率模块，再从候选功率模块中确定第一目标功率模块。

步骤S105中，次功率组的第一目标功率模块和目标功率组的全部功率模块相互配合工作，共同向电动车充电。

本实施例中，多个功率组中总用电量最大的功率组为次功率组，其他功率组均为主功率组；充电时必须确定一个主功率组作为目标功率组，当需要使用次功率组时才将次功率组作为补充；保证主功率组(非总用电量最大的功率组)可以被使用，避免次功率组(总用电量最大的功率组)被过度使用，可以均衡地使用各个功率组及功率组的功率模块，确保功率模块使用寿命均衡，提高功率模块的工作效率。

进一步地，步骤S102包括：

根据充电请求信息确定需求功率；

获取功率组分类信息，功率组分类信息指示多个功率组中各功率组的类别，类别包括主功率组和次功率组；

根据充电请求信息和功率组分类信息，确定目标功率组。

本实施例中，功率组分类信息指示多个功率组中各功率组的类别，类别包括主功率组和次功率组，多个功率组中总用电量最大的功率组为次功率组，其他功率组均为主功率组；功率组分类信息还指示充电枪编号与主功率组之间的对应关系，一个充电枪对应于一个主功率组。

更进一步地，步骤S105之后，控制方法还包括：

在充电结束时确定各个功率组的总用电量；

根据各个功率组的总用电量更新功率组分类信息。

更进一步地，根据各个功率组的总用电量更新功率组分类信息包括：

比较各个功率组的总用电量；

根据最大总用电量更新次功率组信息；

根据更新后的次功率组信息更新功率组分类信息。

本实施例中，由于目标功率组对电动车进行充电，因此目标功率组的总用电量发生变化，需要在在充电结束时根据各个功率组的总用电量重新确定次功率组，将最新的总用电量中总用电量最大的功率组确定为次功率组，其他功率组均确定为主功率组，更新功率组分类信息。

进一步地，步骤S104包括：

在第一数量大于目标功率组中功率模块的总数量时，确定次功率组中处于空闲状态的候选功率模块；

获取次功率组中功率模块的优先级信息；

确定总数量与第一数量之间的差值；

根据差值和次功率组中功率模块的优先级信息，从候选功率模块中确定第一目标功率模块。

更进一步地，根据差值和次功率组中功率模块的优先级信息，从候选功率模块中确定第一目标功率模块包括：

确定候选功率模块的第二数量；

比较差值和第二数量；

在差值大于第二数量时，根据第二数量和次功率组中功率模块的优先级信息从候选功率模块中确定第一目标功率模块；

在差值小于或等于第二数量时，根据差值和次功率组中功率模块的优先级信息从候选功率模块中确定第一目标功率模块。

更进一步地，控制第一目标功率模块和目标功率组中的功率模块工作之后，方法还包括：

在充电结束时确定第一目标功率模块的用电量；

按照功率模块用电量与优先级之间为负相关关系的策略更新第一目标功率模块对应的功率组内功率模块的优先级信息。

本实施例中在需要使用次功率组的功率模块以补充时，首先要确定所需的次功率组的功率模块的数量(差值)，第二数量表征次功率组中可被使用的功率模块的数量(候选功率模块的数量)；当差值大于第二数量时，表示次功率组中候选功率模块的数量不足以满足所需数量，此时只能将候选功率模块全部用于补充，因此则根据第二数量和次功率组中功率模块的优先级信息从候选功率模块中确定第一目标功率模块；当差值小于或等于第二数量时，表示次功率组中候选功率模块的数量可以满足所需数量，此时只需要调用部分候选功率模块用于补充即可，因此则根据差值和次功率组中功率模块的优先级信息从候选功率模块中确定第一目标功率模块。

本实施例中在需要使用次功率组的功率模块以补充时，需要按照次功率组中功率模块的优先级信息确定第一目标功率模块，用电量高的功率模块则优先级低，用电量低的功率模块则优先级高；优先使用电量低的功率模块，可以均衡地使用次功率组的功率模块，确保功率模块使用寿命均衡，提高功率模块的工作效率。由于使用了次功率组的功率模块，次功率组的功率模块的用电量发生了变化，因此在充电结束时需要更新次功率组内功率模块的优先级信息。而同时也使用了目标功率组的功率模块，目标功率组的功率模块的用电量发生了变化，但由于目标功率组的各个功率模块是同时被使用的，因此目标功率组的功率模块的变化是相同的，因此目标功率组中功率模块的优先级信息不会发生变化，因此不需要强制对目标功率组中功率模块的优先级信息进行更新。

进一步地，方法还包括：

在第一数量小于或等于目标功率组中功率模块的总数量时，根据第一数量从目标功率组的功率模块中确定第二目标功率模块；

控制第二目标功率模块工作。

本实施例中，第一数量小于或等于目标功率组中功率模块的总数量，说明目标功率组中的功率模块可以满足需求功率，此时只需要调用目标功率组中的功率模块即可。

更进一步地，在第一数量小于或等于目标功率组中功率模块的总数量时，根据第一数量从目标功率组的功率模块中确定第二目标功率模块包括：

在第一数量小于或等于目标功率组中功率模块的总数量时，获取目标功率组中功率模块的优先级信息；

根据第一数量和目标功率组中功率模块的优先级信息，从目标功率组的功率模块中确定第二目标功率模块。

更进一步地，控制第二目标功率模块工作之后，方法还包括：

在充电结束时确定第二目标功率模块的用电量；

按照功率模块用电量与优先级之间为负相关关系的策略更新第二目标功率模块对应的功率组内功率模块的优先级信息。

本实施例中在仅使用目标功率组中的功率模块时，需要按照目标功率组中功率模块的优先级信息确定第二目标功率模块，用电量高的功率模块则优先级低，用电量低的功率模块则优先级高；优先使用电量低的功率模块，可以均衡地使用目标功率组的功率模块，确保功率模块使用寿命均衡，提高功率模块的工作效率。由于使用了目标功率组的功率模块，目标功率组的功率模块的用电量发生了变化，因此在充电结束时需要更新目标功率组内功率模块的优先级信息。

结合图2所示，下面以举例的方式对本实施例充电桩的控制方法进行说明。

超级充电桩总功率为360kW，一个功率模块40kW。把充电桩内部的功率模块平均分成三组——A功率组、B功率组和C功率组，A功率组的功率模块总共120kW，B功率组的功率模块总共120kW，C功率组的功率模块总共120kW。

控制系统读取A功率组、B功率组、C功率组的每个功率模块的所用电量信息，根据A功率组、B功率组、C功率组各自的总用电量，确定主功率组和次功率组；此外还根据功率组内的功率模块的所用电量信息，确定功率组内部功率模块的优先级。

C功率组的总用电量最高因此C功率组为次功率组，A功率组、B功率组均为主功率组。A功率组中所用电量最低的功率模块赋值为A1，所用电量第二低的功率模块赋值为A2，所用电量第三低的功率模块赋值为A3。同理，B功率组的功率模块可以赋值B1，B2，B3。C功率组的功率模块可以赋值C1，C2，C3。A功率组，B功率组，C功率组可以通过云服务器下发设置指令进行职责重新分配(重新分配主次)。A功率组的功率模块给枪柜1提供电源，B功率组的功率模块给枪柜2提供电源，C功率组的功率模块作为备用，根据实际使用情况并联到A功率组功率模块或者B功率组功率模块，提升枪柜1或者枪柜2的供电能力，给具备超充功能的电动车提供充足的电源。

当枪柜1充电时，如果电动汽车的请求充电功率≤40kW时，只需要启动A功率组中的一个模块(功率模块A1)。同理，枪柜2充电，且请求充电功率≤40kW，只需要启动B功率组中的一个模块(功率模块B1)。枪柜1输出40kW的同时也能满足枪柜2输出40kW。

当枪柜1充电时，如果电动汽车的请求充电功率在40kW＜需求≤80kW范围内，需要启动A功率组中的两个模块(功率模块A1和功率模块A2)。同理，枪柜2充电且请求充电功率在40kW＜需求≤80kW范围内，需要启动B功率组中的两个模块(功率模块B1和功率模块B2)。枪柜1输出80kW的同时也能满足枪柜2输出80kW。

当枪柜1充电时，如果电动汽车的请求充电功率在80kW＜需求≤120kW范围内，需要启动A功率组中的所有模块(功率模块A1、功率模块A2和功率模块A3)。同理，枪柜2充电且请求充电功率在80kW＜需求≤120kW范围内，需要启动B功率组中的所有模块(功率模块B1、功率模块B2和功率模块B3)。枪柜1输出120kW的同时也能满足枪柜2输出120kW。

当枪柜1充电时，如果电动汽车的请求充电功率在120kW＜需求≤160kW范围内，需要启动A功率组中的所有模块(功率模块A1、功率模块A2和功率模块A3)和C功率组中的一个模块(功率模块C1)。同理，枪柜2充电且请求充电功率在120kW＜需求≤160kW范围内，需要启动B功率组中的所有模块(功率模块B1、功率模块B2和功率模块B3)和C功率组中的一个模块(功率模块C2)。枪柜1输出160kW的同时也能满足枪柜2输出160kW。

当枪柜1和枪柜2同时充电时，如果两辆电动汽车的请求充电功率都在160kW＜需求≤200kW范围内，以先到先得的原则，优先满足第一辆车的请求功率。例如：枪柜1的电动车首先请求200kW，需要启动A功率组中的所有模块(功率模块A1、功率模块A2和功率模块A3)和C功率组中的两个模块(功率模块C1和功率模块C2)。枪柜2的电动车启动B功率组中的所有模块(功率模块B1、功率模块B2和功率模块B3)和C功率组中的一个模块(功率模块C3)。

同时云服务器定期对A功率组，B功率组，C功率组的所用电量进行统计。如果C功率组所有功率模块的所用电量之和最小，A功率组所有功率模块的所用电量之和第二少，B功率组所有模块的所用电量之和最多。那么对云服务器下发设置指令进行职责重新分配。原来的C功率组改为新的B功率组，作为主功率组并为枪柜2提供电源。原来的B功率组改为新的C功率组，作为次功率组并作为备用电源。A功率组保持不变，作为主功率组并为枪柜1提供电源。

本发明中，多个功率组中总用电量最大的功率组为次功率组，其他功率组均为主功率组；充电时必须确定一个主功率组作为目标功率组，当需要使用次功率组时才将次功率组作为补充；保证主功率组(非总用电量最大的功率组)可以被使用，避免次功率组(总用电量最大的功率组)被过度使用；任何功率组在被使用时，都按照组内功率模块优先级信息依次启动功率模块，保证用电量低的功率模块优先启动。本发明可以均衡地使用各个功率组及功率组的功率模块，确保功率模块使用寿命均衡，提高功率模块的工作效率，平衡了超级充电桩的功率、效率和使用寿命。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。