一种直流充电桩多段功率分配的方法及系统技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术在多枪插枪场景下，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。设备寿命。设备寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种直流充电桩多段功率分配的方法及系统


[0001]本专利技术涉及直流充电桩
，尤其涉及一种直流充电桩多段功率分配的方法及系统。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]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，本专利技术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。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术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。
[0007]作为本专利技术的一种优选方案，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。
[0008]作为本专利技术的一种优选方案，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。
[0009]作为本专利技术的一种优选方案，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。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，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。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，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。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，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。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，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，且在持本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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，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。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，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；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。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，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。4.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，所述车端充电功率上限=车端请求的充电功率/第一权重系数。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，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。6.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...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，应家鑫，谷田，严奎，鲍玉成，
申请(专利权)人：南京能可瑞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：