一种用于大功率直流充电机全矩阵分配方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于大功率直流充电机全矩阵分配方法及其装置，属于新能源汽车技术领域，包括建立充电机，充电机包括数个充电枪、数个功率分配单元和数个功率模块，解决了在满足所有充电车辆均能充电的前提下，优先满足先充电的车辆需求；按车辆的充电需求及整体运行的策略的优先级，实时进行功率柔性分配的技术问题，本发明专利技术实现了充电功率柔性分配；以先到先得，在满足所有车辆均能充电的前提下，优先满足先充车辆的充电功率需求；本发明专利技术充电效率高，提高了功率模块的利用率，提高了充电桩的运营效率，减小充电桩的散热，充电桩能工作在更好的工况下，能够减小或改善充电机对电网质量的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种用于大功率直流充电机全矩阵分配方法及其装置
本专利技术属于新能源汽车
，涉及一种用于大功率直流充电机全矩阵分配方法及其装置。
技术介绍
直流充电桩以大功率、大电流充电为发展趋势，直流充电桩应用逐渐普及。充电桩的整流单元是由多个AC/DC模块组成(通常以20kW/30kW为单元)，在应用过程中，如果模块不能合理的被调用和分配，将造成功率的浪费。主要面临如下问题：1.模块调用不灵活，分配的功率与车辆的需求不匹配，造成大马拉小车，或者小马拉大车现象。以上两种现象在造成资源浪费的同时，对模块的健康运行也不利；2.功率分配超过需求功率太多，将造成充电桩的AC/DC转换效率过低；影响充电机运行的同时，也会影响充电机运营收益；3.功率分配超过需求功率太多，将造成部分车辆无法充电，充电资源浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于大功率直流充电机全矩阵分配方法及其装置，解决了在满足所有充电车辆均能充电的前提下，优先满足先充电的车辆需求；按车辆的充电需求及整体运行的策略的优先级，实时进行功率柔性分配的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于大功率直流充电机全矩阵分配方法，包括建立充电机，充电机包括数个充电枪、数个功率分配单元和数个功率模块，充电枪根据充电先后的顺序的排序规则，顺序将充电枪排序为1#充电枪到N#充电枪，N取值为从1到充电枪的总数，取值正整数，所有充电枪不以物理安装顺序为排序依据，仅以充电的先后顺序为排序依据，每一个功率模块均连接一个功率分配单元，每一个功率分配单元均设置N个输出端，功率分配单元的N个输出端分别连接N个充电枪，为每一个功率模块预设一个地址；根据以下三种情况进行分配：第一种情况：在充电过程中，如有任何一把充电枪停止充电，则按照充电先后的顺序的排序规则，将停止充电的充电枪的后面的充电枪的排序依次前移，保证在任何情况下，最多只会出现1#充电枪至N#充电枪；第二种情况：在初始开始充电过程中，功率模块的工作顺序按功率模块的地址依次进行功率切换；在充电桩运行过程中会进行复杂的功率切换，但是不再将功率模块重新排序切换，即功率模块的切入与切出；在切换中的功率模块切入也同样以地址靠前的优先切入，地址靠后的优先切出；第三种情况：在所有充电枪均能正常充电的情况下，充电枪的功率需求的优先级为从高到底，先充电为高级。优选的，所述充电枪的功率需求根据充电车辆的供电需求电压和供电需求电流计算获得。优选的，设定1#充电枪到N#充电枪的功率需求分别为Pd1到Pdx，x取值与N相同，设定所有充电枪的实际总功率为Pn，设定功率模块的工作功率段为Px，则，功率模块的需求数量为：Ndx＝Pdx÷Px；Ndx的计算结果取整数；设定实际供给各充电枪的功率模块数量为Nr1到Nrx，x取值与N相同，那么最大可调用的功率模块的数量为Nn：Nn＝Pn/Px。优选的，在根据所述三种情况进行分配时，具体包括如下步骤：步骤1：充电机获得充电需求，从待机进入充电状态，此时通过闭合与功率模块相连接的交流接触器来唤醒功率模块；步骤2：当1#充电枪开始充电，其余充电枪无充电需求时，执行如下步骤：步骤A1：1#充电枪的功率模块需求数量N≦Nd1个，而充电桩最大模块数量Nn＝N；N个功率模块都分配给1#充电枪充电，即Nr1＝N，1#充电枪功率为Pr1＝Pn；步骤A2：1#充电枪的功率模块需求数量Nd1＜N；Nd1个功率模块分配给1#充电枪，Nr1＝Nd1，1#充电枪的功率为：Pr1＝Nd1×Px；步骤3：当1#充电枪充电充电时，2#充电枪充电开始充电，其余充电枪无充电需求时，执行如下步骤：步骤B1：基于步骤A1，1#充电枪的功率模块需求数量N≦Nd1个，而2#充电枪也有充电需求；根据所述第三种情况，所有充电枪均能正常充电的情况下，1#充电枪充电功率分配Nr1＝N-1，Pr1＝Pn-Px，2#充电枪功率模块数量分配Nr2＝1，Pr2＝Px；此时不管2#充电枪的需求功率是多少，只分配Px；步骤B2：基于步骤A2，1#充电枪的功率模块需求数量Nd1＜N；如N≦Nd1+Nd2，提供给2#充电枪功率模块数量分配Nr2＝N-Nr1，此时的Nr1＝Nd1；步骤B3：基于步骤A2，1#充电枪的功率模块需求数量Nd1＜N；如Nd1+Nd2＜N，提供给2#充电枪的功率模块数量为Nr2＝Nd2；步骤4：当1#充电枪和2#充电枪均充电时，3#充电枪充电开始充电，其余充电枪无充电需求时，执行如下步骤：步骤C1：基于步骤B1，1#充电枪的功率模块需求数量N≦Nd1个，而2#充电枪和3#充电枪同样有充电需求；根据所述第三种情况，所有充电枪均能正常充电的情况下，1#充电枪功率模块数量分配Nr1＝N-2，Pr1＝Pn-a×Px，a为除了1#充电枪以外的所有进行充电的充电枪的数量，2#充电枪功率模块数量分配为Nr2＝1，Pr2＝Px，3#充电枪功率模块数量分配为Nr3＝1，Pr3＝Px，即，此时Nr1＝N-2，Nr2＝1，Nr3＝1；步骤C2：基于步骤B2，N≦Nd1+Nd2，如Nr1＝Nd1，Nr2＝N-Nd1，此时1#充电枪和2#充电枪的实际输出功率模块总数量为N；根据所述第三种情况，所有充电枪均能正常充电的情况下，充电枪的功率需求的优先级为从高到底，即功率需求满足的优先级从高到底如下：1#充电枪到N#充电枪，1#充电枪的优先级最高；则需按照顺序逐一判Nr2到Nr1的值是否为1，如不为1则减去1且判断结束；此时1#充电枪、2#充电枪和3#充电枪的输出分别为Nr1，Nr2，Nr3＝1，它们的输出未必能满足Ndx要求，而Nr1+Nr2+Nr3＝N；步骤C3：基于步骤B3，如Nd1+Nd2＜N，N≦Nd1+Nd2+Nd3，则Nr1＝Nd1，Nr2＝Nd2，3#充电枪功率模块数量Nr3＝N-Nd1-Nd2；步骤C4：基于步骤B3，如Nd1+Nd2＜N，Nd1+Nd2+Nd3＜N，则Nr1＝Nd1，Nr2＝Nd2，3#充电枪功率模块数量Nr3＝Nd3；步骤5：当1#充电枪、2#充电枪和3#充电枪均充电时，4#充电枪充电开始充电，其余充电枪无充电需求时，执行如下步骤；步骤D1：基于步骤C1，Nr1＝N-2，Nr2＝1，Nr3＝1，则4#充电枪Nr4＝1，Pr4＝Px，此时Nr1＝N-3，Nr2＝1，Nr3＝1，Nr4＝1；步骤D2：基于步骤C2和步骤C3，Nr1，Nr2，Nr3＝1，Nr1+Nr2+Nr3＝N或Nr1＝Nd1，Nr2＝Nd2，Nr3＝N-Nd1-Nd2，根据所述第三种情况，所有充电枪均能正常充电的情况下，充电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于大功率直流充电机全矩阵分配方法，其特征在于：包括建立充电机，充电机包括数个充电枪、数个功率分配单元和数个功率模块，充电枪根据充电先后的顺序的排序规则，顺序将充电枪排序为1#充电枪到N#充电枪，N取值为从1到充电枪的总数，取值正整数，所有充电枪不以物理安装顺序为排序依据，仅以充电的先后顺序为排序依据，每一个功率模块均连接一个功率分配单元，每一个功率分配单元均设置N个输出端，功率分配单元的N个输出端分别连接N个充电枪，为每一个功率模块预设一个地址；/n根据以下三种情况进行分配：/n第一种情况：在充电过程中，如有任何一把充电枪停止充电，则按照充电先后的顺序的排序规则，将停止充电的充电枪的后面的充电枪的排序依次前移，保证在任何情况下，最多只会出现1#充电枪至N#充电枪；/n第二种情况：在初始开始充电过程中，功率模块的工作顺序按功率模块的地址依次进行功率切换；/n在充电桩运行过程中会进行复杂的功率切换，但是不再将功率模块重新排序切换，即功率模块的切入与切出；在切换中的功率模块切入也同样以地址靠前的优先切入，地址靠后的优先切出；/n第三种情况：在所有充电枪均能正常充电的情况下，充电枪的功率需求的优先级为从高到底，先充电为高级。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于大功率直流充电机全矩阵分配方法，其特征在于：包括建立充电机，充电机包括数个充电枪、数个功率分配单元和数个功率模块，充电枪根据充电先后的顺序的排序规则，顺序将充电枪排序为1#充电枪到N#充电枪，N取值为从1到充电枪的总数，取值正整数，所有充电枪不以物理安装顺序为排序依据，仅以充电的先后顺序为排序依据，每一个功率模块均连接一个功率分配单元，每一个功率分配单元均设置N个输出端，功率分配单元的N个输出端分别连接N个充电枪，为每一个功率模块预设一个地址；
根据以下三种情况进行分配：
第一种情况：在充电过程中，如有任何一把充电枪停止充电，则按照充电先后的顺序的排序规则，将停止充电的充电枪的后面的充电枪的排序依次前移，保证在任何情况下，最多只会出现1#充电枪至N#充电枪；
第二种情况：在初始开始充电过程中，功率模块的工作顺序按功率模块的地址依次进行功率切换；
在充电桩运行过程中会进行复杂的功率切换，但是不再将功率模块重新排序切换，即功率模块的切入与切出；在切换中的功率模块切入也同样以地址靠前的优先切入，地址靠后的优先切出；
第三种情况：在所有充电枪均能正常充电的情况下，充电枪的功率需求的优先级为从高到底，先充电为高级。


2.如权利要求1所述的一种用于大功率直流充电机全矩阵分配方法，其特征在于：所述充电枪的功率需求根据充电车辆的供电需求电压和供电需求电流计算获得。


3.如权利要求2所述的一种用于大功率直流充电机全矩阵分配方法，其特征在于：设定1#充电枪到N#充电枪的功率需求分别为Pd1到Pdx，x取值与N相同，设定所有充电枪的实际总功率为Pn，设定功率模块的工作功率段为Px，则，功率模块的需求数量为：
Ndx＝Pdx÷Px；
Ndx的计算结果取整数；
设定实际供给各充电枪的功率模块数量为Nr1到Nrx，x取值与N相同，那么最大可调用的功率模块的数量为Nn：
Nn＝Pn/Px。


4.如权利要求3所述的一种用于大功率直流充电机全矩阵分配方法，其特征在于：在根据所述三种情况进行分配时，具体包括如下步骤：
步骤1：充电机获得充电需求，从待机进入充电状态，此时通过闭合与功率模块相连接的交流接触器来唤醒功率模块；
步骤2：当1#充电枪开始充电，其余充电枪无充电需求时，执行如下步骤：
步骤A1：1#充电枪的功率模块需求数量N≦Nd1个，而充电桩最大模块数量Nn＝N；
N个功率模块都分配给1#充电枪充电，即Nr1＝N，1#充电枪功率为Pr1＝Pn；
步骤A2：1#充电枪的功率模块需求数量Nd1＜N；
Nd1个功率模块分配给1#充电枪，Nr1＝Nd1，1#充电枪的功率为：
Pr1＝Nd1×Px；
步骤3：当1#充电枪充电充电时，2#充电枪充电开始充电，其余充电枪无充电需求时，执行如下步骤：
步骤B1：基于步骤A1，
1#充电枪的功率模块需求数量N≦Nd1个，而2#充电枪也有充电需求；
根据所述第三种情况，所有充电枪均能正常充电的情况下，
1#充电枪充电功率分配Nr1＝N-1，Pr1＝Pn-Px，
2#充电枪功率模块数量分配Nr2＝1，Pr2＝Px；
此时不管2#充电枪的需求功率是多少，只分配Px；
步骤B2：基于步骤A2，
1#充电枪的功率模块需求数量Nd1＜N；
如N≦Nd1+Nd2，提供给2#充电枪功率模块数量分配Nr2＝N-Nr1，此时的Nr1＝Nd1；
步骤B3：基于步骤A2，
1#充电枪的功率模块需求数量Nd1＜N；
如Nd1+Nd2＜N，提供给2#充电枪的功率模块数量为Nr2＝Nd2；
步骤4：当1#充电枪和2#充电枪均充电时，3#充电枪充电开始充电，其余充电枪无充电需求时，执行如下步骤：
步骤C1：基于步骤B1，
1#充电枪的功率模块需求数量N≦Nd1个，而2#充电枪和3#充电枪同样有充电需求；
根据所述第三种情况，所有充电枪均能正常充电的情况下，
1#充电枪功率模块数量分配Nr1＝N-2，Pr1＝Pn-a×Px，a为除了1#充电枪以外的所有进行充电的充电枪的数量，
2#充电枪功率模块数量分配为Nr2＝1，Pr2＝Px，3#充电枪功率模块数量分配为Nr3＝1，Pr3＝Px，即，此时Nr1＝N-2，Nr2＝1，Nr3＝1；
步骤C2：基于步骤B2，
N≦Nd1+Nd2，如Nr1＝Nd1，Nr2＝N-Nd1，
此时1#充电枪和2#充电枪的实际输出功率模块总数量为N；
根据所述第三种情况，所有充电枪均能正常充电的情况下，充电枪的功率需求的优先级为从高到底，即功率需求满足的优先级从高到底如下：1#充电枪到N#充电枪，1#充电枪的优先级最高；
则需按照顺序逐一判Nr2到Nr1的值是否为1，如不为1则减去1且判断结束；
此时1#充电枪、2#充电枪和3#充电枪的输出分别为Nr1，Nr2，Nr3＝1，它们的输出未必能满足Ndx要求，而Nr1+Nr2+Nr3＝N；
步骤C3：基于步骤B3，
如Nd1+Nd2＜N，N≦Nd1+Nd2+Nd3，则Nr1＝Nd1，Nr2＝Nd2，
3#充电枪功率模块数量Nr3＝N-Nd1-Nd2；
步骤C4：基于步骤B3，
如Nd1+Nd2＜N，Nd1+Nd2+Nd3＜N，则Nr1＝Nd1，Nr2＝Nd2，
3#充电枪功率模块数量Nr3＝Nd3；
步骤5：当1#充电枪、2#充电枪和3#充电枪均充电时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高立强，孙明祥，张德新，刘明刚，
申请(专利权)人：万帮数字能源股份有限公司，万帮星星充电科技有限公司，国创新能源汽车智慧能源装备创新中心江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32