柔性電力配置方法和裝置以及充/換電方法和充/換電站與流程
2023-09-18 08:31:30 4
本發明涉及充電技術領域，尤其是涉及一種柔性電力配置方法、充/換電方法、柔性電力配置裝置和充/換電站。
背景技術：
目前，各類電動汽車的儲能電池容量和充電倍率各不相同，對充電機輸出功率要求差異較大。現有充電機的所有充電模塊是集中控制的，與充電機終端一一對應，這樣雖然可以根據電動汽車的需求值動態地調整輸出功率，但無法解決電動汽車需求功率過低時充電設備利用率低和電動汽車需求功率過高時充電能力不足的矛盾。
為了滿足社會上各類電動汽車的充電需求，充電機的輸出功率被設計得很大，在給儲能容量較小的電動汽車充電時，會造成充電能力的浪費，而且充電機的利用率低；如果充電機的輸出功率設計得較小，這樣雖然可以提高充電機的利用率，但是在給儲能容量較大的電動汽車充電時，又會延長充電時間，從而給車主帶來不便。而且，隨著動力電池技術的快速發展，未來電動汽車對充電系統的功率需求越來越大，如何在適當增加投資的情況下，利用現有充電設施適應未來大功率充電需求，一直是業內充電設施建設的困惑之一。
有鑑於此，特提出本發明。
技術實現要素：
為了解決現有技術中的上述問題，即為了解決如何提高模塊利用率並降低功耗的技術問題，提供一種柔性電力配置方法。此外，還提一種充/換電方法、柔性電力配置裝置和充/換電站。
為了實現上述目的，第一方面，提供以下技術方案：
一種柔性電力配置方法，用於充/換電站，該方法包括：
將柔性充電堆中各模塊與充電接口進行柔性配置；
將柔性充電堆中未處於工作狀態的模塊進行關斷休眠。
優選地，所述柔性配置包括：
獲取第一電池的類型和電池需求容量，確定充電電流大小；
根據所述電池需求容量以及所述充電電流大小進行電力配置；
用總電池容量減去為所述第一電池配置的容量，並使用剩餘容量為第二電池進行電力配置。
優選地，所述將所述柔性充電堆中未處於工作狀態的模塊進行關斷休眠具體包括：
根據電池的接入情況，根據下式判斷需求功率是否減小：
P<(x×y-1)，或者P≤x×y；
其中，所述P表示所述需求功率；所述x表示所述柔性充電堆中任一模塊；所述y表示處於工作狀態的模塊數量；
當所述需求功率減小時，關斷距離輸出接口最遠的模塊。
優選地，通過以下方式關斷距離輸出接口最遠的模塊：通過交流開關關斷；或者，通過CAN通訊方式來關斷。
優選地，該方法還包括：
配置柔性充電堆中的所有模塊通過任一充電接口進行充電。
優選地，該方法還包括：
將保護裝置設置在柔性充電堆模塊的內部。
優選地，所述方法還包括：
檢測繼電器輸出端的電壓，並將所述輸出端的電壓與第一電池或第二電池內的輸入電壓進行比較；當比較結果大於電壓閾值，則減小所述充電電流。
優選地，所述方法包括：
通過CAN總線檢測所述繼電器輸出端的電壓。
優選地，所述電壓閾值通過以下方式設定：
根據所述柔性充電堆中導線的長度與電阻率，並設置一定的裕量來設定所述電壓閾值。
為了實現上述目的，第二方面，還提供一種充/換電方法，該方法中電力配置採用上述技術方案提供的柔性電力配置方法。
為了實現上述目的，第三方面，再提供一種柔性電力配置裝置，用於充/換電站，該裝置包括：
配置模塊，用於將柔性充電堆中各模塊與充電接口進行柔性配置；
關斷模塊，用於將柔性充電堆中未處於工作狀態的模塊進行關斷休眠。
優選地，所述配置模塊具體包括：
獲取單元，用於獲取第一電池的類型和電池需求容量，確定充電電流大小；
第一電力配置單元，用於根據所述電池需求容量以及所述充電電流大小進行電力配置；
第二電力配置單元，用於用總電池容量減去為所述第一電池配置的容量，並使用剩餘容量為第二電池進行電力配置。
所述關斷模塊具體包括：
判斷單元，用於根據電池的接入情況，根據下式判斷需求功率是否減小：
P<(x×y-1)，或者P≤x×y；
其中，所述P表示所述需求功率；所述x表示所述柔性充電堆中任一模塊；所述y表示處於工作狀態的模塊數量；
關斷單元，用於當所述需求功率減小時，關斷距離輸出接口最遠的模塊。
優選地，所述關斷單元用於通過交流開關進行關斷，或者，通過CAN通訊方式進行關斷。
優選地，該裝置還包括：
接口分配模塊，用於為柔性充電堆中的所有模塊分配任一充電接口進行充電。
優選地，該裝置還包括：
保護裝置，其設置在柔性充電堆模塊的內部。
優選地，上述所述裝置還包括：
電壓檢測模塊，用於檢測繼電器輸出端的電壓，並將所述輸出端的電壓與第一電池或第二電池內的輸入電壓進行比較；當比較結果大於電壓閾值，則減小所述充電電流。
優選地，所述電壓檢測模塊通過CAN總線檢測所述繼電器輸出端的電壓。
優選地，所述電壓檢測模塊包括：
設定單元，用於根據所述柔性充電堆中導線的長度與電阻率，並設置一定的裕量來設定所述電壓閾值。
優選地，上述保護裝置可以為二極體、雙極性電晶體或場效應電晶體。
為了實現上述目的，第四方面，又提供一種充/換電站，其包括上述柔性電力配置裝置。
本發明實施例提供一種柔性電力配置方法、充/換電方法、柔性電力配置裝置和充/換電站。其中，該柔性電力配置方法包括：將柔性充電堆中各模塊與充電接口進行柔性配置；將柔性充電堆中未處於工作狀態的模塊進行關斷休眠。優選地，該方法還可以包括：配置柔性充電堆中的所有模塊通過任一充電接口進行充電。更優選地，該方法還可以包括：將保護裝置設置在柔性充電堆模塊的內部。由此，通過本發明實施例，解決了如何提高模塊利用率並降低功耗的技術問題。
方案1、一種柔性電力配置方法，用於充/換電站，並對電池充電進行柔性配置，其特徵在於，所述方法包括：
將柔性充電堆中各模塊與充電接口進行柔性配置；
將所述柔性充電堆中未處於工作狀態的模塊進行關斷休眠。
方案2、根據方案1所述的方法，其特徵在於，所述柔性配置包括：
獲取第一電池的類型和電池需求容量，確定充電電流大小；
根據所述電池需求容量以及所述充電電流大小進行電力配置；
用總電池容量減去為所述第一電池配置的容量，並使用剩餘容量為第二電池進行電力配置。
方案3、根據方案1所述的方法，其特徵在於，所述將所述柔性充電堆中未處於工作狀態的模塊進行關斷休眠具體包括：
根據電池的接入情況，根據下式判斷需求功率是否減小：
P<(x×y-1)，或者P≤x×y；
其中，所述P表示所述需求功率；所述x表示所述柔性充電堆中任一模塊；所述y表示處於工作狀態的模塊數量；
當所述需求功率減小時，關斷距離輸出接口最遠的模塊。
方案4、根據方案3所述的方法，其特徵在於，通過以下方式關斷距離輸出接口最遠的模塊：通過交流開關關斷；或者，通過CAN通訊方式來關斷。
方案5、根據方案1所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括：
配置所述柔性充電堆中的所有模塊通過任一所述充電接口進行充電。
方案6、根據方案1所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括：
將保護裝置設置在所述柔性充電堆模塊的內部。
方案7、根據方案2所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括：
檢測繼電器輸出端的電壓，並將所述輸出端的電壓與第一電池或第二電池內的輸入電壓進行比較；當比較結果大於電壓閾值，則減小所述充電電流。
方案8、根據方案7所述的方法，其特徵在於，所述方法包括：
通過CAN總線檢測所述繼電器輸出端的電壓。
方案9、根據方案7所述的方法，其特徵在於，所述電壓閾值通過以下方式設定：
根據所述柔性充電堆中導線的長度與電阻率，並設置一定的裕量來設定所述電壓閾值。
方案10、一種充/換電方法，其特徵在於，所述方法中電力配置採用上述方案1-9中任一所述的方法。
方案11、一種柔性電力配置裝置，用於充/換電站，其特徵在於，所述裝置包括：
配置模塊，用於將柔性充電堆中各模塊與充電接口進行柔性配置；
關斷模塊，用於將所述柔性充電堆中未處於工作狀態的模塊進行關斷休眠。
方案12、根據方案11所述的裝置，其特徵在於，所述配置模塊具體包括：
獲取單元，用於獲取第一電池的類型和電池需求容量，確定充電電流大小；
第一電力配置單元，用於根據所述電池需求容量以及所述充電電流大小進行電力配置；
第二電力配置單元，用於用總電池容量減去為所述第一電池配置的容量，並使用剩餘容量為第二電池進行電力配置。
方案13、根據方案11所述的裝置，其特徵在於，所述關斷模塊具體包括：
判斷單元，用於根據電池的接入情況，根據下式判斷需求功率是否減小：
P<(x×y-1)，或者P≤x×y；
其中，所述P表示所述需求功率；所述x表示所述柔性充電堆中任一模塊；所述y表示處於工作狀態的模塊數量；
關斷單元，用於當所述需求功率減小時，關斷距離輸出接口最遠的模塊。
方案14、根據方案13所述的裝置，其特徵在於，所述關斷單元用於通過交流開關進行關斷，或者，通過CAN通訊方式進行關斷。
方案15、根據方案11所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括：
接口分配模塊，用於為所述柔性充電堆中的所有模塊分配任一所述充電接口進行充電。
方案16、根據方案11所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括：
保護裝置，其設置在所述柔性充電堆模塊的內部。
方案17、根據方案11所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括：
電壓檢測模塊，用於檢測繼電器輸出端的電壓，並將所述輸出端的電壓與第一電池或第二電池內的輸入電壓進行比較；當比較結果大於電壓閾值，則減小所述充電電流。
方案18、根據方案17所述的裝置，其特徵在於，所述電壓檢測模塊通過CAN總線檢測所述繼電器輸出端的電壓。
方案19、根據方案17所述的裝置，其特徵在於，所述電壓檢測模塊包括：
設定單元，用於根據所述柔性充電堆中導線的長度與電阻率，並設置一定的裕量來設定所述電壓閾值。
方案20、根據方案16所述的裝置，其特徵在於，所述保護裝置為二極體、雙極性電晶體或場效應電晶體。
方案21、一種充/換電站，其特徵在於，包括如方案11-20中任一所述的柔性電力配置裝置。
附圖說明
圖1為根據本發明實施例的柔性電力配置方法的流程示意圖；
圖2為根據本發明另一實施例的柔性電力配置方法的流程示意圖；
圖3為根據本發明實施例的柔性電力配置裝置的結構示意圖；
圖4為根據本發明實施例的充/換電站的結構示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖來描述本發明的優選實施方式。本領域技術人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用於解釋本發明的技術原理，並非旨在限制本發明的保護範圍。
本發明實施例提供一種柔性電力配置方法，其用於充/換電站，並對電池充電進行柔性配置。該充/換電站例如可以是車輛充/換電站、電池充/換電站。如圖1所示，該方法可以包括步驟S100和步驟S110。
S100：將柔性充電堆中各模塊與充電接口進行柔性配置。
其中，柔性充電堆可以參考申請號為201520163212.1文獻中的相關技術內容，在此不再贅述。
具體地，柔性配置步驟包括：
S101：獲取第一電池的類型和電池需求容量，確定充電電流大小。
其中，第一電池可以為車載電池或充/換電站中的電池。
S102：根據電池需求容量以及充電電流大小進行電力配置。
S103：用總電池容量減去為第一電池配置的容量，並使用剩餘容量為第二電池進行電力配置。
當電池充電過程中，每路輸出充電接口至少與一個充電模塊相連。當第一輛車充滿後，電池容量需求降低，則將多餘的容量分配給其他車輛，並在不斷電情況下完成配置。
舉例來說，當第一車輛到來時，通過通訊獲取第一車輛的電池類型和電池容量，來確定輸入的電流是多少。然後，根據這個電池容量進行電力配置。當第二車輛來時，用總容量減去第一車輛配置的電池容量，並使用剩餘的電池容量繼續分配電力。
其中，採用柔性配置，可以根據待充電設備(例如：電動汽車、電動摩託車、電動自行車，電池等)的電量狀態或充電需求，按需進行柔性配置，分配充電功率，由此可以提高模塊的利用率。例如：可以根據電動汽車的BMS(電池管理系統)所發出的充電需求，按需分配充電功率。
優選地，作為另一個實施例，上述柔性電力配置方法還可以包括：配置柔性充電堆中的所有模塊通過任一充電接口進行充電。
通過上述實施例，可以增強配置的靈活性。
S110：將柔性充電堆中未處於工作狀態的模塊進行關斷休眠。
具體地，本步驟可以包括：
S111：根據電池的接入情況，根據下式判斷需求功率是否減小：
P<(x×y-1) (1)
或者，
P≤x×y (2)
其中，P表示需求功率；x表示柔性充電堆中任一模塊；y表示處於工作狀態的模塊數量。
當公式(1)或(2)成立時，表明需求功率減小。
S112：當需求功率減小時，關斷距離輸出接口最遠的模塊。
通過關斷離輸出接口最遠的模塊，使得每個模塊儘可能工作在額定功率狀態，從而使得轉換效率最佳。
在一些實施例中，通過以下方式關斷距離輸出接口最遠的模塊：通過交流開關關斷；或者，通過CAN通訊方式來關斷。
其中，通過交流開關斷開模塊的整體輸入時，模塊的功耗為零。當通過CAN通訊方式關斷模塊時，通過CAN總線下發休眠指令到處於工作狀態的各個模塊，關閉PFC(功率因數校正)部分的模塊以及DC/DC(直流/直流)部分的模塊，只保留在CAN總線通訊上的監測功能，使得整體功耗處於最小的狀態，減少了功耗損失。當有喚醒指令時，被關斷的模塊開始進入工作狀態。
本發明實施例通過本步驟可以對未使用的模塊進行功耗管理，避免了模塊在空負載的情況下耗電，從而可以最大限度地降低了功耗。
通過採用上述技術方案，本發明實施例實現了模塊利用率的提高，以及功耗的降低。
優選地，作為另一個實施例，如圖2所示，上述柔性電力配置方法還可以包括：
S120：將保護裝置設置在柔性充電堆模塊的內部。
在實際應用中，本發明實施例還包括：檢測繼電器輸出端的電壓，並將該輸出端的電壓與第一電池或第二電池內輸入電壓進行比較；當比較結果大於電壓閾值，則減小充電電流。
其中，本實施例可以通過CAN總線監測繼電器輸出端的電壓。
本實施例中，可以通過以下方式來設定電壓閾值：根據導線的長度與電阻率，並設置一定的裕量來設定電壓閾值。
本實施例中，如果檢測比較結果大於電壓閾值，則認為電池內部有部分連接電阻過高，給出告警，進行柔性電力配置，降低整體輸入電流，直到故障解除。
現有充電裝置通常將保護裝置進行外置，例如將保護裝置中設置在充電終端直流輸出側的直流二極體設置在直流+端或反向設置在直流-端(參見201510124712.9)
本實施例通過將保護裝置設置在柔性充電堆模塊的內部，在模塊內部進行防反處理(防止電流反向流動)，從而減少了充電管理過程中的柔性電力配置複雜度。
本領域技術人員應能理解，為確保本發明實施例的實施，本發明實施例所涉及到的柔性充電堆還可以包括功率堆、矩陣控制堆、能量通道、充電終端和布線系統等一些必要的結構，此外，還可以選擇性地包括排風設備、電纜橋架、監控系統、報警系統和照明設備等，在此不再贅述。
下面以一優選實施例對本發明實施例柔性電力配置方法進行詳細闡述。其中，以電動汽車為待充電設備為例進行說明。
S200：將充電終端與電動汽車相連。
其中，充電終端可以作為充電堆與電動汽車互動的接口，其接收電動汽車發出的充電需求值，並計算所需的充電模塊數量，通知矩陣控制堆進行功率分配，並根據電動汽車需求動態調整實際輸出電壓、電流。本例中充電終端可以包括充電控制器、交互接口、測控裝置、充電接口，並分別與電動汽車、矩陣控制堆、充電模塊進行通訊。
S201：將柔性充電堆中各模塊與充電接口進行柔性配置。
S202：將保護裝置設置在柔性充電堆模塊的內部
S203：充電終端接收電動汽車的充電功率需求。
S204：充電終端根據充電功率需求，計算需再投入本段直流母線的充電模塊數量，並下發到矩陣控制堆。
S205：矩陣控制堆按所需的充電模塊數量，將動態功率區中所需數量的充電模塊投入對應的直流母線上，並同步將模塊通訊線投切到對應的通訊總線上。
其中，動態功率區是實現功率動態分配的主要部分，該區域的模塊可通過動態分配陣列投切到不同終端對應的直流母線上，以實現功率的動態分配。
S206：將柔性充電堆中未處於工作狀態的模塊進行關斷休眠。
S207：充電終端實時接收電動汽車的需求信息，並自動調整直流母線上各個充電模塊的輸出電壓電流值，並根據檢測到的實際輸出反饋值對其進行調整。
具體地，本步驟可以包括：
S2071：充電終端檢測到電動汽車的需求值加大時，充電終端重新計算所需增加充電模塊數量，並下發到矩陣控制堆。
其中，矩陣控制堆與該充電終端通訊連接，用於接收該充電終端的需求信息，並根據該需求信息提供對應的充電模塊的數量，並控制該動態功率區中的所需數量的充電模塊投切到該充電終端對應的直流母線上，以及閉鎖該充電模塊投切到其他直流母線上。
S2072:充電終端檢測到電動汽車的需求值降低時，充電終端計算可以退出的充電模塊數量，並下發到矩陣控制堆。
S2073：矩陣控制堆控制相應數量的充電模塊退出，退出的充電模塊自動恢復為功率可動態分配狀態。
S208：充電終端檢測到電動汽車的需求值加大時，充電終端重新計算所需增加充電模塊數量，並下發到矩陣控制堆。
S209：矩陣控制堆根據動態功率區中可分配的充電模塊數量，將需增加數量的充電模塊投入對應的直流母線，並將信息反饋給充電終端。
S210：充電終端檢測到充電結束後，充電終端通知矩陣控制堆將投入本段直流母線的動態功率區中的所有充電模塊退出。
需要說明的是，上述柔性電力配置方法實施例和充/換電方法實施例可以不必按照上述描述的順序執行，其也可以並行執行，這些簡單的變化都在本發明的保護範圍之內。
本發明實施例還提出一種充/換電方法，該方法中電力配置採用上述柔性電力配置方法實施例所描述的方法。
有關本實施例的說明可以參考柔性電力配置方法實施例，在此不再贅述。
基於與上述方法實施例相同的技術構思，本發明實施例還提供一種柔性電力配置裝置，用於充/換電站。如圖3所示，該配置裝置30可以包括配置模塊32和關斷模塊34。其中，配置模塊32用於將柔性充電堆中各模塊與充電接口進行柔性配置。關斷模塊34用於將柔性充電堆中未處於工作狀態的模塊進行關斷休眠。
進一步地，在圖3所述實施例的基礎上，上述柔性電力配置裝置還可以包括接口分配模塊。其中，接口分配模塊用於為柔性充電堆中的所有模塊分配任一充電接口進行充電。
優選地，上述接口分配模塊可以是動態分配陣列。該動態分配陣列由可控開關器件組成；該可控開關器件包括多個高壓直流接觸器；且該動態分配陣列中的各個可控開關器件受矩陣控制堆的控制。其中，矩陣控制堆包括控制單元(可以是FPGA/CPLD、DSP、單片機、工控機或PLC等)，其通過RS485或CAN通訊總線與充電終端通訊，並通過繼電器接點控制動態分配陣列的直流接觸器的分合。
這裡，上述各個模塊既可以採用硬體的方式來實現，也可以採用軟體的方式來實現亦或採用軟硬體相結合的方式來實現。在實際應用中，上述各個模塊可以由諸如中央處理器、微處理器、數位訊號處理去或現場可編程門陣列等來實現。用於實施各個模塊的示例性硬體平臺可以包括諸如具有兼容作業系統的基於Mac平臺、iOS、Android OS等。各個模塊之間的耦合或通信連接可以是通過接口來實現，也可以是電性或其他的形式。其中，通信連接包括但不限於2G、3G、4G、5G、WiFi連接等。
進一步地，在圖3所述實施例的基礎上，上述柔性電力配置裝置還可以包括保護裝置。其中，保護裝置設置在柔性充電堆模塊的內部。
優選地，上述保護裝置可為二極體、雙極性電晶體或場效應電晶體。
本領域技術人員可以理解，上述柔性電力配置裝置還可以包括一些公知的結構，例如：CPU、存儲器和總線等。其中，存儲器包括但不限於隨機存儲器、快閃記憶體、只讀存儲器等。處理器包括但不限於ARM處理器、MIPS處理器等。總線可以包括數據總線、地址總線和控制總線。為了不必要地模糊本公開的實施例，這些公知的結構未在圖3中示出。
此外，本發明實施例還提供了一種充/換電站。如圖4所示，該充/換電站40包括上述柔性電力配置裝置實施例30。
這裡，柔性電力配置裝置實施例和充/換電站實施例的有關說明可以參考相應的方法實施例，在此不再贅述。
至此，已經結合附圖所示的優選實施方式描述了本發明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發明的保護範圍顯然不局限於這些具體實施方式。在不偏離本發明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特徵作出等同的更改或替換，這些更改或替換之後的技術方案都將落入本發明的保護範圍之內。