一种充电负荷动态安全控制方法及充电系统与流程

本技术涉及充电桩运行安全管控，提供一种充电负荷动态安全控制方法及充电系统。

背景技术：

1、随着新能源汽车保有量的持续攀升，私人充电桩在居民小区（特别是地下车库场景）中的安装量逐年增长，且由于私人充电桩普遍与住户的入户供电回路共用线路资源，导致其额定容量通常受限于入户空气开关（断路器）的额定电流参数，因此，在私人充电桩共享开放给他人使用的场景下，私人充电桩的用电行为具有不可预测性，且随着家庭内部大功率电器（空调、热水器、电磁炉、取暖设备等）的同时开启，进一步加剧了入户回路的总负荷压力。

2、目前，行业常规采用“固定功率限制”、“简单过载保护”以及“单维度监测”等方案，来进行充电桩的安全管理，然而，这些现有技术在私人充电桩共享工况下显然会存在以下具体缺陷：

3、（1）固定功率无法适配动态负荷：当家庭用电处于低谷期（如深夜），入户回路仍有较大余量，但私人充电桩仍以保守功率运行，造成充电效率严重浪费；反之，当家庭用电高峰来临时，固定功率叠加家庭负载极易导致总功率突破入户开关额定容量。

4、（2）缺乏入户总负荷实时感知：私人充电桩无法获知入户回路的实际总用电功率，仅依据自身输出进行判断，易导致“盲充”现象出现，即，私人充电桩认为自身未超限，但叠加家庭负载后已远超入户线路承载能力。

5、（3）无温度维度的安全冗余：现有方案均未考虑线缆及接线端子的温升效应，在高环境温度、长期高负荷运行或接触电阻增大的情况下，即使电流未达到极限值，线缆仍可能因持续发热导致绝缘老化加速甚至引发火灾隐患。

6、（4）保护策略过于粗放：一旦触发过载即通过空开跳闸实现硬性切断，不仅中断充电过程影响用户体验，频繁的通断操作还会加速电气元件的老化损坏。

7、（5）无自动恢复能力：触发保护后必须由用户手动复位重启，对于共享场景下非桩主使用者而言，操作门槛较高，且无法保证及时性。

8、进而，基于上述这些缺陷，易引发以下连锁影响：入户空开频繁跳闸导致家庭停电和充电中断；线缆长期过载发热增加电气火灾风险；充电效率低下延长充电等待时间；共享用户体验差导致使用意愿降低，现有技术受单一维度监测能力和固定阈值策略的制约，常规优化手段（如简单调低功率上限）虽能缓解部分问题，但无法从根本上解决动态负荷变化与固定安全边界之间的矛盾。

9、因此，针对私人充电桩共享场景，如何进行入户回路负荷动态安全控制成了目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种充电负荷动态安全控制方法及充电系统，用于解决现有技术无法适用于私人充电桩共享场景的技术问题。

2、一方面，提供一种充电负荷动态安全控制方法，所述方法包括：

3、根据目标节点电气参数，确定安全总功率阈值；其中，所述目标节点电气参数包括充电桩的目标节点开关额定电流、充电线缆标称截面积与线路已使用年限；

4、对充电桩的充电回路进行数据实时采集，获得充电回路总用电功率与充电线缆温度；

5、根据安全总功率阈值与充电回路总用电功率，获得剩余可用功率；

6、根据剩余可用功率与充电线缆温度，确定目标控制策略；其中，所述目标控制策略为正常充电策略、降功率策略、暂停充电策略或切断充电策略；

7、根据所述目标控制策略，对充电回路负荷进行动态安全控制。

8、可选的，所述目标节点为入户节点，所述根据目标节点电气参数，确定安全总功率阈值的步骤，包括：

9、在首次上电初始化或参数变更时，读取用户预先配置的入户开关额定电流、充电线缆标称截面积与线路已使用年限；

10、根据所述充电线缆标称截面积，从线缆规格映射表中获取充电线缆的安全载流量；

11、根据预设功率阈值计算公式、安全载流量、入户开关额定电流与线路已使用年限，获得所述安全总功率阈值。

12、可选的，所述目标节点为入户节点，所述充电回路为入户回路，所述对充电桩的充电回路进行数据实时采集，获得充电回路总用电功率与充电线缆温度的步骤，包括：

13、对所述入户回路的瞬时电流进行连续采集，获得多个瞬时电流；

14、采用滑动窗口算法，对所述多个瞬时电流进行处理，获得有效值电流；

15、根据预设总用电功率计算公式与有效值电流，获得入户回路总用电功率；

16、对所述入户回路的线缆温度进行连续采集，获得多个原始温度值；

17、将所述多个原始温度值中的最大值作为充电线缆温度。

18、可选的，所述目标节点为入户节点，所述充电回路为入户回路，所述充电桩为私人充电桩，所述根据安全总功率阈值与充电回路总用电功率，获得剩余可用功率的步骤，包括：

19、采用预设剩余可用功率计算公式、安全总功率阈值与入户回路总用电功率，确定剩余可用功率；

20、确定剩余可用功率是否为负数；

21、若确定剩余可用功率为负数，则将所述剩余可用功率置零；

22、若确定剩余可用功率不为负数，则获取私人充电桩的当前实际输出功率；

23、根据预设功率裕量计算公式、剩余可用功率与当前实际输出功率，获得功率裕量。

24、可选的，所述目标节点为入户节点，所述充电回路为入户回路，所述根据剩余可用功率与充电线缆温度，确定目标控制策略的步骤，包括：

25、确定入户回路是否存在异常；其中，所述异常包括电流突变或温度骤升；

26、若确定入户回路存在异常，则确定目标控制策略为切断充电策略；

27、若确定入户回路不存在异常，则根据剩余可用功率与充电线缆温度，确定目标控制策略。

28、可选的，所述根据剩余可用功率与充电线缆温度，确定目标控制策略的步骤，包括：

29、若确定剩余可用功率不小于当前实际输出功率，且，充电线缆温度小于预警温度阈值，则确定目标控制策略为正常充电策略；

30、若确定剩余可用功率小于当前实际输出功率，或，充电线缆温度在预警温度阈值与临界温度阈值之间，则确定目标控制策略为降功率策略；

31、若确定剩余可用功率小于降低后的实际输出功率，或充电线缆温度不小于临界温度阈值，则确定目标控制策略为暂停充电策略。

32、可选的，所述确定目标控制策略为降功率策略的步骤，包括：

33、若确定功率裕量小于预设功率阈值，则确定目标控制策略为低等降功率策略；其中，所述功率裕量由剩余可用功率与当前实际输出功率确定；

34、若确定功率裕量不小于预设功率阈值时，则确定目标控制策略为中等降功率策略。

35、可选的，所述目标控制策略为暂停充电策略，在根据所述目标控制策略，对充电回路负荷进行动态安全控制之后，所述方法还包括：

36、向云端预警平台发送紧急事件报告；其中，所述紧急事件报告包括当前的事件类型、入户回路总用电功率、充电线缆温度与事件时间戳；

37、采用所述云端预警平台，向桩主的终端设备和当前充电用户的终端设备推送预警消息；其中，所述预警消息用于告知暂停原因和预计恢复条件。

38、可选的，所述目标控制策略为暂停充电策略，所述充电桩为私人充电桩，在根据所述目标控制策略，对充电回路负荷进行动态安全控制之后，所述方法还包括：

39、若确定剩余可用功率不小于预设最低恢复功率，且充电线缆温度小于正常上限温度阈值，则确定连续n次采样获得的实际输出功率是否均在预设安全范围内；其中，n为正整数；

40、若确定连续n次采样获得的实际输出功率均在预设安全范围内，则按预设功率恢复斜率逐步提升私人充电桩的实际输出功率。

41、一方面，提供一种充电系统，包括控制器，所述控制器用于执行上述任一项所述的充电负荷动态安全控制方法。

42、一方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的充电负荷动态安全控制方法。

43、一方面，提供一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被处理器执行时实现上述任一种充电负荷动态安全控制方法。

44、与现有技术相比，本技术的有益效果为：

45、在本技术中，在对充电回路负荷进行动态安全控制时，首先，可以根据目标节点电气参数，确定安全总功率阈值；其中，所述目标节点电气参数包括充电桩的目标节点开关额定电流、充电线缆标称截面积与线路已使用年限；然后，可以对充电桩的充电回路进行数据实时采集，获得充电回路总用电功率与充电线缆温度；接下来，可以根据安全总功率阈值与充电回路总用电功率，获得剩余可用功率；然后，可以根据剩余可用功率与充电线缆温度，确定目标控制策略；其中，所述目标控制策略包括正常充电策略、降功率策略、暂停充电策略或切断充电策略；最后，可以根据所述目标控制策略，对充电回路负荷进行动态安全控制。

46、基于此，在本技术中，由于对充电桩的充电回路进行数据实时采集，获得了充电回路总用电功率与充电线缆温度，因此，相比于现有技术，本技术可以为后续基于充电回路总用电功率进行动态安全控制打下基础，从而，防止“盲充”现象出现。

47、此外，由于是根据剩余可用功率与充电线缆温度，来确定对充电回路负荷进行动态安全控制的目标控制策略，因此，相比于现有技术（例如，固定功率限制方案），本技术可以通过“剩余可用功率+充电线缆温度”双重安全判据，来告别“固定功率”的粗放模式，让充电桩具备了根据实时工况“自适应”调节的能力，即，通过“剩余可用功率”判据，可进行智能“削峰”，当家庭总负荷过高时自动降低充电功率，避免跳闸。同时，通过“充电线缆温度”判据，在温度异常升高的初期就进行干预，防患于未然，从而，实现充电桩共享场景下充电回路的安全、智能、动态负荷管控；

48、另外，由于还可以采用正常充电策略、降功率策略、暂停充电策略与切断充电策略这四档渐进式策略，来对充电回路负荷进行动态安全控制，因此，相比于粗放的现有技术（仅能正常充电或跳闸），本技术明显不仅可以告别“断崖式”体验，保障充电连续性，提高用户体验感，还可以实现““柔性”调节，大幅降低对电气元件的冲击与损耗，提高设备寿命，从而，极大地提升系统的稳健性和容错性。