充电桩的充电优化方法、装置与流程

1.本发明涉及充电桩技术领域，具体涉及一种充电桩的充电优化方法、充电桩的充电优化装置。


背景技术：

2.在充电桩充电的过程中，除了给电动汽车输送的电能外，还会损耗一部分电能。如何在一次充电中尽量减少电能的损耗，是运行商提高利润以及减少成本的一个突破点。
3.电能的损耗非常复杂，首先电源模块本身会有损耗，它在不同温度下的电能转换率不同，在不同功率下同样可能会有不同的损耗率；气温会影响电源模块的运行，同样也会导致电能损耗的不同；不同产品的桩，本身的设计，电路的问题、线缆发热等等，都可以导致不同的电能损耗。
4.相关技术中，一般对充电桩的电能损耗的优化考虑的是整个充电站，然而，在充电过程中，损耗难以全局把控，比如在把充电功率降低以后，可能刚巧可以让某个散热风扇停止工作，那么整体的损耗可能会降低。当然可能在充电功率降低以后，也无法让某个风扇停止，那么因为降低充电功率降低，反而导致整体充电时间边长，反而会导致整体充电损耗增高。并且，预测整个充电站的充电损采用的算法较为复杂，对数据处理器的要求较高。


技术实现要素：

5.本发明为解决上述技术问题，本发明的第一个目的在于提出充电桩的充电优化方法，不考虑全局最优解，寻求一种局部最优化，以充电桩的输出功率作为一个可控变量，通过控制该变量，寻求一次充电中最小的电能损耗，降低充电成本、优化充电效益，且方法简单、适用性强。
6.本发明的第二个目的在于提出一种充电桩的充电优化装置。
7.本发明采用的技术方案如下：
8.本发明第一方面的实施例提出了一种充电桩的充电优化方法，包括以下步骤：步骤s1，控制所述充电桩以充电请求功率最大值pmax充电第一预设时间；步骤s2，获取所述第一预设时间内所述充电桩的充电损耗ploss，并根据所述第一预设时间内所述充电桩的充电损耗ploss计算当前预测总消耗电能pb；步骤s3，获取前一次预测总消耗电能pa，其中，所述前一次预测总消耗电能pa的初始值为极大值；步骤s4，根据所述当前预测总消耗电能pb和前一次预测总消耗电能pa对所述充电桩的当前输出功率p以预设步长进行调整；步骤s5，将所述当前预测总消耗电能pb作为前一次预测总消耗电能pa，返回步骤s1。
9.本发明上述提出的充电桩的充电优化方法还可以具有如下附加技术特征：
10.根据本发明的一个实施例，根据所述当前预测总消耗电能pb和前一次预测总消耗电能pa对所述充电桩的当前输出功率p以预设步长进行调整，包括：如果当前预测总消耗电能pb＜pa，则控制所述充电桩的当前输出功率p降低所述预设步长，如果当前预测总消耗电能pb≥pa，则控制所述充电桩的当前输出功率p增加所述预设步长；判断所述充电桩的当前
输出功率p是否大于或等于充电请求功率最大值pmax；如果所述充电桩的当前输出功率p≥充电请求功率最大值pmax，则控制所述充电桩的当前输出功率p降低所述预设步长后，执行步骤s5；如果所述充电桩的当前输出功率p＜充电请求功率最大值pmax，则进一步判断所述充电桩的当前输出功率p是否小于充电请求功率最小值pmin；如果充电桩的当前输出功率p＜充电请求功率最小值pmin，则控制所述充电桩的当前输出功率p增加所述预设步长后，执行步骤s5；如果充电桩的当前输出功率p≥充电请求功率最小值pmin，则执行步骤s5。
11.根据本发明的一个实施例，所述预设步长为0～7kw之间。
12.根据本发明的一个实施例，所述前一次预测总消耗电能pa的初始值大于或者等于100kw.h。
13.根据本发明的一个实施例，获取所述第一预设时间内所述充电桩的充电损耗ploss，并根据所述第一预设时间内所述充电桩的充电损耗ploss计算当前预测总消耗电能pb，包括：获取所述第一预设时间内所述充电桩的输入电能和所述充电桩的输出电能；根据所述充电桩的输入电能和所述充电桩的输出电能的差值获取所述第一预设时间内所述充电桩的充电损耗ploss；获取充电设备的充电剩余时间；根据所述第一预设时间内所述充电桩的充电损耗ploss充电设备的充电剩余时间，计算当前预测总消耗电能pb。
14.本发明第二方面的实施例提出了一种充电桩的充电优化装置，包括：第一控制模块，所述第一控制模块用于控制所述充电桩以充电请求功率最大值pmax充电第一预设时间；计算模块，所述计算模块用于获取所述第一预设时间内所述充电桩的充电损耗ploss，并根据所述第一预设时间内所述充电桩的充电损耗ploss计算当前预测总消耗电能pb；获取模块，所述获取模块用于获取前一次预测总消耗电能pa，其中，所述前一次预测总消耗电能pa的初始值为极大值；第二控制模块，所述第二控制模块用于根据所述当前预测总消耗电能pb和前一次预测总消耗电能pa对所述充电桩的当前输出功率p以预设步长进行调整，将所述当前预测总消耗电能pb作为前一次预测总消耗电能pa。
15.本发明上述提出的充电桩的充电优化装置还可以具有如下附加技术特征：
16.根据本发明的一个实施例，所述第二控制模块具体用于：如果当前预测总消耗电能pb＜pa，则控制所述充电桩的当前输出功率p降低所述预设步长，如果当前预测总消耗电能pb≥pa，则控制所述充电桩的当前输出功率p增加所述预设步长；判断所述充电桩的当前输出功率p是否大于或等于充电请求功率最大值pmax；如果所述充电桩的当前输出功率p≥充电请求功率最大值pmax，则控制所述充电桩的当前输出功率p降低所述预设步长；如果所述充电桩的当前输出功率p＜充电请求功率最大值pmax，则进一步判断所述充电桩的当前输出功率p是否小于充电请求功率最小值pmin；如果充电桩的当前输出功率p＜充电请求功率最小值pmin，则控制所述充电桩的当前输出功率p增加所述预设步长；如果充电桩的当前输出功率p≥充电请求功率最小值pmin，则不进行所述充电桩的当前输出功率p的调整。
17.根据本发明的一个实施例，所述预设步长为0～7kw之间。
18.根据本发明的一个实施例，所述前一次预测总消耗电能pa的初始值大于或者等于100kw.h。
19.根据本发明的一个实施例，所述计算模块具体用于：获取所述第一预设时间内所述充电桩的输入电能和所述充电桩的输出电能；根据所述充电桩的输入电能和所述充电桩的输出电能的差值获取所述第一预设时间内所述充电桩的充电损耗ploss；获取充电设备
的充电剩余时间；根据所述第一预设时间内所述充电桩的充电损耗ploss和充电设备的充电剩余时间，计算当前预测总消耗电能pb。
20.本发明的有益效果：
21.本发明不考虑全局最优解，寻求一种局部最优化，以充电桩的输出功率作为一个可控变量，通过控制该变量，寻求一次充电中最小的电能损耗，降低充电成本、优化充电效益，且方法简单、适用性强。
附图说明
22.图1是根据本发明一个实施例的充电桩的充电优化方法的流程图；
23.图2是根据本发明另一个实施例的充电桩的充电优化方法的流程图；
24.图3是根据本发明一个实施例的充电桩的充电优化装置的方框示意图。
具体实施方式
25.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。
26.图1是根据本发明一个实施例的充电桩的充电优化方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
27.步骤s1，控制充电桩以充电请求功率最大值pmax充电第一预设时间t。
28.具体地，第一预设时间t不宜过短，以便让充电桩进入一个较稳定的充电状态，例如，第一预设时间t可以为20min。充电请求功率即为充电设备的充电功率，范围为pmin～pmax。一般pmin＝70％*pmax。
29.步骤s2，获取第一预设时间t内充电桩的充电损耗ploss，并根据第一预设时间t内充电桩的充电损耗ploss计算当前预测总消耗电能pb。
30.进一步地，根据本发明的一个实施例，获取第一预设时间t内充电桩的充电损耗ploss，并根据第一预设时间t内充电桩的充电损耗ploss计算当前预测总消耗电能pb，包括：获取第一预设时间t内充电桩的输入电能和充电桩的输出电能；根据充电桩的输入电能和充电桩的输出电能的差值获取第一预设时间t内充电桩的充电损耗ploss；获取充电设备的充电剩余时间t；据第一预设时间内充电桩的充电损耗ploss充电设备的充电剩余时间t计算当前预测总消耗电能pb。
31.可以根据以下公式计算当前预测总消耗电能pb：
32.步骤s3，获取前一次预测总消耗电能pa，其中，前一次预测总消耗电能pa的初始值为极大值。
33.具体地，前一次预测总消耗电能pa的初始值需保证充电设备(例如电动汽车)的第一预设时间t内可接收的电能最大值，例如，前一次预测总消耗电能pa的初始值大于或者等于100kw.h。
34.步骤s4，根据当前预测总消耗电能pb和前一次预测总消耗电能pa对充电桩的当前
输出功率p以预设步长进行调整。其中，预设步长可以根据实际情况进行预设，可以为定值也可以为变值，预设步长为0～7kw之间，例如，预设步长可以为5kw。
35.进一步地，如图2所示，根据当前预测总消耗电能pb和前一次预测总消耗电能pa对充电桩的当前输出功率p以预设步长进行调整，可以包括：
36.步骤s40，判断是否存在pb＜pa。
37.步骤s41，如果当前预测总消耗电能pb＜pa，则控制充电桩的当前输出功率p降低预设步长(p＝p
‑
5kw)。以预设预设步长为5kw为例。
38.s42，如果当前预测总消耗电能pb≥pa，则控制充电桩的当前输出功率p增加预设步长(p＝p 5kw)。
39.可以理解，上述将pa的初始值设为极大值的目的是在首次进行当前输出功率p调节时进行降功率调节，避免充电桩的输出功率越界，即避免充电桩首次进行功率调节时输出功率超过充电请求功率最大值pmax。
40.步骤s43，判断充电桩的当前输出功率p是否大于或等于充电请求功率最大值pmax。
41.步骤s44，如果充电桩的当前输出功率p≥充电请求功率最大值pmax，则控制充电桩的当前输出功率p降低预设步长后(p＝p
‑
5kw)，执行步骤s5。
42.步骤s45，如果充电桩的当前输出功率p＜充电请求功率最大值pmax，则进一步判断充电桩的当前输出功率p是否小于充电请求功率最小值pmin；如果充电桩的当前输出功率p≥充电请求功率最小值pmin，则直接执行步骤s5。
43.步骤s46，如果充电桩的当前输出功率p＜充电请求功率最小值pmin，则控制充电桩的当前输出功率p增加预设步长后(p＝p 5kw)，执行步骤s5。
44.具体地，如果pa>pb，说明降低充电桩的当前输出功率p确实有可能让总损耗降低，那么让充电桩继续降低输出功率，降低的功率同样为5kw，即以p＝p
‑
5kw的功率再次执行。如果充电桩的当前输出功率p已经小于pmin，那么将当前功率在加上5kw，即p＝p 5kw，防止充电桩的当前输出功率p越界。如果pa<pb，说明降低功率反而增加了总损耗，那么让充电桩的当前输出功率p增加5kw，如果当前功率已经大于pmax，那么将当前功率减去5kw，防止充电桩的当前输出功率p越界。整体思路是以实际运行效果为准，假如降低功率能够减少整体损耗，那么就降低；否则就升高功率，直至充电结束。
45.步骤s5，将当前预测总消耗电能pb作为前一次预测总消耗电能pa，返回步骤s1。
46.具体地，以充电桩的当前输出功率p作为一个可控变量，通过控制该变量，寻求一次充电中最小的电能损耗。控制思路是：首先在充电中，按照充电设备(电动车)的需求功率充电，并持续一个单位时间，并记录这个单位时间中的电能损耗，并乘以充电剩余时间，计算一个预测的总电能损耗。然后，降低一定量的充电功率，并持续充电一个单位时间，并记录这个时间中的电能损耗，乘以剩余充电时间，计算一个预测的总电能损耗；通过比较两次总能量损耗来决定是否需要降低功率充电，还是需要增加功率充电。尽量减少一次充电中的能量损耗、降低充电成本、优化充电效益，方法简单、适用性强。
47.综上，根据本发明实施例的充电桩的充电优化方法，先控制充电桩以充电请求功率最大值pmax充电第一预设时间，然后，获取第一预设时间内充电桩的充电损耗ploss，并根据第一预设时间内充电桩的充电损耗ploss计算当前预测总消耗电能pb，获取前一次预
测总消耗电能pa，其中，前一次预测总消耗电能pa的初始值为极大值，根据当前预测总消耗电能pb和前一次预测总消耗电能pa对充电桩的当前输出功率p以预设步长进行调整；将当前预测总消耗电能pb作为前一次预测总消耗电能pa。本发明不考虑全局最优解，寻求一种局部最优化，以充电桩的输出功率作为一个可控变量，通过控制该变量，寻求一次充电中最小的电能损耗，降低充电成本、优化充电效益，且方法简单、适用性强。
48.与上述的充电桩的充电优化方法相对应，本发明还提出一种充电桩的充电优化装置，由于本发明的装置实施例与上述的方法实施例相对应，对于装置实施例中未披露的细节可参照上述的方法实施例，本发明中不再进行赘述。
49.图3是根据本发明一个实施例的充电桩的充电优化装置的方框示意图。如图3所示，该装置包括：第一控制模块1、计算模块2、获取模块3和第二控制模块4，其中，
50.第一控制模块1用于控制充电桩以充电请求功率最大值pmax充电第一预设时间；计算模块2用于获取第一预设时间内充电桩的充电损耗ploss，并根据第一预设时间内充电桩的充电损耗ploss计算当前预测总消耗电能pb；获取模块3用于获取前一次预测总消耗电能pa，其中，前一次预测总消耗电能pa的初始值为极大值；第二控制模块4用于根据当前预测总消耗电能pb和前一次预测总消耗电能pa对充电桩的当前输出功率p以预设步长进行调整，将当前预测总消耗电能pb作为前一次预测总消耗电能pa。
51.根据本发明的一个实施例，第二控制模块4具体用于：如果当前预测总消耗电能pb＜pa，则控制充电桩的当前输出功率p降低预设步长，如果当前预测总消耗电能pb≥pa，则控制充电桩的当前输出功率p增加预设步长；判断充电桩的当前输出功率p是否大于或等于充电请求功率最大值pmax；如果充电桩的当前输出功率p≥充电请求功率最大值pmax，则控制充电桩的当前输出功率p降低预设步长；如果充电桩的当前输出功率p＜充电请求功率最大值pmax，则进一步判断充电桩的当前输出功率p是否小于充电请求功率最小值pmin；如果充电桩的当前输出功率p＜充电请求功率最小值pmin，则控制充电桩的当前输出功率p增加预设步长；如果充电桩的当前输出功率p≥充电请求功率最小值pmin，则不进行充电桩的当前输出功率p的调整。
52.根据本发明的一个实施例，预设步长为0～7kw之间，例如5kw。
53.根据本发明的一个实施例，前一次预测总消耗电能pa的初始值大于或者等于100kw.h。
54.根据本发明的一个实施例，计算模块2具体用于：获取第一预设时间内充电桩的输入电能和充电桩的输出电能；根据充电桩的输入电能和充电桩的输出电能的差值获取第一预设时间内充电桩的充电损耗ploss；获取充电设备的充电剩余时间；根据第一预设时间内充电桩的充电损耗ploss和充电设备的充电剩余时间，计算当前预测总消耗电能pb。
55.根据本发明实施例的充电桩的充电优化装置，通过述第一控制模块控制充电桩以充电请求功率最大值pmax充电第一预设时间，计算模块获取第一预设时间内充电桩的充电损耗ploss，并根据第一预设时间内充电桩的充电损耗ploss计算当前预测总消耗电能pb，获取模块获取前一次预测总消耗电能pa，其中，前一次预测总消耗电能pa的初始值为极大值，第二控制模块根据当前预测总消耗电能pb和前一次预测总消耗电能pa对充电桩的当前输出功率p以预设步长进行调整，将当前预测总消耗电能pb作为前一次预测总消耗电能pa。由此，该装置不考虑全局最优解，寻求一种局部最优化，以充电桩的输出功率作为一个可控
变量，通过控制该变量，寻求一次充电中最小的电能损耗，降低充电成本、优化充电效益，且方法简单、适用性强。
56.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
57.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
58.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
59.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
60.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技
术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
61.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
62.此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
63.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
64.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。