三相充电桩的功率调配方法和装置与流程

1.本发明涉及充电桩功率分配技术领域，具体涉及一种三相充电桩的功率调配方法和装置。


背景技术：

2.在环保和能源供应日趋紧张的背景下，新能源领域的电动汽车产业迅猛发展。随着电动汽车的使用量大规模的增加，现有充电场站资源紧缺，出现无电可充，充电费用高等现象。如果充电桩和家用电器一样进入千家万户，电动车主就可以按需充电。
3.相关技术中，交流充电桩的满载充电功率已经超过居民进户电源功率的一半，在充电过程中，如果有大功率家用电器启用就会有过载跳闸风险。


技术实现要素：

4.本发明为解决上述技术问题，提供了一种三相充电桩的功率调配方法，能够准确有效地计算出三相充电桩的可用最大充电功率，以根据可用最大充电功率实时动态调整待充电设备的充电功率，使得用电功率不超限，从而有效地避免出现跳闸风险。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种三相充电桩的功率调配方法，包括以下步骤：根据用户的充电请求获取用户选择的充电模式；在所述充电模式为快充模式时，获取第一预设电流、第二预设电流、所述充电桩的输入三相电流值以及所述充电桩当前的运行电流值；根据所述第一预设电流、所述第二预设电流、所述输入三相电流值、所述运行电流值和三相平衡属性计算所述三相充电桩的可用最大充电功率；根据所述可用最大充电功率调整待充电设备的充电功率。
7.三相充电桩的功率调配方法，包括以下步骤：在所述充电模式为经济充电模式时，获取rtc时间和峰谷用电时间；根据所述rtc时间和所述峰谷用电时间判断所述三相充电桩当前的用电时段；如果所述三相充电桩当前处于峰电时段，则以标准最小充电功率给所述待充电设备充电；如果所述三相充电桩当前处于谷电时段，则再次计算所述三相充电桩的可用最大充电功率，并根据再次计算出的可用最大充电功率调整所述待充电设备的充电功率。
8.根据所述第一预设电流、所述第二预设电流、所述输入三相电流值、所述运行电流值和三相平衡属性计算所述三相充电桩的可用最大充电功率包括：在输入三相电流三相平衡时，判断所述运行电流值是否大于所述第一预设电流；如果是，则计算需要降低的第一电流值，并根据所述第一电流值计算所述三相充电桩的第一可用充电电流，以及根据所述第一可用充电电流计算所述可用最大充电功率；如果否，则判断所述运行电流值是否小于所述第二预设电流；如果是，则计算需要升高的第二电流值，并根据所述第二电流值计算所述三相充电桩的第二可用充电电流，以及根据所述第二可用充电电流计算所述可用最大充电功率。
9.根据所述第一预设电流、所述第二预设电流、所述输入三相电流值、所述运行电流
值和三相平衡属性计算所述三相充电桩的可用最大充电功率，还包括：在输入三相电流三相不平衡时，判断所述运行电流值是否大于所述第一预设电流；如果是，则计算需要降低的第三电流值，并根据所述第三电流值计算所述三相充电桩的第三可用充电电流，以及根据所述第三可用充电电流计算所述可用最大充电功率；如果否，则判断所述运行电流值是否小于所述第二预设电流；如果是，则计算需要升高的第四电流值，并根据所述第四电流值计算所述三相充电桩的第四可用充电电流，以及根据所述第四可用充电电流计算所述可用最大充电功率。
10.一种三相充电桩的功率调配装置，包括：第一获取模块，所述第一获取模块用于根据用户的充电请求获取用户选择的充电模式；第二获取模块，所述第二获取模块用于在所述充电模式为快充模式时，获取第一预设电流、第二预设电流、所述充电桩的输入三相电流值以及所述充电桩当前的运行电流值；计算模块，所述计算模块用于根据所述第一预设电流、所述第二预设电流、所述输入三相电流值、所述运行电流值和三相平衡属性计算所述三相充电桩的可用最大充电功率；调整模块，所述调整模块用于根据所述可用最大充电功率调整待充电设备的充电功率。
11.一种计算机设备，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，实现上述的三相充电桩的功率调配方法。
12.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的三相充电桩的功率调配方法。
13.本发明的有益效果：
14.本发明能够准确有效地计算出三相充电桩的可用最大充电功率，以根据可用最大充电功率实时动态调整待充电设备的充电功率，使得用电功率不超限，从而有效地避免出现跳闸风险。
附图说明
15.图1为本发明实施例的三相充电桩的功率调配方法的流程图；
16.图2为本发明一个实施例的以家庭用电为单位的微电网系统的结构示意图；
17.图3为本发明一个实施例的功率调配装置的结构示意图；
18.图4为本发明实施例的三相充电桩的功率调配装置的方框示意图。
具体实施方式
19.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。
20.图1是根据本发明实施例的三相充电桩的功率调配方法的流程图。
21.在生活实际中，随着人们的环保意识和节能意识增强，新能源领域的电动汽车产业迅速发展，电动汽车的使用量正在大规模的增加，现有充电场站资源紧缺，出现无电可充，充电费用高等现象。在现有的电力容量受限的情况下，电动汽车的充电安全、充电费用成为了充电桩进入千家万户的重要考量因素。
22.然而，目前交流充电桩满载充电功率已经超过居民进户电源功率的一半，在电动汽车充电过程中，如果有大功率家用电器启用就会有过载跳闸风险。
23.为此，本发明提出了一种三相充电桩的功率调配方法，能够准确有效地计算出三相充电桩的可用最大充电功率，以根据可用最大充电功率实时动态调整待充电设备的充电功率，使得用电功率不超限，从而有效地避免出现跳闸风险。
24.具体而言，如图1所示，本发明实施例的三相充电桩的功率调配方法可包括以下步骤：
25.s1，根据用户的充电请求获取用户选择的充电模式。
26.根据本发明的一个实施例，充电模式可包括快充模式和经济充电模式。
27.s2，在充电模式为快充模式时，获取第一预设电流、第二预设电流、充电桩的输入三相电流值以及充电桩当前的运行电流值。
28.具体而言，作为一种可能的实施方式，本发明实施例的三相充电桩的功率调配方法可应用于以家庭用电为单位的微电网系统，其中，如图2所示，该微电网系统可包括漏电保护器101、电压电流检测传感器103、家用三相充电桩104、多个家用电器105以及充电桩的功率调配装置102等。其中，漏电保护器101一端连接公共电网，另一端连接家用三相充电桩104和家用电器105。电压电流检测传感器103安装在漏电保护器101后端的电源线上。功率调配装置102通过电压电流检测传感器103实时采集该微电网系统的当前运行功率。功率调配装置102通过控制方法调节家用三相充电桩104的充电功率，使得用电不过载。
29.其中，第一预设电流可作为降功率充电的判定条件，第一预设电流的取值可参考漏电保护器101的额定电流，可通过人机交互设置，例如，漏电保护器101的额定电流为63a，则第一预设电流可设置为63a。第二预设电流可作为升功率充电的判定条件，第二预设电流的取值可参考漏电保护器101的额定电流和用户场景需求，可通过人机交互设置。例如，漏电保护器101的额定电流为63a，应用需求以稳定的充电电流作为考量因素，则第二预设电流可设置的较小，这样就可以获得较大的功率调整缓冲区，比如，第二预设电流设置为40a时，当前运行电流在40a到63a之间时，待充电设备(例如，电动汽车)的充电功率维持稳定不变；若应用需求以可用最大充电电流作为考量因素，则第二预设电流可以接近第一预设电流设置，这样就可以获得较大的充电电流，比如，第二预设电流设置为55a，当前运行电流在55a到63a之间时，待充电设备的充电功率维持稳定不变，缓冲区范围压缩，但每次调整都可以获得较大的充电功率。
30.s3，根据第一预设电流、第二预设电流、输入三相电流值、运行电流值和三相平衡属性计算三相充电桩的可用最大充电功率。
31.根据本发明的一个实施例，根据第一预设电流、第二预设电流、输入三相电流值、运行电流值和三相平衡属性计算三相充电桩的可用最大充电功率包括：在输入三相电流三相平衡时，判断运行电流值是否大于第一预设电流；如果是，则计算需要降低的第一电流值，并根据第一电流值计算三相充电桩的第一可用充电电流，以及根据第一可用充电电流计算可用最大充电功率；如果否，则判断运行电流值是否小于第二预设电流；如果是，则计算需要升高的第二电流值，并根据第二电流值计算三相充电桩的第二可用充电电流，以及根据第二可用充电电流计算可用最大充电功率。
32.具体而言，作为一种可能的实施方式，可先判断输入三相电流是否三相平衡。若输
入三相电流三相平衡，则输入三相电流值i＝(ia ib ic)/3，其中，ia、ib和ic表示输入三相电流。
33.进一步而言，判断运行电流值是否大于第一预设电流。如果运行电流值大于第一预设电流，则需要降低的第一电流值id1＝i
‑
i1 (i1
‑
i2)/2＝i
‑
(i1 i2)/2，其中，i1为第一预设电流，i2为第二预设电流；充电桩的第一可用充电电流iv1＝ip
‑
id，其中，ip为运行电流值。
34.然后，根据第一可用充电电流计算可用最大充电功率，其中，pmax＝3*u*iv1＝3*u*(ip
‑
i (i1 i2)/2)，u为电网单相交流电压，中国额定值为220v，欧盟国家额定值为230v。
35.如果运行电流值小于第二预设电流，则需要升高的第二电流值id2＝i2
‑
i (i1
‑
i2)/2＝1/2*(i1 i2)
‑
i，充电桩的第二可用充电电流iv2＝ip id。然后，根据第二可用充电电流计算可用最大功率，其中，pmax＝3*u*iv2＝3*u*(ip 1/2*(i1 i2)
‑
i)。
36.根据本发明的另一个实施例，根据第一预设电流、第二预设电流、输入三相电流值、运行电流值和三相平衡属性计算三相充电桩的可用最大充电功率，还包括：在输入三相电流三相不平衡时，判断运行电流值是否大于第一预设电流；如果是，则计算需要降低的第三电流值，并根据第三电流值计算三相充电桩的第三可用充电电流，以及根据第三可用充电电流计算可用最大充电功率；如果否，则判断运行电流值是否小于第二预设电流；如果是，则计算需要升高的第四电流值，并根据第四电流值计算三相充电桩的第四可用充电电流，以及根据第四可用充电电流计算可用最大充电功率。
37.具体而言，作为另一种可能的实施方式，若输入三相电流三相不平衡，则可对输入三相电流进行比较，以获取三相电流中的最大值imax和最小值imin。
38.进一步而言，判断运行电流值是否大于第一预设电流。如果运行电流值大于第一预设电流，则需要降低的第三电流值id3＝imax
‑
i1 (i1
‑
i2)/2＝imax
‑
(i1 i2)/2，充电桩的第三可用充电电流iv3＝ip
–
id。
39.然后，根据第三可用充电电流计算可用最大充电功率，其中，pmax3＝3*u*iv3＝3u*(ip
‑
imax (i1 i2)/2)。
40.如果运行电流值小于第二预设电流，则需要升高的第四电流值id4＝i2
‑
imin (i1
‑
i2)/2＝1/2*(i1 i2)
‑
imin，充电桩的第四可用充电电流iv4＝ip id。然后，根据第四可用充电电流计算可用最大功率，其中，pmax＝3u*iv4＝3u*(ip 1/2*(i1 i2)
‑
imin)。
41.s4，根据可用最大充电功率调整待充电设备的充电功率。
42.在通过功率调配装置计算出可用最大充电功率后，可通过远程通信将功率数据传送给三相充电桩，三相充电桩在接收到指令后调整待充电设备的充电功率。由此，本发明根据家庭微电网实时功率动态调整电动汽车充电功率，可以避免家庭微电网用电过载跳闸。
43.同时，还设置功率调整缓冲区，在缓冲区内，待充电设备以稳定功率充电，可以避免待充电设备充电电流频繁调整，确保系统稳定性，且延长三相充电桩及待充电设备的充电机等电子部件使用寿命。
44.根据本发明的一个实施例，三相充电桩的功率调配方法还可包括以下步骤：在充电模式为经济充电模式时，获取rtc时间和峰谷用电时间；根据rtc时间和峰谷用电时间判断三相充电桩当前的用电时段；如果三相充电桩当前处于峰电时段，则以标准最小充电功率给待充电设备充电；如果三相充电桩当前处于谷电时段，则再次计算三相充电桩的可用
最大充电功率，并根据再次计算出的可用最大充电功率调整待充电设备的充电功率。
45.具体而言，如图3所示，功率调配装置可分为三相电流采样、三相电压采样、mcu系统、功率计算、远程通信接口、存储(配置信息、故障记录)、人机交互参数设置、rtc时钟共八部分。三相电流采样、三相电压采样接入mcu系统，mcu通过功率计算单元，获取充电桩可用充电功率，通过远程通信接口把数据传送给三相充电桩。配置信息、故障信息等重要数据信息存储在mcu系统的eeprom中，永久保存。配置信息通过人机交互模块设置，并保存在eeprom中。rtc时钟电路产生标准的北京时钟，供峰谷用电时段定义用。
46.其中，rtc时间是北京标准时间，由功率调配装置内置的高精度时钟芯片产生，时钟芯片由纽扣电池供电，可以确保掉电不间断运行，rtc时间可以通过internet定期校准。峰谷用电时间是峰电时段和谷电时段集合，可以通过功率调配装置的人机交互界面根据应用场景需求设置并永久保存。如峰电时段：[7:00:00，20:59:59]，谷电时段：[21:00:00，6:59:59]，数据可以根据应用场景需求设置。
[0047]
在充电模式为经济充电模式时，可通过功率调配装置根据rtc时间和峰谷用电时间判定当前用电时段。
[0048]
作为一种可能的实施方式，如果三相充电桩当前处于峰电时段，则以标准最小充电功率给所述待充电设备充电，其中，标准最小充电功率为符合相关标准的最小充电功率(例如，中国标准要求的最小电流为6a)。
[0049]
作为另一种可能的实施方式，如果三相充电桩当前处于谷电时段，则再次计算可用最大充电功率，并根据可用最大充电功率调整待充电设备的充电功率。
[0050]
由此，待充电设备在峰电时段以标准规定的最小电流充电，确保充电桩不休眠、不停机，在进入谷电时段后，以最大可用充电功率充电，大幅度减少了充电费用。
[0051]
综上所述，根据本发明实施例的三相充电桩的功率调配方法，根据用户的充电请求获取用户选择的充电模式，并在充电模式为快充模式时，获取第一预设电流、第二预设电流、充电桩的输入三相电流值以及充电桩当前的运行电流值，以及根据第一预设电流、第二预设电流、输入三相电流值、运行电流值和三相平衡属性计算三相充电桩的可用最大充电功率，并根据可用最大充电功率调整待充电设备的充电功率。由此，能够准确有效地计算出三相充电桩的可用最大充电功率，以根据可用最大充电功率实时动态调整待充电设备的充电功率，使得用电功率不超限，从而有效地避免出现跳闸风险。
[0052]
对应上述实施例，本发明还提出一种三相充电桩的功率调配装置。
[0053]
如图4所示，本发明实施例的三相充电桩的功率调配装置可包括：第一获取模块100、第二获取模块200、计算模块300和调整模块400。
[0054]
其中，第一获取模块100用于根据用户的充电请求获取用户选择的充电模式；第二获取模块200用于在充电模式为快充模式时，获取第一预设电流、第二预设电流、充电桩的输入三相电流值以及充电桩当前的运行电流值；计算模块300用于根据第一预设电流、第二预设电流、输入三相电流值、运行电流值和三相平衡属性计算三相充电桩的可用最大充电功率；调整模块400用于根据可用最大充电功率调整待充电设备的充电功率。
[0055]
根据本发明的一个实施例，调整模块400还用于：在充电模式为经济充电模式时，获取rtc时间和峰谷用电时间；根据rtc时间和峰谷用电时间判断三相充电桩当前的用电时段；如果三相充电桩当前处于峰电时段，则以标准最小充电功率给待充电设备充电；如果三
相充电桩当前处于谷电时段，则再次计算三相充电桩的可用最大充电功率，并根据再次计算出的可用最大充电功率调整待充电设备的充电功率。
[0056]
根据本发明的一个实施例，计算模块300具体用于：在输入三相电流三相平衡时，判断运行电流值是否大于第一预设电流；如果是，则计算需要降低的第一电流值，并根据第一电流值计算三相充电桩的第一可用充电电流，以及根据第一可用充电电流计算可用最大充电功率；如果否，则判断运行电流值是否小于第二预设电流；如果是，则计算需要升高的第二电流值，并根据第二电流值计算三相充电桩的第二可用充电电流，以及根据第二可用充电电流计算可用最大充电功率。
[0057]
根据本发明的一个实施例，计算模块300具体还用于：在输入三相电流三相不平衡时，判断运行电流值是否大于第一预设电流；如果是，则计算需要降低的第三电流值，并根据第三电流值计算三相充电桩的第三可用充电电流，以及根据第三可用充电电流计算可用最大充电功率；如果否，则判断运行电流值是否小于第二预设电流；如果是，则计算需要升高的第四电流值，并根据第四电流值计算三相充电桩的第四可用充电电流，以及根据第四可用充电电流计算可用最大充电功率。
[0058]
需要说明的是，本发明实施例的三相充电桩的功率调配装置更具体的实施方式可参照上述三相充电桩的功率调配方法的实施例，在此不再赘述。
[0059]
根据本发明实施例的三相充电桩的功率调配装置，通过第一获取模块根据用户的充电请求获取用户选择的充电模式，以及通过第二获取模块在充电模式为快充模式时，获取第一预设电流、第二预设电流、充电桩的输入三相电流值以及充电桩当前的运行电流值，并通过计算模块根据第一预设电流、第二预设电流、输入三相电流值、运行电流值和三相平衡属性计算三相充电桩的可用最大充电功率，以及通过调整模块根据可用最大充电功率调整待充电设备的充电功率。由此，能够准确有效地计算出三相充电桩的可用最大充电功率，以根据可用最大充电功率实时动态调整待充电设备的充电功率，使得用电功率不超限，从而有效地避免出现跳闸风险。
[0060]
对应上述实施例，本发明还提出一种计算机设备。
[0061]
本发明实施例的计算机设备包括存储器、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，处理器执行程序时，实现上述实施例的三相充电桩的功率调配方法。
[0062]
根据本发明实施例的计算机设备，能够准确有效地计算出三相充电桩的可用最大充电功率，以根据可用最大充电功率实时动态调整待充电设备的充电功率，使得用电功率不超限，从而有效地避免出现跳闸风险。
[0063]
对应上述实施例，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质。
[0064]
本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的三相充电桩的功率调配方法。
[0065]
根据本发明实施例的非临时性计算机可读存储介质，能够准确有效地计算出三相充电桩的可用最大充电功率，以根据可用最大充电功率实时动态调整待充电设备的充电功率，使得用电功率不超限，从而有效地避免出现跳闸风险。
[0066]
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。
[0067]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0068]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0069]
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。
[0070]
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特定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。
[0071]
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。
[0072]
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。例如，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。
[0073]
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。
[0074]
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。
[0075]
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。