柔性电力配置方法和装置以及充/换电方法和充/换电站与流程

本发明涉及充电技术领域，尤其是涉及一种柔性电力配置方法、充/换电方法、柔性电力配置装置和充/换电站。

背景技术：

目前，各类电动汽车的储能电池容量和充电倍率各不相同，对充电机输出功率要求差异较大。现有充电机的所有充电模块是集中控制的，与充电机终端一一对应，这样虽然可以根据电动汽车的需求值动态地调整输出功率，但无法解决电动汽车需求功率过低时充电设备利用率低和电动汽车需求功率过高时充电能力不足的矛盾。

为了满足社会上各类电动汽车的充电需求，充电机的输出功率被设计得很大，在给储能容量较小的电动汽车充电时，会造成充电能力的浪费，而且充电机的利用率低；如果充电机的输出功率设计得较小，这样虽然可以提高充电机的利用率，但是在给储能容量较大的电动汽车充电时，又会延长充电时间，从而给车主带来不便。而且，随着动力电池技术的快速发展，未来电动汽车对充电系统的功率需求越来越大，如何在适当增加投资的情况下，利用现有充电设施适应未来大功率充电需求，一直是业内充电设施建设的困惑之一。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决如何提高模块利用率并降低功耗的技术问题，提供一种柔性电力配置方法。此外，还提一种充/换电方法、柔性电力配置装置和充/换电站。

为了实现上述目的，第一方面，提供以下技术方案：

一种柔性电力配置方法，用于充/换电站，该方法包括：

将柔性充电堆中各模块与充电接口进行柔性配置；

将柔性充电堆中未处于工作状态的模块进行关断休眠。

优选地，所述柔性配置包括：

获取第一电池的类型和电池需求容量，确定充电电流大小；

根据所述电池需求容量以及所述充电电流大小进行电力配置；

用总电池容量减去为所述第一电池配置的容量，并使用剩余容量为第二电池进行电力配置。

优选地，所述将所述柔性充电堆中未处于工作状态的模块进行关断休眠具体包括：

根据电池的接入情况，根据下式判断需求功率是否减小：

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表示所述柔性充电堆中任一模块；所述y表示处于工作状态的模块数量；

当所述需求功率减小时，关断距离输出接口最远的模块。

优选地，通过以下方式关断距离输出接口最远的模块：通过交流开关关断；或者，通过CAN通讯方式来关断。

优选地，该方法还包括：

配置柔性充电堆中的所有模块通过任一充电接口进行充电。

优选地，该方法还包括：

将保护装置设置在柔性充电堆模块的内部。

优选地，所述方法还包括：

检测继电器输出端的电压，并将所述输出端的电压与第一电池或第二电池内的输入电压进行比较；当比较结果大于电压阈值，则减小所述充电电流。

优选地，所述方法包括：

通过CAN总线检测所述继电器输出端的电压。

优选地，所述电压阈值通过以下方式设定：

根据所述柔性充电堆中导线的长度与电阻率，并设置一定的裕量来设定所述电压阈值。

为了实现上述目的，第二方面，还提供一种充/换电方法，该方法中电力配置采用上述技术方案提供的柔性电力配置方法。

为了实现上述目的，第三方面，再提供一种柔性电力配置装置，用于充/换电站，该装置包括：

配置模块，用于将柔性充电堆中各模块与充电接口进行柔性配置；

关断模块，用于将柔性充电堆中未处于工作状态的模块进行关断休眠。

优选地，所述配置模块具体包括：

获取单元，用于获取第一电池的类型和电池需求容量，确定充电电流大小；

第一电力配置单元，用于根据所述电池需求容量以及所述充电电流大小进行电力配置；

第二电力配置单元，用于用总电池容量减去为所述第一电池配置的容量，并使用剩余容量为第二电池进行电力配置。

所述关断模块具体包括：

判断单元，用于根据电池的接入情况，根据下式判断需求功率是否减小：

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表示所述柔性充电堆中任一模块；所述y表示处于工作状态的模块数量；

关断单元，用于当所述需求功率减小时，关断距离输出接口最远的模块。

优选地，所述关断单元用于通过交流开关进行关断，或者，通过CAN通讯方式进行关断。

优选地，该装置还包括：

接口分配模块，用于为柔性充电堆中的所有模块分配任一充电接口进行充电。

优选地，该装置还包括：

保护装置，其设置在柔性充电堆模块的内部。

优选地，上述所述装置还包括：

电压检测模块，用于检测继电器输出端的电压，并将所述输出端的电压与第一电池或第二电池内的输入电压进行比较；当比较结果大于电压阈值，则减小所述充电电流。

优选地，所述电压检测模块通过CAN总线检测所述继电器输出端的电压。

优选地，所述电压检测模块包括：

设定单元，用于根据所述柔性充电堆中导线的长度与电阻率，并设置一定的裕量来设定所述电压阈值。

优选地，上述保护装置可以为二极管、双极性晶体管或场效应晶体管。

为了实现上述目的，第四方面，又提供一种充/换电站，其包括上述柔性电力配置装置。

本发明实施例提供一种柔性电力配置方法、充/换电方法、柔性电力配置装置和充/换电站。其中，该柔性电力配置方法包括：将柔性充电堆中各模块与充电接口进行柔性配置；将柔性充电堆中未处于工作状态的模块进行关断休眠。优选地，该方法还可以包括：配置柔性充电堆中的所有模块通过任一充电接口进行充电。更优选地，该方法还可以包括：将保护装置设置在柔性充电堆模块的内部。由此，通过本发明实施例，解决了如何提高模块利用率并降低功耗的技术问题。

方案1、一种柔性电力配置方法，用于充/换电站，并对电池充电进行柔性配置，其特征在于，所述方法包括：

将柔性充电堆中各模块与充电接口进行柔性配置；

将所述柔性充电堆中未处于工作状态的模块进行关断休眠。

方案2、根据方案1所述的方法，其特征在于，所述柔性配置包括：

获取第一电池的类型和电池需求容量，确定充电电流大小；

根据所述电池需求容量以及所述充电电流大小进行电力配置；

用总电池容量减去为所述第一电池配置的容量，并使用剩余容量为第二电池进行电力配置。

方案3、根据方案1所述的方法，其特征在于，所述将所述柔性充电堆中未处于工作状态的模块进行关断休眠具体包括：

根据电池的接入情况，根据下式判断需求功率是否减小：

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表示所述柔性充电堆中任一模块；所述y表示处于工作状态的模块数量；

当所述需求功率减小时，关断距离输出接口最远的模块。

方案4、根据方案3所述的方法，其特征在于，通过以下方式关断距离输出接口最远的模块：通过交流开关关断；或者，通过CAN通讯方式来关断。

方案5、根据方案1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

配置所述柔性充电堆中的所有模块通过任一所述充电接口进行充电。

方案6、根据方案1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将保护装置设置在所述柔性充电堆模块的内部。

方案7、根据方案2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

检测继电器输出端的电压，并将所述输出端的电压与第一电池或第二电池内的输入电压进行比较；当比较结果大于电压阈值，则减小所述充电电流。

方案8、根据方案7所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过CAN总线检测所述继电器输出端的电压。

方案9、根据方案7所述的方法，其特征在于，所述电压阈值通过以下方式设定：

根据所述柔性充电堆中导线的长度与电阻率，并设置一定的裕量来设定所述电压阈值。

方案10、一种充/换电方法，其特征在于，所述方法中电力配置采用上述方案1-9中任一所述的方法。

方案11、一种柔性电力配置装置，用于充/换电站，其特征在于，所述装置包括：

配置模块，用于将柔性充电堆中各模块与充电接口进行柔性配置；

关断模块，用于将所述柔性充电堆中未处于工作状态的模块进行关断休眠。

方案12、根据方案11所述的装置，其特征在于，所述配置模块具体包括：

获取单元，用于获取第一电池的类型和电池需求容量，确定充电电流大小；

第一电力配置单元，用于根据所述电池需求容量以及所述充电电流大小进行电力配置；

第二电力配置单元，用于用总电池容量减去为所述第一电池配置的容量，并使用剩余容量为第二电池进行电力配置。

方案13、根据方案11所述的装置，其特征在于，所述关断模块具体包括：

判断单元，用于根据电池的接入情况，根据下式判断需求功率是否减小：

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表示所述柔性充电堆中任一模块；所述y表示处于工作状态的模块数量；

关断单元，用于当所述需求功率减小时，关断距离输出接口最远的模块。

方案14、根据方案13所述的装置，其特征在于，所述关断单元用于通过交流开关进行关断，或者，通过CAN通讯方式进行关断。

方案15、根据方案11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

接口分配模块，用于为所述柔性充电堆中的所有模块分配任一所述充电接口进行充电。

方案16、根据方案11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

保护装置，其设置在所述柔性充电堆模块的内部。

方案17、根据方案11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

电压检测模块，用于检测继电器输出端的电压，并将所述输出端的电压与第一电池或第二电池内的输入电压进行比较；当比较结果大于电压阈值，则减小所述充电电流。

方案18、根据方案17所述的装置，其特征在于，所述电压检测模块通过CAN总线检测所述继电器输出端的电压。

方案19、根据方案17所述的装置，其特征在于，所述电压检测模块包括：

设定单元，用于根据所述柔性充电堆中导线的长度与电阻率，并设置一定的裕量来设定所述电压阈值。

方案20、根据方案16所述的装置，其特征在于，所述保护装置为二极管、双极性晶体管或场效应晶体管。

方案21、一种充/换电站，其特征在于，包括如方案11-20中任一所述的柔性电力配置装置。

附图说明

图1为根据本发明实施例的柔性电力配置方法的流程示意图；

图2为根据本发明另一实施例的柔性电力配置方法的流程示意图；

图3为根据本发明实施例的柔性电力配置装置的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的充/换电站的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种柔性电力配置方法，其用于充/换电站，并对电池充电进行柔性配置。该充/换电站例如可以是车辆充/换电站、电池充/换电站。如图1所示，该方法可以包括步骤S100和步骤S110。

S100：将柔性充电堆中各模块与充电接口进行柔性配置。

其中，柔性充电堆可以参考申请号为201520163212.1文献中的相关技术内容，在此不再赘述。

具体地，柔性配置步骤包括：

S101：获取第一电池的类型和电池需求容量，确定充电电流大小。

其中，第一电池可以为车载电池或充/换电站中的电池。

S102：根据电池需求容量以及充电电流大小进行电力配置。

S103：用总电池容量减去为第一电池配置的容量，并使用剩余容量为第二电池进行电力配置。

当电池充电过程中，每路输出充电接口至少与一个充电模块相连。当第一辆车充满后，电池容量需求降低，则将多余的容量分配给其他车辆，并在不断电情况下完成配置。

举例来说，当第一车辆到来时，通过通讯获取第一车辆的电池类型和电池容量，来确定输入的电流是多少。然后，根据这个电池容量进行电力配置。当第二车辆来时，用总容量减去第一车辆配置的电池容量，并使用剩余的电池容量继续分配电力。

其中，采用柔性配置，可以根据待充电设备(例如：电动汽车、电动摩托车、电动自行车，电池等)的电量状态或充电需求，按需进行柔性配置，分配充电功率，由此可以提高模块的利用率。例如：可以根据电动汽车的BMS(电池管理系统)所发出的充电需求，按需分配充电功率。

优选地，作为另一个实施例，上述柔性电力配置方法还可以包括：配置柔性充电堆中的所有模块通过任一充电接口进行充电。

通过上述实施例，可以增强配置的灵活性。

S110：将柔性充电堆中未处于工作状态的模块进行关断休眠。

具体地，本步骤可以包括：

S111：根据电池的接入情况，根据下式判断需求功率是否减小：

P<(x×y-1) (1)

或者，

P≤x×y (2)

其中，P表示需求功率；x表示柔性充电堆中任一模块；y表示处于工作状态的模块数量。

当公式(1)或(2)成立时，表明需求功率减小。

S112：当需求功率减小时，关断距离输出接口最远的模块。

通过关断离输出接口最远的模块，使得每个模块尽可能工作在额定功率状态，从而使得转换效率最佳。

在一些实施例中，通过以下方式关断距离输出接口最远的模块：通过交流开关关断；或者，通过CAN通讯方式来关断。

其中，通过交流开关断开模块的整体输入时，模块的功耗为零。当通过CAN通讯方式关断模块时，通过CAN总线下发休眠指令到处于工作状态的各个模块，关闭PFC(功率因数校正)部分的模块以及DC/DC(直流/直流)部分的模块，只保留在CAN总线通讯上的监测功能，使得整体功耗处于最小的状态，减少了功耗损失。当有唤醒指令时，被关断的模块开始进入工作状态。

本发明实施例通过本步骤可以对未使用的模块进行功耗管理，避免了模块在空负载的情况下耗电，从而可以最大限度地降低了功耗。

通过采用上述技术方案，本发明实施例实现了模块利用率的提高，以及功耗的降低。

优选地，作为另一个实施例，如图2所示，上述柔性电力配置方法还可以包括：

S120：将保护装置设置在柔性充电堆模块的内部。

在实际应用中，本发明实施例还包括：检测继电器输出端的电压，并将该输出端的电压与第一电池或第二电池内输入电压进行比较；当比较结果大于电压阈值，则减小充电电流。

其中，本实施例可以通过CAN总线监测继电器输出端的电压。

本实施例中，可以通过以下方式来设定电压阈值：根据导线的长度与电阻率，并设置一定的裕量来设定电压阈值。

本实施例中，如果检测比较结果大于电压阈值，则认为电池内部有部分连接电阻过高，给出告警，进行柔性电力配置，降低整体输入电流，直到故障解除。

现有充电装置通常将保护装置进行外置，例如将保护装置中设置在充电终端直流输出侧的直流二极管设置在直流+端或反向设置在直流-端(参见201510124712.9)

本实施例通过将保护装置设置在柔性充电堆模块的内部，在模块内部进行防反处理(防止电流反向流动)，从而减少了充电管理过程中的柔性电力配置复杂度。

本领域技术人员应能理解，为确保本发明实施例的实施，本发明实施例所涉及到的柔性充电堆还可以包括功率堆、矩阵控制堆、能量通道、充电终端和布线系统等一些必要的结构，此外，还可以选择性地包括排风设备、电缆桥架、监控系统、报警系统和照明设备等，在此不再赘述。

下面以一优选实施例对本发明实施例柔性电力配置方法进行详细阐述。其中，以电动汽车为待充电设备为例进行说明。

S200：将充电终端与电动汽车相连。

其中，充电终端可以作为充电堆与电动汽车互动的接口，其接收电动汽车发出的充电需求值，并计算所需的充电模块数量，通知矩阵控制堆进行功率分配，并根据电动汽车需求动态调整实际输出电压、电流。本例中充电终端可以包括充电控制器、交互接口、测控装置、充电接口，并分别与电动汽车、矩阵控制堆、充电模块进行通讯。

S201：将柔性充电堆中各模块与充电接口进行柔性配置。

S202：将保护装置设置在柔性充电堆模块的内部

S203：充电终端接收电动汽车的充电功率需求。

S204：充电终端根据充电功率需求，计算需再投入本段直流母线的充电模块数量，并下发到矩阵控制堆。

S205：矩阵控制堆按所需的充电模块数量，将动态功率区中所需数量的充电模块投入对应的直流母线上，并同步将模块通讯线投切到对应的通讯总线上。

其中，动态功率区是实现功率动态分配的主要部分，该区域的模块可通过动态分配阵列投切到不同终端对应的直流母线上，以实现功率的动态分配。

S206：将柔性充电堆中未处于工作状态的模块进行关断休眠。

S207：充电终端实时接收电动汽车的需求信息，并自动调整直流母线上各个充电模块的输出电压电流值，并根据检测到的实际输出反馈值对其进行调整。

具体地，本步骤可以包括：

S2071：充电终端检测到电动汽车的需求值加大时，充电终端重新计算所需增加充电模块数量，并下发到矩阵控制堆。

其中，矩阵控制堆与该充电终端通讯连接，用于接收该充电终端的需求信息，并根据该需求信息提供对应的充电模块的数量，并控制该动态功率区中的所需数量的充电模块投切到该充电终端对应的直流母线上，以及闭锁该充电模块投切到其他直流母线上。

S2072:充电终端检测到电动汽车的需求值降低时，充电终端计算可以退出的充电模块数量，并下发到矩阵控制堆。

S2073：矩阵控制堆控制相应数量的充电模块退出，退出的充电模块自动恢复为功率可动态分配状态。

S208：充电终端检测到电动汽车的需求值加大时，充电终端重新计算所需增加充电模块数量，并下发到矩阵控制堆。

S209：矩阵控制堆根据动态功率区中可分配的充电模块数量，将需增加数量的充电模块投入对应的直流母线，并将信息反馈给充电终端。

S210：充电终端检测到充电结束后，充电终端通知矩阵控制堆将投入本段直流母线的动态功率区中的所有充电模块退出。

需要说明的是，上述柔性电力配置方法实施例和充/换电方法实施例可以不必按照上述描述的顺序执行，其也可以并行执行，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。

本发明实施例还提出一种充/换电方法，该方法中电力配置采用上述柔性电力配置方法实施例所描述的方法。

有关本实施例的说明可以参考柔性电力配置方法实施例，在此不再赘述。

基于与上述方法实施例相同的技术构思，本发明实施例还提供一种柔性电力配置装置，用于充/换电站。如图3所示，该配置装置30可以包括配置模块32和关断模块34。其中，配置模块32用于将柔性充电堆中各模块与充电接口进行柔性配置。关断模块34用于将柔性充电堆中未处于工作状态的模块进行关断休眠。

进一步地，在图3所述实施例的基础上，上述柔性电力配置装置还可以包括接口分配模块。其中，接口分配模块用于为柔性充电堆中的所有模块分配任一充电接口进行充电。

优选地，上述接口分配模块可以是动态分配阵列。该动态分配阵列由可控开关器件组成；该可控开关器件包括多个高压直流接触器；且该动态分配阵列中的各个可控开关器件受矩阵控制堆的控制。其中，矩阵控制堆包括控制单元(可以是FPGA/CPLD、DSP、单片机、工控机或PLC等)，其通过RS485或CAN通讯总线与充电终端通讯，并通过继电器接点控制动态分配阵列的直流接触器的分合。

这里，上述各个模块既可以采用硬件的方式来实现，也可以采用软件的方式来实现亦或采用软硬件相结合的方式来实现。在实际应用中，上述各个模块可以由诸如中央处理器、微处理器、数字信号处理去或现场可编程门阵列等来实现。用于实施各个模块的示例性硬件平台可以包括诸如具有兼容操作系统的基于Mac平台、iOS、Android OS等。各个模块之间的耦合或通信连接可以是通过接口来实现，也可以是电性或其他的形式。其中，通信连接包括但不限于2G、3G、4G、5G、WiFi连接等。

进一步地，在图3所述实施例的基础上，上述柔性电力配置装置还可以包括保护装置。其中，保护装置设置在柔性充电堆模块的内部。

优选地，上述保护装置可为二极管、双极性晶体管或场效应晶体管。

本领域技术人员可以理解，上述柔性电力配置装置还可以包括一些公知的结构，例如：CPU、存储器和总线等。其中，存储器包括但不限于随机存储器、闪存、只读存储器等。处理器包括但不限于ARM处理器、MIPS处理器等。总线可以包括数据总线、地址总线和控制总线。为了不必要地模糊本公开的实施例，这些公知的结构未在图3中示出。

此外，本发明实施例还提供了一种充/换电站。如图4所示，该充/换电站40包括上述柔性电力配置装置实施例30。

这里，柔性电力配置装置实施例和充/换电站实施例的有关说明可以参考相应的方法实施例，在此不再赘述。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。