本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种大功率的充电控制方法、充电系统及控制单元。
背景技术：
环境和能源问题促使全球电动车行业快速发展，而充电桩作为电动汽车的能量补给站，未来必定像加油站一样普及。随着技术的发展，大功率充电的趋势越来越明显。其中一个趋势就是充电堆的技术应用，该应用需要解决：为充电站总共提供一个nkw功率的充电堆，集中式管理，通过分出n个终端来给车充电。因为功率很大，对较多功率模块(可能达到几百个)的合理安全调度，成为了目前行业的难点。
另外，假如在一个充电系统中，共设置有10个机柜和12个充电枪，若要实现多辆汽车的均充充电，需提供120(10*12＝120)个功率分配单元才能达到硬件结构“全矩阵”的要求，即，每个机柜内均设置12个功率分配单元，且每个充电枪均与各个机柜内的一个功率分配单元相连。这样的话，该充电系统的成本也较高。
技术实现要素：
为解决现有技术中上述充电系统复杂度高、成本高的技术问题，本发明提供一种大功率的充电控制方法、充电系统及控制单元，可降低充电系统的成本及复杂度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种大功率的充电控制方法，用于为多辆汽车确定待分配的功率模块，包括：
步骤s10.分别识别每辆汽车可调度的机柜，其中，第m个机柜内设置多个功率模块及pm个功率分配单元，第n个充电枪连接不同机柜内的qn个功率分配单元，而且，m、n分别为大于2的自然数，pm为大于1且小于n的自然数，qn为大于1且小于m的自然数，m＝1、2、…、m，n＝1、2、…、n，m为机柜的数量，n为充电枪的数量；
步骤s20.根据第一分配方式依次为每辆汽车确定待分配的功率模块，其中，所述第一分配方式为：在当前汽车所对应的可调度的每个机柜内，均为当前汽车确定一个待分配的功率模块；
步骤s30.判断所有汽车所分配的功率模块数是否相同，若是，则执行步骤s50；若否，则执行步骤s40；
步骤s40.确定分配最多功率模块数的汽车，并将分配功率模块数小于所述最多功率模块数的汽车加入第一队列，而且，根据第二分配方式依次为所述第一队列中的每辆汽车确定待分配的功率模块，然后执行步骤s30，其中，第二分配方式为：在当前汽车所对应的可调度的其中一个机柜内，为当前汽车确定一个待分配的功率模块；
步骤s50.依次判断第二队列中的每辆汽车是否满足预设的停止分配条件，若是，则执行步骤s60；若否，则执行步骤s70；其中，第二队列在初始时包括所有汽车；
步骤s60.将满足所述停止分配条件的汽车从第二队列中删除；
步骤s70.根据第二分配方式依次为第二队列中的每辆汽车确定待分配的功率模块；
步骤s80.判断所有机柜内的剩余功率模块数是否均为0或第二队列是否为空，若是，则结束；若否，则执行步骤s50。
优选地，所述预设的停止分配条件包括：
当前汽车的充电功率达到需求功率；和/或，
当前汽车的充电电流达到充电枪的限流值；和/或，
当前汽车所对应的每个机柜内的剩余功率模块数均为0；和/或，
当前汽车所对应的任一功率分配单元停止充电。
优选地，在所述步骤s40中，在当前汽车所对应的其中一个机柜内，为当前汽车确定一个待分配的功率模块，包括：
步骤s41.判断当前汽车所对应的具有剩余功率模块的机柜的数量是否为1，若是，则执行步骤s42；若否，则执行步骤s43；
步骤s42.为当前汽车在其所对应的具有剩余功率模块的机柜内确定一个待分配的功率模块，然后执行步骤s30；
步骤s43.确定当前汽车所对应的每个机柜内的剩余功率模块数，并判断每个机柜内的剩余功率模块数是否相同，若否，则执行步骤s44；若是，则执行步骤s45；
步骤s44.在当前汽车所对应的具有最多剩余功率模块数的机柜内，为当前汽车确定一个待分配的功率模块，然后执行步骤s30；
步骤s45.将当前汽车所对应的多个机柜进行排序，并在排序后的第一个机柜内为当前汽车确定一个待分配的功率模块，然后执行步骤s30。
优选地，所述步骤s44包括：
步骤s441.判断具有最多剩余功率模块数的机柜的数量是否为1，若是，则执行步骤s442；若否，则执行步骤s443；
步骤s442.在具有最多剩余功率模块数的机柜内，为当前汽车确定一个待分配的功率模块，然后执行步骤s30；
步骤s443.将具有最多剩余功率模块数的多个机柜进行排序，并在排序后的第一个机柜内为当前汽车确定一个待分配的功率模块，然后执行步骤s30。
优选地，在所述步骤s40中，根据第二分配方式依次为所述第一队列中的每辆汽车确定待分配的功率模块，包括：
将第一队列中的所有汽车进行排序，并根据第二分配方式按顺序依次为所述第一队列中的每辆汽车确定待分配的功率模块。
优选地，在所述步骤s70中，根据第二分配方式依次为第二队列中的每辆汽车确定待分配的功率模块，包括：
将第二队列中的所有汽车进行排序，并根据第二分配方式按顺序依次为所述第二队列中的每辆汽车确定待分配的功率模块。
本发明还构造一种充电系统的控制单元，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如上述任意一项所述方法的步骤。
本发明还构造一种大功率的充电系统，其特征在于，包括控制单元、m个机柜、n个充电枪，第m个机柜内设置多个功率模块及pm个功率分配单元，第n个充电枪连接不同机柜内的qn个功率分配单元，其中，且m、n分别为大于2的自然数，pm为大于1且小于n的自然数，qn为大于1且小于m的自然数，m＝1、2、…、m，n＝1、2、…、n，而且，所述控制单元为权利要求6所述的控制单元。
优选地，所述控制单元的数量为m个，其中，每一控制单元均设置在其中一个机柜内，且与该机柜内的所有功率分配单元通讯连接，而且，在m个控制单元中，其中一个控制单元为主控制单元，其它控制单元为从控制单元，且主控制单元与每个从控制单元通讯连接。
优选地，在汽车使用双枪模式进行充电时，与所述汽车连接的两个充电枪所对应的功率分配单元均不在同一机柜内。
实施本发明的技术方案，通过本发明的充电控制方法可为每辆汽车分到数量相对平均的功率模块，从而实现多辆汽车的均充充电的目的，降低了系统的复杂度。而且，充电系统为“偏矩阵”结构，即，每个机柜内设置的功率分配单元的数量小于充电枪的数量，每个充电枪所连接的功率分配单元的数量小于机柜的数量，因此，也降低了充电系统的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明大功率的充电控制方法实施例一的流程图；
图2是本发明大功率的充电系统实施例一的结构示意图。
具体实施方式
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。
图1是本发明大功率的充电控制方法实施例一的流程图，首先说明的是，该实施例的充电控制方法应用在大功率的充电系统中，该充电系统包括m个充电柜、n个充电枪，而且，第m个机柜内设置多个功率模块及pm个功率分配单元，第n个充电枪连接不同机柜内的qn个功率分配单元，其中，m、n分别为大于2的自然数，pm为大于1且小于n的自然数，qn为大于1且小于m的自然数，m＝1、2、…、m，n＝1、2、…、n。当该充电系统需要同时为多辆汽车进行充电时，每辆汽车均可通过相应充电枪连接相应的多个功率分配单元。然后，控制单元使用该实施例的充电控制方法为每辆汽车确定待分配的功率模块，即，确定各个功率模块的调度信息。当开始充电时，控制单元将各个功率模块的调度信息发送至相应机柜内的功率分配单元，从而实现大功率的均充充电控制。下面说明该实施例的充电控制方法，该实施例的充电控制方法包括以下步骤：
步骤s10.分别识别每辆汽车可调度的机柜，其中，第m个机柜内设置多个功率模块及pm个功率分配单元，第n个充电枪连接不同机柜内的qn个功率分配单元，而且，m为机柜的数量，n为充电枪的数量，m、n分别为大于2的自然数，pm为小于n的自然数，qn为小于m的自然数，m＝1、2、…、m，n＝1、2、…、n；
步骤s20.根据第一分配方式依次为每辆汽车确定待分配的功率模块，其中，第一分配方式为：在当前汽车所对应的可调度的每个机柜内，均为当前汽车确定一个待分配的功率模块；
步骤s30.判断所有汽车所分配的功率模块数是否相同，若是，则执行步骤s50；若否，则执行步骤s40；
步骤s40.确定分配最多功率模块数的汽车，并将分配功率模块数小于最多功率模块数的汽车加入第一队列，而且，根据第二分配方式依次为第一队列中的每辆汽车确定待分配的功率模块，然后执行步骤s30，其中，第二分配方式为：在当前汽车所对应的可调度的其中一个机柜内，为当前汽车确定一个待分配的功率模块；
步骤s50.依次判断第二队列中的每辆汽车是否满足预设的停止分配条件，若是，则执行步骤s60；若否，则执行步骤s70；其中，第二队列在初始时包括所有汽车；
步骤s60.将满足停止分配条件的汽车从第二队列中删除；
步骤s70.根据第二分配方式依次为第二队列中的每辆汽车确定待分配的功率模块；
步骤s80.判断所有机柜内的剩余功率模块数是否均为0或第二队列是否为空，若是，则结束；若否，则执行步骤s50。
在一个可选实施例中，预设的停止分配条件可包括下列中的一个或多个：
当前汽车的充电功率达到需求功率；
当前汽车的充电电流达到充电枪的限流值；
当前汽车所对应的每个机柜内的剩余功率模块数均为0；
当前汽车所对应的任一功率分配单元停止充电。
在一个可选实施例中，在步骤s40中，在当前汽车所对应的其中一个机柜内，为当前汽车确定一个待分配的功率模块，包括：
步骤s41.判断当前汽车所对应的具有剩余功率模块的机柜的数量是否为1，若是，则执行步骤s42；若否，则执行步骤s43；
步骤s42.为当前汽车在其所对应的具有剩余功率模块的机柜内确定一个待分配的功率模块，然后执行步骤s30；
步骤s43.确定当前汽车所对应的每个机柜内的剩余功率模块数，并判断每个机柜内的剩余功率模块数是否相同，若否，则执行步骤s44；若是，则执行步骤s45；
步骤s44.在当前汽车所对应的具有最多剩余功率模块数的机柜内，为当前汽车确定一个待分配的功率模块，然后执行步骤s30；
步骤s45.将当前汽车所对应的多个机柜进行排序，并在排序后的第一个机柜内为当前汽车确定一个待分配的功率模块，然后执行步骤s30，排序方式例如为：按相应功率分配单元的id号由小到大排序，或，按相应功率分配单元的id号由大到小排序。
在该实施例中，在为当前汽车确定待分配的功率模块时，有两种情况：一、该汽车所对应的所有机柜中仅有一个机柜具有剩余功率模块，则直接在该机柜中为该汽车确定一待分配的功率模块即可；二、该汽车所对应的所有机柜中有多个机柜都具有剩余功率模块，此时，应首先确定出每个机柜内的剩余功率模块数，并判断每个机柜内的剩余功率模块数是否相同，若不相同，就在具有最多剩余功率模块数的机柜中，为当前汽车确定一个待分配的功率模块；若相同，就对该汽车所对应的各个机柜进行排序，然后在排序后的第一个机柜内，为当前汽车确定一个待分配的功率模块。
进一步地，步骤s44可具体包括：
步骤s441.判断具有最多剩余功率模块数的机柜的数量是否为1，若是，则执行步骤s442；若否，则执行步骤s443；
步骤s442.在具有最多剩余功率模块数的机柜内，为当前汽车确定一个待分配的功率模块，然后执行步骤s30；
步骤s443.将具有最多剩余功率模块数的多个机柜进行排序，并在排序后的第一个机柜内为当前汽车确定一个待分配的功率模块，然后执行步骤s30，排序方式例如为：按相应功率分配单元的id号由小到大排序，或，按相应功率分配单元的id号由大到小排序。
在该实施例中，若该汽车所对应的所有机柜中有多个机柜都具有剩余功率模块，且各个机柜的剩余功率模块数不相同的情况，则可首先判断具有最多剩余功率模块数的机柜的数量是1个还是多个，若是1个，则直接在该具有最多剩余功率模块数的机柜内确定一个待分配的功率模块即可；若是多个，则为具有最多剩余功率模块数的多个机柜进行排序，然后在排序后的第一个机柜内，为当前汽车确定一个待分配的功率模块。
在一个优选实施例中，在步骤s40中，可将第一队列中的所有汽车进行排序，例如，按汽车的id号由小到大排序，或，按汽车的id号由大到小排序，并根据第二分配方式按顺序依次为第一队列中的每辆汽车确定待分配的功率模块。同样地，在步骤s70中，可将第二队列中的所有汽车进行排序，并根据第二分配方式按顺序依次为第二队列中的每辆汽车确定待分配的功率模块。当然，在其它实施例中，若需要多次执行步骤s40时，可将两种排序方式交替执行，即，在第一次执行步骤s40时，按汽车的id号由小到大排序；在第二次执行步骤s40时，按汽车的id号由大到小排序，依次类推。
本发明还构造一种大功率的充电系统，该充电系统包括有：控制单元、m个机柜、n个充电枪，第m个机柜内设置多个功率模块及pm个功率分配单元，第n个充电枪连接不同机柜内的qn个功率分配单元，其中，且m、n分别为大于2的自然数，pm为大于1且小于n的自然数，qn为大于1且小于m的自然数，m＝1、2、…、m，n＝1、2、…、n。另外，控制单元包括处理器和存储器，且处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如上述实施例所示的大功率的充电控制方法的步骤。
在一个可选实施例中，控制单元的数量为m个，其中，每一控制单元均设置在其中一个机柜内，且与该机柜内的所有功率分配单元通讯连接，而且，在m个控制单元中，其中一个控制单元为主控制单元，其它控制单元为从控制单元，且主控制单元与每个从控制单元通讯连接。在该实施例中，每个机柜中都设置一控制单元，且各个机柜内的控制单元之间通讯连接，例如，通过can接口连接，形成一主多从的模式。而且，每个控制单元还可与本机柜内的功率分配单元通讯连接。在实际应用中，每个控制单元从本机柜内的功率分配单元接收汽车的id号、需求信息，从控制单元再将相应汽车的id号、需求信息发送至主控制单元。然后，由主控制单元根据上述方法确定每辆汽车可分配的功率模块，即，确定功率模块的调度信息，然后再将相应的调度信息发送至相应的从控制单元。各个控制单元在获取到相应的调度信息后，再将其发送至本机柜内的功率分配单元，从而实现大功率的充电控制。
再进一步地，当汽车为双枪汽车时，可选择双枪模式进行充电。在双枪模式下，与该汽车连接的两个充电枪所对应的功率分配单元均不在同一机柜内。即，与同一辆汽车对应的多个功率分配单元均不在同一机柜内。
下面结合图2具体说明上述本发明的充电控制方法的工作过程：
在图2所示的充电系统中，共设置10个机柜及12个充电枪，即，m＝10，n＝12。另外，黑色实线和黑色虚线代表汽车是双枪充电，黑色实线代表枪1，黑色虚线代表枪2，即，该充电系统可同时为6辆双枪的汽车进行充电。而且，机柜1-10分别设置4、3、3、3、3、4、3、3、3、3个功率分配单元，即，pm＝{4、3、3、3、3、4、3、3、3、3}，m＝1、2、…、10。1号车的枪1分别连接设置在机柜1、4、5内的三个功率分配单元，1号车的枪2分别连接设置在机柜6、9、10内的三个功率分配单元，2号车的枪1分别连接设置在机柜1、2、5内的三个功率分配单元，…，6号车的枪1分别连接设置在机柜2、5内的两个功率分配单元，6号车的枪2分别连接设置在机柜7、10内的两个功率分配单元，即，qn＝{3、3、3、3、3、3、3、3、2、2、2、2}，n＝1、2、…、12。这样，该充电系统仅采用了32个功率分配单元，属于“偏矩阵”结构，相比现有技术，大大减少了功率分配单元的数量。
另外，每个机柜内都设置有多个功率模块，一般不超过10个，各个机柜内的功率模块的数量可相同也可不同。假如具体应用场景要求：10机柜共提供96个15kw的功率模块，总功率为1440kw，可满足最多6辆240～300kw的汽车同时充电，总功率足够时各个汽车满充，总功率不够时功率需均分给6辆汽车。
首先，可根据图2所示的架构建立矩阵列表，如表1所示，通过建立矩阵列表可确定汽车、机柜、每个机柜中的功率模块数。该矩阵列表可在充电系统构架好后预先建立，并存储在系统中，以便在充电时调用。
表1
当有汽车通过充电枪接入该充电系统时，由于同一充电枪的功率分配单元在同一条can总线上，因此，可在步骤s10中，将每辆汽车可调度功率模块的机柜自动识别出来，即，识别出图2中的黑色节点，识别结果如表2所示。
表2
接着，在步骤s20中，根据第一分配方式依次为每辆汽车确定待分配的功率模块，即，给所有车对应连接的每个功率分配单元先分配一个功率模块，分配结果如表3所示，从而保证每个功率分配单元都能正常开启。
表3
接着，根据每辆汽车所分配的功率模块数，可获得：汽车1-4均分配了6个功率模块，而汽车5、6仅分配了2个功率模块，此时，可在步骤s30中确定这6辆汽车所分配的功率模块数并不相同，然后，在步骤s40中，将汽车5、6按id号由小到大加入第一队列，然后根据第二分配方式依次为第一队列中的每辆汽车确定待分配的功率模块，具体地，先对汽车5进行分配，在确定待分配的功率模块时，先确定出汽车5所对应的各个机柜内的剩余模块数：机柜2、3、7、8均剩7个剩余功率模块，这四个机柜的剩余功率模块数相同，此时，则按相应功率分配单元的id号对这四个机柜进行排序，例如，排序后的机柜的顺序为：机柜2、机柜3、机柜7、机柜8，则可在机柜2内为汽车5分配一个功率模块，分配结果如表4所示。然后，用同样的方法，可在机柜7内为汽车6分配一个功率模块，分配结果如表5所示。
表4
表5
再接着，当步骤s40对汽车5、6均分配一功率模块后，重新执行步骤s30，此时，6辆汽车所分配的功率模块数依然不相同，继续执行步骤s40。在步骤s40中，按上面同样的方法再分别为汽车5、6各分配一功率模块，分配结果如表6所示，此时，各个汽车所分配的功率模块数是相同的，均为6个，然后可执行步骤s50。
表6
在步骤s50中，依次判断6辆汽车是否满足预设的停止分配条件，由于此时，每辆汽车所分配的6个功率模块的总功率才90kw，还未达到需求功率，电流值也未达到充电枪的限流值，所对应的机柜内也还有剩余功率模块，各个功率分配单元也未因故障停机，因此，继续执行步骤s70。在步骤s70中，将6辆汽车按车id号排序，一次分配一个功率模块。当分配到当前车时，在对应连接的具有最多剩余模块数的机柜内分，如果剩余模块数相同则按各个机柜中的相应功率分配单元的id号对各机柜进行排序，选择排第一的机柜中的功率模块。其它汽车也按此方法确定待分配的功率模块，循环执行该方法，直到所有机柜内的剩余功率模块数均为0，或，所有汽车均满足停止分配条件，最终的分配结果如表7所示。
表7
通过以上方法来确定每辆汽车待分配的功率模块数，可保证任意辆车充电时，分到的功率模块数都是最优，从而实现多辆汽车的均充充电方式。应理解，均充为各个汽车获得相对平均的功率，例如，在另一个应用场景中，如果功率模块的总数为100，通过以上的充电控制方法，可确定六辆汽车的分配结果为：17，17，17，17，16，16，即，六辆汽车相对均分。
最后需说明的是，以上只是本发明的一个具体实施例，在其它例子中，机柜的数量、每个机柜中的功率分配单元个数及功率模块个数均可按实际应用场景设置。而且，在不同的应用场景中，每个充电枪所连接的功率分配单元数可根据实际需要来确定。当充电系统的架构变化时，矩阵序列也会相应变化，因此，可根据需求的不同灵活设置矩阵序列中的功率分配单元节点，但不管矩阵序列如何变化，均可通过本发明的充电控制方法来给每辆车分到相对平均的功率模块。
另外，本发明的充电控制方法还可用于仿真，当出现某充电系统大功率均充需求时，只需要先构架出对应的功率分配单元矩阵连接节点图，将该图的连接方式作为输入带入到方法中，从而可确定出是否可以达到均分功率模块的结果，如果结果是可以，则说明该充电系统的架构可以作为实际连接方案去使用。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。