一种充电桩集分器及高效充电调节方法与流程

1.本发明涉及到电动车充电技术领域，具体涉及到一种充电桩集分器及高效充电调节方法。


背景技术：

2.电动车具有环保、操控性好、经济省钱、智能化程度高等优势，其销量也获得了爆发性增长。当前仍存在一些因素限制了电动车的普及，其中之一为电动车充电桩数量较少，导致电动车充电不方便。
3.理论上，每销售一辆电动车应修建一个充电桩。而充电桩建设同时需要预留相应的停车位，如果为每一辆电动车修建充电桩将需要极大的土地面积，这显然是难以实现的。在现实中，充电桩的建设也存在多种难以克服的问题，例如，部分小区车辆较多，但共用面积较小，仅能修建少量的充电桩。其次，在春运高峰期电动车数量太多，高速停车场即使修建大量的充电桩也难以满足电动车的充电需求。但在非节日期间，出行的电动车较少，修建大量的充电桩会有很多处于闲置状态，需要付出较高的维护成本。显然因电动车数量暴涨，而大量修建充电桩不具有经济性，还会因为充电桩数量增多带来管理和维护难度。因此在修建充电桩数量较少的情况下满足大部分电动气车的充电需求，才是有效解决途径。
4.已有现有专利提出了对充电桩的充电接头进行扩展的思想，但这些专利提出扩展方案较复杂，成本较高。如充电机器人造价昂贵，适应范围有限，难以大量推广使用。同时在充电效率方面未有涉及，多台电动车在资源有限的情况下充电效率不高，后到者充电体验不好，容易有等待焦虑。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种充电桩集分器及高效充电调节方法，解决充电桩数量较少导致电动车充电不便的问题，解决如何使多台电动车在资源有限的情况下完成高效率短时间充电的问题。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
7.一种充电桩集分器的高效充电调节方法，包括以下步骤：
8.s1、将集分器的输入端口与充电桩连接；
9.s2、若干个电动车先后与所述集分器的不同输出端口连接；
10.s3、所述集分器通过调整每个输出端口的充电电流，使若干个电动车按照与其连接的先后顺序，依次完成充电。
11.进一步的，第1、2、
…
、n台电动车需要充电的电能分别为w1、w2、
…
、wn，当w1＞w2、w1＞w3、
…
、w1＞wi、w1＜wi+1、
…
、w1＜wn时；通过调节第2、3、
…
、i台电动车的充电电流，使第1台电动车优先充电完成。
12.进一步的，当第1台电动车充电完成后，所述集分器将第一个快充端口转换为普通端口，选择下一个输出端口作为快充端口，并调节第3、4、
…
、i台电动车的充电电流，保证第
2台电动车优先充电完成；依次类推，保证先连接所述集分器的电动车优先充完电。
13.进一步的，当w1＜w2、w1＜w3、
…
、w1＜wn，根据充电量自动调节每个电动车的最佳充电电流，使整体充电时间之和最小。
14.进一步的，所述集分器检测每个输出端口的实际功率，如果实际输出总功率大于所述充电桩的额定功率，则自动降低其最后一个输出端口的输出电流，使实际输出总功率小于充电桩的额定功率。
15.进一步的，所述集分器根据每个输出端口的充电电流以及充电时间计量每台电动车的充入的电能，经过通讯模块发送到终端设备进行收费。
16.一种充电桩集分器，包括
17.若干个输入端口，用于连接充电桩的枪头以及数据通信线；
18.若干个输出端口，用于分别连接每台电动车；
19.计量模块，连接输入端口，用于计量从充电桩充入的电能；
20.芯片控制模块，用于计算每个输出端口的分配电流，切换快充输出端口；
21.通讯模块，连接芯片控制模块，用于将实际充电量数据发送至终端设备，进行收费；
22.功率分配模块，连接芯片控制模块，用于控制每个所述输出端口的充电电流；
23.安全保护模块，用于监测到充电桩数据异常时，切断与充电桩之间的电连接。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.通过对每台电动车的充电电流进行调整，实现了在减少对整体充电效率的影响下，优先保证第一台电动车充电完成；当第一台电动车充电完成后，自动断电，第二台电动车转为快充模式，并且重新分配其它各个电动车的充电电流，保证第二台电动车优先充电完成；依次类推，实现先连接集分器的电动车优先充完电，从而提高多台电动车共同充电时的充电效率，缓解后到者的充电焦虑，提升充电体验；
26.充电集分器具有便携，便于随时随地扩展充电接口，可低成本实现一台充电桩给多台电动车充电，特别适用于充电桩有限，需要充电的电动车过多的情形。
附图说明
27.图1为本发明充电调节方法流程图；
28.图2为本发明集分器的外观图；
29.图3为本发明集分器的原理图；
30.图4为本发明充电调节方法流程图；
具体实施方式
31.下面将结合本发明中的附图，对本发明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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“水平”、“垂直”等指示的方位或位置关系为均基于附图所示的方位或位置关
系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.实施例1
34.如图1和图2所示，一种充电桩集分器的高效充电调节方法，包括以下步骤：
35.s1、将集分器的输入端口与充电桩连接，其中，使用电源线连接两者的电源线接口，使数据线连接两者的数据线接口，设置充电桩的额定功率；
36.s2、若干个电动车先后与所述集分器的不同输出端口连接；
37.s3、所述集分器通过调整每个输出端口的充电电流，使若干个电动车按照与其连接的先后顺序，依次完成充电。
38.具体的，设充电桩的额定功率为p，输出额定电压为u,输出额定电流为i，第1、2、
…
、n台电动车需要充电的电能分别为w1、w2、
…
、wn；每台电动车的充电时间设为t1，t2，t3，t4，
…
tn。
39.需要使第一台电动车优先充电完成，即t1＜t2、t1＜t3、
…
、t1＜tn。
40.且需使
41.该模式对应的拉格朗日函数为：
[0042][0043]
其中f＝t1+t2+t3+
…
+tn，分别对各项充电时间求偏导
[0044][0045][0046][0047][0048]
[0049][0050]
上式中，β2、β3、
…
、βn均大于0，才能延长这些参数所对应的充电时间，使第1台车充电时间缩短。同时式子不为负数，β2、β3、
…
、βn均应小于1。
[0051]
由于电动车需要充电的能量越多，充电时间越长，需要充电的能量越少，充电时间越短。
[0052]
当第一台电动车需要充电的电能位于其它电动车需要充电的电能之间时，即w1＞w2、w1＞w3、
…
、w1＞wi、w1＜w
i+1
、
…
、w1＜wn。
[0053]
同时考虑到使整体充电时间最优，显然第一台车充电时间t1长于第2、3、
…
、i台车的充电时间，但短于第i+1、
…
、n台车的充电时间，即t1＞t2、t1＞t3、
…
、t1＞ti、t1＜t
i+1
、
…
、t1＜tn。
[0054]
此时，第1台车充电优先，那么多台车整体的充电时间就要给第1台车充电时间让步。因此需要对第2、3、
…
、i台车的充电时间(电流)进行调节，以保证第1台车最先完成充电。但为了尽量保证整体充电效率，第i+1、
…
、n台车的充电时间均长于第1台车的充电时间，调节第i+1、
…
、n台车的充电参数会降低整体的充电效率。故此时不调整第i+1、
…
、n台电动车的充电参数，即β
i+1
,
…
βn＝0，仅调整第2、3、
…
、i台电动车的充电参数。
[0055]
令
[0056][0057][0058][0059]
上述三式相加，得
[0060][0061]
当时，可保证第1台车优先完成充电。
[0062]
考虑到尽可能的减少对整体充电效率的影响，t2、t3、
…
、ti在调整后应与需要充电的电能成比例，即β2＝β3＝
…
＝βi。
[0063]
于是
[0064][0065]
令于是
[0066]
将β2、β3、
…
、βn代入式(3)～(8)后，
[0067][0068]
再代入公式(1)即可得到λ值，
[0069][0070]
令
[0071][0072]
则然后代入公式(3)～(8)得到每台电动车的充电时间
[0073][0074]
根据w＝uit可得到每个充电端口的最佳充电电流值
[0075][0076][0077][0078]
[0079][0080]
上述方案对第2、3、
…
、i台电动车的充电电流进行调整，实现了在减少对整体充电效率的影响下，优先保证第一台电动车充电完成。
[0081]
按照上述的先来先充电的快充模式，当第一台电动车充电完成后，自动断电，第二台电动车转为快充模式，并且重新分配其它各个电动车的充电电流，以此类推。
[0082]
进一步的，如图4所示，当第一台电动车充电完成后，所述集分器将第一个快充端口转换为普通端口，选择下一个输出端口作为快充端口，并调节第3、4、
…
、i台电动车的充电电流，保证第二台电动车优先充电完成；依次类推，保证先连接所述集分器的电动车优先充完电。
[0083]
进一步的，所述集分器检测每个输出端口的实际功率，如果实际输出总功率大于所述集分器的额定功率，则自动降低其最后一个输出端口的输出电流，使实际输出总功率小于充电桩的额定功率。
[0084]
进一步的，所述集分器根据每个输出端口的充电电流以及充电时间计量每台电动车的充入的电能，经过通讯模块发送到终端设备进行收费。
[0085]
实施例2
[0086]
本实施例与实施例1区别在于，当w1＜w2、w1＜w3、
…
、w1＜wn，也就是说，第一台电动车本身所需充电量为最小，时间本来就最少，那么，根据充电量自动调节每个电动车的最佳充电电流，使整体充电时间之和最小。
[0087]
具体的，该模式的拉格朗日函数为
[0088][0089]
分别对t1，t2，t3，
…
，tn求偏导，且充电时间均大于0，可得到充电时间的表达式
[0090][0091][0092][0093][0094]
将求得的充电时间表达式代入公式(2)得到λ的值，
[0095][0096]
于是最短的充电时间分别为
[0097][0098][0099][0100][0101]
根据w＝uit可得到每个充电端口的最佳充电电流值
[0102][0103][0104][0105]
集分器通过以上方法分配电流，使整体充电时间之和最小。
[0106]
实施例3
[0107]
如图2和图3所示，一种充电桩集分器，包括
[0108]
若干个输入端口，用于连接充电桩的枪头以及数据通信线；
[0109]
若干个输出端口，用于分别连接每台电动车；
[0110]
计量模块，连接输入端口，用于计量从充电桩充入的电能；
[0111]
芯片控制模块，用于计算每个输出端口的分配电流，切换快充输出端口；
[0112]
通讯模块，连接芯片控制模块，用于将实际充电量数据发送至终端设备，进行收费；
[0113]
功率分配模块，连接芯片控制模块，用于控制每个所述输出端口的充电电流；
[0114]
安全保护模块，用于监测到充电桩数据异常时，切断与充电桩之间的电连接。
[0115]
本方案的充电集分器具有便携，便于随时随地扩展充电接口。可低成本实现一台充电桩给多台电动车充电，特别适用于充电桩有限，需要充电的电动车过多的情形。
[0116]
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。

技术特征：
1.一种充电桩集分器的高效充电调节方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将集分器的输入端口与充电桩连接；s2、若干个电动车先后与所述集分器的不同输出端口连接；s3、所述集分器通过调整每个输出端口的充电电流，使若干个电动车按照与其连接的先后顺序，依次完成充电。2.根据权利要求1所述的一种充电桩集分器的高效充电调节方法，其特征在于，设第1、2、
…
、n台电动车需要充电的电能分别为w1、w2、
…
、w
n
，当w1＞w2、w1＞w3、
…
、w1＞w
i
、w1＜w
i+1
、
…
、w1＜w
n
时；通过调节第2、3、
…
、i台电动车的充电电流，使第1台电动车优先充电完成。3.根据权利要求2所述的一种充电桩集分器的高效充电调节方法，其特征在于，设每台电动车的充电时间设为t1，t2，t3，t4，
…
t
n
，充电桩的额定功率为p，则需使对应的拉格朗日函数为其中f＝t1+t2+t3++t
n
，分别对各项充电时间求偏导，得，分别对各项充电时间求偏导，得∵∵∵∵∵∵∵∵∵
β2、β3、
…
、β
n
的值均大于0小于1，且令β
i+1
,β
n
＝0，仅调整第2、3、
…
、i台电动车的充电参数β。4.根据权利要求2所述的一种充电桩集分器的高效充电调节方法，其特征在于，当第1台电动车充电完成后，所述集分器将第一个快充端口转换为普通端口，选择下一个输出端口作为快充端口，并调节第3、4、
…
、i台电动车的充电电流，保证第2台电动车优先充电完成；依次类推，保证先连接所述集分器的电动车优先充完电。5.根据权利要求1所述的一种充电桩集分器的高效充电调节方法，其特征在于，当w1＜w2、w1＜w3、
…
、w1＜w
n
，根据充电量自动调节每个电动车的最佳充电电流，使整体充电时间之和最小。6.根据权利要求1所述的一种充电桩集分器的高效充电调节方法，其特征在于，所述集分器检测每个输出端口的实际功率，如果实际输出总功率大于所述充电桩的额定功率，则自动降低其最后一个输出端口的输出电流，使实际输出总功率小于充电桩的额定功率。7.根据权利要求1所述的一种充电桩集分器的高效充电调节方法，其特征在于，所述集分器根据每个输出端口的充电电流以及充电时间计量每台电动车的充入的电能，经过通讯模块发送到终端设备进行收费。8.根据权利要求1所述的一种充电桩集分器，其特征在于，包括若干个输入端口，用于连接充电桩的枪头以及数据通信线；若干个输出端口，用于分别连接每台电动车；计量模块，连接输入端口，用于计量从充电桩充入的电能；芯片控制模块，用于计算每个输出端口的分配电流，切换快充输出端口；通讯模块，连接芯片控制模块，用于将实际充电量数据发送至终端设备，进行收费；功率分配模块，连接芯片控制模块，用于控制每个所述输出端口的充电电流；安全保护模块，用于监测到充电桩数据异常时，切断与充电桩之间的电连接。

技术总结
本发明公开一种充电桩集分器的高效充电调节方法，包括以下步骤：S1、将集分器与充电桩连接；S2、若干个电动车先后与所述集分器的不同输出端口连接；S3、所述集分器通过调整每个输出端口的充电电流，使若干个电动车按照与其连接的先后顺序，依次完成充电；本发明在减少对整体充电效率的影响下，优先保证第一台电动车充电完成，实现先连接集分器的电动车优先充完电，从而提高多台电动车共同充电时的充电效率，提升充电体验。提升充电体验。提升充电体验。


技术研发人员：李向荣 刘祖春 邓兵 李锋林 陈卫东 罗金水生 张旭 张强 刘俊 赵勇 林剑南
受保护的技术使用者：湖北东明电气股份有限公司
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/7/4