本发明涉及充电功率分配，具体为一种充电功率分配系统及方法。
背景技术：
1、随着电动车的普及，换电柜应运而生，换电柜可以为电动车提供共享电池，该共享电池平时在换电柜中充电，当用户需要使用时从换电柜中借出，目前，换电柜在对电池进行充电时，采用的是平均分配充电功率的方式，即换电柜中插入的每个电池均分配相同的充电功率进行充电，现有的充电方式会造成换电柜的充电端口功率浪费，充电效率较低，且并未有对部分充电端口的电路过载状态充电进行处理的手段。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种充电功率分配系统及方法，具备对高负荷端口进行分流，避免出现过载的情况等优点，解决了上述技术问题。
3、(二)技术方案
4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种充电功率分配系统，包括数据检测模块、数据分析模块、数据决策模块、交互模块和安全保护模块；
5、所述数据检测模块包括数据收集单元和状态检测单元，所述数据收集单元用于收集每个充电端口是否正在使用、当前充电端口的电流值、当前充电端口的电压值以及当前充电端口的功率负载情况，所述状态检测单元用于将数据收集单元收集的数据建立数据检测集sjjc，并将数据检测集sjjc发送至数据分析模块中；
6、所述数据分析模块用于数据检测集sjjc中的每个充电端口中的载荷情况进行判断，并对载荷判断结果进行等级划分，等级划分包括端口空闲、低负载、中负载和高负载，在判断完成后将判断结果发送到数据决策模块；
7、所述数据决策模块包括决策计算单元、充电端口调度单元和数据更新单元，所述决策计算单元用于对数据分析模块中判断每个高负载的端口，计算出调度方案，并将调度方案发送至充电端口调度单元，对充电端口进行调度，所述数据更新单元用于在充电端口调度单元进行调度后，对调度前高负载的端口进行重新测量端口功率负载，并发送给安全保护模块；
8、所述安全保护模块包括数据预警单元和报警单元，所述数据预警单元对数据更新单元中发送的数据进行判断，判断其变化率是否降低，若并未降低则启动报警单元，将数据发送到交互模块中，同时所述安全保护模块直接读取数据检测集sjjc中的数据，对充电端口的电流值和充电端口的电压值进行约束，若不满足约束则启动报警单元，将数据发送到交互模块中；
9、所述交互模块将数据发送给管理人员，并提醒管理人员进行检修，同时交互模块还包括管理人员主动介入数据决策模块中的决策计算单元，对指定端口进行调度。
10、作为本发明的优选技术方案，所述数据检测模块中构建数据检测集sjjc的具体表达式如下：
11、
12、其中，s1、s2、…、sn分别表示n个不同的充电端口正在使用的情况，si表示第i个充电端口正在使用的情况，当si＝0表示当前充电端口未使用，当si＝1表示当前充电端口正在使用，i1、i2、…、in分别表示n个不同的充电端口的电流值，u1、i2、…、un分别表示n个不同的充电端口的电压值，p1、p2、…、pn分别表示n个不同的充电端口的功率载荷。
13、作为本发明的优选技术方案，所述数据分析模块对不同端口载荷情况进行判断的表达式如下：
14、
15、其中，si表示第i个充电端口正在使用的情况，pi表示第i个充电端口的功率载荷值，pi_max表示第i个充电端口的最大功率载荷，pdi表示第i个充电端口判断函数。
16、作为本发明的优选技术方案，所述决策计算单元的具体决策步骤如下：
17、a1、判断是否存在高负载的端口，若不存在则直接结束数据决策模块的后续步骤，若存在则执行步骤a2；
18、a2、当第j个充电端口的判断函数pdj输出值为高负载时，构建载荷平衡方程，并依据载荷平衡方程对调度方案进行求解；
19、a3、选取所有调度方案中低负载以及空闲占比最多的作为输出的调度方案。
20、作为本发明的优选技术方案，所述步骤a2中的载荷平衡方程表达式如下：
21、
22、其中，pj表示第j个处于高负载的充电端口的功率载荷值，pk表示第k个处于低负载或中负载的充电端口的功率载荷值，pj_max表示第j个充电端口的最大功率载荷，∑k表示对k个非高负载的充电端口剩余载荷进行计算，pk_max第k个充电端口的最大功率载荷，f(d)表示平衡函数，表示第k个充电端口的调度损耗。
23、作为本发明的优选技术方案，所述充电端口调度单元依据步骤a3输出的调度方案进行调度，所述数据更新单元在两个相同时间间隔内对第j个处于高负载的充电端口的功率载荷值pj的变化值进行记录。
24、作为本发明的优选技术方案，所述数据预警单元对数据更新单元中发送的数据进行判断的具体表达式如下：
25、
26、其中，和分别表示在时刻t1、t2、t3和t4时第j个充电端口的功率载荷值，bhl表示变化率，若bhl≤0，则不进行预警，bhl>0将数据发送到交互模块中，需要管理人员进行判断。
27、作为本发明的优选技术方案，所述安全保护模块对充电端口的电流值和充电端口的电压值的约束如下：
28、
29、其中，iq表示第q个充电端口的电流值，uq表示第q个充电端口的电压值，i0和u0分别表示电流和电压的阈值。
30、本发明还提供一种充电功率分配方法，采用了上述的一种充电功率分配系统，包括以下步骤：
31、s1、通过数据检测模块对每个充电端口数据信息进行收集，包括是否正在使用、当前充电端口的电流值、前充电端口的电压值以及当前充电端口的功率负载情况，并建立数据检测集sjjc；
32、s2、通过数据分析模块将数据检测集sjjc中的每个充电端口中的载荷情况进行判断，并对载荷判断结果进行等级划分；
33、s3、之后通过数据决策模块计算出调度方案并进行实施；
34、s4、通过安全保护模块对不安全的情况进行预警，不安全的情况包括变化率为负值、充电端口的电流值和充电端口的电压值不满足约束；
35、s5、管理人员通过交互模块确认预警和报警的情况，并对充电端口进行检修
36、与现有技术相比，本发明提供了一种充电功率分配系统及方法，具备以下有益效果：
37、1、本发明通过对各个充电端口是否正在使用、当前充电端口的电流值、当前充电端口的电压值以及当前充电端口的功率负载情况进行收集，并判断每个高负载的端口，计算出调度方案，并将调度方案发送至充电端口调度单元，对充电端口进行调度，从而实现了对高载荷的充电端口进行分流，分配空闲闲置的端口，保证了充电端口不会出现过载的情况，提升了充电效率。
38、2、本发明通过安全保护模块判断调度后的载荷变化率是否降低，若并未降低则启动报警单元，将数据发送到交互模块中，同时安全保护模块直接读取数据检测集sjjc中的数据，对充电端口的电流值和充电端口的电压值进行约束，若不满足约束则启动报警单元，从而保证了整体充电的安全性。
1.一种充电功率分配系统，其特征在于：包括数据检测模块、数据分析模块、数据决策模块、交互模块和安全保护模块；
2.根据权利要求1所述的一种充电功率分配系统，其特征在于：所述数据检测模块中构建数据检测集sjjc的具体表达式如下：
3.根据权利要求2所述的一种充电功率分配系统，其特征在于：所述数据分析模块对不同端口载荷情况进行判断的表达式如下：
4.根据权利要求3所述的一种充电功率分配系统，其特征在于：所述决策计算单元的具体决策步骤如下：
5.根据权利要求4所述的一种充电功率分配系统，其特征在于：所述步骤a2中的载荷平衡方程表达式如下：
6.根据权利要求4所述的一种充电功率分配系统，其特征在于：所述充电端口调度单元依据步骤a 3输出的调度方案进行调度，所述数据更新单元在两个相同时间间隔内对第j个处于高负载的充电端口的功率载荷值pj的变化值进行记录。
7.根据权利要求6所述的一种充电功率分配系统，其特征在于：所述数据预警单元对数据更新单元中发送的数据进行判断的具体表达式如下：
8.根据权利要求1所述的一种充电功率分配系统，其特征在于：所述安全保护模块对充电端口的电流值和充电端口的电压值的约束如下：
9.一种充电功率分配方法，采用了权利要求1-8中任意一项权利要求所述的一种充电功率分配系统，其特征在于：包括以下步骤：
