一种基于总分总的充电桩集群的计量误差计算方法和装置

【技术领域】

本发明涉及充电桩计量误差检测技术领域，特别是涉及一种基于总分总的充电桩集群的计量误差计算方法和装置。

【背景技术】

充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。

截至2020年6月底，全国各类充电桩保有量达132.2万个，其中公共充电桩为55.8万个，数量位居全球首位。但是，海量的充电桩需要与标准表按照负荷电流做比对试验，如果一个充电桩一个充电桩地做检定试验，效率低，成本高，市场急需充电桩高效率规模化快速强检的技术。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是海量的充电桩需要与标准表按照负荷电流做比对试验，如果一个充电桩一个充电桩地做检定试验，效率低，成本高，市场急需充电桩高效率规模化快速强检的技术。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种基于总分总的充电桩集群的计量误差计算装置，包括：

由安装于集群内各自电源零线上的直流充电桩的电能计量装置和安装于各充电桩零线的公共接点上的公共电能传感模块，以及经由所述公共电能传感模块分流出的与所述电能计量装置数量一致的充电枪，共同构建的分-总-分结构的充电桩计量误差计算装置；

在所述分-总-分结构的充电桩计量误差计算装置中，通过获取一轮或者多轮集群内充电枪工作状态下的电能计量装置和公共电能传感模块的计量数据，从而完成指定的电能计量装置的计量误差计算。

优选的，装置还包括二通开关组A和二通开关组B，具体的：

所述二通开关组A中各二通开关的选通端分别与电能计量装置和充电桩的零线端口串接；

所述二通开关组B中各二通开关的选通端分别与充电枪串接；

所述二通开关组A与二通开关组B中的二通开关一一对应，并且，在一一对应的二通开关组A中二通开关的第二固定端与二通开关组B中二通开关的第一固定端串联；

其中，二通开关组A中二通开关的第一固定端按照预设顺序，依次与相邻的二通开关的选通端通过第一导线串联；二通开关组B中二通开关的第二固定端被第二导线并接到一起；所述公共电能传感模块跨接在所述第一导线与第二导线之间。

优选的，基于总分总的充电桩集群的计量误差计算装置还包括：在所述二通开关组A中二通开关的选通端与第二固定端导通，并且，所述二通开关组B中二通开关的选通端与第一固定端导通，则集群处于默认的充电桩正常工作状态；

在所述二通开关组A中二通开关的选通端与第一固定端导通，并且，所述二通开关组B中二通开关的选通端与第二固定端导通，则集群的充电桩切换为电流传感模块的计量误差计算状态。

优选的，通过获取一轮或者多轮集群内充电枪工作状态下的电能计量装置和公共电能传感模块的计量数据，从而完成指定的电能计量装置的计量误差计算，具体包括：

获取不同时间段中的一轮或者多轮集群内充电枪工作状态下的电能计量装置和公共电能传感模块的计量数据，使得获取的轮数大于等于各轮中总共涉及的电能计量装置总数；

通过建立每一轮中公共电能传感模块计量数据和参与相应轮中工作的电能计量装置的计量数据的能量守恒等式，形成能量守恒等式组，并最终求解出所述能量守恒等式组所包含的各个电能计量装置的计量误差。

优选的，一个充电站的全部或者部分充电桩，一个停车场的全部或部分充电桩构成所述集群。

优选的，被检定充电桩的电能计量装置、公共电能传感模块、作为负载的电动汽车和被检定充电桩的电源模块，串接在一个电路的回路中。

优选的，所述公共电能传感模块在集群内作为误差标准器存在，使用过程中具体为：

为所述公共电能传感模块赋一个初始误差值，并集群中计量误差计算完毕后，通过测试电能误差标准器得到其真实误差值后，对集群中各个电能计量装置的计量误差进行修正；或者，

所述公共电能传感模块的计量误差为预先检测得到。

第二方面，本发明提供了一种基于总分总的充电桩集群的计量误差计算方法，使用如权利要求1-7任一所述的基于总分总的充电桩集群的计量误差计算装置，装置中，二通开关组A中各二通开关的选通端分别与电能计量装置和充电桩的零线端口串接；二通开关组B中各二通开关的选通端分别与充电枪串接；二通开关组A与二通开关组B中的二通开关一一对应，并且，在一一对应的二通开关组A中二通开关的第二固定端与二通开关组B中二通开关的第一固定端串联；其中，二通开关组A中二通开关的第一固定端按照预设顺序，依次与相邻的二通开关的选通端通过第一导线串联；二通开关组B中二通开关的第二固定端被第二导线并接到一起；所述公共电能传感模块跨接在所述第一导线与第二导线之间，方法包括：

接收到计量误差计算指令，则控制所述二通开关组A中二通开关的选通端与第一固定端导通，所述二通开关组B中二通开关的选通端与第二固定端导通，则集群的充电桩切换为电流传感模块的计量误差计算状态；

通过获取一轮或者多轮集群内充电枪工作状态下的电能计量装置和公共电能传感模块的计量数据，从而完成指定的电能计量装置的计量误差计算。

优选的，通过获取一轮或者多轮集群内充电枪工作状态下的电能计量装置和公共电能传感模块的计量数据，从而完成指定的电能计量装置的计量误差计算，具体包括：

获取不同时间段中的一轮或者多轮集群内充电枪工作状态下的电能计量装置和公共电能传感模块的计量数据，使得获取的轮数大于等于各轮中总共涉及的电能计量装置总数；

通过建立每一轮中公共电能传感模块计量数据和参与相应轮中工作的电能计量装置的计量数据的能量守恒等式，形成能量守恒等式组，并最终求解出所述能量守恒等式组所包含的各个电能计量装置的计量误差。

优选的，所述公共电能传感模块在集群内作为误差标准器存在，方法还包括：

为所述公共电能传感模块赋一个初始误差值，并集群中计量误差计算完毕后，通过测试电能误差标准器得到其真实误差值后，对集群中各个电能计量装置的计量误差进行修正；或者，所述公共电能传感模块的计量误差为预先检测得到。

第三方面，本发明还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，用于完成第二方面所述的基于总分总的充电桩集群的计量误差计算方法。

本发明通过特殊的电气结构设计，使得所有直流充电桩的装有电能计量装置的充电桩计量误差检测模组除了默认的正常工作状态下能够与充电桩的零线端口的出线和充电枪一一串接完成充电桩基本功能外，还可以通过电气关系切换电流传感模块的计量误差计算状态，实现直流充电桩快速计量检定和监测。解决了现有技术中一个充电桩一个充电桩地做检定试验，效率低，成本高的问题。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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是本发明实施例提供的一种基于总分总的充电桩集群的计量误差计算装置结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种基于总分总的充电桩集群的计量误差计算装置结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种基于总分总的充电桩集群的计量误差计算装置结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种基于总分总的充电桩集群的计量误差计算方法流程示意图；

图5是本发明实施例提供的一种基于总分总的充电桩集群的计量误差计算装置结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为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而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例1提供了一种基于总分总的充电桩集群的计量误差计算装置，在本发明实施例中一个充电站的全部或者部分充电桩，一个停车场的全部或部分充电桩构成集群，充电桩之间连线的导线线损相对充电桩充电电能数据的计量误差为高阶小数，可以忽略不计，如图1所示，装置包括：

由安装于集群内各自电源零线上的直流充电桩的电能计量装置(图1中分别标注为W

在所述分-总-分结构的充电桩计量误差计算装置中，通过获取一轮或者多轮集群内充电枪工作状态下的电能计量装置和公共电能传感模块的计量数据，从而完成指定的电能计量装置的计量误差计算。

本发明实施例通过特殊的电气结构设计，使得所有直流充电桩的装有电能计量装置的充电桩计量误差检测模组除了默认的正常工作状态下能够与充电桩的零线端口的出线和充电枪一一串接完成充电桩基本功能外，还可以通过电气关系切换电流传感模块的计量误差计算状态，实现直流充电桩快速计量检定和监测。解决了现有技术中一个充电桩一个充电桩地做检定试验，效率低，成本高的问题。

本发明实施例结合附图1所阐述的技术方案，是在现有的充电桩集群下，如何能够提高计量误差计算的系统框架设计，相应的设计的合理性在于，其构成的分-总-分架构仅仅是针对零线的，因此，在实际使用过程中，只要与零线端口对应充电枪给电动车载充电时，相应的零线和火线就会形成回路，此时相应充电桩的电源(如图1中表示为A/D)就会进入工作状态，从而促使相应的电能计量装置进入计量工作状态；类似图1所示，此时3#充电枪连接上了电动车负载1，则相应的图1中电能计量装置W

而若要进一步考虑现实中充电桩平时的复杂情况(例如，有的计量装置设置在火线上，有的计量装置设置在零线上)，则相应的实施例1的技术方案还需要至少引入二通开关组A和二通开关组B，如图3所示，相应的二通开关组A为图3中水平第一条虚线和水平第二条虚线之间所标定的2n个二通开关，而二通开关组B为图3中水平第二条虚线和水平第三条虚线之间所标定的2n个二通开关，具体的：

所述二通开关组A中各二通开关的选通端(在图3中分别被标注为1-1、2-1、3-1、4-1、…、2n-1-1和2n-1)分别与电能计量装置和充电桩的零线端口串接(在图3中分别被标注为P

所述二通开关组B中各二通开关的选通端(在图3中分别被标注为1’-1、2’-1、3’-1、4’-1、…、(2n-1)’-1和2n’-1)分别与充电枪串接(在图3中分别被标注为1#充电枪、2#充电枪、3#充电枪、4#充电枪、…、(2n-1)#充电枪和2n#充电枪)；

所述二通开关组A与二通开关组B中的二通开关一一对应(即类似图中标注1-1与1’-1的二通开关为一一对应关系，类似2-1与2’-1的二通开关为一一对应关系，其他二通开关关系依次类推，在此不一一列举)，并且，在一一对应的二通开关组A中二通开关的第二固定端与二通开关组B中二通开关的第一固定端串联(例如图3中的1-3端口与1’-2端口串联，2-3端口与2’-2端口串联，依次类推)；

其中，二通开关组A中二通开关的第一固定端按照预设顺序(在图3中，展现的是一种从左向右编号依次增加的预设顺序形式，而在具体实现过程中不限定于图3中呈现的一种排序方式，在本发明实施例所能涵盖的保护范围内，只要保证各个二通开关的编号在集群里是唯一有序的即可满足本发明实施例相关的技术实现要求)，依次与相邻的二通开关的选通端通过第一导线串联(例如图3中的1-2端与2-1端串联，2-2端与3-1端串联，以此类推)；二通开关组B中二通开关的第二固定端被第二导线并接到一起(例如图3中的1’-3、2’-3、3’-3、4’-3、…、(2n-1)’-3和2n’-3均并接在了一起)；所述公共电能传感模块跨接在所述第一导线与第二导线之间(如图3中公共电能传感模块的关联导线所示)。

在所述二通开关组A中二通开关的选通端与第二固定端导通(在图3中表现为1-1端与1-3端导通，2-1端与2-3端导通，以此类推)，并且，所述二通开关组B中二通开关的选通端与第一固定端导通(在图3中表现为1’-1端与1’-3端导通，2’-1端与2’-3端导通，以此类推)，则集群处于默认的充电桩正常工作状态；

在所述二通开关组A中二通开关的选通端与第一固定端导通(在图3中表现为1-1端与1-2端导通，2-1端与2-2端导通，以此类推)，并且，所述二通开关组B中二通开关的选通端与第二固定端导通(在图3中表现为1’-1端与1’-2端导通，2’-1端与2’-2端导通，以此类推)，则集群的充电桩切换为电流传感模块的计量误差计算状态；即当前图3所呈现的就是一种电流传感模块的计量误差计算状态。此时，被检定充电桩的电能计量装置、公共电能传感模块、作为负载的电动汽车和被检定充电桩的电源模块，串接在一个电路的回路中。

在本发明实施例中，所述公共电能传感模块在集群内作为误差标准器存在，使用过程中具体为：

为所述公共电能传感模块赋一个初始误差值，并集群中计量误差计算完毕后，通过测试电能误差标准器得到其真实误差值后，对集群中各个电能计量装置的计量误差进行修正；或者，所述公共电能传感模块的计量误差为预先检测得到。

在本发明实施例中，对于通过获取一轮或者多轮集群内充电枪工作状态下的电能计量装置和公共电能传感模块的计量数据，从而完成指定的电能计量装置的计量误差计算，至少提供了两种可选的方式。

方式一：

若确认当前只有i#充电枪处于充电负载工作状态，则通过所述公共电能传感模块计算得到与所述i#充电枪关联的电能计量装置的计量误差。其中，i的参数取值为集群内所包含有的所有充电枪之一，例如图3中，所述i为<＝2n的一个自然数。

进一步的，若i#充电枪所关联的电能计量装置的计量误差已经计算获得，装置还包括：

若确认当前处于充电负载工作状态的充电枪包括i#充电枪和j#充电枪，则通过所述公共电能传感模块和已经计算获得的i#充电枪所关联的电能计量装置的计量误差，计算得到与所述i#充电枪关联的电能计量装置的计量误差。

方式二：

获取不同时间段中的一轮或者多轮集群内充电枪工作状态下的电能计量装置和公共电能传感模块的计量数据，使得获取的轮数大于等于各轮中总共涉及的电能计量装置总数；

通过建立每一轮中公共电能传感模块计量数据和参与相应轮中工作的电能计量装置的计量数据的能量守恒等式，形成能量守恒等式组，并最终求解出所述能量守恒等式组所包含的各个电能计量装置的计量误差。

本发明实施例实现过程中，计量检定线路上连接的所有直流充电桩电能计量装置都安装在各自电源零线上，以及，电能误差标准器的电流传感器安装在所有直流充电桩充电电源的公共零线接点上，具体地，可将原来装在直流充电桩充电电源的火线上的电能计量装置的电流传感器移动到零线上。

需要指出的是，考虑到充电枪的工作电压和工作电流并不小，在本发明实施例中涉及的二通开关的切换的动作，优选的都是在确认相应充电枪处于非工作状态时，进行相应的二通开关的切换动作。

本发明实施例提供了一种基于总分总的充电桩集群的计量误差计算方法，所述的应用于如实施例1所描述的直流充电桩集群的计量误差计算装置，相应装置中：二通开关组A中各二通开关的选通端分别与电能计量装置和充电桩的零线端口串接；二通开关组B中各二通开关的选通端分别与充电枪串接；二通开关组A与二通开关组B中的二通开关一一对应，并且，在一一对应的二通开关组A中二通开关的第二固定端与二通开关组B中二通开关的第一固定端串联；其中，二通开关组A中二通开关的第一固定端按照预设顺序，依次与相邻的二通开关的选通端通过第一导线串联；二通开关组B中二通开关的第二固定端被第二导线并接到一起；所述公共电能传感模块跨接在所述第一导线与第二导线之间，如图4所示，方法包括：

在步骤201中，接收到计量误差计算指令，则控制所述二通开关组A中二通开关的选通端与第一固定端导通，所述二通开关组B中二通开关的选通端与第二固定端导通，则集群的充电桩切换为电流传感模块的计量误差计算状态。

在步骤202中，通过获取一轮或者多轮集群内充电枪工作状态下的电能计量装置和公共电能传感模块的计量数据，从而完成指定的电能计量装置的计量误差计算。

本发明实施例通过特殊的电气结构设计，使得所有直流充电桩的装有电能计量装置的充电桩计量误差检测模组除了默认的正常工作状态下能够与充电桩的零线端口的出线和充电枪一一串接完成充电桩基本功能外，还可以通过电气关系切换电流传感模块的计量误差计算状态，实现直流充电桩快速计量检定和监测。解决了现有技术中一个充电桩一个充电桩地做检定试验，效率低，成本高的问题。

第i个充电桩电能计量装置的误差的计算数学模型如下：

式(1)中，ε

在本发明实施例中，对于通过获取一轮或者多轮集群内充电枪工作状态下的电能计量装置和公共电能传感模块的计量数据，从而完成指定的电能计量装置的计量误差计算，至少提供了两种可选的方式。

方式一：

若确认当前只有i#充电枪处于充电负载工作状态，则通过所述公共电能传感模块计算得到与所述i#充电枪关联的电能计量装置的计量误差。其中，i的参数取值为集群内所包含有的所有充电枪之一，例如图3中，所述i为<＝2n的一个自然数。

进一步的，若i#充电枪所关联的电能计量装置的计量误差已经计算获得，装置还包括：

若确认当前处于充电负载工作状态的充电枪包括i#充电枪和j#充电枪，则通过所述公共电能传感模块和已经计算获得的i#充电枪所关联的电能计量装置的计量误差，计算得到与所述i#充电枪关联的电能计量装置的计量误差。

方式二：

获取不同时间段中的一轮或者多轮集群内充电枪工作状态下的电能计量装置和公共电能传感模块的计量数据，使得获取的轮数大于等于各轮中总共涉及的电能计量装置总数；

通过建立每一轮中公共电能传感模块计量数据和参与相应轮中工作的电能计量装置的计量数据的能量守恒等式，形成能量守恒等式组，并最终求解出所述能量守恒等式组所包含的各个电能计量装置的计量误差。

在本发明实施例中，所述的分-总-分结构的充电桩计量检定线路中任意一个误差已知的充电桩电能计量装置和误差已知公共电能传感模块，或者，与所有充电桩电能计量装置和公共电能传感模块中的任一个构成串联关系的一个电能传感器，可作为所述的鉴定线路的误差标准器，检定所述的分-总-分结构的充电桩计量检定线路上所有充电桩的计量误差。

如图5所示，是本发明实施例的基于总分总的充电桩集群的计量误差计算装置的架构示意图。本实施例的基于总分总的充电桩集群的计量误差计算装置包括一个或多个处理器21以及存储器22。其中，图5中以一个处理器21为例。

处理器21和存储器22可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

存储器22作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序和非易失性计算机可执行程序，如实施例1中的基于总分总的充电桩集群的计量误差计算方法。处理器21通过运行存储在存储器22中的非易失性软件程序和指令，从而执行基于总分总的充电桩集群的计量误差计算方法。

存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器22可选包括相对于处理器21远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器21。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述程序指令/模块存储在所述存储器22中，当被所述一个或者多个处理器21执行时，执行上述实施例1中的基于总分总的充电桩集群的计量误差计算方法，例如，执行以上描述的图4所示的各个步骤。

值得说明的是，上述装置和系统内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。