技術特征：

1.一種應用于多路充電插口電動汽車充電設備，包括：充電設備主體、負荷開關、多個隔離開關以及多個充電插口；所述充電設備主體包括：主控單元，以及分別與主控單元相連的人機交互模塊，通信模塊，存儲模塊，數(shù)字電表，充電模塊，監(jiān)控模塊；其特征在于，還包括設置在充電設備主體中的報文識別模塊或設置在充電設備主體中的多路串行通信接口；其中：

所述負荷開關連接在充電設備主體與多個隔離開關之間，用于開斷充電電流，可以在主控單元控制下實現(xiàn)開合；

所述隔離開關，安裝于各個充電插口之前，用于控制各個插口與充電總線的電氣連接關系，可以在主控單元控制下實現(xiàn)開合；

所述報文處理模塊，采用一塊帶有串行通信功能的可編程控制器，安裝于充電設備主體的各個充電插口處，用于對充電設備主體發(fā)出的報文進行讀取、加工和再發(fā)送；

所述多路串行通信接口，安裝于充電設備主體部分，用于為各個充電插口及充電設備主體重新分配地址，并可以使用CAN通信協(xié)議分別與多路電動汽車的電池管理系統(tǒng)通信；

所述的充電設備主體，通過控制單個負荷開關、多個隔離開關實現(xiàn)控制多路充電插口按照預先設定的充電策略對連接到設備上的電動汽車進行充電；其中：

人機交互模塊：用于實現(xiàn)待充電車輛充電需求的輸入和充電相關信息的展示；

通信模塊：用于實現(xiàn)所述充電設備主體與所述多個充電插口和通過所述多個充電插口接入的待充電車輛的雙向通信；

存儲模塊：用于存儲所述待充電車輛的充電記錄、動力電池信息、所述通信模塊收發(fā)的通信信息；

數(shù)字電表：用于進行電量計量；

充電模塊：連接交流電網(wǎng)，用于將電網(wǎng)輸入的電壓、電流轉(zhuǎn)化為所述充電設備輸出的電壓、電流對待充電車輛充電，所述充電模塊通過所述負荷開關與所述多個充電插口相連，所述負荷開關在主控單元的控制下實現(xiàn)閉合和開斷；

監(jiān)控模塊：用于監(jiān)控通過所述多個充電插口接入所述充電設備的待充電車輛的動力電池狀態(tài)、所述充電設備輸出的實時電壓及電流信息；

主控單元：分別與所述人機交互模塊、存儲模塊、數(shù)字電表、通信模塊、充電模塊和監(jiān)控模塊相連，以對所述人機交互模塊、存儲模塊、數(shù)字電表、通信模塊、充電模塊和監(jiān)控模塊進行控制，對連接在多路充電插口的電動汽車充電設備的時序進行控制。

2.一種采用如權利要求1所述設備對電動汽車充電的控制方法，其特征在于，該方法包括車輛接入識別與通信、充電需求獲取、充電次序優(yōu)化計算和充電插口狀態(tài)檢查與切換四個步驟完成充電控制；具體包括以下步驟：

1)車輛接入識別與通信：

11)當電動汽車接入某一個充電插口時，充電插口通過電壓檢測判斷是否有車輛接入并向主體部分給出反饋信號；充電設備主體接收到充電插口有車輛接入的信號后，控制通信模塊開始與所連接電動汽車的電池管理系統(tǒng)進行報文通信；

12)當充電設備同時連接有多輛電動汽車時，充電設備通過通信模塊依次間隔地向CAN通信總線發(fā)送不同車輛對應的報文，如此不斷循環(huán)，直到車輛狀態(tài)發(fā)生變化；通信模塊會為不同充電插口分配不同的新地址，并通過CAN總線向不同車輛分別發(fā)送對應的報文，然后由各個充電插口處的報文識別模塊對接收的報文加以識別并選擇對應目標地址的報文進行修改后傳送到電動汽車端；或者由充電設備主體通過多路串行通信接口分別發(fā)送至對應的電動汽車端；

2)充電需求獲?。?/p>

充電設備通過發(fā)送標準GBT 27930規(guī)定的通信報文向電動汽車的電池管理系統(tǒng)詢問并獲得電動汽車的電池狀態(tài)；并且，充電設備通過人機交互模塊從用戶處獲取充電需求；

3)充電次序優(yōu)化計算：

31)充電站控制中心上位機或充電設備主體根據(jù)所有電動汽車的電池狀態(tài)、充電需求以及電價等因素，按照遠程充電策略或本地充電策略計算得到各輛電動汽車的充電次序安排；

若充電設備接受其所在的充電站控制中心上位機的調(diào)度控制，則充電設備將收集到的電池狀態(tài)與用戶充電需求上傳至控制中心上位機，由上位機負責依據(jù)當前控制中心下轄充電設備連接的所有電動汽車的電池狀態(tài)、充電需求以及電價等因素，按照遠程充電策略計算得到各輛電動汽車的充電次序安排，并向充電設備下達相關控制指令；

若充電設備不接受控制中心上位機的調(diào)度控制，則充電設備將根據(jù)收集到的當前連接的所有電動汽車的電池狀態(tài)、充電需求等因素，按照預設的順序充電策略或充電成本最小化為目標的優(yōu)化模型計算得到的優(yōu)化充電策略對各輛電動汽車的充電次序安排，并按該次序充電；

32)充電設備或控制中心將當前時段各個充電插口所連接車輛的荷電狀態(tài)、期望荷電狀態(tài)、預計離開時間等充電信息數(shù)據(jù)根據(jù)遠程充電策略或本地充電策略，得到從當前時刻開始若干時段內(nèi)各個充電插口的充電次序；若有解，則通過人機交互模塊給出反饋，并轉(zhuǎn)步驟4)；若無解，則說明不能滿足充電需求，則將該車離開時的期望荷電狀態(tài)減少一較小的固定值，之后再次求解判斷充電需求是否可以滿足，若充電需求可以被滿足，則通過人機交互模塊征求用戶同意，如果用戶同意減少期望荷電狀態(tài)，則轉(zhuǎn)步驟4)；如果用戶拒絕減少期望荷電狀態(tài)，或者車輛充電需求仍無法得到滿足，則充電設備應當拒絕為來車提供充電服務，并通過人機交互模塊對用戶進行反饋；

4)充電插口狀態(tài)檢查與切換

充電設備在對車輛進行充電時，每間隔一段時間重新進行一次充電次序計算后，主控模塊將當前充電的插口和功率狀態(tài)與所述充電次序計算的結(jié)果進行比對；若當前正在充電的插口及充電功率與計算結(jié)果一致，則繼續(xù)按照當前功率設定和插口設定進行充電，直至下一間隔進行下一次計算和比對；若兩者不一致，則充電設備進行動作切換充電插口；從而完成插口的狀態(tài)切換，充電設備轉(zhuǎn)而對新的充電插口處所連接的電動汽車進行充電。

3.如權利要求2所述充電控制方法，其特征在于，所述步驟11)進行報文通信，若充電設備主體充電插口處增加報文處理模塊，充電設備主體使用單一通信接口與多個電動汽車的電池管理系統(tǒng)通信：首先報文處理模塊對電動汽車電池管理系統(tǒng)及充電設備主體進行地址的重新分配，為所述充電設備主體及每個充電插口連接的電動汽車電池管理系統(tǒng)都分配一個新地址；

所述報文處理模塊接收對應接口路徑上傳輸?shù)膱笪模瑢⒃吹刂沸畔⑻鎿Q為當前插口的新地址，將目標地址信息替換為充電設備主體的新地址；然后再通過CAN總線發(fā)送至充電設備主體連接的報文處理模塊，由充電設備主體連接的報文處理模塊讀取報文，確認目標地址正確后對報文進行二次還原，將源地址與目標地址再次替換成原本幀格式中規(guī)定的地址，得到符合標準GBT 27930的報文內(nèi)容，并傳送至充電設備端；同理，當充電設備要向某一接口上的電動汽車電池管理系統(tǒng)發(fā)送報文時，首先由充電設備端的報文處理模塊接受報文并按照標準GBT 27930中規(guī)定的通信協(xié)議格式替換地址信息，將原本幀格式中的源地址信息替換為充電設備主體的新地址，將原本幀格式中的目標地址信息替換為目標電池管理系統(tǒng)的新地址，之后通過CAN總線發(fā)送，對應接口處的報文處理模塊識別到報文后接受報文，并對報文進行二次修改，得到符合標準GBT 27930的報文內(nèi)容，并進一步發(fā)送給該充電插口連接的電動汽車電池管理系統(tǒng)；總體上，無論電動汽車充電過程處于哪個具體階段，發(fā)送的是何種類型的報文，報文通信模塊起到的作用僅僅是在維持報文其他部分內(nèi)容不變的基礎上，將地址信息進行替換的翻譯作用；

若充電設備主體本身設置有多個串行通信接口，將每一充電插口分別對應不同的通信接口：當某一接口上電動汽車，電動汽車的電池管理系統(tǒng)依照標準GBT 27930中規(guī)定的報文格式向充電設備發(fā)送某一報文時，充電設備通過讀取相應串口接收的數(shù)據(jù)即可獲得對應電動汽車的電池管理系統(tǒng)發(fā)送的報文數(shù)據(jù)；同理，當充電設備向某一插口上的電動汽車電池管理系統(tǒng)發(fā)送報文時，也按照標準GBT 27930中規(guī)定的報文格式向?qū)ㄐ沤涌诎l(fā)出即可。

4.如權利要求2所述充電控制方法，其特征在于，所述步驟3)中

本地控制策略采用順序充電策略或優(yōu)化充電策略兩種；(1)順序充電策略：按照電動汽車接入充電設備的次序，以“先到先充，后到后充”為原則，優(yōu)先安排先接入的電動汽車進行充電；前一輛電動汽車的充電需求滿足后，再切換至另一輛電動汽車進行充電；

(2)優(yōu)化充電策略：所述優(yōu)化充電策略以降低充電成本為優(yōu)化目標，其目標函數(shù)如下：

$\underset{u_{i,\mathrm{\τ}}}{\min }\[\underset{\mathrm{\τ}=1}{\overset{{\mathrm{\τ}}_H}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{P}_i\·u_{i,\mathrm{\τ}}\·T_{\mathrm{\τ}}\·\mathrm{\η}\·\mathrm{\Δ}\mathrm{\τ}+T_{sw}\underset{\mathrm{\τ}=1}{\overset{{\mathrm{\τ}}_H}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}|u_{i,\mathrm{\τ}+1}-u_{i,\mathrm{\τ}}|-\mathrm{\ϵ}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}({\mathrm{\τ}}_{de,i}-{\mathrm{\τ}}_{st,i})\]---\left(1\right)$

其中，τ_H為優(yōu)化的最長時間范圍，N為本地多路插口充電設備下的充電插口數(shù)量，P_i為編號i的充電插口的充電功率，取充電設備輸出功率與電動汽車功率需求的較小值，u_i,τ為編號i的充電插口在τ時刻的工作狀態(tài)，0為空閑，1為充電，T_τ為τ時刻從電網(wǎng)側(cè)購電的電價，η為充電設備的充電效率，Δτ為設定的檢查時長，T_sw為開關動作的損耗成本系數(shù)，通過成本折舊得到，T_de,i為編號i的充電插口所連接電動汽車的離開時間，T_st,i為編號i的充電插口所連接電動汽車實際完成充電需求的時間，ε為一個很小的正數(shù)；

該優(yōu)化目標函數(shù)的約束條件包括：

1)充電能量約束，即每一插口連接的電動汽車的充電需求都能得到滿足

$\underset{\mathrm{\τ}=1}{\overset{{\mathrm{\τ}}_{de,k}}{\Σ}}{P}_k\·u_{k,\mathrm{\τ}}\·\mathrm{\η}\·\mathrm{\Δ}\mathrm{\τ}\≥({\mathrm{SOC}}_{de,k}-{\mathrm{SOC}}_{ar,k})E_{bat,k}---\left(2\right)$

$\underset{\mathrm{\τ}=1}{\overset{{\mathrm{\τ}}_{de,i}}{\Σ}}{P}_i\·u_{i,\mathrm{\τ}}\·\mathrm{\η}\·\mathrm{\Δ}\mathrm{\τ}\≥({\mathrm{SOC}}_{de,i}-{\mathrm{SOC}}_{cu,i})E_{bat,i},i\≠k---\left(3\right)$

k為當前時刻新接入電動汽車的插口編號；

2)插口充電狀態(tài)互斥約束，即同一時間僅有最多一個插口進行充電

$\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{u}_{i,\mathrm{\τ}}\≤1,\∀\mathrm{\τ}---\left(4\right)$

3)停放狀態(tài)約束，即只有停放有未滿足充電需求的電動汽車的充電插口才可進行充電

$u_{i,\mathrm{\τ}}\≤s_{i,\mathrm{\τ}},\∀i,\mathrm{\τ}---\left(5\right)$

$u_{i,\mathrm{\τ}},s_{i,\mathrm{\τ}}\∈\{0,1\},\∀i,\mathrm{\τ}---\left(6\right)$

上述約束中，SOC_de,i表示編號i的充電插口所連接電動汽車離開時期望達到的荷電狀態(tài)，SOC_ar,k表示編號k的充電插口所連接電動汽車接入時的初始荷電狀態(tài)，SOC_cu,i表示編號i的充電插口所連接電動汽車當前的荷電狀態(tài)，E_bat,i表示編號i的充電插口所連接電動汽車的電池容量，s_i,τ為編號i的充電插口在τ時刻的停放狀態(tài)，0為未停放，1為停放；

通過此優(yōu)化模型計算得出當前時刻起至τ_H時刻各接口充電狀態(tài)的時序安排，按照當前時刻各接口的最優(yōu)充電狀態(tài)安排充電。

5.如權利要求2所述充電控制方法，其特征在于，所述步驟3)中的遠程控制策略由目標函數(shù)和目標函數(shù)的約束條件組成的遠程優(yōu)化模型計算得到；

遠程優(yōu)化模型的目標函數(shù)如下：

$\begin{array}{c}\underset{P_{j,i}\left(\mathrm{\τ}\right),u_{j,i}\left(\mathrm{\τ}\right)}{\min }\[\underset{\mathrm{\τ}=1}{\overset{{\mathrm{\τ}}_H}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{P}_{j,i}\left(\mathrm{\τ}\right)\·u_{j,i}\left(\mathrm{\τ}\right)\·T_{\mathrm{\τ}}\·{\mathrm{\η}}_j\·\mathrm{\Δ}\mathrm{\τ}+T_{sw}\underset{\mathrm{\τ}=1}{\overset{{\mathrm{\τ}}_H}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}|u_{j,i}\left(\mathrm{\τ}\right)-u_{j,i}\left(\mathrm{\τ}-1\right)|\\ -\mathrm{\ϵ}\underset{j=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}({\mathrm{\τ}}_{DE,j,i}-{\mathrm{\τ}}_{ST,j,i})\]\end{array}---\left(7\right)$

其中，τ_H為優(yōu)化的最長時間范圍，N為充電站內(nèi)多路插口充電設備的個數(shù)，N_j為編號j的多路插口充電設備下的充電插口數(shù)量，P_j,i為編號j的多路插口充電設備下編號i的充電插口的充電功率，u_j,i(τ)為編號j的多路插口充電設備下編號i的充電插口在τ時刻的工作狀態(tài)，0為空閑，1為充電，T_τ為τ時刻從電網(wǎng)側(cè)購電的電價，η_j為編號j的多路插口充電設備的充電效率，Δτ為設定的檢查時長，T_sw為開關動作的損耗成本系數(shù)，可通過成本折舊得到，τ_DE,j,i為編號j的多路插口充電設備下編號i的充電插口所連接電動汽車的離開時間，τ_ST,j,i為編號j的多路插口充電設備下編號i的充電插口所連接電動汽車實際完成充電需求的時間，ε為一個很小的正數(shù)；

該優(yōu)化目標滿足的約束條件，包括：

1)充電功率約束，即每一充電設備下各插口對應的充電功率不超過充電設備最大輸出功率和電動汽車功率需求，各充電設備總充電功率不超過配電變壓器最大功率

$P_{j,i}\left(\mathrm{\τ}\right)\≤min\{P_j^{max},P_{j,i}^{\max }\},\∀i,j---\left(8\right)$

$\underset{j=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{P}_{j,i}\left(\mathrm{\τ}\right)\·u_{j,i}\left(\mathrm{\τ}\right)\≤P_{TRmax},\∀\mathrm{\τ}---\left(9\right)$

2)充電能量約束，即每一接口連接的電動汽車的充電需求都能得到滿足

$\underset{\mathrm{\τ}=1}{\overset{{\mathrm{\τ}}_{DE,m,k}}{\Σ}}{P}_{m,k}\left(\mathrm{\τ}\right)\·u_{m,k}\left(\mathrm{\τ}\right)\·\mathrm{\η}\·\mathrm{\Δ}\mathrm{\τ}\≥({\mathrm{SOC}}_{DE,m,k}-{\mathrm{SOC}}_{AR,m,k})E_{BA,m,k}---\left(10\right)$

$\underset{\mathrm{\τ}=1}{\overset{{\mathrm{\τ}}_{DE,j,i}}{\Σ}}{P}_{j,i}\left(\mathrm{\τ}\right)\·u_{j,i}\left(\mathrm{\τ}\right)\·\mathrm{\η}\·\mathrm{\Δ}\mathrm{\τ}\≥({\mathrm{SOC}}_{DE,j,i}-{\mathrm{SOC}}_{CU,j,i})E_{BA,j,i},i\≠k,j\≠m---\left(11\right)$

k為當前時刻新接入電動汽車的充電設備編號，m為當前時刻新接入電動汽車的充電插口編號；

3)插口充電狀態(tài)互斥約束，即單臺多路插口充電設備下同一時間僅有最多一個插口進行充電

$\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{u}_{j,i}\left(\mathrm{\τ}\right)\≤1,\∀\mathrm{\τ},j---\left(12\right)$

4)停放狀態(tài)約束，即只有停放有未滿足充電需求的電動汽車的充電插口才可進行充電

$u_{j,i}\left(\mathrm{\τ}\right)\≤s_{j,i}\left(\mathrm{\τ}\right),\∀i,j,\mathrm{\τ}---\left(13\right)$

$u_{j,i}\left(\mathrm{\τ}\right),s_{j,i}\left(\mathrm{\τ}\right)\∈\{0,1\},\∀i,j,\mathrm{\τ}---\left(14\right)$

上述約束中，表示編號j的多路插口充電設備的最大輸出功率，表示編號j的多路插口充電設備下編號i的充電插口所連接電動汽車的功率需求，P_{TR max}表示充電站配電變壓器的最大功率，SOC_DE,j,i表示編號j的多路插口充電設備下編號i的充電插口所連接電動汽車離開時期望達到的荷電狀態(tài)，SOC_AR,m,k表示編號m的多路插口充電設備下編號k的充電插口所連接電動汽車接入時的初始荷電狀態(tài)，SOC_CU,j,i表示編號j的多路插口充電設備下編號i的充電插口所連接電動汽車當前的荷電狀態(tài)，E_BA,j,i表示編號j的多路插口充電設備下編號i的充電插口所連接電動汽車的電池容量，s_j,i(τ)為編號j的多路插口充電設備下編號i的充電插口在τ時刻的停放狀態(tài)，0為未停放，1為停放；

通過該優(yōu)化模型計算得出當前時刻起至τ_H時刻充電站內(nèi)各充電設備各接口充電狀態(tài)的時序安排，按照當前時刻各接口的最優(yōu)充電狀態(tài)安排充電。