本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車充電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種群互聯(lián)控制的電動(dòng)汽車充電監(jiān)控系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在眾多電動(dòng)汽車監(jiān)控應(yīng)用中，有的監(jiān)控系統(tǒng)(如充電樁站級(jí)監(jiān)控)可以對(duì)局域網(wǎng)內(nèi)的充電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，有的監(jiān)控系統(tǒng)(如租車公司)可以對(duì)本公司內(nèi)的車輛進(jìn)行管理調(diào)度，有的監(jiān)控系統(tǒng)(如電動(dòng)車企業(yè))可以對(duì)自產(chǎn)的電動(dòng)汽車進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這些監(jiān)控一般以局域網(wǎng)的方式，獨(dú)立封閉的存在；隨著充電設(shè)施的規(guī)?；⒅悄芑l(fā)展，這種情況對(duì)電動(dòng)汽車技術(shù)、充電設(shè)備技術(shù)、電能調(diào)度管理技術(shù)的要求越來越高，對(duì)環(huán)境資源、電能等資源的利用率越來越低，能源管理成本越來越高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種群互聯(lián)控制的電動(dòng)汽車充電監(jiān)控系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法一方面可以通過先進(jìn)的群互聯(lián)技術(shù)、群控制協(xié)調(diào)方式可形成群功率輸出，另一方面可以提高資源的利用率，穩(wěn)定可靠性的功能輸出。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：

一種群互聯(lián)控制電動(dòng)汽車充電監(jiān)控系統(tǒng)，包括：群管理控制層、群功率調(diào)度層、群功率輸出層；

所述群管理控制層進(jìn)行功率單體數(shù)據(jù)以及充電車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)，同時(shí)向群功率輸出層發(fā)送充電控制指令；

所述群功率調(diào)度層調(diào)用群管理控制層的數(shù)據(jù)，并結(jié)合設(shè)定區(qū)域內(nèi)的電力總負(fù)荷功耗的供應(yīng)調(diào)度，計(jì)算分配當(dāng)前區(qū)域內(nèi)的每個(gè)功率單體的實(shí)際最大輸出能力、每個(gè)功率單體的充電車輛的輸出功率以及未來設(shè)定時(shí)間內(nèi)預(yù)定的充電需求；同時(shí)，確定當(dāng)前區(qū)域能夠?qū)ζ渌徑鼌^(qū)域提供的功率補(bǔ)償；

所述群功率輸出層用于實(shí)現(xiàn)對(duì)充電車輛的充電以及在設(shè)定時(shí)間內(nèi)對(duì)充電車輛預(yù)定充電功率的鎖存；

所述群管理控制層與群功率調(diào)度層和群功率輸出層分別通信；所述群管理控制層根據(jù)群功率調(diào)度層計(jì)算的數(shù)據(jù)向群功率輸出層發(fā)送充電控制指令，所述群功率輸出層將充電車輛的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋給群管理控制層。

進(jìn)一步地，所述功率單體為：?jiǎn)蝹€(gè)充電樁或者多個(gè)充電樁的整合或者一個(gè)充電站。

進(jìn)一步地，所述群管理控制層包括：

功率數(shù)據(jù)建模：通過數(shù)據(jù)配置，建立功率單體，確定功率單體生命基礎(chǔ)檔案；根據(jù)功率單體生命基礎(chǔ)檔案構(gòu)建功率單體群數(shù)據(jù)模型；

群通訊模塊：用于實(shí)現(xiàn)群管理控制層與功率單體之間的通訊控制；

云計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)：用于存儲(chǔ)功率單體的實(shí)時(shí)充電數(shù)據(jù)、功率數(shù)據(jù)、電池?cái)?shù)據(jù)、交易數(shù)據(jù)；進(jìn)行充電的充電車輛的車況、行程以及電池?cái)?shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述群功率輸出層包括：

功率單元充電模塊：用于實(shí)現(xiàn)對(duì)充電車輛的充電以及輸出功率的調(diào)整；

功率單元預(yù)鎖模塊：群管理控制層實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車的行駛軌跡以及車載電池容量，群功率調(diào)度層獲取該數(shù)據(jù)，根據(jù)當(dāng)前軌跡、剩余電量、當(dāng)前車速等數(shù)據(jù)，計(jì)算出設(shè)定時(shí)間內(nèi)可到達(dá)的功率單體，并根據(jù)當(dāng)前功率單體生命值的高低，給出定位導(dǎo)航坐標(biāo)；

電動(dòng)汽車選取合適的功率單體后，在后期的行駛路線上，向群管理控制層發(fā)起預(yù)訂充電，此時(shí)群功率調(diào)度層確認(rèn)預(yù)訂，并提交充電策略，群管理控制層根據(jù)充電策略調(diào)整群功率輸出層，鎖定此電動(dòng)汽車的功率預(yù)定。

進(jìn)一步地，所述群功率調(diào)度層計(jì)算分配當(dāng)前區(qū)域內(nèi)的每個(gè)功率單體的實(shí)際最大輸出能力具體為：

當(dāng)前區(qū)域內(nèi)電動(dòng)車輛根據(jù)歷史充電數(shù)據(jù)、行程路徑規(guī)劃數(shù)據(jù)，分常駐車輛，臨時(shí)車輛，預(yù)計(jì)車輛；

每輛電動(dòng)車輛中的電池容量是不斷變化的，每輛電動(dòng)車輛的電池容量累加形成當(dāng)前地區(qū)充電的總功率容量；

當(dāng)前充電的總功率是變動(dòng)的，總功率的功耗速率形成本地區(qū)的需求功率數(shù)；

根據(jù)當(dāng)前區(qū)域內(nèi)功率單體的地理信息和電動(dòng)車輛的地理信息、行程路徑，計(jì)算出功率單體潛在的電動(dòng)車輛功率需求量，進(jìn)一步根據(jù)電力調(diào)度量，提供合理的電力調(diào)度負(fù)荷的功耗。

進(jìn)一步地，所述群功率調(diào)度層計(jì)算每個(gè)功率單體的充電車輛的輸出功率以及未來設(shè)定時(shí)間內(nèi)預(yù)定的充電需求具體為：

功率單體對(duì)外充電過程中，功率單體的功率輸出是根據(jù)電動(dòng)汽車電池的功率需求變動(dòng)的；記錄下每個(gè)功率單體的功率輸出數(shù)據(jù)以及每輛電動(dòng)汽車電池的功率需求數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)累加計(jì)算出當(dāng)前地區(qū)的實(shí)時(shí)功率輸出量和電動(dòng)汽車電池總充電量；

根據(jù)電動(dòng)汽車地理信息、行程路徑、車速信息，預(yù)計(jì)設(shè)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)本地區(qū)進(jìn)行充電的電動(dòng)車輛，進(jìn)一步根據(jù)電動(dòng)車輛功耗，預(yù)估本地區(qū)臨時(shí)供電需求量。

進(jìn)一步地，所述群功率調(diào)度層確定當(dāng)前區(qū)域能夠?qū)ζ渌徑鼌^(qū)域提供的功率補(bǔ)償；具體為：

當(dāng)前地區(qū)充電的總功率容量是不斷變化的，分析每一個(gè)地區(qū)的總功率容量的變動(dòng)規(guī)律；根據(jù)車輛行駛的歷史數(shù)據(jù)，分析出相鄰地區(qū)、相近地區(qū)內(nèi)經(jīng)常充電的車輛信息和車輛功耗數(shù)據(jù)；根據(jù)總功率容量的變動(dòng)規(guī)律和車輛功耗信息進(jìn)一步分析出多個(gè)地區(qū)之間的功率補(bǔ)償策略。

一種群互聯(lián)控制的電動(dòng)汽車充電監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法，包括：

群管理控制層根據(jù)設(shè)定區(qū)域內(nèi)的功率調(diào)度指標(biāo)，建立功率單體，進(jìn)行功率單體數(shù)據(jù)以及充電車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)，確定功率單體生命基礎(chǔ)檔案；

群功率調(diào)度層調(diào)用群管理控制層的數(shù)據(jù)以及當(dāng)前區(qū)域內(nèi)充電車輛的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，確定具體的充電策略，具體包括：計(jì)算分配當(dāng)前區(qū)域內(nèi)的每個(gè)功率單體的實(shí)際最大輸出能力、每個(gè)功率單體的充電車輛的輸出功率以及未來設(shè)定時(shí)間內(nèi)預(yù)定的充電需求；同時(shí)，確定當(dāng)前區(qū)域能夠?qū)ζ渌徑鼌^(qū)域提供的功率補(bǔ)償；

群管理控制層根據(jù)群功率調(diào)度層計(jì)算的數(shù)據(jù)向群功率輸出層發(fā)送充電控制指令；

群功率輸出層按照接收的指令完成功率輸出，并且將充電車輛的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋給群管理控制層。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明可以對(duì)充電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)行充電控制參數(shù)、功率數(shù)據(jù)、充電中的BMS信息進(jìn)行存儲(chǔ)、電量費(fèi)用的同城異地結(jié)算、可附加web、App查看等應(yīng)用。

通過采集云計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)可以對(duì)企業(yè)以及租賃充電車輛進(jìn)行車輛定位、行程跟蹤、人員管理等功能。

通過采集云計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)可以對(duì)電動(dòng)車企提供車況數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、車載電池信息的異常召測(cè)等功能；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效分析以及異地結(jié)算，實(shí)現(xiàn)充電功率的動(dòng)態(tài)調(diào)度管理。

附圖說明

圖1是本發(fā)明群互聯(lián)控制的電動(dòng)汽車充電監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明群管理控制層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明群功率輸出層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明群互聯(lián)控制的電動(dòng)汽車充電監(jiān)控方法示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：

本發(fā)明公開了一種群互聯(lián)控制電動(dòng)汽車充電監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1所示，包括：群管理控制層、群功率調(diào)度層、群功率輸出層；

群管理控制層與群功率調(diào)度層和群功率輸出層分別通信；群管理控制層根據(jù)群功率調(diào)度層計(jì)算的數(shù)據(jù)向群功率輸出層發(fā)送充電控制指令，群功率輸出層將充電車輛的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋給群管理控制層。

其中，群管理控制層進(jìn)行功率單體數(shù)據(jù)以及充電車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)，同時(shí)向群功率輸出層發(fā)送充電控制指令；其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括：

功率數(shù)據(jù)建模：系統(tǒng)通過配置，把單個(gè)充電樁作為一個(gè)功率單體、或者把多個(gè)充電樁整合成一個(gè)較大的功率單體、或者把一個(gè)充電站作為一個(gè)功率單體。本模塊首先對(duì)功率單體進(jìn)行抽象、通過對(duì)功率單體進(jìn)行生命體特征描述，如使用情況、利用情況、故障情況、保養(yǎng)情況、是否維護(hù)中等特征描述，附加生命值系數(shù)因子(根據(jù)歷史數(shù)據(jù)以及計(jì)劃預(yù)估百分比值)組織模型，建立單體生命基礎(chǔ)檔案，進(jìn)一步構(gòu)建完成系統(tǒng)中的功率單體群模型；

群通訊模塊：系統(tǒng)通過無線、光纖網(wǎng)絡(luò)、485、232、CAN等通訊總線方式，完成群管理控制層與功率單體之間的通訊控制；

云計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)：用于存儲(chǔ)功率單體的實(shí)時(shí)充電數(shù)據(jù)、功率數(shù)據(jù)、電池?cái)?shù)據(jù)、交易數(shù)據(jù)；進(jìn)行充電的充電車輛的車況、行程以及電池?cái)?shù)據(jù)。

實(shí)時(shí)充電數(shù)據(jù)包括：充電單體地理信息、充電模塊開機(jī)次數(shù)、充電模塊關(guān)機(jī)次數(shù)、輸出功率時(shí)間累積、維護(hù)時(shí)間、維護(hù)次數(shù)、故障次數(shù)、故障類型、保養(yǎng)時(shí)間、保養(yǎng)次數(shù)、保養(yǎng)類型等；

功率數(shù)據(jù)包括：充電電壓、充電電流、充電溫度、充電時(shí)長(zhǎng)等；

車輛中的電池，有許許多多的電池單體組成、電壓3～4V之間，許多單體電池或并或串組成電池組，一個(gè)或多個(gè)電池組組成一個(gè)電池箱，一個(gè)或者多個(gè)電池箱就構(gòu)成了電動(dòng)車電池；電動(dòng)車的電池有三個(gè)狀態(tài)：充電狀態(tài)、放電狀態(tài)、靜置狀態(tài)，因此電池?cái)?shù)據(jù)：包括充電中的充電數(shù)據(jù)、車輛行駛中的放電數(shù)據(jù)、車輛靜置是的損耗數(shù)據(jù)；電池基本信息包括：電池類型、充電次數(shù)、放電次數(shù)、當(dāng)前SOC容量、單體個(gè)數(shù)、單體最高溫度、單體最低溫度、單體最高電壓、單體最低電壓等；

交易數(shù)據(jù)：描述用戶在給車充電過程中的充電電量、可以根據(jù)計(jì)量情況來進(jìn)行收費(fèi)，涉及到收費(fèi)可以和銀聯(lián)、網(wǎng)銀等常見支付方式實(shí)現(xiàn)多種支付、支持在線實(shí)時(shí)結(jié)算；基本數(shù)據(jù)包括充電開始時(shí)間、充電結(jié)束時(shí)間、本次充電電量、結(jié)賬類型、金額、用戶編碼、結(jié)賬標(biāo)識(shí)、結(jié)賬時(shí)間等。

群功率調(diào)度層一方面分析計(jì)算各地區(qū)功率，根據(jù)電力總負(fù)荷功耗的供應(yīng)調(diào)度，計(jì)算分配當(dāng)前地區(qū)的每個(gè)功率單體的實(shí)際最大輸出能力；具體包括：

當(dāng)前地區(qū)車輛根據(jù)歷史充電數(shù)據(jù)、和行程路徑規(guī)劃等數(shù)據(jù)，分常駐車輛，臨時(shí)車輛，預(yù)計(jì)車輛；每輛電動(dòng)車輛中的電池容量是不斷變化的(充電、放電、損耗引起)，每輛車的電池容量累加形成當(dāng)前地區(qū)充電的總功率容量；當(dāng)前充電的總功率是變動(dòng)的，總功率的功耗速率形成本地區(qū)的需求功率數(shù)；根據(jù)本地區(qū)的功率單體的地理信息和車輛地理信息、行程路徑，計(jì)算出功率單體之間的潛在的車輛功率需求量，進(jìn)一步根據(jù)電力調(diào)度量，提供合理的電力調(diào)度負(fù)荷的功耗。

群功率調(diào)度層一方面預(yù)計(jì)算各地區(qū)功率，實(shí)時(shí)計(jì)算處理當(dāng)前地區(qū)的每個(gè)功率單體輸出功率、以及動(dòng)態(tài)計(jì)算未來2小時(shí)內(nèi)預(yù)定的充電需求；具體包括：

當(dāng)前地區(qū)內(nèi)的功率單體給車充電過程中，功率單體的功率輸出是根據(jù)汽車電池的功率需求變動(dòng)的；記錄下每個(gè)單體的功率輸出數(shù)據(jù)，記錄下每個(gè)電池的功率需求數(shù)據(jù)，可以實(shí)時(shí)累加計(jì)算出當(dāng)前地區(qū)的實(shí)時(shí)功率輸出量和電池總充電量；

根據(jù)車輛地理信息、行程路徑、車速等信息，可以預(yù)計(jì)2小時(shí)內(nèi)可到達(dá)本地區(qū)進(jìn)行充電的車輛，進(jìn)一步根據(jù)車輛功耗，可以增加本地區(qū)臨時(shí)供電需求量。

群功率調(diào)度層一方面計(jì)算各地區(qū)功率可聯(lián)合供電策略，還要處理計(jì)算剩余當(dāng)前地區(qū)的每個(gè)功率單體可對(duì)外提供的功率，對(duì)就近地區(qū)提供功率補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合供電功率輸出；具體包括：

當(dāng)前地區(qū)充電的總功率容量是不斷變化的，分析每一個(gè)地區(qū)的總功率容量的變動(dòng)規(guī)律；根據(jù)車輛行駛的歷史數(shù)據(jù)，分析出相鄰地區(qū)、相近地區(qū)內(nèi)經(jīng)常充電的車輛信息和車輛功耗數(shù)據(jù)；總功率容量的變動(dòng)規(guī)律和車輛功耗信息進(jìn)一步分析出多個(gè)地區(qū)聯(lián)合供電策略。

群功率輸出層結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括：

功率單元充電模塊：用于實(shí)現(xiàn)對(duì)充電車輛的充電以及輸出功率的調(diào)整；

功率單元預(yù)鎖模塊：群管理控制層實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車的行駛軌跡以及車載電池容量，群功率調(diào)度層獲取該數(shù)據(jù)，根據(jù)當(dāng)前軌跡、剩余電量、當(dāng)前車速等數(shù)據(jù)，計(jì)算出設(shè)定時(shí)間內(nèi)可到達(dá)的功率單體，并根據(jù)當(dāng)前功率單體生命值的高低，給出定位導(dǎo)航坐標(biāo)；

電動(dòng)汽車選取合適的功率單體后，在后期的行駛路線上，向群管理控制層發(fā)起預(yù)訂充電，此時(shí)群功率調(diào)度層確認(rèn)預(yù)訂，并提交充電策略，群管理控制層根據(jù)充電策略調(diào)整群功率輸出層，鎖定此電動(dòng)汽車的功率預(yù)定。

群功率輸出層能夠完成充電車輛的充電業(yè)務(wù)，確保功率輸出安全完整，可根據(jù)調(diào)度進(jìn)行限制調(diào)節(jié)功率。能夠提供2小時(shí)內(nèi)預(yù)定功能，支持預(yù)定功率鎖存，預(yù)定功率取消之后解鎖功能。能夠?qū)β蕟卧那闆r實(shí)時(shí)反饋到群管理控制層。

本發(fā)明公開了一種群互聯(lián)控制的電動(dòng)汽車充電監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法，如圖4所示，包括：

群管理控制層根據(jù)設(shè)定區(qū)域內(nèi)的功率調(diào)度指標(biāo)，建立功率單體，進(jìn)行功率單體數(shù)據(jù)以及充電車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)，確定功率單體生命基礎(chǔ)檔案；

群功率調(diào)度層調(diào)用群管理控制層的數(shù)據(jù)以及當(dāng)前區(qū)域內(nèi)充電車輛的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，確定具體的充電策略，具體包括：計(jì)算分配當(dāng)前區(qū)域內(nèi)的每個(gè)功率單體的實(shí)際最大輸出能力、每個(gè)功率單體的充電車輛的輸出功率以及未來設(shè)定時(shí)間內(nèi)預(yù)定的充電需求；同時(shí)，確定當(dāng)前區(qū)域能夠?qū)ζ渌徑鼌^(qū)域提供的功率補(bǔ)償；

群管理控制層根據(jù)群功率調(diào)度層計(jì)算的數(shù)據(jù)向群功率輸出層發(fā)送充電控制指令；

群功率輸出層按照接收的指令完成功率輸出，并且將充電車輛的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋給群管理控制層。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。