本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車充電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種小區(qū)充電樁控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

時(shí)至今日，電動(dòng)汽車作為清潔新能源交通工具正受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注和響應(yīng)。隨著普通居民小區(qū)的電動(dòng)汽車數(shù)量不斷地增加，問(wèn)題也隨之而來(lái)，由于小區(qū)電力系統(tǒng)缺乏必要的控制手段，當(dāng)用電高峰期到來(lái)，小區(qū)內(nèi)眾多電動(dòng)汽車同時(shí)充電時(shí)，極易導(dǎo)致小區(qū)用電負(fù)荷超載，威脅小區(qū)用電安全與穩(wěn)定。若為應(yīng)付用電高峰專門增加小區(qū)電力設(shè)備容量，又會(huì)抬高用電成本，降低電力資源利用率。如何充分利用現(xiàn)有電力資源滿足電動(dòng)汽車充電需求，又保證小區(qū)用電安全，是家用電動(dòng)汽車普及之前必須解決的問(wèn)題。

在已有的研究中，對(duì)小區(qū)環(huán)境的電動(dòng)汽車優(yōu)化充電方法主要基于電價(jià)引導(dǎo)、負(fù)荷預(yù)測(cè)、優(yōu)化調(diào)度等方面，這些方法都需要上級(jí)主站經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的計(jì)算分析，再把指令向下傳遞至小區(qū)，雖然理論上能夠解決小區(qū)充電問(wèn)題，但實(shí)施過(guò)程繁瑣，若大量居民小區(qū)都采用這種方式，上級(jí)主站就會(huì)不堪重負(fù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決以上現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。提出了一種規(guī)劃方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種電動(dòng)汽車協(xié)調(diào)充電系統(tǒng)，包括待充電電動(dòng)汽車及充電樁，其還包括用于收集充電樁運(yùn)行數(shù)據(jù)、管理充電樁運(yùn)行狀態(tài)的集中器及用電信息采集系統(tǒng)；其中，

所述每個(gè)充電樁搭載有用于信息收發(fā)和功率調(diào)節(jié)的充電樁控制模塊，每個(gè)充電樁通過(guò)電力線與集中器相連接，集中器設(shè)置有集中器主控模塊，集中器通過(guò)電力線與用電信息采集系統(tǒng)相連接。

進(jìn)一步的，所述充電樁控制模塊包括第一信息收發(fā)模塊和功率調(diào)節(jié)模塊，其中第一信息收發(fā)模塊用于接收來(lái)自集中器的控制信息，還將本充電樁配置信息、用戶需求以及運(yùn)行狀況上傳至集中器；功率調(diào)節(jié)模塊用于根據(jù)第一信息收發(fā)模塊收到的控制信息對(duì)本充電樁充電功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的，所述集中器主控模塊包括以下模塊：

第二信息收發(fā)模塊，用于從用電信息采集系統(tǒng)接收實(shí)時(shí)電價(jià)、小區(qū)用電負(fù)荷數(shù)據(jù)，并將小區(qū)電動(dòng)汽車協(xié)調(diào)充電系統(tǒng)運(yùn)行情況定時(shí)上報(bào)用電信息采集系統(tǒng)；

小區(qū)負(fù)荷監(jiān)測(cè)模塊：用于監(jiān)測(cè)小區(qū)用電負(fù)荷，當(dāng)負(fù)荷超過(guò)危險(xiǎn)閾值時(shí)發(fā)出功率調(diào)節(jié)信號(hào)；

充電樁識(shí)別與監(jiān)測(cè)模塊，用于識(shí)別小區(qū)充電樁身份，并監(jiān)測(cè)充電樁充電功率與對(duì)應(yīng)電動(dòng)汽車電池電量信息；

優(yōu)先權(quán)分配模塊，用于根據(jù)采集的充電功率與電池電量，動(dòng)態(tài)分配各充電樁優(yōu)先權(quán)；

數(shù)據(jù)分析模塊，用于分析采集的優(yōu)先權(quán)與小區(qū)負(fù)荷數(shù)據(jù)，制定充電策略；

指令下發(fā)模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，向充電樁發(fā)送控制信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述待充電電動(dòng)汽車的電池管理系統(tǒng)將電池電量信息發(fā)送給第一信息收發(fā)模塊的充電樁控制模塊。

一種基于所述系統(tǒng)的電動(dòng)汽車自決策協(xié)調(diào)充電方法，該方法以優(yōu)先權(quán)為基礎(chǔ)，包括以下步驟：

步驟1、收集數(shù)據(jù)：集中器從用電信息采集系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)電價(jià)及小區(qū)當(dāng)前用電負(fù)荷，其中集中器安裝在小區(qū)內(nèi)，用電信息采集系統(tǒng)在小區(qū)內(nèi)或外均可，獲取系統(tǒng)內(nèi)每一臺(tái)充電樁配置信息，充電樁在有新車接入時(shí)記錄電動(dòng)汽車電池信息；

步驟2、發(fā)送控制命令：待用戶由充電樁人機(jī)交互界面發(fā)送確認(rèn)充電請(qǐng)求，集中器主控模塊向目標(biāo)充電樁控制模塊發(fā)送控制命令后，控制充電機(jī)工作；

步驟3、監(jiān)控并更新優(yōu)先權(quán)：充電樁工作過(guò)程中，集中器實(shí)時(shí)監(jiān)控小區(qū)用電負(fù)荷以及各充電樁充電功率，并實(shí)時(shí)更新各充電用戶優(yōu)先權(quán)；

步驟4、動(dòng)態(tài)調(diào)整充電功率：根據(jù)步驟3集中器的監(jiān)控情況，當(dāng)小區(qū)用電負(fù)荷超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)，集中器主控模塊動(dòng)態(tài)調(diào)整工作中充電樁的充電功率，維持小區(qū)用電負(fù)荷在安全水平；

步驟5、定時(shí)上報(bào)：集中器將小區(qū)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)定時(shí)上報(bào)用電信息采集系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述充電樁有兩種充電模式：快速充電和慢速充電，將選擇快速充電模式的用戶劃為A類，將選擇慢速充電模式的用戶劃為B類。

進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)以優(yōu)先權(quán)為基礎(chǔ)制定充電策略具體包括：系統(tǒng)檢測(cè)每輛電動(dòng)汽車的荷電狀態(tài)SOC剩余電量百分比和充電功率p，將剩余電量百分比與乘以當(dāng)前充電功率得到優(yōu)先權(quán)系數(shù)k，即k＝p·SOC(％)，k值越低，優(yōu)先權(quán)越高，A類和B類用戶均按此規(guī)則制定優(yōu)先權(quán)，當(dāng)遇小區(qū)負(fù)載功率過(guò)高需削減充電功率時(shí)，削減量由優(yōu)先級(jí)從低至高遞減，因快速充電功率遠(yuǎn)大于慢速充電功率，故系統(tǒng)需動(dòng)態(tài)調(diào)整充電功率時(shí)，先從A類開(kāi)始調(diào)整，待小區(qū)可用功率回升，功率補(bǔ)償先給予優(yōu)先級(jí)高的用戶。

進(jìn)一步的，所述充電動(dòng)汽車電池電量大于80％時(shí)，出于保護(hù)電池的目的，充電樁將自動(dòng)調(diào)整充電功率至最低值即相當(dāng)于慢充功率，并發(fā)出提示信息提示用戶。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果如下：

由以上方案可知，本發(fā)明通過(guò)集中器模塊實(shí)現(xiàn)小區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)與用電信息采集系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互，小區(qū)配電網(wǎng)能根據(jù)集中器模塊提供的當(dāng)前負(fù)荷情況來(lái)向小區(qū)電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)分配適量的電力資源，即能降低高峰期電力資源因過(guò)度分配而帶來(lái)用電風(fēng)險(xiǎn)的可能性，又能提高小區(qū)電力資源的使用效率。

本發(fā)明中充電樁模塊充電時(shí)使用的優(yōu)先權(quán)算法即考慮了低電量用戶的急切充電需求，又確保每位用戶達(dá)到預(yù)期的充電目標(biāo)，能兼顧充電效率和用戶間公平。

本發(fā)明通過(guò)小區(qū)內(nèi)部集中器模塊與用電信息采集系統(tǒng)和充電樁模塊互動(dòng)實(shí)現(xiàn)，整個(gè)運(yùn)作過(guò)程是在小區(qū)充電系統(tǒng)內(nèi)部完成決策，只將小區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行狀況定時(shí)上報(bào)主站，無(wú)需等待主站下達(dá)控制指令，避開(kāi)了一些復(fù)雜的指令調(diào)度流程，即提高了運(yùn)行效率，又減輕了主站的負(fù)擔(dān)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提供優(yōu)選實(shí)施例小區(qū)電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)整體架構(gòu)；

圖2為本發(fā)明中小區(qū)電動(dòng)汽車充電自決策控制示意圖；

圖3為本發(fā)明中快充模式權(quán)系數(shù)制定流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、詳細(xì)地描述。所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

如圖1及圖2所示，本發(fā)明提供的一種小區(qū)電動(dòng)汽車自決策充電系統(tǒng),包括多個(gè)充電樁1，每個(gè)充電樁1搭載控制模塊，每個(gè)充電樁1通過(guò)電力線2與集中器3相連接，集中器3搭載主控模塊，集中器通過(guò)電力線與用電信息采集系統(tǒng)4相連接。每個(gè)充電樁同一時(shí)間可供一輛電動(dòng)汽車5進(jìn)行充電。

充電樁1搭載控制模塊7，控制模塊7完成的功能如下：

信息收發(fā)，接收來(lái)自集中器的控制信息并將本充電樁配置信息、用戶需求以及運(yùn)行狀況上傳至集中器；

功率調(diào)節(jié)，根據(jù)收到的控制信息對(duì)本充電樁充電功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。

集中器3搭載主控模塊6，主控模塊6完成的功能如下：

信息收發(fā)，用于從用電信息采集系統(tǒng)接收實(shí)時(shí)電價(jià)、小區(qū)用電負(fù)荷數(shù)據(jù)，并將系統(tǒng)運(yùn)行情況定時(shí)上報(bào)用電信息采集系統(tǒng)；

小區(qū)負(fù)荷監(jiān)測(cè)：監(jiān)測(cè)小區(qū)用電負(fù)荷，當(dāng)負(fù)荷超過(guò)危險(xiǎn)閾值時(shí)發(fā)出功率調(diào)節(jié)信號(hào)；

充電樁識(shí)別與監(jiān)測(cè)，用于識(shí)別小區(qū)充電樁身份，并監(jiān)測(cè)充電樁充電功率與對(duì)應(yīng)電動(dòng)汽車電池電量信息；

優(yōu)先權(quán)分配，根據(jù)采集的充電功率與電池電量，動(dòng)態(tài)分配各充電樁優(yōu)先權(quán)；

數(shù)據(jù)分析，用于分析采集的優(yōu)先權(quán)與小區(qū)負(fù)荷數(shù)據(jù)，制定充電策略；

指令下發(fā)，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，向充電樁發(fā)送控制信號(hào)。

系統(tǒng)以充電樁現(xiàn)有的兩種充電模式：快速充電和慢速充電為準(zhǔn)，將選擇快速充電模式的用戶劃為A類，將選擇慢速充電模式的用戶劃為B類。

系統(tǒng)以優(yōu)先權(quán)為基礎(chǔ)制定充電策略。以A類用戶(快速充電模式)為例，優(yōu)先權(quán)的確定過(guò)程如圖3所示。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)每輛電動(dòng)汽車的荷電狀態(tài)(SOC)和充電功率(p)，當(dāng)有在充電動(dòng)汽車電池電量大于80％時(shí)，出于保護(hù)電池的目的，充電樁將自動(dòng)調(diào)整充電功率至最低值(相當(dāng)于慢充功率)，并發(fā)出提示信息提示用戶。對(duì)其余各充電對(duì)象，系統(tǒng)將剩余電量百分比與乘以當(dāng)前充電功率得到優(yōu)先權(quán)系數(shù)k，即k＝p·SOC(％)，k值越低，該對(duì)象優(yōu)先權(quán)越高。B類用戶優(yōu)先權(quán)確定規(guī)則類似，只是不再有電池電量大于80％時(shí)的功率限制。

本發(fā)明提供的小區(qū)電動(dòng)汽車自決策充電系統(tǒng)所采用的充電控制方法，特征在于以優(yōu)先權(quán)為基礎(chǔ)，包括以下實(shí)施步驟：

(1)收集數(shù)據(jù)：集中器3從用電信息采集系統(tǒng)4獲取實(shí)時(shí)電價(jià)及小區(qū)當(dāng)前用電負(fù)荷，獲取系統(tǒng)內(nèi)每一臺(tái)充電樁1配置信息，充電樁1在有電動(dòng)汽車5接入時(shí)記錄電動(dòng)汽車電池信息；

(2)發(fā)送控制命令：待用戶由充電樁1人機(jī)交互界面發(fā)送確認(rèn)充電請(qǐng)求，集中器主控模塊6向目標(biāo)充電樁控制模塊7發(fā)送控制命令，控制充電機(jī)工作；

(3)監(jiān)控并更新優(yōu)先權(quán)：充電樁1工作過(guò)程中，集中器主控模塊6實(shí)時(shí)監(jiān)控小區(qū)用電負(fù)荷以及各充電樁1充電功率，并實(shí)時(shí)更新各充電用戶優(yōu)先權(quán)；

(4)動(dòng)態(tài)調(diào)整充電功率：由(3)中監(jiān)控情況，如遇小區(qū)負(fù)載功率過(guò)高需削減充電功率時(shí)，削減量由優(yōu)先級(jí)從低至高遞減，總削減量以維持小區(qū)用電負(fù)荷在安全水平為準(zhǔn)。因快速充電功率遠(yuǎn)大于慢速充電功率，故系統(tǒng)需動(dòng)態(tài)調(diào)整充電功率時(shí)，先調(diào)整A類用戶充電功率。待小區(qū)可用功率回升，功率補(bǔ)償先給予優(yōu)先級(jí)高的用戶。

(5)定時(shí)上報(bào)：集中器3將小區(qū)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)定時(shí)上報(bào)用電信息采集系統(tǒng)4。

在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

以上這些實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在閱讀了本發(fā)明的記載的內(nèi)容之后，技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。