CN109066652A - 一种多重监控的充电站*** - Google Patents
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Abstract
一种多重监控的充电站***，包括电力设备、监控管理工作站、交易管理***、配电网络、数据网络、充电设备、换电设备、监测设备；充电设备包括直流充电桩、交流充电桩；数据网络包括以太网和CAN总线；监测设备包括摄像机、烟感传感器、红外传感器；监控管理工作站通过以太网与站控计算机连接，站控计算机通过监测设备对电力设备、配电网络和充电设备进行监控。
Description
技术领域
本发明属于充电站领域，特别涉及一种多重监控的充电站***。
背景技术
在电动汽车使用的过程中,充换电站的建立是一个基本的保障,而对于其内部设备的行起控制作用的监控***,对充分收集电动车辆、动为电池和充电设施的各种数据,切实保障充电站内充电安全,有效提高充电站管理和运行水平具有重大的意义。
我国现在建立的一部分充电站虽然已经投入使用,但是在使用的过程中相对应的效果不是太好，充电设备无法适应各类电池，不具有通用性，监控***在运行的过程中只是对于某种设备实现监控,更换另一种设各则监控管理***就无法顺利进行，多数站点间缺乏信息沟通与联系，同区域内监控中充换电站之间缺乏联系。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何有效的监控充电站，对此本发明提供一种多重监控的充电站***，
本发明的技术方案：一种多重监控的充电站***，包括电力设备、监控管理工作站、交易管理***、配电网络、数据网络、充电设备、换电设备、监测设备，
电力设备包括光伏设备、火力发电站、风力发电站；
充电设备包括直流充电桩、交流充电桩；
配电网络包高压电网、低压电网、直流母线、高压配电柜、配电变压器、低压配电柜；
数据网络包括以太网和CAN总线；
监测设备包括摄像机、烟感传感器、红外传感器；
监控管理工作站通过以太网与站控计算机连接，站控计算机通过监测设备对电力设备、配电网络和充电设备进行监控，监控内容包括：
对直流充电桩和交流充电桩的运行状态及输入、输出参数进行监控，运行状态包括电压、电流、开关状态、保护状态,采集接入到***的电动汽车和电池信息,控制充电桩的输出参数满足充电需求，
对换电设备的运行工位、设备状态进行监控,根据指令对电动汽车的电池箱进行更换,并将换下的电池箱进行归位，监控电池的电压、温度、SOC状态以及电池箱充放电状态,电池单体的电压、电流、温度信息,并统计电池单体最大、最小电压值,湿度差值,并提供电池箱和电池单体的参数异常报警功能，检测更换下来的电池箱的状态性能,满足动力电池性能要求的放置于充电架充电,备下次更换使用,如果电池箱性能降低严重不能满足动力电池要求的,则移送至梯次电池储能***,当电站出现供化中断时作为备用化源,而且能够根据需要并入电网实现负荷及频率调节功能。
监控配电网络的配变接入点的主要电能质量指标,包括电压偏差、频率偏差、三相不平衡、谐波电压畸变及各次谐波含有率指标,监测指标的异常预警功能,并能够根据需要进行无功补偿和谐波治理装置的投切来改善电能质量，配电变压器输入侧功率、电压、电流、功率因数、总有功电量、总无功电量的监视,对配电变压器继电保护化态、合闸及负荷开关状态进行实时监测和控制。
对充电设备或者换电设备区域内及周边环境的视频、消防、门禁、周界进行监控,当站内设备发生异常事件时可随时启动安全防护***,实现安防与其他监控功能的联动,保障电站内设备的运行安全。
本发明的有益效果：
(1)实现了多种设备的多种参数的监控；
(2)针对不同的设备采用不同的检测设备进行检测；
(3)出现问题及时报警反馈：
(4)通过PID算法实现电池更换设备的精确控制，提高***的运行效率；
(5)通过整体协调测量提高充电桩的利用率；
(6)通过区块链技术构建安全、可靠的充电桩共享交易环境，极大地方便充电用户。
附图说明
图1为本发明的充电站***框图；
图2为本发明的电池更换设备结构示意图；
图3为本发明的PID切换原理图；
图4为本发明的整体功率协调控制流程图；
图5为本发明的交易管理***控制方法流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明的实施例参考图1-5所示。
一种多重监控的充电站***，包括电力设备、监控管理工作站、交易管理***、配电网络、数据网络、充电设备、换电设备、监测设备，
电力设备包括光伏设备、火力发电站、风力发电站；
充电设备包括直流充电桩、交流充电桩；
配电网络包高压电网、低压电网、直流母线、高压配电柜、配电变压器、低压配电柜；
数据网络包括以太网和CAN总线；
监测设备包括摄像机、烟感传感器、红外传感器；
监控管理工作站通过以太网与站控计算机连接，站控计算机通过监测设备对电力设备、配电网络和充电设备进行监控，监控内容包括：
对直流充电桩和交流充电桩的运行状态及输入、输出参数进行监控，运行状态包括电压、电流、开关状态、保护状态,采集接入到***的电动汽车和电池信息,控制充电桩的输出参数满足充电需求，
对换电设备的运行工位、设备状态进行监控,根据指令对电动汽车的电池箱进行更换,并将换下的电池箱进行归位，监控电池的电压、温度、SOC状态以及电池箱充放电状态,电池单体的电压、电流、温度信息,并统计电池单体最大、最小电压值,湿度差值,并提供电池箱和电池单体的参数异常报警功能，检测更换下来的电池箱的状态性能,满足动力电池性能要求的放置于充电架充电,备下次更换使用,如果电池箱性能降低严重不能满足动力电池要求的,则移送至梯次电池储能***,当电站出现供化中断时作为备用化源,而且能够根据需要并入电网实现负荷及频率调节功能。
监控配电网络的配变接入点的主要电能质量指标,包括电压偏差、频率偏差、三相不平衡、谐波电压畸变及各次谐波含有率指标,监测指标的异常预警功能,并能够根据需要进行无功补偿和谐波治理装置的投切来改善电能质量，配电变压器输入侧功率、电压、电流、功率因数、总有功电量、总无功电量的监视,对配电变压器继电保护化态、合闸及负荷开关状态进行实时监测和控制。
对充电设备或者换电设备区域内及周边环境的视频、消防、门禁、周界进行监控,当站内设备发生异常事件时可随时启动安全防护***,实现安防与其他监控功能的联动,保障电站内设备的运行安全。
电池更换设备要包括电池箱、电池充电架、换电机器人、传动机构和堆垛机器人,电池更换设备采用后备箱换电方式，电动汽车进入换点位，后备箱打开并解锁旧电池箱，换电机器人定位旧电池箱，将电动汽车后备箱上的旧电池箱取出，放入传动机构的回收传送带，同时，堆垛机器人从电池充电架上取出新电池箱，放入传动机构的推送传送带，推送传送带将新电池箱传送给换电机器人，换电机器人定位新电池箱将新电池箱装入电动汽车的后备箱，实现换电操作，回收传送带将旧电池箱送到堆垛机器人处，堆垛机器人将旧电池箱放入电池充电架，进行充电；
电池充电架、换电机器人、传动机构和堆垛机器人通过CAN现场总线网络与站控计算机通信；
电动汽车更换下来的电池箱,需要检测,判定性能是否退化，检测包括充电检测、使用检测以及电池盘点，充电检测包括对充电电压、充电电流、充电温度以及电池SOC在内的参数检测，使用检测包括对SOH状态、更换次数、行驶里程、更换时间在内的参数检测，电池盘点包括状态查询、寿命评估、电池重组、报废注销在内的操作，
堆垛机器人包括水平、垂直、伸缩三方向运行机构、载货台、电气装置；
换电机器人通过电磁吸头来对电池箱进行更换操作，包括台车、工装平台、轨道、货叉。
电池充电架为存储电池箱的立体支架,电池充电架使用标准连接器与电池箱进行连接,当换下的电池箱放入电池充电架后,充电机为待充电电池执行充电操作，电池充电架可完成对电池箱的存放、充电和监测功能,实时显示电池箱状态信息、就位状况等,电池架中配备烟雾传感器,用于监测电池箱的安全状态。
电池充电架与堆垛机器人共同构成了电池箱存储区,堆垛机器人通过立体运动实现电池充电架上电池箱的存取操作,完成换电工作；
堆垛机器人的控制采用PID切换的方式进行控制，产生精确的输出控制量，
输入值与输出反馈值进行运算得到输入误差值，同时对输入误差值进行模糊PID控制运算和固定参数PID控制运算，其中，模糊PID控制运算较固定参数PID多出了模糊运算模块，其对固定参数PID控制运算中的固定参数进行模糊化调节，输入误差值与选定的调节参数进行比较，当输入误差值大于调节参数时，切换开关选定模糊PID控制的输出值作为堆垛机器人的输出控制值，从而使堆垛机器人的动作快速进入稳定状态；输入误差值小于调节参数时,认为堆垛机器人已经处于稳定状态，切换开关选定固定参数PID控制的输出值作为堆垛机器人的输出控制值,减少***执行程序的时间,提高***的运行效率。
其中，PID控制算式具体为：
△u(k)＝u(k)-u(k-1)＝Kp×[e(k)-e(k-1)]+Ki×e(k)+Kd×[e(k)-2×e(k-1)+e(k-2)]，
其中，u(k)：输出信号，△u(k)：输出调节，e(k)：输入信号，Kp：比例增益，Ki：积分系数，Kd：微分系数。
其中，模糊运算模块包括知识库、模糊化模块、推理模块、解模糊化模块，
将模糊控制应用到堆垛机控制***中,实现了堆垛机运行性能的优化,增加了堆垛机运行过程中的快速性与稳定性。
站控计算机对充电设备采用整体功率协调控制，具体为：
步骤1、充电设备执行功率分配前，先对所有电动汽车接入的充电设备的功率输出能力进行统计，得到充电设备输出总功率；
步骤2、读取电网功率阈值；
步骤3、充电设备输出总功率与电网功率阈值进行比较，如果电网功率阈值大于充电设备输出总功率，则可分配总功率为充电设备输出总功率，相当于无功率限制，充电设备在各自的能力范围内按照既定充电策略进行充电，如果充电设备输出总功率大于电网功率阈值，则可分配的总功率为电网功率阈值,即可分配总功率不超过电网调度的限定值；
步骤4、采集各个充电设备当前的包括输出功率、充电状态、是否有新车接入在内的信息，结合步骤3得出的可分配总功率制定分配策略，将分配的功率值下发至每一台充电设备；
步骤5，判断充电站内直至有新车加入或有车退出充电，如果是，则重新执行步骤1，如果否，则继续步骤4；
其中，步骤4的分配策略具体为站控计算机将依据电网功率阈值和充电设备输出总功率制定分配策略，具体包括如下步骤：
步骤4.1，读取可分配总功率；
在一个控制周期的初期，先采集电网的限定值PX和电动汽车接入的充电机功率值PJ，在执行分配时，分配功率值为Pset，Pset＝min(PX,PJ)；
步骤4.2，预测充电功率；
在计算出分配功率值Pset后，进行充电需求的统计预测，电动汽车在充电前预测其最大充电功率，对处于恒流充电阶段和新加入的电动汽车，其预测功率均为计算得出的最大充电功率，对处于恒压充电阶段的充电机，其预测功率为当前输出，统计预测功率需求将作为功率分配的依据；
步骤4.3，统计充电时间；
功率分配算法使用到已充电时间，对所有充电机的已充电时间进行统计；
步骤4.4，根据功率分配算法进行功率分配。
其中，步骤4.4的功率分配算法具体为：
步骤4.4.1，根据对充电机的已充电时间设置权重，
| 已充电时间 | 权重 |
| 0～t<sub>1</sub> | β<sub>1</sub> |
| t<sub>1</sub>～t<sub>2</sub> | β<sub>2</sub> |
| &gt;t<sub>2</sub> | β<sub>3</sub> |
表1已充电时间与权重对应关系表
步骤4.4.2，初级分配，有m台充电设备处于恒流充电阶段，其充电需求均为预测的最大充电功率，有n台充电设备处于恒压充电阶段，其充电需求为当前输出的功率，则第i台电动汽车分配的初级分配功率值PF(i)为：
步骤4.4.3，当执行完步骤4.4.2分配后，如果电动汽车的功率分配功率值Pi超过其最大充电功率，则需要进行次级分配，将初级分配中存在的不能利用的冗余分配量，再次分配到还有增加功率分配空间的充电机中，次级分配将根据充电设备还可提升的空间按比例分配，二次分配的增量△PM(i)如下所示：
△PM(i)＝PM(i)-PF(i) (PM(i)<PF(i))，
△PM(i)＝0 (PM(i)＝PF(i))，
其中，PM(i)：第i台电动汽车的充电机功率值，β(i)：第i台电动汽车的权重，β(i)为β1、β2或β3，PS：冗余功率值，
整体功率协调控制作为一种有效的功率分配手段，在充电站消耗总功率被限制的情况下，一方面同一时间能为更多的用户提供服务，另一方面充电功率尽可能地被利用，创造更多的经济价值，保证尽可能多的充电设备处于工作状态，减少等待电动汽车的数量，充电站将电网调度部门发送的功率较为合理分配至每一台充电设备。
交易管理***通过数据网络控制电动汽车和充电设备的交易，具体的控制方法为：
步骤1，注册阶段，交易管理***采用基于云计算的互联网环境架构，建立基于区块链***，所有电动汽车、所有充电设备和所有运营商都在区块链***上注册，使得区块链***成为值得信赖的第三方，以保证双方资金安全和运营支付；
步骤2，调度阶段，根据电动汽车车主的需求和运营商的政策，制定调度策略；
步骤3，认证阶段，电动汽车和充电设备使用椭圆曲线密码学计算哈希函数，这些函数无法通过钥匙反推从而确保密码的安全，电动汽车和充电设备之间相互认证，如果认证是有效的并且与身份匹配，则充电的请求被接受；
步骤4，充电阶段，电动汽车进行充电，完成后，充电设备记录交易的信息。
步骤1具体为：
步骤1.1，所有电动汽车EVs{EV1,EV2,...,EVn}中的每一个电动汽车EVi选择随机数并计算Qi＝xiP，然后，每一个电动汽车EVi在区块链中广播请求(mi,sigi(H(mi)))，其中mi＝IDi||IDj||T，(1≤i≤n,1≤j≤n,i≠j)；
步骤1.2，所有充电桩CPs{CP1,CP2,...,CPl}中的每一个充电桩CPi检查签名，计算属于自身的签名数量αi＝f(xixi+1)xi+2P，计算每一个电动汽车充电桩CPi在区块链中广播请求(m′i,sigi(H(m′i)))，其中m′i＝IDi||s||Ci||T；
步骤1.3，运营商O验证签名，并计算用户i的共享密钥 在区块链中广播Ki；
步骤1.4，区块链中的所有电动汽车、所有充电设备和所有运营商接收Ki，并计算共享公有密钥在区块链中所有充电桩都有可以看到该密钥，形成见证。
其中，椭圆曲线值域，Qi：用户i的附加组参数，P：椭圆曲线的n阶基数，mi：电动汽车EVi用户签名，m′i：充电桩CPi用户签名，H()：哈希函数，sigi()：数字签名函数，IDi：用户i的识别号，IDj：用户j的识别号，T：时间戳；αi：用户i的签名值，Ci：用户i的隐藏约束，用户i的曲线函数，f()：私有单向函数；
步骤2具体为：共有四种调度策略，包括最短路径调度、最短到达时间调度、最低消费成本调度和最短等待时间，
最短路径调度为基于电动汽车到每个充电桩的距离的计算选择最短路径的充电桩；
最短到达时间调度为基于电动汽车到每个充电桩的时间的计算选择最短到达时间的充电桩；
最低消费成本调度为基于电动汽车到每个充电桩的消费成本的计算选择最低消费的充电桩；
最短等待时间调度为基于计算电动汽车在每个充电桩前等待时间的计算选择最短等待时间的充电桩；
需要充电的电动汽车EVQ综合上述四种调度选择最优的充电桩CPG，
步骤3具体为：
步骤3.1，电动汽车EVQ将其身份IDEV发送到充电桩CPG，充电桩CPG收集匹配的区块链信息并将收费请求返回给EVQ；
步骤3.2，电动汽车EVQ发送消息{IDCP,QCP,PCP,HCP,K}给充电桩CPG；
步骤3.3，充电桩CPG根据时间戳Ti选择随机数计算SKEV＝b+εHtEV，然后，发送消息{PIDEV,QEV,TEV,SKEV}给电动汽车EVQ；
步骤3.4，电动汽车EVQ选择随机数计算REV＝cP，HEV＝H3(IDCP,PIDEV,QEV,REV,TEV)，ξEV＝SKtEV+cEVHEV，然后，通过安全通道发送消息{IDCP,PIDEV,QEV,REV,TEV,ξEV}给充电桩CPG
步骤3.5，充电桩CPG接收消息{IDCP,PIDEV,QEV,REV,TEV,ξEV}，再次计算HtEV＝H2(IDEV,PIDEV,QEV,TEV)，HEV＝H3(IDCP,PIDEV,QEV,REV,TEV)，基于ξEVP＝QEV+HEVPpub+HEVREV，验证接收到的签名；如果签名失败，充电桩CPG结束请求，否则，充电桩CPG计算得到电动汽车EVQ证实身份，充电桩CPG选择随机数计算RCP＝dP，SK＝H4(dEEV,IDCP,PIDEV,QEV,TEV)，HCP＝H5(IDCP,RIDCP,QEV,SK,dREV)，ξCP＝εCP+dHCP，然后，发送消息{IDEV,PIDEV,RCP,ξCP}给电动汽车EVQ；
步骤3.6，电动汽车EVQ接收信息{IDEV,PIDEV,RCP,ξCP}，再次计算SK值，对签名进行验证，SK＝H4(cRCP,IDCP,RIDEV,QEV,TEV)，HCP＝H5(RIDEV,IDCP,QEV,SK,dRCP)，基于ξCPP＝QCP+HCPPpub+HCPRCP，对签名进行验证；如果验证通过，则认证结束，通过密钥SK实现加密消息以进行安全通信；否则，电动汽车EVQ结束请求；
步骤4具体为：
步骤4.1，电动汽车EVQ计算隐藏约束C＝H5(IDEV,RCP,ξCPP)；
步骤4.2，充电桩CPG验证隐藏约束，然后确定当前时间是否与电动汽车EVQ的最初建议时间范围相匹配；
步骤4.3，验证通过后，电动汽车EVQ和充电桩CPG之间按照匹配的时间进行充电，在此过程中，区块链没有信息发布，也没有第三方信息公开。
其中，IDCP：充电桩CPG识别号，IDEV：电动汽车EVQ识别号，RIDEV：电动汽车EVQ的原始识别号，PIDEV：电动汽车EVQ的伪识别号，QCP：充电桩CPG的附加组参数，QEV：电动汽车EVQ的附加组参数，PCP：充电桩CPG椭圆曲线的n阶基数，Ppub：共用椭圆曲线的n阶基数，HCP：充电桩CPG哈希值，HEV：电动汽车EVQ哈希值，b：随机数，HtEV：电动汽车EVQ的t时刻哈希值，REV：电动汽车EVQ的授权口令，TEV：电动汽车EVQ的时间戳，SK：共用暂时密钥，SKEV：电动汽车EVQ的暂时密钥，ε：线性参数，ξEV：电动汽车EVQ的算术签名，ξCP：充电桩CPG的算术签名，H1()、H2()、H3()、H4()、H5()为私有哈希函数。
将区块链技术应用到充电桩领域，从而构建的安全、可靠的充电桩共享交易环境，将极大地方便充电用户，提高充电桩的利用率，有效地阻止数据篡改和撤销的恶意行为，确保了***处于所有人的监督之下，任何人都无法通过添加恶意代码或者利用***漏洞牟取利益。
以上所述实施方式仅表达了本发明的一种实施方式，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多重监控的充电站***，包括电力设备、监控管理工作站、交易管理***、配电网络、数据网络、充电设备、换电设备、监测设备，
电力设备包括光伏设备、火力发电站、风力发电站；
充电设备包括直流充电桩、交流充电桩；
配电网络包高压电网、低压电网、直流母线、高压配电柜、配电变压器、低压配电柜；
数据网络包括以太网和CAN总线；
监测设备包括摄像机、烟感传感器、红外传感器；
监控管理工作站通过以太网与站控计算机连接，站控计算机通过监测设备对电力设备、配电网络和充电设备进行监控；
监控内容包括：对直流充电桩和交流充电桩的运行状态及输入、输出参数进行监控，运行状态包括电压、电流、开关状态、保护状态,采集接入到***的电动汽车和电池信息,控制充电桩的输出参数满足充电需求；
站控计算机对充电设备采用整体功率协调控制；
交易管理***通过数据网络控制电动汽车和充电设备的交易。
2.根据权利要求1所述的一种多重监控的充电站***，其特征在于监控内容还包括：
对换电设备的运行工位、设备状态进行监控,根据指令对电动汽车的电池箱进行更换,并将换下的电池箱进行归位，监控电池的电压、温度、SOC状态以及电池箱充放电状态,电池单体的电压、电流、温度信息,并统计电池单体最大、最小电压值,湿度差值,并提供电池箱和电池单体的参数异常报警功能，检测更换下来的电池箱的状态性能,满足动力电池性能要求的放置于充电架充电,备下次更换使用,如果电池箱性能降低严重不能满足动力电池要求的,则移送至梯次电池储能***,当电站出现供化中断时作为备用化源,而且能够根据需要并入电网实现负荷及频率调节功能。
3.根据权利要求1所述的一种多重监控的充电站***，其特征在于监控内容还包括：
监控配电网络的配变接入点的主要电能质量指标,包括电压偏差、频率偏差、三相不平衡、谐波电压畸变及各次谐波含有率指标,监测指标的异常预警功能,并能够根据需要进行无功补偿和谐波治理装置的投切来改善电能质量，配电变压器输入侧功率、电压、电流、功率因数、总有功电量、总无功电量的监视,对配电变压器继电保护化态、合闸及负荷开关状态进行实时监测和控制；
对充电设备或者换电设备区域内及周边环境的视频、消防、门禁、周界进行监控,当站内设备发生异常事件时可随时启动安全防护***,实现安防与其他监控功能的联动,保障电站内设备的运行安全。
4.根据权利要求1所述的一种多重监控的充电站***，其特征在于：电池更换设备要包括电池箱、电池充电架、换电机器人、传动机构和堆垛机器人,电池更换设备采用后备箱换电方式，电动汽车进入换点位，后备箱打开并解锁旧电池箱，换电机器人定位旧电池箱，将电动汽车后备箱上的旧电池箱取出，放入传动机构的回收传送带，同时，堆垛机器人从电池充电架上取出新电池箱，放入传动机构的推送传送带，推送传送带将新电池箱传送给换电机器人，换电机器人定位新电池箱将新电池箱装入电动汽车的后备箱，实现换电操作，回收传送带将旧电池箱送到堆垛机器人处，堆垛机器人将旧电池箱放入电池充电架，进行充电。
5.根据权利要求4所述的一种多重监控的充电站***，其特征在于：堆垛机器人的控制采用PID切换的方式进行控制，产生精确的输出控制量，
输入值与输出反馈值进行运算得到输入误差值，同时对输入误差值进行模糊PID控制运算和固定参数PID控制运算，其中，模糊PID控制运算较固定参数PID多出了模糊运算模块，其对固定参数PID控制运算中的固定参数进行模糊化调节，输入误差值与选定的调节参数进行比较，当输入误差值大于调节参数时，切换开关选定模糊PID控制的输出值作为堆垛机器人的输出控制值，从而使堆垛机器人的动作快速进入稳定状态；输入误差值小于调节参数时,认为堆垛机器人已经处于稳定状态，切换开关选定固定参数PID控制的输出值作为堆垛机器人的输出控制值,减少***执行程序的时间,提高***的运行效率；其中，PID控制算式具体为：
△u(k)＝u(k)-u(k-1)＝Kp×[e(k)-e(k-1)]+Ki×e(k)+Kd×[e(k)-2×e(k-1)+e(k-2)]，
其中，u(k)：输出信号，△u(k)：输出调节，e(k)：输入信号，Kp：比例增益，Ki：积分系数，Kd：微分系数。
6.根据权利要求1所述的一种多重监控的充电站***，其特征在于站控计算机对充电设备采用整体功率协调控制具体为：
步骤1、充电设备执行功率分配前，先对所有电动汽车接入的充电设备的功率输出能力进行统计，得到充电设备输出总功率；
步骤2、读取电网功率阈值；
步骤3、充电设备输出总功率与电网功率阈值进行比较，如果电网功率阈值大于充电设备输出总功率，则可分配总功率为充电设备输出总功率，相当于无功率限制，充电设备在各自的能力范围内按照既定充电策略进行充电，如果充电设备输出总功率大于电网功率阈值，则可分配的总功率为电网功率阈值,即可分配总功率不超过电网调度的限定值；
步骤4、采集各个充电设备当前的包括输出功率、充电状态、是否有新车接入在内的信息，结合步骤3得出的可分配总功率制定分配策略，将分配的功率值下发至每一台充电设备；
步骤5，判断充电站内直至有新车加入或有车退出充电，如果是，则重新执行步骤1，如果否，则继续步骤4。
7.根据权利要求1所述的一种多重监控的充电站***，其特征在于交易管理***通过数据网络控制电动汽车和充电设备的交易，具体的控制方法为：
步骤1，注册阶段，交易管理***采用基于云计算的互联网环境架构，建立基于区块链***，所有电动汽车、所有充电设备和所有运营商都在区块链***上注册，使得区块链***成为值得信赖的第三方，以保证双方资金安全和运营支付；
步骤2，调度阶段，根据电动汽车车主的需求和运营商的政策，制定调度策略；
步骤3，认证阶段，电动汽车和充电设备使用椭圆曲线密码学计算哈希函数，这些函数无法通过钥匙反推从而确保密码的安全，电动汽车和充电设备之间相互认证，如果认证是有效的并且与身份匹配，则充电的请求被接受；
步骤4，充电阶段，电动汽车进行充电，完成后，充电设备记录交易的信息。
8.根据权利要求7所述的一种多重监控的充电站***，其特征在于步骤1具体为：
步骤1.1，所有电动汽车EVs{EV1,EV2,...,EVn}中的每一个电动汽车EVi选择随机数并计算Qi＝xiP，然后，每一个电动汽车EVi在区块链中广播请求(mi,sigi(H(mi)))，其中mi＝IDi||IDj||T，(1≤i≤n,1≤j≤n,i≠j)；
步骤1.2，所有充电桩CPs{CP1,CP2,...,CPl}中的每一个充电桩CPi检查签名，计算属于自身的签名数量αi＝f(xixi+1)xi+2P，计算每一个电动汽车充电桩CPi在区块链中广播请求(m′i,sigi(H(m′i)))，其中m′i＝IDi||s||Ci||T；
步骤1.3，运营商O验证签名，并计算用户i的共享密钥 在区块链中广播Ki；
步骤1.4，区块链中的所有电动汽车、所有充电设备和所有运营商接收Ki，并计算共享公有密钥在区块链中所有充电桩都有可以看到该密钥，形成见证。
其中，椭圆曲线值域，Qi：用户i的附加组参数，P：椭圆曲线的n阶基数，mi：电动汽车EVi用户签名，m′i：充电桩CPi用户签名，H()：哈希函数，sigi()：数字签名函数，IDi：用户i的识别号，IDj：用户j的识别号，T：时间戳；αi：用户i的签名值，Ci：用户i的隐藏约束，用户i的曲线函数，f()：私有单向函数。
9.根据权利要求7所述的一种多重监控的充电站***，其特征在于步骤2具体为：共有四种调度策略，包括最短路径调度、最短到达时间调度、最低消费成本调度和最短等待时间，
最短路径调度为基于电动汽车到每个充电桩的距离的计算选择最短路径的充电桩；
最短到达时间调度为基于电动汽车到每个充电桩的时间的计算选择最短到达时间的充电桩；
最低消费成本调度为基于电动汽车到每个充电桩的消费成本的计算选择最低消费的充电桩；
最短等待时间调度为基于计算电动汽车在每个充电桩前等待时间的计算选择最短等待时间的充电桩；
需要充电的电动汽车EVQ综合上述四种调度选择最优的充电桩CPG。
10.根据权利要求7所述的一种多重监控的充电站***，其特征在于步骤3具体为：
步骤3.1，电动汽车EVQ将其身份IDEV发送到充电桩CPG，充电桩CPG收集匹配的区块链信息并将收费请求返回给EVQ；
步骤3.2，电动汽车EVQ发送消息{IDCP,QCP,PCP,HCP,K}给充电桩CPG；
步骤3.3，充电桩CPG根据时间戳Ti选择随机数计算HtEV＝H2(IDEV,PIDEV,QEV,TEV)，SKEV＝b+εHtEV，然后，发送消息{PIDEV,QEV,TEV,SKEV}给电动汽车EVQ；
步骤3.4，电动汽车EVQ选择随机数计算REV＝cP，HEV＝H3(IDCP,PIDEV,QEV,REV,TEV)，ξEV＝SKtEV+cEVHEV，然后，通过安全通道发送消息{IDCP,PIDEV,QEV,REV,TEV,ξEV}给充电桩CPG
步骤3.5，充电桩CPG接收消息{IDCP,PIDEV,QEV,REV,TEV,ξEV}，再次计算HtEV＝H2(IDEV,PIDEV,QEV,TEV)，HEV＝H3(IDCP,PIDEV,QEV,REV,TEV)，基于ξEVP＝QEV+HEVPpub+HEVREV，验证接收到的签名；如果签名失败，充电桩CPG结束请求，否则，充电桩CPG计算得到电动汽车EVQ证实身份，充电桩CPG选择随机数计算RCP＝dP，SK＝H4(dEEV,IDCP,PIDEV,QEV,TEV)，HCP＝H5(IDCP,RIDCP,QEV,SK,dREV)，ξCP＝εCP+dHCP，然后，发送消息{IDEV,PIDEV,RCP,ξCP}给电动汽车EVQ；
步骤3.6，电动汽车EVQ接收信息{IDEV,PIDEV,RCP,ξCP}，再次计算SK值，对签名进行验证，SK＝H4(cRCP,IDCP,RIDEV,QEV,TEV)，HCP＝H5(RIDEV,IDCP,QEV,SK,dRCP)，基于ξCPP＝QCP+HCPPpub+HCPRCP，对签名进行验证；如果验证通过，则认证结束，通过密钥SK实现加密消息以进行安全通信；否则，电动汽车EVQ结束请求；
步骤4具体为：
步骤4.1，电动汽车EVQ计算隐藏约束C＝H5(IDEV,RCP,ξCPP)；
步骤4.2，充电桩CPG验证隐藏约束，然后确定当前时间是否与电动汽车EVQ的最初建议时间范围相匹配；
步骤4.3，验证通过后，电动汽车EVQ和充电桩CPG之间按照匹配的时间进行充电，在此过程中，区块链没有信息发布，也没有第三方信息公开。
其中，IDCP：充电桩CPG识别号，IDEV：电动汽车EVQ识别号，RIDEV：电动汽车EVQ的原始识别号，PIDEV：电动汽车EVQ的伪识别号，QCP：充电桩CPG的附加组参数，QEV：电动汽车EVQ的附加组参数，PCP：充电桩CPG椭圆曲线的n阶基数，Ppub：共用椭圆曲线的n阶基数，HCP：充电桩CPG哈希值，HEV：电动汽车EVQ哈希值，b：随机数，HtEV：电动汽车EVQ的t时刻哈希值，REV：电动汽车EVQ的授权口令，TEV：电动汽车EVQ的时间戳，SK：共用暂时密钥，SKEV：电动汽车EVQ的暂时密钥，ε：线性参数，ξEV：电动汽车EVQ的算术签名，ξCP：充电桩CPG的算术签名，H1()、H2()、H3()、H4()、H5()为私有哈希函数。
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| CN111391701A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-07-10 | 深圳供电局有限公司 | 用于有序充电的光储充微网终端 |
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- 2018-08-07 CN CN201810892835.0A patent/CN109066652A/zh not_active Withdrawn
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