CN109353245B - 一种电动汽车充电集群功率自动分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电动汽车充电技术领域，提出了一种电动汽车充电集群功率自动分配方法。使用本发明的充电集群包括集群控制***、信息传输网络、智能充电桩和自动功率分配***。本发明包括以下主要步骤：监控充电集群所属智能充电桩的充电功率；对集群内部充电区域进行动态划分，按照优先保障快速充电需求的原则，对区域功率进行实时调配；在慢充区域充电功率不足时，根据电动汽车充电需求，设定慢充区域智能充电桩开始充电的时间，进一步调整优化充电集群功率分配。本发明通过对充电集群的功率进行实时分配，以解决充电集群在用电高峰期功率额度下降时，充电集群充电速度慢，工作效率低的问题。

Description

一种电动汽车充电集群功率自动分配方法

技术领域

本发明属于电动汽车充电技术领域，具体涉及一种电动汽车充电集群功率自动分配方法。

背景技术

随着经济发展与能源供给、环境污染之间的矛盾日益激化，节能降耗和减少对化石燃料的依赖已成为世界各国经济持续发展迫切需要解决的问题。电动汽车具有节油、环保、高效率的优点，世界各国科学家和工业界普遍认为电动汽车是二十一世纪重要的清洁交通工具。电动汽车充电站和充电网络是电动汽车规模化和产业化发展的重要基础设施。

较大规模充电站，在用电高峰期，会出现充电站的可用负荷功率下降的问题，当有大量充电车辆需要进充电站充电时，往往功率不够分配，导致后面开始工作的充电桩需要排队等待前面正在工作的充电桩。尤其在晚上，是居民用电高峰时段，此时充电站的可用负荷功率可能小于充电站额定功率，常常出现充电站停满了待充电的车辆，而充电站的大量充电桩却处于空闲状态的情况，造成资源浪费。实际上，不同的充电车辆的充电需求是不同的，例如进入充电站车辆的剩余电量是不同的、车主的取车时间是不同的，而且从充电过程来说，处于不同充电阶段的车辆对充电功率的需求也是不同的，当车载电池组接近充满时，其充电需求功率会降低至电池额定容量的五分之一左右。

产生这一问题的主要原因有两个：第一，目前虽然单个智能充电桩可以按照电动汽车的充电需求调整充电电压，但是充电站的功率调度规则遵循的是按照先到先服务的原则，按照电动汽车的先后次序进行调度，当有空闲的充电桩时，有车辆到来就开始工作，没有根据充电站总体的车辆充电需求，灵活分配充电时间和充电功率。第二，目前充电站的运营管理还主要是靠人工调度，调度人员的经验和责任心会影响调度效果，在车多量大的时候，长期疲劳工作，容易出现调度失误，造成充电资源浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对大规模充电站的充电功率进行自动分配的方法，可以根据充电站的充电功率需求情况，在充电站内部实时进行功率分配，平衡电动汽车充电需求，提高充电效率和充电设备利用率。

为了解决上述问题，本发明提出了一种电动汽车充电集群功率自动分配方法。该电动汽车充电集群包括由信息传输网络连接的集群控制***、智能充电桩、区域供电网络和自动功率分配***，由集群控制***统一管理监测、协调控制集群所属设备的工作。

所述充电集群按照以下功率分配方法，对集群的充电功率进行分配：

A、充电集群划分为快充和慢充两个区域，按照***预先设定的比例，给快充区域充分配电功率额度P_kz，给慢充区域分配充电功率额度P_mz，P_z＝P_kz+P_mz，P_z为集群的充电功率总额度；

B、把正在快速充电的m个智能充电桩划归快充区域，把正在慢速充电的n个智能充电桩划归慢充区域，依次采集快充和慢充区域智能充电桩当前所需充电功率；

C、计算快充区域总的所需充电功率

和慢充区域总的所需充电功率

其中P_mi是第i个正在慢速充电的智能充电桩当前所需充电功率，P_ki是第i个正在快速充电的智能充电桩当前的所需充电功率；

D、如果

则返回B步骤；

E、如果

则把分配给所述快充区域的功率额度P_kz调整到P_k′_z＝P_z，慢充区域停止工作，所述快充区域的充电桩按比例降负荷工作，输出功率降为原来的

转到B步骤；

F、如果

则把分配给所述快充区域的功率额度P_kz调整到

所述快充区域的充电桩满负荷工作，分配给所述慢充区域的功率额度变为P_m′_z＝P_z-P_k′_z，转到H步骤；

G、如果

则把分配给所述快充区域的功率额度P_kz调整为

所述快充区域的充电桩仍满负荷工作，分配给所述慢充区域的功率额度变为P_m′_z＝P_z-P_k′_z；

H、如果

则所述慢充区域的充电桩满负荷工作，转到B步骤；

I、慢充区域智能充电桩上传车主的取车时间、所需充电功率和车辆剩余电量，经计算得到所需充电时间，对所述智能充电桩进行工作时间设定，到达设定时间后，所述智能充电桩才开始工作；

J、计算慢充区域总的所需充电功率

K、如果

则所述慢充区域的充电桩满负荷工作，返回到B步骤；否则根据P_m′_z和

的比值，慢充区域的智能充电桩按比例降负荷工作，输出功率降为原来的

返回到B步骤。

进一步，步骤I中，车主的取车时间由车主在智能充电桩设定。

进一步，步骤I中，车辆的剩余电量和所需充电功率由智能充电桩从车辆的BMS***获取。

更进一步，所述智能充电桩使用can总线与电动汽车的BMS***相连，获取BMS提供的充电信息。

本发明提出的电动汽车充电集群功率自动分配方法，通过监控集群所属智能充电桩的充电功率；对集群内部充电区域进行动态划分，按照优先保障快速充电需求的原则，对区域功率进行实时调配；在慢充区域充电功率不足时，根据电动汽车充电需求，设定慢充区域智能充电桩开始充电的时间，进一步调整优化充电集群功率分配，解决了充电集群在用电高峰期功率下降时，充电集群充电速度降低，工作效率低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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是本发明实施例中一种基于自动分配功率技术的电动汽车充电集群的结构示意图；

图2是本发明实施例中一种电动汽车充电集群功率自动分配方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本实施例提供的电动汽车充电集群如图1所示，图中的连线表示信息传输网络，供电网络在图中省略。该充电集群包括集群控制***、信息传输网络、智能充电桩、供电网络和自动功率分配***。外部功率进入充电集群后，通过供电网络对智能充电桩进行供电。该电动汽车充电集群使用的智能充电桩都有快速和慢速充电接头，充电接头以并联的方式连到充电网络，车主可以选择其中一个充电接头为电动汽车充电，一个充电桩可以同时满足多辆电动汽车的充电需求。自动功率分配***通过调整充电接头的输出功率，实现对快充和慢充两个区域的供电功率调整，在充电集群的功率额度不变的情况下，快充区域增加100KW功率时，慢充区域则相应减少100KW功率。

集群控制***包括数据采集模块、通信模块和信息处理与控制模块。数据采集模块，用于采集充电集群所属设备的工作状态信息；通信模块，用于实时与充电集群其他所属设备进行数据交换，并进行数据信息格式转换和整理，输出到数据采集模块；信息处理与控制模块，用于处理由数据采集模块输出的数据，产生控制指令，协调和控制充电集群所述设备的工作，并根据图2所示的功率调配方法，控制智能充电桩开始充电的时间，对慢充区域的充电功率分配进行优化。

自动功率分配***，用于响应集群控制***的指令，实时监控整个充电集群的功率分配和使用情况，对充电集群的功率进行区域化管理，通过调整充电接头的输出功率，对充电集群内部快充区域和慢充区域的输入功率进行分配。

智能充电桩使用can总线与汽车的BMS***相连，还包括用户操作面板、供电模块、通信模块、监测与控制模块。利用用户操作面板，车主可以在智能充电桩设定取车时间，用以完成刷卡支付等操作；中央处理模块，用于控制协调控制充电桩的工作，并通过通信模块与集群控制***进行信息交互，响应集群控制***的指令。监测与控制模块，实时监测BMS提供的包括所需充电功率、剩余电量等充车辆充电信息，根据当前所在区域的供电情况和车辆充电情况，向供电模块发出电压调节指令，调整充电电压；供电模块，连接供区域供电网络，执行自动功率分配***的指令，修正供电模块发出电压调节指令，调整充电接头的输出功率。

信息传输网络，包括路由器和光纤以太网，用于连接集群控制***、自动功率分配***与智能充电桩，实现集群控制***对智能充电桩的控制、参数设置和数据查询，同时充电桩也能通过网络接口实时上传充电桩的工作信息。

所述充电集群开始工作后，按照图2所示流程进行功率自动分配，具体步骤如下：

A、自动功率分配***按照***预先设定的比例，设定快充区域的充电功率额度为P_kz，设定慢充区域的充电功率额度为P_mz，P_z＝P_kz+P_mz，P_z为集群的充电功率额度。

B、自动功率分配***把正在进行快速充电的m个智能充电桩划归快充区域，把正在进行慢速充电的n个智能充电桩划归慢充区域。

C、实时监控正在进行快速充电的第i个智能充电桩的所需充电功率P_ki和正在进行慢速充电的第i个智能充电桩的所需充电功率P_mi。

D、计算慢充区域所需充电功率

和快充区域所需充电功率

E、如果

且

则返回B步骤。

F、如果

则把快充区域的功率额度P_kz调整到P_k′_z＝P_z，慢充区域停止供电，自动功率分配***调整快充区域充电接头的输出功率为原来的

转到B步骤；

G、如果

则把快充区域的功率额度P_kz调整到

快充区域的充电桩满负荷工作，慢充区域的功率额度变为P_m′_z＝P_z-P_k′_z，转到I步骤。

H、如果

而

则把快充区域的功率额度P_kz调整到

所述快充区域的充电桩满负荷工作，慢充区域的功率额度变为P_m′_z＝P_z-P_k′_z。

I、如果

则慢充区域的充电桩满负荷工作，转到B步骤。

J、自动功率分配***根据慢充区域智能充电桩上传的车主的取车时间、所需充电功率和车辆剩余电量，经计算得到所需充电时间，对所述智能充电桩进行工作时间设定，到达设定时间后，所述智能充电桩才开始工作；

L、计算慢充区域总的所需充电功率

M、如果

则所述慢充区域的充电桩满负荷工作，返回到B步骤；否则慢充区域的智能充电桩按比例降负荷工作，输出功率降为原来的

返回到B步骤。

本发明实施例提出的电动汽车充电集群功率自动分配方法，由自动功率分配***实时监控充电集群的充电功率，动态调整快充区域和慢充区域的充电功率额度，优先安排快速充电需求，集群控制***在慢速充电区域功率不能满足充电需求的情况下，合理安排慢速充电桩开始充电的时间，自动分配集群内部的功率，达到了提高充电集群设备使用率和充电效率的目的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种电动汽车充电集群功率自动分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、充电集群划分为快充和慢充两个区域，按照***预先设定的比例，给快充区域分配电功率额度P_kz，给慢充区域分配充电功率额度P_mz，P_z＝P_kz+P_mz，P_z为集群的充电功率总额度；

B、把正在快速充电的m个智能充电桩划归快充区域，把正在慢速充电的n个智能充电桩划归慢充区域，依次采集快充和慢充区域智能充电桩当前所需充电功率；

C、计算快充区域总的所需充电功率

和慢充区域总的所需充电功率

其中P_mi是第i个正在慢速充电的智能充电桩当前所需慢速充电功率，P_ki是第i个正在快速充电的智能充电桩当前的所需快速充电功率；

D、如果

且

则返回B步骤；

E、如果

则把分配给所述快充区域的功率额度P_kz调整到P′_kz＝P_z，慢充区域停止工作，所述快充区域的充电桩按比例降负荷工作，输出功率降低到原来的

转到B步骤；

F、如果

则把分配给所述快充区域的功率额度P_kz调整到

所述快充区域的充电桩满负荷工作，分配给所述慢充区域的功率额度调整为P′_mz＝P_z-P′_kz，转到H步骤；

G、如果

则把分配给所述快充区域的功率额度P_kz调整为

所述快充区域的充电桩仍满负荷工作，分配给所述慢充区域的功率额度调整为P′_mz＝P_z-P′_kz；

H、如果

则所述慢充区域的充电桩满负荷工作，转到B步骤；

I、慢充区域智能充电桩上传车主的取车时间、所需充电功率和车辆剩余电量，经计算得到所需充电时间，对所述智能充电桩进行工作时间设定，到达设定时间后，所述智能充电桩才开始工作；

J、计算慢充区域总的所需充电功率

K、如果

则所述慢充区域的充电桩满负荷工作，返回到B步骤；否则根据P′_mz和

的比值，慢充区域的智能充电桩按比例降负荷工作，输出功率降低到原来的

返回到B步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤I中，车主的取车时间由车主在智能充电桩设定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤I中，车辆的剩余电量和所需充电功率由智能充电桩从车辆的BMS***获取。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述智能充电桩使用can总线与电动汽车的BMS***相连，获取BMS提供的充电信息。

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