CN109861322A - 一种电动汽车充电站内负荷均衡调节器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动汽车充电站内负荷均衡调节器，包括单片计算机硬件***元件组。本发明利用内嵌有负荷均衡算法的单片计算机硬件***元件组通过CAN总线监听充电桩的占用信息，并通过CAN总线控制充电桩的功率上限。在总的功率上限不上升以控制成本的前提下对充电高峰与闲时的功率进行了合理分配，既兼顾了充电站内所有充电桩同时充电的需求，又保证了最先到达的车辆最先充满电，且当其充满电以后，其充电容量释放给其他充电桩。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车充电领域，具体涉及一种电动汽车充电站内负荷均衡调节器。
背景技术
电动汽车充电站(以下简称充电站)，是指由多个电动汽车充电桩(以下简称充电桩)集群组成的停车充电处所。充电站的计算负荷一般采用需要系数法进行估计：例如一处由6个充电桩组成的充电站，如果每个充电桩的容量是15千瓦，需要系数为0.8，则该充电站的计算负荷为所有充电桩容量的总和乘以需要系数，也即72千瓦。供电单位会为该充电站提供最大72千瓦的电力，负荷限制由配网变压器低压侧设置的限载短路器来动作。当用电负荷超出限载断路器预设的条件时，该断路器动作跳闸，断开供电线路。
当客流高峰期到来，充电站内所有充电柱同时以最大容量进行充电时，总的负荷将达到90千瓦，限载断路器就会动作，跳闸使得站内的充电的汽车充电失败。若将需要系数调整为1，虽然避免了所有充电桩同时满负荷充电时出现停电，但是由于大部分非客流高峰期总的负荷达不到最大负荷，充电站业主会支付更多的电费。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明给出技术方案如下：
一种电动汽车充电站内负荷均衡调节器，包括单片计算机硬件***元件组。所述单片计算机硬件***元件组内嵌有负荷均衡算法，单片计算机硬件***元件组安装于充电站的电源接入箱内，由电源接入箱获得规格为220V50Hz的交流电电源，所述单片计算机硬件***元件组经充电站内CAN总线连接至充电站内各充电桩的充电模块。
当单片计算机硬件***元件组通过CAN总线监视到充电站内的充电桩实时占用数小于充电站内充电桩总数时,则单片计算机硬件***元件组将充电站总的功率上限平均分配给每个使用中的充电桩；
当单片计算机硬件***元件组通过CAN总线监视到充电站内的充电桩实时占用数等于充电站内充电桩总数时,则单片计算机硬件***元件组将充电站总的功率上限扣除最先开始充电的充电桩的功率后再平均分配给其他每个使用中的充电桩。
本负荷均衡调节器的核心是一个电子信息控制单元，采用当前技术条件下的一般性能嵌入式微处理器***，能够运行CAN总线。待充电汽车均有电源管理***(以下简称为BMS***)，在充电接通以后，即刻会和充电桩交换信息。通过侦听总线，单片计算机硬件***元件组获得充电站内各个充电桩的占用信息，综合分析上述占用信息后，结合内嵌于单片计算机硬件***元件组的负荷均衡算法，通过CAN总线控制各个充电桩的充电模块，实时限制充电模块的最大功率输出。
负荷均衡算法的核心原理：若充电站内的充电桩实时占用数n小于充电站内充电桩总数N,则每个充电桩的功率上限是P＝P0/n,其中P0是充电站总的功率上限；若充电站内的充电桩实时占用数n等于充电站内充电桩总数N,则每个充电桩的功率上限是P＝(P0-P1)/(n-1)，其中P1是最先到达本站充电的车辆的实时充电功率。这样做的结果是，在总的功率上限P0不上升以控制成本的前提下，既兼顾了充电站内所有充电桩同时充电的需求，又保证了最先到达的车辆最先充满电，且当其充满电以后，其充电容量释放给其他充电桩。
作为优选，还包括CAN总线电平变换器、CAN总线接口元件组，所述单片计算机硬件***元件组依次经CAN总线电平变换器、CAN总线接口元件组与充电站内CAN总线连接。CAN总线电平变换器，是CAN总线通讯的主要部分，功能是把单片计算机硬件***元件组的逻辑电平转换为CAN总线要求的逻辑电平，并实现内部逻辑电路与外部逻辑电路的电气隔离。CAN总线接口，是总线硬件接口插接件，实现外电路总线快速连接。
作为优选，所述单片计算机硬件***元件组还连接有调试用键盘及调试用显示器。调试用键盘和调试用显示器便于在初始安装或后续检修时对单片计算机硬件***元件组进行输入及可视化显示，提高调试的效率。
具体地，所述单片计算机硬件***元件组采用主频在40MHz以上的16位单片机。本负荷均衡调节器所使用的单片计算机硬件***元件组，是硬件的核心，实现存储、逻辑运算和控制作用，采用当前技术条件下的主频在40MHz以上的16位单片机都能够满足要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用内嵌有负荷均衡算法的单片计算机硬件***元件组通过CAN总线监听充电桩的占用信息，并通过CAN总线控制充电桩的功率上限。在总的功率上限不上升以控制成本的前提下对充电高峰与闲时的功率进行了合理分配，既兼顾了充电站内所有充电桩同时充电的需求，又保证了最先到达的车辆最先充满电，且当其充满电以后，其充电容量释放给其他充电桩。
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为充电站内使用本发明时的装置连接示意图；
图2为本发明负荷均衡调节器的硬件结构示意图；
图3为本发明负荷均衡调节器的软件结构示意图。
图中：1，电源接入箱、10，负荷均衡调节器、2，充电桩、21，充电模块、3，CAN总线、41，供电线、42，电源线。
具体实施方式
为了能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明进一步详细描述。
一种电动汽车充电站内负荷均衡调节器，包括单片计算机硬件***元件组。所述单片计算机硬件***元件组内嵌有负荷均衡算法，单片计算机硬件***元件组安装于充电站的电源接入箱1内，由电源接入箱1获得规格为220V50Hz的交流电电源，所述单片计算机硬件***元件组经充电站内CAN总线3连接至充电站内各充电桩2的充电模块20。
作为优选，还包括CAN总线电平变换器、CAN总线接口元件组，所述单片计算机硬件***元件组依次经CAN总线电平变换器、CAN总线接口元件组与充电站内CAN总线3连接。CAN总线电平变换器，是CAN总线3通讯的主要部分，功能是把单片计算机硬件***元件组的逻辑电平转换为CAN总线3要求的逻辑电平，并实现内部逻辑电路与外部逻辑电路的电气隔离。CAN总线接口，是总线硬件接口插接件，实现外电路总线快速连接。
作为优选，所述单片计算机硬件***元件组还连接有调试用键盘及调试用显示器。调试用键盘和调试用显示器便于在初始安装或后续检修时对单片计算机硬件***元件组进行输入及可视化显示，提高调试的效率。
具体地，所述单片计算机硬件***元件组采用主频在40MHz以上的16位单片机。本负荷均衡调节器所使用的单片计算机硬件***元件组，是硬件的核心，实现存储、逻辑运算和控制作用，采用当前技术条件下的主频在40MHz以上的16位单片机都能够满足要求。
结合优选例，说明本发明工作过程：
电源接入箱1由供电线41获取电源，负荷均衡调节器10安装于电源接入箱1内并由电源接入箱1获取220V50Hz的交流电电源。负荷均衡调节器10包括单片计算机硬件***元件组、CAN总线电平变换器、CAN总线接口元件组。所述单片计算机硬件***元件组内嵌有负荷均衡算法。本负荷均衡调节器所使用的单片计算机硬件***元件组，是硬件的核心，实现存储、逻辑运算和控制作用，采用当前技术条件下的主频在40MHz以上的16位单片机都能够满足要求。所述单片计算机硬件***元件组依次经CAN总线电平变换器、CAN总线接口元件组与充电站内CAN总线连接。负荷均衡调节器10经充电站内CAN总线连接至充电站内各充电桩的充电模块。
单片计算机硬件***元件组上电复位后本装置进入自检程序，自检结束以后本装置与所有充电桩2的充电模块20进行通过CAN总线3通讯应答，通讯应答完成以后进入负荷均衡算法。各充电桩2通过电源线42由电源接入箱1获取功率。
当充电站内的充电桩实时占用数n小于充电站内充电桩总数N时,则单片计算机硬件***元件组控制并分配给每个使用中的充电桩的功率上限是P＝P0/n,其中P0是充电站总的功率上限。
当充电站内的充电桩实时占用数n等于充电站内充电桩总数N,则单片计算机硬件***元件组控制并分配给每个使用中的充电桩的功率上限是P＝(P0-P1)/(n-1)，其中P1是最先到达本站充电的车辆的实时充电功率，也即优先保障最先到达的车辆最先充满电。待有车辆离开后，充电站内的充电桩实时占用数n再次小于充电站内充电桩总数N，则单片计算机硬件***元件组控制并分配给每个使用中的充电桩的功率上限又调整为P＝P0/n,也即最先到达的车辆充满电离开充电桩后，其充电容量被允许释放给其他充电桩，不提高总功率的同时对充电高峰与闲时的功率进行了合理分配。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用内嵌有负荷均衡算法的单片计算机硬件***元件组通过CAN总线监听充电桩的占用信息，并通过CAN总线控制充电桩的功率上限。在总的功率上限不上升以控制成本的前提下对充电高峰与闲时的功率进行了合理分配，既兼顾了充电站内所有充电桩同时充电的需求，又保证了最先到达的车辆最先充满电，且当其充满电以后，其充电容量释放给其他充电桩。
Claims (4)
1.一种电动汽车充电站内负荷均衡调节器，包括单片计算机硬件***元件组，其特征在于：
所述单片计算机硬件***元件组内嵌有负荷均衡算法；
所述单片计算机硬件***元件组安装于充电站的电源接入箱内，由电源接入箱获得规格为220V50Hz的交流电电源；
所述单片计算机硬件***元件组经充电站内CAN总线连接至充电站内各充电桩的充电模块，单片计算机硬件***元件组可分配各充电桩的功率上限；
当单片计算机硬件***元件组通过CAN总线监视到充电站内的充电桩实时占用数小于充电站内充电桩总数时,则单片计算机硬件***元件组将充电站总的功率上限平均分配给每个使用中的充电桩；
当单片计算机硬件***元件组通过CAN总线监视到充电站内的充电桩实时占用数等于充电站内充电桩总数时,则单片计算机硬件***元件组将充电站总的功率上限扣除最先开始充电的充电桩的功率后再平均分配给其他每个使用中的充电桩。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车充电站内负荷均衡调节器，其特征在于：
还包括CAN总线电平变换器、CAN总线接口元件组；
所述单片计算机硬件***元件组依次经CAN总线电平变换器、CAN总线接口元件组与充电站内CAN总线连接。
3.如权利要求1所述的一种电动汽车充电站内负荷均衡调节器，其特征在于：所述单片计算机硬件***元件组还连接有调试用键盘及调试用显示器。
4.如权利要求1所述的一种电动汽车充电站内负荷均衡调节器，其特征在于：所述单片计算机硬件***元件组采用主频在40MHz以上的16位单片机。
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