CN112519620B - 一种电动汽车柔性充电***及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车柔性充电***及控制方法，包括充电装置、储能装置、充电终端、控制装置和能量管理装置，所述充电装置的输入端连接市电，所述充电装置的输出端分别与所述充电终端和所述储能装置的输入端连接，所述储能装置的输出端与所述充电终端连接，所述控制装置分别与所述充电装置、所述储能装置、所述充电终端以及所述能量管理装置连接，所述能量管理装置与所述储能装置连接。本发明提供的电动汽车柔性充电***及控制方法，实现电动汽车充电***的削峰填谷功能，根据需求调配任意充电模块到任意充电终端，实现充电功率的动态调节，可以根据不同时段的充电需求动态调整储能电池、电动汽车的充电功率，提高储能电池的利用率。

Description

一种电动汽车柔性充电***及控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，特别涉及一种电动汽车柔性充电***及控制方法。
背景技术
随着环境和能源问题的日益严峻，电动汽车和新能源发电应运而生，电动汽车以电能为主要能源，其运行不会产生对环境有害的物质，因此受到全世界范围的大力提倡。随着电动汽车越来越普及，直流充电机的数量和功率需求也越来越大，直流充电机是从市电取电，通过AC/DC整流模块，将市电转换为直流电源给电动汽车充电，当大量的电动汽车在电网负荷高峰期充电时，会给电网带来巨大压力。
为了减少电动汽车充电对电网带来新增负荷的冲击，现有技术通常采用削峰填谷的方案，比如公开号CN105322578A、专利名称为“一种电动汽车充电***”的中国发明专利公开了一种电动汽车充电***，其包括补电区、储能区、充电区和管理区，通过储能装置将电网低谷时的电能储存起来并用于电网负荷高峰时期，但这种方案仅仅是将谷时的电能储存起来在峰时加以利用，并没有根据电网峰、谷、平不同时段制定对应的分时控制策略，无法根据不同时段的充电需求，实现充电功率的动态分配，因此无法提高电网电能和储能装置的利用率，实现***的峰谷模式平滑转换。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术的缺陷，提供一种电动汽车柔性充电***及控制方法，实现电动汽车充电***的削峰填谷功能，根据需求调配任意充电模块到任意充电终端，实现充电功率的动态调节，可以根据不同时段的充电需求动态调整储能电池、电动汽车的充电功率，提高储能电池的利用率。
本发明为实现上述技术目的采用的技术方案是：一种电动汽车柔性充电***，其特征在于：包括充电装置、储能装置、充电终端、控制装置和能量管理装置；
所述充电装置的输入端连接市电，所述充电装置的输出端分别与所述充电终端和所述储能装置的输入端连接，所述储能装置的输出端与所述充电终端连接，所述控制装置分别与所述充电装置、所述储能装置、所述充电终端以及所述能量管理装置连接，所述能量管理装置与所述储能装置连接；
所述充电终端，用于在检测到连接至待充电电动汽车时，将所述待充电电动汽车的车辆数量和充电需求发送至所述控制装置；
所述控制装置，用于将接收到的所述车辆数量和充电需求发送至所述能量管理装置；
所述能量管理装置，用于根据预先设定的电价分时时段确定当前电价时段，并根据所述当前电价时段以及接收到的所述车辆数量和充电需求进行信息处理，制定对应的目标分时控制策略，并将所述目标分时控制策略下发至所述控制装置；
所述控制装置，还用于根据接收到的所述目标分时控制策略，在峰电价时段控制所述充电装置和/或所述储能装置对所述待充电电动汽车充电，或在谷电价时段控制所述充电装置对所述储能装置和/或所述待充电电动汽车充电。
通过采用上述技术方案，能量管理装置通过RS485通信接口与控制装置连接，用于下发目标分时控制策略，控制装置在接收到目标分时控制策略后，在峰电价时段控制充电装置和/或储能装置对电动汽车充电，或在谷电价时段控制充电装置对储能装置和/或电动汽车充电，实现充电功率的动态调节，通过控制装置和目标分时控制策略，可以调配任意的充电模块到任意的充电终端，实现***的峰谷模式平滑转换，控制装置根据不同电价时段储能装置和电动汽车的充电需求，可以动态调整储能装置和电动汽车的充电功率，提高储能装置和充电装置的电能利用率。
作为本发明的进一步设置，所述充电装置包括交流配电模块、若干个AC/DC模块、第一集线板以及若干个第一动态分配模块，所述交流配电模块的输入端连接市电，所述交流配电模块的输出端与所述AC/DC模块的输入端连接，所述AC/DC模块的输出端与所述第一集线板的一端连接，所述第一集线板的另一端与所述第一动态分配模块的输入端连接，所述第一动态分配模块的输出端连接至所述充电终端。
作为本发明的进一步设置，所述储能装置包括储能电池、若干个DC/DC模块、第二集线板以及若干个第二动态分配模块，所述储能电池的输入端至少与一个所述第一动态分配模块的输出端连接，所述储能电池的输出端与所述DC/DC模块的输入端连接，所述DC/DC模块的输出端与所述第二集线板的一端连接，所述第二集线板的另一端与所述第二动态分配模块的输入端连接，所述第二动态分配模块的输出端连接至所述充电终端。
作为本发明的进一步设置，所述第一动态分配模块和所述第二动态分配模块的输出端与所述充电终端之间设置有二极管，所述第一动态分配模块与所述第二动态分配模块的输出端依次两两级联并连接到所述二极管阳极，所述二极管阴极连接至所述充电终端；
所述第一动态分配模块与所述第二动态分配模块均包含控制板和多组直流接触器，每组所述直流接触器与一个所述AC/DC模块或所述DC/DC模块连接，多组所述直流接触器的输出端并联，所述控制板用于接收所述控制装置下发的操作指令，将所述AC/DC模块或所述DC/DC模块分配至对应的充电通道，所述控制板还用于根据所述充电通道的关闭需求，控制所述充电通道对应的直流接触器关断，并上报所述直流接触器的关断或故障状态。
作为本发明的进一步设置，所述控制装置包括功率分配控制器和储能电池充电控制器，所述功率分配控制器分别与所述AC/DC模块、所述DC/DC模块、所述第一动态分配模块、所述第二动态分配模块、所述充电终端以及所述储能电池充电控制器连接，所述充电装置中至少一个所述第一动态分配模块通过所述二极管与所述储能电池充电控制器一端连接，所述储能电池充电控制器另一端连接至所述储能电池。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种电动汽车柔性充电***的充电控制方法，所述方法包括：
S1，充电终端检测是否连接至待充电电动汽车；
S2，充电终端在检测到连接至待充电电动汽车时，将待充电电动汽车的车辆数量和充电需求发送至控制装置；
S3，控制装置将接收到的车辆数量和充电需求发送至能量管理装置；
S4，能量管理装置根据预先设定的电价分时时段确定当前电价时段，并根据当前电价时段以及接收到的车辆数量和充电需求进行信息处理，制定对应的目标分时控制策略，并将目标分时控制策略下发至控制装置；
S5，控制装置根据接收到的目标分时控制策略，在峰电价时段控制充电装置和/或储能装置对待充电电动汽车充电，或在谷电价时段控制充电装置对储能装置和/或待充电电动汽车充电。
作为本发明的进一步设置，所述方法还包括：
S6，能量管理装置实时接收并获取储能装置发送的电池电量和状态信息；
S7，能量管理装置在接收并获取到储能装置发送的电池电量未充满的信息且获取到当前电价时段不属于峰电价时段时，向控制装置发送充电允许指令和目标分时控制策略；
S8，控制装置接收到充电允许指令，根据储能电池充电控制器采集的储能电池BMS的充电需求和目标分时控制策略，控制充电装置输出电能，对储能装置充电。
作为本发明的进一步设置，所述目标分时控制策略包括峰时充电控制策略，所述峰时充电控制策略包括：
能量管理装置在获取到当前电价时段属于峰电价时段时，根据接收到的车辆数量和充电需求计算所需充电机的最小输出功率；
能量管理装置根据接收并获取到储能装置发送的电池电量与预设SOC阈值比较，以及根据接收并获取到储能装置发送的储能电池放电功率与所需充电机的最小输出功率比较，制定相应的峰时充电控制策略并下发至控制装置；
控制装置在能量管理装置接收并获取到储能装置发送的电池电量大于预设SOC阈值，且接收并获取到储能装置发送的储能电池放电功率大于所需充电机的最小输出功率时，根据车辆数量和充电需求控制储能装置放电，对电动汽车进行充电；
控制装置在能量管理装置接收并获取到储能装置发送的电池电量大于预设SOC阈值，且接收并获取到储能装置发送的放电功率小于或等于所需充电机的最小输出功率时，根据车辆数量和充电需求控制充电装置和储能装置同时输出，对电动汽车进行充电；
控制装置在能量管理装置接收并获取到储能装置发送的电池电量小于或等于预设SOC阈值时，根据车辆数量和充电需求控制充电装置输出，对电动汽车进行充电。
作为本发明的进一步设置，所述目标分时控制策略包括谷时充电控制策略，所述谷时充电控制策略包括：
控制装置在能量管理装置获取到当前电价时段属于谷电价时段时，根据车辆数量和充电需求控制充电装置输出，对电动汽车进行充电；
能量管理装置接收并获取到储能装置发送的电池电量未充满信息时，根据接收到的车辆数量和充电需求以及储能装置的充电需求，计算所需充电机的输出功率，制定相应的谷时充电控制策略并下发至控制装置；
控制装置根据接收到的谷时充电控制策略，控制剩余的充电装置输出，对储能装置进行充电。
作为本发明的进一步设置，所述目标分时控制策略包括平时充电控制策略，所述平时充电控制策略包括：
控制装置在能量管理装置获取到当前电价时段属于平电价时段时，根据车辆数量和充电需求控制充电装置输出，对电动汽车进行充电；
能量管理装置在控制装置接收到充电机的实际输出功率小于待充电电动汽车所需的充电功率时，接收并获取储能装置发送的电池电量信息；
控制装置在能量管理装置接收并获取到储能装置发送的电池电量大于预设SOC阈值时，根据车辆数量和充电需求，控制储能装置放电，对电动汽车进行充电；
能量管理装置在控制装置接收到充电机的实际输出功率大于待充电电动汽车所需的充电功率时，获取储能装置的电池电量信息以及当前电价时段的下一电价时段；
控制装置在能量管理装置接收并获取到储能装置发送的电池电量未充满信息且当前电价时段的下一电价时段属于峰电价时段时，控制剩余的充电装置输出，对储能装置进行充电。
本发明的有益效果是：
1、能量管理装置通过通信接口与控制装置连接，用于下发目标分时控制策略，控制装置在接收到目标分时控制策略后，在峰电价时段控制充电装置和/或储能装置对电动汽车充电，或在谷电价时段控制充电装置对储能装置和/或电动汽车充电，实现充电功率的动态调节，通过控制装置和目标分时控制策略，可以调配任意的充电模块到任意的充电终端，实现***的峰谷模式平滑转换，控制装置根据不同电价时段储能装置和电动汽车的充电需求，可以动态调整分配至储能装置和电动汽车的充电模块，提高储能装置和充电装置的电能利用率。
2、AC/DC模块和DC/DC模块均为充电模块，且均通过动态分配模块输出，具备动态分配功能，使得充电模块利用率更高，通过第一集线板和第二集线板连接多个充电模块和多个动态分配模块，提高线路集成度，减少接线数量，提高生产效率。
3、通过功率分配控制器动态调配充电模块，实现充电功率的动态调节，根据电网的峰、谷、平不同时期制定相应的分时充电控制策略，通过动态分配***和控制策略，可以调配任意充电模块到任意充电终端，调配自由灵活，所有充电终端共享充电模块群，根据车辆需求灵活调配输出，最大化利用充电模块和电网变压器功率，既可实现单枪大功率充电，又可实现多枪均充和任意分配。
4、在谷电价时段，当储能装置的电池电量未充满时，通过充电装置对储能装置进行充电，在峰电价时段，优先使用储能装置作为充电电源给电动汽车进行充电，当储能装置的输出功率不足时，再调配市电作为电源，通过充电装置对电动汽车进行充电，实现了电动汽车充电***的削峰填谷功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明一种电动汽车柔性充电***的整体结构示意图；
图2是本发明一种电动汽车柔性充电***的电气***结构示意图；
图3是本发明一种电动汽车柔性充电***的监控***结构示意图；
图4是本发明一种电动汽车柔性充电***的充电控制方法的第一实施例流程示意图；
图5是本发明一种电动汽车柔性充电***的充电控制方法的第二实施例流程示意图。
图中，1、充电装置，11、交流配电模块，12、AC/DC模块，13、第一集线板，14、第一动态分配模块；2、储能装置，21、储能电池，22、DC/DC模块，23、第二集线板，24、第二动态分配模块；3、充电终端；4、控制装置，41、功率分配控制器，42、储能电池充电控制器；5、能量管理装置；6、二极管；7、市电；100、峰时充电控制策略；200、谷时充电控制策略；300、平时充电控制策略。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，一种电动汽车柔性充电***，包括充电装置1、储能装置2、充电终端3、控制装置4和能量管理装置5；
充电装置1的输入端连接市电7，充电装置1的输出端分别与充电终端3和储能装置2的输入端连接，储能装置2的输出端与充电终端3连接，控制装置4分别与充电装置1、储能装置2、充电终端3以及能量管理装置5连接，能量管理装置5与储能装置2连接；
充电终端3，用于在检测到连接至待充电电动汽车时，将待充电电动汽车的车辆数量和充电需求发送至控制装置4；
控制装置4，用于将接收到的车辆数量和充电需求发送至能量管理装置5；
能量管理装置5，用于根据预先设定的电价分时时段确定当前电价时段，并根据当前电价时段以及接收到的车辆数量和充电需求进行信息处理，制定对应的目标分时控制策略，并将目标分时控制策略下发至控制装置4；
控制装置4，还用于根据接收到的目标分时控制策略，在峰电价时段控制充电装置1和/或储能装置2对待充电电动汽车充电，或在谷电价时段控制充电装置1对储能装置2和/或待充电电动汽车充电。
能量管理装置5根据预先设定的电价时段来协调管理***充电、放电逻辑，预先设定的电价时段通常包括峰电价时段、谷电价时段和平电价时段，峰电价时段允许储能装置2放电、禁止充电，谷电价时段允许储能装置2充电、禁止放电，平电价时段既允许储能装置2充电也允许储能装置2放电，将充放电的逻辑信息发送至控制装置4。
能量管理装置5通过CAN通信接口连接储能装置2的电池管理***，用于接收并获取储能装置2发送的充电需求、状态信息以及故障信息，能量管理装置5读取储能装置2的电池管理***相关信息，当储能装置2的电池电量充满时，禁止对储能装置2充电，当储能装置2的电池电量大于预设SOC(State ofCharge，荷电状态，即电池剩余电量)阈值时，允许储能装置2放电，当储能装置2的电池电量小于或等于预设SOC阈值时，禁止储能装置2放电，将储能装置2的充放电信息发送至控制装置4，这里预设SOC阈值通常可以设为20％。
在谷电价时段，当储能装置2的电池电量未充满时，通过充电装置1对储能装置2进行充电，在峰电价时段，优先使用储能装置2作为充电电源给电动汽车进行充电，当储能装置2的输出功率不足时，再调配市电7作为电源，通过充电装置1对电动汽车进行充电，实现了电动汽车充电***的削峰填谷功能。
能量管理装置5通过RS485通信接口与控制装置4连接，用于下发目标分时控制策略，控制装置4在接收到目标分时控制策略后，控制充电装置1和/或储能装置2对电动汽车充电，或控制充电装置1对储能装置2和/或电动汽车充电，实现充电功率的动态调节，通过控制装置4和目标分时控制策略，可以调配任意的充电模块到任意的充电终端3，实现***的峰谷模式平滑转换，控制装置4根据不同电价时段储能装置2和电动汽车的充电需求，可以动态调整储能装置2和电动汽车的充电功率，提高储能装置2和充电装置1的电能利用率。
参见图2和图3，本发明提供的实施例中，充电装置1包括交流配电模块11、若干个AC/DC模块12、第一集线板13以及若干个第一动态分配模块14，交流配电模块11的输入端连接市电7，交流配电模块11的输出端与AC/DC模块12的输入端连接，AC/DC模块12的输出端与第一集线板13的一端连接，第一集线板13的另一端与第一动态分配模块14的输入端连接，第一动态分配模块14的输出端连接至充电终端3。
具体的，储能装置2包括储能电池21、若干个DC/DC模块22、第二集线板23以及若干个第二动态分配模块24，储能电池21的输入端至少与一个第一动态分配模块14的输出端连接，储能电池21的输出端与DC/DC模块22的输入端连接，DC/DC模块22的输出端与第二集线板23的一端连接，第二集线板23的另一端与第二动态分配模块24的输入端连接，第二动态分配模块24的输出端连接至充电终端3。在储能电池21充电回路中，直接通过充电装置1的第一动态分配模块14输出至储能电池21充电控制器，使得充电效率更高，储能电池21放电回路中，只设置了一级DC/DC模块22，放电效率更高。
需要说明的是，AC/DC模块12和DC/DC模块22均为充电模块，且均通过动态分配模块输出，具备动态分配功能，使得充电模块利用率更高，交流配电模块11连接市电7，通过AC/DC模块12整流作为第一充电电源；储能电池21通过直流接触器连接DC/DC模块22，作为第二充电电源，第一集线板13和第二集线板23的作用是连接多个充电模块和多个动态分配模块，提高线路集成度，减少接线数量，提高生产效率。
具体的，第一动态分配模块14和第二动态分配模块24的输出端与充电终端3之间设置有二极管6，第一动态分配模块14与第二动态分配模块24的输出端依次两两级联并连接到二极管6阳极，二极管6阴极连接至充电终端3，二极管6用于短路电流反灌的防护。
具体的，第一动态分配模块14与第二动态分配模块24均包含控制板和多组直流接触器，每组直流接触器与一个AC/DC模块12或DC/DC模块22连接，多组直流接触器的输出端并联，控制板用于接收控制装置4下发的操作指令，将AC/DC模块12或DC/DC模块22分配至对应的充电通道，控制板还用于根据充电通道的关闭需求，控制充电通道对应的直流接触器关断，并上报直流接触器的关断或故障状态。
控制板是一个单片机***，包括处理器、CAN通信接口、I/O接口和电源接口，电源接口用于连接外部电压供电，控制板用于接收功率分配控制器41下发的分配指令，将充电模块分配到对应的充电通道，控制板通过I/O接口可以驱动内部直流接触器的闭合，检测该组直流接触器的闭合或故障状态信息并发送至功率分配控制器41，若需要关闭某个充电通道，则控制板控制该组直流接触器关断，从而实现充电模块的动态分配以及直流接触器的故障上传。
具体的，控制装置4包括功率分配控制器41和储能电池充电控制器42，功率分配控制器41分别与AC/DC模块12、DC/DC模块22、第一动态分配模块14、第二动态分配模块24、充电终端3以及储能电池充电控制器42连接，充电装置1中至少一个第一动态分配模块14通过二极管6与储能电池充电控制器42一端连接，储能电池充电控制器42另一端连接至储能电池21。
功率分配控制器41至少包含两路CAN通信接口和一路485通信接口，第一路CAN通信接口连接至所有的AC/DC模块12和DC/DC模块22，用于根据充电需求控制和分配充电模块的充电功率，第二路CAN通信接口连接至所有的充电终端3以及储能电池充电控制器42，用于获取电动汽车和储能电池21的充电需求。
储能电池充电控制器42通过CAN通信接口连接至功率分配控制器41，用于储能电池21充电需求的信息交互，储能电池充电控制器42还通过CAN通信接口连接至储能电池BMS，用于储能电池21的充电信息交互。
具体的，能量管理装置5包括能量管理器，能量管理器与功率分配控制器41连接，用于向功率分配控制器41下发目标分时控制策略，能量管理器与储能电池21连接，用于获取储能电池21的电量状态和故障信息。
能量管理器包含微控制单元MCU、CAN通信接口、RS485通信接口、232通信接口和人机交互界面，能量管理器通过RS485通信接口连接至功率分配控制器41，用于向功率分配控制器41下发分时控制策略，能量管理器通过CAN通信接口连接至储能电池BMS，用于获取储能电池21的充电需求、电量和状态信息以及故障信息，人机交互界面通过232通信接口与MCU连接，用于设定充电机功率、储能电池21容量和电价分时时段。
优选地，充电终端3包含充电枪、人机界面、计量表以及充电控制板，充电终端3用于连接待充电电动汽车，实现电动汽车充电启停、计费以及充电数据的交互，根据电动汽车的充电需求，将车辆数量和充电需求发送至功率分配控制器41，由功率分配控制器41来动态调配充电模块，从而实现充电功率的动态调节。
此外，本发明实施例还提出一种电动汽车柔性充电***的充电控制方法，参见图4和图5，充电控制方法包括：
S1，充电终端3检测是否连接至待充电电动汽车；
S2，充电终端3在检测到连接至待充电电动汽车时，将待充电电动汽车的车辆数量和充电需求发送至控制装置4；
S3，控制装置4将接收到的车辆数量和充电需求发送至能量管理装置5；
S4，能量管理装置5根据预先设定的电价分时时段确定当前电价时段，并根据当前电价时段以及接收到的车辆数量和充电需求进行信息处理，制定对应的目标分时控制策略，并将目标分时控制策略下发至控制装置4；
S5，控制装置4根据接收到的目标分时控制策略，在峰电价时段控制充电装置1和/或储能装置2对待充电电动汽车充电，或在谷电价时段控制充电装置1对储能装置2和/或待充电电动汽车充电。
通过控制装置4和目标分时控制策略，可以调配任意的充电模块到任意的充电终端3，调配自由灵活，根据不同电价时段储能装置2和电动汽车的充电需求，动态调整分配至储能装置2和电动汽车的充电功率，提高储能装置2和充电装置1的电能利用率。
具体的，本发明实施例提出的一种电动汽车柔性充电***的充电控制方法，还包括：
S6，能量管理装置5实时接收并获取储能装置2发送的电池电量和状态信息；
S7，能量管理装置5在接收并获取到储能装置2发送的电池电量未充满的信息且获取到当前电价时段不属于峰电价时段时，向控制装置4发送充电允许指令和目标分时控制策略；
S8，控制装置4接收到充电允许指令，根据储能电池充电控制器42采集的储能电池BMS的充电需求和目标分时控制策略，控制充电装置1输出电能，对储能装置2充电。
应理解的是，储能电池21自身配备的电池管理***(Battery ManagementSystem，BMS)实时检测储能电池21的电量和状态信息，并发送至能量管理装置5，实现储能电池21电量和状态信息的交互，当没有电动汽车需要充电，当前电价时段不属于峰电价时段且储能电池21电量未充满时，可以通过市电7对储能电池21进行充电，将电网的电能储存到储能电池21中，以便峰电价时段或平电价时段时通过储能电池21放电，对电动汽车进行充电，以此减小电网负荷峰谷差，实现电动汽车充电时的削峰填谷功能。
具体的，目标分时控制策略包括峰时充电控制策略100，峰时充电控制策略100包括：
能量管理装置5在获取到当前电价时段属于峰电价时段时，根据接收到的车辆数量和充电需求计算所需充电机的最小输出功率；
能量管理装置5根据接收并获取到储能装置2发送的电池电量与预设SOC阈值比较，以及根据接收并获取到储能装置2发送的储能电池放电功率与所需充电机的最小输出功率比较，制定相应的峰时充电控制策略100并下发至控制装置4；
控制装置4在能量管理装置5接收并获取到储能装置2发送的电池电量大于预设SOC阈值，且接收并获取到储能装置2发送的储能电池放电功率大于所需充电机的最小输出功率时，根据车辆数量和充电需求控制储能装置2放电，对电动汽车进行充电；
控制装置4在能量管理装置5接收并获取到储能装置2发送的电池电量大于预设SOC阈值，且接收并获取到储能装置2发送的放电功率小于或等于所需充电机的最小输出功率时，根据车辆数量和充电需求控制充电装置1和储能装置2同时输出，对电动汽车进行充电；
控制装置4在能量管理装置5接收并获取到储能装置2发送的电池电量小于或等于预设SOC阈值时，根据车辆数量和充电需求控制充电装置1输出，对电动汽车进行充电。
应理解的是，峰时充电控制策略100的控制目标是优先将储能电池21的电量放完，并能保证所有车辆充电需求，各充电终端3连接到电动汽车并启动充电后，将车辆数量和充电需求通过功率分配控制器41发送给能量管理装置，能量管理装置根据接收到的数据计算所需充电机的最小输出功率，并制定相应的控制策略下发至功率分配控制器，从而控制充电模块的动态分配。
具体的，目标分时控制策略包括谷时充电控制策略200，谷时充电控制策略200包括：
控制装置4在能量管理装置5获取到当前电价时段属于谷电价时段时，根据车辆数量和充电需求控制充电装置1输出，对电动汽车进行充电；
能量管理装置5接收并获取到储能装置2发送的电池电量未充满信息时，根据接收到的车辆数量和充电需求以及储能装置2的充电需求，计算所需充电机的输出功率，制定相应的谷时充电控制策略200并下发至控制装置4；
控制装置4根据接收到的谷时充电控制策略200，控制剩余的充电装置1输出，对储能装置2进行充电。
应理解的是，谷时充电控制策略200的控制目标是减小充电电流，对储能电池21和电动汽车的电池进行保养，在谷时充电机充电时间允许的范围内尽量延长充电时间，减小充电电流，降低***损耗并保养电池。
具体的，目标分时控制策略包括平时充电控制策略300，平时充电控制策略300包括：
控制装置4在能量管理装置5获取到当前电价时段属于平电价时段时，根据车辆数量和充电需求控制充电装置1输出，对电动汽车进行充电；
能量管理装置5在控制装置4接收到充电机的实际输出功率小于待充电电动汽车所需的充电功率时，接收并获取储能装置2发送的电池电量信息；
控制装置4在能量管理装置5接收并获取到储能装置2发送的电池电量大于预设SOC阈值时，根据车辆数量和充电需求，控制储能装置2放电，对电动汽车进行充电；
能量管理装置5在控制装置4接收到充电机的实际输出功率大于待充电电动汽车所需的充电功率时，获取储能装置2的电池电量信息以及当前电价时段的下一电价时段；
控制装置4在能量管理装置5接收并获取到储能装置2发送的电池电量未充满信息且当前电价时段的下一电价时段属于峰电价时段时，控制剩余的充电装置1输出，对储能装置2进行充电。
应理解的是，平时充电控制策略300允许储能电池21充电和放电，平电价时段充电时，优先保证车辆充电需求，当各充电终端3连接至电动汽车并启动充电后，将车辆数量和充电需求发送给功率分配控制器41，功率分配控制器41根据车辆充电需求动态分配充电模块；当充电机全部的输出功率小于车辆实际所需的充电功率时，可根据储能电池21的电量情况，控制储能电池21是否放电，提高储能电池21的利用率。
在充电***建设初期，为了避免浪费电网变压器容量，可以根据车辆数量和充电需求选定合适的充电机额定功率，进而根据充电机额定功率确定储能电池21的容量，以使充电***运行过程中，能量管理装置根据储能电池21的容量以及预先设定的电价分时时段获取目标分时控制策略，其中，根据车辆数量和充电需求获取充电机的额定功率的步骤包括：
能量管理装置获取预先设定的储能电池21的充放电深度h、峰电价时段充电机充电时间T1以及谷电价时段充电机充电时间T2，根据储能电池21的充放电深度h、峰电价时段充电机充电时间T1以及谷电价时段充电机充电时间T2，通过第一预设公式、第二预设公式和第三预设公式获取充电机的额定功率；
其中，所述第一预设公式为：h*QC+PC*T1＝m*QE
所述第二预设公式为：h*QC+n*QE＝PC*T2
所述第三预设公式为：PC＝(m+n)*QE/(T1+T2)
其中，QC为储能电池容量，PC为充电机额定功率，QE为单台电动汽车的电池容量，m为峰电价时段待充电电动汽车的车辆数量，n为谷电价时段待充电电动汽车的车辆数量；
上述第三预设公式为充电机额定功率与车辆充电需求的关系，通过上述三个预设公式可以来优化储能电池21的容量配比，当车辆充电需求确定时，充电机额定功率与允许的充电时间成反比，T2按谷电价时段允许的最大时间选定，因此充电机额定功率可通过选择合适的T1来调节，从而可避免建设初期浪费电网变压器容量，确定充电机额定功率后，进而可确定储能电池21的容量。

Claims (8)

1.一种电动汽车柔性充电***，其特征在于：包括充电装置(1)、储能装置(2)、充电终端(3)、控制装置(4)和能量管理装置(5)；
所述充电装置(1)的输入端连接市电(7)，所述充电装置(1)的输出端分别与所述充电终端(3)和所述储能装置(2)的输入端连接，所述储能装置(2)的输出端与所述充电终端(3)连接，所述控制装置(4)分别与所述充电装置(1)、所述储能装置(2)、所述充电终端(3)以及所述能量管理装置(5)连接，所述能量管理装置(5)与所述储能装置(2)连接；
所述充电终端(3)，用于在检测到连接至待充电电动汽车时，将所述待充电电动汽车的车辆数量和充电需求发送至所述控制装置(4)；
所述控制装置(4)，用于将接收到的所述车辆数量和充电需求发送至所述能量管理装置(5)；
所述能量管理装置(5)，用于根据预先设定的电价分时时段确定当前电价时段，并根据所述当前电价时段以及接收到的所述车辆数量和充电需求进行信息处理，制定对应的目标分时控制策略，并将所述目标分时控制策略下发至所述控制装置(4)；
所述控制装置(4)，还用于根据接收到的所述目标分时控制策略，在峰电价时段控制所述充电装置(1)和/或所述储能装置(2)对所述待充电电动汽车充电，或在谷电价时段控制所述充电装置(1)对所述储能装置(2)和/或所述待充电电动汽车充电；
所述充电装置(1)包括交流配电模块(11)、若干个AC/DC模块(12)、第一集线板(13)以及若干个第一动态分配模块(14)，所述交流配电模块(11)的输入端连接市电(7)，所述交流配电模块(11)的输出端与所述AC/DC模块(12)的输入端连接，所述AC/DC模块(12)的输出端与所述第一集线板(13)的一端连接，所述第一集线板(13)的另一端与所述第一动态分配模块(14)的输入端连接，所述第一动态分配模块(14)的输出端连接至所述充电终端(3)；
所述储能装置(2)包括储能电池(21)、若干个DC/DC模块(22)、第二集线板(23)以及若干个第二动态分配模块(24)，所述储能电池(21)的输入端至少与一个所述第一动态分配模块(14)的输出端连接，所述储能电池(21)的输出端与所述DC/DC模块(22)的输入端连接，所述DC/DC模块(22)的输出端与所述第二集线板(23)的一端连接，所述第二集线板(23)的另一端与所述第二动态分配模块(24)的输入端连接，所述第二动态分配模块(24)的输出端连接至所述充电终端(3)；
所述第一动态分配模块(14)与所述第二动态分配模块(24)均包含控制板和多组直流接触器，每组所述直流接触器与一个所述AC/DC模块(12)或所述DC/DC模块(22)连接，多组所述直流接触器的输出端并联，所述控制板用于接收所述控制装置(4)下发的操作指令，将所述AC/DC模块(12)或所述DC/DC模块(22)分配至对应的充电通道，所述控制板还用于根据所述充电通道的关闭需求，控制所述充电通道对应的直流接触器关断，并上报所述直流接触器的关断或故障状态。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车柔性充电***，其特征在于：所述第一动态分配模块(14)和所述第二动态分配模块(24)的输出端与所述充电终端(3)之间设置有二极管(6)，所述第一动态分配模块(14)与所述第二动态分配模块(24)的输出端依次两两级联并连接到所述二极管(6)阳极，所述二极管(6)阴极连接至所述充电终端(3)。
3.根据权利要求1所述的电动汽车柔性充电***，其特征在于：所述控制装置(4)包括功率分配控制器(41)和储能电池充电控制器(42)，所述功率分配控制器(41)分别与所述AC/DC模块(12)、所述DC/DC模块(22)、所述第一动态分配模块(14)、所述第二动态分配模块(24)、所述充电终端(3)以及所述储能电池充电控制器(42)连接，所述充电装置(1)中至少一个所述第一动态分配模块(14)通过所述二极管(6)与所述储能电池充电控制器(42)一端连接，所述储能电池充电控制器(42)另一端连接至所述储能电池(21)。
4.一种基于权利要求1至3任一项所述的电动汽车柔性充电***的充电控制方法，其特征在于，所述方法包括：
S1，充电终端(3)检测是否连接至待充电电动汽车；
S2，充电终端(3)在检测到连接至待充电电动汽车时，将待充电电动汽车的车辆数量和充电需求发送至控制装置(4)；
S3，控制装置(4)将接收到的车辆数量和充电需求发送至能量管理装置(5)；
S4，能量管理装置(5)根据预先设定的电价分时时段确定当前电价时段，并根据当前电价时段以及接收到的车辆数量和充电需求进行信息处理，制定对应的目标分时控制策略，并将目标分时控制策略下发至控制装置(4)；
S5，控制装置(4)根据接收到的目标分时控制策略，在峰电价时段控制充电装置(1)和/或储能装置(2)对待充电电动汽车充电，或在谷电价时段控制充电装置(1)对储能装置(2)和/或待充电电动汽车充电。
5.根据权利要求4所述的电动汽车柔性充电***的充电控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
S6，能量管理装置(5)实时接收并获取储能装置(2)发送的电池电量和状态信息；
S7，能量管理装置(5)在接收并获取到储能装置(2)发送的电池电量未充满的信息且获取到当前电价时段不属于峰电价时段时，向控制装置(4)发送充电允许指令和目标分时控制策略；
S8，控制装置(4)接收到充电允许指令，根据储能电池充电控制器(42)采集的储能电池BMS的充电需求和目标分时控制策略，控制充电装置(1)输出电能，对储能装置(2)充电。
6.根据权利要求4所述的电动汽车柔性充电***的充电控制方法，其特征在于，所述目标分时控制策略包括峰时充电控制策略(100)，所述峰时充电控制策略(100)包括：
能量管理装置(5)在获取到当前电价时段属于峰电价时段时，根据接收到的车辆数量和充电需求计算所需充电机的最小输出功率；
能量管理装置(5)根据接收并获取到储能装置(2)发送的电池电量与预设SOC阈值比较，以及根据接收并获取到储能装置(2)发送的储能电池放电功率与所需充电机的最小输出功率比较，制定相应的峰时充电控制策略(100)并下发至控制装置(4)；
控制装置(4)在能量管理装置(5)接收并获取到储能装置(2)发送的电池电量大于预设SOC阈值，且接收并获取到储能装置(2)发送的储能电池放电功率大于所需充电机的最小输出功率时，根据车辆数量和充电需求控制储能装置(2)放电，对电动汽车进行充电；
控制装置(4)在能量管理装置(5)接收并获取到储能装置(2)发送的电池电量大于预设SOC阈值，且接收并获取到储能装置(2)发送的放电功率小于或等于所需充电机的最小输出功率时，根据车辆数量和充电需求控制充电装置(1)和储能装置(2)同时输出，对电动汽车进行充电；
控制装置(4)在能量管理装置(5)接收并获取到储能装置(2)发送的电池电量小于或等于预设SOC阈值时，根据车辆数量和充电需求控制充电装置(1)输出，对电动汽车进行充电。
7.根据权利要求4所述的电动汽车柔性充电***的充电控制方法，其特征在于，所述目标分时控制策略包括谷时充电控制策略(200)，所述谷时充电控制策略(200)包括：
控制装置(4)在能量管理装置(5)获取到当前电价时段属于谷电价时段时，根据车辆数量和充电需求控制充电装置(1)输出，对电动汽车进行充电；
能量管理装置(5)接收并获取到储能装置(2)发送的电池电量未充满信息时，根据接收到的车辆数量和充电需求以及储能装置(2)的充电需求，计算所需充电机的输出功率，制定相应的谷时充电控制策略(200)并下发至控制装置(4)；
控制装置(4)根据接收到的谷时充电控制策略(200)，控制剩余的充电装置(1)输出，对储能装置(2)进行充电。
8.根据权利要求4所述的电动汽车柔性充电***的充电控制方法，其特征在于：所述目标分时控制策略包括平时充电控制策略(300)，所述平时充电控制策略(300)包括：
控制装置(4)在能量管理装置(5)获取到当前电价时段属于平电价时段时，根据车辆数量和充电需求控制充电装置(1)输出，对电动汽车进行充电；
能量管理装置(5)在控制装置(4)接收到充电机的实际输出功率小于待充电电动汽车所需的充电功率时，接收并获取储能装置(2)发送的电池电量信息；
控制装置(4)在能量管理装置(5)接收并获取到储能装置(2)发送的电池电量大于预设SOC阈值时，根据车辆数量和充电需求，控制储能装置(2)放电，对电动汽车进行充电；
能量管理装置(5)在控制装置(4)接收到充电机的实际输出功率大于待充电电动汽车所需的充电功率时，获取储能装置(2)的电池电量信息以及当前电价时段的下一电价时段；
控制装置(4)在能量管理装置(5)接收并获取到储能装置(2)发送的电池电量未充满信息且当前电价时段的下一电价时段属于峰电价时段时，控制剩余的充电装置(1)输出，对储能装置(2)进行充电。
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