CN112874372A - 电动汽车有序充电***、方法、介质、终端、本地充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明属于充电控制技术领域，公开了一种电动汽车有序充电***、方法、介质、终端、本地充电桩，数据采集模块用于从变压器采集电流、电压数据；功率计算模块用于基于采集的数据计算实时变压器负载功率、电网负荷状况；数据传输模块用于进行数据传输以及通讯；充电管理模块用于匹配用户的充电需求模式；充电排队逻辑算法模块用于用户按照充电排队逻辑进入充电队列；充电桩控制模块用于当供电容量存在余量时，通过控制充电开关启动充电队列最前面的充电桩进行充电。本发明通过监测变压器实时输出容量，能够动态为用户提供合适的充电功率，保证了容量的有效利用、确保***运行安全，避免超负荷带来的电网跳闸、严重过载设备损毁等事故发生。

Description

电动汽车有序充电***、方法、介质、终端、本地充电桩

技术领域

本发明属于充电控制技术领域，尤其涉及一种电动汽车有序充电***、方法、介质、终端、本地充电桩。

背景技术

目前，发展电动汽车能够加快燃油替代，减少汽车尾气碳排放，对保障能源安全、促进节能减排、防治大气污染、推动我国从汽车大国迈向汽车强国具有重要意义。随着电动汽车产业发展的不断加快，我国的电动汽车保有量越来越高，作为电动汽车最重要的充电基础设施之一，充电设施安全可靠、方便有效地为用户提供充电服务显得尤为重要。

2020年以前，纯电动汽车推广应用过程中，因电池续航里程不足，充电基础设施不多，电动汽车保值差等因素，私家车主购买使用并不多，其主要是应用在公共运输领域，比如公交车、出租车、网约车、物流车、公务通勤车等。然而，随着充电设施的完善，国家政策的大力推广，电池技术不断创新，续航里程增大，特斯拉国内建厂等多种因素推动，促使电动汽车制造水平和质量提升，逐渐被普通老百姓接受，购买和使用电动车用户快速增长，特斯拉一车难求，比亚迪销量翻倍，纯电动汽车家用趋势逐渐形成。

当前困扰家用电动汽车推广还是充电问题，找桩困难，公共充电站不多且不稳定，有桩不能充，充电费用贵(需要交纳服务费+电费)，充电时间与加油时间相比还是较长等。因此，家用车主都希望在自住小区和自家车位上安装充电桩，这样只要回到家就能充上电，减少了等待时间，费用还低。但是，在所有的老旧小区，特别是各个城市的主城区，建设年代长，原有的供配电设施并没有预留充电容量，一个慢充交流桩7KW，容量已经超过两个家庭的用电量，并且老旧小区电力扩容成本高，难度大，这就造成了私家电动汽车用户急迫的建桩需求与电力容量严重不足之间的矛盾。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的电动汽车充电场站数量不足，运营商众多，车主需要针对不同的运营商下载对应的APP，信息管理及计费计价混乱；私家充电桩因为小区电力容量严重不足，难以安装使用，充电高峰期供电变压器处于满负荷甚至超负荷状态，无法实现有序充电，容易导致安全事故，而在深夜时段，供电容量充足时又没有用电设备，电力资源利用不足；现有的私家电动车主自建的充电桩不具备智能信息***，难以实现空余时段的对外共享；居民小区物业也不能对电动车提供充电服务和有效管理，提升居民居住体验，导致与业主发生矛盾。

解决以上问题及缺陷的难度为：居民小区现有供电容量严重不足，或者是小区用电非常不均衡，采用扩容办法成本高并且也不经济，在老旧小区技术和施工难度还大。

解决以上问题及缺陷的意义为：通过对变压器供电容量的实时监测，能够在不改变小区现有供电设施设备情况下，解决小区业主自建充电桩的需求，还能够给电网供电削峰填谷，保证电网稳定运行，电动车主还能共享自己的充电桩和车位增加收益，智能化的有序充电还避免业主之间、业主与物业之间的矛盾，是一个解决现有老旧小区电动汽车充电问题的多赢方案。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种电动汽车有序充电***、方法、介质、终端、本地充电桩。

本发明是这样实现的，一种电动汽车有序充电***，包括：

嵌入有序充电控制单元，有序充电控制器，云端充电***服务器三个部分，以及电动汽车、充电桩、用户手机和供电变压器的电流电压数据采集互感器等。

嵌入有序充电控制单元安装在充电桩内部，包括数据采集模块、充电桩控制模块、通讯传输模块1和充电开关；有序充电控制器是一个带CPU的微型控制设备，包括功率计算模块、充电管理模块、充电排队逻辑确定模块、通讯传输模块2、MCU微处理控制单元、通信总线和数据存储处理单元。

数据采集模块，用于采集充电桩的充电用户需求、充电过程数据和充电业务数据。

充电桩控制模块，用于当供电容量存在余量时，通过控制充电开关启动充电队列最前面的充电桩进行充电。

通讯传输模块1将数据采集模块采集的数据通过有线通讯方式、无线通讯方式传输到有序充电控制器的通讯传输模块2和云端充电***服务器。

功率计算模块从变压器采集电流、电压数据，用于基于采集的数据计算实时变压器负载功率、电网负荷状况；

数据传输模块1和数据传输模块2分别安装在充电桩端和有序充电控制器端，实现通讯连接，用于利用有线、无线的方式进行数据传输以及通讯；

充电管理模块，用于预设用户充电策略、匹配用户的充电需求模式，监控充电过程，进行计量计费等；

充电排队逻辑算法模块，用于用户按照充电排队逻辑将充电用户按照优先级进入充电队列，当供电容量有剩余时，排在最前面的用户充电请求被响应；

进一步，所述电动汽车有序充电***还包括：

请求接收模块，用于接收用户的充电请求，用户通过智能手机与充电桩终端蓝牙通讯方式建立连接，或者也可以直接采用5G移动网络和手机端的微信、支付宝第三方平台、运营商充电APP连接云端，然后提出充电请求；

云端服务器，用于进行充电信息、数据的同步管理，部署运营商充电信息管理后台***等实现充电业务管理和数据存储；

数据存储处理单元模块，用于在本地存储充电业务相应数据，特别是在外部网络中断情况下，存储来自请求充电的用户身份信息、充电桩设备数据、充电过程数据、充电车辆数据，保证在外部通讯网络离线情况下依然能够为用户提供有序充电服务；而在外部网络恢复后，能够通过云端***服务器向充电用户完成费用收取，并同步各项数据信息；

MCU微处理控制模块，用于管理整个有序充电***，对充电过程进行实时监控、设置充电优先级设置；同时基于预设的共享参数进行充电桩共享。

进一步，所述共享参数包括：共享时段、费用、位置信息，能够为需要临时充电和停车的用户提供车位和充电服务。

本发明的另一目的在于提供一种应用于所述电动汽车有序充电***的电动汽车有序充电方法，所述电动汽车有序充电方法包括：

步骤一，接收用户的充电请求；

步骤二，采集变压器输出端的电流电压，计算实时变压器负载功率，并与变压器额定容量、电网输入负荷情况进行比较，得到当前可提供的电能容量；

步骤三，判断当前可提供的电能容量是否能够给发起充电请求的电动车进行充电；若能，则转向步骤四；若不能，则转向步骤五；

步骤四，通过控制充电开关控制充电队列最前面的充电桩联通电源，进行充电，并进行充电管理；

步骤五，匹配用户的充电需求模式，待充电用户按照充电排队逻辑进入充电队列，返回步骤二。

进一步，所述进行充电管理包括：对用户的充电计费管理以及实时监控，对充电用户信息、充电信息进行本地化存储，并于网络连接正常时将相应数据传输至云端进行数据同步。

进一步，步骤五中，所述匹配用户的充电需求模式包括：根据用户提交的充电需求订单，在时间、价格、功率分配三个维度上匹配充电模式。

进一步，所述电动汽车有序充电方法还包括：

当存在多个待充电用户时，按提交充电请求的先后顺序、请求充电时间、容量均分、用户预设及其他多种模式进行有序充电。

本发明另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述电动汽车有序充电方法。

本发明另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述电动汽车有序充电方法。

本发明另一目的在于提供一种本地充电桩，其特征在于，所述本地充电桩搭载所述电动汽车有序充电***。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明通过监测变压器实时输出容量，能够动态为用户提供合适的充电功率，既保证了容量的有效利用，有能确保***运行安全，避免超负荷带来的电网跳闸、严重过载设备损毁等事故。

本发明通过在供电容量不足的老旧城市小区实行分时段有序充电，解决了居民购买电动汽车后的充电问题，为电动汽车的推广应用提供了可行的技术支持。

本发明部署的本地化充电管理***，能够在无外部网络通讯情况下，仍然能够为用户提供充电服务。

本发明通过控制用户的充电时间，将充电调整到电网负荷低的情况下，匹配电网供电端的容量提供，达到电网运行削峰填谷的目的，使电网的运行更加安全稳定，费用更加经济合理。

本发明能够解决居民小区，特别是老城区居民小区电动汽车用户的充电问题，为居住在这些小区的居民解决了购买使用电动汽车的后顾之忧，同时，大量电动汽车在非用电高峰进行充电，用户少支付了电费，电网实现了负荷均衡，是一个多赢的技术方案。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本发明实施例提供的电动汽车有序充电***原理图。

图2是本发明实施例提供的电动汽车有序充电***结构示意图；

图中：1、本地充电桩；2、数据采集模块；3、功率计算模块；4、数据传输模块；5、充电管理模块；6、充电排队逻辑算法模块；7、充电桩控制模块；8、请求接收模块；9、云端服务器；10、数据存储模块；11、MCU微处理控制模块。

图3是本发明实施例提供的电动汽车有序充电方法原理图。

图4是本发明实施例提供的电动汽车有序充电方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种电动汽车有序充电***及方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1-图2所示，本发明实施例提供的电动汽车有序充电***包括：

本地充电桩1、数据采集模块2、功率计算模块3、数据传输模块4、充电管理模块5、充电排队逻辑确定模块6、充电桩控制模块7；

数据采集模块2，用于从变压器采集电流、电压数据；

功率计算模块3，用于基于采集的数据计算实时变压器负载功率、电网负荷状况；

数据传输模块4，用于利用有线、无线的方式进行数据传输以及通讯；

充电管理模块5，用于匹配用户的充电需求模式；

充电排队逻辑算法模块6，用于用户按照充电排队逻辑进入充电队列；

充电桩控制模块7，用于当供电容量存在余量时，通过控制充电开关启动充电队列最前面的充电桩进行充电；

请求接收模块8，用于接收用户的充电请求；

云端服务器9，用于进行信息的同步管理，外部用户获取本地可用的充电桩信息；

数据存储模块10，用于在本地或云端存储相应数据；

MCU微处理控制模块11，用于利用移动终端进行扫码充电，对充电过程进行实时监控、设置充电优先级设置参数；同时基于预设的共享逻辑进行充电桩共享。

本发明实施例提供的共享参数包括：共享时段、费用、充电桩位置信息。

如图3-图4所示，本发明实施例提供的电动汽车有序充电方法包括以下步骤：

S101，接收用户的充电请求；

S102，采集变压器输出端的电流电压，计算实时变压器负载功率，并与变压器额定容量、电网输入负荷情况进行比较，得到当前可提供的电能容量；

S103，判断当前可提供的电能容量是否能够给发起充电请求的电动车进行充电；若能，则转向步骤S104；若不能，则转向步骤S105；

S104，通过控制充电开关控制充电队列最前面的充电桩联通电源，进行充电，并进行充电管理；

S105，匹配用户的充电需求模式，待充电用户按照充电排队逻辑进入充电队列，返回步骤S102。

本发明实施例提供的进行充电管理包括：对用户的充电计费管理以及实时监控，对充电用户信息、充电信息进行本地化存储，并于网络连接正常时将相应数据传输至云端进行数据同步。

本发明实施例提供的匹配用户的充电需求模式包括：根据用户提交的充电需求订单，在时间、价格、功率分配三个维度上匹配充电模式。

本发明实施例提供的电动汽车有序充电方法还包括：

当存在多个待充电用户时，按提交充电请求的先后顺序、请求充电时间、容量均分、用户预设及其他多种模式进行有序充电。

下面结合具体实施例对本发明的技术效果作进一步描述。

实施例1：

本发明是基于物联网传感技术和计算机控制技术，通过采集配变变压器输出端的电流电压，与变压器额定容量、电网输入负荷情况进行比较，通过计算处理得到当前可提供的电能容量。

电动汽车用户在自己车位上安装充电桩，每台充电桩上安装具有远程通讯的控制模块，控制充电桩电源接通和启动充电。

本发明由有序充电***控制器、用户充电桩、安装了充电应用程序的用户智能手机、云端充电应用***及服务器、电动汽车等几个部分构成。其基本的工作原理是电动汽车用户提出充电申请，有序充电***控制器接到请求后，根据所检测到的当前变压器负荷情况，然后判断是否能提供容量给该辆电动汽车进行充电：如果容量满足能充，则立即启动充电；如果不能满足，则将该车的充电需求提交到充电排队队列，待变压器输出容量满足要求时，从排队队列中为优先级最高的车辆进行充电。如果是多个用户(多个充电桩)提出充电需求，则按照先到先得、时间优先、容量均分、用户预设等多种模式进行有序充电。

按照居民小区的用电***衡的重要课题。通过使用本发明的充电控制方法和***，能够实现居民小区，特别是老城区居民小区电动汽车用户的充电问题，为居住在这些小区的居民解决了购买使用电动汽车的后顾之忧，同时，大量电动汽车在非用电高峰进行充电，用户少支付了电费，电网实现了负荷均衡，是一个多赢的技术方案。

本发明具有如下几个要点：

1.本发明是由本地充电桩、物联网数据传感器、用户智能手机、电动汽车、计算机服务器、有序充电控制器等硬件和有序充电控制***、用户充电APP、充电管理***平台、嵌入式有序充电控制程序等软件组合而成，是集成了有序充电逻辑、软件***和硬件设备的控制方法及***。

2.本***的设计了有线通信和无线通信的双通信方式，解决在外部通讯中断情况下，本地化的有序控制***能够仍然为用户提供充电服务。

3.部署本地化充电场站智慧管理***。在无网络条件下，实现“离线”模式下对用户的充电计费管理，并将用户信息、充电信息实现本地化存储，待后续网络连接正常后与管理主站进行数据同步。

4.云端信息***实现信息同步管理功能。在侦测到网络连接正常后，***发出指令重新上线进行远程数据同步，实现充电数据的智慧协同管理。

5.用户端手机APP(或小程序)能够完成扫码充电，充电过程监控，充电优先级设置等功能，同时还可以向云端充电***平台共享自己的充电桩，设置共享时段、费用等。

实施例2：

电动汽车用户连接好充电桩后，扫描充电二维码或从充电桩上发出充电请求；充电请求通过充电服务器传递给有序充电***控制器。

有序充电***控制器是核心单元，从变压器采集电流电压通过功率计算模块计算实时变压器负载功率、电网负荷状况，然后充电管理模块匹配用户的充电需求模式，用户按照充电排队逻辑进入充电队列；***循环采集供电容量，当发现供电容量存在余量时，通过通讯模块启动充电队列最前面的充电桩为用户提供充电服务。

本发明是解决供电不足情况的电动汽车充电问题，***实现流程如图2所示。

单个用户提出充电需求，供电容量够的情况下，直接为用户提供充电服务。

多个用户提出充电需求，供电容量够的情况下，分别为用户提供充电服务。

供电容量不足时，则无论单用户还是多用户提出充电需求，都不提供充电服务，而是根据用户提出的充电需求订单，在时间、价格、功率分配三个维度上匹配充电模式，并建立充电队列，优先级高的用户排在前面。当监测到供电容量能够满足时，优先为队列前面的用户提供充电服务。

充电的后服务包括用户充电后的计费计价、远程监控等；用户还可以通过充电信息服务平台共享自己的充电桩实现分时租赁等。

本发明通过监测变压器实时输出容量，能够动态为用户提供合适的充电功率，既保证了容量的有效利用，又能确保***运行安全，避免超负荷带来的电网跳闸、严重过载设备损毁等事故发生；本发明在外部通讯中断情况下，能够根据本地充电***预置的充电策略实现有序充电，解决现有***依赖外部网络“有电不能充”的问题；本发明充电桩用户能够通过云端充电信息平台共享自己充电桩，提高充电桩资源利用率。

本发明的核心内容在贵州省多个居民小区进行实施，建立了充电大数据信息管理***平台，有效解决了小区电力不足情况下的用户电动汽车充电问题；本发明的科技项目获得了服务业创新发展十大工程重点项目资金支持，创新成果得到了业内高度肯定和市场的认可。

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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车有序充电***，其特征在于，所述电动汽车有序充电***包括：

数据采集模块，用于从变压器采集电流、电压数据；

功率计算模块，用于基于采集的数据计算实时变压器负载功率、电网负荷状况；

数据传输模块，用于利用有线、无线的方式进行数据传输以及通讯；

充电管理模块，用于匹配用户的充电需求模式；

充电排队逻辑算法模块，用于用户按照充电排队逻辑进入充电队列；

充电桩控制模块，用于当供电容量存在余量时，通过控制充电开关启动充电队列最前面的充电桩进行充电。

2.如权利要求1所述电动汽车有序充电***，其特征在于，所述电动汽车有序充电***还包括：

请求接收模块，用于接收用户的充电请求；

云端服务器，用于进行信息的同步管理，外部用户获取本地可用的充电桩信息；

数据存储模块，用于在本地或云端存储相应数据；

MCU微处理控制模块，用于利用移动终端进行扫码充电，对充电过程进行实时监控、设置充电优先级参数；同时基于预设的共享逻辑进行充电桩共享。

3.如权利要求1所述电动汽车有序充电***，其特征在于，所述共享参数包括：共享时段、费用、位置信息。

4.一种应用于如权利要求1-3任意一项所述电动汽车有序充电***的电动汽车充电方法，其特征在于，所述电动汽车有序充电方法包括：

步骤一，接收用户的充电请求；

步骤二，采集变压器输出端的电流电压，计算实时变压器负载功率，并与变压器额定容量、电网输入负荷情况进行比较，得到当前可提供的电能容量；

步骤三，判断当前可提供的电能容量是否能够给发起充电请求的电动车进行充电；若能，则转向步骤四；若不能，则转向步骤五；

步骤四，通过控制充电开关控制充电队列最前面的充电桩接通电源，进行充电，并进行相应的充电管理；

步骤五，匹配用户的充电需求模式，待充电用户按照充电排队逻辑进入充电队列，返回步骤二。

5.如权利要求4所述电动汽车有序充电方法，其特征在于，所述进行充电管理包括：对用户的充电计费管理以及实时监控，对充电用户数据、充电过程数据、充电业务数据进行本地化存储，并于网络连接正常时将相应数据传输至云端进行数据同步。

6.如权利要求4所述电动汽车有序充电方法，其特征在于，步骤五中，所述匹配用户的充电需求模式包括：根据用户提交的充电需求订单，在时间、价格、功率分配三个维度上匹配充电模式。

7.如权利要求4所述电动汽车有序充电方法，其特征在于，所述电动汽车有序充电方法还包括：

当存在多个待充电用户时，按提交充电请求的先后顺序、请求充电时间、容量均分、用户预设及其他多种模式进行有序充电。

8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求4～8任意一项所述电动汽车有序充电方法。

9.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求4～8任意一项所述电动汽车有序充电方法。

10.一种本地充电桩，其特征在于，所述本地充电桩搭载权利要求1～3任意一项所述电动汽车有序充电***。

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