CN116388349A - 一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电***及方法，该***包括交流电网、配电箱、光伏组件、逆变器、家用负载均衡器、第一电流互感器组、第二电流互感器组、家用负载、家用充电桩、充电桩运营管理平台以及应用程序；所述家用负载均衡器包括供电与测量模块、处理模块和低功耗射频模块，所述家用充电桩包括充电模块、上行通信模块、控制模块、低功耗射频模块和计量模块。本发明的家用充电桩和家用负载均衡器独立运行，无需与家庭已有设备进行互联互通或进行升级改造，具有较强的兼容性，易于实施；同时兼容户用光伏的均衡场景，使得家用充电桩更多使用光伏电能，减少市电的使用。

Description

一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电***及方法
技术领域
本发明涉及家用充电桩技术领域，具体涉及一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电***及方法。
背景技术
随着海内外新能源的不断普及，越来越多的家庭选择电动汽车出行，随之而来的便是家用充电桩的普及。家用充电桩一般为7kw交流慢充，额定电压220V，额定电流32A。当然，市面上还有许多更大功率的家用充电桩。对于在小区公共停车场安装的家用充电桩，其享有独立的供电与计量方式，与家用负载分开，但对于家庭拥有的独立建筑，家用负载与家用充电桩共享负荷容量，充电功率叠加已有的家用负载，存在超容风险。
针对此问题，市面上现有的解决方案有：
方案一：家用充电桩连接入户电表，获取实时的家庭用电情况，并进行家用负载与家用充电桩之间的均衡。但是此方案需要充电桩兼容不同的电表协议，同时需要专业人士进行电表的通信接线，不便于实施。此外，家用电表并非家庭资产，并不允许个人或家庭接线改造。
方案二：家用负载与家用充电桩连接家用能源管理***HEMS，由家用能源管理***进行家用负载与家用充电桩之间的负载均衡。然而此方案中需要家庭主要负载和家用充电桩都能够支持家用能源管理***的通信协议，并能及时上报相关数据，涉及多种家用负载、家用充电桩的上行通信协议，方案较为复杂，对***的兼容性要求较高。
针对现有方案中存在的缺陷，亟需提出一种可与家用负载进行均衡、并兼容部分家庭使用的户用光伏***的充电***及方法。
发明内容
对于现有家用负载与家用充电桩共享负荷容量存在超容风险的问题，本发明提出了一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电***及方法，家用充电桩和家用负载均衡器独立运行，既能与家用负载进行均衡，同时又可与部分家庭使用的户用光伏进行均衡，简单易实施。
为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：
一方面，本发明提供一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电***，所述***包括交流电网、配电箱、光伏组件、逆变器、家用负载均衡器、第一电流互感器组、第二电流互感器组、家用负载、家用充电桩、充电桩运营管理平台以及应用程序；其中光伏组件、逆变器、第二电流互感器组为可选组件。
所述交流电网连接所述配电箱，所述配电箱连接所述家用负载和所述逆变器，所述逆变器连接所述光伏组件；所述第一电流互感器组安装于家庭进线处，所述第二电流互感器组安装于所述逆变器输出处，所述第一电流互感器组和所述第二电流互感器组均选用开口式电流互感器，用于共同为家用负载均衡器供电；
所述家用负载均衡器包括供电与测量模块、处理模块和低功耗射频模块，所述供电与测量模块连接所述第一电流互感器组和所述第二电流互感器组，用于供电和周期性电流测量；所述处理模块连接所述供电与测量模块和所述低功耗射频模块，用于管理供电与测量模块的周期性电流测量与低功耗射频模块的休眠；所述低功耗射频模块用于与所述家用充电桩的通信；
所述家用充电桩包括充电模块、上行通信模块、控制模块、低功耗射频模块和计量模块，所述控制模块分别连接所述充电模块、上行通信模块、低功耗射频模块和计量模块；所述充电模块用于提供充电功能；所述上行通信模块用于与所述充电桩运营管理平台建立通信连接；所述低功耗射频模块用于与家用负载均衡器的低功耗射频模块建立通信连接；所述控制模块用于对所述家用充电桩进行控制管理，汇总其余所连接模块的数据，执行充电业务逻辑，并按需调度其余所连接模块；所述计量模块用于家用充电桩充电电量的统计；
所述充电桩运营管理平台与所述家用充电桩和所述应用程序通信连接， 所述充电桩运营管理平台用于对所述家用充电桩进行运营管理；所述应用程序用于提供用户与所述家用充电桩的交互。
作为本发明的一种优选方案，所述第一电流互感器组包括多个电流互感器，对于单相进户线，单个电流互感器所测量的电流值用于家庭负载均衡的计算，其余电流互感器所取感应电流为所述家用负载均衡器供电；对于三相进户线，每一根火线独立安装电流互感器，所测量电流值用于家庭负载均衡的计算，三根火线的电流值依次测量，未进行测量时，对应电流互感器所取感应电流为所述家用负载均衡器供电；
所述第二电流互感器组包括多个电流互感器，对于单相逆变器，单个电流互感器所测量的电流值用于兼容户用光伏的负载均衡计算，其余电流互感器所取感应电流为所述家用负载均衡器供电；对于三相逆变器，每一根输出的火线独立安装电流互感器，所测量电流值用于兼容户用光伏的负载均衡计算，三根火线的电流值依次测量，未进行测量时，对应电流互感器所取感应电流可为所述家用负载均衡器供电。
作为本发明的一种优选方案， 所述家用负载均衡器还包括用于储能的电容，所述第一电流互感器组与第二电流互感器组未进行电流测量时，通过感应电流为所述家用负载均衡器供电，同时为储能电容充电；所述第一电流互感器组与第二电流互感器组进行电流测量时，由储能电容为所述家用负载均衡器供电，以减少所述第一电流互感器组与第二电流互感器组所包含的电流互感器数量。
另一方面，本发明提供一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电方法，所述方法包括如下步骤：
S1：用户通过应用程序进行参数配置，所述参数包括家庭最大电流限制Imax和电流采集周期，所述家庭最大电流限制Imax用于定义家用负载实时电流与家用充电桩充电电流的最大总和，所述电流采集周期用于定义第一电流互感器组和第二电流互感器组进行电流值采集与上报的周期，通过充电桩运营管理平台将配置好的参数下发至家用充电桩；
S2：家用负载均衡器由开口式电流互感器供电并启动，与家用充电桩进行一一配对；
S3：家用负载均衡器通过第一电流互感器组周期性采集家庭进线处的电流值Ict_1，通过第二电流互感器组周期性采集逆变器输出处的电流值Ict_2，并通过家用负载均衡器的低功耗射频模块上报家用充电桩；
S4：家用充电桩根据电流值Ict_1 和电流值Ict_2进行充电调整：计算家用充电桩充电电流Icp，并进行软件滤波，若不包括户用光伏，则软件滤波后的家用充电桩充电电流Icp用于家用充电桩的充电，与家用负载进行均衡；若包括户用光伏，则软件滤波后的家用充电桩充电电流Icp与户用光伏进行均衡。
作为本发明的一种优选方案，步骤S1中，所述参数还包括家用充电桩单次充电限制Limit，若所述家用充电桩为家用交流充电桩，则所述家用充电桩单次充电限制Limit为充电电量；若所述家用充电桩为家用直流充电桩，则所述家用充电桩单次充电限制Limit为待充电电动汽车的电池SOC。
作为本发明的一种优选方案，所述参数配置在家用充电桩充电过程中能够通过应用程序被实时修改。
作为本发明的一种优选方案，步骤S2中，所述家用负载均衡器与家用充电桩进行一一配对的方法具体包括：按下家用负载均衡器与家用充电桩上的按键进入配对状态，通过状态指示灯进行配对状态显示；配对过程中状态指示灯闪烁，配对成功后状态指示灯常亮；配对过程存在超时机制，若配对超时或者配对失败，则再次通过家用负载均衡器与家用充电桩上的按键进入配对状态。
作为本发明的一种优选方案，所述步骤S3还包括：非上报时间，家用负载均衡器的低功耗射频模块进入休眠状态，关闭射频发射以降低待机功耗，在下一个上报周期来临时，由处理模块唤醒家用负载均衡器的低功耗射频模块。
作为本发明的一种优选方案，步骤S4中，所述与家用负载进行均衡的方法具体包括：计算家用充电桩充电电流Icp，Icp= min((Imax- Ict_1), Icp_max)，其中Icp_max为家用充电桩最大输出电流；
决定家用充电桩充电电流Icp时进行软件滤波，所述软件滤波的方法包括限幅滤波法、中位值滤波法、算数平均滤波法等；
电流值Ict_1减小，即家用负载用电量降低，家用充电桩充电电流Icp增大；电流值Ict_1增大，即家用负载用电量提高，家用充电桩充电电流Icp减小；
当家用充电桩充电电流Icp小于家用充电桩最小输出电流时，家用充电桩停止充电，并给出告警；
若家用充电桩为家用交流充电桩，则直接进行充电电流的调整，若家用充电桩为家用直流充电桩，则折算为充电功率的调整。
作为本发明的一种优选方案，步骤S4中，所述与户用光伏进行均衡的方法具体包括：家用充电桩在与家用负载处于均衡状态下进行充电并统计本次充电电量或当前电池SOC信息，记当前充电电流为Ipv；
当家用充电桩单次充电限制Limit设置为0时，家用充电桩使用光伏进行充电，若光伏发电量不足，则按照最小充电电流进行充电；当家用充电桩单次充电限制Limit设置大于0时，判断本次充电电量或当前电池SOC信息是否超出家用充电桩单次充电限制Limit，若未超出，则继续充电不作调整；若超出，则家用充电桩降低充电电流，进入使用光伏、避免使用市电的节能模式；
判断电流值Ict_2是否等于0，若电流值Ict_2为0，则家用充电桩充电不进行调整；若不为0，则计算市电输入的电流值Iexp= Ict_1-Ict_2，家用充电桩使用市电输入的电流值Iexp进行输出电流调节；
若市电输入的电流值Iexp为0，则家用充电桩提高充电电流以消纳光伏；若市电输入的电流值Iexp大于0，则家用充电桩电流在当前充电电流Ipv的基础上降低市电输入的电流值Iexp以得到新的目标充电电流值，减少市电的使用，并更新当前充电电流为Ipv；
若新的目标充电电流值小于家用充电桩最小输出电流，则家用充电桩会以最小输出电流进行充电；
家用充电桩与户用光伏进行均衡并调节充电电流前进行软件滤波，所述软件滤波的方法包括限幅滤波法、中位值滤波法、算数平均滤波法等；均衡过程是持续性的，其中会涉及多次电流调节，每次调节前要做滤波，滤波的作用是滤除异常值，减小波动。
若家用充电桩为家用交流充电桩，则直接进行充电电流的调整，若家用充电桩为家用直流充电桩，则折算为充电功率的调整。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的家用充电桩和家用负载均衡器独立运行，无需与家庭已有设备进行互联互通，无需对家庭已有设备进行升级改造，包括家庭电表、家用负载、家庭能源管理***等，具有较强的兼容性；本发明使用开口式电流互感器采集家庭入户电流，同时为家用负载均衡器供电，安装使用家用负载均衡器时，仅需将开口式电流互感器套在进户线上即可，方便实施；家用充电桩通过家用负载均衡器获取入户电流，配合充电桩运营管理平台的配置以及家用充电桩的充电电流值进行负载均衡，同时可通过在光伏输出侧增加一组电流互感器获取光伏输出电流，以兼容户用光伏的均衡场景，使得家用充电桩更多使用光伏的电能，减少市电的使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1为本发明的***架构示意图；
图2为本发明的家用负载均衡器与家用充电桩结构示意图；
图3为本发明的方法流程图；
图4为本发明的家用充电桩与家用负载进行均衡时的方法流程图；
图5为本发明的家用充电桩与户用光伏进行均衡时的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2所示，为本发明的一个实施例，该实施例提供了一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电***，该***包括交流电网、配电箱、光伏组件、逆变器、家用负载均衡器、第一电流互感器组、第二电流互感器组、家用负载、家用充电桩、充电桩运营管理平台以及应用程序；其中光伏组件、逆变器、第二电流互感器组为可选组件。
交流电网连接配电箱，配电箱连接家用负载和逆变器，逆变器连接光伏组件；第一电流互感器组安装于家庭进线处，第二电流互感器组安装于逆变器输出处，第一电流互感器组和第二电流互感器组均选用开口式电流互感器，以便安装，用于共同为家用负载均衡器供电；
在一个具体的实施例中，第一电流互感器组可包括多个电流互感器，对于单相进户线，单个电流互感器所测量的电流值用于家用负载均衡的计算，其余电流互感器所取感应电流可为所述家用负载均衡器供电；对于三相进户线，每一根火线独立安装电流互感器，所测量电流值用于家庭负载均衡的计算，三根火线的电流值依次测量，未进行测量时，对应电流互感器所取感应电流为所述家用负载均衡器供电；
在一个具体的实施例中，第二电流互感器组可包括多个电流互感器，对于单相逆变器，单个电流互感器所测量的电流值用于兼容户用光伏的负载均衡计算，其余电流互感器所取感应电流可为所述家用负载均衡器供电；对于三相逆变器，每一根输出的火线独立安装电流互感器，所测量电流值用于兼容户用光伏的负载均衡计算，三根火线的电流值依次测量，未进行测量时，对应电流互感器所取感应电流可为所述家用负载均衡器供电。
家用负载均衡器包括供电与测量模块、处理模块和低功耗射频模块，供电与测量模块连接第一电流互感器组和第二电流互感器组，用于供电和周期性电流测量；处理模块连接供电与测量模块和低功耗射频模块，用于管理供电与测量模块的周期性电流测量与低功耗射频模块的休眠；低功耗射频模块用于与家用充电桩的通信；
家用负载均衡器还可包含用于储能的电容，第一电流互感器组与第二电流互感器组未进行电流测量时，通过感应电流为家用负载均衡器供电，同时为储能电容充电；第一电流互感器组与第二电流互感器组进行电流测量时，由储能电容为家用负载均衡器供电，以减少第一电流互感器组与第二电流互感器组所包含的电流互感器数量。
家用充电桩包括充电模块、上行通信模块、控制模块、低功耗射频模块和计量模块，控制模块分别连接充电模块、上行通信模块、低功耗射频模块和计量模块；充电模块用于提供充电功能；上行通信模块用于与充电桩运营管理平台建立通信连接；低功耗射频模块与家用负载均衡器的低功耗射频模块建立通信连接；控制模块用于对家用充电桩进行控制管理，汇总其余所连接模块的数据，执行充电业务逻辑，并按需调度其余所连接模块；计量模块用于家用充电桩充电电量的统计。
充电桩运营管理平台与家用充电桩和应用程序通信连接， 充电桩运营管理平台用于对家用充电桩进行运营管理；应用程序用于提供用户与家用充电桩的交互。
在一个具体的实施例中，家用充电桩与家用负载进行均衡的相关流程如图4所示：用户通过应用程序配置家庭最大电流限制Imax和电流采集周期，并通过充电桩运营管理平台下发至家用充电桩；将第一电流互感器组的开口式电流互感器套在进户线上，为家用负载均衡器供电。
家用负载均衡器启动后，通过按下家用负载均衡器与家用充电桩上的按键进入配对状态，配对过程中状态指示灯闪烁，配对成功后状态指示灯常亮；若配对超时或者配对失败，则需要再次通过家用负载均衡器与家用充电桩上的按键进入配对状态。
家用负载均衡器所连第一电流互感器组按照电流采集周期采集家庭进线侧的电流值Ict_1，并将采集到的电流值Ict_1通过家用负载均衡器中的低功耗射频模块传送给家用充电桩；完成周期数据传送后，家用负载均衡器关闭射频发射以降低待机功耗。
家用充电桩根据第一电流互感器组采集的电流值Ict_1与家庭最大电流限制参数Imax计算家用充电桩充电电流Icp= min((Imax - Ict_1), Icp_max),其中Icp_max为家用充电桩最大输出电流，对于常见的家用7kw交流慢充充电桩，Icp_max为额定电流32A。若家用充电桩充电电流Icp小于家用充电桩最小输出电流，家用充电桩停止充电，并进行告警。
为避免由于家用负载用电的随机波动带来的家用充电桩充电电流频繁波动，家用充电桩充电决定充电电流Icp时需要进行软件滤波，软件滤波可使用限幅滤波法、中位值滤波法、算术平均滤波法等。
若***中不包含户用光伏部分，则滤波后的充电电流Icp将用于家用充电桩的充电；若***中包含户用光伏部分，则滤波后的充电电流Icp还将进行与户用光伏的均衡，并进行相应的调整。
在一个具体的实施例中，家用充电桩与户用光伏进行均衡的相关流程如图5所示：用户通过应用程序配置家庭充电桩单次充电限制Limit，并通过充电桩运营管理平台下发至家用充电桩；对于家用交流充电桩，此参数为充电电量；对于家用直流充电桩，此参数为待充电电动汽车的电池SOC。
家用充电桩单次充电限制Limit设置为0时，家用充电桩尽量使用光伏进行充电，若光伏发电量不足，家用充电桩按照最小充电电流进行充电，尽量避免使用市电；家用充电桩单次充电限制Limit设置大于0时，家用充电桩优先达到设置的充电电量或SOC，达到单次充电的限制前，不会考量所充电量来自光伏或市电，达到单次充电的限制后，降低充电电流，尽量使用光伏进行充电。
家用负载均衡器所连第二电流互感器组按照电流采集周期采集逆变器输出侧的电流值Ict_2，即光伏输出电流，所采集的电流值Ict_2会和第一电流互感器组采集的电流值Ict_1一同打包，通过家用负载均衡器中的低功耗射频模块传送给家用充电桩；完成周期数据传送后，家用负载均衡器关闭射频发射以降低待机功耗。
家用充电桩统计本次充电的电量或当前的SOC信息，若统计结果大于单次充电的限制，家用充电桩进入尽量使用光伏、避免使用市电的节能模式；当第二电流互感器组采集逆变器输出侧的电流值Ict_2大于0时，进行充电电流调整。
家用充电桩根据第一电流互感器组采集的家庭进线侧的电流值Ict_1和第二电流互感器组采集逆变器输出侧的电流值Ict_2计算市电输入的电流值Iexp= Ict_1- Ict_2，家用充电桩使用市电输入的电流值Iexp进行输出电流调节。
家用充电桩会在当前充电电流Ipv基础上降低市电输入的电流值Iexp，以得到新的目标充电电流值；若新的目标充电电流值小于家用充电桩最小输出电流，家用充电桩会以最小充电电流进行充电，避免因为充电停止，本次充电的电量的统计刷新。
家用充电桩计算的市电输入的电流值Iexp为0时，表明家用负载和家用充电均使用光伏输出，未使用市电，光伏可能未被完全消纳，家用充电桩适当增大充电电流，尝试消纳更多的光伏。
家用充电桩进行与户用光伏均衡时的初始充电电流Ipv为家用充电桩与家用负载进行均衡后的参考充电电流Icp,在户用光伏均衡时，家用充电桩充电电流增大或减小，会更新Ipv的值，但Ipv不会超过Icp的限制，即Ipv<= Icp。
为避免家用充电桩充电电流频繁波动，家用充电桩进行与户用光伏均衡并调节电流前需要进行软件滤波，软件滤波可使用限幅滤波法、中位值滤波法、算术平均滤波法等。均衡过程是持续性的，其中会涉及多次电流调节，每次调节前要做滤波，滤波的作用是滤除异常值，减小波动。
若家庭充电桩为直流充电桩，则充电电流的调整需要折算成充电功率的调整。
如图3-5所示，为本发明的另一实施例，该实施例提供了一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电方法，包括如下步骤：
S1：用户通过应用程序进行参数配置，参数包括家庭最大电流限制Imax和电流采集周期，家庭最大电流限制Imax用于定义家用负载实时电流与家用充电桩充电电流的最大总和，电流采集周期用于定义第一电流互感器组和第二电流互感器组进行电流值采集与上报的周期，通过充电桩运营管理平台将配置好的参数下发至家用充电桩；
所述参数还包括家用充电桩单次充电限制Limit，若家用充电桩为家用交流充电桩，则家用充电桩单次充电限制Limit为充电电量；若家用充电桩为家用直流充电桩，则家用充电桩单次充电限制Limit为待充电电动汽车的电池SOC。
进一步地，参数配置在家用充电桩充电过程中能够通过应用程序被实时修改。
S2：家用负载均衡器由开口式电流互感器供电并启动，与家用充电桩进行一一配对；
在一个具体实施例中，家用负载均衡器与家用充电桩进行一一配对的方法具体包括：按下家用负载均衡器与家用充电桩上的按键进入配对状态，通过状态指示灯进行配对状态显示；配对过程中状态指示灯闪烁，配对成功后状态指示灯常亮；配对过程存在超时机制，若配对超时或者配对失败，则再次通过家用负载均衡器与家用充电桩上的按键进入配对状态。
S3：家用负载均衡器通过第一电流互感器组周期性采集家庭进线处的电流值Ict_1，通过第二电流互感器组周期性采集逆变器输出处的电流值Ict_2，并通过家用负载均衡器的低功耗射频模块上报家用充电桩；
进一步地，步骤S3还包括：非上报时间，家用负载均衡器的低功耗射频模块进入休眠状态，关闭射频发射以降低待机功耗，在下一个上报周期来临时，由处理模块唤醒家用负载均衡器的低功耗射频模块。
S4：家用充电桩根据电流值Ict_1 和电流值Ict_2进行充电调整：计算家用充电桩充电电流Icp，并进行软件滤波，若不包括户用光伏，则软件滤波后的家用充电桩充电电流Icp用于家用充电桩的充电，与家用负载进行均衡；若包括户用光伏，则软件滤波后的家用充电桩充电电流Icp与户用光伏进行均衡；
在一个具体的实施例中，与家用负载进行均衡的方法具体包括：计算家用充电桩充电电流Icp，Icp= min((Imax- Ict_1), Icp_max)，其中Icp_max为家用充电桩最大输出电流；
决定家用充电桩充电电流Icp时进行软件滤波，所述软件滤波的方法包括限幅滤波法、中位值滤波法、算数平均滤波法等；
电流值Ict_1减小，即家用负载用电量降低，家用充电桩充电电流Icp增大；电流值Ict_1增大，即家用负载用电量提高，家用充电桩充电电流Icp减小；
当无法达到启动充电的电流时，家用充电桩停止充电，并给出告警；
若家用充电桩为家用交流充电桩，则直接进行充电电流的调整，若家用充电桩为家用直流充电桩，则折算为充电功率的调整。
在另一优选实施例中，与户用光伏进行均衡的方法具体包括：家用充电桩在与家用负载处于均衡状态下进行充电并统计本次充电电量或当前电池SOC信息，记当前充电电流为Ipv；
当家用充电桩单次充电限制Limit设置为0时，家用充电桩使用光伏进行充电，若光伏发电量不足，则按照最小充电电流进行充电；当家用充电桩单次充电限制Limit设置大于0时，判断本次充电电量或当前电池SOC信息是否超出家用充电桩单次充电限制Limit，若未超出，则继续充电不作调整；若超出，则家用充电桩降低充电电流，进入使用光伏、避免使用市电的节能模式；
判断电流值Ict_2是否等于0，若电流值Ict_2为0，则家用充电桩充电不进行调整；若不为0，则计算市电输入的电流值Iexp= Ict_1-Ict_2，家用充电桩使用市电输入的电流值Iexp进行输出电流调节；
若市电输入的电流值Iexp为0，则家用充电桩提高充电电流以消纳光伏；若市电输入的电流值Iexp大于0，则家用充电桩电流在当前充电电流Ipv的基础上降低市电输入的电流值Iexp以得到新的目标充电电流值，减少市电的使用，并更新当前充电电流为Ipv；
若新的目标充电电流值小于家用充电桩最小输出电流，则家用充电桩会以最小输出电流进行充电；
家用充电桩与户用光伏进行均衡并调节充电电流前进行软件滤波，所述软件滤波的方法包括限幅滤波法、中位值滤波法和算数平均滤波法；
若家用充电桩为家用交流充电桩，则直接进行充电电流的调整，若家用充电桩为家用直流充电桩，则折算为充电功率的调整。
综上所述，本发明的家用充电桩和家用负载均衡器独立运行，无需与家庭已有设备进行互联互通，无需对家庭已有设备进行升级改造，包括家庭电表、家用负载、家庭能源管理***等，具有较强的兼容性；本发明使用开口式电流互感器采集家庭入户电流，同时为家用负载均衡器供电，安装使用家用负载均衡器时，仅需将开口式电流互感器套在进户线上即可，方便实施；家用充电桩通过家用负载均衡器获取入户电流，配合充电桩运营管理平台的配置以及家用充电桩的充电电流值进行负载均衡，同时可通过在光伏输出侧增加一组电流互感器获取光伏输出电流，以兼容户用光伏的均衡场景，使得家用充电桩更多使用光伏的电能，减少市电的使用。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其他任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包括于本申请的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分。并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。
应理解的是，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。上述实施例方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。上述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读存储介质中。该存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电***，其特征在于，所述***包括交流电网、配电箱、光伏组件、逆变器、家用负载均衡器、第一电流互感器组、第二电流互感器组、家用负载、家用充电桩、充电桩运营管理平台以及应用程序；
所述交流电网连接所述配电箱，所述配电箱连接所述家用负载和所述逆变器，所述逆变器连接所述光伏组件；所述第一电流互感器组安装于家庭进线处，所述第二电流互感器组安装于所述逆变器输出处，所述第一电流互感器组和所述第二电流互感器组均选用开口式电流互感器，用于共同为家用负载均衡器供电；
所述家用负载均衡器包括供电与测量模块、处理模块和低功耗射频模块，所述供电与测量模块连接所述第一电流互感器组和所述第二电流互感器组，用于供电和周期性电流测量；所述处理模块连接所述供电与测量模块和所述低功耗射频模块，用于管理供电与测量模块的周期性电流测量与低功耗射频模块的休眠；所述低功耗射频模块用于与所述家用充电桩的通信；
所述家用充电桩包括充电模块、上行通信模块、控制模块、低功耗射频模块和计量模块，所述控制模块分别连接所述充电模块、上行通信模块、低功耗射频模块和计量模块；所述充电模块用于提供充电功能；所述上行通信模块用于与所述充电桩运营管理平台建立通信连接；所述低功耗射频模块用于与家用负载均衡器的低功耗射频模块建立通信连接；所述控制模块用于对所述家用充电桩进行控制管理；所述计量模块用于家用充电桩充电电量的统计；
所述充电桩运营管理平台与所述家用充电桩和所述应用程序通信连接， 所述充电桩运营管理平台用于对所述家用充电桩进行运营管理；所述应用程序用于提供用户与家用充电桩的交互。
2. 根据权利要求1所述的一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电***，其特征在于， 所述第一电流互感器组包括多个电流互感器，对于单相进户线，单个电流互感器所测量的电流值用于家用负载均衡的计算，其余电流互感器所取感应电流为所述家用负载均衡器供电；对于三相进户线，每一根火线独立安装电流互感器，所测量电流值用于家用负载均衡的计算，三根火线的电流值依次测量，未进行测量时，对应电流互感器所取感应电流为所述家用负载均衡器供电；
所述第二电流互感器组包括多个电流互感器，对于单相逆变器，单个电流互感器所测量的电流值用于兼容户用光伏的负载均衡计算，其余电流互感器所取感应电流为所述家用负载均衡器供电；对于三相逆变器，每一根输出的火线独立安装电流互感器，所测量电流值用于兼容户用光伏的负载均衡计算，三根火线的电流值依次测量，未进行测量时，对应电流互感器所取感应电流可为所述家用负载均衡器供电。
3.根据权利要求2所述的一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电***，其特征在于，
所述家用负载均衡器还包括用于储能的电容，所述第一电流互感器组与第二电流互感器组未进行电流测量时，通过感应电流为所述家用负载均衡器供电，同时为储能电容充电；所述第一电流互感器组与第二电流互感器组进行电流测量时，由储能电容为所述家用负载均衡器供电。
4.一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1：用户通过应用程序进行参数配置，所述参数包括家庭最大电流限制Imax和电流采集周期，所述家庭最大电流限制Imax用于定义家用负载实时电流与家用充电桩充电电流的最大总和，所述电流采集周期用于定义第一电流互感器组和第二电流互感器组进行电流值采集与上报的周期，通过充电桩运营管理平台将配置好的参数下发至家用充电桩；
S2：家用负载均衡器由开口式电流互感器供电并启动，与家用充电桩进行一一配对；
S3：家用负载均衡器通过第一电流互感器组周期性采集家庭进线处的电流值Ict_1，通过第二电流互感器组周期性采集逆变器输出处的电流值Ict_2，并通过家用负载均衡器的低功耗射频模块上报家用充电桩；
S4：家用充电桩根据电流值Ict_1 和电流值Ict_2进行充电调整：计算家用充电桩充电电流Icp，并进行软件滤波，若不包括户用光伏，则软件滤波后的家用充电桩充电电流Icp用于家用充电桩的充电，与家用负载进行均衡；若包括户用光伏，则软件滤波后的家用充电桩充电电流Icp与户用光伏进行均衡。
5.根据权利要求4所述的一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电方法，其特征在于，步骤S1中，所述参数还包括家用充电桩单次充电限制Limit，若所述家用充电桩为家用交流充电桩，则所述家用充电桩单次充电限制Limit为充电电量；若所述家用充电桩为家用直流充电桩，则所述家用充电桩单次充电限制Limit为待充电电动汽车的电池SOC。
6.根据权利要求4所述的一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电方法，其特征在于，所述参数配置在家用充电桩充电过程中能够通过应用程序被实时修改。
7.根据权利要求4所述的一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电方法，其特征在于，步骤S2中，所述家用负载均衡器与家用充电桩进行一一配对的方法具体包括：按下家用负载均衡器与家用充电桩上的按键进入配对状态，通过状态指示灯进行配对状态显示；配对过程中状态指示灯闪烁，配对成功后状态指示灯常亮；配对过程存在超时机制，若配对超时或者配对失败，则再次通过家用负载均衡器与家用充电桩上的按键进入配对状态。
8.根据权利要求4所述的一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：非上报时间，家用负载均衡器的低功耗射频模块进入休眠状态，关闭射频发射以降低待机功耗，在下一个上报周期来临时，由处理模块唤醒家用负载均衡器的低功耗射频模块。
9. 根据权利要求4所述的一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电方法，其特征在于，步骤S4中，所述与家用负载进行均衡的方法具体包括：计算家用充电桩充电电流Icp，Icp = min((Imax - Ict_1), Icp_max)，其中Icp_max为家用充电桩最大输出电流；
决定家用充电桩充电电流Icp时进行软件滤波，所述软件滤波的方法包括限幅滤波法、中位值滤波法和算数平均滤波法；
电流值Ict_1减小，即家用负载用电量降低，家用充电桩充电电流Icp增大；电流值Ict_1增大，即家用负载用电量提高，家用充电桩充电电流Icp减小；
当家用充电桩充电电流Icp小于家用充电桩最小输出电流时，家用充电桩停止充电，并给出告警；
若家用充电桩为家用交流充电桩，则直接进行充电电流的调整，若家用充电桩为家用直流充电桩，则折算为充电功率的调整。
10.根据权利要求5所述的一种可与家用负载及户用光伏进行均衡的充电方法，其特征在于，步骤S4中，所述与户用光伏进行均衡的方法具体包括：家用充电桩在与家用负载处于均衡状态下进行充电并统计本次充电电量或当前电池SOC信息，记当前充电电流为Ipv；
当家用充电桩单次充电限制Limit设置为0时，家用充电桩使用光伏进行充电，若光伏发电量不足，则按照最小充电电流进行充电；当家用充电桩单次充电限制Limit设置大于0时，判断本次充电电量或当前电池SOC信息是否超出家用充电桩单次充电限制Limit，若未超出，则继续充电不作调整；若超出，则家用充电桩降低充电电流，进入使用光伏、避免使用市电的节能模式；
判断电流值Ict_2是否等于0，若电流值Ict_2为0，则家用充电桩充电不进行调整；若不为0，则计算市电输入的电流值Iexp= Ict_1 -Ict_2，家用充电桩使用市电输入的电流值Iexp进行输出电流调节；
若市电输入的电流值Iexp为0，则家用充电桩提高充电电流以消纳光伏；若市电输入的电流值Iexp大于0，则家用充电桩电流在当前充电电流Ipv的基础上降低市电输入的电流值Iexp以得到新的目标充电电流值，减少市电的使用，并更新当前充电电流为Ipv；
若新的目标充电电流值小于家用充电桩最小输出电流，则家用充电桩会以最小输出电流进行充电；
家用充电桩与户用光伏进行均衡并调节充电电流前进行软件滤波，所述软件滤波的方法包括限幅滤波法、中位值滤波法和算数平均滤波法；
若家用充电桩为家用交流充电桩，则直接进行充电电流的调整，若家用充电桩为家用直流充电桩，则折算为充电功率的调整。
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