基于电价调节的入户式智能复合充放电桩的制作方法

本发明涉及一种充电桩，尤其是一种分户式安装的、能够进行充电和放电操作的多功能智能型复合式充放电桩。属于充电桩技术领域。

背景技术：

电动汽车作为一种发展前景广阔的绿色交通工具，普及速度异常迅猛，未来的市场前景也是异常巨大的。在全球能源危机和环境危机严重的大背景下，充电桩和充电站作为为电动汽车的基础设施，我国政府积极推进新能源车辆及其配套设施的应用与发展，具有非常重要的社会效益和经济效益。

目前，电动汽车只能在专门建设的公共充电站充电或停泊在安装有充电桩的车库充电，只具有充电功能，不具有放电功能。随着电动汽车数量的急剧增大，电动车作为一种大容量电能负载，大规模接入电网，由于其充电时间的高度随机性，会对电网网损、电能质量、可靠性、稳定性等方面造成越来越大的影响。

因此，建立基于电价调节的入户式智能复合充放电桩是十分必要的，每套复合充放电桩专属于特定用户使用。通过电网与电动汽车的双向互动，电网调控信息、用户设定的充放电阈值电价和个人用车计划，制定并调整充放电控制策略，对已接入复合充放电桩的电动汽车进行自动优化充放电操作。不仅使用户得到收益，减低电动汽车运行成本，而且对电网负荷进行了调节，从而使电网更安全有效的运行。

目前，尚无人提出专属于特定用户使用、利用电价杠杆及电网调控信息，建立入户式智能复合充放电桩，来进行电网能量的调节和新能源的消纳，同时使用户得到收益的相关技术。中国专利“一种v2g充电站”（申请号：201510179929.x）提出了通过在v2g充电站中设置大容量储能装置实现电网的削峰平谷，采用搜索附近电动汽车的方式，使电动汽车集中进行售电或购电。但是该专利中的充电站为公用、集中式的，在需要购电和售电时通过呼叫附近的电动汽车行驶至充电站的方式。显然对电网的调节能力受充电站容量限制；用户在用车时间内很难抽出闲暇时间去v2g充电站滞留一段时间，而且也在一定程度限制了用户的用车自由度；同时v2g充电站的地域局限性十分明显。因此，该专利在设计理念上就存在很大的缺陷，难以按照其预想实现吸引足够的电动汽车来参与电网的峰谷调节。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于电价调节的入户式智能复合充放电桩，每套复合充放电桩专属于特定用户使用，创造性地将夜间电动汽车使用率低与电网夜间负荷谷底，以及新能源发电系统余量较大的特点结合在一起，并利用电价杠杆及电网调控信息，来进行电网能量的调节和新能源的消纳。具有结构简单、成本较低、使用方便、功能全面、在保证用户具有最大的用车自由度和舒适度的前提下，还能获取可观的收益等优点，非常有利于大面积推广使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的基于电价调节的入户式智能复合充放电桩包括壳体（1）、控制面板（2）、充放电端口（3）、充放电驱动模块（4）、双向交流配电箱（5）、双向计量电表（6）、主控模块（7）、通讯模块（8）。

控制面板（2）和充放电端口（3）安装在壳体（1）外表面，充放电驱动模块（4）、双向交流配电箱（5）、双向计量电表（6）、主控模块（7）和通讯模块（8）放置于壳体（1）内部。

双向交流配电箱（5）一端接入电网，另一端经双向电表（6）与充放电驱动模块（4）相连，电动汽车（10）经充放电端口（3）与复合充放电桩的充放电驱动模块（4）连接，主控模块（7）根据设定的充放电控制策略控制充放电驱动模块（4）对电动汽车（10）进行充电或放电操作。所述基于电价调节的入户式智能复合充放电桩具有充电和放电功能，每套复合充放电桩专属于特定用户使用，大面积安装后相当于在配网中接入大量的负载调控点，为将电动汽车（10）作为能量缓冲负载提供了充分必要条件，有效解决了电网峰谷调节和新能源的消纳问题；具有结构简单、成本较低、使用方便等优点，非常有利于大面积推广使用。

所述基于电价调节的入户式智能复合充放电桩为非公用充放电桩，与用户存在专属对应关系，当用户不需使用电动汽车（10）时，即可长时间连接到复合充放电桩上，利用其储能功能参与电网的峰谷调控，因此不会对用户正常用车造成干扰，使用户具有最大的用车自由度和舒适度，同时使电动汽车的闲暇时间得到充分的利用。

用户通过控制面板（2）设置及修改所述复合充放电桩的工作参数，并储存在主控模块（7）中。

主控模块（7）经通讯模块（8）与电网控制中心服务器（9）远程通讯交换数据。

主控模块（7）通过通讯模块（8）从电网控制中心服务器（9）获取实时电价或负荷预测数据，据此生成充放电控制策略，控制充放电驱动模块（4）对电动汽车（10）进行充电或放电操作。采用基于电价调节的入户式智能复合充放电桩可使电动汽车（10）在夜间不使用时能够大量接入电网，而电网的负载在夜间处于谷底，且新能源发电系统一般在夜间余量较大，从而使得一方面有效平抑了电网的峰谷波动、更好实现新能源消纳，另一方面利用夜间的较低电价有效降低了用户电动汽车（10）充电的成本。

用户通过控制面板（2）设置个人充放电阈值电价和个人用车计划，主控模块（7）根据设定的充放电阈值电价和个人用车计划，结合通讯模块（8）从电网控制中心服务器（8）获取的电网实时电价，利用电价杠杆调节方式，而非半强制甚至强制方式，制定并调整充放电控制策略，对电动汽车（10）进行充电或放电操作。实现了电网与电动汽车（10）的双向互动，既使用户得到收益，降低电动汽车使用成本，又对电网负荷进行调节，提高电网运行效率、利用率、安全性和经济性；非常有利于吸引用户主动参与电网调控。

主控模块（7）将制定的充放电控制策略、电动汽车（10）充放电实时状态信息、实时电价信息、实时电量信息、预期收益信息送给控制面板（2）进行实时显示。使用户更加直观的了解电动汽车状况和所得收益，提升了用户的积极性。

主控模块（7）记录并储存同一用户不同车辆历史信息，主控模块（7）通过车辆历史信息判断电动汽车（10）是否需要保养，如需要则通过控制面板（2）提醒用户，根据用户选择决定本次充电是否先进行保养操作，或者用户进行充放电前，通过控制面板（2）选择对电动汽车（10）直接进行保养；本次充电、放电或保养完成后，主控模块（7）将本次充电、放电或保养数据进行储存入车辆历史信息。实现了电动汽车运行状态的长期、连续监测，利用充电桩解决了电动汽车的保养维护问题，使用户更加安全、更加放心的用车，这是传统公用充电桩不具备的。

双向交流配电箱（5）输入端安装有继电保护模块（11）。当复合充放电桩发生故障时，继电保护模块（11）自动、迅速将复合充放电桩从电网中切除，使复合充放电桩和用户车辆免于继续遭到破坏。

充放电桩壳体（1）表面安装应急停止开关（12）。当复合充放电桩发生故障时，继电保护模块（11）没有自动将复合充放电桩从电网中切除，用户通过应急停止开关（12）手动将复合充放电桩从电网中切除。

与现有技术相比较，本发明具有如下优点：

1.基于电价调节的入户式智能复合充放电桩具有充电和放电功能，每套复合充放电桩专属于特定用户使用，大面积安装后相当于在配网中接入大量的负载调控点，为将电动汽车作为能量缓冲负载提供了充分必要条件，有效解决了电网峰谷调节和新能源的消纳问题；具有结构简单、成本较低、使用方便等优点，非常有利于大面积推广使用。

2、采用基于电价调节的入户式智能复合充放电桩可使电动汽车在夜间不使用时能够大量接入电网，而电网的负载在夜间处于谷底，且新能源发电系统一般在夜间余量较大，从而使得一方面有效平抑了电网的峰谷波动、更好实现新能源消纳，另一方面利用夜间的较低电价有效降低了用户电动汽车充电的成本。

3.利用电价杠杆调节方式，而非半强制甚至强制方式，通过用户设置个人充放电阈值电价和个人用车计划，结合实时电价，制定并调整充放电控制策略，实现了电网与电动汽车的双向互动，既使用户得到收益，降低电动汽车使用成本，又对电网负荷进行调节，提高电网运行效率、利用率、安全性和经济性；非常有利于吸引用户主动参与电网调控。

4.基于电价调节的入户式智能复合充放电桩对用户特定车辆存储包括充放电记录及电池保养记录等信息，用户每次使用复合充放电桩时都能得知用户车辆性能状态，并实时进行提醒，及时发现问题、及时进行维护、保养，功能全面，实现了电动汽车运行状态的长期、连续监测，利用充电桩解决了电动汽车的保养维护问题，使用户更加安全、更加放心的用车，这是传统公用充电桩不具备的。

5.基于电价调节的入户式智能复合充放电桩为非公用充放电桩，与用户存在专属对应关系，当用户不需使用电动汽车时，即可长时间连接到复合充放电桩上，利用其储能功能参与电网的峰谷调控，因此不会对用户正常用车造成干扰，使用户具有最大的用车自由度和舒适度，同时使电动汽车的闲暇时间得到充分的利用。

6.基于电价调节的入户式智能复合充放电桩可将充放电控制策略、电动汽车充放电实时状态信息、实时电价信息、实时电量信息、预期收益信息进行实时显示，使用户更加直观的了解电动汽车状况和所得收益，提升了用户的积极性。

附图说明

图1：基于电价调节的入户式智能复合充放电桩整体图。

图中：1—壳体、2—控制面板、3—充放电端口、4—充放电驱动模块、5—双向交流配电箱、6—双向计量电表、7—主控模块、8—通讯模块、9—电网控制中心服务器、10—电动汽车、11—继电保护模块、12—应急停止开关。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明作进一步详细的说明：

本发明所述的基于电价调节的入户式智能复合充放电桩如图1所示，包括壳体（1）、控制面板（2）、充放电端口（3）、充放电驱动模块（4）、双向交流配电箱（5）、双向计量电表（6）、主控模块（7）、通讯模块（8）、继电保护模块（11）、应急停止开关（12）。

所述的复合充放电桩为分户式安装，专属于特定用户使用，为非共用式。电动汽车不使用时，可以较长时间一直连接到复合充放电桩上。

控制面板（2）、充放电端口（3）和应急停止开关（12）安装在壳体（1）外表面，充放电驱动模块（4）、双向交流配电箱（5）、双向计量电表（6）、主控模块（7）和通讯模块（8）放置于壳体（1）内部。双向交流配电箱（5）输入端安装有继电保护模块（11）。

双向交流配电箱（5）一端接入电网，另一端经双向电表（6）与充放电驱动模块（4）相连，电动汽车（10）经充放电端口（3）与复合充放电桩的充放电驱动模块（4）连接，主控模块（7）根据设定的充放电控制策略控制充放电驱动模块（4）对电动汽车（10）进行充电或放电操作。

用户通过控制面板（2）设置及修改所述复合充放电桩的工作参数，并储存在主控模块（7）中。主控模块（7）经通讯模块（8）与电网控制中心服务器（9）远程通讯交换数据。

用户通过控制面板（2）设置个人充放电阈值电价和个人用车计划，主控模块（7）根据设定的充放电阈值电价和个人用车计划，结合通讯模块（8）从电网控制中心服务器（8）获取的电网实时电价，利用电价杠杆调节方式，制定并调整充放电控制策略，对电动汽车（10）进行充电或放电操作。

主控模块（7）将制定的充放电控制策略、电动汽车（10）充放电实时状态信息、实时电价信息、实时电量信息、预期收益信息送给控制面板（2）进行实时显示。

主控模块（7）记录并储存同一用户不同车辆历史信息，主控模块（7）通过车辆历史信息判断电动汽车（10）是否需要保养，如需要则通过控制面板（2）提醒用户，根据用户选择决定本次充电是否先进行保养操作，或者用户进行充放电前，通过控制面板（2）选择对电动汽车（10）直接进行保养；本次充电、放电或保养完成后，主控模块（7）将本次充电、放电或保养数据进行储存入车辆历史信息。

以上所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。