基于低压电力线载波通信的电动汽车居民小区充电方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电动汽车充电控制技术领域，尤其涉及一种基于低压电力线载波通信 的电动汽车居民小区充电方法。
【背景技术】
[0002] 利用电能替代传统的石油燃料，可减少温室气体排放及对石油的依赖。目前，国际 上各大汽车公司已开始电动汽车EV(Electric Vehicle)产业化的进程，而大规模电动汽车 接入电网后的无序充电将会对电力系统安全、经济运行带来严重的负面影响。
【发明内容】
[0003] 为了解决电动汽车无序充电对电网造成危害，本发明提出了一种基于低压电力线 载波通信的电动汽车居民小区充电方法，包括：
[0004] 步骤1、根据私家电动汽车的用车习惯，统计得出的私家电动汽车谷时段有序充电 假设条件；
[0005] 步骤2、在配电变压器0.4kV出线总开关处安装功率测量与载波通信发送模块，并 将最大功率限定值设定为最大功率允许值的某一百分比a ;
[0006] 步骤3、在各充电粧安装载波通信接收模块；
[0007] 步骤4、功率测量与载波通信发送模块以一定的时间间隔对0.4kV母线功率进行测 量，并将测量值和最大功率限定值利用载波通信发送出去；
[0008] 步骤5、载波通信的信息被安装在充电粧上的载波通信接收模块接收；
[0009 ]步骤6、当充电粧有电动汽车接入时，充电粧上的控制器读取电动汽车电池状态数 据，计算充电所需时长，用户可根据需求设定用车时间；
[0010] 步骤7、控制器判断充电所需时长是否小于停车时长，如果否，则开始充电，如果 是，则执行步骤8;
[0011] 步骤8、控制器判断是否具有谷时段充电条件，如果否，则开始充电，如果是，则执 行步骤9;
[0012] 步骤9、控制器判断当前配电系统总功率是否大于最大功率允许值，如果否，则开 始充电，如果是，则执行步骤10;
[0013] 步骤10、控制器判断剩余停车时长是否大于充电所需时长，如果否，则开始充电， 如果是，则延时几分钟后重复执行步骤9。
[0014] 所述百分比a的取值根据电动汽车的接入数量进行仿真计算得到。
[0015]所述载波通信采用定时载波广播通信方式发送出去。
[0016]本发明公开了属于节能减排的充电技术领域的一种家用电动汽车居民小区有序 充电方法。该方法充分利用了私家电动汽车的出行及行驶规律，在峰谷电价政策激励下的 一种有序充电方法。在小区配变〇 .4kV出线总开关处安装功率测量和载波通信模块，在各充 电粧安装载波通信模块，实时接收系统总功率;当充电粧有电动汽车接入时，充电粧根据电 动汽车充电需求和当前系统总功率，确定电动汽车开始充电时间；满足充电条件的电动汽 车以慢速充电方式充电。本发明在不影响用户用车需求的前提下，将用户的充电需求转移 到谷时段，在不对小区配网扩容的情况下，最大限度地满足更多电动汽车的充电需求。避免 了常规无序充电和谷时段过度集中充电带来的用电负荷高峰。该方法不需要建设复杂的充 电管理主站系统，不依赖于智能优化算法进行充电策略优化，能显著减小配网扩容费用和 最小化电动汽车的充电费用。
【附图说明】
[0017 ] 图1为小区1 OkV/0.4kV配电系统接线图。
[0018] 图2为基于低压电力线载波通信的家用电动汽车居民小区有序充电控制方法流程 图。
[0019] 图3为私家车辆最后行程返回时刻概率分布图。
[0020] 图4为私家车辆日行驶里程概率分布图。
[0021 ]图5为恒流-恒压的2阶段慢速充电时序图。
[0022]图6为某750住户小区接入不同数量电动汽车无序充电时的日负荷曲线。
[0023]图7某750住户小区接入不同数量电动汽车谷时段正序充电时的日负荷曲线。
[0024] 图8某750住户小区接入不同数量电动汽车谷时段倒序充电时的日负荷曲线。
[0025] 图9某750住户小区接入不同数量电动汽车谷时段双序充电时的日负荷曲线。
[0026] 图10某750住户小区接入不同数量电动汽车谷时段电力线载波通信有序充电时的 日负荷曲线。
[0027] 图11某750住户小区接入不同数量电动汽车谷时段电力线载波通信有序充电时的 日负荷曲线。
[0028] 图12某750住户小区接入不同数量电动汽车谷时段电力线载波通信有序充电时的 日负荷曲线。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图，对实施例作详细说明。
[0030] -种基于低压电力线载波通信的电动汽车居民小区充电方法，包括：
[0031]步骤1、根据私家电动汽车的用车习惯，统计得出的私家电动汽车谷时段有序充电 假设条件；
[0032] 步骤2、如图1所示，在配电变压器0.4kV出线总开关处安装功率测量与载波通信发 送模块，并将最大功率限定值设定为最大功率允许值的某一百分比a;
[0033] 步骤3、在在各充电粧安装载波通信接收模块；
[0034]步骤4、功率测量与载波通信发送模块以一定的时间间隔对0.4kV母线功率进行测 量，并将测量值和最大功率限定值利用载波通信发送出去；
[0035] 步骤5、载波通信的信息被安装在充电粧上的载波通信接收模块接收；
[0036] 步骤6、如图2所示，当充电粧有电动汽车接入时，充电粧上的控制器读取电动汽车 电池状态数据，计算充电所需时长，用户可根据需求设定用车时间；
[0037] 步骤7、控制器判断充电所需时长是否小于停车时长，如果否，则开始充电，如果 是，则执行步骤8;
[0038] 步骤8、控制器判断是否具有谷时段充电条件，如果否，则开始充电，如果是，则执 行步骤9;
[0039] 步骤9、控制器判断当前配电系统总功率是否大于最大功率允许值，如果否，则开 始充电，如果是，则执行步骤10;
[0040] 步骤9、控制器判断剩余停车时长是否大于充电所需时长，如果否，则开始充电，如 果是，则延时几分钟后重复执行步骤9。
[0041 ]所述百分比a的取值根据电动汽车的接入数量进行仿真计算得到。
[0042]所述载波通信采用定时载波广播通信方式发送出去。
[0043] 该方法充分利用了私家电动汽车的出行及行驶规律，在峰谷电价政策激励下的一 种有序充电方法。
[0044] 根据私家电动汽车的用车习惯，统计得出的私家电动汽车谷时段有序充电假设条 件如下：
[0045] (1)电动汽车具备的开始充电时刻为最后一次出行返回时刻，开始充电时刻满足 如图3所示的正态分布，其概率密度函数为：
⑴
[0047]式中，jiS=i7.6;〇s = 3.4。
[0048] (2)日行驶里程满足如图4所示的对数正态分布，其概率密度函数为：
(2)
[0050]式中，yD = 3.20;〇D = 0.88。
[00511 (3)家用电动汽车动力电池容量通常在20-30kWh范围内呈均匀分布。目前电动汽 车动力电池以锂电池为主，在小区内一般采用三段式慢速小电流充电方式，三段式充电阶 段分别是预充电阶段、恒流充电阶段和恒压充电阶段，如图5所示。私家电动汽车小区充电 使用的是车载充电机，采用慢速充电时只需要停车位提供要一个额定电流为16A(或更大） 交流220V的电源的充电粧。本发明停车位的充电粧实际上是一个具有载波通信和可控开闭 功能的220V电源插座。由于预充电阶段和恒压充电阶段占整个充电时间的比例非常小，实 例分析过程中假设充电过程为恒功率充电。各电动汽车的充电功率Pc在2-3kW(即0.1C，C为 电池容量，单位kWh)范围内呈均勾分布，充电功率表达式如下式所不：
[0052] Pc(xv) = 2+rand() (3)
[0053] 其中，Xv为任一电动汽车;rand〇为[0，1]区间上的随机数。
[0054]为了保证最不利条件下的电动汽车充电需求(比如某小区或地区人们普遍喜欢大 容量电池电车汽车），实例分析中取Pc = 3kW。
[0055] (4)电动汽车充电时间计算公式如下： (4)
[0057] 式中，Tc为充电时间长度，单位(h);L为日行驶里程，单位(km);W1Q()为百km耗电量， 单位(kWh); PC为充电功率，单位(kW)。
[0058]实例中的居民生活用电峰谷平电价信息如表1所示。
[0059]表1目前我国某地实施的居民生活用电峰谷平电价信息
[0061 ]某居民小区（750套住房，平均每套住房10