一种电动汽车协调充电系统及其自决策方法与流程

本发明涉及电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种小区充电桩控制系统和方法。

背景技术：

时至今日，电动汽车作为清洁新能源交通工具正受到人们越来越多的关注和响应。随着普通居民小区的电动汽车数量不断地增加，问题也随之而来，由于小区电力系统缺乏必要的控制手段，当用电高峰期到来，小区内众多电动汽车同时充电时，极易导致小区用电负荷超载，威胁小区用电安全与稳定。若为应付用电高峰专门增加小区电力设备容量，又会抬高用电成本，降低电力资源利用率。如何充分利用现有电力资源满足电动汽车充电需求，又保证小区用电安全，是家用电动汽车普及之前必须解决的问题。

在已有的研究中，对小区环境的电动汽车优化充电方法主要基于电价引导、负荷预测、优化调度等方面，这些方法都需要上级主站经过一系列复杂的计算分析，再把指令向下传递至小区，虽然理论上能够解决小区充电问题，但实施过程繁琐，若大量居民小区都采用这种方式，上级主站就会不堪重负。

技术实现要素：

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种规划方法。本发明的技术方案如下：

一种电动汽车协调充电系统，包括待充电电动汽车及充电桩，其还包括用于收集充电桩运行数据、管理充电桩运行状态的集中器及用电信息采集系统；其中，

所述每个充电桩搭载有用于信息收发和功率调节的充电桩控制模块，每个充电桩通过电力线与集中器相连接，集中器设置有集中器主控模块，集中器通过电力线与用电信息采集系统相连接。

进一步的，所述充电桩控制模块包括第一信息收发模块和功率调节模块，其中第一信息收发模块用于接收来自集中器的控制信息，还将本充电桩配置信息、用户需求以及运行状况上传至集中器；功率调节模块用于根据第一信息收发模块收到的控制信息对本充电桩充电功率进行调节。

进一步的，所述集中器主控模块包括以下模块：

第二信息收发模块，用于从用电信息采集系统接收实时电价、小区用电负荷数据，并将小区电动汽车协调充电系统运行情况定时上报用电信息采集系统；

小区负荷监测模块：用于监测小区用电负荷，当负荷超过危险阈值时发出功率调节信号；

充电桩识别与监测模块，用于识别小区充电桩身份，并监测充电桩充电功率与对应电动汽车电池电量信息；

优先权分配模块，用于根据采集的充电功率与电池电量，动态分配各充电桩优先权；

数据分析模块，用于分析采集的优先权与小区负荷数据，制定充电策略；

指令下发模块，用于根据数据分析结果，向充电桩发送控制信号。

进一步的，所述待充电电动汽车的电池管理系统将电池电量信息发送给第一信息收发模块的充电桩控制模块。

一种基于所述系统的电动汽车自决策协调充电方法，该方法以优先权为基础，包括以下步骤：

步骤1、收集数据：集中器从用电信息采集系统获取实时电价及小区当前用电负荷，其中集中器安装在小区内，用电信息采集系统在小区内或外均可，获取系统内每一台充电桩配置信息，充电桩在有新车接入时记录电动汽车电池信息；

步骤2、发送控制命令：待用户由充电桩人机交互界面发送确认充电请求，集中器主控模块向目标充电桩控制模块发送控制命令后，控制充电机工作；

步骤3、监控并更新优先权：充电桩工作过程中，集中器实时监控小区用电负荷以及各充电桩充电功率，并实时更新各充电用户优先权；

步骤4、动态调整充电功率：根据步骤3集中器的监控情况，当小区用电负荷超过预设阈值时，集中器主控模块动态调整工作中充电桩的充电功率，维持小区用电负荷在安全水平；

步骤5、定时上报：集中器将小区运行状态数据定时上报用电信息采集系统。

进一步的，所述充电桩有两种充电模式：快速充电和慢速充电，将选择快速充电模式的用户划为A类，将选择慢速充电模式的用户划为B类。

进一步的，所述系统以优先权为基础制定充电策略具体包括：系统检测每辆电动汽车的荷电状态SOC剩余电量百分比和充电功率p，将剩余电量百分比与乘以当前充电功率得到优先权系数k，即k＝p·SOC(％)，k值越低，优先权越高，A类和B类用户均按此规则制定优先权，当遇小区负载功率过高需削减充电功率时，削减量由优先级从低至高递减，因快速充电功率远大于慢速充电功率，故系统需动态调整充电功率时，先从A类开始调整，待小区可用功率回升，功率补偿先给予优先级高的用户。

进一步的，所述充电动汽车电池电量大于80％时，出于保护电池的目的，充电桩将自动调整充电功率至最低值即相当于慢充功率，并发出提示信息提示用户。

本发明的优点及有益效果如下：

由以上方案可知，本发明通过集中器模块实现小区配电网络与用电信息采集系统的实时交互，小区配电网能根据集中器模块提供的当前负荷情况来向小区电动汽车充电系统分配适量的电力资源，即能降低高峰期电力资源因过度分配而带来用电风险的可能性，又能提高小区电力资源的使用效率。

本发明中充电桩模块充电时使用的优先权算法即考虑了低电量用户的急切充电需求，又确保每位用户达到预期的充电目标，能兼顾充电效率和用户间公平。

本发明通过小区内部集中器模块与用电信息采集系统和充电桩模块互动实现，整个运作过程是在小区充电系统内部完成决策，只将小区电网运行状况定时上报主站，无需等待主站下达控制指令，避开了一些复杂的指令调度流程，即提高了运行效率，又减轻了主站的负担。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例小区电动汽车充电系统整体架构；

图2为本发明中小区电动汽车充电自决策控制示意图；

图3为本发明中快充模式权系数制定流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明的技术方案如下：

如图1及图2所示，本发明提供的一种小区电动汽车自决策充电系统,包括多个充电桩1，每个充电桩1搭载控制模块，每个充电桩1通过电力线2与集中器3相连接，集中器3搭载主控模块，集中器通过电力线与用电信息采集系统4相连接。每个充电桩同一时间可供一辆电动汽车5进行充电。

充电桩1搭载控制模块7，控制模块7完成的功能如下：

信息收发，接收来自集中器的控制信息并将本充电桩配置信息、用户需求以及运行状况上传至集中器；

功率调节，根据收到的控制信息对本充电桩充电功率进行调节。

集中器3搭载主控模块6，主控模块6完成的功能如下：

信息收发，用于从用电信息采集系统接收实时电价、小区用电负荷数据，并将系统运行情况定时上报用电信息采集系统；

小区负荷监测：监测小区用电负荷，当负荷超过危险阈值时发出功率调节信号；

充电桩识别与监测，用于识别小区充电桩身份，并监测充电桩充电功率与对应电动汽车电池电量信息；

优先权分配，根据采集的充电功率与电池电量，动态分配各充电桩优先权；

数据分析，用于分析采集的优先权与小区负荷数据，制定充电策略；

指令下发，根据数据分析结果，向充电桩发送控制信号。

系统以充电桩现有的两种充电模式：快速充电和慢速充电为准，将选择快速充电模式的用户划为A类，将选择慢速充电模式的用户划为B类。

系统以优先权为基础制定充电策略。以A类用户(快速充电模式)为例，优先权的确定过程如图3所示。系统动态监测每辆电动汽车的荷电状态(SOC)和充电功率(p)，当有在充电动汽车电池电量大于80％时，出于保护电池的目的，充电桩将自动调整充电功率至最低值(相当于慢充功率)，并发出提示信息提示用户。对其余各充电对象，系统将剩余电量百分比与乘以当前充电功率得到优先权系数k，即k＝p·SOC(％)，k值越低，该对象优先权越高。B类用户优先权确定规则类似，只是不再有电池电量大于80％时的功率限制。

本发明提供的小区电动汽车自决策充电系统所采用的充电控制方法，特征在于以优先权为基础，包括以下实施步骤：

(1)收集数据：集中器3从用电信息采集系统4获取实时电价及小区当前用电负荷，获取系统内每一台充电桩1配置信息，充电桩1在有电动汽车5接入时记录电动汽车电池信息；

(2)发送控制命令：待用户由充电桩1人机交互界面发送确认充电请求，集中器主控模块6向目标充电桩控制模块7发送控制命令，控制充电机工作；

(3)监控并更新优先权：充电桩1工作过程中，集中器主控模块6实时监控小区用电负荷以及各充电桩1充电功率，并实时更新各充电用户优先权；

(4)动态调整充电功率：由(3)中监控情况，如遇小区负载功率过高需削减充电功率时，削减量由优先级从低至高递减，总削减量以维持小区用电负荷在安全水平为准。因快速充电功率远大于慢速充电功率，故系统需动态调整充电功率时，先调整A类用户充电功率。待小区可用功率回升，功率补偿先给予优先级高的用户。

(5)定时上报：集中器3将小区运行状态数据定时上报用电信息采集系统4。

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、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。