一种充电调度系统及其控制方法与流程

本发明涉及供配电技术领域，尤其涉及一种充电调度系统及其控制方法。

背景技术：

随着电动汽车进入千家万户，居民小区内部越来越多的车位会安装电动汽车充电桩，单个充电桩的最大功率为7KW左右，10个桩就是70KW，100个桩就是700KW。经过统计，家用型电动汽车集中充电的时段大约是晚上7点到第二天早上8点，特别是晚上7点到10点间，正式居民用电高峰期，如果此时大量的充电桩也同时给电动汽车充电，就会导致整个用电负荷过高，不仅给电网代来沉重负担，容易故障，还会出现大量安全问题。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中集中充电容易导致充电负荷过高、充电时的占用资源浪费等缺点，提供了一种集中充电不会导致充电负荷过高、充电时的占用资源浪费的充电调度系统及其控制方法。该方法同时能支持定时，定费，定量三种充电模式的需求，达到充电模式之间均衡充电。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

充电调度系统，包括集群控制器，多个充电桩，无线通信模块，还包括集群控制器和小区供电电源，充电桩和小区供电电源的供电主回路连接，充电桩和集群控制器的供电回路连接，充电桩通过无线通信模块与集群控制器连接，集群控制器用于实时监测小区供电电源的功率和所有充电桩的实时总功率。通过集群控制器监控小区供电电源的功率和充电桩的总功率，避免发生小区供电电源超负荷工作的情形，出现安全问题。

作为优选，充电桩内设有均与集群控制器连接的定时充电模块、定量充电模块、自由充电模块，充电桩的充电模式包括自由充电模式、定时充电模式、定量充电模式。充电桩可以根据用户的需求选择相应的充电模式，提高充电桩的工作效率，避免充电桩长时间的占用，造成浪费资源。

作为优选，设定正在充电的充电桩的总功率P₄，小区供电电源允许的负荷最大功率为P₅，小区供电电源日常负荷功率为P₇，小区供电电源允许分配给充电桩的负荷功率为P₆，P₆＝P₅-P₇，当P₆≥P₄时，不需要进行调度，有充电需求的充电桩都能进行充电，当P₆<P₄时，需要根据充电桩的优先级进行调度充电，设充电桩充电模式的优先级分配为：定量充电模式优于定时充电模式，定时充电模式优于自由充电模式。小区供电电源日常负荷功率为除正在充电的充电桩以外的负荷功率，通过设置充电模式的优先级，减少用户等待的时间，降低电动车充电完成后对充电桩的占有，提高充电桩的使用率。

一种充电调度系统的控制方法，包括以上所述的充电调度系统，还包括以下控制方法；

步骤1，集群控制器(2)实时检测小区供电电源(7)允许分配给充电桩(1)的负荷功率为P₆和正在充电的充电桩(1)的总功率P₄，当P₄＜P₆，充电桩(1)直接进入充电状态，当P₄≥P₆，集群控制器(2)对在充电状态下的充电桩进(1)行充电调度，调度周期的时间为5～20min；

步骤2，集群控制器(2)计算P₆和P₄，当P₆＜P₄，当前分配给充电桩(1)的总功率小于当前处于充电状态下充电桩(1)消耗的总功率，需要进行调度，将充电状态的自由充电模式且充电时间最长的充电桩(1)，进入待机模式，暂停充电，重新计算P₆和P₄，当P₆＜P₄，将充电状态下的自由充电模式且充电时间最长的充电桩(1)，进入待机模式，暂停充电，重新计算P₆和P₄，直到P₆≥P₄，停止调度；

步骤3，若当P₆＜P₄，且处于自由充电模式下的充电桩(1)都进入待机模式，暂停充电，则调度定量充电模式且充电时间最长的充电桩(1)，进入待机模式，暂停充电，重新再计算P₆和P₄，直到P₆≥P₄，停止调度；

步骤4，若当P₆＜P₄，且处于定量充电模式的充电桩(1)都进入待机模式，暂停充电，则调度定时充电模式且充电时间最长的充电桩(1)，进入待机模式，暂停充电，重新再计算P₆和P₄，直到P₆≥P₄，停止调度。

作为优选，步骤5，将需要充电的充电汽车通过充电枪与充电桩(1)连接，用户通过充电桩(1)设置充电桩(1)的充电模式，然后充电桩(1)进入调度就绪状态，同时，充电桩(1)通过无线通信模块(6)将充电桩(1)支持的最大功率、充电桩(1)设置的充电模式传输至集群控制器(2)；

步骤6，若调度就绪状态的充电桩(1)为自由充电模式，则调度就绪状态的充电桩(1)首先进入等待状态，集群控制器(2)进入下一次调度周期后，集群控制器(2)计算P₆，若P₆＜P₄，则安排调度就绪状态的充电桩(1)进行充电，否则调度就绪状态的充电桩(1)继续等待，直至集群控制器(2)计算P₆≥P₄时，调度就绪状态的充电桩(1)进入充电状态；

步骤7，若调度就绪状态的充电桩(1)为定量充电模式，集群控制器(2)计算P₆，若P₆＜P₄，则让充电桩(1)中为自由充电模式且充电时间最长的充电桩(1)，进入待机模式，暂停充电，集群控制器(2)重新计算P₆，若P₆＜P₄，则集群控制器(2)让在充电状态下的充电桩(1)且为自由充电模式中充电时间最长的充电桩(1)，进入待机模式，暂停充电，直到集群控制器(2)计算P₆≥P₄时，将调度就绪状态的充电桩(1)进入充电状态；

步骤8，若调度就绪状态的充电桩(1)为定时充电模式，集群控制器(2)计算P₆＜P₄，则让充电状态下为自由充电模式的充电桩(1)且充电时间最长的充电桩(1)，进入待机模式，暂停充电，集群控制器(2)重新计算P₆，若P₆≥P₄，将充电状态下为自由充电模式的充电桩(1)且充电时间最长的充电桩(1)，进入待机模式，暂停充电，若自由充电模式充电桩(1)均进入待机模式后P₆＜P₄，则让充电状态下为定量充电模式的充电桩(1)且充电时间最长的充电桩(1)，进入待机模式，暂停充电，集群控制器(2)重新计算P₆，P₆＜P₄，则让充电状态下为定量充电模式的充电桩(1)且充电时间最长的充电桩(1)进入待机模式，暂停充电，直至P₆≥P₄，调度就绪状态的充电桩(1)进入充电状态。

作为优选，定量模式的充电桩定时模式的充电桩、自由充电模式的充电桩充电完成后，充电桩关闭，集群控制器记录关闭的充电桩，记录后的充电桩停止进行调度。关闭后的充电桩不在调度的范围内，提高集群控制器计算速度。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：根据充电桩设定的充电模式，集群控制器接收充电桩的充电模式的信息，并根据充电桩设定的充电模式进行充电桩优先级的调度，合理的利用小区供电电源的输出功率，同时避免小区供电电源超负荷的工作，提高充电桩的工作效率。

附图说明

图1是本发明的框架结构图。

图2是充电桩的框架结构图。

附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—充电桩、2—集群控制器、3—定时充电模块、4—定量充电模块、5—自由充电模块、6—无线通信模块、7—小区供电电源。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

充电调度系统，包括多个充电桩1，还包括集群控制器2，充电桩1与小区供电电源7连接，充电桩1通过无线通信模块6与集群控制器2连接，集群控制器2和无线通信模块6通过通信网络连接，通信网络为以太网或WIFI或3G/4G或CAN协议，集群控制器2用于检测小区供电电源7的功率和充电桩1的总功率，确保小区供电电源7的功率与充电桩1的总功率之间的平衡，避免小区供电电源7长时间超负荷工作，增加电网的负担，充电桩1内设有均与集群控制器2连接的定时充电模块3、定量充电模块4、自由充电模块5，充电桩1的充电模式包括自由充电模式、定时充电模式、定量充电模式，定量充电模块4是指充电桩(1)充到指定电量，停止充电；定时充电模是式指充电桩(1)充到指定的时长，停止充电；自由充电模式指充电桩(1)是自由充电，充满后自动停止。

设定正在充电的充电桩1的总功率P₄，小区供电电源7允许的负荷最大功率为P₅，小区供电电源7日常负荷功率为P₇，小区供电电源7允许分配给充电桩1的负荷功率为P₆，P₆＝P₅-P₇，当P₆≥P₄时，不需要进行调度，有充电需求的充电桩1都能进行充电，当P₆<P₄时，需要根据充电桩1的优先级进行调度充电，设充电桩1充电模式的优先级分配为：定量充电模式优于定时充电模式，定时充电模式优于自由充电模式。一般定时充电模式方便用户掌握充电时间，定时充电模式下的充电桩1完成充电后，方便用户直接将电动车开走，空出充电桩1方便后面用户的充电，定量充电模式的充电桩1所需充电的时间要少于自由充电模式的充电桩1，便于用户充电完成后及时空出充电桩1，提高充电桩1利用率，自由充电模式的充电桩1用户一般为自由充满状态，所需时间较长，且充电完成后用户有可能占用充电桩1，浪费后面用户排队充电的时间。

一种充电调度系统的控制方法，包括以上所述的充电调度系统，还包括以下控制方法；

步骤1，集群控制器2实时检测小区供电电源7允许分配给充电桩1的负荷功率为P₆和正在充电的充电桩1的总功率P₄，将P₆和P₄进行比较，当P₄＜P₆，充电桩1直接进入充电状态，当P₄≥P₆，集群控制器2对在充电状态下的充电桩1进行充电调度，调度周期可以自由设定，调度周期的时间为10min；在调度周期开始时刻进行本周期各充电桩1充电状态的检测、计量，根据检测、计量、计算结果控制充电桩1的充电行为，若新的充电需求的充电桩1要求进行充电，根据其选择的充电模式，执行不同调度方案；

步骤2，集群控制器(2)计算P₆和P₄，当P₆＜P₄，当前分配给充电桩(1)的总功率小于当前处于充电状态下充电桩(1)消耗的总功率，需要进行调度，将充电状态的自由充电模式且充电时间最长的充电桩(1)，进入待机模式，暂停充电，重新计算P₆和P₄，当P₆＜P₄，将剩余在充电状态下的自由充电模式且充电时间最长的充电桩(1)，进入待机模式，暂停充电，重新计算P₆和P₄，直到P₆≥P₄，停止调度；

步骤3，若当P₆＜P₄，且处于自由充电模式下的充电桩(1)都进入待机模式，暂停充电，则调度定量充电模式且充电时间最长的充电桩(1)，进入待机模式，暂停充电，重新再计算P₆和P₄，直到P₆≥P₄，停止调度；

步骤4，若当P₆＜P₄，且处于定量充电模式的充电桩(1)都进入待机模式，暂停充电，则调度定时充电模式且充电时间最长的充电桩(1)，进入待机模式，暂停充电，重新再计算P₆和P₄，直到P₆≥P₄，停止调度。

步骤5，将需要充电的充电汽车通过充电枪与充电桩1连接，用户通过充电桩1设置充电桩1的充电模式，然后充电桩1进入调度就绪状态，同时，充电桩1通过无线通信模块6将充电桩1支持的最大功率、充电桩1设置的充电模式、当前时刻时间、用户期望用车时刻等信息传输至集群控制器2；

步骤6，若调度就绪状态的充电桩1为自由充电模式，则调度就绪状态的充电桩1首先进入等待状态，集群控制器2进入下一次调度周期后，集群控制器2重新计算P₆，若P₆＜P₄，则安排调度就绪状态的充电桩1进行充电，否则调度就绪状态的充电桩1继续等待，直至集群控制器2计算P₆≥P₄时，调度就绪状态的充电桩1进入充电状态，进入充电状态后，集群控制器2继续进行步骤1至步骤4的控制方法；

步骤7，若调度就绪状态的充电桩1为定量充电模式，集群控制器2计算P₆，若P₆＜P₄，则让充电桩1中为自由充电模式且充电时间最长的充电桩1，进入待机模式，暂停充电，集群控制器2重新计算P₆，若P₆＜P₄，则集群控制器2让在剩余充电状态下的充电桩1且为自由充电模式中充电时间最长的充电桩1，进入待机模式，暂停充电，以此类推，直到集群控制器2计算P₆≥P₄时，将调度就绪状态的充电桩1进入充电状态，进入充电状态后，集群控制器2继续进行步骤1至步骤4的控制方法；

步骤8，若度就绪状态的充电桩1为定时充电模式，集群控制器2计算P₆＜P₄，则让充电状态下为自由充电模式的充电桩1且充电时间最长的充电桩1，进入待机模式，暂停充电，集群控制器2重新计算P₆，若P₆≥P₄，将剩余充电状态下为自由充电模式的充电桩1且充电时间最长的充电桩1，进入待机模式，暂停充电，若自由充电模式充电桩1均进入待机模式后P₆＜P₄，则让剩余充电状态下为定量充电模式的充电桩1且充电时间最长的充电桩1，进入待机模式，暂停充电，集群控制器2重新计算P₆，P₆＜P₄，则让剩余充电状态下为定量充电模式的充电桩1且充电时间最长的充电桩1进入待机模式，暂停充电，以此类推，直至P₆≥P₄，调度就绪状态的充电桩1进入充电状态。进入充电状态后，集群控制器2继续进行步骤1至步骤4的控制方法，保证小区的正常用电，这里的充电完成是指：定量模式的充电桩(1)充到指定的电量或电池充满；定时模式的充电桩(1)充到指定的充电时长或电池充满；自由模式充电桩充电时长累计超过12小时或充满，所有的充电时长是指开始进行调度时刻到停止调度时刻之间的时间长度，包括暂停时间和有效充电时间。保证在定时充电模式的充电桩1或者定量充电模式的充电桩1或自由充电模式的充电桩1进行充电时，该充电桩1支持的最大功率小于小区小区供电电源7的剩余功率，首先从人们生活习惯来讲，大都是晚上下班开车回家开始充电，时间大概晚上7点左右，早上上班离家停止充电，时间大概早上7点，中间有12个小时，一般一辆车充满只需要5到6个小时，所以这个过程中就可以进行有效调度，满足功率要求，又可以让更多的人充电，但是有些人白天需要补电出门，需要赶紧充电半小时或1或2个小时，所以他可以选择定时充电，或定量充电，这样就可以优先保证他的车充到足够的电量，定量模式的充电桩1、定时模式的充电桩1、自由充电模式的充电桩1充电完成后，充电桩1关闭，集群控制器2记录关闭的充电桩1，记录后的充电桩1停止进行调度，方便集群控制器2对正在充电的充电桩1的功率计算。根据小区变压器的容量及最大允许用电负荷等参数，在保证小区日常用电功率的前提下，灵活调整充电桩1的总功率，来满足小区日常用电需求，调整周期为10到30分钟，可根据需要进行设定，同时本技术还考虑到充电桩1的设置的不同充电模式，如：定量充电模式，定时充电模式，自由充电模式，在充电桩1整体负荷一定的条件下，根据各个充电桩1设定的不同充电模式，进行实时，智能的调度，在满足总体充电负荷的条件下，尽力满足各种模式下的充电桩1的充电需求，以达到最优的效率。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。