一种充电桩与配电网信息互动系统及其互动方法
【专利摘要】本发明提供一种充电桩与配电网信息互动系统及其互动方法，其通过如下步骤实现互动：S1.将配电网出口侧的负载分为充电桩负载和非充电桩负载；S2.采用关口表对配电网的输出电量进行计量；S3.充电桩的BPLC通信单元和关口表的BPLC单元实时互动，采集配电网的输出口电量；并实时将采集到的数据和配电网所能承载的最大负荷进行比较；S4.充电桩主控单元根据实时负荷发信给电动汽车BMS，电动汽车BMS控制电动汽车减小/增大电功率或停止充电。本发明通过关口表和控制单元的作用实现充电桩与配电网之间的互动、协调，保证配电网的可靠、经济运行，实现配电网优先保证用户的生活用电。
【专利说明】
一种充电桩与配电网信息互动系统及其互动方法
技术领域
[0001]本发明涉及配电网负载协调技术领域，尤其涉及一种充电粧与配电网信息互动系统及其互动方法，通过该系统和方法可实现充电与配电网的用电负荷、充电控制等信息互动。
【背景技术】
[0002]随着电动汽车的推广应用，作为电动汽车的附属设备，充电粧的建设数量逐年增加，充电粧已逐步成为配电网的重要负荷，对现有配电网的结构和负荷运行起到非常大的影响。
[0003]充电粧可分为直流充电粧和交流充电粧，并根据充电时长可分为快速充电和慢速充电两种，充电粧的运行状况，将直接影响配电网的正常运行。如果充电粧与配电网互动良好，则能起到移峰填谷的作用；如果充电粧与配电网协调不畅，则造成配电网的浪费或过载。
[0004]如果能够研发出一种可以通过先进的宽带载波通信技术，实现了充电粧与配电网的实时通信，进而对负荷数据进行计算、分析，得出充电粧应在的充电状态，实现充电粧与配电网的优化互动的互动系统和互动方法，将会极具市场前景，同时实现节能环保。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种充电粧与配电网信息的互动方法，该充电粧和配电网信息的互动方法中电动汽车的充电负荷大小根据配电网的负荷承载能力，通过关口表和控制单元的作用实现充电粧与配电网之间的互动、协调，保证配电网的可靠、经济运行，实现配电网优先保证用户的生活用电。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种充电粧与配电网信息的互动方法包括如下步骤:
[0007]S1.将配电网出口侧的负载分为两类，其中一部分为充电粧负载，另一部分为非充电粧负载，也即常规用户用电负载；
[0008]S2.采用关口表对配电网的输出电量进行计量，即该关口表实时采集配电网输出口侧的输出电量情况；
[0009]S3.充电粧的BPLC(Broadband Power Line Communicat1n，宽带电力线通信)通信单元和关口表的BPLC通信单元实时互动，采集配电网的输出口电量;并实时将采集到的数据和配电网所能承载的最大电量负荷进行比较；
[0010]S4.当充电粧的BPLC通信单元通过关口表采集到配电网的输出电量大于其所能承载的最大负荷的50 %，小于最大负荷阈值时，充电粧主控单元向电动汽车的车载终端发出信号，车载终端接收后向电动汽车动力电池的电动汽车BMS(Battery Management System,电池管理系统)发信，电动汽车BMS控制电动汽车减缓充电或停止充电；当充电粧的BPLC通信单元通过关口表采集到配电网的输出电量超过其所能承载的最大负荷阈值时，充电粧主控单元向充电控制模块发信，停止为电动汽车充电；当实时负荷小于所能承受的最大负荷的50%时，根据用户需求为电动汽车充电，并由电动汽车BMS增大充电功率。
[0011]本发明的再一目的是提供一种充电粧与配电网信息互动系统，其包括配电网、关口表、充电粧单元、车载终端、电动汽车BMS，所述充电粧单元通过关口表与配电网连接;其中，关口表用于实时监测配电网的输出负荷;所述充电粧单元包括电源、主控单元、充电控制模块、充电粧BPLC通信单元和人机交互单元;所述充电粧BPLC通信单元、充电控制模块、人机交互单元均和主控单元连接;所述电源用于给主控单元、充电粧BPLC通信单元和人机交互单元供电；所述关口表内也设有BPLC通信单元，所述关口表的BPLC通信单元和充电粧的BPLC通信单元连通，且充电粧BPLC通信单元实时将关口表采集到的配电网的输出负荷反馈给主控单元;主控单元可根据配电网的输出负荷控制充电控制模块的充电通断;所述充电粧单元通过无线通信与电动汽车的车载终端和电动汽车BMS建立无线通信连接;充电粧单元的主控单元将得到的负荷数据传送给电动汽车BMS，由电动汽车BMS控制电动汽车的充电功率大小。
[0012]进一步优选的技术方案，所述主控单元内设有配电网所能承受的最大负荷阈值(所述主控单元内的最大负荷阈值是根据配电网潮流计算所得的最大承受负荷预设的)，当负荷达到该最大负荷阈值的5 O %，小于该最大负荷阈值时，由主控单元向电动汽车BM S发信，控制电动汽车充电功率，电动汽车BMS根据电动汽车实际电量情况，减小充电功率或停止充电；当负荷超过该最大负荷阈值时，充电控制模块控制充电粧单元停止充电；当负荷低于该最大负荷阈值的50 %时，充电粧单元根据用户需求进行充电，电动汽车BMS增大充电功率。
[0013]由于采用了上述技术方案，本发明的互动系统和互动方法具有如下的优点:1、通过实时采集关口表数据，可以监控包括变压器在内的配电网设备，确保设备不会超负荷运行，保证设备安全;2、通过实时控制充电粧充电电流，尽量将配电网设备置于一种经济运行状态，降低损耗，提高能源利用率。
[0014]本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
【附图说明】
[0015]本发明的【附图说明】如下。
[0016]图1为本发明实施例中配电网负荷构成示意图；
[0017]图2为本发明实施例中的充电粧单元构成示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0019]如图1或图2所示:一种充电粧与配电网信息互动系统，其包括配电网、关口表、充电粧单元、车载终端、电动汽车BMS，所述充电粧单元通过关口表与配电网连接;其中，关口表用于实时监测配电网的输出负荷;所述充电粧单元包括电源、主控单元、充电控制模块、充电粧BPLC通信单元和人机交互单元;所述充电粧BPLC通信单元、充电控制模块、人机交互单元均和主控单元连接;所述电源用于给主控单元、充电粧BPLC通信单元和人机交互单元供电；所述关口表内也设有BPLC通信单元，所述关口表的BPLC通信单元和充电粧的BPLC通信单元连通，且充电粧BPLC通信单元实时将关口表采集到的配电网的输出负荷反馈给主控单元;主控单元根据配电网的输出负荷控制电动汽车BMS的充电功率和充电控制模块的充电通断;车载终端和电动汽车BMS均属于电动汽车部件，其与充电粧单元建立通信通过无线通信方式。
[0020]所述主控单元内设有配网所能承受的最大负荷的阈值，当负荷达到该阈值的50 %，小于该阈值时，由主控单元向电动汽车BMS发信，控制电动汽车充电功率，电动汽车BMS根据电动汽车实际电量情况，减小充电功率或停止充电。当负荷超过该阈值时，充电控制模块控制充电粧单元停止充电。当负荷低于该阈值的50 %时，充电粧单元根据用户需求进行充电，并由电动汽车BMS增大充电功率。
[0021 ]充电粧与配电网信息互动系统的互动方法包括如下步骤:
[0022]S1.将配电网出口侧的负载分为两类，其中一部分为充电粧负载，另一部分为非充电粧负载，也即常规用户用电负载；
[0023]S2.采用关口表对配电网的输出电量进行计量，即该关口表实时采集配电网输出口侧的输出电量情况；
[0024]S3.充电粧的BPLC(Broadband Power Line Communicat1n，宽带电力线通信)通信单元和关口表的BPLC通信单元实时互动，采集配电网的输出口电量;并实时将采集到的数据和配电网所能承载的最大电量负荷进行比较；
[0025]S4.当充电粧的BPLC通信单元通过关口表采集到配电网的输出电量大于其所能承载的最大负荷的50 %，小于最大负荷阈值时，充电粧主控单元向电动汽车的车载终端发出信号，车载终端接收后向电动汽车动力电池的电动汽车BMS(Battery Management System,电池管理系统)发信，电动汽车BMS控制电动汽车减缓充电或停止充电；当充电粧的BPLC通信单元通过关口表采集到配电网的输出电量超过其所能承载的最大负荷阈值时，充电粧主控单元向充电控制模块发信，停止为电动汽车充电；当实时负荷小于所能承受的最大负荷的50%时，根据用户需求为电动汽车充电，并由电动汽车BMS增大充电功率。
[0026]上述充电粧与配电网信息互动系统的基本原理为:配电网中的负载结构如图1所示。在配电网的出口侧安装一块关口表对配电网的输出电量进行计量考核，后面的负载主要分为两部分，一部分是常规的用户负载，这部分主要包括普通居民用电、商业用电等；另一部分为充电粧负载，主要用于对各种类型的电动汽车进行充电。充电粧的充电状态，包括是否充电以及充电电流大小，受到充电粧的控制(如图2所示)。充电粧的BPLC(BroadbandPower Line Communicat1n，宽带电力线通信)单元通过BPLC通信技术，与关口表中的BPLC通信单元进行通信，实时采集关口表的负荷数据(电流大小、功率因数等)，与配电网的所能承载的最大负荷进行比较、计算，实时计算配电网及其设备的负荷率和运行效率，一方面保证配电网设备不会超负荷运行，保证运行安全；另一方面，在充电时间允许的情况下，使配电网处于经济运行状态。以一台SOkVA的变压器为例，其能量转换效率为0.8，负载功率约为64kW，最大负荷电流为97A/相，计算得出其最经济运行状态为负载率为50%时，则在最经济运行时的负载电流为48.5A/相。充电粧单元在采集到关口表的相电流大于48.5A小于97A时，则由充电粧主控单元向电动汽车BMS发信，减小电动汽车充电功率;在大于97A时，则由充电控制模块停止充电粧为电动汽车充电；在小于48.5A时，则根据用户需求充电，并由电动汽车BMS增大充电功率。
[0027]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种充电粧与配电网信息的互动方法，其特征在于:其包括如下步骤: 51.将配电网出口侧的负载分为两类，其中一部分为充电粧负载，另一部分为非充电粧负载，也即常规用户用电负载； 52.采用关口表对配电网的输出电量进行计量，即该关口表实时采集配电网输出口侧的输出电量情况； S3.充电粧的BPLC通信单元和关口表的BPLC通信单元实时互动，采集配电网的输出口电量;并实时将采集到的数据和配电网所能承载的最大电量负荷进行比较； S4.当充电粧的BPLC通信单元通过关口表采集到配电网的输出电量大于其所能承载的最大负荷的50%，小于最大负荷阈值时，充电粧主控单元向电动汽车的车载终端发出信号，车载终端接收后向电动汽车动力电池的电动汽车BMS发信，电动汽车BMS控制电动汽车减缓充电或停止充电；当充电粧的BPLC通信单元通过关口表采集到配电网的输出电量超过其所能承载的最大负荷阈值时，充电粧主控单元向充电控制模块发信，停止为电动汽车充电；当实时负荷小于所能承受的最大负荷的50%时，根据用户需求为电动汽车充电，并由电动汽车BMS增大充电功率。2.—种充电粧与配电网信息互动系统，其特征在于:其包括配电网、关口表、充电粧单元，所述充电粧单元通过关口表与配电网连接;其中，关口表用于实时监测配电网的输出负荷;所述充电粧单元包括电源、主控单元、充电控制模块、充电粧BPLC通信单元和人机交互单元;所述充电粧BPLC通信单元、充电控制模块、人机交互单元均和主控单元连接;所述电源用于给主控单元、充电粧BPLC通信单元和人机交互单元供电；所述关口表内也设有BPLC通信单元，所述关口表的BPLC通信单元和充电粧的BPLC通信单元连通，且充电粧BPLC通信单元实时将关口表采集到的配电网的输出负荷反馈给主控单元;主控单元可根据配电网的输出负荷控制充电控制模块的充电通断;所述充电粧单元通过无线通信与电动汽车的车载终端和电动汽车BMS建立无线通信连接;充电粧单元的主控单元将得到的负荷数据传送给电动汽车BMS，由电动汽车BMS控制电动汽车的充电功率大小。3.根据权利要求2所述的一种充电粧与配电网信息互动系统，其特征在于:所述主控单元内设有配电网所能承受的最大负荷阈值，当负荷达到该最大负荷阈值的50%，小于该最大负荷阈值时，由主控单元向电动汽车BMS发信，控制电动汽车充电功率，电动汽车BMS根据电动汽车实际电量情况，减小充电功率或停止充电；当负荷超过该最大负荷阈值时，充电控制模块控制充电粧单元停止充电；当负荷低于该最大负荷阈值的50%时，充电粧单元根据用户需求进行充电，电动汽车BMS增大充电功率。4.根据权利要求3所述的一种充电粧与配电网信息互动系统，其特征在于:所述主控单元内的最大负荷阈值是根据配电网潮流计算所得的最大承受负荷预设的。
【文档编号】B60L11/18GK106026250SQ201610456968
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】路书军, 孙洪亮, 徐婷婷, 汪会财, 龙羿, 刘永相, 朱彬, 李智, 杨泽伟
【申请人】国网重庆市电力公司电力科学研究院, 国网重庆市电力公司, 国家电网公司