基于终端智能监控功能的充电运行服务系统及管理方法与流程

本发明涉及新能源汽车充电控制技术领域，尤其涉及一种基于终端智能监控功能的充电运行服务系统及管理方法。

背景技术：

近年来，新能源汽车的各项关键技术取得了一系列重大突破，产业化成本持续降低；同时，迫于能源与环境双重压力，传统常规能源汽车正遭遇发展瓶颈。在可以预见的未来，以电动汽车为主的新能源汽车必将加速发展，逐步取代现有常规能源汽车，成为人们出行的主要方式。由此，围绕新能源汽车服务的充电基础设施必不可少，关系国计民生，具有重要意义。

而随着充电设施的大规模建设和使用，其运行管理就会出现大量需要解决的问题，包括技术层面和管理层面。在技术层面，大规模的充电设施的使用会产生较大的电力负荷波动，对电网的负荷调节带来不小的挑战，而电网实现调节功能也必须要采集底层的运行数据，这对于运行数据通道具有较高的要求。在管理层面上，大规模的终端节点涉及大量的管理工作，由此，提高系统的自动化程度势在必行，而要实现这一目标则需要实现系统的可观测和可控两个基本条件。现有的充电平台计数主要着眼与突破信息化方面的技术，其结果最多只能实现可观测这一个目标。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种能实现对充电设施运行过程及数据的远程监视及智能控制功能，同时提供人性化的用户接口，提升服务效率及品质的基于终端智能监控功能的充电运行服务系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

提供一种基于终端智能监控功能的充电运行服务系统，通过现场和/或远程系统完成对充电现场的实时监控，可基于现场策略或远程指令完成现场运行调度及潮流分配功能，适用于超大规模充电系统运行监管。

进一步地，所述的基于终端智能监控功能的充电运行服务系统，包括实现充电服务所需的电能供给及配送功能的电能供配子系统、数据子系统及功能辅助子系统，其特征在于，

所述电能供配子系统用于完成由区域配电电源对电能供配子系统输入到电能供配子系统对终端充电设备的电能输出所需的各级电能变换及配送功能，

所述数据子系统用于完成系统所有监控功能的实施，包括数据信息系统和数据控制系统；

所述数据信息系统，包括现场信息子系统以及远程信息子系统；所述现场信息子系统，包括现场信息中心以及各级监控组件；

所述现场信息子系统采集并记录现场运行数据信息和状态信息，接收远程信息子系统数据信息和指令信息，向远程信息子系统同步现场的数据及状态信息；现场数据中心对现场及远程的数据信息综合处理后传输给数据控制系统完成决策、并发送运行指令；

所述数据控制系统，包括现场控制中心及各级监控组件；现场控制中心与现场信息中心连接，完成数据对接并接收由此产生的各种指令数据，并下发至下层各级控制系统；下级控制系统完成指令数据转发及指令执行，并将各种运行信息及状态数据上传至上级控制系统。

进一步地，所述各级控制系统包括依次连接的高压开关柜、低压开关柜、配电中心、分区配电箱，所述高压开关柜连接至少一路配网电源，所述低压开关柜通过负载屏连接配电中心，所述分区配电箱外接终端充电设备。

进一步地，所述分区配电箱通过终端联络组件外接终端充电设备。

进一步地，所述数据控制系统的监控组件包括分别用于监控各级控制系统的配电中心监控组件、分区配电箱监控组件以及终端监控组件；

所述现场信息中心和现场控制中心接收监控组件的信息并通过专网将数据信息传输到远程信息子系统，从而传达给上级监控指挥中心，并且能够接受上级监控指挥中心下发的数据信息及控制指令，完成就地控制。

进一步地，现场数据中心与配电中心监控组件之间实现监控数据互联，配电中心监控组件作为其下级节点运行；配电中心监控组件与分区配电箱监控组件完成监控数据互联，分区配电箱监控组件为配电中心监控组件下级节点，分区配电箱监控组件与充电终端监控组件之间完成数据互联，充电终端监控组件为分区配电箱监控组件再下一级节点。

进一步地，所述功能辅助子系统包括

位置服务模块，为运行服务系统提供定位、路径规划、导航、轨迹服务；

对时服务模块，为运行服务系统提供时基信息；

支付服务模块，通过时间及地域信息，根据实时电价及充电电度计量数据完成结算服务，并对接用户支付渠道完成相应的支付服务功能，并提供相关的数据报及历史记录信息；

终端应用模块，对接不同的客户端系统，实施相关数据交互，提供相关应用服务；

现场视频监控模块，进行相关场所的视频监控，获取相关区域设备，人员的直观信息并存档记录。

进一步地，所述远程信息子系统设有提供支持网络应用基础的后台数据服务系统，所述后台数据服务系统包括

用户信息，记录注册的用户信息，包括用户ID、姓名、证件号、联系方式、地址、登录名、登录密码、用户类别、绑定的三方信息；

终端设备信息，包括设备ID、设备类别、设备属性、设备地址、所在区域代码、设备状态信息；

车位信息，包括车位ID、车位类别、地址、所在区域代码、车位状态信息。

本发明的另一目的在于提供一种基于终端智能监控功能的充电桩运行服务方法，包括以下步骤：

S1.系统建立设备管理数据系统，并实时监控及获取设备运行信息；

S2.当用户需要充电服务时，通过不同的用户客户端途径，根据需要注册或登录用户，提交使用请求；系统根据用户的目标位置及预计使用时间分配相应的合适的终端设备，根据终端设备的位置信息规划路径并提供导航服务，指引用户到分配的指定终端设备上；

S3.用户安全完成充电设备连接工作之后，通过系统信息联络终端完成用户验证后，系统自动开始充电过程；

S4.当处于充电高峰时，自动进行功率限制及分配，保障现场用电安全；并对场间合理调度，进行电能合理分配和使用；

S5.充电结束后，自动完成断电和结算支付，并向用户发送提醒通知及记录报表，用户可安全完成设备分离工作。

进一步地，所述步骤S1的设备管理数据系统，进行的管理包括用户数据管理，设备数据管理，设备运行状态及数据管理，现场电能调度及能源管理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的基于终端智能监控功能的充电运行服务系统，提出了一种充电服务系统的平台信息化管理和建设思路，适宜实现规模化和标准化的充电基础服务设施建设，同时打通数据通道和指令通道，实现系统的有效管理和控制，为未来大规模充电设施的建设和使用奠定基础。

附图说明

图1为实施例1系统组成框图。

图2为实施例1电能供配子系统的结构示意图。

图3为实施例1数据子系统的结构示意图。

图4为实施例1各监控组件的关系示意图。

图5为实施例3终端联络组件的结构示意图。

图6为实施例4分区配电箱电气主回路原理示意图。

图7为实施例4三相切换开关的原理图。

图8为实施例4三相切换开关触发信号与相电压波形图。

图9为实施例5的管理方法流程示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种基于终端智能监控功能的充电运行服务系统，通过现场和/或远程系统完成对充电现场的实时监控，可基于现场策略或远程指令完成现场运行调度及潮流分配功能，适用于超大规模充电系统运行监管。

终端智能监控功能的充电运行服务系统，包括实现充电服务所需的电能供给及配送功能的电能供配子系统、数据子系统及功能辅助子系统。

1.电能供配子系统

电能供配子系统主要为实现充电服务所需的电能供给及配送功能，完成由区域配电电源对子系统输入到子系统对终端充电设备的电能输出所需的各级电能变换及配送功能。

区域配电电源系统一般采用10kV电压等级，而终端充电设备一般采用标准的380V或220V用电电压等级，需实现用电电压等级的变换，因此在电能变换环节上涉及到高压多路电源转换装置，高压开关柜、电力变压器、低压开关柜等电力设备；由低压开关柜至充电装置的电能一对多分配所涉及到的低压电能配送则通过各级配电设备实现；现有的充电设备一般均为电力电子变换装置，设备在运行过程中会对电力系统的电能质量产生一定影响，诸如产生谐波污染以及对电力系统的功率因数等产生影响，因此电能供配子系统需根据运行需要配置相关的补偿装置如谐波补偿装置及无功补偿装置等。

具体地，如图2所示，本实施例中，设备设置于区域内配电间或新建配电房。由就地两路不同10kV配网电源一、10kV配网电源二进线接入高压开关柜，在柜内通过电源转换装置实现输入线路切换。高压开关柜内设置框架断路器（含电操机构），电压互感器、电流互感器、避雷器、以及微机保护装置等。

高压开关柜出线至配电变压器，输出400V低压接线至低压开关柜。低压柜设置无功补偿装置以及有源滤波装置，并根据实际需求设置负载屏数目，每组负载屏可供多路输出，每路输出设置含电操机构的塑壳断路器。本实施例中，每组负载屏可共四路输出。

负载屏每路输出至一个配电中心，每个配电中心内含配电中心监控组件。配电中心监控组件通过光纤接至配电间内设置的配电监控终端，将本配电中心所有监控数据上传至就配电监控终端，并接收配电监控终端的控制指令。每个配电中心可设置多路出线，每路出线采用含电操机构的真空断路器进行控制。本实施例中每一个配电中心包含20路出线。

配电中心的每路出线接至一个分区配电箱，分区配电箱内设有分区配电箱监控组件，分区配电箱的输入和输出端分别有智能计量表具，同时表具之间还有功率校核机制。各类传感器及计量表具将电能信息及设备运行信息转化为数据信息通过网络通道传送给数据子系统。

每个分区配电箱可设置多路出线。本实施例中配电中心设有9路出线，每路出线采用含电操机构的断路器进行控制。每个分区配电箱的出线接至一个终端充电设备。

本实施例中，每个负载屏下可控制720个终端充电设备进行充电。

为实现系统的运行服务，对各系统设备运行数据实施监测以实现各种计量以及管控功能，电能供配子系统在各变电、配电及用电环节设置各种计量及测量表计，将各类电力运行数据以数据化形式提交给数据子系统，数据子系统基于相应的管理策略完成相应的运行数据采集，计量数据记录以及运行管理指令的产生及下达，实施对电能供配子系统运行方式的控制及调配。

2.数据子系统

数据子系统用于完成系统所有监控功能的实施，实现充电运行服务系统在运行过程所涉及到的所有信息及数据的传输及处理。

如图1、图3所示，数据子系统包括数据信息系统和数据控制系统；数据信息系统，包括现场信息子系统以及远程信息子系统；现场信息子系统，包括现场信息中心以及各级监控组件；所述数据控制系统，包括现场控制中心及各级监控组件；现场信息中心、现场控制中心构成现场数据中心。

所述现场信息子系统通过监控组件采集并记录现场运行数据信息和状态信息，接收远程信息子系统数据信息和指令信息，向远程信息子系统同步现场的数据及状态信息；现场数据中心对现场及远程的数据信息综合处理后传输给数据控制系统完成决策、并发送运行指令并下发至相应的设备实施；现场控制中心与现场信息中心连接，完成数据对接并接收由此产生的各种指令数据，并下发至下层各级控制系统；下级控制系统完成指令数据转发及指令执行，并将各种运行信息及状态数据上传至上级控制系统。

远程信息子系统则作为现场信息系统的数据汇总及后备系统，可直接与其它平台系统或用户提供数据交互以及各种前端及后台应用服务。数据控制系统则设置于现场，根据现场信息子系统所提供的数据及相应的运行策略形成控制决策及指令，并将控制指令发送至相应的执行设备，现场信息系统能实时获取设备的运行状态及数据，将各设备运行状态变化情况提供给数据控制系统，从而形成控制的闭环。在子系统的硬件实施及组成方面，现场运行信息来源于供配电子系统在各环节设置的计量及测量表计装置，并将相关信息转化为规定格式的数据包，通过现场设置数据网络传输至现场数据中心，现场数据中心则提供现场信息服务及控制服务，现场数据中心同过网络系统连接至远程信息子系统的云端服务器，云端服务器通过网络系统与其它平台系统或用户终端设备对接，从而实现与其它平台系统或用户之间的数据交互。

数据子系统在逻辑组成层面上包含提供现场信息服务及现场控制服务的现场数据中心（即设置于配电间内的现场信息中心和现场控制中心），配电中心监控组件、分区配电箱监控组件以及终端监控组件。现场数据中心通过专网（有线或无线）将数据信息传输至云端信息系统，从而传达给上级监控指挥中心，并且能够接受上级监控指挥中心下发的数据信息及控制指令，完成就地控制。现场数据中心与配电中心监控组件之间实现监控数据互联，配电中心监控组件作为其下级节点运行；配电中心监控组件与分区配电箱监控组件完成监控数据互联，分区配电箱监控组件为配电中心监控组件下级节点，分区配电箱监控组件与充电终端监控组件之间完成数据互联，充电终端监控组件为分区配电箱监控组件再下一级节点。

如图4所示，在系统组网实施的物理结构层面上，每一个充电终端监控组件作为网络末端节点，在分区配电箱监控组件级设置接入层交换机，将末端节点汇总；在配电中心监控组件级设置汇聚层交换机；在配电监控终端级设置核心层交换机，核心层交换机与本地数据服务器相连，并通过网络设备与上级监控网络相连。网络系统设置防火墙等安全措施。

3、辅助子系统

辅助服务子系统为充电运行服务系统提供围绕充电服务相关的辅助性服务功能。包括诸如位置服务模块系统、对时服务模块系统、支付服务模块系统、终端应用模块系统、现场视频监控系统，以及现场消防、用户增值服务模块系统、安防模块系统等相关功能模块系统。

位置服务模块系统为运行服务系统提供定位、路径规划、导航、轨迹等相关服务。系统包含室外定位以及室内定位两块内容：室外定位系统主要基于北斗系统以及GPS系统，实现亚米级定位精度；室内定位主要基于室内布置定位模块的方式实现定位，实现米级定位精度。室内外定位之间无缝切换。

对时服务模块系统为运行服务系统提供时基信息。

支付服务模块系统可以通过时间及地域信息，根据实时电价及充电电度计量数据完成结算服务，并对接用户支付渠道完成相应的支付服务功能，并提供相关的数据报及历史记录信息。

终端应用模块系统则对接不同的客户端系统，诸如移动客户端、PC客户端、网络客户端及专有客户端等终端系统，实施相关数据交互，提供相关应用服务。

现场视频监控系统，主要进行相关场所的视频监控，获取相关区域设备，人员的直观信息并存档记录。

本实施例适宜实现规模化和标准化的充电基础服务设施建设，同时打通数据通道和指令通道，实现系统的有效管理和控制，为未来大规模充电设施的建设和使用奠定基础。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中，远程信息子系统设置有后台数据服务系统，提供支持一切网络应用的基础。

后台数据服务系统包括

用户信息，记录注册的用户信息，包括用户ID、姓名、证件号、联系方式、地址、登录名、登录密码、用户类别、绑定的三方信息；

终端设备信息，包括设备ID、设备类别、设备属性、设备地址、所在区域代码、设备状态信息；

车位信息，包括车位ID、车位类别、地址、所在区域代码、车位状态信息。

实施例3

本实施例与实施例2的不同之处在于，分区配电箱内的分区配电箱监控组件通过一个终端数据联络组件与终端充电设备相连，以实现不同类型的数据接入兼容性。

分区配电箱监控组件实施相关的运行状态信息以及控制指令与充电服务平台系统之间的上传下达，分区配电箱监控组件通过一个终端数据联络组件与终端充电设备相连，以实现不同类型的数据接入兼容性。

如图5所示，终端数据联络组件硬件组成包含供电接口单元、平台网络接口单元、设备接口单元、用户交互单元以及控制单元，软件系统则为运行于核心控制单元的嵌入式软件系统。

供电接口单元，连接分区配电箱，用于为充电运行服务系统提供安全电压等级的电能。终端数据联络组件为用户操作设备，作为提供用户与平台系统之间信息交互以完成充电功能的窗口设备，其供电电压采用人身安全电压，而考虑到覆盖范围，采用工业标准的24V直流电源作为设备的供电电源，以满足系统电能需求。

平台接口单元，连接充电运行服务平台的上级平台网络，实现终端接入系统与上级平台网络的对接，满足上级平台网络的接口形式、通讯协议以及数据类型，完成各终端充电设备的运行数据向上级平台网络的网络传输。上级平台网络接口与平台网络相兼容，考虑到平台系统的数据量及通讯的实时性，平台系统接口采用以太网接口，而具体的通讯协议则采用常规的TCP/IP协议或电力传输18650协议。

设备接口单元，连接终端充电设备，用于传输终端接入系统与终端充电设备之间的运行数据。设备接口单元用于连接终端充电设备，考虑到不同的终端充电设备类型，可采用以太网接口或者现场总线接口等，而在通讯协议方面，则考虑兼容TCP/IP协议，CAN协议或者现场总线Modbus通讯协议等。

用户交互单元，实现用户通过本终端接入系统与充电运行服务系统之间的信息互动，完成用户输入数据的采集及识别，上级平台网络信息对用户的输出功能。在人机交互方面，对用户输出设备采用液晶显示屏，可以输出一些状态信息及完成交易的动态二维码等信息；考虑到用户的特定需求，也可考虑安装小型打印设备以提供交易凭证等。而在输入方式上，则采用红外扫描，视觉识别以及特殊功能的按键装置等。

控制单元为本终端接入系统的数据核心，一方面实现本系统内部的任务分配以及资源调度，另一方面作为信息上传下达的中枢环节，完成必要的数据接收，数据识别，筛选，数据包协议转换，数据包发送等功能。控制单元还需根据平台指令，完成一些简单的计算机控制功能，并作为平台与终端用户之间的交互接口，完成用户指令输入以及相关信息输出等功能的后台操作。控制单元采用基于ARM核的控制芯片作为核心计算单元，控制单元同时包含网络通讯协议转换芯片，数据存储芯片，显示驱动芯片以及输入信息采集芯片等周边器件，以完成系统各项核心功能。而核心控制单元以上功能的实施则由具体的嵌入式系统软件完成，软件系统根据功能需求定制开发代码，形成数据文件并通过烧录的方式固化到控制单元的处理器芯片中，完成平台终端数据联络组件所需求的各项功能。

本实施例中，终端联络组件的控制单元的软件系统则采用实时嵌入式控制系统，软件系统包含基础的周边设备驱动，实现终端数据联络组件基础的输入输出功能诸如显示、输入设备、打印等；软件系统包含网络通讯协议转换模块，实现不同类型通讯协议之间的数据包转换，以实现平台数据的兼容性接入；在基础的底层功能模块基础上，软件系统还包含应用层模块，以实现平台系统对终端设备的相关监控功能实施。

本实施例一方面满足平台系统对的终端充电设备或设施接入要求及通讯协议，另一方面满足市场不同类型及品牌的终端充电设备接口需求，兼容性处理不同设备及通讯协议类型的终端充电设备对接入充电运行服务平台系统的接口规范及接入要求。

实施例4

本实施例与实施例3的不同之处在于，分区配电箱外接三相四线制交流电，包括与交流电连接的带控制执行机构的至少两个充电单元。

分区配电箱监控组件包括采集充电单元电能信息的电能信息采集单元、智能监控单元及通讯单元，所述控制执行机构用于实现充电单元与交流电的通断；电能信息采集单元将采集的电能信息信号通过通讯单元传送给智能监控单元，智能监控单元根据电能信息控制控制执行机构执行通断动作。

本实施例中，如图6所示，分区配电箱电气主回路由三相四线供电电网提供输入电能，包括多个单相和/或三相配电支路Z1——Zi，配电支路数i至少大于5，一般可以多达数十个。本实施例中，i=9，即充电桩有Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8、Z9总共九路单相充电单元接口，可以满足为九台电动车充电的需求。控制执行机构为连接在单相充电输出端口与交流电网的一相之间的三相切换开关，和连接在三相充电输出端口与交流电网的三相之间的三相切换开关（图中未画出）。

本实施例中每个单相配电支路均安装三相切换开关，监控组件根据供电电网三相电流的平衡状态，自动控制三相切换开关无间隙的切换到合适的某一相。三相切换开关可以带电切换，由此保证三相切换开关切换过程中，配电支路输出不会出现瞬间断电的情况。

以单相充电输出单元Z1为例说明。Z1单元的初始充电状态三相切换开关是与供电电网A相连接，当监控组件检测计算出供电电网三相电流中B相电流最小，而且B相电流与A相电流的差值、B相电流与C相电流的差值均大于单相充电输出单元Z1充电电流值，监控组件即在Z1单元充电电流等于零时刻，将三相切换开关无间隙的切换到B相，由于三相切换开关在两相电源之间是无间隙切换，切换过程不会影响充电状态，所以可以快速频繁切换三相切换开关，从而实现供电电网三相电流稳态和动态的最佳平衡度状态。

本实施例的电能信息采集单元具体指每个配电支路的电能信息采集装置，包括电流传感器、电压传感器。九个单相配电支路均安装有电压、电流传感器。分别是V1、A1，V2、A2，V3、A3，V4、A4，V5、A5，V6、A6，V7、A7，V8、A8，V9、A9，这18个传感器输出信号送给监控组件的智能监控单元统一计算处理，其中根据电流信号可以计算供电电源三相电流的大小，为智能切换三相切换开关提供基础。

通过检测配电支路的电流值、电压值，可以在充电单元输出端发生短路或过载时，通过控制三相切换开关，及时切断三相供电电网与充电输出端的连接，保证充电桩设备和人身安全。可以统一计算三相供电电源输入电流的大小，以智能化切换三相切换开关，保证三相供电电流的平衡度。还可以根据电压、电流信号计算各个充电单元输出的有功功率、无功功率、功率因数、电度数等等电量，为监控充电桩的运行状态、计量收费等提供依据。监控组件根据各路单相充电单元中三相切换开关的连接状况，自动选择电压传感器输出信息计算该配电支路的各种电量。例如，当单相支路Z1的三相切换开关与供电电网B相连接，则监控组件就检测VB电压传感器输出信息作为计算单相充电单元Z1的有功功率、无功功率、功率因数、电度数等等电量的依据。

智能监控单元采用DSP核心计算芯片，负责各个配电支路的电量采集、计算，三相切换开关的智能切换控制，配电支路的故障监测与保护，人机交互界面以及通过互联网与集中监控管理系统联系，反馈充电桩的运行状态与数据，接收集中监控管理系统的控制指令等。

通讯单元包括模拟信号转换接口、人机界面接口、三相切换开关的控制信号接口以及互联网通讯接口。通讯单元是所有信息传输的通道，负责现场信息的上传以及上级指令信息的下达。

分区配电箱监控组件通过互联网接收服务器指令，并通过计算各个输出单元输出电流和连接电网相线的不同，综合计算三相电网电流的平衡度，并通过智能控制三相切换开关，自动控制某个单相输出充电桩与三相电网中的某一相实现无间隙切换接通，从而保证三相电网三相输入电流的平衡度。并能保证相间切换时，不会造成三相电网各相之间产生短路环流，保证充电桩控制系统安全可靠运行。

本实施例的配电控制方法，包括以下步骤：

S1.判断充电单元为单相输出充电单元还是三相输出充电单元。

S2.当前充电单元为单相输出充电单元时，进行以下步骤：

S21.判断各个充电单元是否需要切换相号以及所需要切换至的相号。

通过检测各充电单元的输出电流和各单元连接的供电电网相号，计算出供电电网三相电流的大小和各相电流的差值，根据三相电流的不平衡度，确定各个充电单元是否需要切换相号以及所需要切换至的相号。

当电流最小相与其他两相的差值均大于充电电流值，则该电流最小相为充电单元所需切换至的相号。例如，监控系统计算出A相电流最小，C相电流最大，则控制与C相连接的充电单元切换到A相电源，监控系统继续检测计算三相电流的大小，直到供电电网三相输入电流基本平衡为止。

这是一个动态调节控制过程，它随充电桩上外接电动车的变化以及各充电电流变化而发生三相电流的变化，要求各个充电单元的三相切换开关能够带电切换，一般采用诸如晶闸管但不局限于此的开关器件构成的三相切换开关。每个充电单元内部有一个带晶闸管的三相切换开关，连接在单相充电输出端口与交流电网的一相之间，通过控制三相切换开关实现相号的切换。

本实施例中，采用如图2所示的带晶闸管的三相切换开关，可以满足带电快速切换的要求。本三相切换开关可以保证供电电网输入三相电流的动态平衡度；可以在充电单元三相开关切换时不会出现输出瞬时断电现象，保证充电过程不受任何影响。在满足三相切换开关带电快速切换目标下，还要求三相开关切换不会造成三相电源的短路环流，确保电网和系统的安全。

S22.检测充电单元输出电流过零点，在电流过零点处确定切换相的投入。

监控系统确定某个充电单元需要切换后，还要根据电流状况控制切换的最佳时刻。附图4给出了具体控制示例：充电负载功率因数=1的条件下，当要求三相切换开关由A相切换到B相电源时，监控系统监测到A相电压正向过零点，如图3中的t1时刻，为最佳切换时刻。

S23.对充电单元进行切换相号。

在图3中的t1时刻立即发送触发信号GBZ，触发晶闸管TBZ导通，充电输出电流瞬时由A相电流转移到B相电流，由于t1时刻后，A相处于负半波，A相的正向晶闸管TAZ自然阻断，而且A相的反向晶闸管TAF无触发信号，故不会造成B相与A相之间的短路环流，从而完成了A相到B相的带电无间隙切换。

S3.当前充电单元为三相输出充电单元时，通过采集电能信息对其进行通断处理。电能信息采集单元将采集的电能信息信号通过通讯单元传送给只智能监控单元，智能监控单元根据采集的信息判断电能分配情况，对三相输出充电单元的三相切换开关发送指令执行通断操作。

S4.充电完毕切除充电输出接口与供电电网的连接。

当检测到充电单元充电电流等于零后，判断充电电流维持为零状态的时间是否超过预先设定的时间阈值；若超过则判断充电完毕。对于单相输出充电单元，充电完毕后，通过撤销三相切换开关晶闸管的所有触发信号实现充电单元与供电电网连接的切除。对于三相输出充电单元，当判断充电完毕后，智能监控单元发送指令至三相输出充电单元的三相切换开关执行断开操作。

本发明提出的充电桩具有完善的保护功能，其中之一是，当充电完毕后，自动切除充电单元输出端与供电电源的联接。方法是，当检测到充电单元充电电流等于零后，延时一小段时间，即撤销该充电单元三相切换开关晶闸管的所有触发信号，当所有晶闸管均处于阻断状态后，即实现了自动切除充电单元输出端与供电电源的联接功能。

本实施例能提供多个配电输出接口，实现总体功率分配，并能根据供电电网三相电流的大小，自动分配充电输出接口与某一相电网相连，达到能平衡供电电网三相负荷的目标。此外，该系统提供友好的人机交互界面，安全可靠的保护功能，并能通过互联网与集中管理监控室和手机用户联网，实现充电设施智能配电控制，为供电系统提供优质的平衡负载、为充电用户提供安全、可靠、方便的充电服务。

实施例5

本实施例提供一种应用了实施例4的基于终端智能监控功能的充电桩运行服务管理方法。

如图9所示，管理方法包括以下步骤：

S1.系统建立设备管理数据系统，并实时监控及获取设备运行信息；

S2.当用户需要充电服务时，通过不同的用户客户端途径，根据需要注册或登录用户，提交使用请求；系统根据用户的目标位置及预计使用时间分配相应的合适的终端设备，根据终端设备的位置信息规划路径并提供导航服务，指引用户到分配的指定终端设备上；

S3.用户安全完成充电设备连接工作之后，通过系统信息联络终端完成用户身份验证后，系统自动开始充电过程；

S4.当处于充电高峰时，自动进行功率限制及分配，保障现场用电安全；并对场间合理调度，进行电能合理分配和使用；

S5.充电结束后，自动完成断电和结算支付，并向用户发送提醒通知及记录报表，用户可安全完成设备分离工作。

所述步骤S1的设备管理数据系统，进行的管理包括用户数据管理，设备数据管理，设备运行状态及数据管理，现场电能调度及能源管理。

系统所涉及的管理包括用户数据管理，设备数据管理，设备运行状态及数据管理，现场电能调度及能源管理，场间潮流控制及电能调度等。

本实施例所涉及的充电运行服务系统管理方法则将用户，运行服务系统，设备有机结合，在保障为用户提供充电服务的前提下，对系统各设备实施安全、合理、有效的运行监管和调度。系统所涉及的管理包括用户数据管理，设备数据管理，设备运行状态及数据管理，现场电能调度及能源管理，场间潮流控制及电能调度等。围绕用户充电服务，本系统针对用户需提供用户注册、注销服务；账户及支付通道管理服务；用户请求应答，终端设备预约、占用、导航服务；充电计量计费、支付服务；用户过程数据、历史记录查询服务；相关增值服务等；而针对不同角色的系统管理及运营人员，则按需开放相应的数据通道及接口，以提供相关的系统应用。

本实施例的充电服务系统能提供围绕核心服务而展开的一系列诸如充电，通讯，定位，网络及数据服务，支付等相关功能。

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。