一种电动汽车充电站充电管理装置的制作方法

本实用新型涉及电动汽车充电控制技术领域，尤其涉及一种电动汽车充电站充电管理装置。

背景技术：

电动汽车以其噪音小、成本低、环保等优势成为了近年来汽车研发领域的研究热点。电动汽车充电站作为电动汽车规模化推广的重要设施，也在短时间内迅速推广开来。大量电动汽车的接入给电网的经济性和可靠性带来了很大的负面影响。同时充电机和充电桩等设备将产生一定的谐波，如果不加治理，将会造成电压畸变、功率因数下降等问题，降低电网的电能质量。

因此，实现电动汽车的有序充电，最大限度的降低电动汽车充电对配网的影响是十分必要的。目前，实现电动汽车有序充电的一般方法主要分为两类。一类是在充分考虑电动汽车客户充电需求的基础上，由电动汽车充电站根据配电网的负荷情况，直接控制各充电桩的开断，实现有序充电。另一类是通过合理的电价机制，引导电动汽车客户自主响应，调整电动汽车的充电时间，实现有序充电。

然而，上述两类方法各自存在着不足，一方面由充电站直接控制充电桩的开断，对电动汽车用户来说存在不公平，影响用户的积极性；另一方面，现有的电价机制还不能满足电动汽车用户的多样需求，同时在大规模电动汽车接入充电的情形下，大量客户可能由于同时响应低谷电价，导致电网在低电价时段出现负荷高峰，对电网的安全运行产生负面影响。

技术实现要素：

发明目的：针对以上问题，本实用新型提出一种电动汽车充电站充电管理装置。

技术方案：为实现上述设计目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种电动汽车充电站充电管理装置，充电站初始化模块、负荷信息获取模块、优先级制定模块、控制判断模块、充电计划模块、负荷更新模块；

所述充电站初始化模块，用于初始化充电站信息，并查看上层调度中心发布的电价信息和负荷信息；

所述负荷信息获取模块，用于等待车辆接入，监测每个充电桩的启停状态；记录电动汽车的到达时间段和离开时间段，并计算电动汽车停留时段区间；记录电动汽车荷电状态；

所述优先级制定模块，用于设定每个充电桩的充电等级，根据电动汽车的荷电状态和停留时段区间制定充电优先级；

所述控制判断模块，用于判断是否进入下一个控制时段；

所述充电计划模块，用于将每个时段最大充电电动汽车数和最小充电成本同时作为目标函数，安排充电计划，并获得充电站当前时段负荷信息；

所述负荷更新模块，用于更新各时段的充电负荷信息。

一种电动汽车充电站充电管理系统，包括电动汽车充电站充电管理装置，还包括N充电桩、上层调度中心、数据库、数字电表、本地信息中心。

有益效果：本实用新型的电动汽车充电站充电管理装置，全面分析了电动汽车的荷电状态、停留时段、充电成本、充电预期结果等需求信息，从充电站角度出发，将最大电动汽车充电数量和最小充电成本作为控制目标，并设定充电负荷约束条件，积极调动充电负荷参与需求侧响应，有效兼顾了电动汽车用户、充电站、电网三者的利益需求。

附图说明

图1是电动汽车充电站充电管理系统图；

图2是本实用新型电动汽车充电站充电管理装置示意图；

图3是本实用新型电动汽车充电站有序控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

如图1所示，电动汽车充电站包括N充电桩，充电管理系统涉及单元包括上层调度中心、数据库、数字电表、本地信息中心。

如图2所示，本实用新型电动汽车充电站充电管理装置包括充电站初始化模块、负荷信息获取模块、优先级制定模块、控制判断模块、充电计划模块、负荷更新模块；充电站初始化模块，初始化充电站信息，并查看上层调度中心发布的电价信息和负荷信息；负荷信息获取模块，等待车辆接入，监测每个充电桩的启停状态；记录电动汽车的到达时间段和离开时间段，并计算电动汽车停留时段区间；记录电动汽车荷电状态；优先级制定模块，设定每个充电桩的充电等级，根据电动汽车的荷电状态和停留时段区间制定充电优先级；控制判断模块，判断是否进入下一个控制时段；充电计划模块，将每个时段最大充电电动汽车数和最小充电成本同时作为目标函数，安排充电计划，并获得充电站当前时段负荷信息；负荷更新模块，更新各时段的充电负荷信息。

如图3所示，基于充电优先级的电动汽车充电站有序充电控制方法包括流程：

(1)初始化充电站信息，将充电站一天的运营时长H均匀划分为J个时间段，每一段时间间隔取为Ts，其中，J＝H/Ts，s＝1,2,···J。充电站总有有功容量上限为Ptotal，并查看上层调度中心发布的各时段电价信息和负荷信息。

(2)等待车辆接入，监测每个充电桩的启停状态，利用充电桩上的测量装置记录电动汽车的到达时间段和离开时间段，并获取对应的荷电状态。

电动汽车的到达时间段和离开时间段如下：

其中，表示第n个充电桩处接入的电动汽车的到达时段；表示第n个充电桩处接入的电动汽车的离开时段；分别表示在第n个充电桩处接入的电动汽车的到达时刻和离开时刻。

每个充电桩的启停状态判断条件如下：

其中，表示在第j个时段第n个充电桩的启停状态。

(3)设定每个充电桩的充电等级，再根据电动汽车的荷电状态和停留时段数制定充电优先级。

停留时段数计算如下：

其中，表示在j时段第n个充电桩处的停留时段数。

充电优先级如下：

其中，表示在第j个时段第n个充电桩权重系数，权重系数越大，优先级越高；αn表示第n个充电桩处选择的充电等级，充电电价越高，充电等级越高；Pn表示第n个充电桩的充电功率；SOCmax表示荷电状态的最大值；Bn表示在n个充电桩处电动汽车的电池容量；表示在第j个时段接入第n个充电桩的电动汽车荷电状态。

(4)判断是否已进入下一个时段，若是，则返回步骤2，否则，继续。

(5)将充电站内每时段最大电动汽车充电数和最小充电成本同时作为目标函数，充电站依据此目标函数安排充电计划，获得充电站当前时段负荷信息。

目标函数如下：

其中，Γ^j表示在第j个时段中按充电优先级排列过的充电桩充电顺序集合；表示在第j时段第n个充电桩处的电价指标，其计算公式如下：

其中，βmax、βmin分别表示充电电价的最大值和最小值，β^j表示第j个时段调度中心发布的电价。

为避免电动汽车充电站充电负荷过载，并满足电动汽车用户下次行程的需求，设置如下约束条件：

其中，为第j个时段参与电网需求侧响应的负荷；η为充电桩的充电效率。

(6)重复步骤2至步骤5，更新各时段的充电负荷信息。

电动汽车的荷电状态更新过程如下：

其中，为第j+1个时段第n个充电桩处的电动汽车的荷电状态。

本实用新型在充分考虑电动汽车用户的充电需求和充电成本的基础上，提出的适用于电动汽车充电站的充电优先级制定方法，计算过程简单，有效避免充电站内负荷过载，同时最大限度的满足用户的充电需求并降低充电成本。