充电站的充电控制方法和系统与流程

本发明涉及电动汽车的应用
技术领域：
，特别是涉及一种充电站的充电控制方法和系统。
背景技术：
：近年来，在环境污染、温室效益日益加剧、化石能源日益枯竭的大背景下，电动汽车的节能、环保、减排的潜力被普遍看好。随着电动汽车的快速推广和应用，电动汽车充电站也应运而生。在一个充电站内，可能存在部分电动汽车停放时间长，但充电需求不紧急；而另一部分电动汽车停放时间短，但充电需求紧急的情况发生。为了满足不同用户的用车需求，每个充电站内同时配建有多个快充直流充电机和慢充交流充电桩，针对既有快充又有慢充的电动汽车充电站，其有序的充电控制方法需要综合考虑快慢充需求。由于电动汽车的充电需求具有一定的灵活性，可以通过有序充电控制改变电动汽车充电负荷曲线，降低充电峰荷或充电费用。但是，现有的有序充电控制方法只适用于电动汽车慢速充电的情况，导致充电站充电成本较高。技术实现要素：基于此，有必要针对现有的有序充电控制方法导致充电站充电成本较高的技术问题，提供一种充电站的充电控制方法和系统。一种充电站的充电控制方法，包括如下步骤：采集设定周期内充电站的充电需求数据，并对所述充电需求数据进行分析，得到历史充电需求在各个子周期内的分布参数；根据所述分布参数计算下一个周期内充电站的需求预测数据；根据所述需求预测数据，设置充电站的充电方案；其中，所述充电方案包括充电模式、接入充电设备的时间和充电功率；在下一个周期内，根据所述充电方案，对充电站的充电过程进行控制。上述充电站的充电控制方法，通过对预设周期内采集的充电站的充电需求数据进行分析得到历史充电需求在各个子周期内的分布参数，并计算得到下一个周期内充电站的需求预测数据；根据所述需求预测数据，设置充电站的充电方案，并在下一个周期内根据所述充电方案，对充电站的充电过程进行控制。通过上述技术方案，本发明的充电站的充电控制方法，实现了对充电站充电过程的有序控制，满足了各个电动汽车的充电需求，降低了充电站的充电成本。一种充电站的充电控制系统，包括：采集模块，用于采集设定周期内充电站的充电需求数据，并对所述充电需求数据进行分析，得到历史充电需求在各个子周期内的分布参数；计算模块，用于根据所述分布参数计算下一个周期内充电站的需求预测数据；设置模块，用于根据所述需求预测数据，设置充电站的充电方案；其中，所述充电方案包括充电模式、接入充电设备的时间和充电功率；控制模块，用于在下一个周期内，根据所述充电方案，对充电站的充电过程进行控制。上述充电站的充电控制系统，通过采集模块对预设周期内采集的充电站的充电需求数据进行分析得到历史充电需求在各个子周期内的分布参数，并通过计算模块计算得到下一个周期内充电站的需求预测数据；再通过设置模块根据所述需求预测数据，设置充电站的充电方案，并利用控制模块在下一个周期内根据所述充电方案，对充电站的充电过程进行控制。通过上述技术方案，本发明的充电站的充电控制系统，实现了对充电站充电过程的有序控制，满足了各个电动汽车的充电需求，降低了充电站的充电成本。附图说明图1为本发明的其中一个实施例的充电站的充电控制方法流程图；图2为本发明的另一个实施例的充电站的充电控制方法流程图；图3为本发明的其中一个实施例的充电站的充电控制系统的结构示意图；图4为本发明的其中一个实施例的充电站的充电控制系统的设置模块的结构示意图。具体实施方式为了更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。如图1所示，图1为本发明的其中一个实施例的充电站的充电控制方法流程图，包括如下步骤：步骤S101：采集设定周期内充电站的充电需求数据，并对所述充电需求数据进行分析，得到历史充电需求在各个子周期内的分布参数；在其中一个实施例中，本发明的充电站的充电控制方法，所述分布参数可以包括充电站在各个时间段进行充电的电动汽车的数量、开始充电时间、充电时长、充电前后各个电动汽车的电池电荷量和电池容量。步骤S101中所述的设定周期可以是一天、一个星期或者一个月，对应的历史充电需求在各个子周期内的分布参数指的就是一天中的每个小时、一星期或者一个月的每一天中进入充电站进行充电的电动汽车的数量、开始充电时间、充电时长等参数。步骤S102：根据所述分布参数计算下一个周期内充电站的需求预测数据；在实际应用中，本发明的充电站的充电控制方法，根据步骤S101得到的充电站历史需求在各个子周期内的分布参数，可以应用蒙特卡洛模拟的方法随机抽样计算得到下一个周期内充电站的需求预测数据，即，未来时段内进入充电站充电的所有电动汽车充电的需求预测数据，包括每一辆进入充电站进行充电的电动汽车的开始充电时间、预测结束充电时间、开始充电时的电池电荷量、预测结束充电时的电池电荷量、电池容量等。具体地，可以根据步骤S101中得到的分布参数，计算得到下一周期(下一天、下一周或者下一个月等)内充电站的充电需求预测数据，即根据在预设周期内的分布规律，分配下一周内的充电需求，以满足各个时间段内进入充电站内的电动汽车的充电需求。步骤S103：根据所述需求预测数据，设置充电站的充电方案；其中，所述充电方案包括充电模式、接入充电设备的时间和充电功率；本步骤中所述的充电模式包括快速充电和慢速充电，此处设置接入充电设备的时间和充电功率的目的在于：基于分时电价的大环境，通过调整接入充电设备进行充电的时间和不同时段的充电功率，使得充电费用最低，进一步降低了充电站的充电成本。步骤S104：在下一个周期内，根据所述充电方案，对充电站的充电过程进行控制。在本步骤中，根据步骤S103设置的充电站的充电方案，对进入充电站进行充电的电动汽车的开始充电时间、充电时长和充电功率等充电过程进行控制。上述步骤所述的电动汽车的充电需求预测步骤、电动汽车充电功率分配步骤和电动汽车充电功率控制步骤，每隔一个充电功率调度时间间隔Δt，顺序运行一次，以便实时调整充电站的充电方案，不仅满足了各个电动汽车的充电需求，而且，降低了充电站的充电成本。上述充电站的充电控制方法，通过对预设周期内采集的充电站的充电需求数据进行分析得到历史充电需求在各个子周期内的分布参数，并计算得到下一个周期内充电站的需求预测数据；根据所述需求预测数据，设置充电站的充电方案，并在下一个周期内根据所述充电方案，对充电站的充电过程进行控制。通过上述技术方案，本发明的充电站的充电控制方法，实现了对充电站充电过程的有序控制，降低了充电站的充电成本。如图2所示，图2为本发明的另一个实施例的充电站的充电控制方法流程图，所述根据所述需求预测数据，设置充电站的充电方案的步骤S103还可以包括：步骤S1031：采集充电站内接入充电设备的电动汽车的充电需求和各个电动汽车的充电状态，根据所述充电需求和充电状态，确定充电站的充电功率分配函数；其中，所述充电设备包括快速充电机和慢速充电桩。在实际应用中，本发明的充电站的充电控制方法，通过采集充电站内已经接入充电设备(包括快速充电机和慢速充电桩)的电动汽车i的充电需求和各个电动汽车的充电状态，包括每一辆电动汽车i的到达充电站的时间，即，开始充电时间ti，a(一般设置为当前时刻)、预期离开时间，即，预测结束充电时间ti，d、到达充电站，即开始充电时的电池电荷量SoCi，a(一般设置为当前SoC)、预期离开时间，即，结束充电时的电池电荷量SoCi，d、电动汽车i电池容量Bi，以及接入充电桩状态或者是充电模式si，si＝1表示电动汽车i正在使用快速充电机充电，si＝0表示电动汽车i正在使用慢速充电桩充电。在实际应用中，可以按照分时电价的标准，确定充电站的充电功率分配函数为：其中，f表示充电费用，ct表示t时段的电价，pi，t表示电动汽车i在t时段的充电功率。根据上述确定的充电站的充电功率分配函数，以充电费用最低为原则，确定各个时段分配到各个电动汽车的充电功率。步骤S1032：根据充电站内配置的充电设备数量、各个电动汽车的充电需求和需求预测数据，确定充电站的充电功率分配函数的约束条件；在本步骤中，根据充电站内充电设备的配置情况、充电站内的各个电动汽车的充电需求和需求预测数据，确定充电站内的各个电动汽车的充电功率分配函数需要满足的约束条件。在其中一个实施例中，本发明的充电站的充电控制方法，所述约束条件可以包括：禁止对充电站内已经接入充电设备的电动汽车的充电模式进行改变。具体地，已经开始使用快速充电机充电的电动汽车，不能改变其充电方式：si＝1,式中，Φ表示已经开始使用快速充电机充电的电动汽车集合。已经开始使用慢速充电桩充电的电动汽车，不能改变其充电方式：si＝0,式中，Ψ表示已经开始使用慢速充电桩充电的电动汽车集合。未来新进入充电站进行充电的电动汽车既可以选择快速充电机充电，也可以选择慢速充电桩充电：式中，EVnew表示新进入充电站进行充电的电动汽车集合，对于新进入充电站进行充电的电动汽车，si为优化变量。在其中一个实施例中，本发明的充电站的充电控制方法，对于新接入快速充电机进行充电(si＝1)的电动汽车，对其开始充电时间进行优化的第一约束条件包括：ti,a≤ti,start≤ti,d-ti,need,式中，ti，a表示电动汽车i开始充电时间，ti，d表示电动汽车i的预测结束充电时间，ti,start表示优化后的开始充电时间，ti,need表示电动汽车i以快速充电所需的充电时间，Φnew表示新接入快速充电机进行充电的电动汽车集合；其中，计算所述快速充电所需的充电时间ti,need的步骤包括：ti,need=SoCi,d-SoCi,aPfastΔtηBi;]]>式中，SoCi，a表示电动汽车i充电之前的电池电荷量，SoCi，d表示预测的电动汽车i结束充电之后的电池电荷量，Δt表示充电功率调度的时间间隔，Pfast表示快速充电机的额定充电功率，η表示充电效率，Bi表示电动汽车i的电池容量。在其中一个实施例中，本发明的充电站的充电控制方法，对于新接入慢速充电桩进行充电(si＝0)的电动汽车，对其开始充电时间和各个时段的充电功率进行优化的第二约束条件包括：Σtpi,tΔtη≥(SoCi,d-SoCi,a)Bi,∀i∈Ψ∩Ψnew0≤Pi,t≤Pslow,∀i∈Ψ∩Ψnew,∀t∈[ti,a,ti,d];]]>其中，pi，t表示电动汽车i在t时段的充电功率，Δt表示充电功率调度的时间间隔，η表示充电效率，SoCi，a表示电动汽车i充电之前的电池电荷量，SoCi，d表示预测的电动汽车i结束充电之后的电池电荷量，Bi表示电动汽车i的电池容量，Ψ表示已经接入慢速充电桩进行充电的电动汽车集合，Ψnew表示新接入慢速充电桩进行充电的电动汽车集合，ti，a表示电动汽车i开始充电时间，ti，d表示电动汽车i的预测结束充电时间，Pslow表示慢速充电桩的额定充电功率。在其中一个实施例中，本发明的充电站的充电控制方法，对于所有的接入快速充电机或者慢速充电桩进行充电的电动汽车，其充电过程一旦开始，则无法中断，直到电池充满或者达到预先设定的充电状态，满足以下约束：Pi，t＝Pfast，或者Pi，t＝Pslow，在其中一个实施例中，本发明的充电站的充电控制方法，任意时刻，充电站内接入充电设备进行充电的电动汽车数量不超过相应类型的充电设备数量，具体地，任意时刻，充电站内使用快速充电机充电的电动汽车数量不能超过快速充电机数量，即：式中，{t}表示在t时段接入快速充电机或慢速充电桩充电的电动汽车的集合，N表示充电站内快速充电机数量。任意时刻，充电站内使用慢速充电桩充电的电动汽车数量不能超过慢速充电桩数量，即：式中，M表示充电站内慢速充电桩数量。步骤S1033：根据所述充电功率分配函数和约束条件，设置充电站内的各个电动汽车的充电模式、开始充电时间和各个时间段的充电功率。在实际应用中，本发明的充电站的充电控制方法，可以采用合适的优化工具包，对步骤S1032所述的优化问题进行求解，得到各辆电动汽车的充电模式si、接入充电设备的时间ti，start和各个时段的充电功率pi，t等。在其中一个实施例中，本发明的充电站的充电控制方法，在设置充电站的充电方案之后，可以根据上述步骤的对各个电动汽车的充电功率进行优化的结果，按照当前时段t新进入充电站进行充电的电动汽车的充电模式si和接入充电设备的时间ti,start，安排电动汽车在相应的时刻接入对应类型的充电机/桩；根据所上述步骤优化得到的电动汽车在各个时段的充电功率，安排接入充电机/桩的电动汽车以相应的充电功率pi,t进行充电；上述步骤所述的电动汽车的充电需求预测步骤、电动汽车充电功率分配步骤和电动汽车充电功率控制步骤，每隔一个充电功率调度时间间隔Δt，顺序运行一次，以便实时调整充电站的充电方案，不仅满足了各个电动汽车的充电需求，而且，降低了充电站的充电成本。如图3所示，图3为本发明的其中一个实施例的充电站的充电控制系统的结构示意图包括：采集模块101，用于采集设定周期内充电站的充电需求数据，并对所述充电需求数据进行分析，得到历史充电需求在各个子周期内的分布参数；在其中一个实施例中，本发明的充电站的充电控制方法，所述分布参数可以包括充电站在各个时间段进行充电的电动汽车的数量、开始充电时间、充电时长、充电前后各个电动汽车的电池电荷量和电池容量。采集模块101中所述的设定周期可以是一天、一个星期或者一个月，对应的历史充电需求在各个子周期内的分布参数指的就是一天中的每个小时、一星期或者一个月的每一天中进入充电站进行充电的电动汽车的数量、开始充电时间、充电时长等参数。计算模块102，用于根据所述分布参数计算下一个周期内充电站的需求预测数据；在实际应用中，本发明的充电站的充电控制系统，根据采集模块101得到的充电站历史需求在各个子周期内的分布参数，可以应用蒙特卡洛模拟的方法随机抽样计算得到下一个周期内充电站的需求预测数据，即，未来时段内进入充电站充电的所有电动汽车充电的需求预测数据，包括每一辆进入充电站进行充电的电动汽车的开始充电时间、预测结束充电时间、开始充电时的电池电荷量、预测结束充电时的电池电荷量、电池容量等。具体地，可以根据采集模块101中得到的分布参数，计算得到下一周期(下一天、下一周或者下一个月等)内充电站的充电需求预测数据，即根据在预设周期内的分布规律，分配下一周内的充电需求，以满足各个时间段内进入充电站内的电动汽车的充电需求。设置模块103，用于根据所述需求预测数据，设置充电站的充电方案；其中，所述充电方案包括充电模式、接入充电设备的时间和充电功率；设置模块103中所述的充电模式包括快速充电和慢速充电，具体的充电设备可以是快速充电机和慢速充电桩等。此处设置接入充电设备的时间和充电功率的目的在于：基于分时电价的大环境，通过调整接入充电设备进行充电的时间和不同时段的充电功率，使得充电费用最低，进一步降低了充电站的充电成本。控制模块104，用于在下一个周期内，根据所述充电方案，对充电站的充电过程进行控制。在实际应用中，本发明的充电站的充电控制系统，采集模块101分析的分布参数、计算模块102计算得到的需求预测数据、设置模块103设置的充电方案，可以每隔一个充电功率调度时间间隔Δt，顺序运行一次，以便实时调整充电站的充电方案，不仅满足了各个电动汽车的充电需求，而且，降低了充电站的充电成本。上述充电站的充电控制系统，通过采集模块101对预设周期内采集的充电站的充电需求数据进行分析得到历史充电需求在各个子周期内的分布参数，并通过计算模块102计算得到下一个周期内充电站的需求预测数据；再通过设置模块103根据所述需求预测数据，设置充电站的充电方案，并利用控制模块104在下一个周期内根据所述充电方案，对充电站的充电过程进行控制。通过上述技术方案，本发明的充电站的充电控制系统，实现了对充电站充电过程的有序控制，满足了各个电动汽车的充电需求，降低了充电站的充电成本。如图4所示，图4为本发明的其中一个实施例的充电站的充电控制系统的设置模块103的结构示意图，包括：第一确定单元1031，用于采集充电站内接入充电设备的电动汽车的充电需求和各个电动汽车的充电状态，根据所述充电需求和充电状态，确定充电站的充电功率分配函数；其中，所述充电设备包括快速充电机和慢速充电桩；在实际应用中，本发明的充电站的充电控制方法，通过采集充电站内已经接入充电设备(包括快速充电机和慢速充电桩)的电动汽车i的充电需求和各个电动汽车的充电状态，包括每一辆电动汽车i的到达充电站的时间，即，开始充电时间ti，a(一般设置为当前时刻)、预期离开时间，即，预测结束充电时间ti，d、到达充电站，即开始充电时的电池电荷量SoCi，a(一般设置为当前SoC)、预期离开时间，即，结束充电时的电池电荷量SoCi，d、电动汽车i电池容量Bi，以及接入充电桩状态或者是充电模式si，si＝1表示电动汽车i正在使用快速充电机充电，si＝0表示电动汽车i正在使用慢速充电桩充电。在实际应用中，可以按照分时电价的标准，确定充电站的充电功率分配函数为：其中，f表示充电费用，ct表示t时段的电价，pi，t表示电动汽车i在t时段的充电功率。根据上述确定的充电站的充电功率分配函数，以充电费用最低为原则，确定各个时段分配到各个电动汽车的充电功率。第二确定单元1032，用于根据充电站内配置的充电设备数量、各个电动汽车的充电需求和需求预测数据，确定充电站的充电功率分配函数的约束条件；在本步骤中，根据充电站内充电设备的配置情况、充电站内的各个电动汽车的充电需求和需求预测数据，确定充电站内的各个电动汽车的充电功率分配函数需要满足的约束条件。在其中一个实施例中，本发明的充电站的充电控制系统，所述约束条件可以包括：禁止对充电站内已经接入充电设备的电动汽车的充电模式进行改变。具体地，已经开始使用快速充电机充电的电动汽车，不能改变其充电方式：si＝1,式中，Φ表示已经开始使用快速充电机充电的电动汽车集合。已经开始使用慢速充电桩充电的电动汽车，不能改变其充电方式：si＝0,式中，Ψ表示已经开始使用慢速充电桩充电的电动汽车集合。未来新进入充电站进行充电的电动汽车既可以选择快速充电机充电，也可以选择慢速充电桩充电：式中，EVnew表示新进入充电站进行充电的电动汽车集合，对于新进入充电站进行充电的电动汽车，si为优化变量。在其中一个实施例中，本发明的充电站的充电控制系统，对于新接入快速充电机进行充电(si＝1)的电动汽车，对其开始充电时间进行优化的第一约束条件包括：ti,a≤ti,start≤ti,d-ti,need,式中，ti，a表示电动汽车i开始充电时间，ti，d表示电动汽车i的预测结束充电时间，ti,start表示优化后的开始充电时间，ti,need表示电动汽车i以快速充电所需的充电时间，Φnew表示新接入快速充电机进行充电的电动汽车集合；其中，计算所述快速充电所需的充电时间ti,need的步骤包括：ti,need=SoCi,d-SoCi,aPfastΔtηBi;]]>式中，SoCi，a表示电动汽车i充电之前的电池电荷量，SoCi，d表示预测的电动汽车i结束充电之后的电池电荷量，Δt表示充电功率调度的时间间隔，Pfast表示快速充电机的额定充电功率，η表示充电效率，Bi表示电动汽车i的电池容量。在其中一个实施例中，本发明的充电站的充电控制系统，对于新接入慢速充电桩进行充电(si＝0)的电动汽车，对其开始充电时间和各个时段的充电功率进行优化的第二约束条件包括：Σtpi,tΔtη≥(SoCi,d-SoCi,a)Bi,∀i∈Ψ∩Ψnew0≤Pi,t≤Pslow,∀i∈Ψ∩Ψnew,∀t∈[ti,a,ti,d];]]>其中，pi，t表示电动汽车i在t时段的充电功率，Δt表示充电功率调度的时间间隔，η表示充电效率，SoCi，a表示电动汽车i充电之前的电池电荷量，SoCi，d表示预测的电动汽车i结束充电之后的电池电荷量，Bi表示电动汽车i的电池容量，Ψ表示已经接入慢速充电桩进行充电的电动汽车集合，Ψnew表示新接入慢速充电桩进行充电的电动汽车集合，ti，a表示电动汽车i开始充电时间，ti，d表示电动汽车i的预测结束充电时间，Pslow表示慢速充电桩的额定充电功率。在其中一个实施例中，本发明的充电站的充电控制系统，对于所有的接入快速充电机或者慢速充电桩进行充电的电动汽车，其充电过程一旦开始，则无法中断，直到电池充满或者达到预先设定的充电状态，满足以下约束：Pi,t＝Pfast,在其中一个实施例中，本发明的充电站的充电控制系统，任意时刻，充电站内接入充电设备进行充电的电动汽车数量不超过相应类型的充电设备数量，具体地，任意时刻，充电站内使用快速充电机充电的电动汽车数量不能超过快速充电机数量，即：式中，{t}表示在t时段接入快速充电机或慢速充电桩充电的电动汽车的集合，N表示充电站内快速充电机数量。任意时刻，充电站内使用慢速充电桩充电的电动汽车数量不能超过慢速充电桩数量，即：式中，M表示充电站内慢速充电桩数量。分配单元1033，用于根据所述充电功率分配函数和约束条件，设置充电站内的各个电动汽车的充电模式、开始充电时间和各个时间段的充电功率。在实际应用中，本发明的充电站的充电控制系统，可以采用合适的优化工具包，对第二确定单元1032所述的优化问题进行求解，得到各辆电动汽车的充电模式si、接入充电设备的时间ti，start和各个时段的充电功率pi，t等。在其中一个实施例中，本发明的充电站的充电控制系统，在设置充电站的充电方案之后，可以利用上述单元得到对各个电动汽车的充电功率进行优化的结果，并按照当前时段t新进入充电站进行充电的电动汽车的充电模式si和接入充电设备的时间ti,start，安排电动汽车在相应的时刻接入对应类型的充电机/桩；根据所上述单元优化得到的电动汽车在各个时段的充电功率，安排接入充电机/桩的电动汽车以相应的充电功率pi,t进行充电；在实际应用中，本发明的充电站的充电控制系统，采集模块101分析的分布参数、计算模块102计算得到的需求预测数据、设置模块103设置的充电方案，可以每隔一个充电功率调度时间间隔Δt，顺序运行一次，以便实时调整充电站的充电方案，不仅满足了各个电动汽车的充电需求，而且，降低了充电站的充电成本。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页1 2 3