CN103390924B - 用于电动汽车多接口交流充电桩的能量管理系统的管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种于电动汽车多接口交流充电桩的能量管理系统的管理方法。管理系统包括有智能电表、外部通讯模块、微控制单元、人机交互界面、身份识别外设、电流检测模块、充电接口、通讯模块，微控制单元的信号输入端与电流检测模块的信号输出端连接，微控制单元的信号输出端与充电接口模块连接，且微控制单元的信号输出端与身份识别外设连接，微控制单元的输入及输出端与人机交互界面连接,微控制单元与智能电表连接，微控制单元从智能电表获得电网信息。本发明可根据所连接电动汽车的需求对各接口提供的功率进行管理，保证多接口交流充电桩在额定功率或给定功率范围内工作，提高了电动汽车供电可靠性，提高了充电桩的利用率，可促进充电桩的推广和应用。
Description
技术领域
本发明是一种用于电动汽车多接口交流充电桩的能量管理系统的管理方法，属于用于电动汽车多接口交流充电桩的能量管理系统的及管理方法的创新技术。
背景技术
能源和环境危机频发，交通领域能源结构的转变已提上日程，电动汽车是当前新能源汽车发展的重要方向。充电设施建设是电动汽车推广应用的基础。交流慢速充电是乘用电动汽车的主要能量补给方式之一。交流充电桩是当前充电设施建设的重要类型。交流充电桩需要数小时为电动汽车提供电能，因此交流充电桩通常结合停车位建设。目前，商业化的交流充电桩可具备身份识别、计量、计费、人机互动等功能，销售价格从数千到上万元不等。
电动汽车在停车位使用交流桩充电时，其停驶时间可能大于充电时间，使得充电桩被占用但不提供功率的情况发生。多接口交流充电桩可以同时为多辆电动汽车服务，大大提高了充电桩的利用率，减少充电桩的建设数量和投资，同时减少了设备体积，便于安装和使用。
由于存在多个接口，多接口充电桩需要对各个接口进行识别和控制。当充电桩的额定功率小于各接口额定功率总和时，需要充电桩根据所连接电动汽车的实际充电功率，对各接口的功率进行实时分配，以避免引起充电桩保护动作。
电动汽车是能量型负荷，其电力需求具有灵活可调的特征。在有限的配电容量下，为了减少扩容增加的投资，可通过上级监控系统对电动汽车的充电功率进行管控。当上级监控系统对充电桩进行功率限制时，多接口充电桩也需要具备对各充电接口的协调能力。
多接口交流充电桩及对电动汽车充电管理的应用处于试验探索阶段，尚无用于多接口交流充电桩的能量管理方法。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种保证多接口交流充电桩在额定功率或给定功率范围内工作，提高了电动汽车供电可靠性，提高了充电桩的利用率的用于电动汽车多接口交流充电桩的能量管理系统的管理方法。本发明操作简单，管理方便。
本发明的技术方案是：本发明的用于电动汽车多接口交流充电桩的能量管理系统的管理方法，其中用于电动汽车多接口交流充电桩的能量管理系统包括有智能电表、外部通讯模块、微控制单元、人机交互界面、身份识别外设、电流检测模块、充电接口、通讯模块，微控制单元的信号输入端与电流检测模块的信号输出端连接，微控制单元的信号输出端与充电接口模块连接，且微控制单元的信号输出端与身份识别外设连接，微控制单元的输入及输出端与人机交互界面连接,微控制单元与智能电表连接，微控制单元从智能电表获得电网信息；其特征在于用于电动汽车多接口交流充电桩的能量管理系统的管理方法包括如下过程：1)用户通过充电桩身份识别外设获得认证，用户通过人机界面输入充电目标；2)充电桩的某个接口解锁，用户将车辆接入该接口；3)充电桩尝试和车辆建立通讯；4)充电桩对各接口充电功率进行分配；5)车辆按照分配功率限制完成充电；6)用户断开车辆与充电桩的接口连接。当有新的车辆接入、有车辆完成充电或用户改变充电目标时，能量管理系统都需要执行接口协调控制策略算法，对各接口的充电功率进行重新分配。有新的车辆接入时，充电桩首先尝试与新车辆建立通讯，通讯不成功时，充电桩通过调整充电接口PWM信号占空比告知车辆所连接接口的最大充电功率；
上述多接口交流充电桩能量管理系统通过实时检测各充电接口的连接状态和充电电流获得当前连接车辆的充电情况，通过身份识别外设获得用户的身份信息，通过人机交互界面获得用户的充电目标。当充电桩与车辆建立高级通讯时，可通过通讯获得用户的身份、充电目标等信息，充电桩与车辆之间的通讯可采用CAN、电力载波、Zigbee等有线或无线通讯方式；上述交流充电桩能量管理系统通过改变各充电接口的脉宽调制信号即PWM信号的占空比实现各接口最大允许充电功率的分配，当充电桩与车辆建立通讯时，充电桩可通过通讯方式向车辆告知其所连接充电接口的允许充电功率；上述交流充电桩能量管理系统具备对充电接口功率进行协调控制策略，该策略由所述微处理单元实现，该策略包括以下方式：1)时间次序方式：按照车辆接入的先后顺序进行功率分配，先接入的车辆具有最高的优先级；2)充电目标方式：按照车辆的能量需求以及停驶时间进行功率分配，能量需求大且停驶时间短的车辆具有高的优先级。
本发明由于采用在各接口额定充电功率总和大于充电桩的额定功率时，该能量管理系统可根据所连接电动汽车的需求对各接口提供的功率进行管理；当充电桩得到上级监控系统或电网指令时，该能量管理系统可按照指令要求协调各接口充电功率的分配。本发明保证多接口交流充电桩在额定功率或给定功率范围内工作，提高了电动汽车供电可靠性，提高了充电桩的利用率，可促进充电桩的推广和应用。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的用于电动汽车多接口交流充电桩的能量管理系统，本发明的管理方法操作简单，管理方便。
附图说明
图1为本发明实施例多接口交流充电桩能量管理系统的结构示意图。
图2为本发明实施例多接口交流充电桩能量管理系统的工作流程示意图。
具体实施方式
实施例：
本发明的结构示意图如图1所示，本发明的用于电动汽车多接口交流充电桩的能量管理系统，多接口交流充电能量管理系统101包括有智能电表121、外部通讯模块131、微控制单元111、人机交互界面112、身份识别外设113、电流检测模块114、充电接口115、通讯模块116，微控制单元111的信号输入端与电流检测模块114的信号输出端连接，微控制单元111的信号输出端与充电接口模块115连接，且微控制单元111的信号输出端与身份识别外设113连接，微控制单元111的输入及输出端与人机交互界面112连接,微控制单元111与智能电表121连接，微控制单元111从智能电表121获得电网信息。
上述微控制单元111从智能电表121获得包括电价、可用功率的电网信息，电网管理系统201通过智能电表121采集充电桩的用电信息。
上述微控制单元111以智能电表121为接口与电网管理系统201连接。
上述微控制单元111以外部通讯模块131为接口与上级监控系统301连接。
本实施例中，上述外部通讯模块131向上级监控系统301发送充电桩及各接口的工作状态、用户身份的信息。
上述微控制单元111从外部通讯模块131获得上级监控系统301的远程控制命令。
本实施例中，上述微控制单元111从外部通讯模块131获得上级监控系统301包括起停控制、接口锁定/解锁的远程控制命令。
上述智能电表121支持多通道单相或三相电流采集，其通过RS485、CAN、以太网、电力线载波或无线等方式与电网管理系统进行通讯。
上述电网管理系统201为电网所提供的对充电桩进行自动计量及信息管理的系统，如用电信息采集系统、高级量测系统。其采集充电桩及其他电力用户的信息，根据电网的实时运行状况，向各用户发布电价、可用功率等信息。
上述上级监控系统301为充电桩所有者或运营商对充电桩进行监控管理的系统。上级监控系统301可远程采集充电桩的工作状态，并发布起停、锁定/解锁、功率限制等控制命令和信息。
上述外部通讯模块131用于充电桩与上级监控系统301之间的信息传输，采用以太网、RS485、CAN、GPRS等有线或无线通讯方式。
上述通讯模块116用于充电桩与车辆之间的信息传输，采用RS485、CAN、Zigbee等有线或无线通讯方式。车辆接收充电桩传输的信息，包括接口状态、接口最大功率等。车辆通过车载控制器控制车载充电机的工作状态及车辆侧接口电路。
上述充电接口115为连接充电电缆与充电桩的电气装置。其包括电气接口、接口控制电路、锁定装置、PWM信号发生器等部件。充电接口可通过与车辆连接状态的判断进行主电路的开断和闭合，PWM信号的占空比由微控制单元111确定，PWM信号通过充电接口115与车辆之间的控制导引回路传输。
上述电流检测模块114实时对各充电接口主电路上的单相或三相电流进行测量，并将测量值发送到智能电表121和微控制单元111。
上述人机交互界面112指触摸屏、液晶屏、键盘等实现用户显示、用户操作等功能的部件。用户可通过人机交互界面112确定充电目标，如充电的时间、充电的电量、充电的费用等。当车辆具备与充电桩的通讯条件时，用户可通过车载终端建立充电目标。
上述身份识别外设113指RFID卡读卡器、IC卡读卡器、指纹识别等可用于用户身份识别的外围设备。身份识别外设113获取用户身份信息后发送于微处理单元111。
本发明用于电动汽车多接口交流充电桩的能量管理系统的管理方法，包括如下过程：1)用户通过充电桩身份识别外设获得认证，用户通过人机界面输入充电目标；2)充电桩的某个接口解锁，用户将车辆接入该接口；3)充电桩尝试和车辆建立通讯；4)充电桩能量管理系统执行控制策略算法，对各接口充电功率进行分配；5)车辆按照分配功率限制完成充电；6)用户断开车辆与充电桩的接口连接。当有新的车辆接入、有车辆完成充电或用户该变充电目标时，能量管理系统都需要执行接口协调控制策略算法，对各接口的充电功率进行重新分配。有新的车辆接入时，充电桩首先尝试与新车辆建立通讯，通讯不成功时，充电桩通过调整充电接口PWM信号占空比告知车辆所连接接口的最大充电功率。
上述多接口交流充电桩能量管理系统通过实时检测各充电接口的连接状态和充电电流获得当前连接车辆的充电情况，通过身份识别外设获得用户的身份信息，通过人机交互界面获得用户的充电目标。当充电桩与车辆建立高级通讯时，可通过通讯获得用户的身份、充电目标等信息，充电桩与车辆之间的通讯可采用CAN、电力载波、Zigbee等有线或无线通讯方式。
上述交流充电桩能量管理系统通过改变各充电接口的脉宽调制信号即PWM信号的占空比实现各接口最大允许充电功率的分配，当充电桩与车辆建立通讯时，充电桩可通过通讯方式向车辆告知其所连接充电接口的允许充电功率。
上述交流充电桩能量管理系统具备对充电接口功率进行协调控制策略，该策略由所述微处理单元实现，该策略包括以下方式：1)时间次序方式：按照车辆接入的先后顺序进行功率分配，先接入的车辆具有最高的优先级；2)充电目标方式：按照车辆的能量需求以及停驶时间进行功率分配，能量需求大且停驶时间短的车辆具有高的优先级。
Claims (1)
1.一种用于电动汽车多接口交流充电桩的能量管理系统的管理方法，其中用于电动汽车多接口交流充电桩的能量管理系统包括有智能电表、外部通讯模块、微控制单元、人机交互界面、身份识别外设、电流检测模块、充电接口和通讯模块，微控制单元的信号输入端与电流检测模块的信号输出端连接，微控制单元的信号输出端与充电接口模块连接，且微控制单元的信号输出端与身份识别外设连接，微控制单元的输入及输出端与人机交互界面连接,微控制单元与智能电表连接，微控制单元从智能电表获得电网信息；其特征在于用于电动汽车多接口交流充电桩的能量管理系统的管理方法包括如下过程：1）用户通过充电桩身份识别外设获得认证，用户通过人机界面输入充电目标；2）充电桩的某个接口解锁，用户将车辆接入该接口；3）充电桩尝试和车辆建立通讯；4）充电桩对各接口充电功率进行分配；5）车辆按照分配功率限制完成充电；6）用户断开车辆与充电桩的接口连接；当有新的车辆接入、有车辆完成充电或用户改变充电目标时，能量管理系统都需要执行接口协调控制策略算法，对各接口的充电功率进行重新分配；有新的车辆接入时，充电桩首先尝试与新车辆建立通讯，通讯不成功时，充电桩通过调整充电接口PWM信号占空比告知车辆所连接接口的最大充电功率；上述多接口交流充电桩能量管理系统通过实时检测各充电接口的连接状态和充电电流获得当前连接车辆的充电情况，通过身份识别外设获得用户的身份信息，通过人机交互界面获得用户的充电目标；当充电桩与车辆建立高级通讯时，可通过通讯获得用户的身份、充电目标信息，充电桩与车辆之间的通讯可采用CAN、电力载波、Zigbee有线或无线通讯方式；上述交流充电桩能量管理系统通过改变各充电接口的脉宽调制信号即PWM信号的占空比实现各接口最大允许充电功率的分配，当充电桩与车辆建立通讯时，充电桩可通过通讯方式向车辆告知其所连接充电接口的允许充电功率；上述交流充电桩能量管理系统具备对充电接口功率进行协调控制策略，该策略由所述微控制单元实现，该策略包括以下方式：1）时间次序方式：按照车辆接入的先后顺序进行功率分配，先接入的车辆具有最高的优先级；2）充电目标方式：按照车辆的能量需求以及停驶时间进行功率分配，能量需求大且停驶时间短的车辆具有高的优先级。
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