CN104242415A - 网络化自适应汽车充电控制方法和充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车充电系统控制方法，具体的说，涉及一种网络化自适应汽车充电控制方法和汽车充电系统，通过搭建网络化自适应汽车充电系统，判断当前电网电能是否处于峰谷时段，主监控器控制储能换电元件向电网回馈或提取电能，当汽车充电量小于太阳能、风能的发电量时，利用太阳能、风能为汽车充电，多余发电量储存到储能换电元件中，或主监控器控制储能换电元件向电网回馈或提取电能并对汽车充电，实现对电网电能的削峰平谷，并充分利用电网电能，弥补电网的能源短缺。

Description

网络化自适应汽车充电控制方法和充电系统

技术领域

本发明涉及一种汽车充电系统控制方法，具体的说，涉及一种网络化自适应汽车充电控制方法和汽车充电系统。

背景技术

发展战略性新兴产业，推动产业结构调整，加快经济发展方式转变，提升国际竞争力，推动经济社会又好又快发展——“电动汽车”是首选新兴产业之一，是历史性趋势，世界性潮流。而为电动汽车提供便捷和安全的能源补给就显得尤为重要。目前电动汽车面临有车而无处充电；车型多样充电参数不兼容而无法充电；电网容量不足而不能充电等状况。由此就需要一种能够，多能源接入，自适应多种车型充电、多模式充电，能够就电网能源情况自动削峰平谷的汽车充电系统。

中国专利号CN203445667公开一种能够应用于微电网的电动汽车智能一体化充电机，包括监控总控模块、通信模块、双向充电模块和功率控制模块，根据微电网处于用电高峰或低谷区域，控制充电机对微电网进行充放电控制，即在微电网处于用电波峰时，电动汽车电池可通过充电机对微电网进行放电，对微电网补充电量，在微电网处于用电波谷时，电动汽车可通过充电机对电池进行充电，充分利用电网的电量，该充电机实现对微电网的功率调节，且实现对微电网的削峰填谷功能。但该充电系统仅利用电网电能对汽车进行充电，一旦电网容量不足就无法实现对汽车充电，且该充电系统无法实现对电动汽车进行自适用充电，即无法根据电动汽车的状态，完成快充、慢充和换电等多模式充电。

发明内容

本发明的目的是提供网络化自适应汽车充电控制方法和汽车充电系统，引入新能源模块，并可根据电网能量情况实现自适用充电。

本发明的技术方案是：网络化自适应汽车充电控制方法，包括以下充电步骤：

1)搭建网络化自适应汽车充电系统；

2)判断当前电网电能是否处于峰谷时段；

3)若电网电能处于峰谷时段，且当电网电能处于波峰时段，主监控器控制储能换电元件向电网回馈电能，对电网补充电量；当电网电能处于波谷时段，主监控器控制从电网提取电能对储能换电元件供电，充分利用电网电能；

4)若电网电能处于持平时段，进一步判断当前汽车充电量是否小于太阳能、风能的发电量；

5)当汽车充电量小于太阳能、风能的发电量时，利用太阳能、风能为汽车充电，多余发电量储存到储能换电元件中，充分利用新能源给汽车充电；当汽车充电量大于太阳能、风能的发电量时，进一步判断当前电网电能是否处于峰谷时段；

6)若电网电能处于峰谷时段，且当电网电能处于波峰时段，主监控器控制储能换电元件向电网回馈电能并对汽车充电，对电网补充电量，弥补电网的能源短缺；当电网电能处于波谷时段，主监控器控制从电网提取电能并通过汽车电源模块给汽车充电，充分利用电网电能；

7)若电网电能处于持平时段，主监控器接收和发送汽车充电站数据到汽车充电站管理平台，汽车充电站管理平台根据储能换电元件容量和电网承载能力通过控制命令方式控制汽车充电站分配汽车充电功率；

8)返回步骤2)。

在充电过程中，主监控器控制太阳能、风能和电网电能给汽车充电的分配比例，在降低电网波动的同时，弥补能源短缺。主监控器控制并自动切换太阳能、风能和电网电能对汽车充电的快充状态和慢充状态，完成对汽车的自适应充电和多模式充电。

一种网络化自适应汽车充电系统，主要包括客户端、汽车充电站管理平台、主监控器和汽车充电站，

所述客户端，用于通过网络接受并查看所述汽车充电站管理平台中接受到的汽车充电站的数据或事件，以及将控制命令通过网络发送至所述汽车充电站管理平台；

所述汽车充电站管理平台，与所述主监控器相连，用于接收所述主监控器采集或监听到的汽车充电站的数据或事件，并根据所述客户端的权限设置及在线状态，将汽车充电站的数据或事件通过网络发送至在线客户端，以及将所述客户端的控制命令通过网络发送至主监控器；

所述主监控器，与所述汽车充电站管理平台和汽车充电站相连，用于获取并监控汽车充电站数据或事件，以及将所述汽车充电站管理平台发送的控制命令进行处理后发送至汽车充电站；

所述汽车充电站，与风能、太阳能和电网电连，用于获取风能、太阳能和电网的电能给汽车充电。

汽车充电站包括新能源模块、直流电源模块、并网逆变器、储能换电元件和汽车电源模块，所述新能源模块的电能输入端与风能、太阳能连接，电能输出端与直流母线电连；所述直流电源模块输入端与电网连接，输出端与直流母线电连；所述并网逆变器输入端与直流母线电连，输出端与电网连接；所述储能换电元件与直流母线电连，用于接收直流母线的电能及回馈电能到直流母线；所述汽车电源模块与直流母线和电网的输出端电连；所述汽车充电站设置为多个，每个汽车充电站均与相应的客户端通过网络进行双向通讯；所述主监控器根据不同汽车类型自动控制汽车电源模块分配输出能量，以适用多种车型自适应充电。

所述的网络为互联网或移动互联网，当采用的网络为互联网时，所述主监控器通过有线方式接入互联网与所述汽车充电站管理平台双向通讯；当采用的网络为移动互联网，所述主监控器通过无线DTU设备接入移动互联网与所述汽车充电站管理平台双向通讯。

所述的储能换电元件由电动汽车换电电池构成，所述主监控器控制储能换电元件切换储能状态和换电状态，所述主监控器监控电动汽车换电电池的电池类型、组数、单组电池数量和单节电池状态。所述的储能换电元件为与车载配套的插拔式储能换电元件。

本发明与现有技术相比的有益效果为：

(1)主监控器与汽车充电站管理平台和汽车充电站相连，主监控器根据不同汽车类型自动控制汽车电源模块分配输出能量，以适用多种车型自适应充电；

(2)在充电过程中，主监控器控制并自动切换太阳能、风能和电网电能对汽车充电的快充状态和慢充状态，完成对汽车的多模式充电，满足多模式充电需求；

(3)主监控器控制太阳能、风能和电网电能给汽车充电的分配比例，在降低电网波动的同时，弥补能源短缺；

(4)实现对电网电能的削峰平谷，当电网电能处于波峰时段，通过储能换电元件存储电能；当电网电能处于波谷时段，通过储能换电元件释放电能，实现对电网电能的充分利用；

(5)客户端和汽车充电站管理平台均通过网络与主监控器进行双向通讯，通过对汽车充电站的远程遥控、遥测、遥信和遥调，实现对汽车充电站的远程数据管理和控制；

(6)汽车充电站管理平台根据客户端的权限设置及在线状态，将汽车充电站的数据实时发送给在线客户端；

(7)该充电系统引入新能源与电网配合作用给汽车充电，有效降低电网负担，且对电网进行削峰平谷，充分利用电网电能，可根据电网能量情况实现自适用充电，完成对汽车的多模式充电，满足多模式充电需求。

附图说明

图1为本发明的主监控器控制汽车充电流程图；

图2为本发明的汽车充电系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

实施例1

参见图2，网络化自适应汽车充电系统，主要包括客户端、汽车充电站管理平台、主监控器和汽车充电站。

客户端共有多个，用于通过网络接受并查看所述汽车充电站管理平台中接受到的汽车充电站的数据或事件，以及将控制命令通过网络发送至汽车充电站管理平台。客户端可为电脑、智能手机和笔记本电脑等终端网络设备，通过客户端实现远程监控以及无人值守功能。

汽车充电站管理平台，与主监控器相连，用于接收主监控器采集或监听到的汽车充电站的数据或事件，并根据客户端的权限设置及在线状态，将汽车充电站的数据或事件通过网络发送至在线客户端，以及将客户端的控制命令通过网络发送至主监控器。

主监控器共有多个，主监控器与汽车充电站管理平台和汽车充电站相连且一一对应，用于获取并监控汽车充电站数据或事件，以及将汽车充电站管理平台发送的控制命令进行处理后发送至汽车充电站；主监控器采集汽车充电站的数据时采用主动轮询方式或被动事件驱动方式，且主监控器在采集或监听汽车充电站数据时，会对数据进行加密并传输到汽车充电站管理平台。

汽车充电站共有多个，与风能、太阳能和电网电连，用于获取风能、太阳能和电网的电能给汽车充电，并由主监控器监控汽车充电站的数据或事件。

汽车充电站包括新能源模块、直流电源模块、并网逆变器、储能换电元件和汽车电源模块，新能源模块的电能输入端与风能、太阳能连接，电能输出端与直流母线电连；直流电源模块输入端与电网连接，输出端与直流母线电连；并网逆变器输入端与直流母线电连，输出端与电网连接；储能换电元件与直流母线电连，用于接收直流母线的电能及回馈电能到直流母线；汽车电源模块与直流母线和电网的输出端电连；汽车充电站设置为多个，每个汽车充电站均与相应的客户端通过网络进行双向通讯；主监控器根据不同汽车类型自动控制汽车电源模块分配输出能量，以适用多种车型自适应充电。

客户端、汽车充电站管理平台和主监控器之间的通讯网络为互联网或移动互联网，当采用的网络为互联网时，主监控器通过有线方式接入互联网与汽车充电站管理平台双向通讯；当采用的网络为移动互联网，主监控器通过无线DTU设备接入移动互联网与汽车充电站管理平台双向通讯。

储能换电元件由电动汽车换电电池构成，主监控器控制储能换电元件切换储能状态和换电状态。储能换电元件为与车载配套的插拔式储能换电元件，平常作为储能元件，紧急时作为换电元件。主监控器监控电动汽车换电电池的电池类型、组数、单组电池数量和单节电池状态，实现对电池充放电的安全管理，并通过监控程序对电池充电和放电风险的关键环节实行软件互锁、硬件互锁以及软硬件互锁设计，充分保证电池充放电的安全性。

图1为网络化自适应汽车充电控制方法，包括以下充电步骤：

1)搭建图2所示的网络化自适应汽车充电系统，包括客户端、汽车充电站管理平台、主监控器和汽车充电站；

2)判断当前电网电能是否处于峰谷时段；

3)若电网电能处于峰谷时段，且当电网电能处于波峰时段，主监控器控制储能换电元件向电网回馈电能，对电网补充电量；当电网电能处于波谷时段，主监控器控制从电网提取电能对储能换电元件供电，充分利用电网电能；

4)若电网电能处于持平时段，进一步判断当前汽车充电量是否小于太阳能、风能的发电量；

5)当汽车充电量小于太阳能、风能的发电量时，利用太阳能、风能为汽车充电，多余发电量储存到储能换电元件中，充分利用新能源给汽车充电；当汽车充电量大于太阳能、风能的发电量时，进一步判断当前电网电能是否处于峰谷时段；

6)若电网电能处于峰谷时段，且当电网电能处于波峰时段，主监控器控制储能换电元件向电网回馈电能并对汽车充电，对电网补充电量，弥补电网的能源短缺；当电网电能处于波谷时段，主监控器控制从电网提取电能并通过汽车电源模块给汽车充电，充分利用电网电能；

7)若电网电能处于持平时段，主监控器接收和发送汽车充电站数据到汽车充电站管理平台，汽车充电站管理平台根据储能换电元件容量和电网承载能力通过控制命令方式控制汽车充电站分配汽车充电功率，有效降低电网供电负担，完成对汽车自适应充电；

8)返回步骤2)。

在充电过程中，主监控器根据监控的电池状态，在电网用电低峰期对电池进行大电流充电储能，在电网用电高峰期，采用电池对汽车供电，减少电网负荷，并可结合实际情况，对电网回馈式发电或控制太阳能、风能和电网电能给汽车充电的分配比例，减少电网发电量，达到绿色环保和节能减排效果。

在充电过程中，主监控器控制并自动切换太阳能、风能和电网电能对汽车充电的快充状态和慢充状态，即进行大电流快充状态和小电流慢充状态，完成对汽车的自适应充电和多模式充电。

在充电过程中，主监控器可自动采集充电的高度、温度和湿度等环境条件，实现对电池充放电的环境补偿。

本领域技术人员可理解附图只为一个优选的实施例的示意图，附图中的工作流程并不一定是实施本发明所必须的。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.网络化自适应汽车充电控制方法，其特征在于，包括以下充电步骤：

1）搭建网络化自适应汽车充电系统；

2）判断当前电网电能是否处于峰谷时段；

3）若电网电能处于峰谷时段，且当电网电能处于波峰时段，主监控器控制储能换电元件向电网回馈电能；当电网电能处于波谷时段，主监控器控制从电网提取电能对储能换电元件供电；

4）若电网电能处于持平时段，判断汽车充电量是否小于太阳能、风能的发电量；

5）当汽车充电量小于太阳能、风能的发电量时，利用太阳能、风能为汽车充电，多余发电量储存到储能换电元件中；当汽车充电量大于太阳能、风能的发电量时，判断当前电网电能是否处于峰谷时段；

6）若电网电能处于峰谷时段，且当电网电能处于波峰时段，主监控器控制储能换电元件回馈电能到汽车充电；当电网电能处于波谷时段，主监控器控制从电网提取电能并通过汽车电源模块给汽车充电；

7）若电网电能处于持平时段，主监控器接收和发送汽车充电站数据到汽车充电站管理平台，汽车充电站管理平台根据储能换电元件容量和电网承载能力通过控制命令方式控制汽车充电站分配汽车充电功率；

8）返回步骤2）。

2.根据权利要求1所述的网络化自适应汽车充电控制方法，其特征在于：在充电过程中，主监控器控制太阳能、风能和电网电能给汽车充电的分配比例。

3.根据权利要求1所述的网络化自适应汽车充电控制方法，其特征在于：在充电过程中，主监控器控制并自动切换太阳能、风能和电网电能对汽车充电的快充状态和慢充状态。

4.一种如权利要求1所述的网络化自适应汽车充电系统，其特征在于：该充电系统包括客户端、汽车充电站管理平台、主监控器和汽车充电站，

所述客户端，用于通过网络接受并查看所述汽车充电站管理平台中接受到的汽车充电站的数据或事件，以及将控制命令通过网络发送至所述汽车充电站管理平台；

所述汽车充电站管理平台，与所述主监控器相连，用于接收所述主监控器采集或监听到的汽车充电站的数据或事件，并根据所述客户端的权限设置及在线状态，将汽车充电站的数据或事件通过网络发送至在线客户端，以及将所述客户端的控制命令通过网络发送至主监控器；

所述主监控器，与所述汽车充电站管理平台和汽车充电站相连，用于获取并监控汽车充电站数据或事件，以及将所述汽车充电站管理平台发送的控制命令进行处理后发送至汽车充电站；

所述汽车充电站，与风能、太阳能和电网电连，用于获取风能、太阳能和电网的电能给汽车充电。

5.根据权利要求4所述的网络化自适应汽车充电系统，其特征在于：所述的汽车充电站包括新能源模块、直流电源模块、并网逆变器、储能换电元件和汽车电源模块，所述新能源模块的电能输入端与风能、太阳能连接，电能输出端与直流母线电连；所述直流电源模块输入端与电网连接，输出端与直流母线电连；所述并网逆变器输入端与直流母线电连，输出端与电网连接；所述储能换电元件与直流母线电连，用于接收直流母线的电能及回馈电能到直流母线；所述汽车电源模块与直流母线和电网的输出端电连。

6.根据权利要求4所述的网络化自适应汽车充电系统，其特征在于：所述的网络为互联网，所述主监控器通过有线方式接入互联网与所述汽车充电站管理平台双向通讯。

7.根据权利要求4所述的网络化自适应汽车充电系统，其特征在于：所述的网络为移动互联网，所述主监控器通过无线DTU设备接入移动互联网与所述汽车充电站管理平台双向通讯。

8.根据权利要求4所述的网络化自适应汽车充电系统，其特征在于：所述的储能换电元件由电动汽车换电电池构成，所述主监控器控制储能换电元件切换储能状态和换电状态，所述主监控器监控电动汽车换电电池的电池类型、组数、单组电池数量和单节电池状态。

9.根据权利要求8所述的网络化自适应汽车充电系统，其特征在于：所述的储能换电元件为与车载配套的插拔式储能换电元件。