CN104901364A - 一种电动车充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电动车充电系统,具体地，具有功率控制功能的充电系统。该系统实时监控所在停车区域供电电网某一节点处的电流或功率，计算出剩余容量，并将该剩余容量通过指令分配给充电系统里设置的充电桩，该充电桩根据接受的指令信息调整输出功率。

Description

一种电动车充电系统

技术领域

本发明涉及一种电动车充电系统，具体地、涉及一种具有功率控制功能的电动车充电系统。

背景技术

根据节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)的规划，到2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆；到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆，燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展。充电设施建设与新能源汽车产销规模相适应，根据“十三五”规划，预计到2020年，集中式充电站将增长到1.2万座，分散式充电装置数量将增长100倍达到450万个。

充电桩在充电时,电力容量需求较大。如目前常用的220V交流充电桩，其额定电流为32A，额定功率为7040W。当一个电动车充电系统(电动车停车场)内需要配置20个充电桩时，其总电流为640A,总功率为140.8KW。由于已有的停区域在规划时，并没有考虑到充电桩的电力需求。因此，已有停车区域的剩余电力容量有限；同时，该剩余电力容量在不同的时间会变化；如某电动车充电系统(电动车停车场)区域的剩余电力容量白天为60KW,晚上为150KW。如何最大限度的有效的利用电动车充电系统(电动车停车场)的剩余电力容量来给电动车充电，是一个非常重要的课题。

发明内容

因此，为解决上述的问题，本发明提出一种电动车充电系统，具体的提出一种具有功率控制功能的电动车充电系统，该系统实时电站区域供电电网的功率，计算出剩余容量，并将该剩余容量分配给所述电站内的充电桩，充电桩根据系统的指令调整各自的最大输出功率。

目的：通过本发明提出的方案，可以最大限度的利用现有停车区域的剩余电力容量，在安装充电桩时，不需要额外进行电力系统的扩容，大大降低成本；当现有停车区域的剩余电力容量较小时，充电桩的输出功率较小，当现有停车区域的剩余电力容量较大时，充电桩的输出功率较大。

为实现上述，本发明采用如下技术方案：

一种电动车充电系统，其特征在于：

至少一个以地理区域划定的停车位区域；

至少一个设置于所述停车位区域的用于给电动车充电的充电单元；

一个监控器；

一电能采样单元；

所述监控器依据电能采样单元采样的信息，计算出剩余容量；并将所述剩余容量作为所述系统的最大可用容量。

优选的，所述系统通过节点与电网连接，通过所述电网向所述系统提供电能。

优选的，所述电能采样单元为所述电能采样单元为电流传感器或功率检测装置。

进一步的，所述电能采样单元为电流表。

优选的，所述监控器依据电能采样单元实时采样的电流或功率的信息，计算出剩余容量，并将所述剩余容量作为所述系统的最大可用容量。

进一步的，通过所述监控器将所述最大可用容量分配给所述充电单元。

优选的，所述充电单元为充电桩。

优选的，通过所述监控器将所述最大可用容量平均分配模式给所述充电单元。

优选的，通过所述监控器将所述最大可用容量按照充电容量部分休眠分配模式分配给所述充电单元。

优选的，通过所述监控器将所述最大可用容量混合模式分配给所述充电单元。

有益效果

相对于现有技术中的方案，本发明的方案具有如下优点：

1.可以充分利用现有电网的剩余电力容量安装充电桩，不需要额外的电力扩容；

2.功率控制通过系统自动实现，在电网剩余容量较小时，系统自动减少最大充电功率，有效的避免电网节点过载；在电网剩余容量较大时，系统自动增加最大充电功率，最大可能的给电动车充电。

附图说明

图1为本发明实施例的电动车充电系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的电动车充电系统的应用示意图；

图3为本发明实施例的控制框图；

图4为图2中的电动车充电系统的充电容量平均分配模式的示意图；

图5为图2中的电动车充电系统的充电容量部分休眠分配模式的1示意图；

图6为图2中的电动车充电系统的充电容量混合分配模式的示意图。

具体实施方式

为了更好地说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。以下部分结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体应用做调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例：

如图1所示为本实施例的电动车充电系统的结构示意图：

电动车充电系统，具有：多个充电单元(即充电桩)、一个监控器、一个电能采样单元、所述监控器依据电能采样单元采样的信息，计算出剩余容量(即电动车充电系统所在的区域)；并将该剩余容量作为电动车充电系统的最大可用容量；监控器将该最大可用容量按一定的规则分配给充电单元。用以给充电单元所连接的电动汽车(图未示)充电。

条件说明：

电能采样单元为具有RS485通讯功能的电流表，用于实时的采样电动车充电系统所连接的流经电网节点的电流信息，并通过RS485通讯将该电流信息反馈给监控器。充电单元为带有通讯功能的充电桩。监控器为基于ARM的嵌入式设备，该电网节点的允许的最大电流可以预先在监控器上进行设定；监控器通过RS485与电流表以及充电桩间进行通讯，充电桩的最大输出功率可由监控器实时在线设定。

作为上述方案的变形，电能采样单元用于实时的检测系统所连接的电网节点的功率信息，并将此信息反馈给监控器。

作为上述方案的变形，设置2个电能采样单元：一个用于实时的检测系统所连接的电网节点的功率信息，1个用于实时的检测系统所连接的电网节点的电流信息，并将此信息反馈给监控器，以提高检测的精度及系统的可靠性。

接下来描述本发明实施例的充电桩系统的应用例，如图2所示(图中显示出3个充电桩，图中虚线为信号线，实线为功率线)。电动车充电系统，具有：3个充电桩(充电桩1、充电桩2、充电桩3)、一只监控器、一只电流表、关键负载。监控器依据电流表采样的信息，计算出剩余容量(即电动车充电系统所在的区域)；并将该剩余容量作为电动车充电系统的最大可用容量；监控器将该最大可用容量按一定的规则分配给充电桩。

条件说明：

在充电桩系统安装时，该电网节点允许的最大电流需要管理员在监控器上进行设定。

如图3所示，为本发明实施例电动车充电系统的控制框图。下面描述框图中的模块功能。

“设定电流”为管理员(或由具有资质操作的专业人员)根据电网容量设定在监控器中的参数。

“电流反馈”为电流表实时采样到的系统所连接电网节点的电流信息，并通过RS485通讯将此电流信息反馈给监控器。

“误差比较器”是监控器根据“设定电流”以及“电流反馈”，两者相减计算出，实际上就是该电网节点的剩余容量。

“控制策略”是剩余容量的分配模式，该分配结果的指令将通过RS485通讯发送给充电桩。

“充电桩输出”是指充电桩按照监控器的指令输出功率。

“电网节点电流”是指电网接入点的实时电流，包括了所有充电桩的电流以及关键负载的电流。

“关键负载”是指为满足人们日常生活必须优先供电的用电设备，关键负载的用电不受本充电系统控制，同时关键负载的用电随时在变化，在本系统中，关键负载是一种扰动。

“控制策略”如下：

1)，当计算出所在电网节点的剩余容量足够满载启动全部充电桩时，该电动车充电系统全部满功率输出；给电动车充电。

2)，当计算出所在电网节点的剩余容量不够满载启动全部充电单元时，充电系统进入充电容量分配模式，给电动车充电。

条件说明：

关键负载是指为满足人们日常生活必须优先供电的用电设备，如：照明、通风、空调等，关键设备的用电不受本充电系统控制，同时关键设备的用电随时在变化；在部分系统中，也可以没有关键负载。

电网节点容量是指充电系统接入点的电网的最大容量，充电系统在安装时，需要管理员根据该电网容量的在监控器中进行设定。

监控器采样电流表的电流信息，计算出该电网节点的剩余容量按照一定的控制策略发送到充电桩，该充电桩依据指令，输出相应的容量。

接下来结合图4-6来详细的描述电动车充电系统在充电容量分配的控制模式。

当充电系统所在的电网电流容量为120A时,当关键负载达到72A时，监控器采样到电流表的实际电流，计算出系统的最大输出剩余容量为48A(＝120A-72A),平均到每个充电桩为16A。此时，监控器通过RS485发出指令,设置充电桩1、充电桩2、充电桩3的最大输出电流为16A。即充电容量平均分配模式。如图4所示(充电系统充电容量平均分配模式)。

当充电系统的电网电流容量为120A时,当关键负载达到72A时，监控器采样到电流表的实际电流，计算出系统的最大输出剩余容量为48A(＝120A-72A),3个充电桩中只有1个能满载输出(充电桩1)，另外2个充电桩(充电桩2、充电桩3)关闭；此时，监控器通过RS485发出指令，设定2个充电桩的输出功率为0，这2个充电桩停止功率输出，直到监控器发出输出功率恢复指令，我们称这两个充电桩进入休眠模式。如图5所示(充电系统充电桩休眠模式)。

当充电系统的电网电流容量为120A,关键负载的消耗为72A时，系统剩余容量为48A(＝120A-72A),此时，充电桩1满载32A输出，充电桩2则减载到16A输出；充电桩3则停止输出，处于休眠状态，如图6所示(即混合模式)。

条件说明：上述方案中的充电桩采用目前常用的220V交流充电桩，其额定电流为32A。充电桩1、充电桩2、充电桩3的编号信息可预先设定好已建立与控制器的链接。上述方案中，充电桩1、充电桩2、充电桩3默认都连接有待充电的电动车。

若充电桩1、充电桩2、充电桩3中未全部连接待充电的电动车时，监控器按照上面的策略，优先分配给已连接待充电电动车的充电桩。

上述方案的控制策略也可应用到其他的电压情况，充电桩的额定电流也可为其他的额定电流。在应用时只需预先设定电压参数、充电桩额定电流、的参数即可。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围(如上述实施例中只列出3个充电桩，实际使用时可视充电电站的规模，功率，不限于3个充电桩)。上述方案中监控器通过RS485与电流表以及充电桩间进行通讯，在实际应用时，监控器、电能采样单元及充电桩之间可通过有线模式建立连接，进行通信。也可通过无线模式(如，WIFI，ZIGBEE，蓝牙模式，红外模式)进行通信。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动车充电系统，其特征在于：

具有：

至少一个以地理区域划定的停车位区域；

至少一个设置于所述停车位区域的用于给电动车充电的充电单元；

一个监控器；

一电能采样单元；

所述监控器依据电能采样单元采样的信息，计算出剩余容量；并将所述剩余容量作为所述充电单元的最大可用容量。

2.如权利要求1所述系统，其特征在于：所述系统通过节点与电网连接，通过所述电网向所述系统提供电能。

3.如权利要求1或2所述系统，其特征在于：所述电能采样单元为电流传感器或功率检测装置。

4.如权利要求3所述系统，其特征在于：所述监控器依据电能采样单元实时采样的电流或功率的信息，计算出剩余容量，并将所述剩余容量作为所述系统的最大可用容量。

5.如权利要求4所述系统，其特征在于：通过所述监控器将所述最大可用容量分配给所述充电单元。

6.如权利要求5所述系统，其特征在于：通过所述监控器将所述最大可用容量平均分配模式给所述充电单元。

7.如权利要求5所述系统，其特征在于：通过所述监控器将所述最大可用容量按照充电容量部分休眠分配模式分配给所述充电单元。

8.如权利要求5所述系统，其特征在于：通过所述监控器将所述最大可用容量混合模式分配给所述充电单元。

9.如权利要求5所述系统，其特征在于：所述充电单元为充电桩。