CN106873552B - 群互联控制的电动汽车充电监控系统及方法 - Google Patents

群互联控制的电动汽车充电监控系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种群互联控制电动汽车充电监控系统及方法，包括：群管理控制层、群功率调度层、群功率输出层；群管理控制层与群功率调度层和群功率输出层分别通信；所述群管理控制层根据群功率调度层计算的数据向群功率输出层发送充电控制指令，所述群功率输出层将充电车辆的实时数据反馈给群管理控制层。本发明有益效果：通过采集云计算数据库数据可以对企业以及租赁充电车辆进行车辆定位、行程跟踪、人员管理等功能。

Description

群互联控制的电动汽车充电监控系统及方法
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种群互联控制的电动汽车充电监控系统及方法。
背景技术
在众多电动汽车监控应用中，有的监控系统(如充电桩站级监控)可以对局域网内的充电设备进行监控，有的监控系统(如租车公司)可以对本公司内的车辆进行管理调度，有的监控系统(如电动车企业)可以对自产的电动汽车进行数据采集。这些监控一般以局域网的方式，独立封闭的存在；随着充电设施的规模化、智能化发展，这种情况对电动汽车技术、充电设备技术、电能调度管理技术的要求越来越高，对环境资源、电能等资源的利用率越来越低，能源管理成本越来越高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种群互联控制的电动汽车充电监控系统及方法，该系统及方法一方面可以通过先进的群互联技术、群控制协调方式可形成群功率输出，另一方面可以提高资源的利用率，稳定可靠性的功能输出。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
一种群互联控制电动汽车充电监控系统，包括：群管理控制层、群功率调度层、群功率输出层；
所述群管理控制层进行功率单体数据以及充电车辆运行数据的采集与存储，同时向群功率输出层发送充电控制指令；
所述群功率调度层调用群管理控制层的数据，并结合设定区域内的电力总负荷功耗的供应调度，计算分配当前区域内的每个功率单体的实际最大输出能力、每个功率单体的充电车辆的输出功率以及未来设定时间内预定的充电需求；同时，确定当前区域能够对其它邻近区域提供的功率补偿；
所述群功率输出层用于实现对充电车辆的充电以及在设定时间内对充电车辆预定充电功率的锁存；
所述群管理控制层与群功率调度层和群功率输出层分别通信；所述群管理控制层根据群功率调度层计算的数据向群功率输出层发送充电控制指令，所述群功率输出层将充电车辆的实时数据反馈给群管理控制层。
进一步地，所述功率单体为：单个充电桩或者多个充电桩的整合或者一个充电站。
进一步地，所述群管理控制层包括：
功率数据建模：通过数据配置，建立功率单体，确定功率单体生命基础档案；根据功率单体生命基础档案构建功率单体群数据模型；
群通讯模块：用于实现群管理控制层与功率单体之间的通讯控制；
云计算数据库：用于存储功率单体的实时充电数据、功率数据、电池数据、交易数据；进行充电的充电车辆的车况、行程以及电池数据。
进一步地，所述群功率输出层包括：
功率单元充电模块：用于实现对充电车辆的充电以及输出功率的调整；
功率单元预锁模块：群管理控制层实时采集电动汽车的行驶轨迹以及车载电池容量，群功率调度层获取该数据，根据当前轨迹、剩余电量、当前车速等数据，计算出设定时间内可到达的功率单体，并根据当前功率单体生命值的高低，给出定位导航坐标；
电动汽车选取合适的功率单体后，在后期的行驶路线上，向群管理控制层发起预订充电，此时群功率调度层确认预订，并提交充电策略，群管理控制层根据充电策略调整群功率输出层，锁定此电动汽车的功率预定。
进一步地，所述群功率调度层计算分配当前区域内的每个功率单体的实际最大输出能力具体为：
当前区域内电动车辆根据历史充电数据、行程路径规划数据，分常驻车辆，临时车辆，预计车辆；
每辆电动车辆中的电池容量是不断变化的，每辆电动车辆的电池容量累加形成当前地区充电的总功率容量；
当前充电的总功率是变动的，总功率的功耗速率形成本地区的需求功率数；
根据当前区域内功率单体的地理信息和电动车辆的地理信息、行程路径，计算出功率单体潜在的电动车辆功率需求量，进一步根据电力调度量，提供合理的电力调度负荷的功耗。
进一步地，所述群功率调度层计算每个功率单体的充电车辆的输出功率以及未来设定时间内预定的充电需求具体为：
功率单体对外充电过程中，功率单体的功率输出是根据电动汽车电池的功率需求变动的；记录下每个功率单体的功率输出数据以及每辆电动汽车电池的功率需求数据，实时累加计算出当前地区的实时功率输出量和电动汽车电池总充电量；
根据电动汽车地理信息、行程路径、车速信息，预计设定时间内到达本地区进行充电的电动车辆，进一步根据电动车辆功耗，预估本地区临时供电需求量。
进一步地，所述群功率调度层确定当前区域能够对其它邻近区域提供的功率补偿；具体为：
当前地区充电的总功率容量是不断变化的，分析每一个地区的总功率容量的变动规律；根据车辆行驶的历史数据，分析出相邻地区、相近地区内经常充电的车辆信息和车辆功耗数据；根据总功率容量的变动规律和车辆功耗信息进一步分析出多个地区之间的功率补偿策略。
一种群互联控制的电动汽车充电监控系统的工作方法，包括：
群管理控制层根据设定区域内的功率调度指标，建立功率单体，进行功率单体数据以及充电车辆运行数据的采集与存储，确定功率单体生命基础档案；
群功率调度层调用群管理控制层的数据以及当前区域内充电车辆的实时数据，确定具体的充电策略，具体包括：计算分配当前区域内的每个功率单体的实际最大输出能力、每个功率单体的充电车辆的输出功率以及未来设定时间内预定的充电需求；同时，确定当前区域能够对其它邻近区域提供的功率补偿；
群管理控制层根据群功率调度层计算的数据向群功率输出层发送充电控制指令；
群功率输出层按照接收的指令完成功率输出，并且将充电车辆的实时数据反馈给群管理控制层。
本发明的有益效果：
本发明可以对充电设备进行监控，进行充电控制参数、功率数据、充电中的BMS信息进行存储、电量费用的同城异地结算、可附加web、App查看等应用。
通过采集云计算数据库数据可以对企业以及租赁充电车辆进行车辆定位、行程跟踪、人员管理等功能。
通过采集云计算数据库数据可以对电动车企提供车况数据的实时存储、车载电池信息的异常召测等功能；实现数据的有效分析以及异地结算，实现充电功率的动态调度管理。
附图说明
图1是本发明群互联控制的电动汽车充电监控系统结构示意图；
图2是本发明群管理控制层结构示意图；
图3是本发明群功率输出层结构示意图；
图4是本发明群互联控制的电动汽车充电监控方法示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进行详细说明：
本发明公开了一种群互联控制电动汽车充电监控系统，如图1所示，包括：群管理控制层、群功率调度层、群功率输出层；
群管理控制层与群功率调度层和群功率输出层分别通信；群管理控制层根据群功率调度层计算的数据向群功率输出层发送充电控制指令，群功率输出层将充电车辆的实时数据反馈给群管理控制层。
其中，群管理控制层进行功率单体数据以及充电车辆运行数据的采集与存储，同时向群功率输出层发送充电控制指令；其结构如图2所示，包括：
功率数据建模：系统通过配置，把单个充电桩作为一个功率单体、或者把多个充电桩整合成一个较大的功率单体、或者把一个充电站作为一个功率单体。本模块首先对功率单体进行抽象、通过对功率单体进行生命体特征描述，如使用情况、利用情况、故障情况、保养情况、是否维护中等特征描述，附加生命值系数因子(根据历史数据以及计划预估百分比值)组织模型，建立单体生命基础档案，进一步构建完成系统中的功率单体群模型；
群通讯模块：系统通过无线、光纤网络、485、232、CAN等通讯总线方式，完成群管理控制层与功率单体之间的通讯控制；
云计算数据库：用于存储功率单体的实时充电数据、功率数据、电池数据、交易数据；进行充电的充电车辆的车况、行程以及电池数据。
实时充电数据包括：充电单体地理信息、充电模块开机次数、充电模块关机次数、输出功率时间累积、维护时间、维护次数、故障次数、故障类型、保养时间、保养次数、保养类型等；
功率数据包括：充电电压、充电电流、充电温度、充电时长等；
车辆中的电池，有许许多多的电池单体组成、电压3～4V之间，许多单体电池或并或串组成电池组，一个或多个电池组组成一个电池箱，一个或者多个电池箱就构成了电动车电池；电动车的电池有三个状态：充电状态、放电状态、静置状态，因此电池数据：包括充电中的充电数据、车辆行驶中的放电数据、车辆静置是的损耗数据；电池基本信息包括：电池类型、充电次数、放电次数、当前SOC容量、单体个数、单体最高温度、单体最低温度、单体最高电压、单体最低电压等；
交易数据：描述用户在给车充电过程中的充电电量、可以根据计量情况来进行收费，涉及到收费可以和银联、网银等常见支付方式实现多种支付、支持在线实时结算；基本数据包括充电开始时间、充电结束时间、本次充电电量、结账类型、金额、用户编码、结账标识、结账时间等。
群功率调度层一方面分析计算各地区功率，根据电力总负荷功耗的供应调度，计算分配当前地区的每个功率单体的实际最大输出能力；具体包括：
当前地区车辆根据历史充电数据、和行程路径规划等数据，分常驻车辆，临时车辆，预计车辆；每辆电动车辆中的电池容量是不断变化的(充电、放电、损耗引起)，每辆车的电池容量累加形成当前地区充电的总功率容量；当前充电的总功率是变动的，总功率的功耗速率形成本地区的需求功率数；根据本地区的功率单体的地理信息和车辆地理信息、行程路径，计算出功率单体之间的潜在的车辆功率需求量，进一步根据电力调度量，提供合理的电力调度负荷的功耗。
群功率调度层一方面预计算各地区功率，实时计算处理当前地区的每个功率单体输出功率、以及动态计算未来2小时内预定的充电需求；具体包括：
当前地区内的功率单体给车充电过程中，功率单体的功率输出是根据汽车电池的功率需求变动的；记录下每个单体的功率输出数据，记录下每个电池的功率需求数据，可以实时累加计算出当前地区的实时功率输出量和电池总充电量；
根据车辆地理信息、行程路径、车速等信息，可以预计2小时内可到达本地区进行充电的车辆，进一步根据车辆功耗，可以增加本地区临时供电需求量。
群功率调度层一方面计算各地区功率可联合供电策略，还要处理计算剩余当前地区的每个功率单体可对外提供的功率，对就近地区提供功率补偿，实现联合供电功率输出；具体包括：
当前地区充电的总功率容量是不断变化的，分析每一个地区的总功率容量的变动规律；根据车辆行驶的历史数据，分析出相邻地区、相近地区内经常充电的车辆信息和车辆功耗数据；总功率容量的变动规律和车辆功耗信息进一步分析出多个地区联合供电策略。
群功率输出层结构如图3所示，包括：
功率单元充电模块：用于实现对充电车辆的充电以及输出功率的调整；
功率单元预锁模块：群管理控制层实时采集电动汽车的行驶轨迹以及车载电池容量，群功率调度层获取该数据，根据当前轨迹、剩余电量、当前车速等数据，计算出设定时间内可到达的功率单体，并根据当前功率单体生命值的高低，给出定位导航坐标；
电动汽车选取合适的功率单体后，在后期的行驶路线上，向群管理控制层发起预订充电，此时群功率调度层确认预订，并提交充电策略，群管理控制层根据充电策略调整群功率输出层，锁定此电动汽车的功率预定。
群功率输出层能够完成充电车辆的充电业务，确保功率输出安全完整，可根据调度进行限制调节功率。能够提供2小时内预定功能，支持预定功率锁存，预定功率取消之后解锁功能。能够对功率单元的情况实时反馈到群管理控制层。
本发明公开了一种群互联控制的电动汽车充电监控系统的工作方法，如图4所示，包括：
群管理控制层根据设定区域内的功率调度指标，建立功率单体，进行功率单体数据以及充电车辆运行数据的采集与存储，确定功率单体生命基础档案；
群功率调度层调用群管理控制层的数据以及当前区域内充电车辆的实时数据，确定具体的充电策略，具体包括：计算分配当前区域内的每个功率单体的实际最大输出能力、每个功率单体的充电车辆的输出功率以及未来设定时间内预定的充电需求；同时，确定当前区域能够对其它邻近区域提供的功率补偿；
群管理控制层根据群功率调度层计算的数据向群功率输出层发送充电控制指令；
群功率输出层按照接收的指令完成功率输出，并且将充电车辆的实时数据反馈给群管理控制层。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种群互联控制的电动汽车充电监控系统，其特征是，包括：群管理控制层、群功率调度层、群功率输出层；
所述群管理控制层进行功率单体数据以及充电车辆运行数据的采集与存储，同时向群功率输出层发送充电控制指令；
所述群功率调度层调用群管理控制层的数据，并结合设定区域内的电力总负荷功耗的供应调度，计算分配当前区域内的每个功率单体的实际最大输出能力、每个功率单体的充电车辆的输出功率以及未来设定时间内预定的充电需求；同时，确定当前区域能够对其它邻近区域提供的功率补偿；
所述计算分配当前区域内的每个功率单体的实际最大输出能力具体为：
当前区域内电动车辆根据历史充电数据、行程路径规划数据，分常驻车辆，临时车辆，预计车辆；
每辆电动车辆中的电池容量是不断变化的，每辆电动车辆的电池容量累加形成当前地区充电的总功率容量；
当前充电的总功率是变动的，总功率的功耗速率形成本地区的需求功率数；
根据当前区域内功率单体的地理信息和电动车辆的地理信息、行程路径，计算出功率单体潜在的电动车辆功率需求量，进一步根据电力调度量，提供合理的电力调度负荷的功耗；
所述群功率输出层用于实现对充电车辆的充电以及在设定时间内对充电车辆预定充电功率的锁存；
所述群管理控制层与群功率调度层和群功率输出层分别通信；所述群管理控制层根据群功率调度层计算的数据向群功率输出层发送充电控制指令，所述群功率输出层将充电车辆的实时数据反馈给群管理控制层。
2.如权利要求1所述的一种群互联控制的电动汽车充电监控系统，其特征是，所述功率单体为：单个充电桩或者多个充电桩的整合或者一个充电站。
3.如权利要求1所述的一种群互联控制的电动汽车充电监控系统，其特征是，所述群管理控制层包括：
功率数据建模：通过数据配置，建立功率单体，确定功率单体生命基础档案；根据功率单体生命基础档案构建功率单体群数据模型；
群通讯模块：用于实现群管理控制层与功率单体之间的通讯控制；
云计算数据库：用于存储功率单体的实时充电数据、功率数据、电池数据、交易数据；进行充电的充电车辆的车况、行程以及电池数据。
4.如权利要求1所述的一种群互联控制的电动汽车充电监控系统，其特征是，所述群功率输出层包括：
功率单元充电模块：用于实现对充电车辆的充电以及输出功率的调整；
功率单元预锁模块：群管理控制层实时采集电动汽车的行驶轨迹以及车载电池容量，群功率调度层获取该数据，根据当前轨迹、剩余电量、当前车速数据，计算出设定时间内可到达的功率单体，并根据当前功率单体生命值的高低，给出定位导航坐标；
电动汽车选取合适的功率单体后，在后期的行驶路线上，向群管理控制层发起预订充电，此时群功率调度层确认预订，并提交充电策略，群管理控制层根据充电策略调整群功率输出层，锁定此电动汽车的功率预定。
5.如权利要求1所述的一种群互联控制的电动汽车充电监控系统，其特征是，所述群功率调度层计算每个功率单体的充电车辆的输出功率以及未来设定时间内预定的充电需求具体为：
功率单体对外充电过程中，功率单体的功率输出是根据电动汽车电池的功率需求变动的；记录下每个功率单体的功率输出数据以及每辆电动汽车电池的功率需求数据，实时累加计算出当前地区的实时功率输出量和电动汽车电池总充电量；
根据电动汽车地理信息、行程路径、车速信息，预计设定时间内到达本地区进行充电的电动车辆，进一步根据电动车辆功耗，预估本地区临时供电需求量。
6.如权利要求1所述的一种群互联控制的电动汽车充电监控系统，其特征是，所述群功率调度层确定当前区域能够对其它邻近区域提供的功率补偿；具体为：
当前地区充电的总功率容量是不断变化的，分析每一个地区的总功率容量的变动规律；根据车辆行驶的历史数据，分析出相邻地区、相近地区内经常充电的车辆信息和车辆功耗数据；根据总功率容量的变动规律和车辆功耗信息进一步分析出多个地区之间的功率补偿策略。
7.一种如权利要求1所述的群互联控制的电动汽车充电监控系统的工作方法，其特征是，包括：
群管理控制层根据设定区域内的功率调度指标，建立功率单体，进行功率单体数据以及充电车辆运行数据的采集与存储，确定功率单体生命基础档案；
群功率调度层调用群管理控制层的数据以及当前区域内充电车辆的实时数据，确定具体的充电策略，具体包括：计算分配当前区域内的每个功率单体的实际最大输出能力、每个功率单体的充电车辆的输出功率以及未来设定时间内预定的充电需求；同时，确定当前区域能够对其它邻近区域提供的功率补偿；
群管理控制层根据群功率调度层计算的数据向群功率输出层发送充电控制指令；
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