CN108215820A - 一种基于台区用电信息的电动汽车充电控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于台区用电信息的电动汽车充电控制系统及方法，充电桩将采集的客户需求信息以及电动汽车电池电量信息上传给台区中央控制器；台区中央控制器用于采集台区实时用电信息，并对采集的台区实时用电信息进行分析，得出当前区域台区变压器容量余量，台区中央控制器用于根据当前台区变压器容量余量计算当前允许同时进行充电工作的充电桩数量，台区中央控制器接收各充电桩上传的电动汽车电池电量信息和客户需求信息，与计算得出的当前允许同时进行充电工作的充电桩数量进行综合分析判断，发出相应的指令信号给充电桩，控制电动汽车的充电状态。其利用各小区台区变压器容量的余量，来为电动汽车进行充电服务。

Description

一种基于台区用电信息的电动汽车充电控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电动汽车充电领域，特别涉及一种基于台区用电信息的电动汽车充电控制系统及方法。

背景技术

随着汽车工业飞速发展，我国石油消耗对外依存度持续 升高，2013 年已达58.1%，石油短缺局面日益加剧。 电动汽车发展对我国具有重大意义，一方面可以提高 电能替代，有效减少单位 GDP 能耗，另一方面可以有效破解环 境约束，解决雾霾等大气污染问题。

然而电动汽车的普及，需要相应的基础设施，特别是充电站，充电桩的大力建设为基础才能实现。

充电桩分直流充电桩，充电桩和交直流一体充电桩。其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。

利用直流充电桩的优点是：充电快；不足是：对电力系统的冲击大，建设成本高，大电流快充电会对电池造成损伤等问题。根据国家对于电动汽车充电桩的建设规划：2017年全国将建90万个充电桩，其中的80万个个人桩均为交流桩，到2020年充电桩数量将达480万个，其中约90%为交流充电桩。

目前建设的交流充电站主要是集中式提供充电服务的模式，有专门配套的变压器为交流充电站中充电桩提供电能。而电动汽车的逐渐普及，电动汽车的保有量不断增加，电动汽车的充电需求也会逐渐庞大 。那么在建设这类型交流充电站时，绝非仅仅一个交流充电站中树立几个或者十几个充电桩能够满足需求的。一个设计几十个充电桩的交流充电站才更符合科学的建设规划，也是未来此类型交流充电站建设规模的发展趋势。而充电桩数量过多，使得交流充电站配套的变压器容量设计越来越大，导致变压器的体积随之不断提升，一个交流充电站所占用的土地面积也会更大。随着电动汽车保有量不断攀升，交流充电站建设数量也必须不断跟进，将会安装更多更大的变压器，占用更多的土地资源，这其中的成本开销是巨大的。不断设计制造容量更大，体积庞大的变压器，占用更多的土地资源，这是我们所不能接受的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种基于台区用电信息的电动汽车充电控制系统及方法，其利用各小区台区变压器容量的余量，来为电动汽车进行充电服务，使得本发明可以取消交流充电站专用配套的变压器，使得土地资源占用减小，购置变压器和土地资源的成本大大节省了，减少交流充电站的建设成本开支。

一般情况下，居民用电不会发生所有家庭满负荷同时用电的情景，而台区变压器的容量设计是根据该区域居民用电最大总量在考虑需用系数与同时系数后进行设计的，那么通常台区变压器的容量就存在一定的余量。充电桩可以利用该台区变压器容量的余量，来为电动汽车进行充电服务。

本发明的目的是采用下述方案实现的：一种基于台区用电信息的电动汽车充电控制系统，包括一台台区中央控制器和若干充电桩（含控制器），以下简称“充电桩”。所述充电桩用于采集客户需求信息以及电动汽车电池电量信息，并将采集的客户需求信息以及电动汽车电池电量信息上传给台区中央控制器。所述客户需求信息有客户选择的充电模式信息以及主动停止充电指令信息。所述台区中央控制器与用电信息采集系统或台区电能计量表的485口连接，用于采集台区实时用电信息，并对采集的台区实时用电信息进行分析，得出当前区域台区变压器容量余量，所述台区中央控制器用于根据当前台区变压器容量余量计算当前允许同时进行充电工作的充电桩数量。所述台区中央控制器最多只能发出与此计算数量相同的充电指令。所述台区中央控制器用于发送显示相关命令给充电桩，控制充电桩显示相应信息，所述台区中央控制器接收各充电桩上传的电动汽车电池电量信息和客户需求信息（如客户选择的充电模式信息和主动停止充电指令信息），与计算得出的当前允许同时进行充电工作的充电桩数量N进行综合分析，在不超出台区变压器容量余量的前提下，按照设定的充电规则发出相应的指令信号给充电桩，所述充电桩用于接收充电桩智能控制器下发的指令信号，控制电动汽车的充电状态。在不超出台区变压器容量余量的前提指的是台区中央控制器最多只能发出N个充电指令，N为当前允许同时进行充电工作的充电桩数量，即台区中央控制器只能控制最多有N个电动汽车同时充电，至于具体是选择哪几个电动汽车进行充电，则根据客户选择的充电模式、主动停止充电指令配合设定的充电规则决定。所述台区中央控制器依据设计的价格决策，决定当前的急充模式充电价格和智能充模式充电价格，发出相关显示信息命令充电桩，控制充电桩中显示器显示充电价格，并按照此价格进行计价。

当电动汽车电池电量充满或者客户选择主动停止充电时，充电桩控制其充电接头断电，并将客户操作的主动停止充电指令信息上传给台区中央控制器。

充电桩与台区中央控制器之间可以直接传递信息，也可以在充电桩与台区中央控制器之间设置中间设备，中间设备将设定区域的多个充电桩的信息集中收集后再传递给台区中央控制器，台区中央控制器将指令先传递给中间设备后再由中间设备分别对应下发给各充电桩。

所述充电桩设有控制单元、第三通信模块、电源单元、电动汽车充电控制电路、电动汽车电池电量采集电路以及指令输入单元和显示单元，所述电源单元用于给控制单元、第三通信模块、电动汽车充电控制电路、电动汽车电池电量采集电路、指令输入单元、显示单元供电；所述控制单元分别与第三通信模块、电动汽车电池电量采集电路、电动汽车充电控制电路、指令输入单元和显示单元电连接；所述电动汽车电池电量采集电路用于采集电动汽车电池电量并传递给控制单元；所述指令输入单元用于采集客户需求信息并传递给控制单元；所述控制单元经第三通信模块上传电动汽车电池电量信息以及客户需求信息给台区中央控制器以及接收台区中央控制器下发的指令信号和显示相关命令；所述控制单元用于接收台区中央控制器下发的指令信号，输出控制信号给电动汽车充电控制电路，控制充电接头的通电或断电，控制电动汽车的充电状态，所述控制单元用于接收台区中央控制器下发的显示相关命令，控制显示单元显示相应信息。优选地，所述指令输入单元、显示单元采用触摸屏。第三通信模块可以采用有线通信模块或无线通信模块，优选地，所述第三通信模块为载波通信模块，所述载波通信模块与电力线连接。所述电动汽车电池电量采集电路可以采用现有充电桩自带的电量采集装置。控制单元为单片机。充电接头经接触器与交流电连接。接触器的触点的一端与充电接头连接，接触器的触点的另一端与电力线连接，所述接触器的线圈的通电或断电由继电器控制，继电器通过单片机控制。单片机通过ULN2803LW驱动继电器。

所述充电桩包括充电桩本体与充电桩智能控制器，本发明的充电桩本体可以与现有的充电桩相同。本发明的充电桩智能控制器包括控制单元、第三通信模块、电源单元、电动汽车充电控制电路、电动汽车电池电量采集电路，本发明的充电桩与现有的充电桩的区别重点在本发明的充电桩是否进行充电，由充电桩智能控制器收到的台区中央控制器的下达的控制命令决定。

所述台区中央控制器设有控制单元、通信模块和电源单元，所述电源单元用于给控制单元、通信模块分别供电，所述控制单元经第一通信模块下发指令信号和显示相关命令给充电桩以及接收充电桩上传的电动汽车电池电量信息以及客户需求信息，所述控制单元通过第二通信模块与用电信息采集系统连接，用于采集台区实时用电信息，所述控制单元用于对采集的台区实时用电信息进行分析，得出当前区域台区变压器容量余量，所述控制单元用于根据当前台区变压器容量余量计算当前允许同时进行充电工作的充电桩数量，所述控制单元用于接收各充电桩上传的电动汽车电池电量信息和客户需求信息，与计算得出的当前允许同时进行充电工作的充电桩数量进行综合分析，在不超出台区变压器容量余量的前提下，按照设定的充电规则发出相应的指令信号给充电桩，控制电动汽车的充电状态，所述控制单元用于发出相关显示命令给充电桩，控制充电桩显示相应信息，如当前可进行充电工作的充电桩总数和剩余数量以及充电价格等。优选地，台区中央控制器的控制单元为单片机。第一通信模块可以采用有线通信模块或无线通信模块，优选地，所述第一通信模块为载波通信模块，所述载波通信模块与电力线连接。所述第二通信模块可以采用485通讯模块，当然也可以采用载波通信模块等。用电信息采集系统采集的信息可以通过485通讯或者载波通讯上传到台区中央控制器。

所述台区中央控制器还设有指令输入单元和显示单元，可以供设置各种模式充电费用价格等等。所述指令输入单元、显示单元与台区中央控制器的控制单元电连接。优选地，所述指令输入单元、显示单元采用触摸屏。

台区中央控制器内设有如下充电规则：允许客户选择急充模式和智能充模式，设定急充模式的充电电价高于智能充模式的充电电价，台区中央控制器在给请求急充模式的电动汽车分配完电力资源后，才将剩余电力资源分配给请求智能充模式的电动汽车；若客户选择的是急充模式，则在不超出台区变压器容量余量的前提下，允许足够数量的充电桩为请求急充模式的电动汽车连续充电，直到请求急充模式的电动汽车电池电量充满或者客户主动停止充电；若客户选择的是智能充模式，在不超出台区变压器容量余量的前提下，允许足够数量的充电桩按待充电动汽车电池电量由低到高的顺序为请求智能充模式的电动汽车断续充电，直到电动汽车电池电量充满或者客户主动停止充电。

台区中央控制器通过充电桩采集所有待充电动汽车的电池电量信息，台区中央控制器从获取的请求智能充模式的电动汽车的电池电量信息中，按电池电量由低到高的顺序，选取当前允许智能充的数量的电动汽车进行充电，当碰到某一电池电量位置对应若干电动汽车，若当前剩余允许进行充电的电动汽车数量大于或等于该电池电量位置对应的电动汽车的数量，则选取该电池电量位置对应的全部电动汽车进行充电，若当前剩余允许进行充电的电动汽车数量小于该电池电量位置对应的电动汽车的数量，则从该电池电量位置对应的电动汽车中随机选取所需数量的电动汽车进行充电。

一种基于台区用电信息的电动汽车充电控制方法，采用了上述电动汽车充电控制系统，其方法步骤包括：

1）设置急充模式与智能充模式，两种充电模式分别对应两种充电价格，分别为急充模式充电价格与智能充模式充电价格（两种电价的价差由国家相关政策决定），急充模式充电价格高于智能充模式充电价格；

2）台区中央控制器实时采集台区实时用电信息，并对采集的台区实时用电信息进行分析，得出当前区域台区变压器容量余量，所述台区中央控制器根据当前台区变压器容量余量计算当前允许同时进行充电工作的充电桩数量，并发出相关显示信息命令给充电桩，控制充电桩的显示器显示当前可进行充电工作的充电桩总数和剩余数量；

3）台区中央控制器参照供电网高峰平谷期的电价，决定当前的急充模式充电价格和智能充模式充电价格，发出相关显示信息命令给充电桩，控制充电桩的显示器显示充电价格，并按照此价格进行计价；

4）充电桩自动采集电动汽车电池电量和客户选择的充电模式信息，并将电动汽车电池电量和客户选择的充电模式信息上传到台区中央控制器；

5）台区中央控制器接收各充电桩上传的电动汽车电池电量信息和客户选择的充电模式信息，与计算得出的当前允许同时进行充电工作的充电桩数量进行综合分析，在不超出台区变压器容量余量的前提下，按照设定的充电规则分别发出充电指令给相应的充电桩，控制充电桩给电动汽车充电，直到电动汽车电池电量充满或者客户主动停止充电；

6）当电动汽车电池电量充满或者客户主动停止充电，充电桩停止给电动汽车充电；

7）停止计价，并进行费用结算。

当充电桩接收到台区中央控制器下发的充电指令时，其充电接头通电，并开始计价，当充电桩接收到台区中央控制器下发的停止充电指令时，其充电接头断电，并停止计价，所述充电桩用于上传费用结算信号到台区中央控制器，所述台区中央控制器接收到费用结算信号后进行费用结算处理。

台区中央控制器内设有如下充电规则：台区中央控制器在给请求急充模式的电动汽车分配完电力资源后，才将剩余电力资源分配给请求智能充模式的电动汽车；若客户选择的是急充模式，则在不超出台区变压器容量余量的前提下，允许足够数量的充电桩按收到急充命令的先后顺序为请求急充模式的电动汽车进行充电，直到请求急充模式的电动汽车电池电量充满或者客户主动停止充电；若客户选择的是智能充模式，在不超出台区变压器容量余量的前提下，允许足够数量的充电桩按待充电动汽车电池电量由低到高的顺序为请求智能充模式的电动汽车进行充电，直到电动汽车电池电量充满或者客户主动停止充电。急充模式用于满足急需为电动汽车充电的客户。

台区中央控制器从获取的请求智能充模式的电动汽车的电池电量信息中，按电池电量由低到高的顺序，选择请求智能充模式的电动汽车进行充电，当碰到某一电池电量位置对应若干电动汽车，若当前剩余允许进行智能充的电动汽车数量大于或等于该电池电量位置对应的电动汽车的数量，则选取该电池电量位置对应的全部电动汽车进行充电，若当前剩余允许进行智能充的电动汽车数量小于该电池电量位置对应的电动汽车的数量，则从该电池电量位置对应的电动汽车中随机选取所需数量的电动汽车进行充电。

充电桩充电价格采用浮动价格，在此基础上又设计两档充电价格，分别为急充模式充电价格和智能充模式充电价格，急充模式充电价格高于智能充模式充电价格。

供电网络对应高峰平谷期，不同时段的用电价格也有高有低。所以，在设计充电桩充电价格时，也参照供电网高峰平谷期的电价为基础进行设计，充电桩急充模式和智能充模式的充电价格也是在不停变化的。其目的在于利用价格因素移峰填谷，减少电网负担，保持供电平稳。急充模式充电价格在浮动价格基础上增加，对应智能充模式充电价格要高。这是为了满足特别需要对电动汽车进行充电的客户需求，但同时因为优先占用了充电电力资源，所以价格会有所提升。这也是满足客户急需需求外，鼓励人们使用智能充模式，尽量平均分配充电电力资源。

智能充模式充电价格在浮动价格基础上增加，对应急充模式充电价格要低。智能充模式能够较为平均的分配充电电力资源，也因为在充电电力资源上不具备优先权，电动汽车充电时间相对急充模式长的原因，所以充电价格比急充模式充电价格低。同时也是通过价格因素，鼓励没有急充需求的客户尽量使用智能充模式充电。

本发明具有的优点是：由于本基于台区用电信息的电动汽车充电控制系统的台区中央控制器用于采集用电信息采集系统中的台区实时用电信息，并对采集的台区实时用电信息进行分析，得出当前区域台区变压器容量余量，所述台区中央控制器用于根据当前台区变压器容量余量计算当前允许同时进行充电工作的充电桩数量。所述台区中央控制器接收各充电桩上传的电动汽车电池电量信息和客户选择的充电模式信息，与计算得出的当前允许同时进行充电工作的充电桩数量进行综合分析，在不超出台区变压器容量余量的前提下，按照设定的充电规则发出相应的指令信号给充电桩，所述充电桩用于接收台区中央控制器下发的指令信号，控制其充电接头的通电或断电，控制电动汽车的充电状态。本发明实现了在不超出台区变压器容量余量的前提下，利用台区变压器容量余量给电动汽车充电，使得本发明可以取消交流充电站专用配套的变压器，使得土地资源占用减小，购置变压器和土地资源的成本大大节省了，减少交流充电站的建设成本开支。

且本发明还具有急充模式与智能充模式两种充电模式功能，两种功能分别对应两种充电价格，分别为急充模式充电价格与智能充模式充电价格。当然，还可以增加其他模式。急充模式充电价格比智能充模式充电价格要高，这是为了满足特别需要对电动汽车进行充电的客户需求，但同时因为优先占用了充电电力资源，所以价格会有所提升。这也是满足客户急需需求外，鼓励人们使用智能充模式，尽量平均分配充电电力资源。台区中央控制器在给急充模式的充电桩分配完电力资源后，才将剩余电力资源分配给智能充模式的充电桩。智能充模式能够较为平均的分配充电电力资源，也因为在充电电力资源上不具备优先权，电动汽车充电时间相对急充模式长的原因，所以充电价格比急充模式充电价格低。同时也是通过价格因素，鼓励没有急充需求的客户尽量使用智能充模式充电。

又由于供电网络对应高峰平谷期，不同时段的用电价格也有高有低。所以，本发明在设计充电桩充电价格时，也参照供电网高峰平谷期的电价为基础进行设计，充电桩急充模式和智能充模式的充电价格也是在不停变化的。其目的在于利用价格因素移峰填谷，减少电网负担，保持供电平稳。

本发明通过分析台区用电信息得到的电网负荷状态与电动汽车电池状态信息的采集，结合用户充电方式选择需求进行综合分析，来控制电动汽车电池的充电状态。在用电低谷时，鼓励电动汽车依据电池电量依次排队逐步接入充电；而在用电高峰时，除非用户要求快速充电完成，建议不进行充电，尽量不为电网增添负担。从而实现了台区变压器不增容情况下，也能为电动汽车提供一定容量的充电负荷，解决了电动汽车的推广应用中最为迫切与急需解决的两大主要问题：

1、电动车充电不便，居民自有充电桩建设困难；

2、电动汽车充电负荷无序接入加重电网的峰谷差危及电网安全。

附图说明

图1为本发明的基于台区用电信息的电动汽车充电控制系统的总体框架图；

图2为本发明的台区中央控制器的原理框图；

图3为本发明的充电桩的原理框图；

图4为本发明的电动汽车充电控制方法的流程图。

具体实施方式

参见图1至图3，一种基于台区用电信息的电动汽车充电控制系统，包括一台台区中央控制器和若干充电桩，所述充电桩用于采集客户需求信息以及电动汽车电池电量信息，并将采集的客户需求信息以及电动汽车电池电量信息上传给台区中央控制器。所述客户需求信息有客户选择的充电模式信息以及主动停止充电指令信息。所述台区中央控制器与用电信息采集系统或台区电能计量表的485口连接，用于采集台区实时用电信息，并对采集的台区实时用电信息进行分析，得出当前区域台区变压器容量余量，所述台区中央控制器用于根据当前台区变压器容量余量计算当前允许同时进行充电工作的充电桩数量。所述台区中央控制器最多只能发出与此计算数量相同的充电指令。所述台区中央控制器用于发送显示相关命令给充电桩，控制充电桩显示相应信息，所述台区中央控制器接收各充电桩上传的电动汽车电池电量信息和客户选择的充电模式信息，与计算得出的当前允许同时进行充电工作的充电桩数量进行综合分析，在不超出台区变压器容量余量的前提下，按照设定的充电规则有序的发出相应的指令信号给充电桩，所述充电桩用于接收充电桩智能控制器下发的指令信号，控制电动汽车的充电状态。所述台区中央控制器依据设计的价格决策，决定当前的急充模式充电价格和智能充模式充电价格，发出相关显示信息命令充电桩，控制充电桩中显示器显示充电价格，并按照此价格进行计价。

台区中央控制器内设有如下充电规则：允许客户选择急充模式和智能充模式，设定急充模式的充电电价高于智能充模式的充电电价，台区中央控制器在给请求急充模式的电动汽车分配完电力资源后，才将剩余电力资源分配给请求智能充模式的电动汽车；若客户选择的是急充模式，则在不超出台区变压器容量余量的前提下，允许足够数量的充电桩收到急充命令的先后顺序为请求急充模式的电动汽车连续充电，直到请求急充模式的电动汽车电池电量充满或者客户主动停止充电；若客户选择的是智能充模式，在不超出台区变压器容量余量的前提下，允许足够数量的充电桩按待充电动汽车电池电量由低到高的顺序为请求智能充模式的电动汽车断续充电，智能充过程中存在随机选择，直到电动汽车电池电量充满或者客户主动停止充电。急充模式用于满足急需为电动汽车充电的客户。

台区中央控制器从获取的请求智能充模式的电动汽车的电池电量信息中，按电池电量由低到高的顺序，选择请求智能充模式的电动汽车进行充电，当碰到某一电池电量位置对应若干电动汽车，若当前剩余允许进行智能充的电动汽车数量大于或等于该电池电量位置对应的电动汽车的数量，则选取该电池电量位置对应的全部电动汽车进行充电，若当前剩余允许进行智能充的电动汽车数量小于该电池电量位置对应的电动汽车的数量，则从该电池电量位置对应的电动汽车中随机选取所需数量的电动汽车进行充电；台区中央控制器按收到急充命令的先后顺序选择请求急充模式的电动汽车进行充电。

例如：假设当前台区变压器容量余量允许12台充电桩进行充电，有17台电动汽车需要充电。其中有2台急需充电的电动汽车选择急充模式。那么剩下的15台电动汽车只能有十台可以进行智能充。这15台电动汽车中，剩余15%、20%、25%电量的电动汽车分别有5台。根据智能充模式规则，剩余15%电量的电动汽车5台，数量小于允许进行智能充的交流充电桩数量10台，5台全部可以充电。剩余20%电量的电动汽车5台，数量等于剩余允许进行智能充的交流充电桩数量5台，这5台电动汽车全部可以充电。剩余25%电量的5台电动汽车等待充电。假设充电一段时间后，这10台电动汽车都充了5%的电量。此时，剩余20%电量的电动汽车有5台，剩余25%电量的电动汽车有10台。根据智能充模式规则，剩余20%电量的电动汽车5台，数量小于允许进行智能充的交流充电桩数量，5台全部可以充电。剩余电量25%的电动汽车有10台，数量大于剩余允许进行智能充的交流充电桩数量5台，所以从10台电动汽车中随机选择5台进行充电。如此循环往复，直到电动汽车电量充满或者客户主动停止充电。

若其中有12台急需充电的电动汽车选择急充模式。则12台急需充电的电动汽车都进行充电。若其中有17台急需充电的电动汽车选择急充模式，则按照收到急充命令的先后顺序选择12台急需充电的电动汽车进行充电，直到电动汽车电量充满或者客户主动停止充电。

充电桩充电价格采用浮动价格，在此基础上又设计两档充电价格，分别为急充模式充电价格和智能充模式充电价格，急充模式充电价格高于智能充模式充电价格。

1）浮动价格

供电网络存在高峰平谷期，不同时段的用电价格也有高有低。所以，在设计交流充电桩充电价格时，也参照供电网高峰平谷期的电价为基础进行设计，交流充电桩急充模式和智能充模式的充电价格也是在不停变化的。其目的在于利用价格因素移峰填谷，减少电网负担，保持供电平稳。

2）急充模式充电价格

急充模式充电价格在浮动价格基础上增加，对应智能充模式充电价格要高。

这是为了满足特别需要对电动汽车进行充电的客户需求，但同时因为优先占用了充电电力资源，所以价格会有所提升。这也是满足客户急需需求外，鼓励人们使用智能充模式，尽量平均分配充电电力资源。

3）智能充模式充电价格

智能充模式充电价格在浮动价格基础上增加，对应急充模式充电价格要低。

智能充模式能够较为平均的分配充电电力资源，也因为在充电电力资源上不具备优先权，电动汽车充电时间相对急充模式长的原因，所以充电价格比急充模式充电价格低。同时也是通过价格因素，鼓励没有急充需求的客户尽量使用智能充模式充电。

所述台区中央控制器设有控制单元、电源单元，所述电源单元用于给台区中央控制器供电，所述控制单元经载波通信模块与电力线连接，用于下发指令信号和显示相关命令给充电桩以及接收充电桩上传的各种信息，所述控制单元通过载波通信模块或485通讯模块与用电信息采集系统连接，用于采集台区实时用电信息，所述控制单元用于对采集的台区实时用电信息进行分析，得出当前区域台区变压器容量余量，所述控制单元用于根据当前台区变压器容量余量计算当前允许同时进行充电工作的充电桩数量，所述控制单元用于接收各充电桩上传的电动汽车电池电量信息和客户选择的充电模式信息，与计算得出的当前允许同时进行充电工作的充电桩数量进行综合分析，在不超出台区变压器容量余量的前提下，按照设定的充电规则发出相应的指令信号给充电桩，控制电动汽车的充电状态，所述控制单元用于发出相关显示命令给充电桩，控制充电桩显示相应信息，如当前可进行充电工作的充电桩总数和剩余数量以及充电价格等。优选地，控制单元为单片机。电源单元包括第一电源转换电路、第二电源转换电路、第三电源转换电路，第一电源转换电路用于将220V交流电源转换成24V直流电源，所述第二电源转换电路用于将24V直流电源转换成5V直流电源，第三电源转换电路用于将5V直流电源转换成3.3V直流电源。本实施例的载波通信模块采用型号为LM1893 的芯片。所述台区中央控制器还设有指令输入单元和显示单元，所述指令输入单元、显示单元与控制单元电连接。优选地，所述指令输入单元、显示单元采用LCD触摸屏。

台区中央控制器相当于整个系统的大脑，由它搜集信息进行逻辑判断，得出结论后下达命令。台区中央控制器通过RS485采集来自用电信息采集系统的台区实时用电信息，台区中央控制器对台区实时用电信息进行分析，得出当前区域台区变压器容量余量，再通过计算得出当前可同时进行充电工作的交流充电桩数量。因为充电桩中为电动汽车充电的电力资源是来自台区变压器容量余量，电力资源有限，不可能所有充电桩都进行充电工作，这会对普通居民用电造成影响。所以需要根据当前台区变压器容量余量，灵活控制可进行充电工作的充电桩数量。

例如：

设，有315KVA容量变压器一台，除去当前居民用电后，变压器当前容量剩余50KVA。一个充电桩输出电压AC380V，输出电流12A。根据公式

P=UI

得出一个充电桩视在功率为4560VA，即4.56KVA。

则可以进行充电工作的充电桩数量约为：

50KVA/4.56KVA≈10.96（个）

所以可以同时进行充电工作的充电桩最大数量为10个。

充电模式的选择由客户根据需求决定，在充电桩中的操作界面进行操作。然后对客户需求信息进行采集。当充电接头插入电动汽车时，充电桩便自动开始采集电动汽车电池电量信息。采集此类信息主要用途在智能充模式时，进行随机选择充电中，需要使用电池电量信息作为依据。在允许数量范围内进行充电工作的充电桩，又根据不同充电模式对应的充电规则进行充电。同时，若处于智能充模式或者电池充满停充，还要使用采集到的电池电量信息作为逻辑判断依据。

优选地，台区中央控制器与台区总表间采用有线连接方式，以RS485进行通信。由台区总表单方向传输台区实时用电信息给台区中央控制器。 台区中央控制器与充电桩间采用载波通信，以无线电波形式进行通信。他们之间的通信内容较多，涉及交流充电桩上传至台区中央控制器的电动汽车电池电量信息、客户需求信息（急充模式、智能充模式、停止充电）、费用结算信息。台区中央控制器对控制器发出的不同充电命令、对交流充电桩中显示器发出的当前可进行充电工作的交流充电桩总数与剩余数量显示相关命令，当前急充模式充电价格和智能充模式充电价格显示相关命令等。

所述充电桩设有控制单元、载波通信模块、电源单元、电动汽车充电控制电路、电动汽车电池电量采集电路以及指令输入单元和显示单元，所述电源单元用于给控制单元、载波通信模块、电动汽车充电控制电路、电动汽车电池电量采集电路、指令输入单元、显示单元供电；所述控制单元分别与载波通信模块、电动汽车电池电量采集电路、电动汽车充电控制电路、指令输入单元和显示单元电连接；所述控制单元经载波通信模块与电力线连接，用于上传各种信息给台区中央控制器以及接收台区中央控制器下发的指令信号和显示相关命令；所述电动汽车电池电量采集电路用于采集电动汽车电池电量并传递给控制单元；所述指令输入单元用于采集客户需求信息并传递给控制单元；所述控制单元用于接收台区中央控制器下发的指令信号，输出控制信号给电动汽车充电控制电路，控制充电接头的通电或断电，控制电动汽车的充电状态，所述控制单元用于接收台区中央控制器下发的显示相关命令，控制显示单元显示相应信息。优选地，所述指令输入单元、显示单元采用触摸屏，如LCD触摸屏。所述电动汽车电池电量采集电路包括充电桩自带的电量采集装置，电量采集装置用于将采集的电动汽车电池电量信息经485通讯模块或载波通信模块传递给控制单元。控制单元为单片机。本实施例的载波通信模块采用型号为LM1893 的芯片。所述电动汽车充电控制电路包括接触器和继电器，所述充电接头经接触器与交流电连接。接触器的触点的一端与充电接头连接，接触器的触点的另一端与电力线连接，所述接触器的线圈的通电或断电由继电器控制，继电器通过单片机控制。单片机通过ULN2803LW驱动继电器。每个充电桩可以设置一个充电接头或多个充电接头。本实施例的每个充电桩设置两个充电接头。所述充电桩还设有充电指示电路，该充电指示电路采用发光二级管对各充电接头通电与否进行指示。当然，本发明的充电桩还可具有供刷卡消费的功能以及还可以提供打印凭条等功能，总之，本发明的充电桩除了具有本发明的功能外还具有现有充电桩的各种功能。

参见图4，本实施例公开了一种基于台区用电信息的电动汽车充电控制方法，采用了上述电动汽车充电控制系统，其方法步骤包括：

1）设置急充模式与智能充模式，两种充电模式分别对应两种充电价格，分别为急充模式充电价格与智能充模式充电价格，急充模式充电价格高于智能充模式充电价格；

2）台区中央控制器实时采集台区实时用电信息，并对采集的台区实时用电信息进行分析，得出当前区域台区变压器容量余量，所述台区中央控制器根据当前台区变压器容量余量计算当前允许同时进行充电工作的充电桩数量，并发出相关显示信息命令给充电桩，控制充电桩的显示器显示当前可进行充电工作的充电桩总数和剩余数量以及各桩预计充电完成时间（以过去的负荷变化规律进行预测）；

3）台区中央控制器参照供电网高峰平谷期的电价，决定当前的急充模式充电价格和智能充模式充电价格，发出相关显示信息命令给充电桩，控制充电桩的显示器显示充电价格，并按照此价格进行计价；

4）客户通过操作界面选择充电模式，将充电接头与待充电电动汽车连接，充电桩自动采集电动汽车电池电量，并将电动汽车电池电量和客户选择的充电模式信息上传到台区中央控制器；

5）台区中央控制器接收各充电桩上传的电动汽车电池电量信息和客户选择的充电模式信息，与计算得出的当前允许同时进行充电工作的充电桩数量进行综合分析，在不超出台区变压器容量余量的前提下，按照设定的充电规则分别发出充电指令给相应的充电桩，控制充电桩给电动汽车充电，直到电动汽车电池电量充满或者客户主动停止充电；

6）当电动汽车电池电量充满或者客户主动停止充电，台区中央控制器发出停止充电指令给相应的充电桩，充电桩停止给电动汽车充电；

7）充电桩停止给电动汽车充电后，停止计价，并进行费用结算。

充电指令下发后充电接头通电后开始计价。停止充电指令下发后，充电接头断电后停止计价，停止计价后开始进行费用结算，通过各种充电模式的费用标准结合充电所以电量进行费用结算。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种基于台区用电信息的电动汽车充电控制系统，其特征在于：包括一台台区中央控制器和若干充电桩，所述充电桩用于采集客户需求信息以及电动汽车电池电量信息，并将采集的客户需求信息以及电动汽车电池电量信息上传给台区中央控制器；所述台区中央控制器与用电信息采集系统或台区电能计量表的485口连接，用于采集台区实时用电信息，并对采集的台区实时用电信息进行分析，得出当前区域台区变压器容量余量，所述台区中央控制器用于根据当前台区变压器容量余量计算当前允许同时进行充电工作的充电桩数量，所述台区中央控制器用于发送显示相关命令给充电桩，控制充电桩显示相应信息，所述台区中央控制器接收各充电桩上传的电动汽车电池电量信息和客户需求信息，与计算得出的当前允许同时进行充电工作的充电桩数量进行综合分析，在不超出台区变压器容量余量的前提下，按照设定的充电规则发出相应的指令信号给充电桩，所述充电桩用于接收充电桩智能控制器下发的指令信号，控制电动汽车的充电状态。

2.根据权利要求1所述的电动汽车充电控制系统，其特征在于：台区中央控制器内设有如下充电规则：允许客户选择急充模式和智能充模式，设定急充模式的充电电价高于智能充模式的充电电价，台区中央控制器在给请求急充模式的电动汽车分配完电力资源后，才将剩余电力资源分配给请求智能充模式的电动汽车；若客户选择的是急充模式，则在不超出台区变压器容量余量的前提下，允许足够数量的充电桩为请求急充模式的电动汽车连续充电，直到请求急充模式的电动汽车电池电量充满或者客户主动停止充电；若客户选择的是智能充模式，在不超出台区变压器容量余量的前提下，允许足够数量的充电桩按待充电动汽车电池电量由低到高的顺序为请求智能充模式的电动汽车断续充电，直到电动汽车电池电量充满或者客户主动停止充电。

3.根据权利要求2所述的电动汽车充电控制系统，其特征在于：台区中央控制器通过充电桩采集所有待充电动汽车的电池电量信息，台区中央控制器从获取的请求智能充模式的电动汽车的电池电量信息中，按电池电量由低到高的顺序，选取当前允许智能充的数量的电动汽车进行充电，当碰到某一电池电量位置对应若干电动汽车，若当前剩余允许进行充电的电动汽车数量大于或等于该电池电量位置对应的电动汽车的数量，则选取该电池电量位置对应的全部电动汽车进行充电，若当前剩余允许进行充电的电动汽车数量小于该电池电量位置对应的电动汽车的数量，则从该电池电量位置对应的电动汽车中随机选取所需数量的电动汽车进行充电。

4.一种基于台区用电信息的电动汽车充电控制方法，其特征在于，采用了如权利要求1所述的电动汽车充电控制系统，其方法步骤包括：

1）设置急充模式与智能充模式，两种充电模式分别对应两种充电价格，分别为急充模式充电价格与智能充模式充电价格，急充模式充电价格高于智能充模式充电价格；

2）台区中央控制器实时采集台区实时用电信息，并对采集的台区实时用电信息进行分析，得出当前区域台区变压器容量余量，所述台区中央控制器根据当前台区变压器容量余量计算当前允许同时进行充电工作的充电桩数量，并发出相关显示信息命令给充电桩，控制充电桩的显示器显示当前可进行充电工作的充电桩总数和剩余数量以及各桩预计充电完成时间；

3）台区中央控制器参照供电网高峰平谷期的电价，决定当前的急充模式充电价格和智能充模式充电价格，发出相关显示信息命令给充电桩，控制充电桩的显示器显示充电价格，并按照此价格进行计价；

4）充电桩自动采集电动汽车电池电量和客户选择的充电模式信息，并将电动汽车电池电量和客户选择的充电模式信息上传到台区中央控制器；

5）台区中央控制器接收各充电桩上传的电动汽车电池电量信息和客户选择的充电模式信息，与计算得出的当前允许同时进行充电工作的充电桩数量进行综合分析，在不超出台区变压器容量余量的前提下，按照设定的充电规则分别发出充电指令给相应的充电桩，控制充电桩给电动汽车充电，直到电动汽车电池电量充满或者客户主动停止充电；

6）当电动汽车电池电量充满或者客户主动停止充电，充电桩停止给电动汽车充电；

7）充电桩停止给电动汽车充电后充电桩停止计价，并进行费用结算。

5.根据权利要求4所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于：台区中央控制器内设有如下充电规则：台区中央控制器在给请求急充模式的电动汽车分配完电力资源后，才将剩余电力资源分配给请求智能充模式的电动汽车；若客户选择的是急充模式，则在不超出台区变压器容量余量的前提下，允许足够数量的充电桩按收到急充命令的先后顺序为请求急充模式的电动汽车进行充电，直到请求急充模式的电动汽车电池电量充满或者客户主动停止充电；若客户选择的是智能充模式，在不超出台区变压器容量余量的前提下，允许足够数量的充电桩按待充电动汽车电池电量由低到高的顺序为请求智能充模式的电动汽车进行充电，直到电动汽车电池电量充满或者客户主动停止充电。

6.根据权利要求5所述的电动汽车充电控制方法，其特征在于：台区中央控制器从获取的请求智能充模式的电动汽车的电池电量信息中，按电池电量由低到高的顺序，选择请求智能充模式的电动汽车进行充电，当碰到某一电池电量位置对应若干电动汽车，若当前剩余允许进行智能充的电动汽车数量大于或等于该电池电量位置对应的电动汽车的数量，则选取该电池电量位置对应的全部电动汽车进行充电，若当前剩余允许进行智能充的电动汽车数量小于该电池电量位置对应的电动汽车的数量，则从该电池电量位置对应的电动汽车中随机选取所需数量的电动汽车进行充电。