CN110341530A - 基于云平台的新能源汽车交流充电桩集群及功率控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种基于云平台的新能源汽车交流充电桩集群及功率控制方法，能够根据当前使用场所的配电总裕量，通过云服务器对充电桩集群的充电功率进行调控。本发明的功率控制方法包括以下步骤：1)云平台设定充电桩集群总功率阈值，设定该充电集群的额定最大功率以及额定最小功率；2)云平台实时获取充电集群中正在使用的各个充电桩充电时上传的当前充电电压、电流信息；3)云平台进行总功率累计，根据累计得出的正在充电的实时总功率，向各个充电桩发送功率调整指令；4)充电桩接收云平台功率调整指令，对PWM占空比按照设定的挡位进行调整，同时上传调整后充电的实时数据。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车充电管理技术领域，特别是涉及一种基于云平台的新能源汽车交流充电桩集群及功率控制方法。
背景技术
目前，为了加强对空气污染的控制及减少能源消耗，推行城市低碳发展策略，发展电动汽车行业已成为国家新能源战略的重要方向，建设完善的充电设施是实现电动汽车产业化的前提，充电设施的建设与电动汽车的发展相辅相成，相互促进。随着新能源电动汽车的保有量日趋增多，电动汽车充电桩面临急速普及的需求。充电桩分为直流快充和交流慢充两种形式，直流快充是为满足车主急需用车及运营车辆为主，而交流慢充由于充电时间长，需要长时间占用充电位，最可行的安装地点是居住区停车位，实现休息同时进行补电，也就是最终要到来的场景是居住区停车场需要更多的新能源汽车交流充电桩。交流充电桩充电标准为恒定功率输出，现有的交流充电桩充电功率一般为7KW；如果有200台或者更多的汽车同时使用充电桩，那么瞬时充电功率需求可能达到1400KW，而一般的物业配电裕量不会有这么多空闲，发生同时充电需求时势必会造成物业其他用电设施和居民停电或更严重的事故。而要满足这种充电需求，不仅相关投入和难度大，而且存在在一时间段内有巨大能源需求，而某些时段又可能非常空闲，造成配电设施的资源浪费的问题。因此，在目前阶段存在新能源汽车车主要在居住地安装自己的充电桩与物业电力不允许接入的矛盾会越来越大，因为没有统一的解决方案，给新能源汽车普及带来一定的副作用，给想购买新能源汽车的用户带来许多的顾虑。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明提供一种基于云平台的新能源汽车交流充电桩集群及功率控制方法，通过云服务器对充电桩集群的充电功率进行监控，根据当前使用场所的配电总裕量，当发生用电高峰或功率要超过设定限制时主动进行干预，在不影响用户正常充电的前提下，解决送电与用电的矛盾，降低交流充电桩集群的运行成本。
本发明的技术方案是：
1.基于云平台的新能源汽车交流充电桩集群功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)云平台设定充电桩集群总功率阈值，设定该充电集群的额定最大功率以及额定最小功率；
2)云平台实时获取充电集群中正在使用的各个充电桩充电时上传的当前充电电压、电流信息；
3)云平台进行总功率累计，根据累计得出的正在充电的实时总功率，向各个充电桩发送功率调整指令；
4)充电桩接收云平台功率调整指令，对PWM占空比按照设定的挡位进行调整，同时上传调整后充电的实时数据。
2.所述步骤4)中，所述设定的PWM占空比的档位包括4档：1档占空比输出标准输出电流；2档占空比输出电流为标准输出电流的75％，3档占空比输出电流为标准输出电流的50％，4档占空比输出电流为标准输出电流25％。
3.所述步骤3)中，如果正在使用中的充电桩台数不超过最大允许台数，则云平台下发满载功率调整的命令，所述正在使用中的充电桩接收到满载功率调整的命令后，输出最高档位的PWM占空比；所述最大允许台数＝额定最大功率/单台桩的功率。
4.所述步骤3)中，如果正在使用中的充电桩台数超过最大允许台数，且正在充电的实时总功率大于额定最大功率，则云平台下发降低功率的命令，所述正在使用中的充电桩接收到降低功率的命令后，将输出的PWM占空比降低一个档位。
5.所述步骤3)中，如果正在使用中的充电桩台数超过最大允许台数，但正在充电的实时总功率小于额定最小功率，则云平台下发升高功率的命令，所述正在使用中的充电桩接收到升高功率的命令后，将输出的PWM占空比升高一个档位。
6.采用上述功率控制方法的新能源汽车交流充电桩集群，其特征在于，包括与云平台无线连接的多个交流充电桩，所述充电桩采用PWM占空比调节输出电流，所述PWM占空比能够根据接收的云平台发送的功率调整指令按照设定的档位动态调整，使所述交流充电集群实时充电总功率满足所设定的总功率阈值。
7.所述充电桩还包括PWM占空比离线控制模块，当市电电压比220V降低15％时，控制PWM占空比自动下降设定的档位，直至最低档位输出；当电压达到220V时，控制PWM占空比自动上调设定的档位，直至最高档位输出。
8.所述设定的档位包括4档：1档占空比输出标准输出电流；2档占空比输出电流为标准输出电流的75％，3档占空比输出电流为标准输出电流的50％，4档占空比输出电流为标准输出电流25％。
本发明的技术效果：
本发明提供的一种基于云平台的新能源汽车交流充电桩集群及功率控制方法，通过云服务器对充电桩集群的充电行为进行监控，根据当前使用场所的配电总裕量，当发生用电高峰或要超过设定限制时主动进行干预，在不影响用户正常充电的前提下，解决了送电与用电的矛盾，降低了交流充电桩集群的运行成本。
1)本发明利用交流充电桩输出的PWM调制信号，使现有的充电桩由输出固定PWM占空比、输出确定的充电功率变为输出可调PWM占空比、输出可变的充电功率。
2)本发明实现云平台集中控制，通过云平台设定充电集群的用电阈值不同需求，主动进行所有充电桩的联动调整；通过自有通信协议，发送干预命令，使用中的各个充电桩接收干预信号后逐级动态调整PWM占空比，并上传充电状态实时数据给云平台，云平台可判断是否达到设定总功率阈值及是否继续调整。
3)本发明通过云平台实现充电集群充电功率的自动控制，不需要人工干预，也无需投入相应的硬件设施，大大节省了运行成本。
4)本发明使充电桩PWM占空比实现离线状态及在线状态的两种控制方法，保证了在任意时间用电安全。
附图说明
图1为本发明的交流充电桩集群功率控制方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
如图1所示，为本发明的交流充电桩集群功率控制方法流程图。
基于云平台的新能源汽车交流充电桩集群功率控制方法，包括以下步骤：
1)云平台设定充电桩集群总功率阈值，设定该充电集群的额定最大功率以及额定最小功率；
2)云平台实时获取充电集群中正在使用的各个充电桩充电时上传的当前充电电压、电流信息；
3)云平台进行总功率累计，根据累计得出的正在充电的实时总功率，向各个充电桩发送功率调整指令：
如果正在使用中的充电桩台数不超过最大允许台数(最大允许台数＝额定最大功率/单台桩的功率)，则云平台下发满载功率调整的命令，正在使用中的充电桩接收到满载功率调整的命令后，输出最高档位的PWM占空比。
如果正在使用中的充电桩台数超过最大允许台数，且正在充电的实时总功率大于额定最大功率，则云平台下发降低功率的命令，所述正在使用中的充电桩接收到降低功率的命令后，将输出的PWM占空比降低一个档位。
如果正在使用中的充电桩台数超过最大允许台数，但正在充电的实时总功率小于额定最小功率，则云平台下发升高功率的命令，所述正在使用中的充电桩接收到升高功率的命令后，将输出的PWM占空比升高一个档位。
4)充电桩对PWM占空比按照设定的挡位进行调整后，同时上传调整后充电的实时数据。
本发明实施例的充电桩能够采用PWM占空比调节电流，设定的PWM占空比的档位包括4档：1档占空比输出标准输出电流；2档占空比输出电流为标准输出电流的75％，3档的占空比输出电流为标准输出电流的50％，4档的占空比输出电流为标准输出电流25％。
例如，对于最大输出功率为7KW的交流充电桩，定义占空比为53.33％，此时标准输出电流为32安培，4档位设置分别为1档53.33％，对应32安培，2档40％，对应25.6安培，3档26.67％，对应16安培，4档13.33％，对应8安培。
本发明对于充电桩集中安装的充电集群场合，在充分了解其配电裕量前提下，在云平台对于此充电集群设定其总功率阈值；当此充电集群中的充电桩使用时，会实时向云平台上传当前电压、电流等信息，云平台进行总功率累计，当达到设定限额时，云平台触发执行调整设备功率需求，此时，充电桩在接收到云平台指令降低输出功率时，对输出的PWM占空比按照已经约定的挡位进行降低，降低输出后同时上传实时数据，等待下一个调整需求，如果没有接收到提升档位需求时一直使用当前设置进行充电；当云平台在监控到所有使用设备总功率达到设定安全范围，并且核算当正在使用设备最大功率输出不会达到最大总功率限值时则会发送到使用设备提升功率需求，以此往复循环控制。
相应的，采用上述功率控制方法的新能源汽车交流充电桩集群，包括与云平台无线连接的多个交流充电桩，这些充电桩采用PWM占空比调节输出电流，能够接收云平台发送的功率调整指令，按照设定的档位动态改变输出的PWM信号占空比，达到对充电桩的充电输出功率进行调整的目的，使所述交流充电集群实时充电总功率满足所设定的总功率阈值。
这些充电桩还包括PWM占空比离线控制模块，当市电电压比220V降低15％时，控制PWM占空比自动下降设定的档位，直至最低档位输出；当电压达到220V时，控制PWM占空比自动上调设定的档位，直至最高档位输出；所述档位包括4档：1档占空比为53.33％，输出标准输出电流；2档占空比为40％，输出电流为标准输出电流的75％，3档的占空比为26.67％，输出电流为标准输出电流的50％，4档的占空比为13.33％，输出电流为标准输出电流25％。
离线状态控制是指，在离线状态下，充电桩接收不到云平台的调节指令，此时，充电桩的PWM占空比离线控制模块可检测输入电压的下降比例，通用市电电压在220V左右，如果检测到输入电压比220V降低15％，即187V时，充电桩PWM占空比会自动下降一档，档位设定与在线控制的档位设定相同；同时在1分钟内判断电压是否还维持在低于15％状态，则继续下降一档位，直至恢复到187V以上；相反，如果电压达到220V时，充电桩会主动上调一档输出，且1分钟判断电压还会维持在220V时，则继续加档，直至最高档位输出。离线状态的调控是防止离线时充电桩对市电电网造成拉低电压从而影响业主其他运行设备而设立，是在线控制过程的异常情况下的控制补充，增加设备运行的可靠性和避免发生不可预知的用电事故，是实现用电安全的有利补充。
以上所述实施例，仅是本发明的一种举例说明，对于本技术领域的人员来说，在具体实施方式及应用范围上仍然可以对本发明进行惯常修改或者等同替换，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明专利的保护范围当中。
Claims (8)
1.基于云平台的新能源汽车交流充电桩集群功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)云平台设定充电桩集群总功率阈值，设定该充电集群的额定最大功率以及额定最小功率；
2)云平台实时获取充电集群中正在使用的各个充电桩充电时上传的当前充电电压、电流信息；
3)云平台进行总功率累计，根据累计得出的正在充电的实时总功率，向各个充电桩发送功率调整指令；
4)充电桩接收云平台功率调整指令，对PWM占空比按照设定的挡位进行调整，同时上传调整后充电的实时数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中，所述设定的PWM占空比的档位包括4档：1档占空比输出标准输出电流；2档占空比输出电流为标准输出电流的75％，3档占空比输出电流为标准输出电流的50％，4档占空比输出电流为标准输出电流25％。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，如果正在使用中的充电桩台数不超过最大允许台数，则云平台下发满载功率调整的命令，所述正在使用中的充电桩接收到满载功率调整的命令后，输出最高档位的PWM占空比；所述最大允许台数＝额定最大功率/单台桩的功率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，如果正在使用中的充电桩台数超过最大允许台数，且正在充电的实时总功率大于额定最大功率，则云平台下发降低功率的命令，所述正在使用中的充电桩接收到降低功率的命令后，将输出的PWM占空比降低一个档位。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，如果正在使用中的充电桩台数超过最大允许台数，但正在充电的实时总功率小于额定最小功率，则云平台下发升高功率的命令，所述正在使用中的充电桩接收到升高功率的命令后，将输出的PWM占空比升高一个档位。
6.采用上述功率控制方法的新能源汽车交流充电桩集群，其特征在于，包括与云平台无线连接的多个交流充电桩，所述充电桩采用PWM占空比调节输出电流，所述PWM占空比能够根据接收的云平台发送的功率调整指令按照设定的档位动态调整，使所述交流充电集群实时充电总功率满足所设定的总功率阈值。
7.根据权利要求6所述的新能源汽车交流充电桩集群，其特征在于，所述充电桩还包括PWM占空比离线控制模块，当市电电压比220V降低15％时，控制PWM占空比自动下降设定的档位，直至最低档位输出；当电压达到220V时，控制PWM占空比自动上调设定的档位，直至最高档位输出。
8.根据权利要求6或7所述的新能源汽车交流充电桩集群，其特征在于，所述设定的档位包括4档：1档占空比输出标准输出电流；2档占空比输出电流为标准输出电流的75％，3档占空比输出电流为标准输出电流的50％，4档占空比输出电流为标准输出电流25％。
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