CN111152681A - 基于电动汽车充电集群的充电桩及服务器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于电动汽车充电集群的充电桩及服务器，属于充电桩控制技术领域，包括若干充电子系统和通信模块，若干充电子系统均连接至同一配电变压器，充电子系统经通信模块与服务器实现双向通信；充电子系统包括根据不同电动汽车的额定功率调整输出功率的主充电子系统和从充电子系统，主充电子系统接收各充电子系统中充电枪的充电信息和服务器发送的充电桩所属区域的实时电负荷信息，控制各充电枪的启停工作状态和输出功率。本发明能够减轻用电高峰期电网的负荷，且能够不同电动汽车的额定功率进而调整充电枪的输出功率，充电效率高，还实现了同一配电变压器下的各充电枪的统一调配，安全性高。

Description

基于电动汽车充电集群的充电桩及服务器
技术领域
本发明涉及充电桩控制技术领域，尤其涉及基于电动汽车充电集群的充电桩及服务器。
背景技术
低碳出行是当前极力推崇的出行方式，电动汽车以其效率高、污染小等特点，受到越来越多人的青睐。随着电动汽车的普及，各类充电桩也逐渐投入使用，充电桩大量安装，需要有相应的配电容量进行支持。目前，各充电桩无法根据不同电动汽车的额定功率信息调整输出功率，无法高效快速的为电动汽车充电；其次，各充电桩之间没有信息交互，无法获取某一配电变压器区域内所有充电桩的实时输出功率，易出现充电桩接入电网超出变压器容量阈值进而使变压器用电负荷超载，引发安全问题。进一步地，由于同一配电变压器下的各充电桩没有实现统一调配，易出现充电桩输出功率不均衡、无法根据用户的充电需求调控电动汽车的充电时间因其电网电负荷量过大等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中充电效率低、变压器用电负荷超载、电网电负荷量过大等问题，提供基于电动汽车充电集群的充电桩及服务器。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于电动汽车充电集群的充电桩，包括若干充电子系统和若干通信模块，若干充电子系统均连接至同一配电变压器；所述充电子系统经通信模块与服务器实现双向通信，进而确认主充电子系统和从充电子系统；所述充电子系统包括根据不同电动汽车的额定功率调整输出功率的主充电子系统和从充电子系统，所述主充电子系统接收各充电子系统中充电枪的充电信息和服务器发送的所述充电桩所属区域的实时电负荷信息，进而控制各充电枪的启停工作状态和输出功率。
具体地，所述充电信息包括各充电枪的实时输出功率信息，各电动汽车的额定功率信息、当前剩余电量信息和预期充电时间信息。
具体地，所述充电子系统包括：控制模块，用于发送功率控制指令至所述功控模块，并接收反馈模块发送的各充电枪的实时输出功率信息；功控模块，用于根据控制模块发送的功率控制指令调整充电枪的输出功率；信息采集模块，用于采集电动汽车的品牌、型号信息，进而获取电动汽车的额定功率；至少一个功率可调的充电枪，与电动汽车充电接口连接为电动汽车充电；反馈模块，用于采集各充电枪的实时输出功率信息并发送至控制模块；启停状态控制模块，用于控制充电枪的启停工作状态。
具体地，所述具体为接触器，所述接触器线圈与控制电路模块输出端连接，接触器的触点接入充电枪的供电回路中。
具体地，所述信息采集模块还包括第一信息采集单和第二信息采集单元；所述第一信息采集单元具体为信息录入设备，用于采集用户输入的电动汽车的品牌、型号信息；所述第二信息采集单元具体为高清照相设备和/或摄像设备，用于采集电动汽车的多角度图像信息，进而获取不同电动汽车的品牌、型号信息；
具体地，所述控制模块还包括数据处理单元和数据库单元；所述数据处理单元用于根据电动汽车的多角度图像信息获取电动汽车的品牌、型号信息；所述数据库单元存储有不同品牌、型号电动汽车的额定功率信息。
具体地，所述反馈模块包括电压检测单元、电流检测单元和转换单元，用于采集各充电枪的输出电压、电流参数信息，经所述转换单元发送至所述控制模块。
具体地，所述功控模块包括若干功控单元，所述功控单元包括依次连接的若干串联连接的逆变电路和若干滤波电路，所述逆变电路包括一第一逆变电路和至少两个第二逆变电路，所述第一逆变电路包括一个由四个场效应晶体管构成的完整H桥，所述第二逆变电路包括由两个场效应晶体管构成的一个半桥。
本发明还包括一种基于电动汽车充电集群的充电桩的服务器，所述服务器包括：
第一信息发送单元，用于向主充电子系统发送充电桩所属区域的实时电负荷信息；第一信息接收单元，用于接收三方平台发送的充电桩所属区域的实时电负荷信息；数据存储单元，用于存储各充电子系统中充电枪的充电信息、充电桩所属区域的历史电负荷信息和不同品牌、型号电动汽车的额定功率信息。
具体地，所述服务器还包括：
第二信息发送单元，用于向各充电子系统发送状态确认信息、主充电子系统确认信息、从充电子系统确认信息；第二信息接收单元，用于接收主充电子系统发送的主充电子系统确认信息、从充电子系统发送的从充电子系统确认信息和各充电子系统上传各充电枪的历史输出功率信息；判断单元，用于根据各充电子系统发送的在线状态信息判断充电子系统的工作状态。
与现有技术相比，本发明有益效果是：
本发明系统包括充电子系统和若干通信模块，充电子系统能够根据不同电动汽车的额定功率调整输出功率，提升了充电效率；充电子系统包括主充电子系统和从充电子系统，均连接至同一配电变压器，主充电子系统接收各充电子系统中充电枪的实时输出功率信息和服务器发送的充电桩所属区域的实时电负荷信息，进而控制各充电枪的启停工作状态和输出功率，实现了同一配电变压器下的各充电枪的输出功率的统一调配，且能够根据充电桩所属区域的实时电负荷信息，电动汽车的额定功率信息、当前剩余电量信息和用户的预期充电时间信息控制充电枪的工作时间，错开用电高峰为电动汽车充电，以减轻当前充电桩所属区域的用电高峰的电网电负荷量，不会造成电负荷超载的情况，避免了安全问题的产生。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图中：
图1为本发明实施例1的系统图；
图2为本发明实施例3的方法流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1所示，在实施例1中，基于电动汽车充电集群的充电桩，充电桩具体包括若干充电子系统和若干通信模块，充电子系统经通信模块与服务器实现双向通信，各充电子系统之间经通信模块实现双向数据通信，进而确认主充电子系统和从充电子系统。
进一步地，若干充电子系统均连接至同一配电变压器，且充电子系统包括根据不同电动汽车的额定功率调整输出功率的主充电子系统和从充电子系统，主充电子系统接收各充电子系统中充电枪的用电信息和服务器发送的充电桩所属区域的实时电负荷信息，进而控制各充电枪的启停工作状态和输出功率。其中，充电信息包括各充电枪的实时输出功率信息，各电动汽车的额定功率信息、当前剩余电量信息和预期充电时间信息。
进一步地，充电子系统包括控制模块、功控模块、信息采集模块、至少一个功率可调的充电枪、启停状态控制模块和反馈模块。信息采集模块与控制模块输入端连接，用于将采集电动汽车的品牌、型号信息传输至控制模块，控制模块根据电动汽车的品牌、型号信息查询该电动汽车的额定功率；控制模块输出端与功控模块连接，用于根据电动汽车的额定功率信息向功控模块发送功率控制指令；功率模块输出端与至少一个功率可调的充电枪连接，用于根据功率控制指令调整充电枪的输出功率，为不同种类的汽车输出不同大小的功率，以实现电动汽车的高效充电。启停状态控制模块具体为接触器，接触器线圈与控制电路模块输出端连接，接触器的触点接入充电枪的供电回路中，用于接收控制模块发出的控制指令进而控制充电枪的工作状态。更为具体地，控制模块根据用户的充电需求信息(电动汽车的额定功率信息、当前剩余电量信息和预期充电时间信息)和充电桩所属区域的实时电负荷信息动态调整充电枪的工作状态，以减轻当前充电桩所属区域的用电高峰的电负荷量。
更进一步地，控制模块包括但不限于DSP控制器、ARM控制器，具有高效的数据处理能力。功控模块包括4个功控单元，功控单元输出端分别与一个充电枪连接。每个功控单元依次包括依次连接的5个串联连接的逆变电路和2个滤波电路，逆变电路包括一第一逆变电路和至少两个第二逆变电路，第一逆变电路包括一个由四个场效应晶体管构成的完整H桥，第二逆变电路包括由两个场效应晶体管构成的一个半桥。功控单元根据控制模块输出的PWM信号调整当前的电流、电压参数，进而调整对应充电枪的输出功率。反馈模块具体包括电压检测单元、电流检测单元和转换单元，将采集的各充电枪对应的电流、电压模拟信号经转换单元转换为数字信号后传输至控制模块。
更进一步地，信息采集模块还包括第一信息采集单和第二信息采集单元；第一信息采集单元具体为信息录入设备，包括但不限于触摸屏，用于采集用户输入的电动汽车的品牌、型号信息，第二信息采集单元具体为高清照相设备，用于采集电动汽车的多角度图像信息，进而获取不同电动汽车的品牌、型号信息。
进一步地，控制模块还包括数据处理单元和数据库单元，数据处理单元用于根据电动汽车的多角度图像信息获取电动汽车的品牌、型号信息，数据库单元存储有不同品牌、型号电动汽车的额定功率信息。更为具体地，数据处理单元将输入的本地的多角度汽车图像进行去色、缩放等预处理；将预处理后的多角度图像信息分为训练集和测试集，其中80％作为训练集，20％作为测试集，以训练图像识别网络，提高图像识别网络的准确度；将信息采集单元获取的多角度图像信息输入训练完成的图像识别网络，获取该电动汽车的品牌、型号信息，并根据该电动汽车的品牌、型号信息在数据库单元中查找该电动汽车的额定功率。更为具体地，充电子系统定期接收来自服务器发送的数据更新包，用于更新数据库单元中存储的不同品牌、型号电动汽车的额定功率信息。
实施例2
本实施例与实施例1具有相同的发明构思，在实施例1的基础上提供了一种基于电动汽车充电集群的充电桩的服务器，服务器包括第一信息发送单元、第二信息发送单元、第一信息接收单元、第二信息接收单元、判断单元和数据存储单元。具体为，第一信息发送单元，用于向主充电子系统发送充电桩所属区域的实时电负荷信息；第二信息发送单元用于发送状态确认信息、主充电子系统确认信息和从充电子系统确认信息。其中，状态确认信息用于确认各充电子系统是否在线，以此确认充电子系统是否出现故障，以及时同时技术人员及时维修；主充电子系统确认信息和从充电子系统确认信息分别选择相应的主充电子系统和从充电子系统。判断单元，用于根据各充电子系统发送的在线状态信息判断充电子系统的工作状态。第一信息接收单元，用于接收三方平台发送的充电桩所属区域的实时电负荷信息；第二信息接收单元用于主充电子系统发送的主充电子系统确认信息、从充电子系统发送的从充电子系统确认信息和各充电子系统上传的各充电枪的历史输出功率信息。数据存储单元，用于存储各充电子系统中充电枪的充电信息、充电桩所属区域的历史电负荷信息和不同品牌、型号电动汽车的额定功率信息。
本发明系统包括充电子系统和若干通信模块，充电子系统能够根据不同电动汽车的额定功率调整输出功率，提升了充电效率；充电子系统包括主充电子系统和从充电子系统，均连接至同一配电变压器，主充电子系统接收各充电子系统中充电枪的实时输出功率信息和服务器发送的充电桩所属区域的实时电负荷信息，进而控制各充电枪的启停工作状态和输出功率，实现了同一配电变压器下的各充电枪的输出功率的统一调配，且能够根据充电桩所属区域的实时电负荷信息，电动汽车的额定功率信息、当前剩余电量信息和用户的预期充电时间信息控制充电枪的工作时间，错开用电高峰为电动汽车充电，以减轻当前充电桩所属区域的用电高峰的电负荷量，不会造成电负荷超载的情况，避免了安全问题的产生。
实施例3
本实施例与实施例1、实施例2具有相同的发明构思，在实施例1的基础上提供了一种基于电动汽车充电集群的充电桩的控制方法。如图2所示，方法具体包括：
S01：定时更新各充电子系统不同品牌、型号电动汽车对应的额定功率数据信息；具体地，充电子系统定期接收来自服务器发送的数据更新包，用于更新数据库单元中存储的不同品牌、型号电动汽车的额定功率信息。作为一优选，服务器在闲时向充电子系统发送数据更新包，避免影响用网高峰期间服务器与充电子系统，充电子系统与充电子系统之间的通信。
S02：确认主充电子系统和从充电子系统；
S03：主充电子系统接收各充电子系统中充电枪的充电信息和服务器发送的充电桩所属区域的实时电负荷信息，控制各充电枪的启停工作状态和输出功率。其中，充电信息包括各充电枪的实时输出功率信息，各电动汽车的额定功率信息、当前剩余电量信息和预期充电时间信息。需要进一步说明的是，充电桩所属区域的实时电负荷信息包括该充电桩所属区域的电网总用电信息。
进一步地，步骤S02主、从充电子系统确认以服务器作为执行主体进行说明，具体包括：
S021：服务器定时向充电子系统发送状态确认信息，并接受各充电子系统发送的在线状态确认信息；
S022：判断充电子系统是否全部处于在线状态，若处于，向任意一个充电子系统发送主充电子系统确认信息，并向其他充电子系统发送从充电子系统确认信息，以选出主充电子系统和从充电子系统。作为一优选，上一周期内的主充电子系统在下一周期内不会再被选为主充电子系统，定期推选新的主充电子系统能够避免单一充电子系统作为主充电子系统时，主充电子系统因产生故障不能正常工作而丧失统一调配同一配电变压器下的各充电枪的输出功率的功能的问题。
进一步地，步骤S03中根据充电信息和充电桩所属区域的实时电负荷信息控制各充电枪的启停工作状态和输出功率具体包括：
S031：主充电子系统根据接收到的充电桩所属区域的实时电负荷信判断当前时间段是否属于用电高峰期，若是，进入步骤S032，若否，进入步骤S033；
S032：主充电子系统根据接收的各电动汽车的额定功率信息、当前剩余电量信息和预期充电时间信息判断当前电动汽车的需要消耗的充电时间是否小于预期充电时间，若否，进入步骤S033，若是，充电子系统中的控制模块控制接触器断开以使当前充电桩停止工作，并在进入用电低谷期控制充电枪以最大输出功率为电动汽车充电；
S033：根据不同电动汽车的额定功率调整输出功率；具体地，各充电子系统根据信息采集模块采集的电动汽车的品牌、型号信息进而获取电动汽车的额定功率信息，进而控制充电枪的输出功率。
S034：根据接收的实时输出功率信息计算同一配电变压器下各充电枪的实时负载总功率；
S035：比较同一配电变压器下各充电枪的实时负载总功率是否大于所述配电变压器的额定功率，若是，发送第一功率控制指令以减小充电枪当前的输出功率，实现了同一配电变压器下的各充电枪的输出功率的统一调配，不会造成配电变压器电负荷超载的情况，避免了安全问题的产生，若否，各充电枪保持当前的输出功率工作。
更进一步地，步骤S033中获取所述电动汽车的额定功率步骤具体包括：
S0331：各充电子系统判断第一设备采集单元是否采集到电动汽车的品牌、型号信息，若是，将所述电动汽车的品牌、型号信息传输至控制模块，否则，第二设备采集单元开始工作，采集电动汽车的多角度图片信息，并将电动汽车的多角度图片信息发送至控制模块的数据处理单元，进而获取电动汽车的品牌、型号信息；
S0332：根据所述电动汽车的汽车品牌、汽车型号信息查询所述电动汽车的额定功率，根据电动汽车的额定功率调节充电枪的输出功率，提升了充电效率。
以上具体实施方式是对本发明的详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于电动汽车充电集群的充电桩，其特征在于：包括若干充电子系统和若干通信模块，若干充电子系统均连接至同一配电变压器；
所述充电子系统经通信模块与服务器实现双向通信，进而确认主充电子系统和从充电子系统；
所述充电子系统包括根据不同电动汽车的额定功率调整输出功率的主充电子系统和从充电子系统，所述主充电子系统接收各充电子系统中充电枪的充电信息和服务器发送的所述充电桩所属区域的实时电负荷信息，进而控制各充电枪的启停工作状态和输出功率。
2.根据权利要求1所述的基于电动汽车充电集群的充电桩，其特征在：所述充电信息包括各充电枪的实时输出功率信息，各电动汽车的额定功率信息、当前剩余电量信息和预期充电时间信息。
3.根据权利要求1所述的基于电动汽车充电集群的充电桩，其特征在：所述充电子系统包括：
控制模块，用于发送功率控制指令至所述功控模块，并接收反馈模块发送的各充电枪的实时输出功率信息；
功控模块，用于根据控制模块发送的功率控制指令调整充电枪的输出功率；
信息采集模块，用于采集电动汽车的品牌、型号信息，进而获取电动汽车的额定功率；
至少一个功率可调的充电枪，与电动汽车充电接口连接为电动汽车充电；
反馈模块，用于采集各充电枪的实时输出功率信息并发送至控制模块；
启停状态控制模块，用于控制充电枪的启停工作状态。
4.根据权利要求3所述的基于电动汽车充电集群的充电桩，其特征在于：所述具体为接触器，所述接触器线圈与控制电路模块输出端连接，接触器的触点接入充电枪的供电回路中。
5.根据权利要求3所述的基于电动汽车充电集群的充电桩，其特征在于：所述信息采集模块还包括第一信息采集单和第二信息采集单元；
所述第一信息采集单元具体为信息录入设备，用于采集用户输入的电动汽车的品牌、型号信息；所述第二信息采集单元具体为高清照相设备和/或摄像设备，用于采集电动汽车的多角度图像信息，进而获取不同电动汽车的品牌、型号信息。
6.根据权利要求3所述的基于电动汽车充电集群的充电桩，其特征在于：所述控制模块还包括数据处理单元和数据库单元；所述数据处理单元用于根据电动汽车的多角度图像信息获取电动汽车的品牌、型号信息；所述数据库单元存储有不同品牌、型号电动汽车的额定功率信息。
7.根据权利要求3所述的基于电动汽车充电集群的充电桩，其特征在于：所述反馈模块包括电压检测单元、电流检测单元和转换单元，用于采集各充电枪的输出电压、电流参数信息，经所述转换单元发送至所述控制模块。
8.根据权利要求3所述的基于电动汽车充电集群的充电桩，其特征在于：所述功控模块包括若干功控单元，所述功控单元包括依次连接的若干串联连接的逆变电路和若干滤波电路，所述逆变电路包括一第一逆变电路和至少两个第二逆变电路，所述第一逆变电路包括一个由四个场效应晶体管构成的完整H桥，所述第二逆变电路包括由两个场效应晶体管构成的一个半桥。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的基于电动汽车充电集群的充电桩的服务器，其特征在于：所述服务器包括：
第一信息发送单元，用于向主充电子系统发送充电桩所属区域的实时电负荷信息；
第一信息接收单元，用于接收三方平台发送的充电桩所属区域的实时电负荷信息；
数据存储单元，用于存储各充电子系统中充电枪的充电信息、充电桩所属区域的历史电负荷信息和不同品牌、型号电动汽车的额定功率信息。
10.根据权利要求9所述的服务器，其特征在于，所述服务器还包括
第二信息发送单元，用于向各充电子系统发送状态确认信息、主充电子系统确认信息、从充电子系统确认信息；
第二信息接收单元，用于接收主充电子系统发送的主充电子系统确认信息、从充电子系统发送的从充电子系统确认信息和各充电子系统上传各充电枪的历史输出功率信息；
判断单元，用于根据各充电子系统发送的在线状态信息判断充电子系统的工作状态。
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