CN111497671A - 基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电方法与系统，属于电动汽车有序充电技术领域，包括：获取用户的充电预约请求，该充电预约请求携带有充电电量、提车时间以及充电模式信息；根据充电预约请求生成充电订单，该充电订单包含预约充电车辆的位置信息、充电桩位置信息及充电桩的使用状态信息；调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，编排有序充电计划；将充电订单和有序充电计划下发至充电桩，以对预约充电车辆进行有序充电。本发明能够帮助电动车主快速找到附近空闲充电桩进行有序充电，减少电动汽车充电平均等待时间，提升充电桩整体利用率，促进电动汽车产业的发展。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车有序充电技术领域，特别涉及一种基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电方法与系统。
背景技术
电动汽车是指完全采用电能驱动的车辆，作为战略性新兴产业，大力发展电动汽车是实现低碳经济转型的重要途径。电动汽车的快速发展带来的充电难问题已被广泛关注，由于缺少相关的引导策略，容易出现电动汽车集中充电而导致电网负荷过高和充电站排队拥堵等问题，直接降低了用户充电过程的满意度，不合理的充电行为严重阻碍了电动汽车的推广和发展。
虽然电动汽车充电站与充电设施的建设在不断加快，但也存在明显的缺点：一是伴随着燃油车占位、电动车主占住充电车位不充电、车主难以快速找到空闲充电桩等一系列问题，这些问题导致了充电设施整体利用率低、急需充电的车主难以快速充上电，从而最终造成充电站运营收益差，无力扩大规模，有效利用率低，而车主也因此陷入死循环的“续航焦虑”。二是，由于新能源号牌较之前的牌照多出了一个字符，导致不少停车场的智能识别系统无法进行正常识别，给车辆进出停车场造成很大不便。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，以对电动汽车充电进行有序引导。
为实现以上目的，本发明采用一种基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电方法，包括如下步骤：
获取用户的充电预约请求，该充电预约请求携带有充电电量、提车时间以及充电模式信息；
根据充电预约请求生成充电订单，该充电订单包含预约充电车辆的位置信息、充电桩位置信息、充电桩的使用状态信息以及充电电价信息；
调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，编排有序充电计划；
将充电订单和有序充电计划下发至充电桩，以对预约充电车辆进行有序充电。
进一步地，所述调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，编排有序充电计划，包括：
调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，进行负荷预测，生成台区日前总负荷规划曲线；
以台区日前总负荷规划曲线为基准，编排得到所述有序充电计划。
进一步地，所述调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，进行负荷预测，生成台区日前总负荷规划曲线，包括：
以当日实时负荷为基础，进行电动汽车充电负荷预测，得到电动汽车充电负荷预测曲线；
根据用户的用电量和用电器信息，进行配变常规负荷预测，得到配变常规负荷预测曲线；
将电动汽车充电负荷预测曲线和配变常规负荷预测曲线进行叠加，得到所述台区日前总负荷规划曲线。
进一步地，所述以台区日前总负荷规划曲线为基准，编排得到所述有序充电计划，包括：
以台区日前总负荷规划曲线为基准，利用有序充电本地控制策略，对充电申请进行充电计划的编排，得到所述有序充电计划，其中所述有序充电本地控制策略包括充电资源分配策略和台区配变超载策略；
所述充电资源分配策略为在用户发起新订单或取消调整原有订单时，若台区容量充足，按照先请求先处理的原则，采用谷底充电，编排当前充电申请的充电时间计划及预计充电完成时间；
所述台区配变超载策略为在台区实时负荷超过台区容量的时间达到设定时长时，暂停超出设定部分的充电负荷。
进一步地，还包括在设定的情况下对所述有序充电计划进行修正，该设定的情况包括：有序充电管理平台下发的台区总负荷预测数据更新后，以及有新的车辆接入且当前充电计划无法满足用户充电需求时。
进一步地，所述将充电订单和有序充电计划下发至充电桩，以对预约充电车辆进行有序充电，包括：
将充电订单包含的充电桩位置信息及充电桩的使用状态信息与各充电桩上传的位置信息与充电桩使用状态进行筛选比对，得到距离预约充电车辆最近的充电站和充电桩作为本次分配的充电站和充电桩；
将所述充电订单、有序充电计划、本次分配的充电站的位置信息和本次分配的充电桩的位置信息推送至预约充电车辆，以使预约充电车辆进行导航达到充电站位置，并在预约充电车辆通过车辆识别后引导预约充电车辆达到充电桩位置按照所述有序充电计划进行充电。
另一方面，采用一种基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电系统，包括有序充电管理系统和车辆识别引导系统，有序充电管理系统和车辆识别引导系统连接进行双向通信；有序充电管理系统包括有序充电管理平台、能源控制器和能源路由器，能源控制器和充电服务客户端均采用无线通信方式与有序充电管理平台连接，能源控制器与能源路由器采用宽带无线双模载波方式连接，能源控制器连接台区用于采集台区实时负荷信息、台区容量与台区电动汽车充电实时信息并上传至有序充电管理平台；
有序充电管理平台获取车辆识别引导系统发送的用户充电预约请求并生成充电订单，该充电预约请求携带有充电电量、提车时间以及充电模式信息；该充电订单包含预约充电车辆的位置信息、充电桩位置信息及充电桩的使用状态信息；
有序充电管理平台调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，生成台区日前总负荷规划曲线，并将充电订单和台区日前总负荷规划曲线下发至能源控制器；
能源控制器根据充电订单和台区日前总负荷规划曲线，编排有序充电计划并与充电订单一起下发至车辆识别引导系统，以使车辆识别引导系统生成有序充电指令并转发至能源控制器；
能源路由器接收并存储能源控制器下发的有序充电指令，并在指定时间点向车辆识别引导系统中的充电桩发送有序充电指令以对预约充电车辆进行有序充电。
进一步地，所述能源控制器包括有序充电计划生成模块、无线通信模块、载波无线双模通信模块和台区信息采集模块；无线通信模块与所述有序充电管理平台连接，载波无线双模通信模块与所述能源路由器连接；
有序充电计划生成模块据充电订单和台区日前总负荷规划曲线，编排有序充电计划并与充电订单一起下发至车辆识别引导系统；
台区信息采集模块用于连接台区用于采集台区实时负荷信息、台区容量与台区电动汽车充电实时信息并通过无线通信模块上传至所述有序充电管理平台。
进一步地，所述能源路由器包括主控模块、计量模块和通信模块；
主控模块用于接收所述载波无线双模通信模块下发的有序充电指令并将有序充电指令经通信模块在指定时间点发送至所述充电桩以对预约充电车辆进行有序充电；
计量模块用于采集所述充电桩的实时充电负荷信息，以计算充电电量。
进一步地，所述车辆识别引导系统包括车辆识别探头、控制模块、数据管理中心、语音播报模块、地锁、充电桩和充电服务客户端，控制模块分别与车辆识别探头、数据管理中心、语音播报模块、地锁以及充电桩连接，控制模块还与所述能源控制器通过蓝牙连接进行信息交互；充电桩和所述能源路由器之间经CAN总线或RS485连接，充电服务客户端与所述有序充电管理平台之间采用无线通信方式连接；
充电服务客户端用于生成用户的充电订单并发送至所述有序充电管理平台，并接收所述有序充电管理平台发送的各充电站的基本信息，该充电站的基本信息包括充电站的位置信息、充电站中充电桩的位置信息、充电桩的使用状态信息、充电电价信息以及车辆充电预约信息；
控制模块接收所述能源控制器下发的所述充电订单和所述有序充电计划，读取所述预约充电车辆的位置信息，并调用所述充电桩上传的各充电站的基本信息，筛选出距离所述预约充电车辆最近的充电站与充电桩作为本次分配的充电站和充电桩；控制模块将所述充电订单、有序充电计划、本次分配的充电站位置信息和充电桩位置信息作为有序充电指令分别转发至所述能源控制器和用户服务客户端；
数据管理中心用于接收并存储所述控制模块下发的所述充电订单；
用户服务客户端根据接收到的有序充电指令引导所述预约充电车辆到达充电站位置；
车辆识别探头用于在所述预约充电车辆到达充电站位置时，将对所述预约充电车辆的车牌进行识别得到的车辆信息与数据管理中心中充电订单的车辆信息进行比对，并在判断当前车辆为预约充电车辆时，控制模块控制地锁对车辆放行；
语音播报模块用于对车辆识别探头所放行的车辆语音播报分配的充电桩位置；
分配的充电桩根据所述能源路由器下发的有序充电指令对所述预约充电车辆进行充电。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明中通过计算台区配变在各个时段可用充电功率，生成台区日前总负荷规划曲线，并以台区日前总负荷规划曲线为基准，编排电动汽车的有序充电计划，电动汽车在车牌识别通过后按照有序充电计划进行充电，本方案能够帮助电动车主快速找到附近空闲充电桩进行有序充电，减少电动汽车充电平均等待时间，提升充电桩整体利用率，促进电动汽车产业的发展。
附图说明
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：
图1是一种基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电方法的流程图；
图2是电动汽车充电负荷预测流程图；
图3是一种基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电系统的结构图；
图4是一种基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电系统的工作流程图。
具体实施方式
为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。
如图1所示，本实施例公开了一种基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电方法，包括如下步骤S1至S4：
S1、获取用户的充电预约请求，该充电预约请求携带有充电电量、提车时间以及充电模式信息；
S2、根据充电预约请求生成充电订单，该充电订单包含预约充电车辆的位置信息、充电桩位置信息及充电桩的使用状态信息；
需要说明的是，接收到用户的充电预约请求后，对用户不合理或不可行的充电需求进行校核筛选，主要包括充电需求校验、安全认证、账户金额校验，校验通过或失败都将信息反馈给用户，通过校验的充电预约生成充电订单。
S3、调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，编排有序充电计划；
S4、将充电订单和有序充电计划下发至充电桩，以对预约充电车辆进行有序充电。
需要说明的是，传统的有序充电技术多是通过峰谷电价、电价激励等方式对电动汽车用户在充电时间上进行引导，同时建立电动汽车有序充电控制目标，通过一定算法求解控制目标的最优解。但此种方式最大的不可控因素是电动汽车用户的参与度，若用户不参与响应，则无法达到有序控制的目的。充电策略也多为充电资源的分配，没有考虑台区配变超载时充电策略的调整。
本发明提出的有序充电计划考虑了电动汽车充电需求与电网负荷，通过收集用户充电预约请求，计算用户充电负荷需求，在保障用户充电需求的基础上，将充电策略分为充电资源分配、台区配变超载调整及策略修正三部分，充分考虑了电动汽车充电过程中出现的状况，能够更好地实现电动汽车有序充电控制。
具体来说，上述步骤S3：调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，编排有序充电计划，具体包括如下细分步骤S31至S32：
S31、调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，进行负荷预测，生成台区日前总负荷规划曲线；
S32、以台区日前总负荷规划曲线为基准，编排得到所述有序充电计划。
如图2所示，本实施例中的台区负荷预测技术是基于电动汽车充电负荷预测技术与配变常规负荷预测技术实现的，具体地，上述步骤S31：调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，进行负荷预测，生成台区日前总负荷规划曲线，具体包括S311至S313：
S311、以当日实时负荷为基础，进行电动汽车充电负荷预测，得到电动汽车充电负荷预测曲线；
需要说明的是，由于电动汽车充电负荷变化具有周期性和随机性，依据当日已知负荷值对当日内后续时段预测精度影响更大原则，在当日实时负荷的基础上，以30分钟为一个步长，通过滚动预测的方式，利用电动汽车负荷预测模型，滚动预测下一期负荷值。具体如下：
1)计算电动汽车的行驶里程f(x)：
电动汽车的行驶里程分布服从正态分布：
其中，μD为行驶里程的分布均值，σD为行驶里程的分布标准差，x表示行驶里程，据统计μD＝3.2，σD＝0.88。
2)计算电动汽车的充电时刻ft：
在无序充电模式下，对电动汽车的充电开始时刻ft进行拟合：
其中，t为充电开始时刻，μt为充电开始时刻的分布均值，σt为充电开始时刻分布标准型差，通过数据拟合可以得到σt＝4，μt＝18.5。
3)计算电动汽车起始荷电状态SOCj0：
其中，SOCj0为电动汽车j的剩余SOC，x为电动汽车下次充电之前已经行驶了的距离，Dj为电动汽车j的总续航路程。
4)计算电动汽车的充电时长Tc：
其中，SOCj0为电动汽车j的起始荷电状态，Qj为电动汽车j的电池容量，Pc为电动汽车j的充电功率。
5)假设电动汽车充电模式均为恒功率慢冲模式，充电电压为220V，充电电流为16-20A，则充电功率Pc在3.5-4.5kW范围内服从均匀分布，概率密度函数为：
6)电动汽车保有量Nev：
Nev＝Ncar×ρ
其中，Nev为电动汽车总数，Ncar为汽车总数，ρ为电动汽车渗透率，即电动汽车占全部汽车的比例。
7)如图2所示，通过蒙特卡洛法使用步骤1)中的公式抽取电动汽车日行驶里程，使用步骤2)中的公式抽取电动汽车充电开始时刻，使用步骤3)中的公式计算电动汽车起始荷电状态，使用步骤5)中的公式抽取电动汽车充电功率，图2中，N指的是蒙特卡洛模拟计算的次数，至少为500000次。
计算电动汽车充电负荷时，引入随机变量
当
时表示电动汽车正处于充电状态，当
时表示电动汽车已充电完成或还未开始充电。充电状态概率分布可表示为：
其中，
表示开始充电时刻与充电持续时间的联合分布函数，FT与
分别为充电开始时刻与充电持续时间的概率分布函数，这里暂定充电开始时刻与充电持续时间为独立变量，因此
电动汽车j在t0时刻的充电负荷需求为：
将全天24小时分为1440分钟，每分钟计算一次充电负荷，则电动汽车充电负荷预测模型为所有电动汽车全天充电负荷的总和：
S312、根据用户的用电量和用电器信息，进行配变常规负荷预测，得到配变常规负荷预测曲线；
需要说明的是，目前配电台区对于用户可通过用户智能电能表获取每天尖峰时段、高峰时段、平时段和低谷时段电量等准确信息，另外可以通过统计方法获得用户家用电器的额定功率和拥有量。通过分析各种类型家用电器的使用概率典型值、额定功率及用户家用电器拥有量，然后进行蒙特卡洛随机抽样模拟负荷分布。
其中，基于蒙特卡洛的用户负荷模拟：
其中，Pi为用户任意时刻的负荷，
分别表示该用户拥有的第j种类型家用电器dqj的平均功率和数量，n为用户的家用电器的数量，Kij＝0表示ti时刻第j种家用电器处于停运状态；Kij＝1表示ti时刻第j种家用电器处于在运状态。
具体计算过程为：
步骤1：设定蒙特卡洛随机抽样的最大抽样次数Rs的值。
步骤2：置随机抽样次数m的初始值为0。
步骤3：令随机抽样次数m＝m+1。
步骤4：对该用户各种家用电器在ti时刻的运行状态进行第m次随机抽样，对于第j种家用电器dqj，其在ti时刻的第m次随机抽样的运行状态系数为Kij。
步骤5：根据公式
计算第m次随机抽样ti时刻该用户的负荷值Pm。
步骤6：判断当前随机抽样次数m的值是否大于最大抽样次数Rs，如果m小于Rs，转步骤3；否则转步骤7。
步骤7：ti时刻负荷曲线序列Pi＝{p1、p2、…、pm}，Rs次随机抽样结束后用户的居民负荷值为：
步骤8：结束。
在随机抽样次数m等于最大抽样次数时，计算得到任意时刻ti的用户居民负荷功率，将全天分为1440分钟，每分钟的功率预测计算一次，即可得到配变居民负荷预测曲线。
S313、将电动汽车充电负荷预测曲线和配变常规负荷预测曲线进行叠加，得到所述台区日前总负荷规划曲线。
需要说明的是，将配变常规负荷预测与台区充电负荷预测结果进行叠加，形成台区日前总负荷规划曲线(数据频点建议为15分钟，每日96点)。考虑用户充电需求，提车一般在第二天的上午，至少下发三天数据，下发频度为每日下发。
具体来说，上述步骤S32：以台区日前总负荷规划曲线为基准，编排得到所述有序充电计划，具体为：
以台区日前总负荷规划曲线为基准，利用有序充电本地控制策略，对充电申请进行充电计划的编排，得到所述有序充电计划。其中所述有序充电本地控制策略包括1)充电资源分配策略和2)台区配变超载策略；
1)充电资源分配策略为在用户发起新订单或取消调整原有订单时，若台区容量充足，按照先请求先处理的原则，采用谷底充电，编排当前充电申请的充电时间计划及预计充电完成时间；
2)台区配变超载策略为在台区实时负荷超过台区容量的时间达到设定时长，则控制器下发切断台区充电负荷命令，暂停超出设定部分的充电负荷。
首先，根据用户的预计提车时间在满足充电需求的情况下优先调整充电时序，计算每个充电桩用户的时间裕度(剩余充电时间/剩余充电电量)，优化用户充电时序，将时间裕度大的用户的充电次序后移。
其次，在通过优化充电时序后已不能满足所有充电需求时，则按照充电完成度较高的优先降功率的原则进行功率调节，尽量满足用户需求；若进行降功率调节后保底充电量也无法满足，则需立即提醒用户。
最后，台区超载情况消除后，按照上述两条的充电负荷调节相反的顺序依次恢复充电功率，在容量允许且不影响经济性的前提下尽量将充电时序前移。
进一步地，本实施例中还包括在设定的情况下对所述有序充电计划进行修正，该设定的情况包括：有序充电管理平台下发的台区总负荷预测数据更新后，以及有新的车辆接入且当前充电计划无法满足用户充电需求时。
需要说明的是，进行有序充电计划修正时，对于已接收到充电计划正在进行有序充电的车辆，按照原计划继续充电至完成，确保用户的充电需求不受影响；对于正在编排的充电计划，暂停计算，采用更新后的台区总负荷预测数据及用户需求，重新进行有序充电计划编排，保障电网安全稳定运行。
具体来说，上述步骤S4：将充电订单和有序充电计划下发至充电桩，以对预约充电车辆进行有序充电，具体包括如下细分步骤S41至S42：
S41、将充电订单包含的充电桩位置信息及充电桩的使用状态信息与各充电桩上传的位置信息与充电桩使用状态进行筛选比对，得到距离预约充电车辆最近的充电站和充电桩作为本次分配的充电站和充电桩；
S42、将所述充电订单、有序充电计划、本次分配的充电站的位置信息和本次分配的充电桩的位置信息推送至预约充电车辆，以使预约充电车辆进行导航达到充电站位置，并在预约充电车辆通过车辆识别后引导预约充电车辆达到充电桩位置按照所述有序充电计划进行充电。
如图3所示，本实施例还公开了一种基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电系统，包括有序充电管理系统和车辆识别引导系统，有序充电管理系统和车辆识别引导系统连接进行双向通信；有序充电管理系统包括有序充电管理平台、能源控制器和能源路由器，能源控制器和充电服务客户端均采用无线通信方式与有序充电管理平台连接，能源控制器与能源路由器采用宽带无线双模载波方式连接，能源控制器连接台区用于采集台区配变历史负荷信息、台区容量上传至有序充电管理平台以防止台区变压器实时负荷越限，有利于台区电动汽车充电实时信息删除台区电动汽车充电实时信息删除；
有序充电管理平台获取车辆识别引导系统发送的用户充电预约请求并生成充电订单，该充电预约请求携带有充电电量、提车时间以及充电模式信息；该充电订单包含预约充电车辆的位置信息、充电桩位置信息及充电桩的使用状态信息；
有序充电管理平台与能源控制器相连，采用4G/5G无线通信方式进行数据交互。能源控制器与台区低压侧集中器相连，集中器通过RS485方式向能源控制器上传采集到的台区历史负荷，能源控制器收到台区历史负荷数据后上传至有序充电管理平台进行存储。
电动汽车充电结束并完成支付后，手机客户端会将每次充电订单的充电开始时间、结束时间、充电功率等数据发送至有序充电管理平台进行存储，形成电动汽车历史充电数据。
有序充电管理平台调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，生成台区日前总负荷规划曲线，并将充电订单和台区日前总负荷规划曲线下发至能源控制器；
能源控制器根据充电订单和台区日前总负荷规划曲线，编排有序充电计划并与充电订单一起下发至车辆识别引导系统，以使车辆识别引导系统生成有序充电指令并转发至能源控制器；
能源路由器接收并存储能源控制器下发的有序充电指令，并在指定时间点向车辆识别引导系统中的充电桩发送有序充电指令以对预约充电车辆进行有序充电。
需要说明的是，能源控制器以现有集中器作为能源控制器硬件平台，在原有集中器软件功能的基础上，新增相关有序充电业务软件功能，主要包括有序充电控制策略缓存及策略生成功能、有序充电管理平台交互功能、有序充电策略转发功能以及充电信息采集功能。
能源控制器包括有序充电计划生成模块、无线通信模块、载波无线双模通信模块和台区信息采集模块；无线通信模块(采用4G/5G通信)与所述有序充电管理平台连接交互台区负荷预测数据与台区容量，载波无线双模通信模块与所述能源路由器连接交互有序充电控制策略与充电计划；通过RS485方式交互集中器采集上传的台区实时负荷；
有序充电计划生成模块有序充电管理平台下发的台区日前总负荷规划曲线，结合当前台区信息对充电申请进行充电计划的合理编排，管理充电桩有序充电资源分配，编排有序充电计划并与充电订单一起下发至车辆识别引导系统；有序充电计划生成模块在超过配变安全运行阈值时调整充电计划，或者中断部分充电负荷；
台区信息采集模块用于连接台区用于采集台区实时负荷信息、台区容量与台区电动汽车充电实时信息并通过无线通信模块上传至所述有序充电管理平台。
具体来说，能源路由器包括主控模块、计量模块和通信模块，主控模块根据充电计划在指定时间点向充电桩发送启动充电、停止充电或充电功率调节等有序充电控制指令；计量模块负责采集充电桩的电压、电流、功率等实时充电负荷信息，计算充电电量；通信模块包括载波无线双模通信单元、CAN总线或RS485通信单元，通过载波无线双模通信单元接收来自能源控制器下发的充电计划，通过CAN或485等方式与充电桩交互有序充电控制指令。
具体来说，所述车辆识别引导系统包括车辆识别探头、控制模块、数据管理中心、语音播报模块、地锁、充电桩和充电服务客户端，控制模块分别与车辆识别探头、数据管理中心、语音播报模块、地锁以及充电桩连接，控制模块还与所述能源控制器通过蓝牙连接进行信息交互；充电桩和所述能源路由器之间经CAN总线或RS485连接，充电服务客户端与所述有序充电管理平台之间采用无线通信方式连接；
充电服务客户端能够提供车辆预约充电、充电站导航、充电站信息查询、充电电价查询、车辆实时定位、充电历史记录查询等服务，用户通过充电客户端发起充电预约请求，发送至有序充电管理平台；并且充电服务客户端能够实时接收电动汽车有序充电管理服务平台发送来的各个充电站的信息，包括充电站位置信息、充电站中充电桩的信息、充电桩使用状态、充电电价信息，以供用户有序充电参考。
控制模块接收所述能源控制器下发的所述充电订单和所述有序充电计划，读取所述预约充电车辆的位置信息，并调用所述充电桩上传的各充电站的基本信息，筛选出距离所述预约充电车辆最近的充电站与充电桩作为本次分配的充电站和充电桩；控制模块将所述充电订单、有序充电计划、本次分配的充电站位置信息和充电桩位置信息作为有序充电指令分别转发至所述能源控制器和用户服务客户端；
数据管理中心用于接收并存储所述控制模块下发的所述充电订单；
用户服务客户端根据接收到的有序充电指令引导所述预约充电车辆到达充电站位置；
车辆识别探头用于在所述预约充电车辆到达充电站位置时，将对所述预约充电车辆的车牌进行识别得到的车辆信息与数据管理中心中充电订单的车辆信息进行比对，并在判断当前车辆为预约充电车辆时，控制模块控制地锁对车辆放行；
语音播报模块用于对车辆识别探头所放行的车辆语音播报分配的充电桩位置；
分配的充电桩根据所述能源路由器下发的有序充电指令对所述预约充电车辆进行充电。
其中，车辆识别探头通过采集车牌原始图像，将车牌区域分割成独立的字符模块，再对字符进行识别。针对电动汽车在车牌尺寸、字体、号码位数、牌照底色等方面与普通车牌存在差异，依托神经网络算法学习训练，优化车牌识别算法，能够快速高效识别电动汽车等多种车牌。
控制模块其以嵌入式单片机为核心，其包括无线通信模块、数据计算模块、数据存储模块，与车辆识别探头、数据管理中心、充电桩、语音播报模块、智能地锁相连，同时还与能源控制器通过蓝牙进行信息交互。其通过蓝牙与充电桩交互充电桩实时使用状态、充电桩位置，通过无线通信模块接收车辆识别探头采集的图像采集识别信息。
控制模块接收能源控制器下发的充电订单与有序充电计划，读取其中预约充电车辆的具体位置，调用充电桩上传的位置信息与充电桩使用状态，筛选计算出距离待充电车辆最近的充电站与充电桩，将有序充电计划、充电订单、分配充电站位置信息、分配充电桩位置信息发送至用户手机客户端，同时转发至能源控制器。
用户服务客户端在接收到有序充电计划、充电订单、分配充电站位置信息、分配充电桩位置信息等构成的有序充电指令时，根据导航如期到达分配充电站，车辆识别模块识别车辆车牌，与数据管理模块接收的充电订单信息比对，判断是否充电预约车辆：若是预约充电车辆，车辆放行，语音播报分配车位与充电桩位置；若不是，提示用户未充电预约，请首先在手机客户端进行充电申请。
充电桩安装在每个独立车位旁边，与控制模块连接，包括无线通信模块与充电状态检测模块，无线通信模块用于接收能源路由器下发的有序充电控制指令，充电状态检测模块用于检测充电桩实时使用状态与位置信息，控制模块采集充电桩的实时使用状态与位置信息。充电桩的通信模块还可与有序充电管理平台交互充电桩实时使用状态与位置信息，同时接收有序充电管理平台推送的充电电价信息。
语音播报模块与控制模块相连，用于车辆在识别未通过时，语音提示车辆未充电预约，请首先在手机客户端提起充电申请。
地锁支持自动升降与落锁控制，包括无线蓝牙模块与无线地磁检测模块，无线蓝牙模块用于与控制中心进行通信，无线地磁检测模块用于检测上方车辆通过情况。
如图4所示，本实施例采用的基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电系统的工作过程如下：
1)车主通过充电服务客户端提起预约充电请求，根据需求设置充电电量、提车时间、充电模式等信息；
2)有序充电管理平台接收用户充电申请，生成充电订单。调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，采用相应的负荷预测算法，生成台区负荷预测数据；
3)有序充电管理平台下发充电订单与台区负荷预测数据至能源控制器；
4)能源控制器接收有序充电管理平台下发的充电订单与台区负荷预测数据，以台区负荷预测数据为基准，采用有序充电本地控制策略算法，进行频率为5分钟的计划滚动，编排有序充电计划；
5)能源控制器下发充电订单与有序充电计划至车牌识别与引导系统；
6)车牌识别与引导系统读取充电订单中待充电车辆的具体位置与充电桩位置信息及使用状态，调用充电桩上传的位置信息与充电桩使用状态，筛选比对距离待充电车辆最近的充电站与充电桩，将有序充电计划、充电订单、分配充电站位置信息、分配充电桩位置信息发送至用户手机客户端，同时转发至能源控制器；
7)能源控制器下发有序充电计划、充电订单、分配充电站信息、充电桩信息等信息至能源路由器，能源路由器根据有序充电计划在指定时间点向分配充电桩发送启动充电、停止充电或充电功率调节等控制指令；
8)用户根据手机客户端导航模块到达分配充电站，入口识别模块自动识别车牌号，若车辆识别模块未通过，语音提示用户未提起充电申请；若车辆识别成功，车辆放行，语音播报停车位与充电桩具体位置；
9)用户根据手机导航及充电桩路径引导到达分配车位，用户在客户端点击地锁解锁，车牌识别与引导系统控制地锁自动降落。车辆驶入车位，连接充电桩接口，充电桩按照能源路由器下发的有序充电指令开始有序充电；
10)车辆充电完成，能源路由器将本次充电订单相关信息如充电开始时间、充电结束时间、充电金额、充电功率等推送至用户手机客户端，用户完成手机支付，支付完成后手机客户端将此次电动汽车充电订单的相关数据信息发送至有序充电管理平台进行存储；
11)车辆驶离充电车位，无线地磁模块检测车辆离开车位安全距离，自动控制控制模块下达升锁指令，地锁升起。能源路由器将本次充电订单相关信息通过能源控制器层层上传至有序充电平台。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电方法，其特征在于，包括：
获取用户的充电预约请求，该充电预约请求携带有充电电量、提车时间以及充电模式信息；
根据充电预约请求生成充电订单，该充电订单包含预约充电车辆的位置信息、充电桩位置信息及充电桩的使用状态信息；
调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，编排有序充电计划；
将充电订单和有序充电计划下发至充电桩，以对预约充电车辆进行有序充电。
2.如权利要求1所述的基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电方法，其特征在于，所述调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，编排有序充电计划，包括：
调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，进行负荷预测，生成台区日前总负荷规划曲线；
以台区日前总负荷规划曲线为基准，编排得到所述有序充电计划。
3.如权利要求2所述的基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电方法，其特征在于，所述调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，进行负荷预测，生成台区日前总负荷规划曲线，包括：
以当日实时负荷为基础，进行电动汽车充电负荷预测，得到电动汽车充电负荷预测曲线；
根据用户的用电量和用电器信息，进行配变常规负荷预测，得到配变常规负荷预测曲线；
将电动汽车充电负荷预测曲线和配变常规负荷预测曲线进行叠加，得到所述台区日前总负荷规划曲线。
4.如权利要求2所述的基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电方法，其特征在于，所述以台区日前总负荷规划曲线为基准，编排得到所述有序充电计划，包括：
以台区日前总负荷规划曲线为基准，利用有序充电本地控制策略，对充电申请进行充电计划的编排，得到所述有序充电计划，其中所述有序充电本地控制策略包括充电资源分配策略和台区配变超载策略；
所述充电资源分配策略为在用户发起新订单或取消调整原有订单时，若台区容量充足，按照先请求先处理的原则，采用谷底充电，编排当前充电申请的充电时间计划及预计充电完成时间；
所述台区配变超载策略为在台区实时负荷超过台区容量的时间达到设定时长时，暂停超出设定部分的充电负荷。
5.如权利要求4所述的基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电方法，其特征在于，还包括在设定的情况下对所述有序充电计划进行修正，该设定的情况包括：有序充电管理平台下发的台区总负荷预测数据更新后，以及有新的车辆接入且当前充电计划无法满足用户充电需求时。
6.如权利要求1所述的基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电方法，其特征在于，所述将充电订单和有序充电计划下发至充电桩，以对预约充电车辆进行有序充电，包括：
将充电订单包含的充电桩位置信息及充电桩的使用状态信息与各充电桩上传的位置信息与充电桩使用状态进行筛选比对，得到距离预约充电车辆最近的充电站和充电桩作为本次分配的充电站和充电桩；
将所述充电订单、有序充电计划、本次分配的充电站的位置信息和本次分配的充电桩的位置信息推送至预约充电车辆，以使预约充电车辆进行导航达到充电站位置，并在预约充电车辆通过车辆识别后引导预约充电车辆达到充电桩位置按照所述有序充电计划进行充电。
7.一种基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电系统，其特征在于，包括有序充电管理系统和车辆识别引导系统，有序充电管理系统和车辆识别引导系统连接进行双向通信；有序充电管理系统包括有序充电管理平台、能源控制器和能源路由器，能源控制器和充电服务客户端均采用无线通信方式与有序充电管理平台连接，能源控制器与能源路由器采用宽带无线双模载波方式连接，能源控制器连接台区用于采集台区实时负荷信息、台区容量与台区电动汽车充电实时信息并上传至有序充电管理平台；
有序充电管理平台获取车辆识别引导系统发送的用户充电预约请求并生成充电订单，该充电预约请求携带有充电电量、提车时间以及充电模式信息；该充电订单包含预约充电车辆的位置信息、充电桩位置信息及充电桩的使用状态信息；
有序充电管理平台调用台区配变历史负荷数据和电动汽车历史充电数据，生成台区日前总负荷规划曲线，并将充电订单和台区日前总负荷规划曲线下发至能源控制器；
能源控制器根据充电订单和台区日前总负荷规划曲线，编排有序充电计划并与充电订单一起下发至车辆识别引导系统，以使车辆识别引导系统生成有序充电指令并转发至能源控制器；
能源路由器接收并存储能源控制器下发的有序充电指令，并在指定时间点向车辆识别引导系统中的充电桩发送有序充电指令以对预约充电车辆进行有序充电。
8.如权利要求7所述的基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电系统，其特征在于，所述能源控制器包括有序充电计划生成模块、无线通信模块、载波无线双模通信模块和台区信息采集模块；无线通信模块与所述有序充电管理平台连接，载波无线双模通信模块与所述能源路由器连接；
有序充电计划生成模块据充电订单和台区日前总负荷规划曲线，编排有序充电计划并与充电订单一起下发至车辆识别引导系统；
台区信息采集模块用于连接台区用于采集台区实时负荷信息、台区容量与台区电动汽车充电实时信息并通过无线通信模块上传至所述有序充电管理平台。
9.如权利要求7所述的基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电系统，其特征在于，所述能源路由器包括主控模块、计量模块和通信模块；
主控模块用于接收所述载波无线双模通信模块下发的有序充电指令并将有序充电指令经通信模块在指定时间点发送至所述充电桩以对预约充电车辆进行有序充电；
计量模块用于采集所述充电桩的实时充电负荷信息，以计算充电电量。
10.如权利要求7所述的基于车牌自动识别与引导的电动汽车有序充电系统，其特征在于，所述车辆识别引导系统包括车辆识别探头、控制模块、数据管理中心、语音播报模块、地锁、充电桩和充电服务客户端，控制模块分别与车辆识别探头、数据管理中心、语音播报模块、地锁以及充电桩连接，控制模块还与所述能源控制器通过蓝牙连接进行信息交互；充电桩和所述能源路由器之间经CAN总线或RS485连接，充电服务客户端与所述有序充电管理平台之间采用无线通信方式连接；
充电服务客户端用于生成用户的充电订单并发送至所述有序充电管理平台，并接收所述有序充电管理平台发送的各充电站的基本信息，该充电站的基本信息包括充电站的位置信息、充电站中充电桩的位置信息、充电桩的使用状态信息及充电电价信息；
控制模块接收所述能源控制器下发的所述充电订单和所述有序充电计划，读取所述预约充电车辆的位置信息，并调用所述充电桩上传的各充电站的基本信息，筛选出距离所述预约充电车辆最近的充电站与充电桩作为本次分配的充电站和充电桩；控制模块将所述充电订单、有序充电计划、本次分配的充电站位置信息和充电桩位置信息作为有序充电指令分别转发至所述能源控制器和用户服务客户端；
数据管理中心用于接收并存储所述控制模块下发的所述充电订单；
用户服务客户端根据接收到的有序充电指令引导所述预约充电车辆到达充电站位置；
车辆识别探头用于在所述预约充电车辆到达充电站位置时，将对所述预约充电车辆的车牌进行识别得到的车辆信息与数据管理中心中充电订单的车辆信息进行比对，并在判断当前车辆为预约充电车辆时，控制模块控制地锁对车辆放行；
语音播报模块用于对车辆识别探头所放行的车辆语音播报分配的充电桩位置；
分配的充电桩根据所述能源路由器下发的有序充电指令对所述预约充电车辆进行充电。
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