CN112092670B - 一种充电桩排队和充电管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电桩排队和充电管理方法，通过距离、预估完成时间对当前需要充电的设备进行合理化排队，对用户的普通充电和预约充电的资源占用、违反约定等行为做了约束，尽可能保证排队的公平公正以及一定的便利性，并根据用户可能的配给容量计算出可能的充电完成时间，实现对台区负荷的优化调节和整体管理。

Description

一种充电桩排队和充电管理方法

技术领域

本发明属于区块链技术领域及用电信息领域，特别涉及一种充电桩排队和充电管理方法。

背景技术

根据前瞻产业研究院发布的《中国电动汽车充电桩行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》统计数据显示，2012-2018年，我国电动汽车充电桩数量处于逐年增长趋势，2012年我国电动汽车充电桩数量仅仅达1.8万台，2016年后进入爆发式增长期，我国电动汽车充电桩数量达到14.1万台。到了2017年我国电动汽车充电桩数量增长超20万台。截止至2018年全国充电桩数量为29.9万台，同比增长39.72％。进入2019年3月，联盟内成员单位总计上报公共类充电桩38.4万台，其中交流充电桩21.9万台、直流充电桩16.4万台、交直流一体充电桩0.05万台。随着新能源汽车普及度的提高，未来电动汽车充电桩将会有不错的发展前景。

2019年3月发布的《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》要求：地方财政补贴对象由车辆购置改为充电基础设施。充电桩有望迎来新一轮建设高潮。

但是目前充电桩的运营还存在相应的问题，公共桩缺乏成熟商业模式，根据调查发现新能源车主对公共桩的缺乏维护、车位被占导致无法充电诟病已久。而私有桩则存在安装难的问题，老旧小区无固定车位使私人桩无处安装，存量商品房小区物业往往以变压器容量不足、安全隐患为由拒绝业主安装充电桩。

因此在现有的条件下，各方都期待能引入智慧充电系统破解电网负荷不足问题，通过一定的方式引导有序充电，管理有限容量，充分调度，是切实有效的方式。

发明内容

本发明提出一种基于区块链技术的负荷管理方法，利用智能合约，实现台区电力交易行为，解决边缘电力交易数据同步与实时性问题，又具备安全控制功能，可以保证电网运行安全。

本发明的技术方案是：

本发明提供一种充电桩排队和充电管理方法，该方法包括以下步骤：

S1、接收用户需要充电或预约充电的信息，根据用户所在位置获取规定半径r内的所有充电桩，并计算出用户到达各充电桩所用的路程时长t＝{t₁,t₂,t₃,…t_x}，x表示充电桩的数量；

S2、获取各充电桩当前的充电功率P_c、剩余请求容量W、等待充电队列中的车辆请求容量P_user，计算出各充电桩的最迟空闲时间T＝{T₁,T₂,T₃,…T_x}；

S3、若t_i>T_i，则到达充电桩后可能等待时间为0；若t_i≤T_i，则到达充电桩后的等待时间为T_i-t_i；将各充电桩的位置、用户到达对应充电桩所用的路程时长t、充电桩的最迟空闲时间以及到达充电桩后的等待时间发送给用户，用户根据上述参数决定是否需要前往相应的充电桩进行充电或远程进行预约。

进一步地，所述充电桩的最迟空闲时间T的获取方法为：对于任一充电桩，如果后续时段有预约，则将该充电桩的空闲时段作为最迟空闲时间T；如果后续时段没有预约，则进一步判断该充电桩当前是否在充电，如果当前没有充电，则将当前时间作为最迟空闲时间T，如果当前正在充电，那么采用下述充电完成时间预测方法计算结束充电时间，将前述结束充电时间作为最迟空闲时间T。

进一步地，所述的充电完成时间预测方法包括以下步骤：S2-1、对于当前正在工作的n个充电桩，根据充电桩的功率序列P_c＝{P_c1,P_c2,P_c3,…P_ci…P_cn}和剩余请求容量序列W＝{W₁,W₂,W₃,…W_i…W_n}，获取当前估算充电完成时长序列为t＝{t₁,t₂,t₃,…t_i…t_n}，其中t_i＝W_i/P_ci，将t序列中的元素按从小到大排列，获取更新的当前估算充电完成时长排序t′＝{t′₁,t′₂,t′₃,…t′_i…t′_n}，根据前述时长排序更新对应充电桩的功率序列P′_c＝{P′_c1,P′_c2,P′_c3,…P′_cn}；

S2-2、对于正在工作的n个充电桩中的任一个，令用户s_j可能等待的最小时间t_wait＝t′_i；根据该充电桩所在台区正在充电的各用户S＝{s₁,s₂,s₃,…s_j…s_m}，以及各用户S的车辆请求容量队列P_user＝{P_{user 1},P_{user 2},P_{user 3},…P_{user j}…P_{user m}}，计算该充电桩实际能够为用户s_j分配的功率P_j；

其中：P_T表示充电桩所在台区的当前可用总功率；

若P_j>P_{user j}，则令P_j>P_{user j}；否则，充电桩所在台区只能为用户s_j提供P_j功率；

S2-3、计算用户s_j在该充电桩的最迟充电完成时间t_complete＝t_wait+W_{require j}/P_j，其中：W_require为该排队用户s_j的请求容量，将充电桩的最迟充电完成时间t_complete作为该充电桩的最迟空闲时间；

S2-4、对于正在工作的n个充电桩中，按照步骤S2-3，分别获取用户在各充电桩的最迟空闲时间。

进一步地，当非预约用户待充电的时间点之后已有预约号，并且预估充电时间不能满足充电需求时，用户通过充电因子加权的方式获取更多的充电容量；若当前基准为T_base及上浮上限为T_max，T为充电因子且T_base≤T≤T_max，用户可以获取最大T/T_base*t的充电时长，用户转入限定优先模式。

进一步地，当预约号提前到达，并且当前桩有空闲时，允许预约号直接进行充电，此时预约号取消，用户进入非预约用户充电模式，按照权利要求1中的步骤执行。

进一步地，当预约号迟到时，允许预约桩保留T_order时间；允许预约号以充电因子加权方式获取更长的保留时间，T为充电因子且T_base≤T≤T_max，则相应的保留时间T_order＝T/T_base*T_order；当T_order时间到达时，当前预约作废，并扣除(T-T_base)*T_order作为充电因子管理损耗；连续预约三次作废，则在M日内不允许进行预约充电。

进一步地，预约号优先权高于非预约号，当预约号在预约时间规定的保留时间T_order内到达时，若当前充电用户为非预约号，则立刻结束上一次充电并将桩留给当前预约号；若当前充电用户为限定优先模式，则最迟在该用户的最大时长到达时结束当前充电；若当前充电用户为预约号，则需要等待该预约充电完成。

进一步地，在预约时间到达前，允许用户取消预约。

本发明的有益效果：

本发明通过计算排队完成时间和空闲时间，引导充电设备合理化排队；负荷实时可知可调，在保证在台区最佳用电负荷的情况下，进行最优负荷调节。

本发明允许用户有限度地获取更多资源，尽可能地让用户一次性完成充电，减少预约对普通用户的影响；通过过程动态调节手段，尽可能充分利用可用容量，及早为用户完成充电，保障消费者权益。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是充电桩排队管理方法的工作流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

如图1所示，一种充电桩排队和充电管理方法，该方法包括以下步骤：S1、接收用户需要充电或预约充电的信息，根据用户所在位置获取规定半径r内的所有充电桩，并计算出用户到达各充电桩所用的路程时长t＝{t₁,t₂,t₃,…t_x}，x表示充电桩的数量；

S2、获取各充电桩当前的充电功率P_c、剩余请求容量W、等待充电队列中的车辆请求容量P_user，计算出各充电桩的最迟空闲时间T＝{T₁,T₂,T₃,…T_x}；

S3、若t_i>T_i，则到达充电桩后可能等待时间为0；若t_i≤T_i，则到达充电桩后的等待时间为T_i-t_i；将各充电桩的位置、用户到达对应充电桩所用的路程时长t、充电桩的最迟空闲时间以及到达充电桩后的等待时间发送给用户，用户根据上述参数决定是否需要前往相应的充电桩进行充电或远程进行预约；

步骤S2中，所述充电桩的最迟空闲时间T的获取方法为：对于任一充电桩，如果后续时段有预约，则将该充电桩的空闲时段作为最迟空闲时间T；如果后续时段没有预约，则进一步判断该充电桩当前是否在充电，如果当前没有充电，则将当前时间作为最迟空闲时间T，如果当前正在充电，那么采用下述充电完成时间预测方法计算结束充电时间，将前述结束充电时间作为最迟空闲时间T；所述的充电完成时间预测方法包括以下步骤：

S2-1、对于当前正在工作的n个充电桩，根据充电桩的功率序列P_c＝{P_c1,P_c2,P_c3,…P_ci…P_cn}和剩余请求容量序列W＝{W₁,W₂,W₃,…W_i…W_n}，获取当前估算充电完成时长序列为t＝{t₁,t₂,t₃,…t_i…t_n}，其中t_i＝W_i/P_ci，将t序列中的元素按从小到大排列，获取更新的当前估算充电完成时长排序t′＝{t′₁,t′₂,t′₃,…t′_i…t′_n}，根据前述时长排序更新对应充电桩的功率序列P′_c＝{P′_c1,P′_c2,P′_c3,…P′_cn}；

S2-2、对于正在工作的n个充电桩中的任一个，令用户s_j可能等待的最小时间t_wait＝t′_i；根据该充电桩所在台区正在充电的各用户S＝{s₁,s₂,s₃,…s_j…s_m}，以及各用户S的车辆请求容量队列P_user＝{P_{user 1},P_{user 2},P_{user 3},…P_{user j}…P_{user m}}，计算该充电桩实际能够为用户s_j分配的功率P_j；

其中：P_T表示充电桩所在台区的当前可用总功率，可以从变压器直接提取；

若P_j>P_{user j}，则令P_j>P_{user j}；否则，充电桩所在台区只能为用户s_j提供P_j功率；

S2-3、计算用户s_j在该充电桩的最迟充电完成时间t_complete＝t_wait+W_{require j}/P_j，其中：W_require为该排队用户s_j的请求容量，将充电桩的最迟充电完成时间t_complete作为该充电桩的最迟空闲时间；

S2-4、对于正在工作的n个充电桩中，按照步骤S2-3，分别获取用户在各充电桩的最迟空闲时间。

进一步地，所述充电管理方法，包含充电策略和充电完成率预测方法。

所述充电策略包括：

1.获取当前的台区可用容量P_r。

2.获取当前基准充电因子为T_base及上浮上限T_max。

3.当同时有多个设备请求充电时，如设备请求容量之和>P_r，台区可用容量不足，则待充电用户进入负荷调节模式，允许用户以充电因子加权方式获取充电功率加成(充电因子可采用价格、积分等系数)。用户可以自行决定使用基准充电因子T_base或者增加充电因子充电，充电功率加成系数计算方式为

m为排队用户数量，T为充电因子且T_base≤T≤T_max。则用户的加成系数为s＝{s₁,s₂,s₃,…s_m}。

4.若用户的请求功率为P_user，则用户可获得的加成功率为P＝s*P_r*P_user

若P>P_user，则P＝P_user。

在用户充电过程中，系统还可以对用户选择使用过程定量调节或动态调节手段进行过程管理。如果使用过程定量调节手段，则用户在充电中的功率始终保持初始加成功率大小；如果使用过程动态调节手段，则用户在充电中的功率根据当前充电状况随时改变，所分配的功率按照加成功率的算法进行调节。

进一步地，所述过程动态调节手段，用户在充电中的功率不允许调至比初始加成功率更小的功率，以尽可能地保证用户的充电权益。

具体实施时：

当非预约用户待充电的时间点之后已有预约号，并且预估充电时间不能满足充电需求时，用户通过充电因子加权的方式获取更多的充电容量；若当前基准为T_base及上浮上限为T_max，T为充电因子且T_base≤T≤T_max，用户可以获取最大T/T_base*t的充电时长，用户转入限定优先模式。

当预约号提前到达，并且当前桩有空闲时，允许预约号直接进行充电，此时预约号取消，用户进入非预约用户充电模式，按照权利要求1中的步骤执行。

当预约号迟到时，允许预约桩保留T_order时间；允许预约号以充电因子加权方式获取更长的保留时间，T为充电因子且T_base≤T≤T_max，则相应的保留时间T_order＝T/T_base*T_order；当T_order时间到达时，当前预约作废，并扣除(T-T_base)*T_order作为充电因子管理损耗；连续预约三次作废，则在M日内不允许进行预约充电。

预约号优先权高于非预约号，当预约号在预约时间规定的保留时间T_order内到达时，若当前充电用户为非预约号，则立刻结束上一次充电并将桩留给当前预约号；若当前充电用户为限定优先模式，则最迟在该用户的最大时长到达时结束当前充电；若当前充电用户为预约号，则需要等待该预约充电完成。

预约号在进行预约时，不允许预约处于预估充电完成时期内的时间。

在预约时间到达前，允许用户取消预约。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (7)

1.一种充电桩排队和充电管理方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

S1、接收用户需要充电或预约充电的信息，根据用户所在位置获取规定半径r内的所有充电桩，并计算出用户到达各充电桩所用的路程时长t＝{t₁,t₂,t₃,…t_x}，x表示充电桩的数量；

S2、获取各充电桩当前的充电功率P_c、剩余请求容量W、等待充电队列中的车辆请求容量P_user，计算出各充电桩的最迟空闲时间T＝{T₁,T₂,T₃,…T_x}；

S3、若t_i>T_i，则到达充电桩后可能等待时间为0；若t_i≤T_i，则到达充电桩后的等待时间为T_i-t_i；将各充电桩的位置、用户到达对应充电桩所用的路程时长t、充电桩的最迟空闲时间以及到达充电桩后的等待时间发送给用户，用户根据上述参数决定是否需要前往相应的充电桩进行充电或远程进行预约；

当非预约用户待充电的时间点之后已有预约号，并且预估充电时间不能满足充电需求时，用户通过充电因子加权的方式获取更多的充电容量；若当前基准为T_base及上浮上限为T_max，T为充电因子且T_base≤T≤T_max，用户可以获取最大T/T_base*t的充电时长，用户转入限定优先模式。

2.根据权利要求1所述的充电桩排队和充电管理方法，其特征在于步骤S2中，所述充电桩的最迟空闲时间T的获取方法为：对于任一充电桩，如果后续时段有预约，则将该充电桩的空闲时段作为最迟空闲时间T；如果后续时段没有预约，则进一步判断该充电桩当前是否在充电，如果当前没有充电，则将当前时间作为最迟空闲时间T，如果当前正在充电，那么采用下述充电完成时间预测方法计算结束充电时间，将前述结束充电时间作为最迟空闲时间T。

3.根据权利要求2所述的充电桩排队和充电管理方法，其特征在于步骤S2中，所述的充电完成时间预测方法包括以下步骤：

S2-1、对于当前正在工作的n个充电桩，根据充电桩的功率序列P_c＝{P_c1,P_c2,P_c3,…P_ci…P_cn}和剩余请求容量序列W＝{W₁,W₂,W₃,…W_i…W_n}，获取当前估算充电完成时长序列为t＝{t₁,t₂,t₃,…t_i…t_n}，其中t_i＝W_i/P_ci，将t序列中的元素按从小到大排列，获取更新的当前估算充电完成时长排序t′＝{t′₁,t′₂,t′₃,…t′_i…t′_n}，根据前述时长排序更新对应充电桩的功率序列P′_c＝{P′_c1,P′_c2,P′_c3,…P′_cn}；

S2-2、对于正在工作的n个充电桩中的任一个，令用户s_j可能等待的最小时间t_wait＝t′_i；根据该充电桩所在台区正在充电的各用户S＝{s₁,s₂,s₃,…s_j…s_m}，以及各用户S的车辆请求容量队列P_user＝{P_{user 1},P_{user 2},P_{user 3},…P_{user j}…P_{user m}}，计算该充电桩实际能够为用户s_j分配的功率P_j；

其中：P_T表示充电桩所在台区的当前可用总功率；

若P_j>P_{user j}，则令P_j>P_{user j}；否则，充电桩所在台区只能为用户s_j提供P_j功率；

S2-3、计算用户s_j在该充电桩的最迟充电完成时间t_complete＝t_wait+W_{require j}/P_j，其中：W_require为该排队用户s_j的请求容量，将充电桩的最迟充电完成时间t_complete作为该充电桩的最迟空闲时间；

S2-4、对于正在工作的n个充电桩中，按照步骤S2-3，分别获取用户在各充电桩的最迟空闲时间。

4.根据权利要求1所述的充电桩排队和充电管理方法，其特征在于，当预约号提前到达，并且当前桩有空闲时，允许预约号直接进行充电，此时预约号取消，用户进入非预约用户充电模式，按照权利要求1中的步骤执行。

5.根据权利要求1或3所述的充电桩排队和充电管理方法，其特征在于，当预约号迟到时，允许预约桩保留T_order时间；允许预约号以充电因子加权方式获取更长的保留时间，T为充电因子且T_base≤T≤T_max，则相应的保留时间T_order＝T/T_base*T_order；当T_order时间到达时，当前预约作废，并扣除(T-T_base)*T_order作为充电因子管理损耗；连续预约三次作废，则在M日内不允许进行预约充电。

6.根据权利要求1或3所述的充电桩排队和充电管理方法，其特征在于，预约号优先权高于非预约号，当预约号在预约时间规定的保留时间T_order内到达时，若当前充电用户为非预约号，则立刻结束上一次充电并将桩留给当前预约号；若当前充电用户为限定优先模式，则最迟在该用户的最大时长到达时结束当前充电；若当前充电用户为预约号，则需要等待该预约充电完成。

7.根据权利要求1所述的充电桩排队和充电管理方法，其特征在于，在预约时间到达前，允许用户取消预约。

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