CN112140921B - 一种高速公路的电动车充电站系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高速公路的电动车充电站系统，包括：电网输入接口、风电输入接口、太阳能输入接口、燃料电池输入接口、多个直流输出接口和控制器；所述电网输入接口、风电输入接口、太阳能输入接口、燃料电池输入接口均通过变换装置连接所述多个直流输出接口，所述多个直流输出接口用于给电动车进行充电，所述风电输入接口、太阳能输入接口、燃料电池输入接口均包括多个，每一个均包括位移的ID，所述控制器根据所述ID控制所述充电站的输入接口形成一个整体协调调节输出功率，满足电动车快速充电需求。

Description

一种高速公路的电动车充电站系统
技术领域
本发明属于新基建技术领域，特别涉及一种高速公路的电动车充电站系统。
背景技术
现阶段，新能源汽车的不断发展，新能源汽车是未来的一种重要发展方向，然后，由于电池的技术的制约，电动汽车无法进行长距离的运行，因此，如何提高电动车的能源补充，是未来的一个难题，当前汽油车由于高速公路旁边都设置有大量的服务站，能够进行加油，且加油速度快，因此，对于长距离运行较普遍，而随着新基建的提出，未来必然需要在高速公路旁设置充电站，以满足电动车在高速公路旁的充电需求，如何满足新基建的需求，充分的满足充电站不同时间段的充电功率需求，提高电动车的充电体验，这是新基建的中的一个难点问题。
申请内容
本申请一种高速公路的电动车充电站系统，包括：电网输入接口、风电输入接口、太阳能输入接口、燃料电池输入接口、多个直流输出接口和控制器；所述电网输入接口、风电输入接口、太阳能输入接口、燃料电池输入接口均通过变换装置连接所述多个直流输出接口，所述多个直流输出接口用于给电动车进行充电，所述风电输入接口、太阳能输入接口、燃料电池输入接口均包括多个，每一个均包括唯一的ID，所述控制器根据所述ID控制所述充电站的输入接口形成一个整体协调调节输出功率，满足电动车快速充电需求。
所述的一种高速公路的电动车充电站系统，所述控制器包括：第一数据接收单元、第二数据接收单元、数据校验单元、模型建立单元、参数设置单元和参数输出控制单元，所述第一数据接收单元检测电网输入接口、风电输入接口、太阳能输入接口、燃料电池输入接口连接数据，将所述连接数据发送到所述数据校验单元，所述数据校验单元校验所述连接数据后，判断输入接口是否正常连接，选取正常连接的输入接口，并反馈第一校验结果给所述第一数据接收单元，所述第一数据接收单元接收到所述第一校验结果后，检测正常连接的输入接口的电压和导纳数据，并将所述电压和导纳数据与ID数据进行匹配后发送到所述数据校验单元，所述数据校验单元对接收到的电压和导纳数据进行校验后，确定数据是否正常，如果正常，则发送第二检验数据给所述模型建立单元，所述模型建立单元接收所述第二校验数据后，发送模型预建立信号给所述数据校验单元，所述数据校验单元接收到所述模型预建立信号后，将正常的电压和导纳数据发送给模型建立单元，所述模型建立单元将每个正常的输入接口设定为节点，建立充电站输入接口的导纳矩阵和功率导纳模型，将所述导纳矩阵和功率导纳模型发送给所述参数设置单元；所述第二数据接收单元用于接收电动车的充电功率需求，将所述充电功率需求发送给所述参数设置单元，所述参数设置单元根据接收到的导纳矩阵以及充电功率需求生成设置参数，并将设置参数通过所述参数输出控制单元输出到各个输入接口，调整各个输入接口的输出功率，以满足输出接口的功率。
所述的一种高速公路的电动车充电站系统，所述建立充电站输入接口的导纳矩阵为：
Y＝[Yij]
Figure GDA0003559553350000021
其中，Yij为包括n个节点的导纳矩阵，yi为节点i与地之间的导纳，yij＝yji,yij和yji均为节点i与节点j之间的线路导纳，yil为节点i与负载l之间的导纳；i和j均表示充电站中的一个输入接口所形成的节点；
所述功率导纳模型为：
Figure GDA0003559553350000022
其中，Pgi为节点i的设定输出功率，Pli为节点i的设定电动车的充电需求功率，Vi为节点i的设定电压，Vj为节点j的设定电压，np为节点i的个数。
所述的一种高速公路的电动车充电站系统，所述参数设置单元根据接收到的导纳矩阵以及充电功率需求生成设置参数具体包括：求取
Figure GDA0003559553350000023
比较判断ΔPli的绝对值与预设第一阈值的大小，如果ΔPli的绝对值小于预设第一阈值，则投入充电站中的蓄电池，将输入接口多余的能量充电到所述蓄电池或者通过蓄电池补充电动车的能量缺额；如果ΔPli的绝对值大于预设第一阈值，且小于预设第二阈值，则投入燃料电池和蓄电池，如果是输入接口的功率不足以满足电动车，则启动燃料电池给进行功率补充，如果是输入接口的功率大于电动车，则将多余的能量输入到燃料电池和蓄电池；如果果ΔPli的绝对值大于预设第二阈值，则生成各个输入接口的控制参数ki，通过控制参数调整各个输入接口的输出功率，所述控制参数ki满足如下公式：
Figure GDA0003559553350000031
其中，Pi为节点i调整后的实际输出功率，ki为节点i的控制参数，Vi *为节点i的实际电压，Vj *为节点j的实际电压；
输入接口的实际输入功率为多个节点i调整后的实际输出功率的和值。
所述的一种高速公路的电动车充电站系统，所述第二数据接收单元通过有线或者无线方式接收电动车的数据，所述有线的方式为通过所述输出接口直接检测电动车数据和通过人机交互设备接收用户的充电需求，所述无线的方法为通过车载数据接收电动车数据，以及通过用户终端接收用户的充电需求。
所述的一种高速公路的电动车充电站系统，所述输入接口为连接外部输入能源的接口，在进行充电站控制时，根据充电站规模进行外部输入能源的数量设置和输入接口的设置。
本发明提出通过多种调整手段，能够满足高速公路电动车充电的短时功率需求，并充分利用高速公路充电的附近的新能源，符合新一代基础建设需求。作为本发明的的主要改进点之一在于，能够根据充电站的多个能源输入接口的不同，建立能源控制调整模型，并根据充电站的实际需求，设置多个调整方式以满足电动车的充电需求；作为本发明的另一改进点在于，设置控制参数，在基础的调整无法满足要求时，通过控制输入接口的输入功率，调整能源输入接口的输入功率，并配合蓄电池和燃料电池，满足充电站快速的功率调节需求。
附图说明
图1为本发明高速公路的电动车充电站系统的示意图。
图2为本发明控制器的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
如图1所示，为本申请一种高速公路的电动车充电站系统的示意图，包括：电网输入接口、风电输入接口、太阳能输入接口、燃料电池输入接口、多个直流输出接口和控制器；所述电网输入接口、风电输入接口、太阳能输入接口、燃料电池输入接口均通过变换装置连接所述多个直流输出接口，所述多个直流输出接口用于给电动车进行充电，所述风电输入接口、太阳能输入接口、燃料电池输入接口均包括多个，每一个均包括唯一的ID，所述控制器根据所述ID控制所述充电站的输入接口形成一个整体协调调节输出功率，满足电动车快速充电需求。
如图2所示，为本发明控制器的示意图。所述控制器包括：第一数据接收单元、第二数据接收单元、数据校验单元、模型建立单元、参数设置单元和参数输出控制单元，所述第一数据接收单元检测电网输入接口、风电输入接口、太阳能输入接口、燃料电池输入接口连接数据，将所述连接数据发送到所述数据校验单元，所述数据校验单元校验所述连接数据后，判断输入接口是否正常连接，选取正常连接的输入接口，并反馈第一校验结果给所述第一数据接收单元，所述第一数据接收单元接收到所述第一校验结果后，检测正常连接的输入接口的电压和导纳数据，并将所述电压和导纳数据与ID数据进行匹配后发送到所述数据校验单元，所述数据校验单元对接收到的电压和导纳数据进行校验后，确定数据是否正常，如果正常，则发送第二检验数据给所述模型建立单元，所述模型建立单元接收所述第二校验数据后，发送模型预建立信号给所述数据校验单元，所述数据校验单元接收到所述模型预建立信号后，将正常的电压和导纳数据发送给模型建立单元，所述模型建立单元将每个正常的输入接口设定为节点，建立充电站输入接口的导纳矩阵和功率导纳模型，将所述导纳矩阵和功率导纳模型发送给所述参数设置单元；所述第二数据接收单元用于接收电动车的充电功率需求，将所述充电功率需求发送给所述参数设置单元，所述参数设置单元根据接收到的导纳矩阵以及充电功率需求生成设置参数，并将设置参数通过所述参数输出控制单元输出到各个输入接口，调整各个输入接口的输出功率，以满足输出接口的功率。
所述的一种高速公路的电动车充电站系统，所述建立充电站输入接口的导纳矩阵为：
Y＝[Yij]
Figure GDA0003559553350000041
其中，Yij为包括n个节点的导纳矩阵，yi为节点i与地之间的导纳，yij＝yji,yij和yji均为节点i与节点j之间的线路导纳，yil为节点i与负载l之间的导纳；i和j均表示充电站中的一个输入接口所形成的节点；
所述功率导纳模型为：
Figure GDA0003559553350000051
其中，Pgi为节点i的设定输出功率，Pli为节点i的设定电动车的充电需求功率，Vi为节点i的设定电压，Vj为节点j的设定电压，np为节点i的个数。
所述的一种高速公路的电动车充电站系统，所述参数设置单元根据接收到的导纳矩阵以及充电功率需求生成设置参数具体包括：求取
Figure GDA0003559553350000052
比较判断ΔPli的绝对值与预设第一阈值的大小，如果ΔPli的绝对值小于预设第一阈值，则投入充电站中的蓄电池，将输入接口多余的能量充电到所述蓄电池或者通过蓄电池补充电动车的能量缺额；如果ΔPli的绝对值大于预设第一阈值，且小于预设第二阈值，则投入燃料电池和蓄电池，如果是输入接口的功率不足以满足电动车，则启动燃料电池给进行功率补充，如果是输入接口的功率大于电动车，则将多余的能量输入到燃料电池和蓄电池；如果ΔPli的绝对值大于预设第二阈值，则生成各个输入接口的控制参数ki，通过控制参数调整各个输入接口的输出功率，所述控制参数ki满足如下公式：
Figure GDA0003559553350000053
其中，Pi为节点i调整后的实际输出功率，ki为节点i的控制参数，Vi *为节点i的实际电压，Vj *为节点j的实际电压；
输入接口的实际输入功率为多个节点i调整后的实际输出功率的和值。
所述的一种高速公路的电动车充电站系统，所述第二数据接收单元通过有线或者无线方式接收电动车的数据，所述有线的方式为通过所述输出接口直接检测电动车数据和通过人机交互设备接收用户的充电需求，所述无线的方法为通过车载数据接收电动车数据，以及通过用户终端接收用户的充电需求。
所述的一种高速公路的电动车充电站系统，所述输入接口为连接外部输入能源的接口，在进行充电站控制时，根据充电站规模进行外部输入能源的数量设置和输入接口的设置。
本发明提出通过多种调整手段，能够满足高速公路电动车充电的短时功率需求，并充分利用高速公路充电的附近的新能源，符合新一代基础建设需求。作为本发明的主要改进点之一在于，能够根据充电站的多个能源输入接口的不同，建立能源控制调整模型，并根据充电站的实际需求，设置多个调整方式以满足电动车的充电需求；作为本发明的另一改进点在于，设置控制参数，在基础的调整无法满足要求时，通过控制输入接口的输入功率，调整能源输入接口的输入功率，并配合蓄电池和燃料电池，满足充电站快速的功率调节需求。

Claims (4)

1.一种高速公路的电动车充电站系统，其特征在于，包括：电网输入接口、风电输入接口、太阳能输入接口、燃料电池输入接口、多个直流输出接口和控制器；所述电网输入接口、风电输入接口、太阳能输入接口、燃料电池输入接口均通过变换装置连接所述多个直流输出接口，所述多个直流输出接口用于给电动车进行充电，所述风电输入接口、太阳能输入接口、燃料电池输入接口均包括多个，每一个均包括唯一的ID，所述控制器根据所述ID控制所述充电站的输入接口形成一个整体协调调节输出功率，满足电动车快速充电需求；所述控制器包括：第一数据接收单元、第二数据接收单元、数据校验单元、模型建立单元、参数设置单元和参数输出控制单元，所述第一数据接收单元检测电网输入接口、风电输入接口、太阳能输入接口、燃料电池输入接口连接数据，将所述连接数据发送到所述数据校验单元，所述数据校验单元校验所述连接数据后，判断输入接口是否正常连接，选取正常连接的输入接口，并反馈第一校验结果给所述第一数据接收单元，所述第一数据接收单元接收到所述第一校验结果后，检测正常连接的输入接口的电压和导纳数据，并将所述电压和导纳数据与ID数据进行匹配后发送到所述数据校验单元，所述数据校验单元对接收到的电压和导纳数据进行校验后，确定数据是否正常，如果正常，则发送第二校验数据给所述模型建立单元，所述模型建立单元接收第二校验数据后，发送模型预建立信号给所述数据校验单元，所述数据校验单元接收到所述模型预建立信号后，将正常的电压和导纳数据发送给模型建立单元，所述模型建立单元将每个正常的输入接口设定为节点，建立充电站输入接口的导纳矩阵和功率导纳模型，将所述导纳矩阵和功率导纳模型发送给所述参数设置单元；所述第二数据接收单元用于接收电动车的充电功率需求，将所述充电功率需求发送给所述参数设置单元，所述参数设置单元根据接收到的导纳矩阵以及充电功率需求生成设置参数，并将设置参数通过所述参数输出控制单元输出到各个输入接口，调整各个输入接口的输出功率，以满足输出接口的功率。
2.如权利要求1所述的一种高速公路的电动车充电站系统，其特征在于，所述建立充电站输入接口的导纳矩阵为：
Y＝[Yij]
Figure FDA0003559553340000011
其中，Yij为包括n个节点的导纳矩阵，yi为节点i与地之间的导纳，yij＝yji,yij和yji均为节点i与节点j之间的线路导纳，yil为节点i与负载l之间的导纳；i和j均表示充电站中的一个输入接口所形成的节点；
所述功率导纳模型为：
Figure FDA0003559553340000021
其中，Pgi为节点i的设定输出功率，Pli为节点i的设定电动车的充电需求功率，Vi为节点i的设定电压，Vj为节点j的设定电压，np为节点i的个数。
3.如权利要求2所述的一种高速公路的电动车充电站系统，其特征在于，所述参数设置单元根据接收到的导纳矩阵以及充电功率需求生成设置参数具体包括：求取
Figure FDA0003559553340000022
比较判断ΔPli的绝对值与预设第一阈值的大小，如果ΔPli的绝对值小于预设第一阈值，则投入充电站中的蓄电池，将输入接口多余的能量充电到所述蓄电池或者通过蓄电池补充电动车的能量缺额；如果ΔPli的绝对值大于预设第一阈值，且小于预设第二阈值，则投入燃料电池和蓄电池，如果是输入接口的功率不足以满足电动车，则启动燃料电池给进行功率补充，如果是输入接口的功率大于电动车，则将多余的能量输入到燃料电池和蓄电池；如果ΔPli的绝对值大于预设第二阈值，则生成各个输入接口的控制参数ki，通过控制参数调整各个输入接口的输出功率，所述控制参数ki满足如下公式：
Figure FDA0003559553340000023
其中，Pi为节点i调整后的实际输出功率，ki为节点i的控制参数，
Figure FDA0003559553340000024
为节点i的实际电压，Vj *为节点j的实际电压；
输入接口的实际输入功率为多个节点i调整后的实际输出功率的和值。
4.如权利要求1所述的一种高速公路的电动车充电站系统，其特征在于，所述第二数据接收单元通过有线或者无线方式接收电动车的数据，所述有线的方式为通过所述输出接口直接检测电动车数据和通过人机交互设备接收用户的充电需求，所述无线的方法为通过车载数据接收电动车数据，以及通过用户终端接收用户的充电需求。
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