CN112550049A - 一种充电桩有序充电管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种充电桩有序充电管理系统及方法，包括电网功率管理控制器和多个充电桩；每个充电桩上安装有充电协议转接控制器；电网功率管理控制器包括第一MCU模块和RS485模块；RS485模块用于采集当前电网用电总功率数据；第一MCU模块，用于判断是否需要降功率，若是则向充电协议转接控制器发送降功率信号；充电协议转接控制器包括第二MCU模块和CAN透传模块；第一MCU模块和第二MCU模块通过控制器通信模块通信连接；第二MCU模块，用于将降功率信号转发给CAN透传模块；CAN透传模块，用于根据降功率信号控制相应的充电桩降低输出功率。本申请能够有序控制各充电桩降功率充电，从而缓解当前电网的供电压力。

Description

一种充电桩有序充电管理系统及方法

技术领域

本申请涉及充电桩充电管理技术领域，尤其涉及一种充电桩有序充电管理系统及方法。

背景技术

随着能源的紧缺以及环境保护的需要，电动汽车被广泛推广和应用，以降低燃油车辆对能源的消耗以及减少尾气排放对环境的影响。随着电动汽车数量的逐渐增加，需要越来越多的充电桩来满足电动汽车的充电需求。虽然，充电桩数量的增加可以缓解紧张的充电需求。但是，大规模的无序充电桩充电会对配电安全稳定运行带来挑战，同时充电桩无序充电，对变压器装机容量要求大且利用率较低。为此，本申请提出一种充电桩有序充电管理系统及方法。

发明内容

本申请的目的是针对以上问题，提供一种充电桩有序充电管理系统及方法。

第一方面，本申请提供一种充电桩有序充电管理系统，包括电网功率管理控制器和多个充电桩；每个所述充电桩上安装有一个充电协议转接控制器；

所述电网功率管理控制器包括第一MCU模块和RS485模块；所述RS485模块与电表相连接，配置用于采集当前电网用电总功率数据，并将当前电网用电总功率数据发送给所述第一MCU模块；所述第一MCU模块，配置用于根据接收到的当前电网用电总功率数据，判断是否需要降功率，若是则向所述充电协议转接控制器发送降功率信号；

所述充电协议转接控制器包括第二MCU模块和CAN透传模块；所述第一MCU模块和所述第二MCU模块通过控制器通信模块通信连接；所述第二MCU模块，配置用于接收所述第一MCU模块发送的降功率信号，并将降功率信号发送给所述CAN透传模块；所述CAN透传模块，配置用于透传充电桩与电动汽车之间的通信报文，当所述CAN透传模块接收到降功率信号时，截断电动汽车发送给充电桩的电池充电需求报文，并根据接收到的降功率信号所包含的降功率数值或降功率百分比，修改电动汽车的电池充电需求报文，再将修改后的报文发送至充电桩，控制相应的所述充电桩降低输出功率。

进一步的，所述控制器通信模块包括CAN数据通信模块和/或LORA通信模块。

根据本申请某些实施例提供的技术方案，所述电网功率管理控制器还包括第一RS232通信模块；所述第一MCU模块通过所述第一RS232通信模块与触摸屏相连接。

进一步的，所述电网功率管理控制器还包括第一4G/5G通信模块；所述第一MCU模块通过所述4G/5G通信模块与后台服务器相连接。

进一步的，所述充电协议转接控制器还包括第二4G/5G通信模块；所述第二MCU模块通过所述第二4G/5G通信模块与后台服务器相连接。

进一步的，所述充电协议转接控制器还包括DCDC隔离模块。

第二方面，本申请提供一种充电桩有序充电管理方法，所述方法包括：

获取当前电网用电总功率数据；

根据当前电网用电总功率数据，判断是否需要降功率；

若是，则依次向安装在各个充电桩上的充电协议转接控制器发送降功率信号，所述充电协议转接控制器的CAN透传模块根据所述降功率信号控制相应的所述充电桩降低输出功率。

进一步的，根据当前电网用电总功率数据，判断是否需要降功率，具体包括：

计算最大功率值与临界百分比的乘积，得到降功率临界值；其中最大功率值和临界百分比均提前预设在电网功率管理控制器内；

判断当前电网用电总功率是否大于或等于降功率临界值；

若是，则需要降功率；若否，则不需要降功率。

进一步的，所述充电协议转接控制器的CAN透传模块根据所述降功率信号控制相应的所述充电桩降低输出功率，具体包括：

截断电动汽车发送给充电桩的电池充电需求报文；

根据接收到的降功率信号所包含的降功率数值或降功率百分比，修改电动汽车电池充电需求报文；

将修改后的报文发送至充电桩。

与现有技术相比，本申请的有益效果：该充电桩有序充电管理系统，通过设置电网功率管理控制器以及在每个充电桩上安装充电协议转接控制器，并将电网功率管理控制器通过控制器通信模块与每个充电协议转接控制器相连接，当判断当前电网用电总功率达到或者超过预先设定的降功率临界值时，能够有序控制各充电桩降功率充电，从而在一定程度上缓解当前电网的供电压力。

附图说明

图1为本申请实施例提供的充电桩有序充电管理系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的充电桩有序充电管理系统的充电协议转接控制器的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的充电桩有序充电管理方法的流程图；

图4为图3中步骤S2具体实施的流程示意图；

图5为图3中步骤S3具体实施的流程示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。

请参考图1和图2，本实施例提供一种充电桩有序充电管理系统，防止大量用户同时集中充电，导致总闸断电。该系统包括一个电网功率管理控制器和多个用于为电动汽车充电的充电桩；每个所述充电桩上安装有一个充电协议转接控制器。

所述电网功率管理控制器包括第一MCU模块和RS485模块；总闸上安装有数字电表，该电表用于监控总变压器的用电功率，即当前电网用电总功率；所述RS485模块与电表相连接，配置用于从电表采集当前电网用电总功率数据，并将当前电网用电总功率数据发送给所述第一MCU模块；所述第一MCU模块，配置用于根据接收到的当前电网用电总功率数据，判断是否需要降功率，若是则向所述充电协议转接控制器发送降功率信号。

具体地，第一MCU模块内预设有最大功率值以及临界百分比，一般地，最大功率值视不同的应用场景的用电情况而设定，临界百分比一般设定为70％；第一MCU模块计算最大功率值与临界百分比的乘积，得到降功率临界值，并将该降功率临界值与获取的当前电网用电总功率进行比较，若当前电网用电总功率小于降功率临界值，则说明不需要降功率，各个充电桩仍然按照当前的功率对电动汽车进行充电；若当前电网用电总功率大于或等于降功率临界值，说明需要降功率，则第一MCU模块根据各个充电桩开始充电工作的先后顺序依次有序地向与各个充电桩相连接的所述充电协议转接控制器发送降功率信号。此降功率信号包含降功率数值或者降功率百分比，具体是降功率数值还是降功率百分比视工作人员的设置而定，一般的降功率数值设置为1kw，降功率百分比设置为5％，即当降功率信号包含的为1kw降功率数值时，意味着每个充电桩的输出功率在当前基础上降低1kw；当降功率信号包含的为5％的降功率百分比时，意味着每个充电桩的输出功率降低为当前功率值的95％。

所述充电协议转接控制器安装在充电桩座上，包括第二MCU模块和CAN透传模块；所述第一MCU模块和所述第二MCU模块通过控制器通信模块通信连接；所述第二MCU模块，配置用于接收所述第一MCU模块发送的降功率信号，并将降功率信号发送给所述CAN透传模块；所述CAN透传模块，配置用于根据接收到的降功率信号控制相应的所述充电桩降低输出功率。

具体地，CAN透传模块负责透传充电桩以及电动汽车之间的通信报文，当CAN透传模块接收到降功率信号时，截断电动汽车发送给充电桩的电池充电需求报文(BCL)，根据接收到的降功率信号所包含的降功率数值或降功率百分比，修改电动汽车电池充电需求报文，再将修改后的报文发送至充电桩，从而达到降低充电桩输出功率的目的。

在安装充电桩时，会为每个充电桩进行编号，当某一充电桩上接入电动汽车时，安装在该充电桩座上的充电协议转接控制器将该充电桩的编号信息发送至电网功率管理控制器的第一MCU模块，第一MCU模块根据接收到的编号信息将开始充电工作的充电桩按顺序依次存储，从而当需要降功率时，第一MCU模块再按照存储顺序依次有序地向各个编号信息所对应的充电桩的充电协议转接控制器发送降功率信号，即先接入电动汽车开始充电工作的充电桩先降功率充电，确保各充电桩有序降功率充电，从而在一定程度上缓解当前电网的供电压力。

进一步的，所述控制器通信模块包括CAN数据通信模块和/或LORA通信模块。具体采用哪一种通信方式视情况而定，比如对于充电桩比较集中的情况可以采用CAN数据通信模块，对于充电桩分布比较分散的情况，可以采用LORA通信模块。

进一步的，所述电网功率管理控制器还包括第一4G/5G通信模块；所述第一MCU模块通过所述4G/5G通信模块与后台服务器相连接。操作人员可以远程在后台服务器对最大功率值、临界百分比、降功率数值、降功率百分比等进行设置。

进一步的，所述电网功率管理控制器还包括第一RS232通信模块；所述第一MCU模块通过所述第一RS232通信模块与触摸屏相连接，便于操作人员现场对最大功率值、临界百分比、降功率数值、降功率百分比等参数进行设置。

进一步的，所述充电协议转接控制器还包括第二4G/5G通信模块；所述第二MCU模块通过所述第二4G/5G通信模块与后台服务器相连接。

进一步的，所述充电协议转接控制器还包括DCDC隔离模块，以实现电源隔离。

本申请实施例提供的充电桩有序充电管理系统，通过设置电网功率管理控制器以及在每个充电桩上安装充电协议转接控制器，并将电网功率管理控制器通过控制器通信模块与每个充电协议转接控制器相连接，当判断当前电网用电总功率达到或者超过预先设定的降功率临界值时，能够有序控制各充电桩降功率充电，从而在一定程度上缓解当前电网的供电压力。

本实施例还提供一种采用上述充电桩有序充电管理系统的充电桩有序充电管理系统管理方法，其流程图如图3所示，所述方法包括如下步骤：

S1、获取当前电网用电总功率数据。

充电桩有序充电管理系统的电网功率管理控制器的RS485模块与电表相连接，用于从电表采集当前电网用电总功率数据，并将当前电网用电总功率数据发送给电网功率管理控制器的第一MCU模块。

S2、根据当前电网用电总功率数据，判断是否需要降功率。

电网功率管理控制器的第一MCU模块根据接收到的当前电网用电总功率数据，判断是否需要降功率。请参考图4，具体地判断方法为：

S21、计算最大功率值与临界百分比的乘积，得到降功率临界值；其中最大功率值和临界百分比均由工作人员提前预设并存储在电网功率管理控制器的第一MCU模块内，最大功率值视不同的应用场景的用电情况而设定，临界百分比一般设定为70％。

S22、判断当前电网用电总功率是否大于或等于降功率临界值；判断过程由电网功率管理控制器的第一MCU模块来完成。

S23、若是，则需要降功率。

S24、若否，则不需要降功率。

S3、若需要降功率，则依次向安装在各个充电桩上的充电协议转接控制器发送降功率信号，所述充电协议转接控制器的CAN透传模块根据所述降功率信号控制相应的所述充电桩降低输出功率。

当判断需要降功率时，由电网功率管理控制器的第一MCU模块根据各个充电桩开始充电工作的先后顺序依次有序地向与各个充电桩相连接的所述充电协议转接控制器发送降功率信号。

需要说明的是，在安装充电桩时，会为每个充电桩进行编号，当某一充电桩上接入电动汽车时，安装在该充电桩座上的充电协议转接控制器将该充电桩的编号信息发送至电网功率管理控制器的第一MCU模块，第一MCU模块根据接收到的编号信息将开始充电工作的充电桩按顺序依次存储，从而当需要降功率时，第一MCU模块再按照存储顺序依次有序地向各个编号信息所对应的充电桩的充电协议转接控制器发送降功率信号，即先接入电动汽车开始充电工作的充电桩先降功率充电，确保各充电桩有序降功率充电。

所述充电协议转接控制器安装在充电桩座上，包括第二MCU模块和CAN透传模块；所述第一MCU模块和所述第二MCU模块通过控制器通信模块通信连接；当第一MCU模块向当前充电协议转接控制器发送降功率信号时，第二MCU模块将降功率信号接收并转发至CAN透传模块；CAN透传模块根据所述降功率信号控制相应的所述充电桩降低输出功率，请参考图5，具体包括：

S31、截断电动汽车发送给充电桩的电池充电需求报文；

所述充电协议转接控制器的CAN透传模块负责透传充电桩以及电动汽车之间的通信报文，当CAN透传模块接收到降功率信号时，首先截断电动汽车发送给充电桩的电池充电需求报文(BCL)。

S32、根据接收到的降功率信号所包含的降功率数值或降功率百分比，修改电动汽车电池充电需求报文。

所述降功率信号包含降功率数值或者降功率百分比，具体是降功率数值还是降功率百分比视工作人员的设置而定，一般的降功率数值设置为1kw，降功率百分比设置为5％，即当降功率信号包含的为1kw降功率数值时，意味着每个充电桩的输出功率在当前基础上降低1kw；当降功率信号包含的为5％的降功率百分比时，意味着每个充电桩的输出功率降低为当前功率值的95％。

S33、将修改后的报文发送至充电桩，从而达到降低充电桩输出功率的目的。

S4、若不需要降功率，则各个充电桩按照当前的功率对电动汽车进行充电。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种充电桩有序充电管理系统，其特征在于，包括电网功率管理控制器和多个充电桩；每个所述充电桩上安装有一个充电协议转接控制器；

所述电网功率管理控制器包括第一MCU模块和RS485模块；所述RS485模块与电表相连接，配置用于采集当前电网用电总功率数据，并将当前电网用电总功率数据发送给所述第一MCU模块；所述第一MCU模块，配置用于根据接收到的当前电网用电总功率数据，判断是否需要降功率，若是则向所述充电协议转接控制器发送降功率信号；

所述充电协议转接控制器包括第二MCU模块和CAN透传模块；所述第一MCU模块和所述第二MCU模块通过控制器通信模块通信连接；所述第二MCU模块，配置用于接收所述第一MCU模块发送的降功率信号，并将降功率信号发送给所述CAN透传模块；所述CAN透传模块，配置用于透传充电桩与电动汽车之间的通信报文，当所述CAN透传模块接收到降功率信号时，截断电动汽车发送给充电桩的电池充电需求报文，并根据接收到的降功率信号所包含的降功率数值或降功率百分比，修改电动汽车的电池充电需求报文，再将修改后的报文发送至充电桩，控制相应的所述充电桩降低输出功率。

2.根据权利要求1所述的充电桩有序充电管理系统，其特征在于，所述控制器通信模块包括CAN数据通信模块和/或LORA通信模块。

3.根据权利要求1所述的充电桩有序充电管理系统，其特征在于，所述电网功率管理控制器还包括第一RS232通信模块；所述第一MCU模块通过所述第一RS232通信模块与触摸屏相连接。

4.根据权利要求1所述的充电桩有序充电管理系统，其特征在于，所述电网功率管理控制器还包括第一4G/5G通信模块；所述第一MCU模块通过所述4G/5G通信模块与后台服务器相连接。

5.根据权利要求1所述的充电桩有序充电管理系统，其特征在于，所述充电协议转接控制器还包括第二4G/5G通信模块；所述第二MCU模块通过所述第二4G/5G通信模块与后台服务器相连接。

6.根据权利要求1所述的充电桩有序充电管理系统，其特征在于，所述充电协议转接控制器还包括DCDC隔离模块。

7.一种充电桩有序充电管理方法，其特征在于，所述方法包括：

获取当前电网用电总功率数据；

根据当前电网用电总功率数据，判断是否需要降功率；

若是，则依次向安装在各个充电桩上的充电协议转接控制器发送降功率信号，所述充电协议转接控制器的CAN透传模块根据所述降功率信号控制相应的所述充电桩降低输出功率。

8.根据权利要求7所述的充电桩有序充电管理方法，其特征在于，根据当前电网用电总功率数据，判断是否需要降功率，具体包括：

计算最大功率值与临界百分比的乘积，得到降功率临界值；其中最大功率值和临界百分比均提前预设在电网功率管理控制器内；

判断当前电网用电总功率是否大于或等于降功率临界值；

若是，则需要降功率；若否，则不需要降功率。

9.根据权利要求7所述的充电桩有序充电管理方法，其特征在于，所述充电协议转接控制器的CAN透传模块根据所述降功率信号控制相应的所述充电桩降低输出功率，具体包括：

截断电动汽车发送给充电桩的电池充电需求报文；

根据接收到的降功率信号所包含的降功率数值或降功率百分比，修改电动汽车电池充电需求报文；

将修改后的报文发送至充电桩。

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