CN112865260A - 一种基于智能电表老旧小区有序充电方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种基于智能电表老旧小区有序充电方法及装置，它包括充电设备，所述的充电设备包括供电控制模块、漏电流保护器和蓝牙模块，所述的供电控制模块与蓝牙模块相连，通过蓝牙模块与智能电表进行通信；本发明根据电池充电特性调整汽车电池充电状态，采用先来先服务，多限少补的方式提高有序充电的接入量，同时在小区内有序充电充分考虑到了居民用电问题，在不影响居民用电的情况下，按时按需有序充电，保证了居民和汽车充电的用户体验。

Description

一种基于智能电表老旧小区有序充电方法及装置

技术领域

本发明涉及智能电网智能电表领域，更具体地，涉及一种基于智能电表老旧小区有序充电方法及装置。

背景技术

当前，老旧小区的充电桩和充电装置并没有有效的充电管理措施，无法进行有序管理。当居民用电汽车增多时，小区的负荷会随着充电车辆的增加变得越来越大，严重影响小区居民用户日常用电，导致变压器下的居民用户用电电压下降，特别是在用电高峰时电压跌落等问题频繁发生，严重影响居民正常用电。

发明内容

本发明的目的是针对老旧小区充电装置没有统一管理，引起的用电高峰时电压跌落，影响居民正常用电的问题，提出一种基于智能电表老旧小区有序充电方法及装置，能够统筹管理小区居民电动汽车有序用电，并给出控制装置实现安全用电。

本发明的技术方案是：

本发明提供一种基于智能电表的老旧小区有序充电方法，各充电设备分别连接对应的智能电表，且智能电表通过蓝牙模块与对应的充电设备进行通信，该充电方法包括以下步骤：

S1、集中器获取各智能电表对应充电设备给电动汽车充电的信息，以及小区居民用电容量；

S2、集中器采用下述公式计算可分配容量ΔP；

ΔP＝P_M-P_C-P_H

其中：P_M表示集中器中存储的小区变压器的最大容量；P_C表示变压器下总的居民用电容量，由集中器实时读取居民家用电表统计出总的用电量；P_H表示当前正在充电的充电汽车的总容量，由对应的智能电表上报给集中器，P_H＝P1+P2+…Pn，P1…Pn为当前充电电动汽车的充电功率，n表示当前充电电动汽车的数量；

S3、当有新的电动汽车需要充电时，待充电的电动汽车与充电设备，充电设备获取待充电汽车的最大充电功率P_n+1，并且发动给集中器；

S4、集中器对容量进行如下分配：

当ΔP≥P_n+1时，集中器控制对应的智能电表按照待充电汽车的最大充电功率P_n+1对其进行充电；

当P_n+1>ΔP≥0时，集中器遍历n个当前正在充电的电动汽车，找出电流发送降低的充电汽车，该充电汽车的电池容量已经半满，集中器通过智能电表向该电动汽车对应的供电设备发起降流通知，降流至当前充电电流的m％，将所有降流电动汽车中获取的功率进行汇总，给新加入的汽车进行充电；若找不到电池容量半满状态的车辆，则新加入的汽车进入排队等待充电状态；

S5、集中器按照步骤S1-S2定期获取可分配容量ΔP，根据步骤S4对容量进行再次分配，如果ΔP≥P_n+1，集中器控制对应的智能电表按照待充电汽车的最大充电功率P_n+1对其进行充电，并且根据降流队列顺序逐步解除充电车辆的电流限制；否则，重复本步骤，继续定期获取可分配容量ΔP，进行再次分配。

进一步地，充电汽车的最大充电功率P_n+1为：最大充电电流×220V。

进一步地，所述降流至当前充电电流的m％中，m为70-90。

一种基于智能电表的老旧小区有序充电装置，它包括充电设备，所述的充电设备包括供电控制模块、漏电流保护器和蓝牙模块，所述的供电控制模块与蓝牙模块相连，通过蓝牙模块与智能电表进行通信。

进一步地，供电控制模块能够改变PWM调制波，以调整充电电动车供电电流的大小。

本发明的有益效果：

本发明根据电池充电特性调整汽车电池充电状态，采用先来先服务，多限少补的方式提高有序充电的接入量，同时在小区内有序充电充分考虑到了居民用电问题，在不影响居民用电的情况下，按时按需有序充电，保证了居民和汽车充电的用户体验。

本发明的技术方案实现都是在现有技术的基础上，增加简单的网络协议和蓝牙通信控制装置即完成了装置改进，并且不需要增加其他新的网络设备，简单易行有效的降低有序充电搭建的网络成本；同时可以帮助电网有效的调整电网负荷，保证居民用电更加安全合理。

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示出了本发明的网络构架示意图。

图2示出了本发明中充电设备与智能电表的装置示意图。

图3示出了本发明的整体流程图。

图4示出了本发明中，智能电表对新接入充电车的处理流程图。

图5示出了本发明中，智能电表对充电汽车电池容量半满的判断及解除限流过程的处理流程图。

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。

本发明提供一种基于智能电表的老旧小区有序充电方法，各充电设备分别连接对应的智能电表，且智能电表通过蓝牙模块与对应的充电设备进行通信，该充电方法包括以下步骤：

S1、集中器获取各智能电表对应充电设备给电动汽车充电的信息，以及小区居民用电容量；

S2、集中器采用下述公式计算可分配容量ΔP；

ΔP＝P_M-P_C-P_H

其中：P_M表示集中器中存储的小区变压器的最大容量；P_C表示变压器下总的居民用电容量，由集中器实时读取居民家用电表统计出总的用电量；P_H表示当前正在充电的充电汽车的总容量，由对应的智能电表上报给集中器，P_H＝P1+P2+…Pn，P1…Pn为当前充电电动汽车的充电功率，n表示当前充电电动汽车的数量；

S3、当有新的电动汽车需要充电时，待充电的电动汽车与充电设备，充电设备获取待充电汽车的最大充电功率P_n+1，并且发动给集中器；

S4、集中器对容量进行如下分配：

当ΔP≥P_n+1时，集中器控制对应的智能电表按照待充电汽车的最大充电功率P_n+1对其进行充电；

当P_n+1>ΔP≥0时，集中器遍历n个当前正在充电的电动汽车，找出电流发送降低的充电汽车，该充电汽车的电池容量已经半满，集中器通过智能电表向该电动汽车对应的供电设备发起降流通知，降流至当前充电电流的m％，将所有降流电动汽车中获取的功率进行汇总，给新加入的汽车进行充电；若找不到电池容量半满状态的车辆，则新加入的汽车进入排队等待充电状态；

S5、集中器按照步骤S1-S2定期获取可分配容量ΔP，根据步骤S4对容量进行再次分配，如果ΔP≥P_n+1，集中器控制对应的智能电表按照待充电汽车的最大充电功率P_n+1对其进行充电，并且根据降流队列顺序逐步解除充电车辆的电流限制；否则，重复本步骤，继续定期获取可分配容量ΔP，进行再次分配。

具体实施时：

本方法是在以上网络构架基础上进行的有序充电调节；集中器中存有小区变压器下的最大容量。通过不断的与含有有序充电管理的智能电表进行数据交互实时采集电动汽车的充电信息；统筹安排每一辆接入充电机的充电汽车的充电情况。

智能电能表通过自身含有的蓝牙模块，通过特有协议与充电装置进行通信来实现充电电流的控制，从而达到可调控、有序充电的目的。

小区容量与用户容量关系如下：

ΔP＝P_M-P_C↓-P_H↑

P_M:变压器容量，存在集中器中,为常数固定值。

P_C：变压器下总的居民用电容量，↓表示容量下降，由集中器实时读取居民家用电表统计出总的用电量。

P_H：当前正在充电的充电汽车的总容量，↑表示容量上升，由有序充电电能表上报给集中器，然后由集中器进行实时统计。

ΔP：可分配容量，该容量由集中器进行分配。

P_i:一个汽车充电单位的容量，如30A*220V＝6600W，可根据实际情况调节。

一般ΔP≥P_i，若ΔP-->0，则表示分配容量配额耗尽。

从上述的公式中可以看出，由于居民用电和充电汽车都是随机变量导致可分配容量会随机变化。但从统计上来看：小区居民用电一般在晚上5～9点左右进入用电高峰，后半夜和白天开始进入用电波谷阶段。而一般的纯电动汽车充电时间一般需要6～15小时不等，可在波谷阶段充分利用剩余容量来为更多的电动汽车充电。同时如果充电汽车增加，为了满足充电需求，尽可能保证每一个纯电动汽车在接上充电插头后充入更多的电能。

本方案在容量ΔP≥P_i时正常分配；ΔP-->0时采用先来先服务，少补多限服务策略，来增加更大的接入量满足用户体验。

先来先服务即先接入的充电汽车享有更高的充电容量。少补多限，由于目前交流充电机的供电设备接口无法获得BMS充电信息，只能通过充电时间和充电电流来判断车载电池的充电容量，一般纯电动汽车电池的充电阶段分为恒流和恒压阶段，当电动汽车电压未达到电池满电的充电电压时，会采用恒流充电，当电动汽车电压达到额定满电电压后开始恒压充电，此时电流会逐渐减小。一般此时的汽车的SOC(电池状态)接近50％～80％。也就是充电汽车的电流开始减少时的时刻认为汽车电池已经半满状态。

若此时有新车接入并且ΔP耗尽，可对前述汽车电池容量接近半满的汽车大幅限流，将余出来的电力分给新接入的汽车，保证大部分汽车都能享受到充电服务。

若此时有新车接入并且ΔP耗尽，并且无充个电半满的汽车，则将其放入等待队列，有空闲容量优先充电。此时供电设备不合闸，不对外提供电流；具体的方法流程如下：

在容量ΔP-->0时，P_H＝P1+P2+…P_n，P₁…_n为当前充电车充电功率，当有新车P_n+1接入时，检测到有新的充电车辆加入时，找出P1+P2+…P_n中电流发送递减的充电车辆，即该车辆电池容量已经半满，集中器发起降流通知，通知半满状态下的电表发起降流命令，给供电设备，降流限制为原来的10％。将剩余出来的功率给P_n+1新加入的车辆。若找不到半满状态的车辆，则新车进入排队等待充电状态。

如果接续上述流程发现ΔP≥P_i，则开始根据限流队列顺序逐步解除限流充电车辆。

限流方法的实现采用下述结构：一般国标充电设备是没有外部通信接口，为了能更好的调节峰谷用电，在不改变网络链接状态的情况下，汽车的供电设备上增加蓝牙设备，与现有的智能电表进行无线通信匹配，通知供电控制装置实时的改变PWM调制波(该调试波是表示充电设备能提供最大电流能力，该调制波有国家标准)，来改变供电电流大小，实现控制充电汽车充电功率的问题。

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 (5)

1.一种基于智能电表的老旧小区有序充电方法，其特征在于，各充电设备分别连接对应的智能电表，且智能电表通过蓝牙模块与对应的充电设备进行通信，该充电方法包括以下步骤：

S1、集中器获取各智能电表对应充电设备给电动汽车充电的信息，以及小区居民用电容量；

S2、集中器采用下述公式计算可分配容量ΔP；

ΔP＝P_M-P_C-P_H

其中：P_M表示集中器中存储的小区变压器的最大容量；P_C表示变压器下总的居民用电容量，由集中器实时读取居民家用电表统计出总的用电量；P_H表示当前正在充电的充电汽车的总容量，由对应的智能电表上报给集中器，P_H＝P1+P2+…Pn，P1…Pn为当前充电电动汽车的充电功率，n表示当前充电电动汽车的数量；

S3、当有新的电动汽车需要充电时，待充电的电动汽车与充电设备，充电设备获取待充电汽车的最大充电功率P_n+1，并且发动给集中器；

S4、集中器对容量进行如下分配：

当ΔP≥P_n+1时，集中器控制对应的智能电表按照待充电汽车的最大充电功率P_n+1对其进行充电；

当P_n+1>ΔP≥0时，集中器遍历n个当前正在充电的电动汽车，找出电流发送降低的充电汽车，该充电汽车的电池容量已经半满，集中器通过智能电表向该电动汽车对应的供电设备发起降流通知，降流至当前充电电流的m％，将所有降流电动汽车中获取的功率进行汇总，给新加入的汽车进行充电；若找不到电池容量半满状态的车辆，则新加入的汽车进入排队等待充电状态；

S5、集中器按照步骤S1-S2定期获取可分配容量ΔP，根据步骤S4对容量进行再次分配，如果ΔP≥P_n+1，集中器控制对应的智能电表按照待充电汽车的最大充电功率P_n+1对其进行充电，并且根据降流队列顺序逐步解除充电车辆的电流限制；否则，重复本步骤，继续定期获取可分配容量ΔP，进行再次分配。

2.根据权利要求1所述的基于智能电表的老旧小区有序充电方法，其特征在于，充电汽车的最大充电功率P_n+1为：最大充电电流×220V。

3.根据权利要求1所述的基于智能电表的老旧小区有序充电方法，其特征在于，所述降流至当前充电电流的m％中，m为70-90。

4.一种基于智能电表的老旧小区有序充电装置，其特征在于，它包括充电设备，所述的充电设备包括供电控制模块、漏电流保护器和蓝牙模块，所述的供电控制模块与蓝牙模块相连，通过蓝牙模块与智能电表进行通信。

5.根据权利要求4所述的基于智能电表的老旧小区有序充电装置，其特征在于，供电控制模块能够改变PWM调制波，以调整充电电动车供电电流的大小。

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