CN113859028A - 一种具有智能电网输入的电动车充电系统及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有智能电网输入的电动车充电系统及实现方法，其设置在充电点上，并包括：至少一AC系统电源，用于具有根据时间变化的额定电流输出；至少一功率路由器，用于动态地连接所述AC系统电源和电动汽车充电器；一系统控制器，用于通讯连接所述功率路由器，并控制所述电动汽车充电器的充电路由。本发明具有智能电网输入的电动车充电系统及实现方法由于采用了在充电系统中设置的功率路由器以及对应控制该功率路由器的系统控制器，实现了对不同充电服务需求通过路由进行匹配的方式，能在现有的电网电力供应情况下满足对大量电动车充电点的电力要求。

Description

一种具有智能电网输入的电动车充电系统及实现方法
技术领域
本发明涉及一种可以在不同充电点充电的电动车充电系统及方法，例如可以在公寓楼、办公楼、工业建筑、商场、公共停车场等，尤其涉及的是，一种在交流电网充电过程中能够通过动态调整进行充电，从而可以充裕地利用现有电力供应的充电系统及实现方法。
背景技术
现有技术中，并非任何泊车位都能提供充电电源给电动车进行电池充电。通常，在对交流电(AC)的使用中，一辆电动车的充电电源功率要求与一个普通的家庭要求差不多，但在使用直流电(DC)进行快速充电时，就会需要更高的电源功率，以满足直流充电的需求。这些电动车辆的充电电力要求，就使得公共的交流电力发电厂必须提升所产生的瞬间最高电力提供能力，以便满足上述瞬间高功率要求的情况，但同时间的平均能耗相对低，所以引致非常低的成本效益。
因此，在每个充电点建设为电动车提供充电能力的基础设施，需要大量的投资，而由于上述原因，目前的充电点建设很难实现及时满足快速增长的充电需求。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有智能电网输入的电动车充电系统及实现方法，用于解决和实质上的减轻上述现有技术问题，尤其是，从根本上消除由于电动汽车电池充电需求快速增长而对充电点基础设施增加的能力需求压力。
本发明的技术方案如下：
一种具有智能电网输入的电动车充电系统，其设置在充电点上，其中，并包括：
至少一AC系统电源，用于具有根据时间变化的额定电流输出，以调整对电动汽车充电器的供电；
至少一功率路由器，用于动态地连接所述AC系统电源和电动汽车充电器，以在所述AC系统电源的电力限制范围内向所述电动汽车充电器供电；
一系统控制器，用于通讯连接所述功率路由器，并控制所述电动汽车充电器的充电路由；
一用户界面，用于用户与所述系统控制器进行交互，发出充电请求及接收充电状态反馈；
一通信网络，用于所述系统控制器与各功能的通讯连接。
所述的具有智能电网输入的电动车充电系统，其中，每一所述AC系统电源还包括：
至少一第一AC电源单元，具有已知的电流额定值；
至少一第二AC电源单元，对应为所述第一AC电源单元的分支而设置，具有已知的最大负载电流消耗值且其实际负载电流随时间而变化；
至少一第三AC电源单元，对应为所述第一AC电源单元的另一分支而设置，且向对应的电动汽车充电器供电输出；
至少一电流感测装置，用于事实监测所述第一AC电源单元和/或所述第二AC电源单元的电流值，并发送给所述系统控制器。
所述的具有智能电网输入的电动车充电系统，其中，所述第三AC电源单元在向所述电动汽车充电器输出的电流根据所述第二AC电源单元电流负载状态而预设一安全裕度值。
所述的具有智能电网输入的电动车充电系统，其中，所述安全裕度值根据所述第二AC电源单元实际电流消耗的历史数据而形成智能化的随时间调整。
所述的具有智能电网输入的电动车充电系统，其中，所述功率路由器还设置包括对应设置的功率开关设备，用于受所述系统控制器的控制，对各电动汽车充电器与所述AC系统电源之间实现路由调整，以使对应电动汽车充电器满足用户的充电服务要求。
任一所述的具有智能电网输入的电动车充电系统，其中，所述AC系统电源采用单相或多相交流电源。
所述的具有智能电网输入的电动车充电系统，其中，所述电流感测装置采用电流钳位器或电流互感器。
所述的具有智能电网输入的电动车充电系统，其中，所述功率开关设备采用机电机继电器/接触器、半导体开关器件或晶闸管。
一种采用任一所述具有智能电网输入的电动车充电系统的实现方法，其中，包括以下步骤：
A、用户通过用户界面发起对电动汽车的充电服务请求；
B、由所述系统控制器根据该充电服务请求处理并控制对应的功率路由器，通过该功率路由器的充电路由，动态连接所述AC系统电源和电动汽车充电器，以在所述AC系统电源的电力限制范围内向所述电动汽车充电器供电；所述供电来自于所述AC系统电源输出的具有根据时间变化之额定电流。
所述的实现方法，其中，所述步骤A中的充电服务请求设置在系统控制器的控制下保存在所述功率路由器的对应充电服务等待队列中，并在所述步骤B中充电完成后，所述系统控制器将对应服务请求从所述充电服务等待队列中清除；所述系统控制器获取下一个服务请求，直至所有充电服务等待队列为空。
本发明所提供的一种具有智能电网输入的电动车充电系统及实现方法，由于采用了在充电系统中设置的功率路由器以及对应控制该功率路由器的系统控制器，实现了对不同充电服务需求通过路由进行匹配的方式，尤其是在针对不同功能建筑的用电高峰不同时间的情况下，可以通过跨区域的路由连接实现对电动汽车充电服务的优化，并能在现有的电网电力供应情况下满足快速充电的更高电流要求。
附图说明
图1为本发明具有智能电网输入的电动车充电系统较佳实施例的示意图。
图2为本发明较佳实施例中的AC系统电源示意图。
图3为本发明具有智能电网输入的电动车充电系统较佳实施例的功率路由器示意图。
具体实施方式
以下对本发明的较佳实施例加以详细说明。
本发明所提供的一种具有智能电网输入的电动车充电系统及实现方法较佳实施例中，根据运营场所的不同功能建筑特点，电力使用的模式会在一天中随着时间而变化。例如，对于居民家庭来说，高峰用电可能集中在晚上到午夜、清晨，而不太可能是在午餐时间。对于办公室和工业区建筑，高峰用电时间可能集中在办公时间。而对于商业中心，高峰用电时间可能发生在营业时间范围内，尤其是在周末和节假日等人流量大的时间。在高峰用电时间之外，通常实际用电会大幅度下降。
因此，如果将来自于现有电网中的未完全使用的电力能量用来作为对电动汽车电池充电的基础设施用电，将非常合乎需求，因为由此可以消除或减低对发电厂设备的容量提升需求。
在本发明系统及实现方法的较佳实施例中，当需要时，可以充分利用在某个区域或AC系统电源的低利用率的期间，进行智能地路由调整使用来自于供电电网的电力，以向电动车辆的电池进行充电。
在本发明较佳实施例中，提供了一种用于在充电点对电动车辆进行充电的系统及方法，其包括：一AC系统电源，至少其中一个具有改变电动车辆充电器输出的时变电流(功率)额定值的能力；一个或一个以上的电力功率路由器，用来在不超过所述电动车辆充电器的AC系统电源输出电流(功率)限制的情况下，可以将所述AC系统电源的全部或部分电流动态地连接到相应电动汽车充电器上，该电动汽车充电器安装在需要对电动车辆进行充电的充电点上，例如停车场。还具有一系统控制器，用于控制上述对整个电动汽车充电系统的操作过程；一用户界面接口，可以用来由用户实现对本发明所述充电系统的交互和控制；以及一通信网络，用于上述系统控制器与所述电充汽车充电系统的各功能模块进行通信实现。所述AC系统电源可以是单相和/或多相的AC电源。
所述AC系统电源还包括一个或多个AC电源单元，每个AC电源单元具有已知额定电流(功率)的第一AC电源单元；以及作为第一AC电源单元分支的第二AC电源单元，该第二AC电源单元具有已知的最大负载电流(功率)消耗，而且实际的电流消耗随着时间的变化而变化。一第三AC电源，作为第一AC电源单元的另一分支，其用于具有根据第一AC电源单元与第二AC电源单元的电流变化调整和控制输出的功能，具体但不限于是根据第一AC电源单元的理论最大瞬时电流(功率，以下将电流与功率通用，不再赘述)的额定值，减去第二AC电源单元的瞬时电流之差，以及再加上一定的安全裕度，也就是在第一AC电源单元的最大瞬时电流额定值减去第二AC电源单元的预期可能负载随着时间变化的最大幅度安全裕度。
本发明所述较佳实施例中，所述充电系统还设置了一个或多个电流感测装置，用于监测从第一AC电源单元汲取的实际电流，和/或备选地由其他第二AC电流单元汲取的电流，这些电流感测装置设置在相应的AC电流单元电路中，并向通过通信网络向所述系统控制器发送监测到的电流数值信号，以便由所述系统控制器获取相应的数据和及时发出调控电流的信号。
需要注意和说明的是，为了实现本发明较佳实施例的技术效果，本发明所述充电系统并不一定局限于一个小的用电区域内，在必要的技术实现条件以及实现成本足够支持能力下，可以设置在较大的地域范围内，尤其是设置具有办公、居家、商场等多种不同功能的建筑区域内，范围越大以及相应的不同功能和高峰用电期间的建筑群及区域内，本发明较佳实施例的效果愈加明显。
在本发明较佳实施例所述系统控制器的控制下，可以根据第二AC电源单元的实际电流消耗相对于时间的历史规律进行统计和大数据分析，以便来确定第三AC电源单元相对于来自第二AC电源的时间预期可能之负载变化的安全裕度值，并且可选地可以采用包括人工智能学习的算法，以便在之后的使用过程中，根据算法处理的结果及时连续地调整相对于时间的安全裕度值。
在所述第三AC电源单元与电动车辆充电器之间还设置有至少一个功率路由器，每个功率路由器可以从所述第三AC电源中获得全部或部分电流作为其获得的输入功率。在所述系统控制器的控制下，在不超过所述第三AC电源的最大可用电流额定值的情况下，每个功率路由器通过受控连接或断开相应的功率开关设备，来实现控制从第三AC电源到需要充电输入的电动汽车充电器处的充电管理，以提供充电服务，并在当相应的电动汽车充电器充电完成后，断开相应的功率开关设备。这样，就可以实现从不同的第三AC电源单元中输入全部或部分电流，从而实现在现有的电力供应能力下提升不同功能区域内的电力使用容量。
本发明所述电流感测装置可以但不限于采用电流钳、电流互感器等。所述功率开关设备可以但不限于机电继电器/接触器、半导体开关器件或晶闸管等。并且，所述功率路由器中的功率开关设备器件的连接闭合和断开连接都是由所述系统控制器通过所述通信网络进行通讯连接和控制的。所述系统控制器还根据从所述第二AC电源单元处获取的电流运行实际电流消耗统计，用于确定所述第三AC电源单元以及电动汽车充电器的安全裕度，以及通过从所述电流感测装置获取的电流测量数据，用来确定功率路由器路由后的所述第三AC电源单元最大可用电流额定值，显然，这个电流额定值在经过路由控制后，会远远高于未经路由的现有技术状态，而且还可以根据实际的不同功能建筑高峰用电特点进行动态路由调整和协调。
本发明较佳实施例中，所述系统控制器还存储每个电动汽车充电器所需的额定电流功率，通过用户界面接口与用户通信，以获取用户的关于充电服务需求的数据，例如车型以及对应的充电电流特点，并将该等充电需求参数在系统控制器的控制下记录在每个单独功率路由器下的充电服务等待队列中。所述系统控制器然后控制对应的功率路由器将可以调动的第三AC电源单元处进行控制，根据其对应的动态电流额定值，获取其全部或部分的电流路由到选定的电动汽车充电器，以在不超过相应所选之第三AC电源单元最大可用电流额定值以及安全裕度的情况下，将其全部或部分的电流路由调整到该电动汽车充电器来满足用户的充电需求，尤其是对于快充的高电流需求。
在本发明所述较佳实施例中，当所述系统控制器在安全充完电后，就控制断开从各第三AC电源到电动汽车充电器的路由，释放电流额定值，以便进一步将充电服务向充电服务等待队列中的其他用户准备提供服务。所述系统控制器依次根据不同充电用户的需求，并控制提供相应的功率路由器路由满足充电服务需求，提供针对各用户的充电服务，直至所有充电服务队列为空为止。等候新的用户需求出现，并触发相应的充电服务。
对于功率路由器的路由选择，在所述系统控制器中可以设定依次判断的顺序，例如根据预设顺序依次进行对其他第三AC电源的路由选择，且所选定的第三AC电源单元满足其所能提供的电流额定值以及安全裕度，直至满足本充电用户的充电服务需求。
在进一步的实施例中，所述系统控制器可以对其所能控制路由的第三AC电源单元进行根据历史数据的时间匹配管理，即根据不同功能建筑的高峰用电时间不同，可以实时进行判断，相应第三AC电源的动态可提供的最大电流额定值，并予以排序，优先选择所能提供的最大供应之第三AC电源单元进行路由控制，这样可以减少充电系统的路由管控复杂度，从而降低路由调整过程本身的能耗。
本发明所述具有智能电网输入的电动车充电系统及实现方法较佳实施例中，所述系统控制器还可以但不限于提供供操作员进行管理的界面接口，以及各种通信网络接口，以便连接到通信网络中的通用或专用计算机，以提供更多的控制功能。
所述用户界面接口可以用来由电动汽车充电器的使用用户与系统控制器进行交互和通信，以请求充电的服务并获得相应充电服务状态的反馈，例如充电的进度以及预计充满电的时间。用户用来进行交互的用户界面可以但不限于是单个或组合的操作面板、二维码(QR-code)、互联网服务网站或移动电话上运行的移动应用程序中的一个或多个组合。
本发明所述通信网络可以用来在不同的功能模块之间形成信息和数据交换的渠道，所述的不同功能模块包括但不限于如系统控制器、各AC电源单元、功率路由器、用户接口及终端设备，以及可选的电动汽车充电器等。通信网络可以是由网络提供商提供的网络服务，也可以是在局部内部设置的连接网络，或者两者的组合设置，在各功能模块接入网络时，只需要按照协议标准进行接入即可，可以各自独立的工作，而系统控制器则进行整体的策略决策和控制，从而实现智能化的电动汽车充电服务过程。所述通信网络可以是但不限于有线和/或无线连接的专用和/或公共通信网络中的一个或多个组合。
因而，本发明实现方法的较佳实施例中，所述实现方法可以体现为软件的功能，例如可以采用客户端和服务器端的架构方式，形成充电服务器现场的终端设备上运行的软件程序，以及在用户移动终端上运行的应用程序，和在网络上通过数据传递形成服务器端的处理软件功能等。
以下结合附图，对本发明具体实施例做更为详细的示例说明，在以下的描述用语中，例如电动汽车充电器、AC电源单元等，对本领域技术人员来说，可能采用的不同的系统组件名称。
此外，对于额定功率、额定电流和额定能量等等效参数，由于在实际的应用中，一般是在电压稳定相同的场景下的，因此通常可以从一个参数换算到另一个参数，描述中仅仅采用其中一个描述即可。
另外，由于本发明系统及方法较佳实施例中的诸多功能，通常是由网站或移动终端中的应用程序实现，因此，有关的用户界面功能可能在物理上并不可见，需要在相应硬件上通电并运行时方能体现。
进一步地，部分功能部件例如功率路由器，是可以在物理上分布到不同的空间和位置的，不一定采用完全独立的个体物理单元，其中，较佳的是将功率开关设备靠近电动汽车充电器而设置。
如图1所示的，是本发明的优选实施例，其中，所述电动汽车充电系统100具有可以是单相或多相的AC系统电源101，该系统电源101包括三个交流电源单元，即：第一AC电源单元102、第二AC电源单元103和第三AC电源单元104。
其中，所述第一AC电源单元102具有已知的额定电流及功率，第二AC电源单元103是第一AC电源单元102的分支，已知其最大电流消耗，例如高峰用电时的最大消耗，且其实际电流消耗随着时间而变化。而第三AC电源单元104是本发明用来对电动汽车充电器进行操控的电流输出，也是第一AC电源单元102的分支，并且也会随着时间具有输出电流额定值的变化，并且所述第三AC电源单元104的理论最大瞬时电流额定值，等于第一AC电源单元102的已知最大电流额定值与所述第二AC电源单元103的瞬时电流消耗之间的差。
与此同时，为设置安全裕度，所述第三AC电源单元104的最大可用电流额定值是理论上的最大瞬时电流额定值减去来自所述第二AC电源单元103的预期可能负载随着时间变化的安全裕度值。
如图1所示的较佳实施例中，在所述第三AC电源单元104与最终的每个电动汽车充电器108x之间还设置有对应的至少一个功率路由器106x，通过各该功率路由器106x可以实现由所述系统控制器109通过通信网络111实现的电流路由控制，从而可以将所述第三AC电源单元中的全部或部分电力向某一个或群电动汽车充电器108x进行电力供应。
更佳的实施例中，在较大的电力供应范围内，将多个电源单元的输出进行路由调控，从而实现在现有的电力系统内，可以将不同功能特点的建筑用电方式进行协调控制，提升其匹配不同充电服务要求的能力。
如图2所示的，本发明较佳实施例的AC系统电源，即对应于图1中所示的AC系统电源101，其中包括了一个或多个AC供应单元2011-201n，对于AC供电单元2011-201n存在两个优选的设计实施例，其中所述AC供电单元2011对应于第一设计实施例，而AC供电单元2012对应于另一替代性的设计实施例。
在第一设计实施例中，所述AC电源2021-202n对应于图1中的第一AC电源单元102。第二AC电源2031-203n对应于图1中的第二AC电源单元103。第三AC电源2041-204n对应于图1中的第三AC电源单元104。所述AC电源单元2011中，其包括了具有额定电流I1额定的第一AC电源单元2021、具有最大负载电流I2最大功耗的第二AC电源单元2031，该I2最大随时间而变化，并具有一电流感测装置2051，用来对第一AC电源单元2021处的实际消耗电流I1m进行实时感测。所有的电源都可以是单相或多相的。
所述电流感测装置2051可以是但不限于采用电流钳位器、电流互感器等。根据基尔霍夫定律，使用该第一设计实施例的任何第三AC电源单元204x(注意上下文中的下标x表示序号的任一个，例如从1到n中的任一个)处的额定电流包括固定部分和可变部分，其中固定部分为：I1额定-I2最大；而可变部分中的瞬时最大变量部分为：I1额定-I1m–(I1额定-I2最大)＝I2最大-I1m。
然而，为了匹配在第二AC电源单元2031处相对于时间的瞬时负载变化，可能导致在第一AC电源单元2021处形成过载，无法全部同时将所有的第三AC电源单元2041利用其瞬时最大可变电流部分。相反，需要为第三AC电源单元2041的可变部分提供一个安全的裕度电流值I3裕度，使得只有第三AC电源单元的瞬时最大可变部分中高于该电流值的部分才被认为是可供使用的，此处定义为I3vava：
I3vava＝I2最大-I1m-I3裕度，如果(I2最大-I1m)>I3裕度；
否则I3vava＝0。
因此，第三AC电源单元2041处的可用电流容量总和，为固定部分与可变部分之和，也就是：
I3ava＝I1额定–I2最大+I2最大-I1m-I3裕度
＝I1额定-I1m-I3裕度，如果(I2最大-I1m)>I3裕度；
否则，I3ava＝I1额定-I2最大。
上述算法作为逻辑控制过程就是通过所述系统控制器实现对功率路由器的控制过程，从而可以调整使得自第三AC电源单元的可用电力能够尽可能满足用户充电需求而没有造成过载。
所述AC电源单元2012示出了第二设计实施例，其包括具有额定电流I1额定的第一AC电源单元2022、具有随时间变化的最大负载电流I2最大的可变负载消耗之第二AC电源单元2032，并在其中设置有用于感知其电流的电流感测装置2052，可以用来测量所述第二AC电源单元2032的实际消耗电流I2m。所有的交流电源单元都可以是单相或多相。所述电流感测装置2052可以是但不限于电流钳位器、电流互感器等。
根据基尔霍夫定律，任何第三AC电源单元204x处的额定电流包括固定部分和可变部分，固定部分为：I1额定-I2最大；而可变部分中，瞬时最大变量部分为：I1额定–I2m–(I1额定-I2最大)＝I2最大–I2m。
然而，为了匹配在第二AC电源单元2032处相对于时间的瞬时负载变化，可能导致在第一AC电源单元2022处形成过载，无法全部同时将所有的第三AC电源单元2042利用其瞬时最大可变电流部分。相反，需要为第三AC电源单元2042的可变部分提供一个安全的裕度电流值I3裕度，使得只有第三AC电源单元的瞬时最大可变部分中高于该电流值的部分才被认为是可供使用的，此处定义为I3vava：
I3vava＝I2最大-I2m-I3裕度，如果(I2最大-I2m)>I3裕度；
否则I3vava＝0。
因此，第三AC电源单元2042处的可用电流容量总和，为固定部分与可变部分之和，也就是：
I3ava＝I1额定–I2最大+I2最大–I2m-I3裕度
＝I1额定–I2m-I3裕度，如果(I2最大–I2m)>I3裕度。
否则，I3ava＝I1额定-I2最大。
上述算法作为逻辑控制过程是通过所述系统控制器实现对功率路由器的控制过程，从而可以调整使得自第三AC电源单元的可用电力能够尽可能满足用户充电需求而没有造成过载。
作为一个极端的变化情形，是某一特定的第一AC电源单元202x只能单独提供足够的电流能力给相应的第二AC电源单元203x，在相应AC电源单元201x的最大额定值下时，此时，所述第三AC电源单元204x的固定部分就是零。另一极端的情形中，是在特定的第二AC电源单元203x处实际最大电流消耗为零，这意味着相应的第三AC电源单元204x具有与相应的第一AC电源单元202x的电流额定值相等的固定电流额定值，因而没有可变部分。而所有这些变形都属于本发明的保护范围。
因此，在第三AC电源单元104处的总电流额定值等于各个AC供电单元2041-204n的第三AC电源单元处的所有可用电流容量总和，同样，这种电流容量包括固定部分和可变部分。
所述AC供电单元2011-201n的典型情况可以是但不限于，用于独立式或半独立式的住宅、多层住宅或工业建筑、办公楼或商业建筑以及购物中心等不同功能建筑，用来构成供电电网的第一AC电源单元2021-202n和第二AC电源单元2031-203n。所述第三AC电源单元2041-204n设置连接电动汽车充电器，该电动汽车充电器可以但不限于设置在露天停车场、室内停车场或停车场建筑物中等。且所有提及的AC电源本质上是可以单相或多相的。
需要注意的是，如图2中所示，示出了在第一和第二类型的AC供电单元2011-201n处所使用的电流感测装置，这表明使用最小数量的电流感测装置可以用来确定第三AC电源单元2041-204n处的最大可用电流额定值。也可以采用其他实现方式的电流感测装置，并且可以使用来自于第二AC电源单元2031-203n的备用容量作为第三AC电源单元2041-204n的可用变化电流容量。
由于本发明所述第二AC电源单元2031-203n的实际电流消耗会随着时间如季节、天气以及其他因素如地区之间的人口变化等而变化，因此所述第三AC电源单元2041-204n处的电流裕度也会根据实际情况的变化而随着时间变化。
例如，典型的家庭消费者可能在晚上、早晨时间而不是午餐时间期间对电力消耗相对大量提升，以及在其他的时间间隔内，特别是午夜和清晨之间的时间间隔内，往往是体现为电力消耗的大幅度下降。
本发明较佳实施例中，还可以通过在一年中的不同时间点，对第二AC电源单元2031-203n处的实际电流消耗历史进行统计和分析，以确定动态的足够安全电流裕度，可以形成对电流裕度与时间的关系，从而可以在实际的应用中进行初始化预估，通过将历史统计数据与人工智能算法的共同使用，可以随着时间的推移而逐渐优化该安全电流裕度值。
在本发明的较佳实施例中，所述系统控制器109经由通信网络111从系统电源101获得电流测量数据，使得所述第三AC电源单元104处的瞬时最大可用电流额定值可以由所述系统控制器109依照图2所示的系统进行调整和控制。所述系统控制器109可以但不限于采用具有适当的操作员接口和通信网络接口，以连接到通信网络111的通用或专用计算机上。
所述通信网络111是系统控制器109、AC系统电源101、功率路由器1061-106n、用户界面110、电动汽车充电器之间的信息交流渠道，其可以但不限于采用具有有线和/或无线连接功能的专用和/或公共通信网络中的一个或多个的组合。
所述第三AC电源单元104被完全或部分地用作输入AC电源1051-105n的输出电源，用来在所述系统控制器109的控制下，经由功率路由器1061-106n来调整电动汽车充电器群1081-108n的充电批次顺序。所述系统控制器109还可以经由所述通信网络111获得每个单独电动汽车充电器的实际电流运行数据，并可以进行大数据处理。
每一电动车充电器群108x经由相应的功率路由器106x受控路由获得输入充电AC电流。不同的电动汽车充电器群108x可包括不同数量和类型的电充汽车充电器，电动汽车充电器可能需要具有不同的最大额定电流单相或多相AC电源输入和需要AC或DC输出，以便实现对电动汽车的电池充电服务过程，并且还可以包含一能量存储系统，以存储可从所述第三AC电源单元104获得的电能能量，从而可以使得所述电动汽车充电器在不能从对应的第三AC电源单元104获得能量时仍然可以工作。
所述系统控制器109还对每个单独的电动汽车充电器的最大所需AC输入电流额定值参数进行记录，以便在获取实际的用户充电服务需求时，能够进行智能的判断是否可以满足充电需求。
本发明较佳实施例中，所述用户接口110可以用来作为用户与所述系统控制器109交互的媒介，用户可以通过该用户接口110输入充电服务的请求以及相应的参数，并在充电过程以及结束时，能够从所述用户接口110中获知充电服务的状态。所述用户接口110与所述系统控制器109之间的数据交换通过通信网络111进行。
所述系统控制器109将来自用户的充电服务请求记录在用于支持需要充电服务的电动汽车充电器的相应功率路由器对应的充电服务等待队列。
所述用户接口110可以以不同的形式存在，包括但不限于在服务位置上的多媒体操作面板、二维码、网站、蜂窝电话中的移动应用程序等中的一个或多个组合。
为了支持经由不同功率路由器操控下的不同电动汽车充电器，实现对用户的充电服务，每一相应的功率路由器106x将其输入电源105x动态地连接到电力输入线107x，该路由过程是由所述系统控制器109经所述通信网络111实现对相应电动汽车充电器的操控的。
如图3所示的，本发明所述充电系统的较佳实施例中，示出了所述功率路由器106x的优选设计实现方案示例，所述功率路由器106可以支持需要AC电力供应的不同类型电动汽车充电器动态连接，以便提升对电动汽车的电池充电服务应对。
在图3所示的较佳实施例中，对应于图1中所示的功率路由器106x，具体包括了对应图1中输入AC电源单元105x的输入AC电源单元301，以及具有由控制接口单元303控制的连接闭合或断开的功率开关设备3021-302n，对应不同的电动车充电器3061-306n的AC输入电缆3051-305n。
图3中所示的较佳实施例AC电源单元301示意的是三相交流电源，而且单相和多相的应用环境中可以相应简化实现。所述功率开关器件3021-302n仅用于带电火线上，同时也可以但不限于可以用于中性，所述功率开关器件可以是但不限于机电继电器/接触器、功率半导体开关或晶闸管。
设置所述控制接口单元303可以经由通信网络111从所述系统控制器109获得控制命令，以经由控制信号3041-304n来控制各个功率开关器件3021-302n的断开与闭合，以便实现对输出电路的路由调整控制。
所述AC输入电缆的线路3051-305n可以用来向相应的电动汽车充电器3061-306n提供AC输出操作功率，以用于输送充电服务所需要的充电电流。所述电动汽车充电器3061是具有来自L3(火线)和中线N的单相AC输出的充电器，而其他的类似类型的充电器可以从L1或L2连接。所述电动汽车充电器3062是具有来自L1和L2的单相输出的另一充电器，而其他的类似类型的充电器可以连接到L1、L2和L3的任何两个组合之间。所述电动汽车充电器306x是具有来自L1、L2、L3和中性的三相AC输入的另一类充电器，上述各类型的充电器并非全部都存在于实际的应用环境中，而是根据需要可以选择其中一种或数种进行设置。
本发明所述较佳实施例中，其典型的应用场景包括但不限于在露天停车场的不同区域，或者在具有不同功率路由器的停车场建筑物的不同停车层，或者，其他不同功能建筑的停车场之间进行设置，以向电动车辆通过充电服务。
由于所述系统控制器109已知可从第三AC电源104处获得最大可用电流额定值，以及在各个电动汽车充电器的最大可提供电流额定值和实际的消耗电流，所述系统控制器109可以从相应的服务队列中选择要经由相应功率路由器106x连接的所有候选或优选用户，以便提供充电服务，并且设置前提为所述电动汽车充电器的所有输入电源电流总和必须小于或等于可从第三AC电源单元104获得的最大可用电流额定值。
在完成相应用户的充电服务后，相应的功率路由器106x中提供服务的特定电动汽车充电器将会断开，以释放服务等待队列中可以用于其他用户的电流容量。
所述系统控制器109可以重复执行所述动态电源连接和断开操作，以便完成对不同用户的充电服务过程，直到整个充电服务等待队列为空为止，然后扫描所述充电服务用户等待队列，直至新的用户出现。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有智能电网输入的电动车充电系统，其设置在充电点上，其特征在于，并包括：
至少一AC系统电源，用于具有根据时间变化的额定电流输出，以调整对电动汽车充电器的供电；
至少一功率路由器，用于动态地连接所述AC系统电源和电动汽车充电器，以在所述AC系统电源的电力限制范围内向所述电动汽车充电器供电；
一系统控制器，用于通讯连接所述功率路由器，并控制所述电动汽车充电器的充电路由；
一用户界面，用于用户与所述系统控制器进行交互，发出充电请求及接收充电状态反馈；
一通信网络，用于所述系统控制器与各功能的通讯连接。
2.根据权利要求1所述的具有智能电网输入的电动车充电系统，其特征在于，每一所述AC系统电源还包括：
至少一第一AC电源单元，具有已知的电流额定值；
至少一第二AC电源单元，对应为所述第一AC电源单元的分支而设置，具有已知的最大负载电流消耗值且其实际负载电流随时间而变化；
至少一第三AC电源单元，对应为所述第一AC电源单元的另一分支而设置，且向对应的电动汽车充电器供电输出；
至少一电流感测装置，用于事实监测所述第一AC电源单元和/或所述第二AC电源单元的电流值，并发送给所述系统控制器。
3.根据权利要求2所述的具有智能电网输入的电动车充电系统，其特征在于，所述第三AC电源单元在向所述电动汽车充电器输出的电流根据所述第二AC电源单元电流负载状态而预设一安全裕度值。
4.根据权利要求3所述的具有智能电网输入的电动车充电系统，其特征在于，所述安全裕度值根据所述第二AC电源单元实际电流消耗的历史数据而形成智能化的随时间调整。
5.根据权利要求4所述的具有智能电网输入的电动车充电系统，其特征在于，所述功率路由器还设置包括对应设置的功率开关设备，用于受所述系统控制器的控制，对各电动汽车充电器与所述AC系统电源之间实现路由调整，以使对应电动汽车充电器满足用户的充电服务要求。
6.根据权利要求1-5任一所述的具有智能电网输入的电动车充电系统，其特征在于，所述AC系统电源采用单相或多相交流电源。
7.根据权利要求6所述的具有智能电网输入的电动车充电系统，其特征在于，所述电流感测装置采用电流钳位器或电流互感器。
8.根据权利要求7所述的具有智能电网输入的电动车充电系统，其特征在于，所述功率开关设备采用机电机继电器/接触器、半导体开关器件或晶闸管。
9.一种采用如权利要求1-8任一所述具有智能电网输入的电动车充电系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、用户通过用户界面发起对电动汽车的充电服务请求；
B、由所述系统控制器根据该充电服务请求处理并控制对应的功率路由器，通过该功率路由器的充电路由，动态连接所述AC系统电源和电动汽车充电器，以在所述AC系统电源的电力限制范围内向所述电动汽车充电器供电；所述供电来自于所述AC系统电源输出的具有根据时间变化之额定电流。
10.根据权利要求9所述的实现方法，其特征在于，所述步骤A中的充电服务请求设置在系统控制器的控制下保存在所述功率路由器的对应充电服务等待队列中，并在所述步骤B中充电完成后，所述系统控制器将对应服务请求从所述充电服务等待队列中清除；所述系统控制器获取下一个服务请求，直至所有充电服务等待队列为空。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103384088A (zh) * 2012-03-29 2013-11-06 佳境有限公司 用于管理电网电力供应的系统和方法
CN105449791A (zh) * 2016-01-07 2016-03-30 山东泰开自动化有限公司 电动汽车直流智能充电桩
CN205301991U (zh) * 2015-11-30 2016-06-08 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种电动汽车负荷裕度仿真控制装置
CN105703427A (zh) * 2016-03-03 2016-06-22 北京新能源汽车股份有限公司 充电桩用电容量分配系统及其控制方法
WO2018101501A1 (ko) * 2016-11-30 2018-06-07 (주)클린일렉스앤컴퍼니 전기차 충전 서비스 시스템 및 방법
US20180170203A1 (en) * 2016-12-15 2018-06-21 Hyundai Motor Company Method of estimating time required to charge vehicle and charging reservation method using the same
CN108270272A (zh) * 2018-02-23 2018-07-10 江苏绿城信息技术有限公司 一种电动汽车充电站智能功率调节控制系统
CN109117975A (zh) * 2017-06-26 2019-01-01 广州灿明都科技有限责任公司 一种电动汽车充电桩的充电管理系统及方法
CN111002862A (zh) * 2019-12-31 2020-04-14 四川大学 一种基于实时恒定功率的谷时段有序充电的方法和系统
CN112455271A (zh) * 2020-11-27 2021-03-09 南方科技大学 0.4kV配电网的智能充电桩互联网系统
CN112874372A (zh) * 2021-03-26 2021-06-01 贵安新区配售电有限公司 电动汽车有序充电系统、方法、介质、终端、本地充电桩

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103384088A (zh) * 2012-03-29 2013-11-06 佳境有限公司 用于管理电网电力供应的系统和方法
CN205301991U (zh) * 2015-11-30 2016-06-08 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种电动汽车负荷裕度仿真控制装置
CN105449791A (zh) * 2016-01-07 2016-03-30 山东泰开自动化有限公司 电动汽车直流智能充电桩
CN105703427A (zh) * 2016-03-03 2016-06-22 北京新能源汽车股份有限公司 充电桩用电容量分配系统及其控制方法
WO2018101501A1 (ko) * 2016-11-30 2018-06-07 (주)클린일렉스앤컴퍼니 전기차 충전 서비스 시스템 및 방법
US20180170203A1 (en) * 2016-12-15 2018-06-21 Hyundai Motor Company Method of estimating time required to charge vehicle and charging reservation method using the same
CN108215821A (zh) * 2016-12-15 2018-06-29 现代自动车株式会社 估算车辆充电所需的时间的方法及使用其的充电预约方法
CN109117975A (zh) * 2017-06-26 2019-01-01 广州灿明都科技有限责任公司 一种电动汽车充电桩的充电管理系统及方法
CN108270272A (zh) * 2018-02-23 2018-07-10 江苏绿城信息技术有限公司 一种电动汽车充电站智能功率调节控制系统
CN111002862A (zh) * 2019-12-31 2020-04-14 四川大学 一种基于实时恒定功率的谷时段有序充电的方法和系统
CN112455271A (zh) * 2020-11-27 2021-03-09 南方科技大学 0.4kV配电网的智能充电桩互联网系统
CN112874372A (zh) * 2021-03-26 2021-06-01 贵安新区配售电有限公司 电动汽车有序充电系统、方法、介质、终端、本地充电桩

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