CN115891704A - 一种充电场站功率管理的网络架构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种充电场站功率管理的网络架构及方法，网络架构包括：充电桩、主边缘网关、从网关和充电管理平台；方法包括：待充电车辆进入当前充电桩的停车位，通过主边缘网关进行用户的身份验证；用户选择手动模式或自动控制模式进行充电；主边缘网关建立充电桩与充电管理平台的通讯，充电管理平台对各个充电桩进行不间断的数据采集和监控，在用户支付后发起充电请求，控制充电桩完成充电过程；主边缘网关将充电场站当前时刻的总充电功率值与预设的充电场站的最大充电功率值对比；当待充电车辆达到设定的要求时，充电管理平台发出停止充电的指令。本发明采用主网关和从网关的设计，有助于提高系统的无线通讯可靠性。

Description

一种充电场站功率管理的网络架构及方法

技术领域

本发明涉及充电设备管理技术领域，特别涉及一种充电场站功率管理的网络架构及方法。

背景技术

随着社会的不断进步和发展，人们的环保意识越来愈强，在此背景下燃油车在逐步的退出市场，以新能源作为动力的车辆在逐步的代替燃油车，随着新能源车辆的社会保有量逐渐增多，随之而来的充电设备的市场需求逐步增大，要实现充电的安全和高效必须要要有一个固定的场所进行，即能实现停车也能实现充电是一个比较合理的选择；但是目前的充电场站由于空间和充电能力有限，导致停车场不能完全被利用且需要专人管理，浪费了人力和物力成本；而且各个充电桩的功率无法根据充电车辆的需求进行自我调整，导致充电功率受限及充电效率降低。当前的电动车充电场站，大多数情况下：每个充电桩自带一个移动通讯模块，直接与充电管理平台通讯；市场上也有充电桩是：带以太网口，通过专门的交换机与管理平台通讯，要求场地支持：有线网络，实际施工布线也要复杂一些。

现有技术一，CN201520790546.1一种基于停车场的电动汽车充电场，该充电场包括电动汽车检测平台、电动汽车充电接头集中平台、换电机械手和若干组电动汽车电池；电动汽车检测平台上设置有电动汽车的电池、电机和电控系统的检测装置及无线充电装置；电动汽车充电接头集中平台上设置有若干种电动汽车充电接头；而换电机械手和若干组电动汽车电池可将需充电的电动汽车电池直接换掉。虽然实现了对电动汽车的通用充电、无线充电及电池、电机和电控系统的检测，在为电动汽车充电的同时又可以对电动汽车进行检测，为车主及时发现车辆问题，消除车辆安全隐患创造了条件；而对于来不及充电的车主可通过换电机械手更换存放在充电场的电池来节省充电时间，但是在本充电场总功率一定的情况下，实现闲置和在充电的充电桩之间的功率调整，一定程度上影响了充电效率。

现有技术二，CN202110581828.0一种合理分配电动汽车充电场，包括地面，地面的内部开设有凹槽，且地面通过凹槽的两侧分别固定连接有活动板，活动板的内侧滑动连接有伸缩板，伸缩板的底端两侧分别固定连接有复位弹簧，伸缩板的底端中部垂直正面的方向等距离分别固定连接有推动组，地面通过凹槽底端固定连接有滑动板。虽然通过电动汽车前轮进出停车位，对提示灯和充电桩的通电断电进行控制，从而控制充电位能否使用的状态，使使用者通过提示灯的提示，进行充电位的选择，减少靠近出入口的充电桩被无间断的使用次数，减少因多次使用所造成的损耗，提高了靠近出入口出充电桩的使用寿命，但是没有合理的运用充电场的空间和充电总功率，仍然是一个充电桩对应一台车辆，独自控制，充电功率控制能力较差，不能适应充电的需求。

现有技术三，CN110641302B一种充电场站的调度方法、装置与系统，通过获取充电场站中所有充电枪的温度信息，当具有最低温度的充电枪的数量唯一时，将该充电枪分配给待充电的车辆；当具有最低温度的充电枪的数量不唯一时，获取并比较具有最低温度的充电枪的闲置时间，将闲置时间最长的充电枪分配给待充电的车辆。虽然充分考虑了充电枪温度和充电枪闲置时间，通过合理安排充电场站中充电机的使用，实现了充电场站的合理调度，保证充电场站的充电机及充电枪得到均衡使用，延长设备使用寿命；但是缺乏对整体充电场充电功率的协调及控制，导致充电场的功率利用率较低。

目前现有技术一、现有技术二和现有技术三均未实现充电场充电功率的合理化使用，导致充电功率闲置，降低了充电效率的问题，因而，本发明提供一种充电场站功率管理的网络架构及方法，采用低功率广域网络实现各个充电桩与充电管理平台的通讯，对充电场站的功率进行管理，极大的提升用户体验感。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种充电场站功率管理的网络架构，包括：

充电桩，包含直流充电桩和交流充电桩，负责为待充电车辆提供电能；

主边缘网关，与充电桩无线连接，负责实现各个充电桩与充电管理平台的通讯；

从网关，与充电桩无线连接，当主边缘网关出现故障时，负责实现各个充电桩与充电管理平台的通讯；

充电管理平台，与主边缘网关和从网关无线连接，负责对各个充电桩进行不间断的数据采集和监控，同时对充电桩的故障进行预警，同时在用户支付后发起充电请求，控制充电桩完成充电过程。

可选的，主边缘网关，包含待充电车辆的身份认证、充电计费、功率管理及调度功能；

从网关，包含主边缘网关故障报警、身份认证及充电计费功能。

可选的，主边缘网关，包括：

即时充电功率统计模块，负责统计当前时刻执行充电的每个充电桩的即时充电功率值，将各个即时充电功率累加得到充电场站当前时刻的总充电功率值；

服务器模块，与即时充电功率统计模块连接，负责接收即时充电功率值和总充电功率值的数据，并将数据无线传输至充电管理平台或APP终端；

功率对比模块，与即时充电功率统计模块连接，将充电场站当前时刻的总充电功率值与预设的充电场站的最大充电功率值对比；

功率调整模块，与功率对比模块连接，当功率对比模块的结果为总充电功率值大于最大充电功率值时，主边缘网关根据预设的功率调整策略进行功率调整。

可选的，功率调整模块，包括：

功率调度算法选择子模块，负责与充电管理平台/运营APP通讯，获取运营方对功率调度的算法选择；运营方根据需要选择适合自己的功率调度算法，并通过后台或APP把选择的功率调度算法策略发给主边缘网关；

功率调整计算子模块，负责根据功率调度算法选择子模块给出的具体算法，对项目充电场站中相关充电桩的最大允许功率重新计算；

功率调整指令发送子模块，负责根据功率调整计算子模块给出的功率调整结果，向相关的充电桩下发功率调整指令并确保收到响应；当经过调整后的充电场站即时充电功率值累积得到的新的总充电功率值小于最大充电功率值，主边缘网关发出停止功率调整的指令。

可选的，从网关上设置有负责主边缘网关故障报警的第一报警模块；

充电管理平台上设置有负责各个充电桩故障预警的第二报警模块。

可选的，主边缘网关与WEB终端和APP终端无线连接；

WEB终端和APP终端上设置有：充电场站功率调度模块，以及：充电桩功率调试模块，充电桩功率调试模块负责实现当前充电桩的即时充电功率按照用户的需求设置；充电场站功率调度模块可选择适合的功率调度算法。

可选的，充电桩功率调试模块，包括：

自动控制子模块，负责根据不同的策略实现充电桩充电的优先；

手动控制子模块，负责对每个充电桩的最大充电功率做出调整。

可选的，自控控制模块，包括：

顺序充电控制子模块，负责按照先到先充顺序充电策略，当充电总功率临近最大功率值时，提示新用户前方还有几人排队充电中；如果是会员则优先充电；

充电方式选择子模块，负责在充电总功率临近最大功率值时，优先保证直流快充功率；限制交流慢充充电桩同时工作的数量和功率；

多人充电控制子模块，负责采用优先多人充电策略，通过调整直流快充的功率在同等功率限值下支撑多电动车同时充电；将交流桩从交流快充改成交流慢充；

智能调度模式子模块，负责在充电枪插入充电桩后的充电引导，充电桩获取到：当前电动车的电池SOC以及车辆识别码VIN；预估本次充电完成所需要的时间，并由充电场站系统自动控制实现车辆的智能充电过程，过程中参与场站的整体充电功率调度。上述每个子模块都是一种功率调度算法，运营方可以根据场景选择切换不同的功率调度算法。

可选的，WEB终端和APP终端上还设置有：

充电目的选择模块，负责为用户提供按照金额充电还是充满为止的功能；

优化充电策略模块，负责为用户提供利用峰谷电价差降低充电电费的功能；

参与充电调度管理模块，负责在当前用户不能再规定时间内充满，给出服务费优惠的功能。

本发明提供一种充电场站功率管理的方法，包括以下步骤：

待充电车辆进入当前充电桩的停车位，通过主边缘网关进行用户的身份验证，身份验证通过后，由用户通过WED终端或APP终端进行充电的项目选择；

用户选择手动模式，按照用户设置进行充电；用户选择自动控制模式，由充电桩的充电枪对电池的容量进行采集，并按照容量进行充电率的设定；

充电开始后，主边缘网关建立充电桩与充电管理平台的通讯，充电管理平台对各个充电桩进行不间断的数据采集和监控，在用户支付后发起充电请求，控制充电桩完成充电过程；

主边缘网关统计当前时刻执行充电的每个充电桩的即时充电功率值，将各个即时充电功率累加得到充电场站当前时刻的总充电功率值；将充电场站当前时刻的总充电功率值与预设的充电场站的最大充电功率值对比；

当功率对比模块的结果为总充电功率值大于最大充电功率值时，主边缘网关根据预设的功率调整策略对充电桩的功率进行调整；主边缘网关把充电桩的功率调整指令下发到相应的充电桩，相应充电桩执行充电功率调整指令；当调整后的即时充电功率值累积得到的新的总充电功率值小于最大充电功率值，主边缘网关发出停止功率调整的指令；

当待充电车辆达到设定的要求时，充电管理平台发出停止充电的指令。

本发明的充电桩为待充电车辆提供电能；主边缘网关实现各个充电桩与充电管理平台的通讯；从网关实现各个充电桩与充电管理平台的通讯；充电管理平台对各个充电桩进行不间断的数据采集和监控，同时对充电桩的故障进行预警，同时在用户支付后发起充电请求，控制充电桩完成充电过程；采用主边缘网关和从网关实现充电桩与充电管理平台的通讯，主边缘网关作为主网关使用，当主边缘网关出现故障时，启用备用网关从网关确保通讯的畅通，从网关一直与充电桩和充电管理平台保持连接；主边缘网关与从网关功能类似，区别点是：主边缘网关需要长供电、性能更强；从网关主要用于应急通讯，工作在低功耗模式，布线可以更灵活，可以考虑支持内置电池。在实际使用时，可以根据充电场的规模确定使用一个或几个由主边缘网关和从网关组成的低功率广域网络(Low-Power Wide-AreaNetwork，LPWAN)，减少了每个充电桩配置4G CAT1模块的成本，节省了流量费，提高了系统经济性。

本发明采用主网关和从网关的设计，有助于提高系统的无线通讯可靠性；避免一旦主网关出现异常，整个充电场站无法正常工作的问题；主网关和从网关在移动网络的选择上也可以选择备份，避免移动网络出现异常的情况。同时允许在同等配电情况下部署更多的充电桩，可以做到每个停车位都部署一个充电桩，运行中对充电场站的充电功率进行实时统计管理和调度，确保整体充电功率不超出配电限额，最大化满足充电需求，提升充电收益；不需要专人对充电位的占用进行管理，可以进一步减少管理成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例1中充电场站功率管理的网络架构框图；

图2为本发明实施例1中充电场站功率管理的网络架构原理图；

图3为本发明实施例2中主边缘网关框图；

图4为本发明实施例3中功率调整模块框图；

图5为本发明实施例5中WEB终端和APP终端框图；

图6为本发明实施例6中充电桩功率调试模块框图

图7为本发明实施例1中充电场站功率管理方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种充电场站功率管理的网络架构，包括：充电桩、主边缘网关、从网关和充电管理平台；

充电桩，包含直流充电桩和交流充电桩，负责为待充电车辆提供电能；

主边缘网关，与各个充电桩无线连接，负责实现各个充电桩与充电管理平台的通讯，同时包含待充电车辆的身份认证、充电计费、功率管理及调度等功能；

从网关，与各个充电桩无线连接，当主边缘网关出现故障时，负责实现各个充电桩与充电管理平台的通讯，同时包含主边缘网关故障报警、身份认证及充电计费等功能；

充电管理平台，与主边缘网关和从网关无线连接，负责对各个充电桩进行不间断的数据采集和监控，同时对充电桩的故障进行预警，同时在用户支付后发起充电请求，控制充电桩完成充电过程。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：充电桩为待充电车辆提供电能；主边缘网关实现各个充电桩与充电管理平台的通讯；从网关实现各个充电桩与充电管理平台的通讯；充电管理平台对各个充电桩进行不间断的数据采集和监控，同时对充电桩的故障进行预警，同时在用户支付后发起充电请求，控制充电桩完成充电过程；采用主边缘网关和从网关实现充电桩与充电管理平台的通讯，主边缘网关作为主网关使用，当主边缘网关出现故障时，启用备用网关从网关确保通讯的畅通，从网关一直与充电桩和充电管理平台保持连接；主边缘网关与从网关功能类似，区别点是：主边缘网关需要长供电、性能更强；从网关主要用于应急通讯，工作在低功耗模式，布线可以更灵活，可以考虑支持内置电池。在实际使用时，可以根据充电场的规模确定使用一个或几个由主边缘网关和从网关组成的低功率广域网络(Low-Power Wide-Area Network，LPWAN)，减少了每个充电桩配置4G CAT1模块的成本，节省了流量费，提高了系统经济性。

本发明采用主网关和从网关的设计，有助于提高系统的无线通讯可靠性；避免一旦主网关出现异常，整个充电场站无法正常工作的问题；主网关和从网关在移动网络的选择上也可以选择备份，避免移动网络出现异常的情况。同时允许在同等配电情况下部署更多的充电桩，可以做到每个停车位都部署一个充电桩，运行中对充电场站的充电功率进行实时统计管理和调度，确保整体充电功率不超出配电限额，最大化满足充电需求，提升充电收益；不需要专人对充电位的占用进行管理，可以进一步减少管理成本。

实施例2

如图3所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的主边缘网关，包括：

即时充电功率统计模块，负责统计当前时刻执行充电的每个充电桩的即时充电功率值，将各个即时充电功率累加得到充电场站当前时刻的总充电功率值；

服务器模块，与即时充电功率统计模块连接，负责接收即时充电功率值和总充电功率值的数据，并将数据无线传输至充电管理平台或APP终端；

功率对比模块，与即时充电功率统计模块连接，将充电场站当前时刻的总充电功率值与预设的充电场站的最大充电功率值对比；

功率调整模块，与功率对比模块连接，当功率对比模块的结果为总充电功率值大于最大充电功率值时，主边缘网关根据预设的功率调整策略进行功率调整。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：即时充电功率统计模块统计当前时刻执行充电的每个充电桩的即时充电功率值，将各个即时充电功率累加得到充电场站当前时刻的总充电功率值；服务器模块接收即时充电功率值和总充电功率值的数据，并将数据无线传输至充电管理平台或APP终端；功率对比模块将充电场站当前时刻的总充电功率值与预设的充电场站的最大充电功率值对比，功率调整模块当功率对比模块的结果为总充电功率值大于最大充电功率值时，主边缘网关根据预设的功率调整策略进行功率调整；通过将即时充电功率值累加，得到总充电功率值，总充电功率值与最大充电功率值对比，判断出总充电功率值与最大充电功率值的大小，从而确定充电场站是否处在一个安全充电范围内，此对比方法简单且快捷，能够有效减少相关设备成本，缩短获取总充电功率值的时间，有效提升充电场站的安全性；通过功率调整，实现了充电场站功率调整的智能化，确保充电场站的安全性。

实施例3

如图4所示，在实施例2的基础上，本发明实施例提供的功率调整模块，包括：

功率调度算法选择子模块，负责与充电管理平台/运营APP通讯，获取运营方对功率调度的算法选择，比如：功率调度算法，功率调度算法是顺序充电算法、多人充电优先算法或智能调度算法等；运营方可以根据需要选择适合自己的功率调度算法，并通过后台或APP把选择的功率调度算法策略发给主边缘网关；

功率调整计算子模块，负责根据功率调度算法选择子模块给出的具体算法，对项目充电场站中相关充电桩的最大允许功率重新计算，比如：假如当前充电场站临近最大配电功率，A充电桩一般情况下最大功率是7KW，如果：系统当前的策略是顺序充电算法，而A充电桩任务又是排序在后面，那算法可能得出的控制策略是：A充电桩暂停充电；如果系统当前的策略是智能调度算法，根据算法计算后该充电桩功率可能需要降低50％；

功率调整指令发送子模块，负责根据功率调整计算子模块给出的功率调整结果，向相关的充电桩下发功率调整指令并确保收到响应；当经过调整后的充电场站即时充电功率值累积得到的新的总充电功率值小于最大充电功率值，主边缘网关发出停止功率调整的指令。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：功率调度算法选择子模块与充电管理平台/运营APP通讯，获取运营方对功率调度的算法选择；功率调整计算子模块根据具体的功率调度算法，对场站中充电桩的最大允许功率重新计算；功率调整指令发送子模块根据功率调整计算子模块给出的功率调整结果，通过低功率广域网络通讯把功率调整的指令给到相应的充电桩，确保整个充电场站的总充电功率值始终运行在安全限度内。

实施例4

在实施例1的基础上，本发明实施例提供的从网关上设置有负责主边缘网关故障报警的第一报警模块；

充电管理平台上设置有负责各个充电桩故障预警的第二报警模块。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：从网关上设置有负责主边缘网关故障报警的第一报警模块，从网关与各个充电桩无线连接，当主边缘网关出现故障时，实现各个充电桩与充电管理平台的通讯，同时能够实现主边缘网关故障报警、身份认证及充电计费等功能，确保了充电桩和充电管理平台的实时通讯，不会因为主边缘网关的故障导致通讯中断，进一步提升了设备的可靠性，同时提高了客户体验感；充电管理平台上设置有负责各个充电桩故障预警的第二报警模块，对充电桩的故障进行预警，缩短了故障发现的时间，延长了设备的使用寿命，一定程度上降低了充电场站的运营成本。

实施例5

如图5所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的主边缘网关与WEB终端和APP终端无线连接；

WEB终端和APP终端上设置有：充电场站功率调度模块，以及：充电桩功率调试模块，充电桩功率调试模块负责实现当前充电桩的即时充电功率按照用户的需求设置；充电场站功率调度模块可选择适合的功率调度算法。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：WEB终端和APP终端上设置有充电桩功率调试模块，充电桩功率调试模块负责实现当前充电桩的即时充电功率按照用户的需求设置；通过WEB终端和APP终端与主边缘网关连接，为用户自主调整充电桩的功率提供了方便，是的充电桩更加的人性化，可以根据自己的时间和工作安排等设定充电功率；充电桩功率调试模块的设置真正的实现了用户的自我人性化调整，提升了用户的自我控制能力，让用户在体验充电的过程中感觉到舒适，能进一步提升品牌的运营能力，提高经济收益。

实施例6

如图6所示，在实施例5的基础上，本发明实施例提供的充电桩功率调试模块，包括：

自动控制子模块，负责根据不同的策略实现充电桩充电的优先；

手动控制子模块，负责对每个充电桩的最大充电功率做出调整。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：充电桩功率调试模块包括两种控制方式，一种是自动控制子模块根据不同的策略实现充电桩充电的优先；另一种是手动控制子模块对每个充电桩的最大充电功率做出调整；通过自动控制和手动控制实现充电桩功率的调试，进一步提高了设备的人性化设计，更加的方便了用户的使用，能进一步提升充电桩的品牌影响力，能够创造更大的经济收益。

实施例7

在实施例6的基础上，本发明实施例提供的自控控制模块，包括：

顺序充电控制子模块，负责按照先到先充顺序充电策略，当充电总功率临近最大功率值时，提示新用户前方还有几人排队充电中；如果是会员则优先充电；

充电方式选择子模块，负责在充电总功率临近最大功率值时，优先保证直流快充功率；限制交流慢充充电桩同时工作的数量和功率；

多人充电控制子模块，负责采用优先多人充电策略，通过调整直流快充的功率在同等功率限值下支撑多电动车同时充电；将交流桩从交流快充改成交流慢充，比如：从11KW，7KW充电功率可根据需要改成3.5KW充电功率；

智能调度模式子模块，负责在充电枪插入充电桩后的充电引导，充电桩获取到：当前电动车的电池SOC以及车辆识别码VIN；VIN码由17位字符组成，包含了车辆的制造商、车型年份、车型、车身形式及代码、发动机代码及组装地点等信息；基于VIN信息，边缘网关中已经预存了对应该车型的电池信息，基于SOC及VIN对应的电池信息以及连接的充电桩属性(直流或交流，以及充电功率)，主边缘网关可以预估本次充电完成所需要的时间，并由充电场站系统自动控制实现车辆的智能充电过程，过程中参与场站的整体充电功率调度；上述每个子模块都是一种功率调度算法，运营方可以根据场景选择切换不同的功率调度算法。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：顺序充电控制子模块按照先到先充顺序充电策略，当充电总功率临近最大功率值时，提示新用户前方还有几人排队充电中；如果是会员则优先充电；充电方式选择子模块在充电总功率临近最大功率值时，优先保证直流快充功率；限制交流慢充充电桩同时工作的数量和功率；多人充电控制子模块采用优先多人充电策略，通过调整直流快充的功率在同等功率限值下支撑多电动车同时充电；将交流桩从交流快充改成交流慢充；智能调度模式子模块在充电枪插入充电桩后由系统自动控制实现车辆的智能充电；采用先到先充顺序充电策略有助于通过发展VIP会员提升充电场站的效益；优先保证直流快充功率保证了充电场站的经济性，保证了电能的优化利用，最大程度缩短充电时间；采用优先多人充电策略在同等功率限值下支撑更多电动车同时充电，实现更多电动车同时充电的目的；智能调度模式获取到：当前电动车的电池SOC以及车辆识别码VIN，预估本次充电完成所需要的时间，再次充电时，可以预估更加准确的充电时间，提高用户体验感。

上述每种子模块都是一种功率调度算法，运营方可以根据场景切换功率调度子模块(或算法)。

实施例8

在实施例5的基础上，本发明实施例提供的WEB终端和APP终端上还设置有：

充电目的选择模块，负责为用户提供按照金额充电还是充满为止的功能；

优化充电策略模块，负责为用户提供利用峰谷电价差降低充电电费的功能；

参与充电调度管理模块，负责在当前用户不能再规定时间内充满，给出服务费优惠的功能。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：充电目的选择模块为用户提供按照金额充电还是充满为止的功能；优化充电策略模块为用户提供利用峰谷电价差降低充电电费的功能；参与充电调度管理模块在当前用户不能再规定时间内充满，给出服务费优惠的功能；在WEB终端和APP终端设置主动了解车主对充电的诉求的充电目的选择模块，同时引导车主选择优化充电策略以及参与充电调度管理；充满，根据实际电量计费；按金额充电，选择充：某金额的电量；同时，WEB终端和APP终端增加询问车主，预计停车\充电时间；是否接受：优化充电策略以及充电调度管理？优化充电策略帮助车主更经济地充电，比如：夜间停车情况，可以利用峰谷电价差降低充电电费；参与充电调度管理，当用户的充电时间可能会存在拉长的情况，在调度时结合：用户的预计停车时间，目标在预计停车结束前完成用户的充电(让用户无感)；如果确实出现充电场站任务繁多、充电功率调度困难的情况，造成无法在规定时间内完成100％充满的情况，运营方可以考虑：适当在服务费上给出优惠，提升用户满意度的方式。

实施例9

如图7所示，在实施例1-实施例8的基础上，本发明实施例提供的充电场站功率管理的方法包括以下步骤：

S100：待充电车辆进入当前充电桩的停车位，通过主边缘网关进行用户的身份验证，身份验证通过后，由用户通过WED终端或APP终端进行充电的项目选择；

S200：用户选择手动模式，按照用户设置进行充电；用户选择自动控制模式，由充电桩的充电枪对电池的容量进行采集，并按照容量进行充电率的设定；

S300：充电开始后，主边缘网关建立充电桩与充电管理平台的通讯，充电管理平台对各个充电桩进行不间断的数据采集和监控，在用户支付后发起充电请求，控制充电桩完成充电过程；

S400：主边缘网关统计当前时刻执行充电的每个充电桩的即时充电功率值，将各个即时充电功率累加得到充电场站当前时刻的总充电功率值；将充电场站当前时刻的总充电功率值与预设的充电场站的最大充电功率值对比；

S500：当功率对比模块的结果为总充电功率值大于最大充电功率值时，主边缘网关根据预设的功率调整策略对充电桩的功率进行调整；主边缘网关把充电桩的功率调整指令下发到相应的充电桩，相应充电桩执行充电功率调整指令；当调整后的即时充电功率值累积得到的新的总充电功率值小于最大充电功率值，主边缘网关发出停止功率调整的指令；

S600：当待充电车辆达到设定的要求时，充电管理平台发出停止充电的指令。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：待充电车辆进入当前充电桩的停车位，通过主边缘网关进行用户的身份验证，身份验证通过后，由用户通过WED终端或APP终端进行充电的项目选择；用户选择手动模式，按照用户设置进行充电；用户选择自动控制模式，由充电桩的充电枪对电池的容量进行采集，并按照容量进行充电率的设定；充电开始后，主边缘网关建立充电桩与充电管理平台的通讯，充电管理平台对各个充电桩进行不间断的数据采集和监控，在用户支付后发起充电请求，控制充电桩完成充电过程；主边缘网关统计当前时刻执行充电的每个充电桩的即时充电功率值，将各个即时充电功率累加得到充电场站当前时刻的总充电功率值；将充电场站当前时刻的总充电功率值与预设的充电场站的最大充电功率值对比；当功率对比模块的结果为总充电功率值大于最大充电功率值时，主边缘网关根据预设的功率调整策略进行功率调整；当待充电车辆达到设定的要求时，充电管理平台发出停止充电的指令。本发明采用主网关和从网关的设计，有助于提高系统的无线通讯可靠性；避免一旦主网关出现异常，整个充电场站无法正常工作的问题；主网关和从网关在移动网络的选择上也可以选择备份，避免移动网络出现异常的情况。同时允许在同等配电情况下部署更多的充电桩，可以做到每个停车位都部署一个充电桩，运行中对充电场站的充电功率进行实时统计管理和调度，确保整体充电功率不超出配电限额，最大化满足充电需求，提升充电收益；不需要专人对充电位的占用进行管理，可以进一步减少管理成本。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种充电场站功率管理的网络架构，其特征在于，包括：

充电桩，包含直流充电桩和交流充电桩，负责为待充电车辆提供电能；

主边缘网关，与充电桩无线连接，负责实现各个充电桩与充电管理平台的通讯；

从网关，与充电桩无线连接，当主边缘网关出现故障时，负责实现各个充电桩与充电管理平台的通讯；

充电管理平台，与主边缘网关和从网关无线连接，负责对各个充电桩进行不间断的数据采集和监控，同时对充电桩的故障进行预警，同时在用户支付后发起充电请求，控制充电桩完成充电过程。

2.如权利要求1所述的充电场站功率管理的网络架构，其特征在于，主边缘网关，包含待充电车辆的身份认证、充电计费、功率管理及调度功能；

从网关，包含主边缘网关故障报警、身份认证及充电计费功能。

3.如权利要求1所述的充电场站功率管理的网络架构，其特征在于，主边缘网关，包括：

即时充电功率统计模块，负责统计当前时刻执行充电的每个充电桩的即时充电功率值，将各个即时充电功率累加得到充电场站当前时刻的总充电功率值；

服务器模块，与即时充电功率统计模块连接，负责接收即时充电功率值和总充电功率值的数据，并将数据无线传输至充电管理平台或APP终端；

功率对比模块，与即时充电功率统计模块连接，将充电场站当前时刻的总充电功率值与预设的充电场站的最大充电功率值对比；

功率调整模块，与功率对比模块连接，当功率对比模块的结果为总充电功率值大于最大充电功率值时，主边缘网关根据预设的功率调整策略进行功率调整。

4.如权利要求2所述的充电场站功率管理的网络架构，其特征在于，功率调整模块，包括：

功率调度算法选择子模块，负责与充电管理平台/运营APP通讯，获取运营方对功率调度的算法选择；运营方根据需要选择适合自己的功率调度算法，并通过后台或APP把选择的功率调度算法策略发给主边缘网关；

功率调整计算子模块，负责根据功率调度算法选择子模块给出的具体算法，对项目充电场站中相关充电桩的最大允许功率重新计算；

功率调整指令发送子模块，负责根据功率调整计算子模块给出的功率调整结果，向相关的充电桩下发功率调整指令并确保收到响应；当经过调整后的充电场站即时充电功率值累积得到的新的总充电功率值小于最大充电功率值，主边缘网关发出停止功率调整的指令。

5.如权利要求1所述的充电场站功率管理的网络架构，其特征在于，从网关上设置有负责主边缘网关故障报警的第一报警模块；

充电管理平台上设置有负责各个充电桩故障预警的第二报警模块。

6.如权利要求1所述的充电场站功率管理的网络架构，其特征在于，主边缘网关与WEB终端和APP终端无线连接；

WEB终端和APP终端上设置有：充电场站功率调度模块，以及：充电桩功率调试模块，充电桩功率调试模块负责实现当前充电桩的即时充电功率按照用户的需求设置；充电场站功率调度模块可选择适合的功率调度算法。

7.如权利要求1所述的充电场站功率管理的网络架构，其特征在于，充电桩功率调试模块，包括：

自动控制子模块，负责根据不同的策略实现充电桩充电的优先；

手动控制子模块，负责对每个充电桩的最大充电功率做出调整。

8.如权利要求7所述的充电场站功率管理的网络架构，其特征在于，自控控制模块，包括：

顺序充电控制子模块，负责按照先到先充顺序充电策略，当充电总功率临近最大功率值时，提示新用户前方还有几人排队充电中；如果是会员则优先充电；

充电方式选择子模块，负责在充电总功率临近最大功率值时，优先保证直流快充功率；限制交流慢充充电桩同时工作的数量和功率；

多人充电控制子模块，负责采用优先多人充电策略，通过调整直流快充的功率在同等功率限值下支撑多电动车同时充电；将交流桩从交流快充改成交流慢充；

智能调度模式子模块，负责在充电枪插入充电桩后的充电引导，充电桩获取到：当前电动车的电池SOC以及车辆识别码VIN；预估本次充电完成所需要的时间，并由充电场站系统自动控制实现车辆的智能充电过程。

9.如权利要求6所述的充电场站功率管理的网络架构，其特征在于，WEB终端和APP终端上还设置有：

充电目的选择模块，负责为用户提供按照金额充电还是充满为止的功能；

优化充电策略模块，负责为用户提供利用峰谷电价差降低充电电费的功能；

参与充电调度管理模块，负责在当前用户不能再规定时间内充满，给出服务费优惠的功能。

10.一种充电场站功率管理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

待充电车辆进入当前充电桩的停车位，通过主边缘网关进行用户的身份验证，身份验证通过后，由用户通过WED终端或APP终端进行充电的项目选择；

用户选择手动模式，按照用户设置进行充电；用户选择自动控制模式，由充电桩的充电枪对电池的容量进行采集，并按照容量进行充电率的设定；

充电开始后，主边缘网关建立充电桩与充电管理平台的通讯，充电管理平台对各个充电桩进行不间断的数据采集和监控，在用户支付后发起充电请求，控制充电桩完成充电过程；

主边缘网关统计当前时刻执行充电的每个充电桩的即时充电功率值，将各个即时充电功率累加得到充电场站当前时刻的总充电功率值；将充电场站当前时刻的总充电功率值与预设的充电场站的最大充电功率值对比；

当功率对比模块的结果为总充电功率值大于最大充电功率值时，主边缘网关根据预设的功率调整策略对充电桩的功率进行调整；主边缘网关把充电桩的功率调整指令下发到相应的充电桩，相应充电桩执行充电功率调整指令；当调整后的即时充电功率值累积得到的新的总充电功率值小于最大充电功率值，主边缘网关发出停止功率调整的指令；

当待充电车辆达到设定的要求时，充电管理平台发出停止充电的指令。

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