CN116029533A - 一种电动汽车有序充电系统管理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车有序充电系统管理方法及装置，涉及配电系统技术领域，包括用于采集监控下行节点设备数据并根据企业运营平台下发策略执行的有序充电边缘计算管理终端。还通过在充电过程中进行实时有序功率控制，从而，在台区充电负荷数据不足时，不直接关停队尾充电枪功率；而是结合充电队列各充电枪充电时长充电电量以及充电站模式，合理调节功率，提高用户体验感。此外，本申请中的有序充电边缘计算管理终端和有序充电模块均具备lora通信功能和HPLC通信功能；还提供设备防失联防死机处理等异常情况处理方法；边缘管理装置和有序充电模块之间的通信网络拓扑识别采用特征电流信号检测电路实现，使得设备整体运行更加安全，稳定。

Description

一种电动汽车有序充电系统管理方法及装置

技术领域

本发明属于配电系统技术领域，具体涉及一种电动汽车有序充电系统管理方法及装置。

背景技术

随着全球能源危机不断加深，石油煤炭等资源日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车发展的主攻方向，电动出行已经获得来自市场的深度普及和广泛认可，电动汽车不断超越燃油车消费，已然成为不可抵挡的时代趋势。随着电动汽车的增多，需要建设更多的充电设施满足其充电需求，同时电动车无序充电会电网带来一定的危害。

例如专利号CN108631310的专利文件，该专利文件公开了一种居民小区有序充电管理方法、装置及系统，管理方法包括安装有序充电管理装置采集用户数据和变压器数据进行智能化采集，通过负荷预测实现有序充电管理。虽然该方案可以实现智能化用电采集，提供了管理效率。

但是该方案存在一下几点缺陷：1）有序充电管理装置装配在配电房内，对现有的装配环境要求高，通信距离长，改造困难；2）用户表数据和台区负荷数据作为电网战略数据接入运营平台存在数据安全隐患；3）达到台区负荷限值后，直接关停充电队列最后一个充电桩，导致用户体验较差；4）未对用户进行充电时段引导，可能出现用电高峰时段集中充电情况；5）数据直接上送运营平台，充电过程中未考虑省监管平台监督，有序充电政府补贴可能导致财政经济损失；6）对台区负荷预测只满足台区负荷不超标，未考虑市政区域限电降负荷保证大区域用电安全，导致电网安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种电动汽车有序充电系统管理方法及装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

设计一种电动汽车有序充电系统管理装置，包括：

有序充电边缘计算管理终端，其用于采集监控下行节点设备数据并根据企业运营平台下发策略执行，并将数据上报至监管平台；

有序充电模块，其内嵌至充电桩中，用于高频采集充电桩运行数据，协议转化并将充电桩运行数据上报至有序充电边缘计算管理终端，以及接收有序充电边缘计算管理终端下发的功率调控指令；所述有序充电边缘计算管理终端和有序充电模块均具备lora通信功能和HPLC通信功能；

其中，HPLC通信的载波拓扑识别方法包括以下步骤：步骤1：持续进行连续电压采样，同时以流水线的方式并行处理前一时刻的采样数据；步骤2：采用基于FFT卷积神经网络的方法对采样数据进行高密度数据分析；步骤3：将多个滑窗数据的分析结果进行平均，把平均后的频谱模值作为载波信号的判决依据；步骤4：根据信号的频谱模值幅度进行阶梯分类，并输出16位调制信号编码；

边缘管理装置和有序充电模块之间的通信网络拓扑识别采用特征电流信号检测电路实现；

在充电过程中，有序充电管理终端进行实时有序功率控制：

当台区可用功率大于功率调节最小颗粒度时，从队首查询到队尾，充电队列中是否存在等待充电的充电枪，如果有，则优先保证充电枪满足最低启动功率充电，此时功率还充足；查询当前分配功率是否按额定功率充电，如果不是按额定功率充电，则重新投入功率；

当台区可用功率达到预设的低阈值时，从队尾查询到队首，挨个降低充电枪充电功率，对充电功率进行回收，保证台区可用功率保证在预设的范围里面；功率回收时，优先回收充电时长充电电量接近充满的充电枪，再根据队列先后顺序回收功率；

所述电动汽车有序充电系统管理装置提供设备防失联防死机处理功能：在充电桩投运上电运行后，有序充电模块会下发采集充电桩数据报文，连续抄读预设次数未收充电桩回码，则判定充电桩不在线，记录充电桩无有序充电功能信息，通过事件形式上报至有序充电网关，并通过有序充电网关上报至企业运营平台。

进一步的，还包括企业运营平台；

用户通过手机APP/微信小程序选择立即充、有序充、谷时充等充电方式进行充电；

企业运营平台根据用户的请求生成订单信息，下发至充电桩；

充电桩收到启动充电信息后，与车辆进行信息握手后，向有序充电模块请求当前充电功率。

进一步的，有序充电边缘计算管理终端收到请求功率报文后查询当前可用功率并告知该充电枪以多大的功率充电。

进一步的，所述查询当前可用功率并告知该充电枪以多大的功率充电，具体包括：

计算台区当前可用功率=当前负荷-充电桩已使用功率；当前可用功率大于充电桩额定功率时，下发按最大功率充电；

当前可用功率大于充电枪最低启动功率时，按照当前可用功率进行充电；

当前可用功率小于充电枪最低启动功率时，功率不足情况，根据再充充电队列中成员的充电电量充电时长降低再充的充电枪功率，满足当前请求充电枪最低启动功率充电。

进一步的，有序充电边缘计算管理终端按预设的周期将充电桩充电数据上送至监管平台。

进一步的，在通信不畅时，所述有序充电模块自动下发额定功率的60%请求功率。

本发明还提供一种电动汽车有序充电系统管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

安装上述任意一种电动汽车有序充电系统管理装置；

在充电过程中，进行实时有序功率控制：

当台区可用功率大于功率调节最小颗粒度时，从队首查询到队尾，充电队列中是否存在等待充电的充电枪，如果有，则优先保证充电枪满足最低启动功率充电，此时功率还充足；查询当前分配功率是否按额定功率充电，如果不是按额定功率充电，则重新投入功率；

当台区可用功率达到预设的低阈值时，从队尾查询到队首，挨个降低充电枪充电功率，对充电功率进行回收，保证台区可用功率保证在预设的范围里面；功率回收时，优先回收充电时长充电电量接近充满的充电枪，再根据队列先后顺序回收功率。

进一步的，还包括功率投放管理：

计算台区当前可用功率=当前负荷-充电桩已使用功率；当前可用功率大于充电桩额定功率时，下发按最大功率充电；

当前可用功率大于充电枪最低启动功率时，按照当前可用功率进行充电；

当前可用功率小于充电枪最低启动功率时，功率不足情况，根据再充充电队列中成员的充电电量充电时长降低再充的充电枪功率，满足当前请求充电枪最低启动功率充电

本发明提出的一种电动汽车有序充电系统管理方法及装置，有益效果在于：

（1）、本发明中，有序充电边缘计算管理终端安装方便、不受运行环境影响、设备成本低、经济效益高；同时有序充电模块即插即用、小巧轻便供电便利。

（2）、本发明中，在台区充电负荷数据不足时，不直接关停队尾充电枪功率；而是结合充电队列各充电枪充电时长充电电量以及充电站模式，合理调节功率，提高用户体验感。

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是本发明的一种电动汽车有序充电系统管理方法的流程示意图。

实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现结合说明书附图，详细说明本发明的结构特点。

参见图1，本发明提供一种电动汽车有序充电系统管理方法及装置，其中，电动汽车有序充电系统管理装置包括有序充电边缘计算管理终端、有序充电模块、监管平台和企业运营平台。

有序充电边缘计算管理终端基于lora通信和HPLC通信，其支持双4G功能，lora节点设备接入，采集监控下行节点设备数据并根据企业运营平台下发策略执行，并将数据上报至国家电网省监管平台。

其中，HPLC通信的载波拓扑识别方法包括以下步骤：步骤1：持续进行连续电压采样，同时以流水线的方式并行处理前一时刻的采样数据；步骤2：采用基于FFT卷积神经网络的方法对采样数据进行高密度数据分析；步骤3：将多个滑窗数据的分析结果进行平均，把平均后的频谱模值作为载波信号的判决依据；步骤4：根据信号的频谱模值幅度进行阶梯分类，并输出16位调制信号编码；边缘管理装置和有序充电模块之间的通信网络拓扑识别采用特征电流信号检测电路实现。

其中，低频电力线载波拓扑识别方法采用申请号为202210285044 .8中的方法，公开了一种低频电力线载波拓扑识别方法，其中，包括以下步骤：步骤1：持续进行连续电压采样，同时以流水线的方式并行处理前一时刻的采样数据；步骤2：采用基于FFT卷积神经网络的方法对采样数据进行高密度数据分析；步骤3：将多个滑窗数据的分析结果进行平均，把平均后的频谱模值作为载波信号的判决依据；步骤4：根据信号的频谱模值幅度进行阶梯分类，并输出16位调制信号编码。

特征电流信号检测电路采用申请号为202210559636.4中的电路实现，公开了一种特征电流信号检测电路，其中，包括：高通滤波器，滤除工作频率信号外的噪声；信号放大回路，同时对工作频率信号及邻频噪声进行放大，但对工作频率信号的增益大于对邻频噪声的增益；噪声放大回路，同时对邻频噪声及工作频率信号进行放大，但对邻频噪声的增益大于对工作频率信号的增益；差分放大器，将噪声作为负反馈，利用经噪声放大回路增益的邻频噪声消除信号放大回路里的噪声。

有序充电模块基于lora通信和HPLC通信，可实现即插即用内嵌至充电桩中，高频采集充电桩运行数据，协议转化并将充电桩运行数据上报至有序充电边缘计算管理终端，以及接收有序充电边缘计算管理终端下发的功率调控指令，在通信不畅时，自动下发额定功率的60%请求功率，保证充电桩正常充电。

监管平台具体是国家电网省政府平台，其通过用电信息采集系统采集到的台区负荷数据历史走势以及整片区域电网负荷，生成台区充电桩负荷预测曲线，不仅保障单台区用电安全更需确保整片区电网安全。

企业运营平台获取到台区充电桩负荷预测曲线下发至有序充电边缘计算管理终端；

有序充电边缘计算管理终端根据充电桩负荷预测曲线实时调控充电枪充电功率。

用户在进行充电时，流程如下：

企业运营平台根据台区充电情况以及当前电价推荐充电方式同步至手机APP或微信小程序，对用户充电行为进行引导。

1、用户N通过手机APP/微信小程序根据自身需求选择立即充、有序充、谷时充等充电方式进行充电；

2、企业运营平台生成订单信息，下发至充电桩；

3、充电桩收到启动充电信息后，与车辆进行信息握手后，向有序充电模块请求当前充电功率；

4、有序充电模块收到功率请求后，转换协议通过LORA通信向有序充电边缘计算管理终端请求当前充电功率；

5、有序充电边缘计算管理终端收到请求功率报文后查询当前可用功率并告知该充电枪以多大的功率充电；此处涉及功率投放管理方法如：

1）计算当前台区可用功率=当前台区负荷-充电桩已使用功率；当前可用功率充足即大于充电桩额定功率时，下发按最大功率充电；

2）当前可用功率大于充电枪最低启动功率时，按照当前可用功率进行充电；

3）当前可用功率小于充电枪最低启动功率时，功率不足情况，根据再充充电队列中成员的充电电量充电时长降低再充的充电枪功率，满足当前请求充电枪最低启动功率充电；且根据厂站不同，优先调控充不同，如小区充电站优先降直流充电桩功率、商业厂站优先降交流桩充电功率；而且根据运营平台下发充电需求，优先调控参与有序充的充电枪；

6、有序充电边缘计算管理终端按一定的周期将充电桩充电数据上送至省政府平台；

7、用户N通过手机APP/微信小程序根据自身需求选择立即充、有序充、谷时充等充电方式进行充电；

8、重复1、2、3、4步；

9、有序充电高频采集充电桩数据，根据一定的上报规则上报至有序充电管理终端；

10、有序充电管理终端接收到交易数据上报（充电功率、充电时长、充电电量）更新当前充电功率，通过实时功率回收方法，合理分配台区功率；

11、在充电过程中，有序充电管理终端进行实时有序功率控制，方法如下：

1）当台区可用功率大于功率调节最小颗粒度时，从队首查询到队尾，充电队列中是否存在等待充电的充电枪，如果有，优先保证充电枪满足最低启动功率充电，此时功率还充足，当前分配功率是否按额定功率。

本发明提供的一种充电桩有序充电系统管理方法，适用于上述的一种充电桩有序充电系统管理装置，充电桩内分别配置一有序充电模块模块，有序充电模块与连接充电桩的一目标电动汽车建立通信连接；有序充电边缘计算管理终端，用于接收运营平台时段负荷曲线、充电需求信息；其根据运行平台指令统筹管理下行充电桩充电功率，实时动态调节，并将控制结果上送至国家电网省监管平台和企业运营平台。

如果图1所示，有序充电管理系统流程如下：

步骤S1：国家电网省政府平台根据区域用户负荷数据，大数据分析生成台区时段充电桩负荷曲线；

步骤S2：企业运营平台接收时段充电桩负荷预测曲线下发至有序充电边缘计算管理终端；

步骤S3：充电站现场安装时，企业运营平台将充电桩充电枪信息执行策略下发至有序充电边缘计算管理终端；

步骤S4：用户N通过微信小程序/手机APP启动充电，企业运营平台将订单信息下发至充电桩；

步骤S5：充电桩接收启动充电订单信息后，与电动汽车通信握手后，向有序充电模块请求当前充电功率；

步骤S6：有序充电模块接收请求功率信息后转发至有序充电边缘计算管理终端；

步骤S7：有序充电边缘计算管理终端收到请求充电信息，根据台区当前充电负荷，生成当前充电枪可启动充电功率值；

步骤S8：有序充电边缘计算管理终端根据生成功率值下发至有序充电模块并传至充电桩启动当前功率值充电；

步骤S9：充电过程中，有序充电边缘计算管理终端根据策略企业运营平台策略执行，并将策略结果数据上报至企业运营平台以及国家电网省政府平台；

在步骤S7之前，本发明提供一个功率请求流程方法：

步骤A1：有序充电边缘计算管理终端收到有序充电模块请求功率信息后，计算当前台区充电桩可用功率P0；

步骤A2： 当前充电桩是直流充电桩；若不是直流充电桩而是交流充电桩则转向步骤A7；

步骤A3： 当前充电队列中存在同充电桩的其他枪在充电，若不存在其他枪在充电则执行步骤A7；

步骤A4： 更新当前充电桩所属充电枪最大输出功率，将充电桩额定功率平均分配到每把枪，分配完后充电枪的最大输出功率PnMax；

步骤A5： PnMax小于同桩充电枪当前分配功率，若大于同充电桩充电枪的分配功率则执行步骤A7；

步骤A6： 将在充电的充电枪当前分配功率Pnf=PnMax，对该充电枪下调功率至PnMax，下发功率调控命令；

步骤A7： P0小于该枪最低启动功率PnMin,若P0大于等于PnMax则当前充电枪n分配功率Pnf为PnMax,跳转至A15；若P0小于PnMax则当前充电枪n分配功率Pnf为P0,跳转至A15；

步骤A8： 计算该充电枪需要其他充电枪需要调节的功率Pt=PnMin-P0，充电队列中存在直流桩充电,若不存在直流桩则将请求充电桩n的分配功率配置成Pnf=0,等待台区可用功率回升，跳转至步骤A15；

步骤A9：优先获取充电队列直流队尾成员i，并计算该成员可调节功率Pi=分配功率Pif-最小启动功率PiMin；

调节完直流桩还不满足条件，则获取充电队列中交流桩队列成员调节；

优选，功率调节过程中增加充电时长充电电量，接近充满的充电枪优先考虑被调节；

步骤A10：Pi小于等于Pt则跳转A11，若Pi大于等于Pt则执行步骤A13；

步骤A11： 将获取成员i的分配功率Pif配置成=PiMin,并调节该成员充电功率，下发功率调控命令；

步骤A12：Pt=Pt-Pi,获取队列向前移动，跳转至A9；

步骤A13：将获取成员i的分配功率配置成Pif=Pif-Pt,并调节该成员充电功率，下发功率调控命令；

步骤A14：Pt小于等于0，将请求充电的充电枪n的分配功率Pnf设置为PnMin，若Pt大于0则将请求充电桩n的分配功率配置成Pnf=0,等待台区可用功率回升跳转至步骤A15；

步骤A15： 将充电枪N加入充电队列中，将请求功率值设置为Pnf,下发功率调控命令；

步骤A16：启动充电结束，开始充电，跳转至步骤S8；

进入充电过程中，随着台区负荷的变化，有序充电边缘计算管理终端根据充电策略充电需求充电时长充电时长合理调控各充电枪充电功率，本发明提供一个功率调控方法：

有序充电边缘计算终端下发上调功率调节命令后，不立马开始功率调控，功率上升爬坡需要一定的时间，若此时就开始调节会降低功率调节效率，更可能会导致越过当前台区可用负荷，影响充电安全，引入功率爬坡稳定时间；

步骤B1：功率过程中实时功率调节监控；

步骤B2： 功率爬坡稳定时间未到则进入步骤B3，功率爬坡稳定时间到则进入步骤B4；

步骤B3： 功率调控结束，等待下一个周期，跳转进去步骤B1；

步骤B4：计算当前台区充电桩可用功率P0=台区当前最大负载Pmax-台区当前充电枪分配功率之和Pf；

电网功率以及充电过程中存在功率波动，直接调节就可能导致功率调控过于频繁，导致冗余，即增加功率波动参数Q，大于功率波动参数Q才参与调节；

步骤B5：P0的绝对值大于等于Q，P0的绝对值小于Q，跳转进入步骤B3；台区剩余功率P0小于等于0，台区功率不足进入步骤B6；若台区功率充足进入步骤B12；

有序充电边缘计算管理终端根据运营平台策略，增加调控配置，如居民小区充电桩，功率不足优先下调直流充电桩，功率充足优先上调交流桩，而充电厂站，功率不足优先调节交流充电桩，功率充足优先上调直流桩；深化用户体验以及提供充电安全；

步骤B6： 统计充电队列中直流桩队列Cn，可调节功率之和Pck=Pf-Pmin；

步骤B7： 根据充电时长充电电量依次降低将队列中成员的分配功率设置为最低启动功率Pmin，并下发调控功率指令，直至可用功率大于0；

步骤B8：此时台区可用功率小于0，则跳转至B9；若台区可用功率大于等于0，则跳转B19；

步骤B9：重新统计充电队列中直流桩队列Dn，依次将充电成员分配功率设置为0即处理等待状态，并下调功率，直至可用功率大于0；

步骤B10：此时台区可用功率小于0，则跳转至B11；若台区可用功率大于等于0，则跳转B19；

步骤B11：统计通电队列中交流桩，按照直流桩分配方法，下调充电成员功率值；

步骤B12：统计充电队列中排队等待充电的交流桩队列An，最低启动功率之和PAz；

步骤B13：将等待成员PAi的分配功率依次设置为充电枪最小启动功率Pmin,并上调充电成员功率，下调调控指令，直至台区可用功率小于0；

步骤B14：台区可用功率大于0，则跳转至B15；若台区可用功率小于0，则跳转至B19； 步骤B15：重新统计充电队列中交流桩队列Bn，依次查询成员可向上调节功率Pk(Pmax-Pmin)之和PBz；

步骤B16：将成员PBi的分配功率依次设置为充电枪最大输出功率Pmax,并下发上调功率指令；

步骤B17：台区可用功率大于0，则跳转至B18；若台区可用功率小于0，则跳转至B19；

步骤B18：统计充电队列中直流桩队列，按照交流桩上调分配方法，上调功率值；

步骤B19：充电过程中实时功率调节结束，等待下一个周期进行实时调控；

有序充电过程中台区功率充足情况下，有序充电边缘计算管理终端分配功率过大，但电动汽车接受功率低于分配功率，导致台区功率浪费，并且交易结束，立即将充电枪删除充电队列，此发明提供一种功率回收方法：

步骤C1：有序充电模块按一定频率采集充电枪充电数据；

步骤C2：有序充电模块采用空闲工作不同频率上送充电运行状态数据，同时增加垮功率死去上送；

步骤C3：有序充电边缘计算管理终端接受充电枪N数据上报，遥测数据上报，则跳转至C4，若是交易结束数据上报，则跳转至步骤C6；

步骤C4：更新充电枪实时数据至数据中心，更新当前充电列表对应成员中当前充电功率、充电时长以及充电电量，用于后续功率调节；

步骤C5：功率爬坡时间到，当前充电枪分配功率Pf-当前充电功率Pc大于等于功率波动值Q，充电枪分配功率Pf设置成当前充电功率Pc；且将此时充电枪的最大输出功率Pmax设置成当前分配功率Pf，功率回收；

步骤C6：存在同充电桩的充电枪i充电，将该充电枪的最大输出功率PiMax等于充电桩额定功率；若是多枪充电枪则将在充电桩额定功率平均分配到充电枪作为充电枪最大输出功率；若不存在同桩充电枪在充电，跳转至步骤C7；

步骤C7：将该充电枪从充电队列删除；

步骤C8：有序充电模块数据上报处理结束。

还需要补充的是：基于上述的一种电动汽车有序充电系统管理方法及装置，本发明还提供系统应急处理功能，包括设备防失联防死机等异常情况的处理方法，采用云边端协同异常处理机制，应对运行过程中的各种突发情况，保证系统运行安全，具体包括以下三个机制：

机制一：有序充电模块异常处理机制：

在启动充电过程中，有序充电模块收不到有序充电网关回码，保证用户正常使用，充电站正常投运，按照额定功率一定比例充电，比例参数可通过有序充电网关进行设置，具体需要根据充电站规模确定；

步骤A1：有序充电模块收到充电桩请求启动功率；

步骤A2：有序充电模块向有序充电网关请求台区可用功率；

步骤A3：正常情况，有序充电模块收到有序充电网关响应、收到台区可用功率后下发给充电桩启动充电；若此时由于有序充电网关下行无线通信网络不稳定，有序充电模块在规定时间内未收到有序充电网关回码；

步骤A4：有序充电模块向上请求次数小于等于三次，等待超时后，重新请求一次，跳转至步骤A2；若强求三次还未收到有序充电网关响应，则有序充电模块读取充电桩额定功率，按额定功率60%作为充电桩启动充电功率；

在结束交易过程中，有序充电模块上报交易结束事件，为确保有序充电网关收到该事件，有序充电模块会一直按一定周期上报，直至收到有序充电网关回码确认；

在充电桩投运上电运行后，有序充电模块会下发采集充电桩数据报文，连续抄读5次未收充电桩回码，则判定充电桩不在线，记录充电桩无有序充电功能信息，通过事件形式上报至有序充电网关，并通过有序充电网关上报至企业运营平台，由运营平台派维护人员进行现场维修；

步骤B1：充电桩投运上电运行后，有序充电模块按照一定的频率采集充电桩数据；

步骤B2：有序充电模块等待充电桩回码，等待超时未收到回码次数小于等于10次，则跳转至B1；若连续采集超过10次未收到回码。确认充电桩失联；

步骤B3：有序充电桩将充电桩异常信息上报至有序充电网关；

步骤B4：有序充电网关将充电桩异常信息上报至企业运营平台；

步骤B5：企业运营平台通知运维管理系统；

步骤B6：运维管理系统生成维护单，派单通知运维人员到现场解决问题。

机制二：有序充电网关应急处理机制：

1）下行通信不稳定有序充电网关为收到充电桩请求启动功率报文导致该充电枪不在充电队列中脱离有序充电网关控制；有序充电网关接收到该充电枪数据上报信息，则将该充电桩重新加入充电队列，并对功率进行重新分配，纳入有序充电管控；

2）有序充电网关收到交易结束和事件上报信息后立即给有序充电模块回复响应消息；

3）有序充电网关下发功率下调指令后，充电枪当前功率并未下调；有序充电网关对台区可用功率进行重新分配；

步骤C1：充电枪1当前充电功率60KW，有序充电网关根据当前台区可用功率和需求策略，下调充电枪1功率至30KW；

步骤C2：充电枪1上报充电枪枪当前充电功率60KW，即充电枪1功率未下调；

步骤C3：当前可用功率不足，有序充电网关根据充电电量充电时长以及充电优先级，下调其他充电枪功率以满足所有充电桩负荷低于台区充电最大负荷；

步骤C4：将充电枪1功率控制异常信息，上报至企业运营平台后，跳转至步骤B5；

4）有序充电网关连续15分钟未收到充电桩数据上报，则认为该充电桩失联，跳转至步骤B4；

5）上行4G通信不稳定异常，有序充电网关无法接收台区充电负荷曲线，本发明公开一个有序充电网关自学习预测台区充电负荷曲线方法；该方法只有在4G不稳定收不到企业运营平台负荷曲线时才触发；

步骤D1：4G通信异常，有序充电网关收不到企业运营平台心跳响应报文；

步骤D2：台区当前负荷预测曲线无效；

步骤D3：有序充电网关从历史数据获取前7日负荷曲线；

步骤D4：统计前7日负荷曲线每个对应时刻i的负荷值，生成新的某时刻负荷曲线Pi序列；

步骤D5：某时刻负荷曲线，单边下行，则后一日此时刻负荷值P同比例下降；若单边上行或上下浮动则后一日此时刻负荷值为7日平均值；

步骤D6：统计完成，生成后一日96点负荷预测曲线；

步骤D7：有序充电网关临时采用网关负荷预测曲线进行功率调控；

步骤D8：等待通信恢复后运营平台负荷参数下发；

步骤D9：有序充电采用运营平台负荷参数进行功率调控；

6）企业运行平台下发的负荷曲线、充电需求、控制策略保存在数据中心，充电过程中按照一定周期将充电队列信息写入数据中心；防止重启后充电队列信息以及参数数据丢失。

机制三：企业运营平台应急处理方法：

 1）企业运营平台与有序充电网关保持心跳机制，检测到有序充电网关失联后，实时监测网关下充电桩功率数据，当所有充电桩当前功率接近台区负荷限制时，触发启动应急有序充电小系统。该系统通过统计充电桩充电时长充电电量调节充电桩充电功率，充电电量充电时间越长的充电枪优先被下调功率，保证在充电网关失联后，充电桩还处于有序充电状态以及台区用电安全；

步骤E1：检测到有序充电网关N失联；

步骤E2：通知运维系统，派发检修单，通知运维人员现场维护；

步骤E3：实时监测有序充电网关N所有充电桩运行信息；

步骤E4：所有充电桩充电功率未接近台区负荷限值时，有序充电网关自行功率分配管理；若接近台区负荷限值时，启动应急有序充电小系统接管充电桩功率分配功能；

2）通信恢复后有序充电网关重新上线后，查询有序充电网关负荷参数，核对参数是否有误，若有序充电网关负荷参数与平台参数不一致则重新下发；若一直则不下发；

3）企业运营平台收到网关上报的事件信息后，通知运维系统派发检修单，通知运维人员进行现场维护，排查解决问题。

综上所述，本发明的一种电动汽车有序充电系统管理方法及装置中，有序充电边缘计算管理终端安装方便、不受运行环境影响、设备成本低、经济效益高；有序充电模块即插即用、小巧轻便供电便利；本发明无需采集台区变压器负荷数据、用户负荷数据等电网战略安全数据，不会导致数据泄密；本发明通过国家电网省平台负荷预测曲线，不仅可以调节本台区充电桩有序充电，保证台区用电安全；而且可以实现省平台大区域有序充电，保证大区域电网安全；提高经济效益；本发明中在台区充电负荷数据不足时，不直接关停队尾充电枪功率；而是结合充电队列个充电枪充电时长充电电量以及充电站模式，合理调节功率，提高用户体验感；本发明中手机APP/微信小程序提供有序充、立即充、谷时充等模式，采用不同的电价，引导用户参与有序充电以及建议用户谷时充电；本发明中充电站参与大区域降负荷参与有序充电，厂站运行过程中将充电枪运行数据报送至国家电网省监管平台，满足国家电网省监管平台对区域厂站充电参与度进行监管。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动汽车有序充电系统管理装置，其特征在于，包括：

有序充电边缘计算管理终端，其用于采集监控下行节点设备数据并根据企业运营平台下发策略执行，并将数据上报至监管平台；

有序充电模块，其内嵌至充电桩中，用于高频采集充电桩运行数据，协议转化并将充电桩运行数据上报至有序充电边缘计算管理终端，以及接收有序充电边缘计算管理终端下发的功率调控指令；所述有序充电边缘计算管理终端和有序充电模块均具备lora通信功能和HPLC通信功能；

其中，HPLC通信的载波拓扑识别方法包括以下步骤：步骤1：持续进行连续电压采样，同时以流水线的方式并行处理前一时刻的采样数据；步骤2：采用基于FFT卷积神经网络的方法对采样数据进行高密度数据分析；步骤3：将多个滑窗数据的分析结果进行平均，把平均后的频谱模值作为载波信号的判决依据；步骤4：根据信号的频谱模值幅度进行阶梯分类，并输出16位调制信号编码；

边缘管理装置和有序充电模块之间的通信网络拓扑识别采用特征电流信号检测电路实现；

在充电过程中，有序充电管理终端进行实时有序功率控制：

当台区可用功率大于功率调节最小颗粒度时，从队首查询到队尾，充电队列中是否存在等待充电的充电枪，如果有，则优先保证充电枪满足最低启动功率充电，此时功率还充足；查询当前分配功率是否按额定功率充电，如果不是按额定功率充电，则重新投入功率；

当台区可用功率达到预设的低阈值时，从队尾查询到队首，挨个降低充电枪充电功率，对充电功率进行回收，保证台区可用功率保证在预设的范围里面；功率回收时，优先回收充电时长充电电量接近充满的充电枪，再根据队列先后顺序回收功率；

所述电动汽车有序充电系统管理装置提供设备防失联防死机处理功能：在充电桩投运上电运行后，有序充电模块会下发采集充电桩数据报文，连续抄读预设次数未收充电桩回码，则判定充电桩不在线，记录充电桩无有序充电功能信息，通过事件形式上报至有序充电网关，并通过有序充电网关上报至企业运营平台。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车有序充电系统管理装置，其特征在于：还包括企业运营平台；

用户通过手机APP/微信小程序选择立即充、有序充、谷时充等充电方式进行充电；

企业运营平台根据用户的请求生成订单信息，下发至充电桩；

充电桩收到启动充电信息后，与车辆进行信息握手后，向有序充电模块请求当前充电功率。

3.如权利要求2所述的一种电动汽车有序充电系统管理装置，其特征在于：有序充电边缘计算管理终端收到请求功率报文后查询当前可用功率并告知该充电枪以多大的功率充电。

4.如权利要求3所述的一种电动汽车有序充电系统管理装置，其特征在于：所述查询当前可用功率并告知该充电枪以多大的功率充电，具体包括：

计算台区当前可用功率=当前负荷-充电桩已使用功率；当前可用功率大于充电桩额定功率时，下发按最大功率充电；

当前可用功率大于充电枪最低启动功率时，按照当前可用功率进行充电；

当前可用功率小于充电枪最低启动功率时，功率不足情况，根据再充充电队列中成员的充电电量充电时长降低再充的充电枪功率，满足当前请求充电枪最低启动功率充电。

5.如权利要求1所述的一种电动汽车有序充电系统管理装置，其特征在于：有序充电边缘计算管理终端按预设的周期将充电桩充电数据上送至监管平台。

6.如权利要求1所述的一种电动汽车有序充电系统管理装置，其特征在于：在通信不畅时，所述有序充电模块自动下发额定功率的60%请求功率。

7.一种电动汽车有序充电系统管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

安装如权利要求1至6任一项所述的一种电动汽车有序充电系统管理装置；

在充电过程中，进行实时有序功率控制：

当台区可用功率大于功率调节最小颗粒度时，从队首查询到队尾，充电队列中是否存在等待充电的充电枪，如果有，则优先保证充电枪满足最低启动功率充电，此时功率还充足；查询当前分配功率是否按额定功率充电，如果不是按额定功率充电，则重新投入功率；

当台区可用功率达到预设的低阈值时，从队尾查询到队首，挨个降低充电枪充电功率，对充电功率进行回收，保证台区可用功率保证在预设的范围里面；功率回收时，优先回收充电时长充电电量接近充满的充电枪，再根据队列先后顺序回收功率。

8.根据权利要求7所述的一种电动汽车有序充电系统管理方法，其特征在于，还包括功率投放管理：

计算台区当前可用功率=当前负荷-充电桩已使用功率；当前可用功率大于充电桩额定功率时，下发按最大功率充电；

当前可用功率大于充电枪最低启动功率时，按照当前可用功率进行充电；

当前可用功率小于充电枪最低启动功率时，功率不足情况，根据再充充电队列中成员的充电电量充电时长降低再充的充电枪功率，满足当前请求充电枪最低启动功率充电。

Images