CN116039437A - 一种大功率液冷充电桩的能量调度系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大功率液冷充电桩的能量调度系统，系统包括：智能终端，负责对液冷充电桩监控，实时获取液冷充电桩常态运行及充电工作时的数据；服务器，与智能终端连接，接收智能终端采集的液冷充电桩常态运行及充电工作时的数据，并进行数据分析；能量调度模块，与服务器连接，根据服务器数据分析的结果，执行液冷充电节点的能量调度。本发明采用液冷充电节点、智能终端、服务器和能量调度模块，基于物联网技术，实现了智能终端和服务器与液冷充电节点的物物通信，对液冷充电桩监控，能够获取到液冷充电桩的实时数据，数据获取及时且准确，能准确的分析出液冷充电桩所需要的能量，为能量的调配提供稳定且可靠的数据。

Description

一种大功率液冷充电桩的能量调度系统

技术领域

本发明涉及液冷充电桩技术领域，特别涉及一种大功率液冷充电桩的能量调度系统。

背景技术

电动汽车市场的快速发展，以及政府政策的大力扶持，极大地调动了充电设施行业发展。然而充电基础设施结构性供给不足，制约了电动汽车行业的发展；液冷充电桩是在电缆和充电枪之间设置一个专门的循环通道，通道内加入起散热作用的冷却液，通过动力泵推动液体循环从而把热量带出；液冷充电其优势主要有以下几个方面：绿色节能、环境适应性强、安全性高，维护便捷、可靠性高、寿命长等。

现有技术一，CN202210385570.1一种汇流充电装置及充电桩能量调度方法，该汇流充电装置包括：充电桩集线器和第一充电枪；其充电桩集线器上设置有至少两个车辆插座，用于连接相应充电桩的充电枪；虽然该充电桩集线器用于对各车辆插座接收到的充电电流进行汇集，并通过该第一充电枪为电动汽车进行充电；进而，当电动汽车只有一个直流充电口，且有大功率充电需求时，可以将多个小功率充电桩的能量进行汇集，以满足其充电需求，但是没有对充电桩的状态及充电过程中的数据进行监测，导致不能及时准确的对充电桩进行能量调度。

现有技术二，CN201210364913.2一种电动汽车充电桩及其运行方法，充电桩包括控制单元、储能模块、通信模块、能量调度模块和输出接口，控制单元控制连接通信模块、能量调度模块和输出接口，储能模块与能量调度模块相互连接；储能模块存储电能；通信模块与配电网系统通信，接受配电网系统的指令，配电网系统的指令中包含电网负荷情况；能量调度模块根据电网负荷情况、储能模块情况和用户需求确定充电桩的电能信号补给来源；输出接口根据能量调度模块确定电能补给来源将电网或者电网和储能模块提供的电源输出给用户电动汽车。虽然实现了充电桩能量调度，但是能量调度的运行没有根据充电桩的运行状态进行，参考数据有局限性且不准确。

现有技术三，CN201310234988.3一种电动汽车多口直流充电桩及其控制方法，包括中央控制单元、计费单元、刷卡单元、能量调度单元、人机界面单元、通信单元、充电接口和导引控制单元；中央控制单元分别与计费单元、刷卡单元、能量调度单元、人机界面单元、充电接口和导引控制单元连接；导引控制单元与充电接口连接；中央控制单元和充电接口分别配有通信单元，用于与充电机通信；虽然通过能量调度单元的计算和中央控制单元的控制，实现直流充电桩可一桩多用的功能，提高了能量使用率，节省了多个充电桩占地的资源问题。虽然多口直流充电桩可以接受上级监控系统管理和调度，在电网负荷高峰情况下，可调整充电输出功率，减小对电网的影响，但是没有实现充电桩能量的调度，仅调整了充电输出功率，没有解决根本的问题，且影响充电效率和时间。

目前现有技术一、现有技术二和现有技术三存在充电桩的能量调度方式单一，且数据来源不可靠，导致充电桩的能量调度不准确，影响充电时间和效率的问题，因而，本发明提供大功率液冷充电桩的能量调度系统，通过对液冷充电桩的监控，实时获取分析充电桩常态运行及充电工作时的数据，及时进行能量调度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种大功率液冷充电桩的能量调度系统，包括：

智能终端，负责对液冷充电桩监控，实时获取液冷充电桩常态运行及充电工作时的数据；

服务器，与智能终端连接，接收智能终端采集的液冷充电桩常态运行及充电工作时的数据，并进行数据分析；

能量调度模块，与服务器连接，根据服务器数据分析的结果，执行液冷充电节点的能量调度。

可选的，液冷充电节点，与智能终端无线连接，负责实现能量的输入信号和输出信号，并与电动汽车连接进行充电。

可选的，液冷充电节点上安装有无线通信设备，无线通信设备以无线的形式将液冷充电桩的能量的输出信号和输入信号发送至智能终端。

可选的，输入信号为液冷充电桩输入的交流电的电能信号，输出信号为液冷充电桩输出的交流电或直流电的电能信号。

可选的，无线通信设备通过对输入信号进行压缩采样，对输入的信号进行重构。

可选的，无线通信设备外部连接有提升电源稳定性的稳压电路，稳压电路的具体连接关系为：无线通信设备的电源VCC端与控制器U的电源输入端VIN、使能脚EN和电容C1的正极连接，无线通信设备的接地端GND与控制器U的接地端GND和电容C1的负极连接，电容C1的负极连接GND端，无线通信设备上还设置有输入端TXD、输出端RXD和重启端REST，输入端TXD与液冷充电节点的输出端，输出端RXD与智能终端的输入端连接，控制器U的电源输出端VOUT与电源VDD端、电容C3的正极和电容C4的正极连接，电容C3的负极和电容C4的负极连接GND端，控制器U的旁路引脚BP连接电容C2的正极，电容C2的负极连接GND端。

可选的，智能终端，包括：

运行数据获取模块，负责获取液冷充电桩正常运行时的电压、电流及电压波动范围；

充电数据获取模块，负责获取液冷充电桩充电时的输入电压、输出电压、输出电流及输入电流；

数据汇总模块，将运行数据获取模块和充电数据获取模块采集的信息汇总，并发送至服务器。

可选的，数据汇总模块，包括：

第一数据处理子模块，获取液冷充电桩正常运行时的电压及电流，得到液冷充电桩的运行功率的上限；

第二数据处理子模块，获取液冷充电桩充电时的输入电压、输出电压、输出电流及输入电流，得到液冷充电桩充电时输入功率及输出功率；

数据属性分类模块，将液冷充电桩能量的输入功率和输出功率、液冷充电桩的运行功率的上限和下限和液冷充电桩充电时输入功率及输出功率分类存储。

可选的，服务器，包括：

总功率计算模块，负责接收液冷充电桩充电时输入功率及输出功率，得到液冷充电桩当前运行的总功率；

功率差值模块，负责获取液冷充电桩的运行功率的上限与液冷充电桩当前运行的总功率的功率差值；

功率对比模块，负责在液冷充电桩充电时输入功率不超过功率差值的情况下，若液冷充电桩的储能电池或其他液冷充电桩处于充电或待机状态，则降低液冷充电桩的输出功率和/或储能电池的充电功率，并增加液冷充电桩当前运行的总功率；增加后的液冷充电桩当前运行的总功率小于或等于液冷充电桩的运行功率的上限。

可选的，能量调度模块，包括：

储能电池功率调节子模块，接收服务器的控制，在液冷充电桩充电时输入功率不超过功率差值的情况下，液冷充电桩的储能电池处于充电或待机状态，则降低储能电池的充电功率，并增加液冷充电桩当前运行的总功率；

液冷充电桩功率调节子模块，接收服务器的控制，在液冷充电桩充电时输入功率不超过功率差值的情况下，若其他液冷充电桩处于充电或待机状态，则降低液冷充电桩的输出功率，并增加液冷充电桩当前运行的总功率。

本发明采用液冷充电节点、智能终端、服务器和能量调度模块，基于物联网技术，实现了智能终端和服务器与液冷充电节点的物物通信，对液冷充电桩监控，能够获取到液冷充电桩的实时数据，数据获取及时且准确，能准确的分析出液冷充电桩所需要的能量，为能量的调配提供稳定且可靠的数据；实时获取分析液冷充电桩常态运行及充电工作时的数据，根据服务器分析数据的结果及时进行能量调度，采用此方式解决了现有技术的采集数据单一且不可靠的问题，获取液冷充电桩的数据全面，获取实现液冷充电桩能量调度的原始数据，最终实现液冷充电桩准确的能量调度，实现电动汽车的快速充电，提高充电效率。

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为本发明实施例中大功率液冷充电桩的能量调度系统框图；

图2为本发明实施例中稳压电路连接图；

图3为本发明实施例中智能终端框图；

图4为本发明实施例中数据汇总模块框图；

图5为本发明实施例中服务器框图。

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。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。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所示，本发明实施例提供了一种大功率液冷充电桩的能量调度系统，包括：

液冷充电节点，负责实现能量的输入信号和输出信号，并与电动汽车连接进行充电；

智能终端，与液冷充电节点无线连接，负责对液冷充电桩监控，实时获取液冷充电桩常态运行及充电工作时的数据；

服务器，与智能终端连接，接收智能终端采集的液冷充电桩常态运行及充电工作时的数据，并进行数据分析；

能量调度模块，与服务器连接，根据服务器数据分析的结果，执行液冷充电节点的能量调度。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明采用液冷充电节点、智能终端、服务器和能量调度模块，基于物联网技术，实现了智能终端和服务器与液冷充电节点的物物通信，对液冷充电桩监控，能够获取到液冷充电桩的实时数据，数据获取及时且准确，能准确的分析出液冷充电桩所需要的能量，为能量的调配提供稳定且可靠的数据；实时获取分析液冷充电桩常态运行及充电工作时的数据，根据服务器分析数据的结果及时进行能量调度，采用此方式解决了现有技术的采集数据单一且不可靠的问题，获取液冷充电桩的数据全面，获取实现液冷充电桩能量调度的原始数据，最终实现液冷充电桩准确的能量调度，实现电动汽车的快速充电，提高充电效率。

实施例2

在实施例1的基础上，本发明实施例提供的液冷充电节点上安装有无线通信设备，无线通信设备以无线的形式将液冷充电桩的能量的输出信号和输入信号发送至智能终端，输入信号为液冷充电桩输入的交流电的电能信号，输出信号为液冷充电桩输出的交流电或直流电的电能信号；

无线通信设备接收到的输入信号x_i和输出信号y_i表示为：

公式(1)和公式(2)中，x_i表示输入信号，i∈1,2,…,M,y_j表示输出信号，j∈1,2,…,N，

表示输入信号x_i的稀疏表示，

表示输出信号y_i的稀疏表示；

表示输入信号x_j的稀疏表示，

表示输出信号y_j的稀疏表示；

无线通信设备对输入信号x_i和输出信号y_j进行压缩再发送，压缩后输入信号x′_i和输出信号y′_j表示为：

公式(3)中，

表示采样矩阵，G_M,N表示采样矩阵中的第M行第N列的一个电能信号，ω_M表示输入信号x_i的噪声和干扰。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明的无线通信设备以无线的形式将液冷充电桩的能量的输出信号和输入信号发送至智能终端，输入信号为液冷充电桩输入的交流电的电能信号，输出信号为液冷充电桩输出的交流电或直流电的电能信号，通过对输入信号进行压缩采样，对输入的信号进行重构，能够在噪声和干扰存在的情况下实现输入信号重构，提高了输出信号的精度，提高了智能终端对液冷充电桩监控，实时获取充电桩常态运行及充电工作时的数据；提升了服务器采集的充电桩常态运行及充电工作时的数据，并进行数据分析的准确度。

实施例3

如图2所示，在实施例2的基础上，无线通信设备外部连接有提升电源稳定性的稳压电路，稳压电路的具体连接关系为：

无线通信设备的电源VCC端与控制器U的电源输入端VIN、使能脚EN和电容C1的正极连接，无线通信设备的接地端GND与控制器U的接地端GND和电容C1的负极连接，电容C1的负极连接GND端，无线通信设备上还设置有输入端TXD、输出端RXD和重启端REST，输入端TXD与液冷充电节点的输出端，输出端RXD与智能终端的输入端连接，控制器U的电源输出端VOUT与电源VDD端、电容C3的正极和电容C4的正极连接，电容C3的负极和电容C4的负极连接GND端，控制器U的旁路引脚BP连接电容C2的正极，电容C2的负极连接GND端。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明无线通信设备外部连接有提升电源稳定性的稳压电路，为无线通信设备提供了稳定的电源电压，保证了无线通信设备能够正常的工作，将液冷充电桩的能量的输出信号和输入信号发送至智能终端，通过控制器U、电容C2、电容C3和电容C4实现了电源电压的稳定控制，旁路电容C2将控制器U转移出不想要的共模RF能量，实现电压的稳定，一定程度上保证了液冷充电桩的能量调度稳定性。

实施例4

如图3所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的智能终端，包括：

运行数据获取模块，负责获取液冷充电桩正常运行时的电压、电流及电压波动范围等；

充电数据获取模块，负责获取液冷充电桩充电时的输入电压、输出电压、输出电流及输入电流等；

数据汇总模块，将运行数据获取模块和充电数据获取模块采集的信息汇总，并发送至服务器。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明实现液冷充电桩的实时监控；运行数据获取模块获取液冷充电桩正常运行时的电压、电流及电压波动范围等；充电数据获取模块获取液冷充电桩充电时的输入电压、输出电压、输出电流及输入电流等；实现了全面监测液冷充电桩的目的，为准确的实现液冷充电桩的能量调度提供数据基础。

实施例5

如图4所示，在实施例3的基础上，本发明实施例提供的数据汇总模块，包括：

第一数据处理子模块，获取液冷充电桩正常运行时的电压及电流，得到液冷充电桩的运行功率的上限；

第二数据处理子模块，获取液冷充电桩充电时的输入电压、输出电压、输出电流及输入电流，得到液冷充电桩充电时输入功率及输出功率；

数据属性分类模块，将液冷充电桩能量的输入功率和输出功率、液冷充电桩的运行功率的上限和下限和液冷充电桩充电时输入功率及输出功率分类存储。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明第一数据处理子模块获取液冷充电桩正常运行时的电压及电流，得到液冷充电桩的运行功率的上限；第二数据处理子模块获取液冷充电桩充电时的输入电压、输出电压、输出电流及输入电流，得到液冷充电桩充电时输入功率及输出功率；数据属性分类模块将液冷充电桩能量的输入功率和输出功率、液冷充电桩的运行功率的上限和下限和液冷充电桩充电时输入功率及输出功率分类存储，将液冷充电桩输入功率和输出功率、运行功率的上限和下限及充电时输入功率及输出功率分类存储，得到了液冷充电桩常态运行及充电时的功率，为实现能量调度提供了稳定且可靠的数据，减少了数据内存，提高了数据的处理效率。

实施例6

如图5所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的服务器，包括：

总功率计算模块，负责接收液冷充电桩充电时输入功率及输出功率，得到液冷充电桩当前运行的总功率；

功率差值模块，负责获取液冷充电桩的运行功率的上限与液冷充电桩当前运行的总功率的功率差值；

功率对比模块，负责在液冷充电桩充电时输入功率不超过功率差值的情况下，若液冷充电桩的储能电池或其他液冷充电桩处于充电或待机状态，则降低液冷充电桩的输出功率和/或储能电池的充电功率，并增加液冷充电桩当前运行的总功率；增加后的液冷充电桩当前运行的总功率小于或等于液冷充电桩的运行功率的上限。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明通过比较液冷充电桩充电时输入功率与功率差值的大小，确定是否需要进行液冷充电桩的能量调度，能量的调度通过液冷充电桩的储能电池或其他液冷充电桩进行，实现了液冷充电桩的能量调度，能够实现能量的最大化利用，达到了能量的优化利用，节约了能源，降低了能量使用成本。

实施例7

在实施例1的基础上，本发明实施例提供的能量调度模块，包括：

储能电池功率调节子模块，接收服务器的控制，在液冷充电桩充电时输入功率不超过功率差值的情况下，液冷充电桩的储能电池处于充电或待机状态，则降低储能电池的充电功率，并增加液冷充电桩当前运行的总功率；

液冷充电桩功率调节子模块，接收服务器的控制，在液冷充电桩充电时输入功率不超过功率差值的情况下，若其他液冷充电桩处于充电或待机状态，则降低液冷充电桩的输出功率，并增加液冷充电桩当前运行的总功率。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本发明的能量调度模块与服务器连接，根据服务器数据分析的结果，执行液冷充电节点的能量调度。在液冷充电桩充电时输入功率不超过功率差值的情况下，若液冷充电桩的储能电池或其他液冷充电桩处于充电或待机状态，则降低液冷充电桩的输出功率和/或储能电池的充电功率，并增加液冷充电桩当前运行的总功率。

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)

1.一种大功率液冷充电桩的能量调度系统，其特征在于，包括：

智能终端，负责对液冷充电桩监控，实时获取液冷充电桩常态运行及充电工作时的数据；

服务器，与智能终端连接，接收智能终端采集的液冷充电桩常态运行及充电工作时的数据，并进行数据分析；

能量调度模块，与服务器连接，根据服务器数据分析的结果，执行液冷充电节点的能量调度。

2.如权利要求1所述的大功率液冷充电桩的能量调度系统，其特征在于，液冷充电节点，与智能终端无线连接，负责实现能量的输入信号和输出信号，并与电动汽车连接进行充电。

3.如权利要求2所述的大功率液冷充电桩的能量调度系统，其特征在于，液冷充电节点上安装有无线通信设备，无线通信设备以无线的形式将液冷充电桩的能量的输出信号和输入信号发送至智能终端。

4.如权利要求3所述的大功率液冷充电桩的能量调度系统，其特征在于，输入信号为液冷充电桩输入的交流电的电能信号，输出信号为液冷充电桩输出的交流电或直流电的电能信号。

5.如权利要求3所述的大功率液冷充电桩的能量调度系统，其特征在于，无线通信设备通过对输入信号进行压缩采样，对输入的信号进行重构。

6.如权利要求3所述的大功率液冷充电桩的能量调度系统，其特征在于，无线通信设备外部连接有提升电源稳定性的稳压电路，稳压电路的具体连接关系为：无线通信设备的电源VCC端与控制器U的电源输入端VIN、使能脚EN和电容C1的正极连接，无线通信设备的接地端GND与控制器U的接地端GND和电容C1的负极连接，电容C1的负极连接GND端，无线通信设备上还设置有输入端TXD、输出端RXD和重启端REST，输入端TXD与液冷充电节点的输出端，输出端RXD与智能终端的输入端连接，控制器U的电源输出端VOUT与电源VDD端、电容C3的正极和电容C4的正极连接，电容C3的负极和电容C4的负极连接GND端，控制器U的旁路引脚BP连接电容C2的正极，电容C2的负极连接GND端。

7.如权利要求1所述的大功率液冷充电桩的能量调度系统，其特征在于，智能终端，包括：

运行数据获取模块，负责获取液冷充电桩正常运行时的电压、电流及电压波动范围；

充电数据获取模块，负责获取液冷充电桩充电时的输入电压、输出电压、输出电流及输入电流；

数据汇总模块，将运行数据获取模块和充电数据获取模块采集的信息汇总，并发送至服务器。

8.如权利要求7所述的大功率液冷充电桩的能量调度系统，其特征在于，数据汇总模块，包括：

第一数据处理子模块，获取液冷充电桩正常运行时的电压及电流，得到液冷充电桩的运行功率的上限；

第二数据处理子模块，获取液冷充电桩充电时的输入电压、输出电压、输出电流及输入电流，得到液冷充电桩充电时输入功率及输出功率；

数据属性分类模块，将液冷充电桩能量的输入功率和输出功率、液冷充电桩的运行功率的上限和下限和液冷充电桩充电时输入功率及输出功率分类存储。

9.如权利要求1所述的大功率液冷充电桩的能量调度系统，其特征在于，服务器，包括：

总功率计算模块，负责接收液冷充电桩充电时输入功率及输出功率，得到液冷充电桩当前运行的总功率；

功率差值模块，负责获取液冷充电桩的运行功率的上限与液冷充电桩当前运行的总功率的功率差值；

功率对比模块，负责在液冷充电桩充电时输入功率不超过功率差值的情况下，若液冷充电桩的储能电池或其他液冷充电桩处于充电或待机状态，则降低液冷充电桩的输出功率和/或储能电池的充电功率，并增加液冷充电桩当前运行的总功率；增加后的液冷充电桩当前运行的总功率小于或等于液冷充电桩的运行功率的上限。

10.如权利要求1所述的大功率液冷充电桩的能量调度系统，其特征在于，能量调度模块，包括：

储能电池功率调节子模块，接收服务器的控制，在液冷充电桩充电时输入功率不超过功率差值的情况下，液冷充电桩的储能电池处于充电或待机状态，则降低储能电池的充电功率，并增加液冷充电桩当前运行的总功率；

液冷充电桩功率调节子模块，接收服务器的控制，在液冷充电桩充电时输入功率不超过功率差值的情况下，若其他液冷充电桩处于充电或待机状态，则降低液冷充电桩的输出功率，并增加液冷充电桩当前运行的总功率。

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