CN116424144A - 一种电力载波组网充电桩集群控制有序充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子通讯领域技术领域，本发明公开了一种电力载波组网充电桩集群控制有序充电系统，包括电力线、充电桩结点、平台服务器结点和电网服务器结点；电网服务器结点作为电力系统变压器，可以将电网输送过来的高压电，变为家里常用的市电；平台服务器结点作为集成了电力载波模块的充电桩；充电桩结点作为整个有序充电的控制平台服务器，其内部集成了电力载波模块，进行数据的调制解调；有电力线作为电力系统的线缆，便于为功率传输和电力载波通讯提供传输的通道；电力系统变压器能够将其与平台服务器进行通讯。本发明通过电力线进行电力载波通讯，实现了数据的交换，增加了数据通讯的抗干扰能力，更加安全可靠。

Description

一种电力载波组网充电桩集群控制有序充电系统

技术领域

本发明涉及电子通讯领域技术领域，具体为一种通过电力线载波通讯技术实现充电桩集群控制和有序充电功能的系统。

背景技术

随着充电桩的日益普及，充电桩的数量也随之急剧增加，因此对电网电力也带来了严峻的考验，为了避免因用户集中充电造成电网电力设备损坏，通过有序充电的方式，合理的调配充电桩的充电功率，使得用电功率在合理的使用范围之内也成了必要条件。

为了实现有序充电以及方便对充电桩进行管理，目前市面上采用有序充电的充电桩多采用4G联网，wifi联网，以及LAN联网的方式；在这几种连接方式中，4G连接最大的优点是连接距离远，但其每年都需要支付较为昂贵的流量费用，增加了用户的后期使用成本；而采用wifi的连接方式，又容易受到其它信号的干扰，以及受到障碍物影响；而现在很多的充电桩又是安装在地下车库中，这就导致无线信号质量更差了；同时也有很多的充电桩具备LAN连接的方式，其通过网线连接，提高了信号质量和抗干扰能力，但是其需要额外嫁接一根网线，增加额外的安装的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力载波组网充电桩集群控制有序充电系统，要解决的问题在不增加额外成本的前提上，实现充电桩组网集群控制，最终实现有序充电的功能，降低电网集中充电时带来的电网压力，使得充电功率一直保持在合理用电范围区间之内。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电力载波组网充电桩集群控制有序充电系统，其特征在于：包括电力线、充电桩结点、平台服务器结点和电网服务器结点；

电网服务器结点作为电力系统变压器，可以将电网输送过来的高压电，变为家里常用的市电，供给用户使用；

平台服务器结点作为集成了电力载波模块的充电桩；

充电桩结点作为整个有序充电的控制平台服务器，其内部集成了电力载波模块，进行数据的调制解调，最终完成了整个系统的电力载波通讯功能；

有电力线作为电力系统的线缆，便于为功率传输和电力载波通讯提供传输的通道；

电力系统变压器能够将其与平台服务器进行通讯，实现实时的数据交换功能，便于平台服务器自主的实现有序充电的功能。

优选的，所述电力线将电网的电力输送至新能源电动车，为其提供能量传输通道，所述电力线也为电力载波技术提供数据传输的通道，其是由电网电压经过T1电力系统变压器，将高压电变为家用电压而后在送给各个用电设备使用。

优选的，所述充电桩结点的功能是检测充电数据，充电状况，通过电力载波技术与整个电力载波组网充电桩集群控制有序充电系统进行数据交换，便于与外部电力系统进行电力载波通讯。

优选的，所述平台服务器结点，其功能是与国网平台进行数据交互，控制整个网络内部的充电桩，通过管理员设定有序充电模式或者根据电网数据自动进行功率分配，进行有序充电。

优选的，所述平台服务器结点的内部集成了电力载波模块，还集成了wifi、4G、LAN与国网服务器，以及其它系统进行通讯，兼容更多的设备进行管控。

本发明提出的一种电力载波组网充电桩集群控制有序充电系统，有益效果在于：

1、本发明通过电力线进行电力载波通讯，实现了数据的交换，增加了数据通讯的抗干扰能力，更加安全可靠。

2、本发明不需要额外安装通讯线缆，节省客户的安装成本。

3、本发明后续也不需支付其它的流量费用，节约了客户后期的使用成本。

4、本发明采用集群控制，可以提高整个电力电网设备的利用率，避免因充电功率过大导致的电力设备损坏。

附图说明

图1为本发明电力载波充电桩集群控制系统图。

图2为本发明充电桩结点内部连接框图。

图3为本发明平台服务器结点内部连接框图。

图4为本发明国网服务器结点内部连接框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例，请参阅图1-图4，本发明提供一种技术方案：一种电力载波组网充电桩集群控制有序充电系统，其采用电力载波组网技术，包括电力线、充电桩节点、平台服务器节点和电网服务器节点；

作为智能充电系统的核心，电网服务器节点作为变压器，将高压电转换成市电，为用户提供电能支持，平台服务器节点则作为集成了电力载波传输模块的充电桩，通过调制解调数据来实现电力通讯功能，而充电桩节点则作为控制平台服务器的核心，内部集成电力载波模块，用于数据传输和调节功率，使得整个充电系统能够实现有序充电功能；同时，电力线作为传输媒介，为电力传输和电力载波通信提供了有效的传输通道；电力系统的变压器可以与平台服务器进行实时通讯，以便实现有序充电的自主管理功能。

更具体的，电力线不仅是为新能源电动车提供能量传输通道，同时也是实现电力载波技术数据传输的重要通道；

通过T1电力系统变压器，电网的高压电能变为家庭用电压，以供各种设备使用，在这个过程中，电力线发挥着关键的作用，将电能从电网输送到各个需要用电的地方；

同时，电力线通过内部集成的电力载波模块，还能够提供数据传输通道；不仅能够传输电能，还可以实现对整个智能充电系统各个节点的通讯和控制；电力载波技术在数据传输上的高效率和可靠性，使得整个充电系统能够更加稳定地工作；

在本实施例中，电力线不仅仅是一条电能传输通道，更是整个智能充电系统的核心，实现了智能化管理和控制，推动了能源领域的可持续发展。

更具体的，充电桩节点是整个智能充电系统中的核心设备之一，其功能不仅是检测充电数据和充电状态，还通过内部集成的电力载波模块，实现与整个电力载波组网充电桩集群控制有序充电系统的数据交换；

电力载波技术在数据传输和通讯上具有高效率和可靠性，能够保证充电桩节点与外部电力系统之间的数据交换和通讯的稳定性；同时，充电桩节点还可以根据用户的需求，智能地调节充电功率，使得充电过程更加高效、便捷和可靠；

电力载波技术可以通过调制载波信号的频率、振幅和相位等参数，将数字信号转换为模拟信号，从而在电力线上进行传输，假设充电桩节点需要向外部电力系统发送一条包含10个字节的数据信息，每个字节占用8位，总共需要传输80位数据，假设电力载波技术的调制速率为1000 baud，则传输这80位数据所需的时间为：

T = 80 / 1000 = 0.08秒；

即传输速率为12.5字节/秒，此外，根据用户的需求，充电桩节点可以智能地调节充电功率，以满足不同的充电需求，假设用户需要充电的电能为E，充电时间为t，充电效率为η，则所需的充电功率为：

P = E / (t × η)；

例如，如果用户需要在2小时内将电动车充满，电能为20千瓦时，充电效率为90%，则所需的充电功率为：

P = 20 / (2 × 0.9) = 11.11千瓦；

因此，充电桩节点可以根据用户的需求，智能地调节充电功率，使得充电过程更加高效、便捷和可靠。

此外，充电桩节点还集成了电力载波技术，其能够实现电力载波通讯功能，包括与外部电力系统进行数据交换和通讯，不仅能够提高整个充电系统的工作效率，同时也能够为用户提供更加安全、快速和智能化的充电服务；

因此，充电桩节点的功能远不止于检测充电数据和充电状态，其在整个智能充电系统中扮演着重要的角色，使得整个充电系统能够实现有序充电，提高了能源的利用效率和质量。

更具体的，平台服务器节点作为整个智能充电系统的重要组成部分，其功能是与国网平台进行数据交互，通过内部集成的电力载波模块控制整个网络内部的充电桩，实现有序充电；平台服务器节点除了可以由管理员设定有序充电模式以外，还可以根据电网数据自动进行功率分配，达到最优化的充电效果，从而提高了能源利用效率；

平台服务器节点可以通过内部集成的电力载波模块，控制整个网络内部的充电桩，实现有序充电。假设充电桩集群中共有N个充电桩，每个充电桩的充电功率为P，需要充电的电能为E，则充电时间t为：

t=E/(N×P)；

假设电网的电压为U，则充电桩集群的总功率为：

Ptotal=N×P；

因此，平台服务器节点可以根据电网数据自动进行功率分配，达到最优化的充电效果。假设平台服务器节点将充电桩集群分为M组，每组包含n个充电桩，则每组的充电功率为：

Pgroup=Ptotal/M=N×P/M；

因此，每个充电桩的充电时间为：

t=E/(n×Pgroup)=E/(n×N×P/M)；

需要注意的是，在实际应用中，还需要考虑电力质量和稳定性等因素，以确保电力的安全使用和高效管理。同时，平台服务器节点除了可以由管理员设定有序充电模式以外，还可以根据电网数据自动进行功率分配，达到最优化的充电效果，从而提高了能源利用效率。

另外，平台服务器节点不仅集成了电力载波技术，还集成了wifi、4G、LAN等多种通讯方式，与国网服务器和其他系统进行通讯，以实现更加智能化的管控和控制；这些通讯方式的兼容性也更广，能够支持更多的设备进行管控，使得整个智能充电系统在不断发展中具有更强的应用前景；

平台服务器节点作为整个智能充电系统的控制中心，其集成的电力载波模块和多种通讯方式，使得充电过程更加安全、快速和可靠，同时也为用户提供了更加高效、便捷和智能化的充电服务。

综上所述：

本发明利用充电桩现有的电力线缆，采用电力载波通讯技术进行组网，搭建充电桩集群控制，最终通过电力载波通讯实现有序充电的功能；在不增加额外成本的前提上，提高了数据通讯的安全性，可靠性以及抗干扰能力。通过采用了PLC(Power LineCommunication)电力载波通讯技术，其为电力系统独有的一种通讯方式，电力载波通讯技术是指利用现有的电力线，通过载波技术将数字信号或者模拟信号进行高速传播的一门技术，利用其特点，可以与充电桩进行完美的结合。

本发明采用电力载波组网充电桩集群控制有序充电，该系统可根据具体的用电状况，合理的调配各个充电桩的充电功率和充电状态，始终保持充电的功率维持在合理工作区间之内，从而实现降低电网的压力。避免因车辆集中充电，而导致用电电量陡增，超过电网的限值，导致电网设备的损坏。可以允许建设单位或小区在规划的区域内部建设更多的充电桩，以满足日益增多的新能源电动车，满足用户的充电需求。

本发明有序充电的方案可由管理人员在平台服务器自行设定有序充电方案，亦可与电网用电系统相连，进行数据交互，自动分配充电桩的分配功率。列如规划整个小区的实时总用电功率为1000kW,小区用户的实时用电功率为200kW，那么可分配到充电桩的总共率则为800kW，最终这800kW可由系统根据需求自动分配给集群内的充电桩。这样可以极大程度的提高电力设备资源的利用率，有效的避免了资源的浪费。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种电力载波组网充电桩集群控制有序充电系统，其特征在于：包括电力线、充电桩结点、平台服务器结点和电网服务器结点；

所述电网服务器结点作为电力系统变压器，可以将电网输送过来的高压电，变为家里常用的市电，供给用户使用；

所述平台服务器结点作为集成了电力载波模块的充电桩；

所述充电桩结点作为整个有序充电的控制平台服务器，其内部集成了电力载波模块，进行数据的调制解调，最终完成了整个系统的电力载波通讯功能；

所述有电力线作为电力系统的线缆，便于为功率传输和电力载波通讯提供传输的通道；

所述电力系统变压器能够将其与平台服务器进行通讯，实现实时的数据交换功能，便于平台服务器自主的实现有序充电的功能。

2.根据权利要求1所述的一种电力载波组网充电桩集群控制有序充电系统，其特征在于：所述电力线将电网的电力输送至新能源电动车，为其提供能量传输通道。

3.根据权利要求2所述的一种电力载波组网充电桩集群控制有序充电系统，其特征在于：所述电力线也为电力载波技术提供数据传输的通道，其是由电网电压经过T1电力系统变压器，将高压电变为家用电压而后在送给各个用电设备使用。

4.根据权利要求1所述的一种电力载波组网充电桩集群控制有序充电系统，其特征在于：所述充电桩结点的功能是检测充电数据，充电状况，通过电力载波技术与整个电力载波组网充电桩集群控制有序充电系统进行数据交换，便于与外部电力系统进行电力载波通讯。

5.根据权利要求1所述的一种电力载波组网充电桩集群控制有序充电系统，其特征在于：所述平台服务器结点，其功能是与国网平台进行数据交互，控制整个网络内部的充电桩，通过管理员设定有序充电模式或者根据电网数据自动进行功率分配，进行有序充电。

6.根据权利要求5所述的一种电力载波组网充电桩集群控制有序充电系统，其特征在于：所述平台服务器结点的内部集成了电力载波模块，还集成了wifi、4G、LAN与国网服务器，以及其它系统进行通讯，兼容更多的设备进行管控。

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