CN117141288B - 一种基于充电桩自组网的负载控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于充电桩自组网的负载控制方法，属于充电桩控制技术领域。该方法负载控制方法包括：在充电站的各个充电桩上电启动后，按照预设规则将其中一个所述充电桩选取为主控，所述主控用于控制各个所述充电桩的输出；所述主控获取所述充电站的关口电表的视在功率、变压器的额定功率、各个所述充电桩的类型信息，所述类型信息包括输出功率是否可调、输出功率的调节范围和输出功率的方向；所述主控根据所述视在功率、所述额定功率和各个所述充电桩的所述类型信息控制各个所述充电桩的输出功率。本发明的基于充电桩自组网的负载控制方法能够提高通信频率，加快响应速度，提高通信安全性和稳定性。

Description

一种基于充电桩自组网的负载控制方法

技术领域

本发明涉及充电桩控制技术领域，特别是涉及一种基于充电桩自组网的负载控制方法。

背景技术

目前由于电力设备的不断增加，尤其是配合电动汽车使用兴建的大功率充电设备出现在了很多商圈、小区和园区内。

现有技术中，一般通过平台(例如云平台)接入变压器下的负载和充电设备，通过平台的调度来保证变压器下的负载不会超过变压器的额定容量。

但是，由于通讯走的是外网，平台策略下发的频率(包括控制和采集的频率)大于秒级，相对应的整个策略的控制频率过慢。并且外网的不确定因素较多，当通讯出现异常时所有的负荷约束调度手段失效，因此存在通信安全性问题。当平台出现问题后，变压器托管，负荷约束无法执行，因此还存在控制稳定性问题。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种基于充电桩自组网的负载控制方法，能够提高通信频率，加快响应速度，提高通信安全性和稳定性。

本发明进一步的一个目的是要在满足充电站不超载的负荷约束要求的同时，最大程度地保障所有充电业务的进行。

本发明的另一个目的是提高竞选的成功率。

特别地，本发明提供了一种基于充电桩自组网的负载控制方法，包括：

在充电站的各个充电桩上电启动后，按照预设规则将其中一个所述充电桩选取为主控，所述主控用于控制各个所述充电桩的输出；

所述主控获取所述充电站的关口电表的视在功率、变压器的额定功率、各个所述充电桩的类型信息，所述类型信息包括输出功率是否可调、输出功率的调节范围和输出功率的方向；

所述主控根据所述视在功率、所述额定功率和各个所述充电桩的所述类型信息控制各个所述充电桩的输出功率。

可选地，根据所述视在功率、所述额定功率和各个所述充电桩的所述类型信息控制各个所述充电桩的输出功率的步骤包括：

在所述视在功率大于所述额定功率时，按照调节优先级逐步控制各个所述充电桩的输出功率，以使得所述视在功率小于或等于所述额定功率，所述调节优先级根据所述充电桩的所述类型信息确定。

可选地，所述充电桩的类型包括单向可调负载类、双向可调负载类、单向固定负载类和双向固定负载类；其中，

所述单向可调负载类为所述输出功率具有连续的调节范围且仅能充电的所述充电桩；

所述双向可调负载类为所述输出功率具有连续的调节范围且可充放电的所述充电桩；

所述单向固定负载类为所述输出功率为固定值且仅充电的所述充电桩；

所述双向固定负载类为所述输出功率为固定值且可充放电的所述充电桩。

可选地，按照调节优先级逐步控制各个所述充电桩的输出功率的步骤包括：

优先调节所述调节优先级低的所述充电桩的输出功率的大小和方向；其中，

所述单向可调负载类和所述双向可调负载类的充电功率范围的调节优先级为一级；

所述单向固定负载类和所述双向固定负载类的充电功率范围的调节优先级为二级；

所述双向可调负载类和所述双向固定负载类的放电功率范围的优先级为三级。

可选地，优先调节所述调节优先级低的所述充电桩的输出功率的大小和方向的步骤包括：

当存在多个同一所述调节优先级的所述充电桩时，按照预设分配规则同时调节具有同一所述调节优先级的每个所述充电桩的输出功率的大小和方向。

可选地，按照预设规则将其中一个所述充电桩选取为主控的步骤包括：

每一所述充电桩在预设频率范围内随机生成自身的检查频率；

每一所述充电桩定时广播自身信息，所述自身信息包括用于表示所述充电桩是否为主控的状态信息；

每一所述充电桩根据自身的所述检查频率检查所述状态信息并判断是否存在所述主控；

若否，各个所述充电桩按照自身的所述检查频率发出竞选信息，各个所述充电桩按照接收到所述竞选信息的时间进行投票，并根据票数确定所述主控。

可选地，各个所述充电桩按照接收到所述竞选信息的时间进行投票的步骤包括：

发出所述竞选信息的所述充电桩为自身投票；

除去发出所述竞选信息的所述充电桩的其他所述充电桩为最先接收到的所述竞选信息对应的所述充电桩投票。

可选地，根据票数确定所述主控的步骤包括：

判断是否存在投票数大于预设值的所述充电桩；

若是，选取所述充电桩为所述主控；

否则，重新选取所述主控。

可选地，所述主控获取所述充电站的关口电表的视在功率、变压器的额定功率、各个所述充电桩的类型信息的步骤之前还包括：

所述主控按照预设频率广播自身信息；

在所述主控广播的频率不正常时重新选取所述主控。

根据本发明的一个实施例，负载控制方法通过充电站自主选举出的主控(即一个充电桩)来对其他各个充电桩进行负载约束，这种通过本地自组网选取主控的方式相较于现有技术通过外网平台进行调度控制的方式通信频率更高，响应速度更快，并且通信安全性和稳定性更高。

进一步地，主控会根据关口电表的视在功率、变压器的额定功率、各个所述充电桩的类型信息控制各个充电桩的输出功率，能够更合理地进行负荷约束。

根据本发明的一个实施例，根据充电桩的类型确定各个充电桩的调节优先级，再根据调节优先级依次调节对应的充电桩，在满足充电站不超载的负荷约束要求的同时，最大程度地保障所有充电业务的进行。

根据本发明的一个实施例，各个充电桩会随机生成自身的检查频率，在不存在主控时，各个充电桩会安装自己的检查频率发出竞选信息，各个充电桩再按照接收到竞选信息的时间进行投票并按照投票数选取主控，此过程中由于检查频率是随机生成的，因此每个充电桩的检查频率大概率不一致，使得各个充电桩发出竞选信息的时间也会大概率不一致，可以在一定程度上防止充电桩在同一时间点发出竞选信息，从而提高竞选的成功率。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的基于充电桩自组网的负载控制方法的流程图；

图2是图1中的基于充电桩自组网的负载控制方法对应的系统原理图；

图3是根据本发明另一个实施例的基于充电桩自组网的负载控制方法的流程图。

具体实施方式

在本实施例的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征，也即包括一个或者更多个该特征。当某个特征“包括或者包含”某个或某些其涵盖的特征时，除非另外特别地描述，这指示不排除其它特征和可以进一步包括其它特征。

除非另有限定，本实施例的描述中所使用的全部术语(包含技术术语与科学术语)具有与本申请所属的技术领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。

图1是根据本发明一个实施例的基于充电桩自组网的负载控制方法的流程图。图2是图1中的基于充电桩自组网的负载控制方法对应的系统原理图。如图1所示，一个实施例中，基于充电桩自组网的负载控制方法包括：

步骤S100，在充电站的各个充电桩上电启动后，按照预设规则将其中一个充电桩选取为主控，主控用于控制各个充电桩的输出；

步骤S200，主控获取充电站的关口电表的视在功率、变压器的额定功率、各个充电桩的类型信息，类型信息包括输出功率是否可调、输出功率的调节范围和输出功率的方向；

步骤S300，主控根据视在功率、额定功率和各个充电桩的类型信息控制各个充电桩的输出功率。

如图2所示，步骤S100中充电站的各个充电桩10通过交换机20形成本地局域网进行信息的传递，并将其中一个充电桩10作为主控，即各个充电桩10在本地局域网内动态自组网，每个充电桩都有可能当选为主控。

步骤S200中，如图2所示，每个充电桩均通过电线与关口电表30相连，以便关口电表30统计充电站内视在功率。主控还与充电站的变压器40通信连接，以便接收变压器40的额定功率。

本实施例的负载控制方法通过充电站自主选举出的主控(即一个充电桩)来对其他各个充电桩进行负载约束，这种通过本地自组网选取主控的方式相较于现有技术通过外网平台进行调度控制的方式通信频率更高，响应速度更快，并且通信安全性和稳定性更高。

进一步地，主控会根据关口电表的视在功率、变压器的额定功率、各个充电桩的类型信息控制各个充电桩的输出功率，能够更合理地进行负荷约束。

进一步的一个实施例中，步骤S300包括：

步骤S310，判断视在功率是否大于额定功率，若是进入步骤S320；

步骤S320，在视在功率大于额定功率时，按照调节优先级逐步控制各个充电桩的输出功率，以使得视在功率小于或等于额定功率，调节优先级根据充电桩的类型信息确定。

一个实施例中，充电桩的类型包括单向可调负载类、双向可调负载类、单向固定负载类和双向固定负载类。单向可调负载类为输出功率具有连续的调节范围且仅能充电的充电桩。双向可调负载类为输出功率具有连续的调节范围且可充放电的充电桩。单向固定负载类为输出功率为固定值且仅充电的充电桩。双向固定负载类为输出功率为固定值且可充放电的充电桩。

本实施例中，步骤S320包括：

优先调节调节优先级低的充电桩的输出功率的大小和方向；其中，单向可调负载类和双向可调负载类的充电功率范围的调节优先级为一级；单向固定负载类和双向固定负载类的充电功率范围的调节优先级为二级；双向可调负载类和双向固定负载类的放电功率范围的优先级为三级。

例如，充电站包括6个充电桩，其中充电桩2为主控，充电桩1为不可调节负载的充电桩，此时不用考虑充电桩1，充电桩3至6为从机。充电桩2和3为单向固定负载类，例如可调节的输出功率均为0或40kW，当前的输出功率均为40kW。充电桩4为单向可调负载类，输出功率调节范围为0-80kW，当前的输出功率为80kW。充电桩5为双向固定负载类，输出功率为-40kW、0或80kW，当前的输出功率为80kW。充电桩6为双向可调负载类，输出功率调节范围为-40至360kW，当前的输出功率为360kW。

一级响应级别：

假设关口电表的视在功率为600kVA，变压器的额定功率为500kVA，功率因数为1，此时相当于充电站超载了100kW。按照上述的优先级规则，调节优先级为一级的充电桩(单向可调负载类和双向可调负载类的充电功率范围)最先响应，这里对应于充电桩4(单向可调负载类)和充电桩6(双向可调负载类)，例如将充电桩4的输出功率降低20kW，即从80kW降低至60kW，充电桩6的输出功率降低80kW，即从360kW降低至280kW，以弥补充电站超载部分的功率。本例中，仅通过控制调节优先级为一级的充电桩即可满足调节需求。

二级响应级别：

假设充电站超载了480kW，调节优先级为一级的充电桩最先响应，这里调节优先级为一级的充电桩4和充电桩6都以最大调节能力进行调节后总共降低了440kW(即充电桩4的输出功率降低80kW，即从80kW降低至0，充电桩6的输出功率降低360kW，即从360kW降低至0)，还不足以弥补充电站的超载功率，此时调节优先级为二级的充电桩进行响应，例如充电桩2降低40kW。本例中通过控制调节优先级为一级的所有充电桩和调节优先级为二级的一个充电桩共同弥补充电站超载部分的功率。

三级响应级别：

假设充电站超载了640W，调节优先级为一级的充电桩最先响应，这里调节优先级为一级的充电桩4和充电桩6都以最大调节能力进行调节后总共降低了440kW。再调节优先级为二级的充电桩进行响应，例如充电桩2、充电桩3和充电桩5的输出功率一共降低160kW。最后调节优先级为三级的充电桩进行响应，充电桩6输出功率从0变化至-40kW，总体上，充电桩6从输出功率为360kW的充电状态转为输出功率为-40kW的放电状态。本例中通过控制调节优先级为一级的所有充电桩、调节优先级为二级的所有充电桩以及调节优先级为三级的一个充电桩的输出功率共同弥补充电站超载部分的功率。

本实施例根据充电桩的类型确定各个充电桩的调节优先级，再根据调节优先级依次调节对应的充电桩，在满足充电站不超载的负荷约束要求的同时，最大程度地保障所有充电业务的进行。

一个实施例中，优先调节调节优先级低的充电桩的输出功率的大小和方向的步骤包括：

当存在多个同一调节优先级的充电桩时，按照预设分配规则同时调节具有同一调节优先级的每个充电桩的输出功率的大小和方向。

这里的预设分配规则可以是同一调节优先级的每个充电桩都降低相同比例或相同数值的输出功率，或者依次按照各自的最大调节能力调节其输出功率。例如对于上述包括6个充电桩的实施例来说，假设超载的功率为110kW，可以充电桩4和6都降低55kW，也可以分别均降低25％，即20kW和90kW，也可以是充电桩4降低80kW，充电桩6降低30kW。

本实施例中当存在多个同一调节优先级的充电桩时，当需要该调节优先级响应时同时调节同一调节优先级的每个充电桩的输出功率，这样就能使得超载功率由各个充电桩共同负担，尽量避免出现某一充电桩为弥补超载功率而无法充电的情况，在保证充电站不超载的同时尽量保证充电的进行。

图3是根据本发明另一个实施例的基于充电桩自组网的负载控制方法的流程图。如图3所示，另一个实施例中，步骤S100包括：

步骤S110，在充电站的各个充电桩上电启动后，每一充电桩在预设频率范围内随机生成自身的检查频率；

步骤S120，每一充电桩定时广播自身信息，自身信息包括用于表示充电桩是否为主控的状态信息；

步骤S130，每一充电桩根据自身的检查频率检查状态信息并判断是否存在主控，若否进入步骤S140；

步骤S140，各个充电桩按照自身的检查频率发出竞选信息；

步骤S150，各个充电桩按照接收到竞选信息的时间进行投票，并根据票数确定主控。

一个实施例中，步骤S150包括：

步骤S152，发出竞选信息的充电桩为自身投票；

步骤S154，除去发出竞选信息的充电桩的其他充电桩为最先接收到的竞选信息对应的充电桩投票；

步骤S156，判断是否存在投票数大于预设值的充电桩，若是进入步骤S158，否则重新选取主控，即返回步骤S140；

步骤S158，选取充电桩为主控。

本实施例中，各个充电桩会随机生成自身的检查频率，在不存在主控时，各个充电桩会安装自己的检查频率发出竞选信息，各个充电桩再按照接收到竞选信息的时间进行投票并按照投票数选取主控，此过程中由于检查频率是随机生成的，因此每个充电桩的检查频率大概率不一致，使得各个充电桩发出竞选信息的时间也会大概率不一致，可以在一定程度上防止充电桩在同一时间点发出竞选信息，从而提高竞选的成功率。

进一步的一个实施例中，如图3所示，步骤S200之前还包括：

步骤S160，主控按照预设频率广播自身信息；

步骤S170，判断主控广播的频率是否正常，若否返回步骤S140，重新选取主控。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (6)

1.一种基于充电桩自组网的负载控制方法，其特征在于，包括：

在充电站的各个充电桩上电启动后，按照预设规则将其中一个所述充电桩选取为主控，所述主控用于控制各个所述充电桩的输出；

所述主控获取所述充电站的关口电表的视在功率、变压器的额定功率、各个所述充电桩的类型信息，所述类型信息包括输出功率是否可调、输出功率的调节范围和输出功率的方向；

所述主控根据所述视在功率、所述额定功率和各个所述充电桩的所述类型信息控制各个所述充电桩的输出功率；

根据所述视在功率、所述额定功率和各个所述充电桩的所述类型信息控制各个所述充电桩的输出功率的步骤包括：

在所述视在功率大于所述额定功率时，按照调节优先级逐步控制各个所述充电桩的输出功率，以使得所述视在功率小于或等于所述额定功率，所述调节优先级根据所述充电桩的所述类型信息确定；

所述充电桩的类型包括单向可调负载类、双向可调负载类、单向固定负载类和双向固定负载类；其中，

所述单向可调负载类为所述输出功率具有连续的调节范围且仅能充电的所述充电桩；

所述双向可调负载类为所述输出功率具有连续的调节范围且可充放电的所述充电桩；

所述单向固定负载类为所述输出功率为固定值且仅充电的所述充电桩；

所述双向固定负载类为所述输出功率为固定值且可充放电的所述充电桩；

按照调节优先级逐步控制各个所述充电桩的输出功率的步骤包括：

优先调节所述调节优先级低的所述充电桩的输出功率的大小和方向；其中，

所述单向可调负载类和所述双向可调负载类的充电功率范围的调节优先级为一级；

所述单向固定负载类和所述双向固定负载类的充电功率范围的调节优先级为二级；

所述双向可调负载类和所述双向固定负载类的放电功率范围的优先级为三级。

2.根据权利要求1所述的基于充电桩自组网的负载控制方法，其特征在于，优先调节所述调节优先级低的所述充电桩的输出功率的大小和方向的步骤包括：

当存在多个同一所述调节优先级的所述充电桩时，按照预设分配规则同时调节具有同一所述调节优先级的每个所述充电桩的输出功率的大小和方向。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的基于充电桩自组网的负载控制方法，其特征在于，按照预设规则将其中一个所述充电桩选取为主控的步骤包括：

每一所述充电桩在预设频率范围内随机生成自身的检查频率；

每一所述充电桩定时广播自身信息，所述自身信息包括用于表示所述充电桩是否为主控的状态信息；

每一所述充电桩根据自身的所述检查频率检查所述状态信息并判断是否存在所述主控；

若否，各个所述充电桩按照自身的所述检查频率发出竞选信息，各个所述充电桩按照接收到所述竞选信息的时间进行投票，并根据票数确定所述主控。

4.根据权利要求3所述的基于充电桩自组网的负载控制方法，其特征在于，各个所述充电桩按照接收到所述竞选信息的时间进行投票的步骤包括：

发出所述竞选信息的所述充电桩为自身投票；

除去发出所述竞选信息的所述充电桩的其他所述充电桩为最先接收到的所述竞选信息对应的所述充电桩投票。

5.根据权利要求3所述的基于充电桩自组网的负载控制方法，其特征在于，根据票数确定所述主控的步骤包括：

判断是否存在投票数大于预设值的所述充电桩；

若是，选取所述充电桩为所述主控；

否则，重新选取所述主控。

6.根据权利要求1所述的基于充电桩自组网的负载控制方法，其特征在于，所述主控获取所述充电站的关口电表的视在功率、变压器的额定功率、各个所述充电桩的类型信息的步骤之前还包括：

所述主控按照预设频率广播自身信息；

在所述主控广播的频率不正常时重新选取所述主控。