CN117507909A - 一种充电桩充电管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及本发明涉及充电桩管理技术领域，尤其是一种充电桩充电管理系统及方法。其方法包括以下步骤：S1：用户通过充电桩控制终端或移动交互模块选择充电桩的充电模式；S2：充电桩控制终端或移动交互模块将采集到的用户信息及充电模式上传至充电管理控制模块；S3：充电管理控制模块根据用户信息和选择的充电模式，确定充电桩的充电策略，并根据充电策略下发指令至充电桩控制终端进行充电。本发明的充电管理控制模块能够与电网次级中心通讯连接，充电管理控制模块能够采集区域内用电负荷的动态变化，并根据用电负荷调整充电桩的充电顺序和充电功率，进而一定区域内加装本发明中的装载有充电桩控制终端的充电桩，能够避免超出区域内用电负荷。

Description

一种充电桩充电管理系统及方法
技术领域
本发明涉及充电桩管理技术领域，尤其是一种充电桩充电管理系统及方法。
背景技术
随着我国经济的发展，汽车保有量不断增加，但是石油价格的增长，导致传统汽车的使用成本增加，电动汽车随着技术的提升，特别是充电技术的成熟和充电桩的增加，大大缓解了里程焦虑，电动汽车越来越受到人们的欢迎。但是随着电动汽车走近千家万户，现有变压器(或电网的容量)不改造的情况，并不能承载所有的汽车车位都配置一个充电桩。
现有充电桩的加装策略通常为：将电压器所能承载的功率除开用户普通用电后，再分配给充电桩，以计算充电桩数量，导致在区域现有电网容量不变的情况下，只能安装一定数量的充电桩，而该区域的充电桩数量往往无法满足逐步增多的电动汽车充电需求。
发明内容
为解决上述现有技术问题，本发明提供一种充电桩充电管理方法，包括以下步骤：
S1：用户通过充电桩控制终端或移动交互模块选择充电桩的充电模式；
S2：充电桩控制终端或移动交互模块将采集到的用户信息及充电模式上传至充电管理控制模块；
S3：充电管理控制模块根据用户信息和选择的充电模式，确定充电桩的充电策略，并根据所述充电策略下发指令至充电桩控制终端进行充电。
进一步的，所述用户信息包括目的地、预订充电时间、每日耗电量、剩余电量、电池额定容量和目标充电电量。
进一步的，所述充电模式包括紧急充电模式、满容量充电模式和普通充电模式。其中，所述紧急充电模式用于用户紧急使用电动车时进行快速充电；所述满容量充电模式用于将电动车电量充满；所述普通充电模式用于满足用户日常耗电需求进行电动车充电。
进一步的，还包括：当用户选择所述紧急充电模式进行充电时，所述充电管理控制模块根据用户选择的所述目的地位置，计算电动车从出发地到目的地的耗电量，并将计算出的耗电量的120％作为目标耗电量；依据目标耗电量和剩余电量计算得到目标充电量，将电动车充电到目标充电量；
当用户选择所述满容量充电模式进行充电时，所述充电管理控制模块根据电动车电池额定容量进行充电，直至充满；
当用户选择所述普通充电模式进行充电时，所述充电管理控制模块分析用户每日耗电量，并将每日耗电量的120％作为目标耗电量，依据目标耗电量和剩余电量计算得到目标充电量，将电动车充电到目标充电量。
进一步的，所述S3中充电桩的充电策略包括控制充电桩的充电顺序：紧急充电模式下的充电桩优先充电，当紧急充电模式下充电桩的充电功率之和小于电网为充电桩分配的额定功率时，满容量充电模式或普通充电模式下的充电桩再充电。
进一步的，所述充电顺序还包括：当充电管理控制模块接受到新的紧急充电模式充电需求，则关闭选择满容量充电模式或普通充电模式的充电桩，优先选择紧急充电模式的充电桩进行充电。
进一步的，所述满容量充电模式或普通充电模式下的充电桩的充电顺序根据用户充电的时间裕度进行排序；所述时间裕度等于当前时间到预订充电时间的时间差/充电至目标充电电量需要的时间，时间裕度越小的充电桩优先进行充电。
进一步的，所述充电桩的充电策略还包括调整充电桩的充电功率：根据用户的充电空闲裕度，优先降低充电空闲裕度大的充电桩使用功率；所述充电空闲裕度为预订充电时间与实际充电时间的比值。
进一步的，所述充电空闲裕度为预订充电时间与实际充电时间的比值。
本发明还提供一种充电桩充电管理系统，采用上述的充电桩充电管理方法，包括：
充电管理控制模块、充电桩控制终端和至少一个装载有所述充电桩控制终端的充电桩；所述充电管理控制模块与所述充电桩控制终端通讯连接；所述充电桩控制终端能够通过人机交互将充电模式和用户信息上传至充电管理控制模块，并接收充电管理控制模块控制指令以控制充电桩，及向用户展示充电信息；所述充电管理控制模块用于接收并处理所述充电桩控制终端采集的信息，并对各所述充电桩进行统一调配。
进一步的，还包括移动交互模块，所述移动交互模块与所述充电管理控制模块通讯连接；所述移动交互模块用于采集用户信息，将用户信息上传至所述充电管理控制模块，并接收所述充电管理控制模块反馈的充电信息。
本发明的有益效果体现在：
在实际运用过程中，本发明的充电管理控制模块能够与电网次级中心通讯连接，充电管理控制模块能够采集区域内用电负荷的动态变化，并根据用电负荷调整充电桩的充电顺序和充电功率，进而一定区域内加装本发明中的装载有充电桩控制终端的充电桩，能够避免超出区域内用电负荷。
附图说明
图1为本发明所提供的方法流程图；
图2为本发明所提供的系统模块示意图。
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。
参考图1，本实施例提供一种充电桩充电管理方法，包括以下步骤：
S1：用户通过充电桩控制终端或移动交互模块选择充电桩的充电模式；
S2：充电桩控制终端或移动交互模块将采集到的用户信息及充电模式上传至充电管理控制模块；
S3：充电管理控制模块根据用户信息和选择的充电模式，确定充电桩的充电策略，并根据充电策略下发指令至充电桩控制终端进行充电。
在实际运用过程中，本发明的充电管理控制模块能够与电网次级中心通讯连接，充电管理控制模块能够采集区域内用电负荷的动态变化，并根据用电负荷调整充电桩的充电顺序和充电功率，进而一定区域内加装本发明中的装载有充电桩控制终端的充电桩，能够避免超出区域内用电负荷。
进一步的，所述充电模式包括紧急充电模式、满容量充电模式和普通充电模式。用户在进行充电时，可以任意选择以上述三种充电模式中的哪种进行充电，其中这三种充电模式所对应的电费计价标准也不一样，分别为：紧急充电模式>满容量充电模式>普通充电模式，以此激励用户尽量的选择第3中充电模式。
进一步的，在一个实施例中，当用户选择所述紧急充电模式进行充电时，所述充电管理控制模块根据用户选择的所述目的地位置，计算电动车从出发地到目的地的耗电量，并将计算出的耗电量的120％作为目标耗电量；依据目标耗电量和剩余电量计算得到目标充电量，将电动车充电到目标充电量；
当用户选择所述满容量充电模式进行充电时，所述充电管理控制模块根据电动车电池额定容量进行充电，直至充满；
当用户选择所述普通充电模式进行充电时，所述充电管理控制模块分析用户每日耗电量，并将每日耗电量的120％作为目标耗电量，依据目标耗电量和剩余电量计算得到目标充电量，将电动车充电到目标充电量。
具体的，当用户需要在紧急状态下使用电动汽车，比如需要临时去见客户，但发现电动汽车电量不足时，可以选择紧急充电模式进行充电。在紧急充电模式下，充电时间是第一要素。在紧急充电模式下，用户直接在用户界面输入目的地，充电管理系统调用地图，计算出发地(充电桩所在的位置)与目的地之间的导航距离，计算电动汽车从出发地到目的地的耗电量，并将计算出的耗电量的120％作为目标耗电量；采集电动汽车接入时的剩余电量，依据目标耗电量和剩余电量计算得到目标充电量(此时若计算得到的目标耗电量大于电动汽车的额定容量，则将电容汽车的额定容量作为最终的目标耗电量，若小于则直接将目标耗电量作为最终的目标耗电量)，将电动汽车充电到目标充电量。当已经充电到目标充电量(且此时的目标充电量小于电容汽车的额定容量)，但用户没有将汽车开走(充电桩和电动汽车没有断开连接)，则该电动汽车则转而以普通充电的模式进行充电。
满容量充电模式对应的应用场景是：用户前一天将车停在停车场，第二天需要出远门的应用场景。因此，在该场景模式下，充电的需求是确保电动汽车电量充满。
普通充电模式对应的应用场景是：普通用户正常上下班，使用电动汽车充电的场景。因此，在该场景下一般都是短路程的使用。也即在该模式下，系统会统计分析用户每日的耗电量，用户上班时间、下班时间等。在该模式下：目标充电电量的计算可以依据紧急充电模式的方式，当该区域电网中所有的充电桩都已经完成了相应模式的充电，则可以继续选择普通充电桩的充电桩进行充电，以使其充满达到额定功率。
进一步的，所述S3中充电桩的充电策略包括控制充电桩的充电顺序包括：紧急充电模式下的充电桩优先充电，当紧急充电模式下充电桩的充电功率之和小于电网为充电桩分配的额定功率时，满容量充电模式或普通充电模式下的充电桩再充电。
进一步的，所述充电顺序还包括：当充电管理控制模块接受到新的紧急充电模式充电需求，则关闭选择满容量充电模式或普通充电模式的充电桩，优先选择紧急充电模式的充电桩进行充电。
此外，充电桩的充电策略还包括调整充电桩的充电功率：根据用户的充电空闲裕度，优先降低充电空闲裕度大的充电桩使用功率。其中，所述充电空闲裕度为预订充电时间与实际充电时间的比值。本实施例依据充电空闲裕度来调整充电桩使用率，能够避免充电桩的充电功率超出区域内用电负荷，提高充电桩充电。
进一步的，所述满容量充电模式或普通充电模式下的充电桩的充电顺序根据用户充电的时间裕度进行排序；所述时间裕度等于当前时间到预订充电时间的时间差/充电至目标充电电量需要的时间，时间裕度越小的充电桩优先进行充电。而充电桩关闭顺序，则为时间裕度越大的充电桩，优先关闭。
进一步的，所述S3中调整充电桩的充电功率具体步骤包括：根据用户的充电空闲裕度，优先降低充电空闲裕度大的充电桩使用功率。
进一步的，所述充电空闲裕度为预订充电时间与实际充电时间的比值。充电空闲裕度反应了用户对于充电时间要求的大小，其值越大，充电时间要求就越小。当用户允许充电时间越长(起始接入充电桩时刻与取车时刻差的绝对值)，该充电费用的优惠系数越大，因此可以激励用户服从充电管理系统的调配，例如可以在低谷时段电价集中进行充电，在高峰时，可以停止充电，从而可以削峰填谷，提高电能的利用效率。
进一步的，所述用户信息包括目的地、预订充电时间、剩余电量、电池额定容量和目标充电电量。
参考图2，本实施例还提供一种充电桩充电管理系统，采用上述的充电桩充电管理方法，包括：
充电管理控制模块、充电桩控制终端和至少一个装载有所述充电桩控制终端的充电桩；所述充电管理控制模块与所述充电桩控制终端通讯连接；所述充电桩控制终端能够通过人机交互将充电模式和用户信息上传至充电管理控制模块，并接收充电管理控制模块控制指令以控制充电桩，及向用户展示充电信息；所述充电管理控制模块用于接收并处理所述充电桩控制终端采集的信息，并对各所述充电桩进行统一调配。
进一步的，还包括移动交互模块，所述移动交互模块与所述充电管理控制模块通讯连接；所述移动交互模块用于采集用户信息，将用户信息上传至所述充电管理控制模块，并接收所述充电管理控制模块反馈的充电信息。
本实施例能够在原有充电桩基础上加装至少一个装载有所述充电桩控制终端的充电桩，充电管理控制模块能够检测所有装载有所述充电桩控制终端的充电桩总功率以及小区用电负荷，在小区用电负荷范围内，智能调整充电桩启停或者功率，为电车充电，扩大了充电桩数量，而又不会超出变压器用电负荷。
参考图2，本实施例中充电管理控制模块与电网次级中心通讯连接，电网次级中心主要通过区域用电负荷向充电管理控制模块提供电网峰谷电价。
参考图2，本实施例中配电箱与充电桩相连接，配电箱主要向小区居民用电、充电桩用电以及其他负载用电提供负荷保护、监测和控制，并为充电管理控制模块提供配电箱总负荷信息，因为配电箱受变压器最大负荷的限制，因此不能超过一定的功率阈值，当超过阈值时，则需要进行限制用电负荷，因此本实施例考虑首先限制充电桩的功率，其他居民用电和负荷不受影响，并且在小区用电低谷时，所有充电桩的功率裕度相对于增加，在此期间，可以接入相对更多的电车进行充电。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，“里侧”是指内部或围起来的区域或空间。“外围”是指某特定部件或特定区域的周围的区域。
在本发明的实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用以描述目的，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”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”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。
在本发明的实施例的描述中，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。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A～B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。
在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
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 (10)

1.一种充电桩充电管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：用户通过充电桩控制终端或移动交互模块选择充电桩的充电模式；
S2：充电桩控制终端或移动交互模块将采集到的用户信息及充电模式上传至充电管理控制模块；
S3：充电管理控制模块根据用户信息和选择的充电模式，确定充电桩的充电策略，并根据所述充电策略下发指令至充电桩控制终端进行充电。
2.根据权利要求1所述的一种充电桩充电管理方法，其特征在于，所述用户信息包括目的地、预订充电时间、每日耗电量、剩余电量、电池额定容量和目标充电电量。
3.根据权利要求1所述的一种充电桩充电管理方法，其特征在于，所述充电模式包括紧急充电模式、满容量充电模式和普通充电模式；其中，
所述紧急充电模式用于用户紧急使用电动车时进行快速充电；
所述满容量充电模式用于将电动车电量充满；
所述普通充电模式用于满足用户日常耗电需求进行电动车充电。
4.根据权利要求3所述的一种充电桩充电管理方法，其特征在于，还包括：
当用户选择所述紧急充电模式进行充电时，所述充电管理控制模块根据用户选择的所述目的地位置，计算电动车从出发地到目的地的耗电量，并将计算出的耗电量的120％作为目标耗电量；依据目标耗电量和剩余电量计算得到目标充电量，将电动车充电到目标充电量；
当用户选择所述满容量充电模式进行充电时，所述充电管理控制模块根据电动车电池额定容量进行充电，直至充满；
当用户选择所述普通充电模式进行充电时，所述充电管理控制模块分析用户每日耗电量，并将每日耗电量的120％作为目标耗电量，依据目标耗电量和剩余电量计算得到目标充电量，将电动车充电到目标充电量。
5.根据权利要求3所述的一种充电桩充电管理方法，其特征在于，所述S3中充电桩的充电策略包括控制充电桩的充电顺序：
紧急充电模式下的充电桩优先充电，当紧急充电模式下充电桩的充电功率之和小于电网为充电桩分配的额定功率时，满容量充电模式或普通充电模式下的充电桩再充电。
6.根据权利要求5所述的一种充电桩充电管理方法，其特征在于，所述充电顺序还包括：当充电管理控制模块接受到新的紧急充电模式充电需求，则关闭选择满容量充电模式或普通充电模式的充电桩，优先选择紧急充电模式的充电桩进行充电。
7.根据权利要求6所述的一种充电桩充电管理方法，其特征在于，所述满容量充电模式或普通充电模式下的充电桩的充电顺序根据用户充电的时间裕度进行排序；所述时间裕度等于当前时间到预订充电时间的时间差/充电至目标充电电量需要的时间，时间裕度越小的充电桩优先进行充电。
8.根据权利要求2所述的一种充电桩充电管理方法，其特征在于，所述充电桩的充电策略还包括调整充电桩的充电功率：
根据用户的充电空闲裕度，优先降低充电空闲裕度大的充电桩使用功率；所述充电空闲裕度为预订充电时间与实际充电时间的比值。
9.一种充电桩充电管理系统，采用权利要求1-8任意一项所述的充电桩充电管理方法，其特征在于，包括：
充电管理控制模块、充电桩控制终端和至少一个装载有所述充电桩控制终端的充电桩；所述充电管理控制模块与所述充电桩控制终端通讯连接；所述充电桩控制终端能够通过人机交互将充电模式和用户信息上传至充电管理控制模块，并接收充电管理控制模块控制指令以控制充电桩，及向用户展示充电信息；所述充电管理控制模块用于接收并处理所述充电桩控制终端采集的信息，并对各所述充电桩进行统一调配。
10.根据权利要求9所述的一种充电桩充电管理系统，其特征在于，还包括移动交互模块，所述移动交互模块与所述充电管理控制模块通讯连接；所述移动交互模块用于采集用户信息，将用户信息上传至所述充电管理控制模块，并接收所述充电管理控制模块反馈的充电信息。
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