CN211556948U - 一种智能负荷充电控制系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于汽车充电技术领域，提出了一种智能负荷充电控制系统，包括充电桩电路，用于与电动汽车连接，监控电路，包括均与主控芯片一连接的电表通信电路和充电桩通信电路一，所述电表通信电路的一端与所述主控芯片一连接，另一端用于与电表连接，所述充电桩通信电路一的一端与所述主控芯片一连接，另一端与所述充电桩电路连接。通过上述技术方案，解决了现有技术中建设充电桩电网容量不足的问题；同时还可以实现削峰填谷，提高电网的利用率。

Description

一种智能负荷充电控制系统
技术领域
本实用新型属于汽车充电技术领域，涉及一种智能负荷充电控制系统。
背景技术
随着新能源车辆的迅速普及、充电设施的逐步完善，越来越多的个人用户都会倾向于在住宅区停车场内为车辆充电。然而，大量电动汽车的无序并网充电，尤其是负荷高峰时接入充电，很可能会引起配电网线路过载、变压器过载、损耗增加、峰谷差加大、电压跌落等问题，对配电网的安全运行产生负面影响。如果不能对电动汽车充电进行协调控制，将导致区域配电网内的诸多问题，大大降低配电网运行经济性和安全可靠性。
随着电动汽车数量增加，其作为用电负荷的影响将日益增大，电动汽车若大规模的无序充电，会增加电网压力、考验电网相应的发电装机和输配电能力。该现象如若得不到有效控制，将会出现“峰上加峰”，增大电网调峰难度，加大了输配电网建设的压力，降低发电机组和电网的运行效率。
实用新型内容
本实用新型提出一种智能负荷充电控制系统，解决了现有技术中电网容量不足、难以满足电动汽车充电需求的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：包括
充电桩电路，用于与电动汽车连接，
监控电路，包括均与主控芯片一连接的电表通信电路和充电桩通信电路一，所述电表通信电路的一端与所述主控芯片一连接，另一端用于与电表连接，所述充电桩通信电路一的一端与所述主控芯片一连接，另一端与所述充电桩电路连接。
进一步，所述电表通信电路包括RS485接口芯片，所述RS485接口芯片的一端与主控芯片一连接，另一端用于与电表连接，
所述电表通信电路还包括第二电阻和第五电阻，所述第二电阻的一端与所述RS485接口芯片的一个差分信号连接，所述第二电阻的另一端与地信号连接，所述第五电阻的一端与所述RS485接口芯片的另一个差分信号连接，所述第五电阻的另一端与直流电源连接。
进一步，所述充电桩通信电路一为CAN通信电路一，所述CAN通信电路一的一端与所述主控芯片一连接，另一端与所述充电桩电路连接。
进一步，所述监控电路还包括充电桩通信电路二，所述充电桩通信电路二为电力载波通信电路一，所述电力载波通信电路一的一端与所述主控芯片一连接，另一端通过电力线与所述充电桩电路连接。
进一步，所述充电桩电路包括均与主控芯片二连接的充电导引电路和交流接触器控制电路，
所述充电导引电路包括依次连接的开关管放大电路一和光耦隔离电路，所述开关管放大电路一的输入与所述主控芯片二连接，所述光耦隔离电路的输出用于与充电枪连接，
所述交流接触器控制电路包括依次连接的开关管放大电路二和继电器电路，所述开关管放大电路二的输入与主控芯片二连接，所述继电器电路的输出用于控制充电枪电源的连接或断开。
进一步，所述充电桩电路还包括监控板通信电路一，所述监控板通信电路一为CAN通信电路三，所述CAN通信电路三的一端与所述主控芯片二连接，所述CAN通信电路二的另一端与所述CAN通信电路一连接。
进一步，所述充电桩电路还包括监控板通信电路二，所述监控板通信电路二为电力载波通信电路二，所述电力载波通信电路二的一端与所述主控芯片二连接，另一端通过电力线与所述监控电路连接。
进一步，所述监控电路还包括CAN通信电路二，所述监控电路为多个，多个所述监控电路之间通过所述CAN通信电路二连接。
进一步，所述监控电路还与显示屏一连接。
本实用新型的工作原理及有益效果为：
1、本实用新型中主控芯片一通过电表通信电路读取电表数据，电表数据能够反映当前非充电设施用电量(包括居民用电、公共用电、应急用电、检修用电等)，主控芯片一内存储有变压器容量信息，变压器容量信息与非充电设施用电量相减，得到充电桩电路可用电量，记为变压器可用容量。
根据变压器可用容量，监控电路给充电桩电路发送充电控制指令，调整充电桩电路的输出功率。例如，当电网变压器可用容量大于充电桩电路所需容量时，开启正常充电方式，用户可设置充电开始时间，尽可能使充电集中在电价低谷时段，优先利用低谷电价充电，在减少电网供电压力的同时，也降低用户的充电费用开支。当电网变压器可用容量小于充电桩电路所需容量时，开启限功率充电模式，在不超出电网承载能力及冗余充电桩电路突增容量的前提下，按一定比例降低各路输出功率，并根据电网承载能力的变化动态调整。具体调整过程如下：
当电网变压器可用容量不足时，在预留冗余功率的前提下(一般为7KW或14KW)，降低全部充电桩电路的输出功率比例，为全部电动汽车充电；
当非充电设施用电容量(居民用电、公共用电、应急用电、检修用电等)增加时，此时变压器可用容量持续减小，在考虑冗余功率的前提下，继续降低充电桩电路的输出功率比例，为电动汽车充电；
当非充电设施的用电容量(居民用电、公共用电、应急用电、检修用电等)减少时，此时变压器可用容量增大，在考虑冗余功率的前提下，适当提高充电桩电路的功率输出比例；当变压器可用容量增加至可为全部充电车辆满功率充电时(考虑冗余充电容量的前提下)，调整至正常充电或预约充电模式；
当充电车辆增加(即充电桩电路总功率增大)时，此时变压器可用容量减小，在预留冗余充电功率的前提下，调低充电桩电路的输出功率比例，为全部车辆充电；
当充电车辆减少(即充电桩电路总功率减少)时，此时变压器可用容量增大，在预留冗余充电功率的前提下，调高充电桩电路的输出功率比例，为全部车辆充电；当变压器容量增加至可为全部充电车辆满功率充电时(考虑冗余充电容量的前提下)，调整至正常充电或预约充电模式。
监控电路通过CAN通信电路一与充电桩电路连接，实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低，一个监控电路可以通过CAN通信电路一与多个充电桩电路连接，实现对多个充电桩电路的充电控制。
本实用新型实现了充电桩电路的有序调度、有利于平衡充电负荷，在电网容量不足的情况下也能够为电动汽车正常充电，而且还可以削峰填谷，提高电网的利用率。
2、本实用新型中RS485接口芯片用于实现监控电路和电表之间的RS485通信，第二电阻为下拉电阻，第五电阻为上拉电阻，第二电阻和第五电阻可以提高RS485接口芯片的噪声输入容限，增强抗干扰能力，保证监控电路和电表之间的准确通信。
3、监控电路通过CAN通信电路一与充电桩电路连接，实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低，一个监控电路可以通过CAN通信电路一与多个充电桩电路连接，实现对多个充电桩电路的充电控制。
4、本实用新型中监控电路还可以通过电力载波通信的方式与充电桩电路连接，用户可以根据实际情况选择电力载波通信方式或CAN通信方式，提高了本实用新型的通用性。
5、本实用新型中充电导引电路用于向充电枪发送充电引导信号，包括充电开始信号、充电停止信号和充电限功率信号等，实现充电桩电路与电动汽车电池之间的握手通信，交流接触器控制电路用于控制电动汽车与交流电源的通断，二者结合，实现交流电源对电动汽车的充电。
6、通过CAN通信电路三与CAN通信电路一的连接，实现充电桩电路与监控板之间的连接，也可以通过电力载波通信电路一和电力载波通信电路二的连接，实现充电桩电路与监控板之间的连接，提高了本实用新型的通用性。
7、本实用新型中通过CAN通信电路二，可以实现多个监控电路的组网，当同一园区内设有多个监控电路时，各电路间将采用主从模式进行同步控制，即其中一个监控电路为主系统，剩余电路为从系统，所有电路遵循主系统的指令进行调度策略的实施。
8、本实用新型中监控电路还与显示屏一连接，可实时显示系统的工作状态、总输入状态、分路输入状态，及告警信息等，便于用户实时了解充电系统的工作状态，用于也可以通过显示屏一进行系统参数设置等。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型电路结构框图；
图2为本实用新型中监控电路原理图；
图3为本实用新型中充电桩电路原理图；
图4为本实用新型实施例一系统连接示意图；
图5为本实用新型实施例二系统连接示意图；
图6为本实用新型实施例三系统连接示意图；
图中：1-充电桩电路，101-主控芯片二，102-充电导引电路，1021-开关管放大电路一，1022-光耦隔离电路，103-交流接触器控制电路，1031-开关管放大电路二，1032-继电器电路，104-CAN通信电路三，105-电力载波通信电路二，2-监控电路，21-电表通信电路，211-RS485接口芯片，212-第二电阻，213-第五电阻，22-CAN通信电路一，23-主控芯片一，24-电力载波通信电路一，25-CAN通信电路二，3-显示屏一，4-电表，5-显示屏二，6-辅助电源一，7-辅助电源二，8-交流接触器，9-充电枪，10-电动汽车，11-其他用电设备，12-运营管理平台。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
如图1-图3所示，包括
充电桩电路1，用于与电动汽车10连接，
监控电路2，包括均与主控芯片一23连接的电表通信电路21和充电桩通信电路一，电表通信电路21的一端与主控芯片一23连接，另一端用于与电表4连接，充电桩通信电路一的一端与主控芯片一23连接，另一端与充电桩电路1连接。
本实施例中主控芯片一23通过电表通信电路21读取电表4数据，电表4数据能够反映当前非充电设施用电量(包括居民用电、公共用电、应急用电、检修用电等)，主控芯片一23内存储有变压器容量信息，变压器容量信息与非充电设施用电量相减，得到充电桩电路可用电量，记为变压器可用容量。
根据变压器可用容量，监控电路2给充电桩电路1发送充电控制指令，调整充电桩电路1的输出功率。例如，当电网变压器可用容量大于充电桩电路1所需容量时，开启正常充电方式，用户可设置充电开始时间，尽可能使充电集中在电价低谷时段，优先利用低谷电价充电，在减少电网供电压力的同时，也降低用户的充电费用开支。当电网变压器可用容量小于充电桩电路1所需容量时，开启限功率充电模式，在不超出电网承载能力及冗余充电桩电路突增容量的前提下，按一定比例降低各路输出功率，并根据电网承载能力的变化动态调整。
监控电路2通过CAN通信电路一22与充电桩电路1连接，实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低，一个监控电路2可以通过CAN通信电路一22与多个充电桩电路1连接，实现对多个充电桩电路1的充电控制。
本实施例实现了充电桩电路1的有序调度、有利于平衡充电负荷，在电网容量不足的情况下也能够为电动汽车正常充电，而且还可以削峰填谷，提高电网的利用率。
进一步，电表通信电路21包括RS485接口芯片211，RS485接口芯片211的一端与主控芯片一23连接，另一端用于与电表4连接，
电表通信电路21还包括第二电阻212和第五电阻213，第二电阻212的一端与RS485接口芯片211的一个差分信号连接，第二电阻212的另一端与地信号连接，第五电阻213的一端与RS485接口芯片211的另一个差分信号连接，第五电阻213的另一端与直流电源连接。
本实施例中RS485接口芯片211用于实现监控电路2和电表4之间的RS485通信，第二电阻212为下拉电阻，第五电阻213为上拉电阻，第二电阻212和第五电阻213可以提高RS485接口芯片211的噪声输入容限，增强抗干扰能力，保证监控电路2和电表4之间的准确通信。
进一步，充电桩通信电路一为CAN通信电路一22，CAN通信电路一22的一端与主控芯片一23连接，另一端与充电桩电路1连接。
监控电路2通过CAN通信电路一22与充电桩电路1连接，实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低，一个监控电路2可以通过CAN通信电路一22与多个充电桩电路1连接，实现对多个充电桩电路1的充电控制。
进一步，监控电路2还包括充电桩通信电路二，充电桩通信电路二为电力载波通信电路一24，电力载波通信电路一24的一端与主控芯片一23连接，另一端通过电力线与充电桩电路1连接。
本实施例中监控电路2还可以通过电力载波通信的方式与充电桩电路1连接，用户可以根据实际情况选择电力载波通信方式或CAN通信方式，提高了本实施例的通用性。
进一步，充电桩电路1包括均与主控芯片二101连接的充电导引电路102和交流接触器控制电路103，
充电导引电路102包括依次连接的开关管放大电路一1021和光耦隔离电路1022，开关管放大电路一1021的输入与主控芯片二101连接，光耦隔离电路1022的输出用于与充电枪9连接，
交流接触器控制电路103包括依次连接的开关管放大电路二1031和继电器电路1032，开关管放大电路二1031的输入与主控芯片二101连接，继电器电路1032的输出用于控制充电枪9电源的连接或断开。
本实施例中充电导引电路102用于向充电枪9发送充电引导信号，包括充电开始信号、充电停止信号和充电限功率信号等，实现充电桩电路1与电动汽车10电池之间的握手通信，交流接触器控制电路103用于控制电动汽车10与交流电源的通断，二者结合，实现交流电源对电动汽车10的充电。
进一步，充电桩电路1还包括监控板通信电路一，监控板通信电路一为CAN通信电路三104，CAN通信电路三104的一端与主控芯片二101连接，CAN通信电路二25的另一端与CAN通信电路一22连接。
进一步，充电桩电路1还包括监控板通信电路二，监控板通信电路二为电力载波通信电路二105，电力载波通信电路二105的一端与主控芯片二101连接，另一端通过电力线与监控电路2连接。
通过CAN通信电路三104与CAN通信电路一22的连接，实现充电桩电路1与监控电路2之间的连接，也可以通过电力载波通信电路一24和电力载波通信电路二105的连接，实现充电桩电路1与监控电路2之间的连接，提高了本实施例的通用性。
进一步，监控电路2还与显示屏一3连接。
本实施例中监控电路2还与显示屏一3连接，可实时显示系统的工作状态、总输入状态、分路输入状态，及告警信息等，便于用户实时了解充电系统的工作状态，用户也可以通过显示屏一3进行参数设置，例如变压器容量等参数。
如图4所示，为本实用新型实施例一系统连接示意图，监控电路2的一端与电表4连接，另一端通过CAN通信或电力载波通信方式，与多个充电桩连接，监控电路2从电表4得到电网负荷量，然后根据电网负荷量给充电桩电路1发送充电控制指令，调整充电桩电路1的输出功率。
实施例二
在前述实施例一的基础上，本实施例中的监控电路2还包括CAN通信电路二25，监控电路2为多个，多个监控电路2之间通过CAN通信电路二25连接。
如图5所示，本实施例中通过CAN通信电路二25，可以实现多个监控电路2的组网，当同一园区内设有多个监控电路2时，各电路间将采用主从模式进行同步控制，与电表连接的监控电路2为主系统，剩余电路为从系统，所有电路遵循主系统的指令进行调度策略的实施。
实施例三
在前述实施例二的基础上，本实施例还增加了运营管理平台12，运管管理平台12连接多个监控电路2，用于对充电站内所有监控电路2、充电桩1等设备进行实时状态信息的采集、充电控制、交易费用管理、设备管理、运营及运维分析等功能，并根据用户需要，可以提供对应的手机APP软件，实现充电站的查询、导航、充电、预约、移动支付等等全方位的充电服务。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能负荷充电控制系统，其特征在于：包括
充电桩电路(1)，用于与电动汽车(10)连接，
监控电路(2)，包括均与主控芯片一(23)连接的电表通信电路(21)和充电桩通信电路一，所述电表通信电路(21)的一端与所述主控芯片一(23)连接，另一端用于与电表(4)连接，所述充电桩通信电路一的一端与所述主控芯片一(23)连接，另一端与所述充电桩电路(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能负荷充电控制系统，其特征在于：所述电表通信电路(21)包括RS485接口芯片(211)，所述RS485接口芯片(211)的一端与主控芯片一(23)连接，另一端用于与电表(4)连接，
所述电表通信电路(21)还包括第二电阻(212)和第五电阻(213)，所述第二电阻(212)的一端与所述RS485接口芯片(211)的一个差分信号连接，所述第二电阻(212)的另一端与地信号连接，所述第五电阻(213)的一端与所述RS485接口芯片(211)的另一个差分信号连接，所述第五电阻(213)的另一端与直流电源连接。
3.根据权利要求1所述的一种智能负荷充电控制系统，其特征在于：所述充电桩通信电路一为CAN通信电路一(22)，所述CAN通信电路一(22)的一端与所述主控芯片一(23)连接，另一端与所述充电桩电路(1)连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能负荷充电控制系统，其特征在于：所述监控电路(2)还包括充电桩通信电路二，所述充电桩通信电路二为电力载波通信电路一(24)，所述电力载波通信电路一(24)的一端与所述主控芯片一(23)连接，另一端通过电力线与所述充电桩电路(1)连接。
5.根据权利要求3所述的一种智能负荷充电控制系统，其特征在于：所述充电桩电路(1)包括均与主控芯片二(101)连接的充电导引电路(102)和交流接触器控制电路(103)，
所述充电导引电路(102)包括依次连接的开关管放大电路一(1021)和光耦隔离电路(1022)，所述开关管放大电路一(1021)的输入与所述主控芯片二(101)连接，所述光耦隔离电路(1022)的输出用于与充电枪(9)连接，
所述交流接触器控制电路(103)包括依次连接的开关管放大电路二(1031)和继电器电路(1032)，所述开关管放大电路二(1031)的输入与主控芯片二(101)连接，所述继电器电路(1032)的输出用于控制充电枪(9)电源的连接或断开。
6.根据权利要求5所述的一种智能负荷充电控制系统，其特征在于：所述充电桩电路(1)还包括监控板通信电路一，所述监控板通信电路一为CAN通信电路三(104)，所述CAN通信电路三(104)的一端与所述主控芯片二(101)连接，所述CAN通信电路三(104)的另一端与所述CAN通信电路一(22)连接。
7.根据权利要求5所述的一种智能负荷充电控制系统，其特征在于：所述充电桩电路(1)还包括监控板通信电路二，所述监控板通信电路二为电力载波通信电路二(105)，所述电力载波通信电路二(105)的一端与所述主控芯片二(101)连接，另一端通过电力线与所述监控电路(2)连接。
8.根据权利要求1所述的一种智能负荷充电控制系统，其特征在于：所述监控电路(2)还包括CAN通信电路二(25)，所述监控电路(2)为多个，多个所述监控电路(2)之间通过所述CAN通信电路二(25)连接。
9.根据权利要求1所述的一种智能负荷充电控制系统，其特征在于：所述监控电路(2)还与显示屏一(3)连接。
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