一种充电系统装置和控制方法与流程

本发明涉及电动汽车充换电，具体为一种充电系统装置和控制方法。

背景技术：

1、当今，无论是国家能源战略还是个人出行需求，电动汽车无疑是一个较为理想的解决方案。伴随着新能源汽车的飞速发展，遇到了很多建设问题。特别是针对建成的或现有的台区变压器和低压柜、分支箱、电力线览无法满足急剧增长的充电要求，比如老旧小区，甚至没有专门的配电房，即使建有配电房，在其低压馈线柜中仅零星装有几个塑壳断路器，其空间尺寸已不满足扩容需求。

2、为了解决以上问题，如公开号为cn114435176a的中国专利公开了一种一种有序充电系统和方法。该系统包括：远程监控平台、现场有序充电控制模块及台区变压器；远程监控平台与现场有序充电控制模块通讯连接；台区变压器与现场有序充电控制模块通讯连接；远程监控平台接收用户的需求指令，并将需求指令发送至现场有序充电控制模块；现场有序充电控制模块根据需求指令制定现场充电桩有序输出负荷量策略，并将现场充电桩有序输出负荷量策略回传至远程监控平台；还获取台区变压器的实际可用负荷量，并将实际可用负荷量发送至远程监控平台；远程监控平台根据现场充电桩有序输出负荷量策略中输出的负荷量与实际可用负荷量下发充电指令至现场交直流充电桩。本方案实现了现场交直流充电桩有序供电。

3、又如公开号为cn109177766a的中国专利公开了一种电动车充电系统及其控制方法，电动车充电系统包括充电桩，以及设置在电动汽车上的电池系统，电池系统包括电池控制器和电池模块，电池控制器与电池模块相连，电池控制器用于对电池模块进行控制，电动车包括控制装置和车载通讯模块，控制装置分别与电池控制器和车载通讯模块相连，车载通讯模块还与服务器相连；充电桩包括通讯装置和充电控制器，充电控制器能够通过通讯装置和车载通讯模块与电池控制器相连。本申请中的电动车充电系统及其控制方法，可以在用户需要对电动车进行充电时，无需进行刷卡或操作充电桩等繁琐步骤，低成本地实现“即插即充”智能充电。

4、目前，现有电动汽车充电技术还存在不足之处：两份专利都在一定程度上实现了电动汽车的有序充电，降低对电网的冲击。但针对现有电力设备，比如低压馈线柜、分支箱、电力线览等，在最大化满足人民群众增建充电桩需求的前提下，仍未解决改造或扩容不便、建设投资大的难题，现有技术仍有待改进。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种充电系统装置和控制方法，以解决上述问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种充电系统装置，包括充电桩、能源监控装置、台区监控装置，所述能源监控装置通过第一can总线与充电桩通讯，通过第二can总线与台区监控装置通讯。

3、进一步的，所述能源监控装置不仅接收每台充电桩的输出信息，同时还监测对应分支箱内每个塑壳断路器输出的实际电流值，本身有多路模拟量检测端口，通过接入二次侧电流互感器，测得实际输出电流的数值，每个分支箱配置一个能源监控装置。

4、进一步的，所述能源监控装置可录入不同塑壳断路器的信息以及上下出线的电力电缆信息，根据电力线览额定载流量表设定上限输出功率，通过第二can总线一同上报给台区监控装置。

5、进一步的，所述台区监控装置通过第一485总线与台区变压器通讯，获取变压器额定容量，实际输出容量以及剩余容量等信息。

6、进一步的，台区对应的所有电力信息可在主站平台中通过表格的形式下发至台区监控装置，继而中转至能源监控装置，最终下发至每台充电桩，避免现场人工一一录入。

7、进一步的，所述充电系统装置，采用三级安全架构：一级充电桩本体、二级能源监控装置、三级台区监控装置。

8、进一步的，三级安全架构实现辆车中电池的数据监测、故障预警、大数据分析预测。

9、进一步的，三级安全架构提供实时、全面、精确的电力运行数据，通过can或rs485接口实现数据通信和控制。

10、进一步的，充电桩主要与车辆交互，将输出的电压电流等信息通过第一can总线上送至能源监控装置。

11、进一步的，充电桩可录入对应进线电缆的规格型号，根据电力线览额定载流量表1设定上限输出功率，一同上报给能源监控装置。

12、表1电力电缆需求参数表

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15、一种充电系统装置的控制方法，包含以下步骤：

16、s1：能源监控装置接收每台充电桩的输出信息，同时还监测对应分支箱内每个塑壳断路器输出的实际电流值，能源监控装置录入不同塑壳断路器的信息以及上下出线的电力电缆信息，根据电力线览额定载流量表设定上限输出功率，通过第二can总线一同上报给台区监控装置；

17、s2：台区监控装置通过第一485总线与台区变压器通讯，台区对应的所有电力信息可在主站平台中通过表格的形式下发至台区监控装置，继而中转至能源监控装置，最终下发至每台充电桩，对充电站分区管控，对某一固有分支箱控制，结合对应分支箱、断路器及电力电缆，在满足客户需求和电力设备限值基础上，台区信息数据采集、存储，通过优化调度算法，提供最优参数上送给管理平台；

18、s3：台区监控装置、能源监控装置和充电控制器本体配合控制，将本地充电桩、电动汽车动力电池及台区配电信息实时数据集中处理，实现充电桩与充电桩之间、与电网之间互联互通，并根据实时通信获取的充电桩输出能力、动力电池充电需求及配电容量信息建立等比例分配充电决策模型，等比例分配充电决策模型：分为三层调控，分别是分支箱中塑壳开关容量与对应充电桩的需求电流比值k1、对应连接充电桩电缆载流量与对应充电桩需求电流比例系数k2及变压器可用容量与充电总需求功率比值k3，经过这三者约束条件，综合得出最终的充电桩实际输出功率，实现当前充电过程中的最优控制策略，而且响应了互联互通的控制需求，并能与电网保持良好的互动。

19、相对于现有技术，本发明的有益效果在于：基于现有电力条件，在低压馈线柜、分支箱、塑壳及电力电缆不变的前提下，建设常规充电设备的同时增加能源监控装置和台区监控装置，辅助电网削峰填谷和调频，提升清洁能源消纳水平；采用三层架构，整体保护，局部保护和个体保护，保护级别的差异性，可显著提升用电安全，特别针对变压器、所辖片区以及分支箱开关，实现点、线、面全范围的监测控制。解决了平衡急剧增长的充电设备建设需求与当前电力配电网、电力基础设施改造之间的矛盾，结合优化的调度算法，建立等比例分配充电决策模型，分为三层调控，综合得出最终的充电桩实际输出功率，减少投资，最大化满足充电需求，节省用户费用支出，实现电网安全、稳定运行，提升人民出行的便捷性及经济性。还提供了一种充电系统装置的控制方法。

技术特征：

1.一种充电系统装置和控制方法，其特征在于：一种充电系统装置，包括充电桩、能源监控装置、台区监控装置，所述能源监控装置通过第一can总线与充电桩通讯，所述能源监控装置通过第二can总线与台区监控装置通讯，充电系统装置采用三级安全架构实现辆车中电池的数据监测、故障预警、大数据分析预测。

2.根据权利要求1所述的一种充电系统装置和控制方法，其特征在于：所述能源监控装置不仅接收每台充电桩的输出信息，同时还监测对应分支箱内每个塑壳断路器输出的实际电流值，本身有多路模拟量检测端口，通过接入二次侧电流互感器，测得实际输出电流的数值，每个分支箱配置一个能源监控装置。

3.根据权利要求2所述的一种充电系统装置和控制方法，其特征在于：所述能源监控装置可录入不同塑壳断路器的信息以及上下出线的电力电缆信息，根据电力线览额定载流量表设定上限输出功率，通过第二can总线一同上报给台区监控装置。

4.根据权利要求3所述的一种充电系统装置和控制方法，其特征在于：所述台区监控装置通过第一485总线与台区变压器通讯，获取变压器额定容量，实际输出容量以及剩余容量等信息。

5.根据权利要求4所述的一种充电系统装置和控制方法，其特征在于：台区对应的所有电力信息可在主站平台中通过表格的形式下发至台区监控装置，继而中转至能源监控装置，最终下发至每台充电桩，避免现场人工一一录入。

6.根据权利要求5所述的一种充电系统装置和控制方法，其特征在于：所述充电系统装置，采用三级安全架构：一级充电桩本体、二级能源监控装置、三级台区监控装置。

7.根据权利要求6所述的一种充电系统装置和控制方法，其特征在于：三级安全架构提供实时、全面、精确的电力运行数据，通过can或rs485接口实现数据通信和控制。

8.根据权利要求7所述的一种充电系统装置和控制方法，其特征在于：充电桩主要与车辆交互，将输出的电压电流等信息通过第一can总线上送至能源监控装置。

9.根据权利要求8所述的一种充电系统装置和控制方法，其特征在于：充电桩可录入对应进线电缆的规格型号，根据电力线览额定载流量设定上限输出功率，一同上报给能源监控装置。

10.根据权利要求9所述的一种充电系统装置的控制方法，其特征在于：包含以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种充电系统装置,在常规充电设备不变的前提下，增加能源监控装置和台区监控装置，辅助电网削峰填谷和调频，提升清洁能源消纳水平；采用三层架构，整体保护，局部保护和个体保护，显著提升用电安全，特别针对变压器、所辖片区及分支箱开关，实现点、线、面全范围的监测控制。解决了急剧增长的充电设备建设需求与当前电力电网、基础设施改造之间的矛盾，结合优化的调度算法，建立等比例分配充电决策模型，分为三层调控，综合得出最终的充电桩实际输出功率，减少投资，最大化满足充电需求，节省用户费用支出，实现电网安全、稳定运行，提升人民出行的便捷性及经济性。还提供了一种充电系统装置的控制方法。

技术研发人员：李秋实,徐晓春,张权,陆建锋,汤飞,袁轶,朱晓奇,陆筱敏,刘俐,孙永忠
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司南通供电分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14