CN115946568A - 一种电动汽车智能变频充电系统及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车智能变频充电系统及其充电方法，涉及智能变频充电技术领域。该电动汽车智能变频充电方案的结构系统，包括电网后台服务器，所述电网后台服务器通过网络信号实现与片区内电力载波集中控制器实现互联，所述电力载波集控器通过电力线路与该区域内所有在线充电车辆智能充电线缆控制器进行连接。本发明通过配制的电网后台服务器、电力载波集中控制器、电力线路、智能充电线缆控制器、电网配电系统与相应的电动汽车，可以有效解决这种车辆集中充电带来的局部电网过载瘫痪问题，同时又能满足电动汽车集中充电的需求，设施配套方面无需安装充电桩，普通交流16A插座即可兼容，大大节约了开发成本。

Description

一种电动汽车智能变频充电系统及其充电方法

技术领域

本发明涉及智能变频充电技术领域，具体为一种电动汽车智能变频充电系统及其充电方法。

背景技术

电动汽车(BEV)是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。

当前的电动汽车充电主要依赖于公共场所的专用充电设施，这些充电设施往往集中分布在一定的供电区域里，由于固定的区域(如小区、公交场站等)变电设备在建造之初并未考虑后期会大量铺设电动汽车充电设施，额定负荷小，冗余不足。随着后期充电设施的扩充和电动汽车充电需求的扩大，当这些车辆都集中在一个区域进行充电时，易造成该区域电力过载，从而导致整个区域电网瘫痪(拉闸、断电)，影响了居民正常用电。

因此，本领域技术人员提供了一种电动汽车智能变频充电系统及其充电方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种电动汽车智能变频充电系统及其充电方法，解决了目前在一定区域的电动汽车充电设施并不能有效解决集中充电带来的电网过载瘫痪，多数通过减少充电桩数量或者限制使用充电桩数量来被动解决电网过载的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种电动汽车智能变频充电系统，包括电网后台服务器，所述电网后台服务器通过网络信号实现与片区内电力载波集中控制器实现互联；

所述电力载波集控器通过电力线路与该区域内所有在线充电车辆智能充电线缆控制器进行连接，同时通过所述通信线路与电网配电控制器实现连接；

所述电网配电控制器通过电力线与各配电模块实现连接，组成所述配电系统；

所述智能充电线缆控制器通过交流充电线路与电动汽车实现连接。

优选的，所述电网后台服务器为监控片区变电站当前用电负载总额，计算当前所述可用负载容量，通过所述网络信号与集中控制器进行数据交互，合理分配所述片区电网剩余可用负载容量，并监控所述在线充电车辆的工作状态。

优选的，所述电力载波集中控制器为应用电力载波技术接收和反馈服务器、线缆控制器的数据信息，生成所述电网充电功率分配指令。

优选的，所述电力线路为承担电力输送任务，同时作为所述高频信号通信介质，进行数据传递。

优选的，所述智能充电线缆控制器为用来获取车辆充电参数，所述实时监测和控制充线缆的输出功率，反馈所述当前充电数据信息，与上层集控器、电动汽车进行充电数据的交互。

一种电动汽车智能变频充电系统及其充电方法，具体包括以下步骤：

S1.在某一时刻，假设片区内的电网总负荷功率为NKW，生产、生活共使用AKW，若第一辆电动汽车进站充电，在请求功率不大于剩余可用负荷的前提下该车可以满功率充电，并持续监控上报车辆充电状态和参数信息；

S2.若同条件下第二辆车也进站充电，此时通过各充电线缆上的智能控制器向中间层级反馈两辆车同时在线充电；

S3.智能充电线缆控制器传递来的数据经过集控器收集再反馈至后台服务器；

S4.后台服务器通过计算处理，下发单个充电桩允许最大输出功率为(N-A)/2kW至集控器；

S5.集控器接收并传递至不同充电回路，不同在线车辆上的智能充电线缆控制器；

S6.所有在线车辆智能充电线缆控制器接收并按充电负荷分配指令进行PWM变频输出，完成充电功率分配目标，同时持续监控上报车辆充电状态和参数信息；

S7.同理，若同一时刻存在n辆车在线充电，则每辆车辆的智能充电线缆控制器会将对应充电回路的交流输出功率进行限制，并持续监控上报车辆充电状态和参数信息。

优选的，所述步骤S1中理想状态下此时剩余可用负荷为：N-AKW。

优选的，所述每辆车辆的智能充电线缆控制器会将对应充电回路的交流输出功率限制在(N-A)/nKW。

工作原理：本发明的电力载波技术原理：电力载波技术也称电力线通信PLC(PowerLineCommunication)技术，作为新型电动汽车智能充电方案的核心技术，是将载有数据信息的高频信号加载至电力输送线上，利用电力线路进行数据的传输，再通过专用的调制解调设备将加载至电力线上的高频信号提取出来，传送至终端设备，这种利用现有的电力线路作为数据传输媒介，可以有效避免重新布置通信线缆，利于节省成本，(电力载波技术系统拓扑图参见图1)；

本发明的新型电动汽车智能变频充电方案工作原理：通过在电动车辆配备的国标模式2智能充电线缆(终端层级)中安装智能控制器，在小区充电回路的前端电网配电系统中安装电力载波集中控制器(中间层级)，最后集控器再通过一定的通信网络(光纤、无线)与电网后台服务器(管理层级)实现数据的交互，服务器借助相关管理软件监控片区变电站当前的用电总负荷，并计算出当前的可用负荷，通过通信网络远程控制、调配片区内所有在线充电车辆的最大输出功率，同时监控所有在线充电车辆的工作状态和运行参数，并自动生产结算信息，(新型智能充电方案原理图参见图2)。

本发明提供了一种电动汽车智能变频充电系统及其充电方法。具备以下

有益效果：

本发明提供了一种电动汽车智能变频充电系统及其充电方法，本发明对于电网未增容或者无法增容的老旧小区等供电区域内，理论上可以利用家庭民用线缆的便利性来为电动汽车提供交流充电接口，无需安装成本高昂的充电桩设备，既规避了多车集中充电带来的局部电网过载跳电的风险，同时也节约了充电设备采购、安装成本。

附图说明

图1为本发明的电力载波技术系统拓扑图；

图2为本发明的新型智能充电方案原理图。

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：

如图1-2所示，本发明实施例提供一种电动汽车智能变频充电系统及其充电方法的结构系统，包括电网后台服务器，电网后台服务器通过网络信号实现与片区内电力载波集中控制器实现互联；

电力载波集控器通过电力线路与该区域内所有在线充电车辆智能充电线缆控制器进行连接，同时通过通信线路与电网配电控制器实现连接；

电网配电控制器通过电力线与各配电模块实现连接，组成配电系统；

智能充电线缆控制器通过交流充电线路与电动汽车实现连接。

其中电网配电系统用来调度电网各回路电力传送；

电动汽车为充电对象。

电网后台服务器通过网络信号与电力载波集控器进行交互，集控器通过电力线路与智能充电线缆控制器进行交互，充电线缆再直接与电动汽车连接交互。

在本发明中电网后台服务器监控、调度电网电力的输送，智能充电线缆控制器获取车辆充电参数，集控器、智能充电线缆控制器、电网配电系统协同工作完成一定功率的电力分配，最后通过充电插座输出电力，由充电线缆完成对电动汽车的充电工作。

电网后台服务器为监控片区变电站当前用电负载总额，计算当前可用负载容量，通过网络信号与集中控制器进行数据交互，合理分配片区电网剩余可用负载容量，并监控在线充电车辆的工作状态。

电力载波集中控制器为应用电力载波技术接收和反馈服务器、线缆控制器的数据信息，生成电网充电功率分配指令。

电力线路为承担电力输送任务，同时作为高频信号通信介质，进行数据传递，智能充电线缆控制器为用来获取车辆充电参数，实时监测和控制充线缆的输出功率，反馈当前充电数据信息，与上层集控器、电动汽车进行充电数据的交互。

一种电动汽车智能变频充电系统及其充电方法，具体包括以下步骤：

S1.在某一时刻，假设片区内的电网总负荷功率为NKW，生产、生活共使用AKW，理想状态下此时剩余可用负荷为：N-AKW，若第一辆电动汽车进站充电，在请求功率不大于剩余可用负荷的前提下该车可以满功率充电，并持续监控上报车辆充电状态和参数信息；

S2.若同条件下第二辆车也进站充电，此时通过各充电线缆上的智能控制器向中间层级反馈两辆车同时在线充电；

S3.智能充电线缆控制器传递来的数据经过集控器收集再反馈至后台服务器；

S4.后台服务器通过计算处理，下发单个充电桩允许最大输出功率为(N-A)/2kW至集控器；

S5.集控器接收并传递至不同充电回路，不同在线车辆上的智能充电线缆控制器；

S6.所有在线车辆智能充电线缆控制器接收并按充电负荷分配指令进行PWM变频输出，完成充电功率分配目标，同时持续监控上报车辆充电状态和参数信息；

S7.同理，若同一时刻存在n辆车在线充电，则每辆车辆的智能充电线缆控制器会将对应充电回路的交流输出功率限制在(N-A)/nKW，并持续监控上报车辆充电状态和参数信息；

通过上述步骤最终实现电网剩余可用负荷的合理分配，既解决了电网负荷过载问题，又满足了电动汽车的充电需求。

在多辆电动汽车同时进站充电，由于该片区电网负荷一定，同时充电会造成负荷过载，导致电网瘫痪的情况发生时，通过本发明的新型电动汽车智能变频充电技术的应用，使得一定负荷的变电区域内电网负荷得到了合理的分配，可以有效解决上述问题。

如图1所示：A为电网后台服务器；B为电力载波集中控制器；C为电力线通信；D为网络信号(光纤、无线)；1为1号智能充电线缆控制器；2为2号智能充电线缆控制器；3为3号智能充电线缆控制器；4为4号智能充电线缆控制器；5为5号智能充电线缆控制器；N为N号智能充电线缆控制器。

如图2所示：A为电网后台服务器；B为电力载波集中控制器；C为电力线通信；D为网络信号(光纤、无线)；E为电网配电控制器；a为配电模块a；b为配电模块b；d为电力线；F为通信线缆；1为1号智能充电线缆控制器；2为2号智能充电线缆控制器；3为3号智能充电线缆控制器；4为4号智能充电线缆控制器；5为5号智能充电线缆控制器；N为N号智能充电线缆控制器。

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 (8)

1.一种电动汽车智能变频充电系统，包括电网后台服务器，其特征在于：所述电网后台服务器通过网络信号实现与片区内电力载波集中控制器实现互联；

所述电力载波集控器通过电力线路与该区域内所有在线充电车辆智能充电线缆控制器进行连接，同时通过通信线路与电网配电控制器实现连接；

所述电网配电控制器通过电力线与各配电模块实现连接，组成所述配电系统；

所述智能充电线缆控制器通过交流充电线路与电动汽车实现连接。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能变频充电系统，其特征在于：所述电网后台服务器为监控片区变电站当前用电负载总额，计算当前所述可用负载容量，通过所述网络信号与集中控制器进行数据交互，分配所述片区电网剩余可用负载容量，并监控所述在线充电车辆的工作状态。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能变频充电系统，其特征在于：所述电力载波集中控制器为应用电力载波技术接收和反馈服务器、线缆控制器的数据信息，生成所述电网充电功率分配指令。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车智能变频充电系统，其特征在于：所述电力线路为承担电力输送任务，同时作为高频信号通信介质，进行数据传递。

5.根据权利要求1所述的电动汽车智能变频充电系统，其特征在于：所述智能充电线缆控制器为用来获取车辆充电参数，实时监测和控制充线缆的输出功率，反馈所述当前充电数据信息，与上层集控器、电动汽车进行充电数据的交互。

6.一种电动汽车智能变频充电方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1.在某一时刻，假设片区内的电网总负荷功率为NKW，生产、生活共使用AKW，若第一辆电动汽车进站充电，在请求功率不大于剩余可用负荷的前提下该车可以满功率充电，并持续监控上报车辆充电状态和参数信息；

S2.若同条件下第二辆车也进站充电，此时通过各充电线缆上的智能控制器向中间层级反馈两辆车同时在线充电；

S3.智能充电线缆控制器传递来的数据经过集控器收集再反馈至后台服务器；

S4.后台服务器通过计算处理，下发单个充电桩允许最大输出功率为(N-A)/2kW至集控器；

S5.集控器接收并传递至不同充电回路，不同在线车辆上的智能充电线缆控制器；

S6.所有在线车辆智能充电线缆控制器接收并按充电负荷分配指令进行PWM变频输出，完成充电功率分配目标，同时持续监控上报车辆充电状态和参数信息；

S7.同理，若同一时刻存在n辆车在线充电，则每辆车辆的智能充电线缆控制器会将对应充电回路的交流输出功率进行限制，并持续监控上报车辆充电状态和参数信息。

7.根据权利要求6所述的一种电动汽车智能变频充电方法，其特征在于：所述步骤S1中理想状态下此时剩余可用负荷为：N-AKW。

8.根据权利要求6所述的一种电动汽车智能变频充电方法，其特征在于：所述每辆车辆的智能充电线缆控制器会将对应充电回路的交流输出功率限制在(N-A)/nKW。

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