專利名稱：一種針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
電動(dòng)汽車充電設(shè)施的建設(shè)呈現(xiàn)快速發(fā)展，充電樁將經(jīng)常安裝于居民小區(qū)或停車場(chǎng)，這必然要占用已有的配電變壓器容量。當(dāng)某個(gè)配電區(qū)域的充電樁數(shù)量較多時(shí)，必然對(duì)變壓器的運(yùn)行產(chǎn)生威脅。有可能在已有負(fù)荷的峰段造成明顯疊加，超過(guò)變壓器的額定容量。由于電動(dòng)汽車的發(fā)展在國(guó)內(nèi)尚處于發(fā)展初期，尚無(wú)從充電控制的角度對(duì)充電負(fù)荷進(jìn)行控制的方法?！?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電系統(tǒng)及方法，通過(guò)監(jiān)控變壓器的三相負(fù)荷，與安裝于該配變下的充電設(shè)置進(jìn)行通信，達(dá)到協(xié)調(diào)和控制的目的。一是監(jiān)控每相負(fù)荷不超過(guò)限值，當(dāng)達(dá)到限值后，對(duì)充電設(shè)施的功率進(jìn)行限制；ニ是用于弓I導(dǎo)電動(dòng)車輛到指定充電樁進(jìn)行充電，從而避免隨意充電可能造成的嚴(yán)重三相不平衡。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了ー種針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電系統(tǒng)，包括充電變壓器、電流互感器、電壓互感器、三相母線、至少2個(gè)充電樁、電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度器，其中電流互感器串接在三相母線中，電壓互感器并聯(lián)在三相母線和中線之間，還包括電動(dòng)汽車有序充電協(xié)調(diào)器，所述電動(dòng)汽車有序充電協(xié)調(diào)器包含ー個(gè)主機(jī)，主機(jī)分別和電流互感器、電壓互感器連接，并通過(guò)網(wǎng)關(guān)和充電樁通訊，主機(jī)和電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度器通過(guò)通訊ロ通訊。進(jìn)ー步,作為ー種優(yōu)選,主機(jī)和網(wǎng)關(guān)之間通過(guò)WLAN連接。進(jìn)一歩，作為ー種優(yōu)選，網(wǎng)關(guān)和充電樁之間通過(guò)CAN總線通訊。進(jìn)ー步，作為一種優(yōu)選，主機(jī)和電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度器通過(guò)GPRS通訊。進(jìn)一歩，作為ー種優(yōu)選，充電樁上安裝有指示燈。本發(fā)明實(shí)施例還公開(kāi)了一種針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電方法，包括以下步驟電動(dòng)汽車有序充電協(xié)調(diào)器主機(jī)通過(guò)采集到的三相電壓、三相電流計(jì)算出當(dāng)前各相有功功率；再用變壓器額定每相功率減去當(dāng)前各相有功功率，從而得到每相冗余有功功率；根據(jù)每相冗余有功功率合理安排充電功率并有效弓I導(dǎo)電動(dòng)汽車。進(jìn)ー步，作為一種優(yōu)選，根據(jù)每相冗余有功功率合理安排充電功率并有效引導(dǎo)電動(dòng)汽車具體為比較每相冗余有功功率，得到冗余有功功率最大的相別，給連接到該相別的所有充電樁發(fā)送充電引導(dǎo)指令。進(jìn)ー步，作為一種優(yōu)選，充電引導(dǎo)指令為指示燈控制指令。
進(jìn)ー步，作為一種優(yōu)選，根據(jù)每相冗余有功功率合理安排充電功率并有效引導(dǎo)電動(dòng)汽車具體為主機(jī)根據(jù)當(dāng)前每相冗余有功功率、充電樁功率及用戶需求，通過(guò)算法求出充電計(jì)劃。本發(fā)明通過(guò)對(duì)配變?nèi)嘭?fù)荷進(jìn)行監(jiān)控，與配變屬下的充電設(shè)施進(jìn)行通信，通過(guò)設(shè)置每個(gè)充電樁的充電最大功率限制總負(fù)荷；同時(shí)，通過(guò)充電設(shè)施上的信號(hào)對(duì)待充電動(dòng)車輛進(jìn)行引導(dǎo)，減小三相不平衡且提高容量利用率。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)ー步理解， 構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，其中圖I為本發(fā)明實(shí)施例電動(dòng)汽車有序充電系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式為使上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的說(shuō)明。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些具體實(shí)施方式
僅是舉例說(shuō)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的情況下，可以對(duì)上述方法和系統(tǒng)的細(xì)節(jié)進(jìn)行各種省略、替換和改變。例如，合并上述方法步驟，從而按照實(shí)質(zhì)相同的方法執(zhí)行實(shí)質(zhì)相同的功能以實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)相同的結(jié)果則屬于本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。如圖I所示，一種針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電系統(tǒng)，包括充電變壓器I、電流互感器2、電壓互感器3、三相母線4、至少2個(gè)充電樁71、7n、電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度器6，其中電流互感器2串接在三相母線中，電壓互感器3并聯(lián)在三相母線和中線之間，還包括電動(dòng)汽車有序充電協(xié)調(diào)器5，所述電動(dòng)汽車有序充電協(xié)調(diào)器5包含一個(gè)主機(jī)51，主機(jī)51分別和電流互感器2、電壓互感器3連接，并通過(guò)網(wǎng)關(guān)81、Sn和充電樁71、7n通訊，主機(jī)51和電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度器6通過(guò)通訊ロ通訊。參照?qǐng)D1，電動(dòng)汽車有序充電協(xié)調(diào)器5的主機(jī)51通過(guò)電流互感器2和電壓互感器3采集配電變壓器I負(fù)荷數(shù)據(jù)；通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將指令發(fā)送給網(wǎng)關(guān)81、8n，并從網(wǎng)關(guān)81、8n采集充電相關(guān)數(shù)據(jù)；網(wǎng)關(guān)81、8n為單片機(jī)控制電路板，安裝在充電樁71、7n內(nèi)部，內(nèi)嵌無(wú)線網(wǎng)卡和CAN通信模塊，分別與主機(jī)51和充電樁71、7n進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。其中，主機(jī)51初始化數(shù)據(jù)包括I.主機(jī)51的通信參數(shù)本地主機(jī)IP地址，電網(wǎng)調(diào)度主機(jī)IP地址及端ロ ；2.電壓電流采集設(shè)置電壓及電流轉(zhuǎn)換倍率。3.配變參數(shù)額定容量,允許容量。主機(jī)51的輸入數(shù)據(jù)包括I.配變數(shù)據(jù)低壓側(cè)(380V)的三相電壓、電流的基波幅值及相位；2.接入的充電樁數(shù)據(jù)額定功率、功率可調(diào)范圍、當(dāng)前功率及狀態(tài)(無(wú)效、正常并空閑、正充電、已故障等);3.電網(wǎng)調(diào)度下發(fā)的分時(shí)電價(jià)數(shù)據(jù)起始時(shí)段及價(jià)格；4.電動(dòng)汽車電池組數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)充電電能。5.電動(dòng)汽車用戶輸入的數(shù)據(jù)充電開(kāi)始時(shí)間及車輛取用時(shí)間。輸出數(shù)據(jù)包括I.充電樁啟動(dòng)、停止、功率調(diào)整指令及充電引導(dǎo)信號(hào)；2.配變?nèi)嘭?fù)荷數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率；3.充電負(fù)荷數(shù)據(jù)，包括有功功率、無(wú)功功率。此外，安裝有網(wǎng)關(guān)的充電樁初始化參數(shù)包括I.通信參數(shù)本地網(wǎng)關(guān)的IP地址，配變所安裝的控制器主機(jī)IP地址，充電樁的·CAN地址。2.安裝相別指明是ABC三相的哪ー相。電動(dòng)汽車有序充電協(xié)調(diào)器5主機(jī)51通過(guò)采集到的三相電壓、三相電流計(jì)算出當(dāng)前各相有功功率，再用變壓器額定每相功率減去當(dāng)前功率，從而得到每相冗余有功功率，即為剰余供電能力。根據(jù)每相剰余供電能力可合理安排充電功率并有效引導(dǎo)電動(dòng)汽車。控制步驟如下I.主機(jī)根據(jù)采集到的電壓電流得到冗余有功功率最大的相別，按固定間隔(如30秒)，給連接到該相別的所有充電樁發(fā)送充電引導(dǎo)指令，連續(xù)收到指令的充電機(jī)利用燈光顯不優(yōu)先充電信號(hào)，否則熄滅該燈光。2.電動(dòng)汽車用戶要充電時(shí)，可以選擇發(fā)出引導(dǎo)信號(hào)充電樁，以便發(fā)揮充電樁的最大充電功率。3.電動(dòng)汽車用戶選擇好充電樁并連接好充電插頭后，通過(guò)充電樁設(shè)置充電啟動(dòng)時(shí)間及車輛取用時(shí)間。4.主機(jī)根據(jù)當(dāng)前每相冗余有功功率、充電樁功率及用戶需求，通過(guò)算法求出充電計(jì)劃，發(fā)送功率調(diào)節(jié)指令及充電樁啟停指令，達(dá)到控制目標(biāo)。充電計(jì)劃的求取遵循兩個(gè)原則ー是不能超出配變供電能力，ニ是每個(gè)電動(dòng)汽車用戶應(yīng)公平利用冗余有功功率。以某ー相為例I.根據(jù)當(dāng)前等待充電或正在充電的姆輛電動(dòng)汽車的待充電電能和時(shí)長(zhǎng),計(jì)算出姆輛車的平均充電功率，即電能除以時(shí)長(zhǎng)，設(shè)為Pi, i表示序號(hào)；2.求出上ー步得到的電動(dòng)車輛平均充電功率在當(dāng)前時(shí)刻的總和，與冗余有功功率比較，如已超過(guò)冗余有功功率，則下一歩，否則跳到第4步；3.求出最大的Pi,在充電樁可調(diào)充電功率范圍內(nèi)將其調(diào)低ー級(jí)，如仍不滿足冗余有功功率約束，繼續(xù)第3歩，否則跳到第5步；4.根據(jù)分時(shí)電價(jià)的劃分時(shí)段，如當(dāng)前為電價(jià)谷段，求出最小的Pi,在充電樁可調(diào)充電功率范圍內(nèi)將其調(diào)高ー級(jí)，查看是否滿足冗余功率約束，滿足則繼續(xù)第4步，否則跳到第5歩；輸出充電計(jì)劃。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些具體實(shí)施方式
僅是舉例說(shuō)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的情況下，可以對(duì)上述方法和系統(tǒng)的細(xì)節(jié)進(jìn)行各種省略、替換和改變。例如，合并上述方法步驟，從而按照實(shí)質(zhì)相同的方法執(zhí)行實(shí)質(zhì)相同的功能以實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)相同的結(jié)果則屬于本發(fā)明的范圍。因 此，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電系統(tǒng)，包括充電變壓器、電流互感器、電壓互感器、三相母線、至少2個(gè)充電樁、電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度器，其中電流互感器串接在三相母線中，電壓互感器并聯(lián)在三相母線和中線之間，其特征在于，還包括電動(dòng)汽車有序充電協(xié)調(diào)器，所述電動(dòng)汽車有序充電協(xié)調(diào)器包含ー個(gè)主機(jī)，主機(jī)分別和電流互感器、電壓互感器連接，并通過(guò)網(wǎng)關(guān)和充電樁通訊，主機(jī)和電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度器通過(guò)通訊ロ通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電系統(tǒng)，其特征在于，所述主機(jī)和網(wǎng)關(guān)之間通過(guò)WLAN連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)關(guān)和充電樁之間通過(guò)CAN總線通訊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電系統(tǒng)，其特征在于，所述主機(jī)和電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度器通過(guò)GPRS通訊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任意一項(xiàng)所述的針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電系統(tǒng)，其特征在干，所述充電樁上安裝有指示燈。
6.一種針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電方法，其特征在于，包括以下步驟 電動(dòng)汽車有序充電協(xié)調(diào)器主機(jī)通過(guò)采集到的三相電壓、三相電流計(jì)算出當(dāng)前各相有功功率; 再用變壓器額定每相功率減去當(dāng)前各相有功功率，從而得到每相冗余有功功率； 根據(jù)每相冗余有功功率合理安排充電功率并有效弓I導(dǎo)電動(dòng)汽車。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電方法，其特征在于，所述根據(jù)每相冗余有功功率合理安排充電功率并有效引導(dǎo)電動(dòng)汽車具體為比較每相冗余有功功率，得到冗余有功功率最大的相別，給連接到該相別的所有充電樁發(fā)送充電引導(dǎo)指令。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電方法，其特征在于，所述充電引導(dǎo)指令為指示燈控制指令。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電方法，其特征在于，所述根據(jù)每相冗余有功功率合理安排充電功率并有效引導(dǎo)電動(dòng)汽車具體為主機(jī)根據(jù)當(dāng)前每相冗余有功功率、充電樁功率及用戶需求，通過(guò)算法求出充電計(jì)劃。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電方法，其特征在于，所述充電計(jì)劃為根據(jù)每相功率限定發(fā)送功率調(diào)節(jié)指令，根據(jù)分段收費(fèi)情況發(fā)出充電樁啟停指令。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電系統(tǒng)及方法。屬于電氣自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括充電變壓器、電流互感器、電壓互感器、三相母線、至少2個(gè)充電樁、電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度器，其中電流互感器串接在三相母線中，電壓互感器并聯(lián)在三相母線和中線之間，還包括電動(dòng)汽車有序充電協(xié)調(diào)器，所述電動(dòng)汽車有序充電協(xié)調(diào)器包含一個(gè)主機(jī)，主機(jī)分別和電流互感器、電壓互感器連接，并通過(guò)網(wǎng)關(guān)和充電樁通訊，主機(jī)和電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度器通過(guò)通訊口通訊。本發(fā)明還提供了一種針對(duì)配電變壓器的電動(dòng)汽車有序充電方法。該發(fā)明不僅可有效利用配電容量從而提高充電效率，也有利于電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和安全。
文檔編號(hào)H02J7/02GK102842946SQ20121032253
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月3日
發(fā)明者楊少兵, 吳命利, 姜久春, 孫丙香 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)