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CN112078418A - 电动汽车有序充电控制方法、装置及系统 - Google Patents

电动汽车有序充电控制方法、装置及系统 Download PDF

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CN112078418A CN202010919668.1A CN202010919668A CN112078418A CN 112078418 A CN112078418 A CN 112078418A CN 202010919668 A CN202010919668 A CN 202010919668A CN 112078418 A CN112078418 A CN 112078418A
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孙健
车凯
袁栋
程力涵
朱卫平
杨景刚
袁晓冬
史明明
曾飞
方鑫
戴强晟
孙天奎
杨雄
李鑫
王锡龙
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种电动汽车有序充电控制方法、装置及系统，所述方法包括基于用户的充电需求和电动汽车电池的相关数据，计算出预期充电时长；当预期充电时长小于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和，预期停留时间内充电站的负荷功率均满足限制时，则利用用户的充电需求与峰谷电价，采用有序充电算法计算出有序充电时间段和有序充电费；响应于用户选择的有序充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的有序充电控制，所述有序充电指令是用户基于有序充电时间段和有序充电费用自主选择的。本发明制定分时段有序充电计划，期望用户自主响应，通过电价引导达到降低峰谷差的目的。

Description

电动汽车有序充电控制方法、装置及系统
技术领域
本发明属于电动汽车充电技术领域，具体涉及一种电动汽车有序充电控制方法、装置及系统。
背景技术
随着全球资源、环境压力的不断增大，人们开始积极寻找以化石燃料为主要能源的传统燃油汽车的替代产品，电动汽车因其在节能减排上的巨大优势越来越受到人们的关注。电动汽车以可再生的电能为燃料，减少了对化石燃料的依赖和温室气体的排放。电动汽车由于其良好的环境和经济效益而得到国家的大力发展，已成为各国政府、汽车制造商、相关企业关注的焦点.各国汽车公司都在大力研究电动汽车的相关技术，也取得了突破性的进展，电动汽车的数量在不断增长，但高渗透率的电动汽车对于电网来说是不可忽视的负荷，必须考虑其对电网的影响。
大量的电动汽车充电负荷接入电网，将会对电网产生不小的影响.电动汽车用户众多，出行习惯各不相同，如果电动汽车用户采用用完即充的无序充电方式，可能在每天某一时段集中充电，导致电网负荷出现峰上加峰的现象，增加电网负担，造成电网负荷拥塞，降低电能质量.分时电价能够引导电动汽车有序充电，降低电动汽车充电对电网的不利影响，达到削峰填谷的作用，提高电网经济稳定运行能力。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种电动汽车有序充电控制方法、装置及系统，制定分时段有序充电计划，期望用户自主响应，通过电价引导达到降低峰谷差的目的。
为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种电动汽车有序充电控制方法，包括：
基于用户的充电需求和电动汽车电池的相关数据，计算出预期充电时长；
当预期充电时长小于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和，且预期停留时间内充电站的负荷功率均满足限制时，则利用用户的充电需求与峰谷电价，采用有序充电算法计算出有序充电时间段和有序充电费；
响应于用户选择的有序充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的有序充电控制，所述有序充电指令是用户基于有序充电时间段和有序充电费用自主选择的。
可选地，所述充电需求包括：预期停留时间和预期充电后电池荷电状态值；所述电动汽车电池的相关数据包括电池容量和初始电池荷电状态值。
可选地，所述预期充电时长的计算公式为：
Figure BDA0002666280440000021
式中，Tg为预期充电时长，B为电池容量，S0为初始电池荷电状态值，St为预期充电后电池荷电状态值，Pe为充电站中充电桩输出的恒定功率，Δt为每个充电时段的长度。
可选地，所述电动汽车有序充电控制方法还包括：
当预期充电时长大于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和时，则响应用户选择的离开指令或继续充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的充电控制。
可选地，所述电动汽车有序充电控制方法还包括：
当预期充电时长小于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和，且预期停留时间内存在不满足充电站负荷功率限制时的时间段，则利用用户的充电需求与峰谷电价，采用有序充电算法计算出有序充电时间段、有序充电费用及无序充电费用；
响应用户选择的离开指令、无序充指令电或有序充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的充电控制，所述离开指令、无序充指令电或有序充电指令是基于有序充电时间段、有序充电费用及无序充电费用确定得到的。
可选地，所述无序充指令为充电桩立即为电动汽车充电，充电时自动跳过不满足负荷约束条件的充电时间段。
第二方面，本发明提供了一种电动汽车有序充电控制装置，包括：
第一计算单元，用于基于用户的充电需求和电动汽车电池的相关数据，计算出预期充电时长；
第二计算单元，用于当预期充电时长小于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和，预期停留时间内充电站的负荷功率均满足限制时，则利用用户的充电需求与峰谷电价，采用有序充电算法计算出有序充电时间段和有序充电费；
第一充电单元，响应于用户选择的有序充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的有序充电控制，所述有序充电指令是用户基于有序充电时间段和有序充电费用自主选择的。
可选地，所述充电需求包括：预期停留时间和预期充电后电池荷电状态值；所述电动汽车电池的相关数据包括电池容量和初始电池荷电状态值。
可选地，所述预期充电时长的计算公式为：
Figure BDA0002666280440000031
式中，Tg为预期充电时长，B为电池容量，S0为初始电池荷电状态值，St为预期充电后电池荷电状态值，Pe为充电站中充电桩输出的恒定功率，Δt为每个充电时段的长度。
可选地，所述电动汽车有序充电控制装置还包括：
第二充电单元，用于当预期充电时长大于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和时，则响应用户选择的离开指令或继续充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的充电控制。
可选地，所述电动汽车有序充电控制装置还包括：
第三计算单元，用于当预期充电时长小于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和，且预期停留时间内存在不满足充电站负荷功率限制时的时间段，则利用用户的充电需求与峰谷电价，采用有序充电算法计算出有序充电时间段、有序充电费用及无序充电费用；
第三充电单元，用于响应用户选择的离开指令、无序充指令电或有序充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的充电控制，所述离开指令、无序充指令电或有序充电指令是基于有序充电时间段、有序充电费用及无序充电费用确定得到的。
第三方面，本发明提供了一种电动汽车有序充电控制系统，包括存储介质和处理器；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行第一方面中任一项所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明利用峰谷分时电价策略，对电动车充电进行有序控制，在负荷高峰时期，受到分时电价策略的影响，此时的电费相对昂贵，因此用户会更加倾向于选择有序充电，此时本发明就能将大量负荷平移，使得高峰时期的负荷压力减缓；在负荷低谷时期，受到分时电价策略的影响，此时的电费相对便宜，用户更加倾向于选择此时充电，此时本发明能将低谷时期的负荷总量提升。总体上，本发明通过峰谷分时电价策略的影响，合理调度电动车充电，达到一个削峰填谷的作用，分时电价对用户行为影响越大则削峰填谷效果越好。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明一种实施例的电动汽车有序充电控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
本发明实施例中提供了一种电动汽车有序充电控制方法，如图1所述，具体包括以下步骤：
基于用户的充电需求和电动汽车电池的相关数据，计算出预期充电时长；
当预期充电时长小于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和，且预期停留时间内充电站的负荷功率均满足限制时(该情形称为正常情况)，则利用用户的充电需求与峰谷电价，采用有序充电算法计算出有序充电时间段和有序充电费；
响应于用户选择的有序充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的有序充电控制，所述有序充电指令是用户基于有序充电时间段和有序充电费用自主选择的。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述充电需求包括预期停留时间和预期充电后电池荷电状态值，在实际应用过程中，这两个参数由用户手动输入；所述电动汽车电池的相关数据包括电池容量和初始电池荷电状态值，这两个参数由电池管理系统中获取得到。
所述预期充电时长的计算公式为：
Figure BDA0002666280440000041
式中，Tg为预期充电时长，B为电池容量，S0为初始电池荷电状态值，St为预期充电后电池荷电状态值，Pe为充电站中充电桩输出的恒定功率，Δt为每个充电时段的长度，考虑到对电池性能的影响，充电策略要保证充电时间的连续性。将一天连续时间离散化为96个充电时间段，每个充电时间段为15min。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述电动汽车有序充电控制方法还包括：
当预期充电时长Tg大于充电需求中的预期停留时间TL内满足负荷功率限制的充电时间段之和时(即充电站无法在TL内满足用户的充电需求，该情形称为异常一)，则响应用户选择的离开指令或继续充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的充电控制，在异常一这种情况下，由于选择有序充电方式时，存在充电不能一次性完成的可能性，所以存在断断续续地充电，充电站会在充电站负荷最小的时间段内为电动汽车充电，且该时段内为充电电价均为谷时电价，以补偿不连续充电给用户带来的损害，由于不连续充电会对电动汽车电池造成一定损伤，故用户对该充电方式的响应度较低。
若用户选择延长预期停留时间或者降低预期充电后电池荷电状态值，则重新计算预期充电时长Tg，直到充电站可以满足用户的充电需求。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述电动汽车有序充电控制方法还包括：
当预期充电时长小于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和，且预期停留时间内存在不满足充电站负荷功率限制时的时间段(即可能出现充电站能够满足用户的充电要求，却不能连续充电的特殊情况，该情形称为异常二)，则利用用户的充电需求与峰谷电价，采用有序充电算法计算出有序充电时间段、有序充电费用及无序充电费用；
响应用户选择的离开指令、无序充指令电或有序充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的充电控制，所述无序充指令电或有序充电指令是基于有序充电时间段、有序充电费用及无序充电费用确定得到的。
所述无序充指令为充电桩立即为电动汽车充电，充电时自动跳过不满足负荷约束条件的充电时间段。
实施例2
基于与实施例1相同的发明构思，本发明实施例中提供了一种电动汽车有序充电控制装置，包括：
第一计算单元，用于基于用户的充电需求和电动汽车电池的相关数据，计算出预期充电时长；
第二计算单元，用于当预期充电时长小于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和，预期停留时间内充电站的负荷功率均满足限制时，则利用用户的充电需求与峰谷电价，采用有序充电算法计算出有序充电时间段和有序充电费；
第一充电单元，响应于用户选择的有序充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的有序充电控制，所述有序充电指令是用户基于有序充电时间段和有序充电费用自主选择的。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述充电需求包括：预期停留时间和预期充电后电池荷电状态值；所述电动汽车电池的相关数据包括电池容量和初始电池荷电状态值。
所述预期充电时长的计算公式为：
Figure BDA0002666280440000061
式中，Tg为预期充电时长，B为电池容量，S0为初始电池荷电状态值，St为预期充电后电池荷电状态值，Pe为充电站中充电桩输出的恒定功率，Δt为每个充电时段的长度。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述电动汽车有序充电控制装置还包括：
第二充电单元，用于当预期充电时长大于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和时，则响应用户选择的离开指令或继续充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的充电控制。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述的一种电动汽车有序充电控制装置，还包括：
第二计算单元，用于当预期充电时长小于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和，且预期停留时间内存在不满足充电站负荷功率限制时的时间段，则利用用户的充电需求与峰谷电价，采用有序充电算法计算出有序充电时间段、有序充电费用及无序充电费用；
第三充电单元，用于响应用户选择的离开指令、无序充指令电或有序充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的充电控制，所述无序充指令电或有序充电指令是基于有序充电时间段、有序充电费用及无序充电费用确定得到的。
实施例3
基于与实施例1相同的发明构思，本发明实施例中提供了一种电动汽车有序充电控制系统，包括存储介质和处理器；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据实施例1中任一项所述方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (12)

1.一种电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，包括：
基于用户的充电需求和电动汽车电池的相关数据，计算出预期充电时长；
当预期充电时长小于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和，且预期停留时间内充电站的负荷功率均满足限制时，则利用用户的充电需求与峰谷电价，采用有序充电算法计算出有序充电时间段和有序充电费；
响应于用户选择的有序充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的有序充电控制，所述有序充电指令是用户基于有序充电时间段和有序充电费用自主选择的。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，所述充电需求包括：预期停留时间和预期充电后电池荷电状态值；所述电动汽车电池的相关数据包括电池容量和初始电池荷电状态值。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车有序充电控制方法，其特征在于：所述预期充电时长的计算公式为：
Figure FDA0002666280430000011
式中，Tg为预期充电时长，B为电池容量，S0为初始电池荷电状态值，St为预期充电后电池荷电状态值，Pe为充电站中充电桩输出的恒定功率，Δt为每个充电时段的长度。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，所述电动汽车有序充电控制方法还包括：
当预期充电时长大于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和时，则响应用户选择的离开指令或继续充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的充电控制。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车有序充电控制方法，其特征在于，所述电动汽车有序充电控制方法还包括：
当预期充电时长小于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和，且预期停留时间内存在不满足充电站负荷功率限制时的时间段，则利用用户的充电需求与峰谷电价，采用有序充电算法计算出有序充电时间段、有序充电费用及无序充电费用；
响应用户选择的离开指令、无序充指令电或有序充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的充电控制，所述离开指令、无序充指令电或有序充电指令是基于有序充电时间段、有序充电费用及无序充电费用确定得到的。
6.根据权利要求5所述的一种电动汽车有序充电控制方法，其特征在于：所述无序充指令为充电桩立即为电动汽车充电，充电时自动跳过不满足负荷约束条件的充电时间段。
7.一种电动汽车有序充电控制装置，其特征在于，包括：
第一计算单元，用于基于用户的充电需求和电动汽车电池的相关数据，计算出预期充电时长；
第二计算单元，用于当预期充电时长小于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和，预期停留时间内充电站的负荷功率均满足限制时，则利用用户的充电需求与峰谷电价，采用有序充电算法计算出有序充电时间段和有序充电费；
第一充电单元，响应于用户选择的有序充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的有序充电控制，所述有序充电指令是用户基于有序充电时间段和有序充电费用自主选择的。
8.根据权利要求7所述的一种电动汽车有序充电控制装置，其特征在于，所述充电需求包括：预期停留时间和预期充电后电池荷电状态值；所述电动汽车电池的相关数据包括电池容量和初始电池荷电状态值。
9.根据权利要求8所述的一种电动汽车有序充电控制装置，其特征在于，所述预期充电时长的计算公式为：
Figure FDA0002666280430000021
式中，Tg为预期充电时长，B为电池容量，S0为初始电池荷电状态值，St为预期充电后电池荷电状态值，Pe为充电站中充电桩输出的恒定功率，Δt为每个充电时段的长度。
10.根据权利要求7所述的一种电动汽车有序充电控制装置，其特征在于，所述电动汽车有序充电控制装置还包括：
第二充电单元，用于当预期充电时长大于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和时，则响应用户选择的离开指令或继续充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的充电控制。
11.根据权利要求7所述的一种电动汽车有序充电控制装置，其特征在于，所述电动汽车有序充电控制装置还包括：
第三计算单元，用于当预期充电时长小于充电需求中的预期停留时间内满足负荷功率限制的充电时间段之和，且预期停留时间内存在不满足充电站负荷功率限制时的时间段，则利用用户的充电需求与峰谷电价，采用有序充电算法计算出有序充电时间段、有序充电费用及无序充电费用；
第三充电单元，用于响应用户选择的离开指令、无序充指令电或有序充电指令，确定最终的充电计划，并发送至充电桩，实现电动汽车的充电控制，所述离开指令、无序充指令电或有序充电指令是基于有序充电时间段、有序充电费用及无序充电费用确定得到的。
12.一种电动汽车有序充电控制系统，其特征在于，包括存储介质和处理器；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1～6中任一项所述方法的步骤。
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