技术领域
[0001] 本申请涉及电动汽车充电领域，尤其是涉及到一种充电站功率调控系统及方法。
相关背景技术
[0002] 随着电动汽车的日益增多，电网的供电压力与日俱增。若不加以调控，随着电动汽车的普及和进一步增加，充电高峰期会对电网负荷产生较大的影响。
[0003] 因此，如何调节充电站的功率达到降低电网负荷成为亟待解决的问题。
具体实施方式
[0059] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0060] 本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0061] 下面结合图1至图4，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的充电站功率调控系统及方法进行详细地说明。
[0062] 本申请实施例提供了一种充电站功率调控系统，如图1所示，该充电站功率调控系统包括：电力系统调度控制中心、电动汽车负荷聚合系统以及充电站；
[0063] 充电站包括路由器(例如4G路由器)、控制系统、主站模块、功率调节模块(也即图中的调节模块)以及充电桩(也即供电设备，可以为交流充电桩或者直流充电桩)，功率调节模块与充电桩一一对应，一组充电桩共用一个主站模块；
[0064] 其中，功率调节模块对充电桩进行实时数据收集并上报至主站模块，实时数据包括充电桩的当前充电功率、充电桩的当前可调节的最大功率；
[0065] 主站模块将接收到的实时数据发送至控制系统，控制系统将所有功率调节模块上报的当前可调节的最大功率相加后，通过电动汽车负荷聚合系统上报至电力系统调度控制中心；
[0066] 电力系统调度控制中心发出功率调节信号，通过电动汽车负荷聚合系统将功率调节信号转发至有功率调节需要的目标充电站；
[0067] 目标充电站的路由器接收功率调节信号，并转发至目标充电站的控制系统，目标充电站的控制系统将待调节总功率通过目标充电站的主站模块分配到目标充电站的各个功率调节模块。
[0068] 本申请实施例，通过功率调节模块采集充电桩的当前充电功率、当前可调节的最大功率等实时数据，并将实时数据上报至电力系统调度控制中心，电力系统调度控制中心下发功率调节信号，以对具有功率调节需要的目标充电站的各个功率调节模块进行功率调节，实现了及时调节充电站最大使用功率，达到降低电网负荷的作用。
[0069] 相关技术中，针对不能调控的充电站，在参与市场响应和调控时，通常以关站、停机等的方式实现场站充电功率的控制，而关站、停机等方式，无法实现精准调控和准确响应，对运营影响较大。通过本申请实施例提出的充电站功率调控系统，实现对充电站的设备改造，使得充电站(桩)具备功率调控能力，针对可远程调控的充电站(桩)，通过远程通信的方式下发功率调控指令，实现充电站(桩)功率的精准调控。
[0070] 在本申请的一个实施例中，主站模块与所述功率调节模块之间通过网线或CAN总线连接，实现所述主站模块与所述功率调节模块的通信。
[0071] 在该实施例中，控制系统经主站模块与功率调节模块之间通过网线、CAN总线连接进行通信，通信速率高，延迟低，可实现毫秒级数据交互和延迟。
[0072] 在本申请的一个实施例中，功率调节模块安装于与其对应的充电桩，功率调节模块基于功率调控指令直接对与其对应的充电桩进行控制，实现对单个充电桩的功率调控。
[0073] 在该实施例中，功率调节模块安装于充电桩(枪)，功率调控指令可直接对充电桩进行控制，实现对单个充电桩的精准调控。
[0074] 在本申请的一个实施例中，充电站还包括检测设备；检测设备检测充电桩所在配网的频率和电压，当频率的变化率大于或等于预设频率阈值时，生成调频信号，并将调频信号发送至控制系统，和/或，当电压的变化率大于或等于预设电压阈值时，生成调压信号，并将调压信号发送至控制系统。
[0075] 在该实施例中，充电站还包括检测设备，能够检测充电桩所在配网的频率和电压。以及，在检测到充电桩的频率和电压后，计算频率的变化率和电压的变化率。当频率和/或电压变化较大时，在本地生成相应的调频信号或调压信号，并直接发送至控制系统，从而实现频率和电压的调控。通过该方式，在需要充电站提供调频、调压等快速响应时，能够实现快速响应和控制，避免电动汽车负荷聚合系统下发调控指令延迟较大而无法满足快速响应需求，本地通信可实现低延时和快速响应，满足各类调控需求。
[0076] 在本申请的一个实施例中，如图2所示，充电桩为交流充电桩时，功率调节模块包括：模拟车辆控制装置、二极管D2、电阻R4、电阻R5、电阻R6、开关S3、开关S4、开关S5、模拟供电控制装置以及CAN通信接口；功率调节模块与主站模块通过CAN通信接口实现CAN总线连接连接，进行数据传输。
[0077] 其中，二极管D2的正极连接交流充电桩的电阻R1的一端，二极管D2的负极连接电阻R4、电阻R5以及模拟车辆控制装置；
[0078] 开关S3和开关S4为单刀单掷开关，电阻R4与开关S3串联，电阻R5与开关S4串联，开关S3和电阻R5接设备地；
[0079] 开关S5为单刀双掷开关，开关S5的不动端连接电阻R6的一端，开关S5的第一动端连接模拟供电控制装置的+12V端口，开关S5的第二动端连接模拟供电控制装置的PWM端口；
[0080] 电阻R6的另一端连接电动汽车的车辆接口和模拟供电控制装置；
[0081] 功率调节模块包括目标检测点，目标检测点设置于二极管D2的负极与模拟车辆控制装置之间。
[0082] 在本申请的一个实施例中，如图2所示，交流充电桩包括：充电线路、供电控制装置、电阻R1、开关S1；其中，充电线路连接车辆接口，开关S1为单刀双掷开关，开关S1的不动端连接电阻R1的另一端，开关S1的第一动端连接供电控制装置的+12V端口，开关S1的第二动端连接供电控制装置的PWM端口；
[0083] 电动汽车包括车辆接口、车载充电机、二极管D1、车辆控制装置、电阻R2、电阻R3、开关S2；其中，车辆接口连接车载充电机、二极管D1的正极，电阻R2和开关S2的串联支路与电阻R3并联，二极管D1的负极连接车辆控制装置、电阻R2、电阻R3。
[0084] 在本申请的一个实施例中，能够实现功率的调控。具体地，充电桩为交流充电桩时，参考图3，在充电过程中，模拟车辆控制装置对目标检测点的PWM信号占空比或充电需求电压、充电需求电流进行监测，并通过表1中的计算方式，确定最大充电电流，进而计算交流充电桩的当前可调节的最大功率。
[0085] 主站模块将其链路下的各个功率调节模块的实时数据发送至控制系统，控制系统将各个功率调节模块的当前可调节的最大功率相加后，通过电动汽车负荷聚合系统上报至电力系统调度控制中心。
[0086] 电力系统调度控制中心发出功率调节信号，通过电动汽车负荷聚合系统将功率调节信号转发至有功率调节需要的目标充电站。
[0087] 目标充电站的路由器接收功率调节信号，并转发至目标充电站的控制系统，目标充电站的控制系统将待调节总功率分配到目标充电站的各个功率调节模块。
[0088] 当功率调节模块接收到功率调节信号后，通过表1中的计算方式，计算对应功率的PWM占空比或充电需求电流信号，由功率调节模块发出对应的PWM占空比或充电需求电流信号。
[0089] 表1占空比与最大充电电流的映射关系
[0090]
[0091] 需要说明的是，充电桩为直流充电桩时，功率调节模块将调控需求折算为电流数据后与电动汽车实际需求电流进行比较。
[0092] 本申请实施例具有以下效果：
[0093] (1)以低成本方式实现对不可调控充电站(桩)的改造，视线充电负荷调控能力；
[0094] (2)通过充电站本地调控系统，开展功率调节与容量管理，提升充电站安全运行能力；
[0095] (3)通过充电站级调控系统建设，支撑充电站参与调频、电力交易等多类型市场，提升场站经济效益。
[0096] (4)通过动态调整充电功率，达到降低电网负荷的作用，以及避免过度充电或充电不足，从而延长电池寿命并提高充电效率。
[0097] 本申请实施例还提供了一种充电站功率调控方法，如图4所示，包括：
[0098] 步骤401，功率调节模块对充电桩进行实时数据收集并上报至主站模块，实时数据包括交充电桩的当前充电功率、充电桩的当前可调节的最大功率；
[0099] 步骤402，主站模块将接收到的实时数据发送至控制系统，控制系统将所有功率调节模块上报的当前可调节的最大功率相加后，通过电动汽车负荷聚合系统上报至电力系统调度控制中心；
[0100] 步骤403，电力系统调度控制中心发出功率调节信号，通过电动汽车负荷聚合系统将功率调节信号转发至有功率调节需要的目标充电站；
[0101] 步骤404，目标充电站的路由器接收功率调节信号，并转发至目标充电站的控制系统，目标充电站的控制系统将待调节总功率通过目标充电站的主站模块分配到目标充电站的各个功率调节模块。
[0102] 在本申请的一个实施例中，该方法还包括：获取充电桩所在配网的频率和电压；
[0103] 当频率的变化率大于或等于预设频率阈值时，生成调频信号，并将调频信号发送至控制系统；和/或，当电压的变化率大于或等于预设电压阈值时，生成调压信号，并将调压信号发送至控制系统。
[0104] 在本申请的一个实施例中，充电桩为交流充电桩时，该方法还包括：根据功率调节模块的目标检测点的PWM信号占空比或充电需求电压、充电需求电流，确定交流充电桩的最大充电电流；以及，根据交流充电桩的最大充电电流，确定交流充电桩的当前可调节的最大功率；
[0105] 根据PWM信号占空比确定交流充电桩的最大充电电流的方式，包括：
[0106] 若D<3％，则不允许电动汽车充电；
[0107] 若3％≤D≤7％，则在充电前在充电桩与电动汽车之间建立数字通信，未建立数字通信不允许电动汽车充电；
[0108] 若7％
[0109] 若8％≤D<10％，则交流充电桩的最大充电电流Imax＝6A；
[0110] 若10％≤D≤85％，则交流充电桩的最大充电电流Imax＝(D×100)×0.6A；
[0111] 若85％
[0112] 若D>97％，则不允许电动汽车充电。
[0113] 需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
[0114] 上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请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申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
