本发明专利技术属于电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种用于居民小区内的家用电动汽车自动充电控制系统及方法。根据统计居民小区电动汽车用车规律和小区生活用电规律，采用时序仿真法计算小区用电负荷的日最大功率，选择日最大功率最小值对应的λ值作为谷时段正序充电和谷时段倒序充电车辆数目的比例；通过充电检测接口读取电动汽车电池状态，计算出常规充电所需时间；根据用户接口获取的用户用车需求和λ值，生成充电策略并发出定时充电指令到定时充电开关来控制电动汽车自动充电。本发明专利技术不需要充电控制中心以及控制中心与充电桩之间的通信及复杂优化计算，使用方便，在不增加小区已有配电容量的前提下，满足不少于50％的家庭拥有一辆电动汽车的充电需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电动汽车充电
，尤其涉及一种用于居民小区内的家用电动汽 车自动充电控制系统及方法。
技术介绍
汽车是全球石油危机和温室气体排放的主要原因之一，发展清洁能源汽车迫在眉 睫。目前，世界范围内，电动汽车时代的序幕正在拉开。各国政府纷纷制定战略，出台政策， 培育市场；相关企业积极投入，相关技术发展迅猛。2014年两会，电动汽车再次成为关注焦 点。但是，新能源汽车市场一直存在政策热、推广难的尴尬。特别是家用电动汽车市场， 用户有纯电动汽车的购车指标，也有固定车位，却因为物业拒绝在车位上安装充电桩而不 得不搁置购车计划。一个重要的原因是目前大部分已有小区在规划设计时没有考虑到电动 汽车的充电需要。大规模电动汽车无序充电，需要很大的充电容量。目前，我国智能配电网 和智能配电居民小区的建设还很不普及和完善，已有居民小区的供电容量不能满足较多电 动车充电需要，电网改造及扩容又涉及到供电部门、资金投入等很多问题。因此小区充电桩 问题不解决，家用电动车很难推广开。 在不影响人们用车习惯的基础上，优化车辆充电方式方法，最大限度满足用户充 电需求，对提高配电设备等效利用率及电网稳定具有重大意义。 居民生活用电峰谷平分时电价，是目前在城市居民生活用电中开展试点的一种新 电价类别。意义在于，鼓励居民利用低谷电价的优惠条件大量消费低谷电力。同时，对电力 部门来说，将高峰用电转移到低谷时段，既缓解了高峰电力供需缺口，又促进了电力资源的 优化配置，是一项削峰填谷的双赢策。充分利用利用峰谷平分时电价政策，能够指导用 户优化用电，在不改变原来配电容量的基础上，满足未来一段时间内配网负荷较大增长的 需要。 已有资料显示，已有一些优化充电的方法，比如通过预测未来一天内电网负荷变 化曲线来模拟充电器所需要的电网负荷变化曲线，然后确定最优充电时间段，往往一个相 对比较复杂的充电信息分析与管理系统，另外，预测结果的准确性直接影响到最优充电时 间段准确性。或者有些方法适合应用于智能配电网和智能配电小区的电动汽车充电控制， 目前的配电网和小区配电系统无法实现。另外，还有一些充电策略优化方法需要建设控制 主站、充电桩与主站的通信线路等，一般居民小区都还不具备这些条件。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出了一种用于居民小区内的家用电动汽车自动充电控 制系统及方法。 -种用于居民小区内的家用电动汽车自动充电控制系统，包括：小区电网、多个充 电桩、充电桩控制器、数据分析模块；充电桩控制器包括：充电检测接口、用户接口、充电控 制模块、定时充电开关； 其中，充电检测接口和电动汽车相连，用于读取电动汽车电池电量信息，并将信息 传输给充电控制模块； 用户接口和充电控制模块相连，用户输入下次用车时间，将此信息传输给充电控 制丰吴块； 数据分析模块的功能是：根据居民小区电动汽车停车充电时刻、日行驶里程数、百 公里耗电量、充电功率、小区生活用电历史数据、当地生活用电峰谷平电价时段划分信息， 设定初始谷时段正序充电和倒序充电车辆数目的比例 0. 01为步长逐步增加 λ i的值并同时减小λ 2的值，采用时序仿真法计算小区用电负荷的日 最大功率，选择日最大功率最小值对应的λ值作为谷时段正序充电和谷时段倒序充电车 辆数目的比例；数据分析模块日常使用时和充电控制模块断开，只有在充电系统建设初期， 或小区用电负荷、峰谷平电价计费模式发生了较大变化而导致系统峰值负荷超过小区设计 最大供电能力时，需要与充电控制模块相连接，进行λ值的调整； 充电控制模块的功能是：通过充电检测接口读取电动汽车的初始电量和离开时的 最低需要电量，计算出常规充电所需时间；根据用户接口获取的用户用车需求，再结合λ 值生成充电策略并发出定时充电指令到定时充电开关来控制电动汽车自动充电； 定时充电开关两端分别与小区电网和充电检测接口相连，并由充电控制模块发出 定时充电指令来控制定时充电开关是否对电动汽车进行充电。 一种用于居民小区内的家用电动汽车自动充电控制方法，包括： 步骤1、统计居民小区电动汽车停车充电时刻、日行驶里程数、百公里耗电量、充电 功率，统计居民小区生活用电历史数据得到最大典型日负荷曲线，获得当地生活用电峰谷 平电价时段划分信息； 步骤2、对统计数据进行归一化处理后，用极大似然估计的方法分别得到车辆停车 充电时刻正态分布、日行驶里程数对数正态分布、百公里耗电量正态分布、充电功率正态分 布，分析得到统计数据概率密度分布的期望值和标准差； 步骤3、设定初始谷时段正序充电和倒序充电车辆数目的比例λ = λ1: λ2 = 0:1，λ 1+λ2= 1，以0.01为步长逐步增加 λ 1的值并同时减小λ 2的值，基于步骤2的数 据和方法，采用时序仿真法计算不同λ取值对应的小区用电负荷的日最大功率； 步骤4、对居民小区用电负荷日最大功率进行排序，选择日最大功率最小值对应的 λ值作为谷时段正序充电和谷时段倒序充电车辆数目的比例； 步骤5、读取电动汽车的初始电量和离开时的最低需要电量，计算出常规充电所需 时间； 步骤6、获取用户用车需求，若无特殊用车需求，则采用双序谷时段最大化有序充 电方法充电，即分为谷时段正序充电和谷时段倒序充电两种方法，其中谷时段正序充电和 谷时段倒序充电车辆数目的比例为步骤4中的λ值，具体车辆采用谷时段正序充电还是谷 时段倒序充电是由充电控制模块随机决定；若用户有特殊用车需求，则根据用户输入的用 车时间，采用常规无序充电方法充电。 所述步骤3具体包括： 步骤301、以5分钟为一个时间段，将1天24小时分成288个时间段； 步骤302、根据电动汽车停车时刻概率密度分布函数生成每个时间段回家车辆数 目； 步骤303、根据电动汽车日行驶里程概率密度分布函数生成每辆车日行驶里程 数； 步骤304、根据每辆车日行驶里程数，由充电时间计算公式计算出每辆车的充电时 间； 步骤305、根据用户最后一次用车停车时间、充电所需时间、下次用车时间和充电 控制策略，自动生成充电指令； 步骤306、根据充电功率概率密度分布函数仿真生成每辆车的充电功率，得到每个 时间段的充电功率，再叠加上小区生活用电功率，绘制出日负荷曲线图，并得到小区用电负 荷的日最大功率。 所述步骤3中谷时段正序充电是指，若某电动汽车充电所需时长为t小时，当谷时 段时长t g大于充电时长t，那么谷时段的起始时刻便是充电开始时刻；当谷时段时长tg小 于充电时长t，则充电开始时间从谷时段起始时间向前平移At时长，At = t_tg。 所述步骤3中谷时段倒序充电是指，若某电动汽车充电所需时长为t小时，当谷时 段时长t g大于充电时长t，那么距离谷时段结束t小时前那一时刻是充电开始时刻；当谷 时段时长tg小于充电时长t，则充电开始时间从谷时段起始时间向前平移△ t时长，△ t = t_tg。 本专利技术的有益效果在于：提出了一种基于历史负荷曲线、峰谷平电价机制和用户 出行规律的居民小区私家电动汽车有序充电控制策略，并设计了家用电动汽车充电控制 器。充电控制策略包括：双序谷时段最大化有序充电方本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于居民小区内的家用电动汽车自动充电控制系统，其特征在于，包括：小区电网、多个充电桩、充电桩控制器、数据分析模块；充电桩控制器包括：充电检测接口、用户接口、充电控制模块、定时充电开关；其中，充电检测接口和电动汽车相连，用于读取电动汽车电池电量信息，并将信息传输给充电控制模块；用户接口和充电控制模块相连，用户输入下次用车时间，将此信息传输给充电控制模块；数据分析模块的功能是：根据居民小区电动汽车停车充电时刻、日行驶里程数、百公里耗电量、充电功率、小区生活用电历史数据、当地生活用电峰谷平电价时段划分信息，设定初始谷时段正序充电和倒序充电车辆数目的比例λ＝λ1:λ2＝0:1，λ1+λ2＝1，以0.01为步长逐步增加λ1的值并同时减小λ2的值，采用时序仿真法计算小区用电负荷的日最大功率，选择日最大功率最小值对应的λ值作为谷时段正序充电和谷时段倒序充电车辆数目的比例；数据分析模块日常使用时和充电控制模块断开，只有在充电系统建设初期，或小区用电负荷、峰谷平电价计费模式发生了较大变化而导致系统峰值负荷超过小区设计最大供电能力时，需要与充电控制模块相连接，进行λ值的调整；充电控制模块的功能是：通过充电检测接口读取电动汽车的初始电量和离开时的最低需要电量，计算出常规充电所需时间；根据用户接口获取的用户用车需求，再结合λ值生成充电策略并发出定时充电指令到定时充电开关来控制电动汽车自动充电；定时充电开关两端分别与小区电网和充电检测接口相连，并由充电控制模块发出定时充电指令来控制定时充电开关是否对电动汽车进行充电。...
【技术特征摘要】
1. 一种用于居民小区内的家用电动汽车自动充电控制系统，其特征在于，包括：小区 电网、多个充电桩、充电桩控制器、数据分析模块；充电桩控制器包括：充电检测接口、用户 接口、充电控制模块、定时充电开关； 其中，充电检测接口和电动汽车相连，用于读取电动汽车电池电量信息，并将信息传输 给充电控制模块； 用户接口和充电控制模块相连，用户输入下次用车时间，将此信息传输给充电控制模 块； 数据分析模块的功能是：根据居民小区电动汽车停车充电时刻、日行驶里程数、百公里 耗电量、充电功率、小区生活用电历史数据、当地生活用电峰谷平电价时段划分信息，设定 初始谷时段正序充电和倒序充电车辆数目的比例λ = λ1: λ2 = 0:1，λ1+λ2 = 1，以0.01 为步长逐步增加的值并同时减小λ2的值，采用时序仿真法计算小区用电负荷的日最大 功率，选择日最大功率最小值对应的λ值作为谷时段正序充电和谷时段倒序充电车辆数 目的比例；数据分析模块日常使用时和充电控制模块断开，只有在充电系统建设初期，或小 区用电负荷、峰谷平电价计费模式发生了较大变化而导致系统峰值负荷超过小区设计最大 供电能力时，需要与充电控制模块相连接，进行λ值的调整； 充电控制模块的功能是：通过充电检测接口读取电动汽车的初始电量和离开时的最低 需要电量，计算出常规充电所需时间；根据用户接口获取的用户用车需求，再结合λ值生 成充电策略并发出定时充电指令到定时充电开关来控制电动汽车自动充电； 定时充电开关两端分别与小区电网和充电检测接口相连，并由充电控制模块发出定时 充电指令来控制定时充电开关是否对电动汽车进行充电。2. -种用于居民小区内的家用电动汽车自动充电控制方法，其特征在于，包括： 步骤1、统计居民小区电动汽车停车充电时刻、日行驶里程数、百公里耗电量、充电功 率，统计居民小区生活用电历史数据得到最大典型日负荷曲线，获得当地生活用电峰谷平 电价时段划分信息； 步骤2、对统计数据进行归一化处理后，用极大似然估计的方法分别得到车辆停车充电 时刻正态分布、日行驶里程数对数正态分布、百公里耗电量正态分布、充电功率正态分布， 分析得到统计数据概率密度分布的期望值和标准差； 步骤3、设定初始谷时段正序充电和倒序充电车辆数目的比例λ = λ1:λ2 = 0:1， λ1+λ2=...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏海锋，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13
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