一种基于无线通信的电动汽车有序充电系统及其方法技术方案

本发明专利技术提出了一种基于无线通信的电动汽车有序充电系统及其方法。本发明专利技术体系统包括系统控制单元、第一无线通信模块、车载控制单元、车载显示屏、车辆充电导航模块、第二无线通信模块、充电桩、第三无线通信模块。本发明专利技术方法中系统控制单元从配电网获取区域电力系统常规负荷历史数据预测当日常规负荷；当车主准备充电，通过车载显示屏提交准备充电指令，车辆充电导航模块为车主提供充电桩导航方案；车主到达充电桩后通过车载显示屏输入预计取车时间，结合车辆信息以数据包的形式通过无线通信方式传输至系统控制单元，系统控制单元根据车辆信息进行规划并将充电规划信息无线传输至车辆进行充电；车主通过车载显示屏选择车辆充电方式。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线通信的电动汽车有序充电系统及其方法
本专利技术属于电动汽车有序充电
，主要涉及一种基于无线通信的电动汽车有序充电系统及其方法。
技术介绍
节能与新能源汽车已经成为全球汽车产业的发展方向，电动汽车在国内外被广泛推广，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量呈迅速增长的趋势。近年来，我国政府推广了一系列激励电动汽车市场发展的优惠政策。在政策的鼓励下，电动汽车市场得到蓬勃发展，未来将形成一定的市场规模。而电动汽车规模化后形成的规模化充电行为也成为社会广泛关注的话题。电动汽车作为一种新型能源汽车，其能源供给端为电网。虽然单辆车并入电网充电对电网并没有太大影响，但是当大量汽车无安排的并入电网进行充电时，定会给电网带来一定的压力，导致其负荷的增长，降低了电能质量，加大了电网运行控制的难度，从而就安全稳定方面对电力系统产生很大危害。一方面，电动汽车总体可观的充电量可能造成电网容量不足、频率偏移以及日负荷峰谷差增大，另一方面，电动汽车作为具有可调度性的负荷，其需求响应潜力具有巨大的挖掘空间。“互联网+”的兴起，为电力行业带来了转变发展模式的机遇。借助互联网的高覆盖率与高传输效率，实现电网与用户的互动，促进需求侧响应，使电网朝着更加智能与高效的方向发展。在电动汽车有序充电领域，用户通过互联网移动终端将电动汽车与充电系统连接，实现对电动汽车充电行为的控制，同时充电管理者可将有序充电方案通过互联网平台传达给用户移动终端，二者通过互联网进行连接与互动的过程即电动汽车车联网系统运行机理。该系统通过互联网移动终端实现用户、电动汽车以及充电系统三者联络，是实施有序充电方案的载体。
技术实现思路
针对大规模电动汽车接入电网无序充电电网的不利影响，且为了充分发挥电动汽车充电负荷对电网的调节作用，本专利技术提出一种基于无线通信的电动汽车有序充电系统及其方法。本专利技术通过分时电价的引导，结合无线通信技术实现电动汽车有序充电，达到削减系统负荷峰谷差，尽可能平稳系统的功率变动等问题，有效增加电网的供电可靠性。本专利技术系统的技术方案为一种基于无线通信的电动汽车有序充电系统，包括：系统控制单元、第一无线通信模块、车载控制单元、车载显示屏、车辆充电导航模块、第二无线通信模块、充电桩、第三无线通信模块；所述系统控制单元与所述第一无线通信模块通过导线连接；所述车载控制单元与所述车载显示屏通过导线连接；所述车载控制单元与所述车辆充电导航模块通过导线连接；所述车载控制单元与所述第二无线通信模块通过导线连接；所述充电桩与所述第三无线通信模块通过导线连接；所述第一无线通信模块与所述第二无线通信模块通过无线通信方式连接；所述第一无线通信模块与所述第三无线通信模块通过无线通信方式连接。所述车载控制单元将车辆当前剩余电量、电池额定容量、车主预计取车时间通过所述第二无线通信模块无线传输至所述第一无线通信模块；所述第一无线通信模块将车辆当前剩余电量、电池额定容量、车主预计取车时间传输至所述系统控制单元；所述系统控制单元将规划好的充电时间段的充电指令传输至所述第一无线通信模块；所述第一无线通信模块将规划好的充电时间段的充电指令无线传输至所述第三无线通信模块；所述第三无线通信模块将规划好的充电时间段的充电指令传输至充电桩。本专利技术系统的技术方案为一种基于无线通信的电动汽车有序充电方法，具体包括以下步骤：步骤1：系统控制单元从配电网获取区域电力系统常规负荷历史数据预测当日常规负荷；步骤2：当车主准备充电，通过车载显示屏提交准备充电指令，车辆充电导航模块为车主提供充电桩导航方案，当车主到达充电桩时建立充电互联；步骤3：车主到达充电桩后通过车载显示屏输入预计取车时间，结合车辆信息以数据包的形式通过无线通信方式传输至系统控制单元，系统控制单元根据车辆信息进行规划并将充电规划信息无线传输至车辆进行充电；步骤4：车主通过车载显示屏选择车辆充电方式。作为优选，步骤1中所述常规负荷预测数据为不包含电动汽车充电负荷的负荷数据；步骤1中所述预测当日常规负荷为：将一天24小时每隔T小时划分为Y个时段，Y＝24/T，则当日常规负荷可以表示为L1,L2,L3,...,LY；将电力负荷看作一列随着时间t变化的序列y(t)，则电力负荷隔T小时进行一次观测；针对过去M天的历史电力负荷数据作为步骤1中所述常规负荷历史数据，将过去M天的常规负荷历史数据每隔T小时进行观测取值，历史电力负荷数据的数量为N＝(M*24)/T；历史电力负荷数据在t1,t2,….,tp时刻的观测值表示为则t时刻预测的当日常规负荷为：其中，p、q为ARMA模型阶数，θ1,θ2,...,θq为模型参数，at为白噪声序列在t时刻的值即初始时刻干扰量，at-1,at-2,...,at-q分别为白噪声序列在t-1,t-2,...,t-q时刻的值等效于初始时刻干扰量at对前q步的影响，yt-1,yt-2,...,yt-p为过去值的p个负荷数值；用历史负荷数据进行模型自相关系数和偏相关系数的统计分析从而确定模型阶数(p，q)，采用历史电力负荷数据对模型预测日前M天的历史电力负荷数据进行训练，采用推广的递推最小二乘算法估计模型参数建立ARMA模型；作为优选，步骤2中所述车辆充电导航模块为车主提供充电桩导航方案为：充电桩将充电状态传输至第三无线通信模块，第三无线通信模块将充电状态传输至第一无线通信模块，第一无线通信模块将充电状态传输至系统控制单元，系统控制单元将充电状态为空闲的充电桩传输至第一无线通信模块，并由第一无线通信模块无线传输至第二无线通信模块，车载控制单元接收第二无线通信模块传输的充电状态为空闲的充电桩，并通过车辆充电导航模块结合车辆位置信息与道路路况信息，为车主提供距离最近、处于空闲状态的充电桩导航方案；作为优选，步骤3中所述车辆信息包含：车辆到达充电站时间tst，车辆电池额定容量Br、车辆充电时刻电池电量百分比SOCst，车载控制单元将车辆信息传输至第二无线通信模块，第二无线通信模块将车辆信息发送到第一无线通信模块，并由第一无线通信模块传输至系统控制单元；步骤3中所述系统控制单元根据车辆信息进行规划为：将一天24个小时每隔T小时划分为Y＝24/T个时段，用j表示一天中的第j个时段，xj表示电动汽车的充电状态，取值状态为0和1，表示电动汽车在第j个时间段内的充电状态，xj＝1表示充电，反之为0则表示不充电；通过遗传算法进行以系统负荷峰谷差为最小的有序充电优化，在车辆停车时间段内将充电时间挪到谷期充电；具体地，算法的输入量为：车主预计取车时间ten，以及车辆到达充电站时间tst，车辆电池额定容量Br、车辆充电时刻电池电量百分比SOCst，则车辆在停车区停车时间tstay可表示为：tstay＝ten-tst充电时间tc可表示为：其中，SOCen为充电结束时刻电池电量百分比，η为电动汽车充电效率，P为充电功率；在停车时间tstay内将充电时间tc的优化，可转化为在停车时段tstay内充电时间段数Hc的数量与位置的改变，将一天24小时划分为Y个时段，每个时段代表的时长为T小时，停车时段数Hstay和充电时段数Hc可分别表示为：式中，表示向上取整符号，即最后一个充电时段的充电时长即使不满T小时，也按照T小时的时长划入充电时间；此时优化问本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无线通信的电动汽车有序充电系统，其特征在于包括：系统控制单元、第一无线通信模块、车载控制单元、车载显示屏、车辆充电导航模块、第二无线通信模块、充电桩、第三无线通信模块；所述系统控制单元与所述第一无线通信模块通过导线连接；所述车载控制单元与所述车载显示屏通过导线连接；所述车载控制单元与所述车辆充电导航模块通过导线连接；所述车载控制单元与所述第二无线通信模块通过导线连接；所述充电桩与所述第三无线通信模块通过导线连接；所述第一无线通信模块与所述第二无线通信模块通过无线通信方式连接；所述第一无线通信模块与所述第三无线通信模块通过无线通信方式连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线通信的电动汽车有序充电系统，其特征在于包括：系统控制单元、第一无线通信模块、车载控制单元、车载显示屏、车辆充电导航模块、第二无线通信模块、充电桩、第三无线通信模块；所述系统控制单元与所述第一无线通信模块通过导线连接；所述车载控制单元与所述车载显示屏通过导线连接；所述车载控制单元与所述车辆充电导航模块通过导线连接；所述车载控制单元与所述第二无线通信模块通过导线连接；所述充电桩与所述第三无线通信模块通过导线连接；所述第一无线通信模块与所述第二无线通信模块通过无线通信方式连接；所述第一无线通信模块与所述第三无线通信模块通过无线通信方式连接。2.根据权利要求1所述的基于无线通信的电动汽车有序充电系统，其特征在于：所述车载控制单元将车辆当前剩余电量、电池额定容量、车主预计取车时间通过所述第二无线通信模块无线传输至所述第一无线通信模块；所述第一无线通信模块将车辆当前剩余电量、电池额定容量、车主预计取车时间传输至所述系统控制单元；所述系统控制单元将规划好的充电时间段的充电指令传输至所述第一无线通信模块；所述第一无线通信模块将规划好的充电时间段的充电指令无线传输至所述第三无线通信模块；所述第三无线通信模块将规划好的充电时间段的充电指令传输至充电桩。3.一种利用权利要求1所述的基于无线通信的电动汽车有序充电系统进行基于无线通信的电动汽车有序充电方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：系统控制单元从配电网获取区域电力系统常规负荷历史数据预测当日常规负荷；步骤2：当车主准备充电，通过车载显示屏提交准备充电指令，车辆充电导航模块为车主提供充电桩导航方案，当车主到达充电桩时建立充电互联；步骤3：车主到达充电桩后通过车载显示屏输入预计取车时间，结合车辆信息以数据包的形式通过无线通信方式传输至系统控制单元，系统控制单元根据车辆信息进行规划并将充电规划信息无线传输至车辆进行充电；步骤4：车主通过车载显示屏选择车辆充电方式。4.根据利用权利要求3所述的基于无线通信的电动汽车有序充电方法，其特征在于，步骤1中所述常规负荷预测数据为不包含电动汽车充电负荷的负荷数据；步骤1中所述预测当日常规负荷为：将一天24小时每隔T小时划分为Y个时段，Y＝24/T，则当日常规负荷可以表示为L1,L2,L3,...,LY；将电力负荷看作一列随着时间t变化的序列y(t)，则电力负荷隔T小时进行一次观测；针对过去M天的历史电力负荷数据作为步骤1中所述常规负荷历史数据，将过去M天的常规负荷历史数据每隔T小时进行观测取值，历史电力负荷数据的数量为N＝(M*24)/T；历史电力负荷数据在t1,t2,….,tp时刻的观测值表示为则t时刻预测的当日常规负荷为：其中，p、q为ARMA模型阶数，θ1,θ2,...,θq为模型参数，at为白噪声序列在t时刻的值即初始时刻干扰量，at-1,at-2,...,at-q分别为白噪声序列在t-1,t-2,...,t-q时刻的值等效于初始时刻干扰量at对前q步的影响，yt-1,yt-2,...,yt-p为过去值的p个负荷数值；用历史负荷数据进行模型自相关系数和偏相关系数的统计分析从而确定模型阶数(p，q)，采用历史电力负荷数据对模型预测日前M天的历史电力负荷数据进行训练，采用推广的递推最小二乘算法估计模型参数建立ARMA模型。5.根据利用权利要求3所述的基于无线通信的电动汽车有序充电方法，其特征在于，步骤2中所述车辆充电导航模块为车主提供充电桩导航方案为：充电桩将充电状态传输至第三无线通信模块，第三无线通信模块将充电状态传输至第一无线通信模块，第一无线通信模块将充电状态传输至系统控制单元，系统控制单元将充电状态为空闲的充电桩传输至第一无线通信模块，并由第一无线通信模块无线传输至第二无线通信模块，车载控制单元接收第二无线通信模块传输的充电状态为空闲的充电桩，并通过车辆充电导航模块结合车辆位置信息与道路路况信息，为车主提供距离最近、处于空闲状态的充电桩导航方案。6.根据利用权利要求3所述的基于无线通信的电动汽车有序充电方法，其特征在于，步骤3中所述车辆信息包含：车辆到达充电站时间tst，车辆电池额定容量Br、车辆充电时刻电池电量百分比SOCst，车载控制单元将车辆信息传输至第二无线通信模块，第二无线通信模块将车辆信息发送到第一无线通信模块，并由第一无线通信模块传输至系统控制单元；步骤3中所述系统控制单元根据车辆信息进行规划为：将一天24个小时每隔T小时划分为Y＝24/T个时段，用j表示一天中的第j个时段，xj表示电动汽车的充电状态，取值状态为0和1，表示电动汽车在第j个时间段内的充电状态，xj＝1表示充电，反之为0则表示不充电；通过遗传...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福潮，王维洲，彭晶，余向前，郑晶晶，张建华，王伟，禄启龙，韩永军，岳琳，雷彩娟，张韵，韩为宏，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司电力科学研究院，国网甘肃综合能源服务有限公司，国网甘肃省电力公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62