專利名稱：基于Zigbee的家庭乘用電動汽車有序充放電管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于Zigbee的家庭乘用電動汽車有序充放電管理系統(tǒng)，屬電動汽車電源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大量電動汽車的接入為電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行帶來了新的挑戰(zhàn)。考慮到電動汽車充電行為的隨機性，電動汽車接入會給電力系統(tǒng)的運行與控制帶來顯著的不確定性。 電動汽車廣泛采用后，對電力系統(tǒng)的影響既有正面的，也有負面的。就正面而言，電動汽車廣泛采用后，會成為電力系統(tǒng)的一種新型的、大容量的負荷，對于每一個家庭用戶而言每天采用10-15A的電流充電6-8個小時將會是一個很大的負荷；對于供電公司而言，電動汽車的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用意味著銷售電量的巨大增加，這可以促進電力工業(yè)的發(fā)展；從系統(tǒng)運行的角度看，電動汽車相當于一個分布式儲能器，可以在負荷高峰時將電能反送回網(wǎng)絡(luò)。 從另一方面講，大量電動汽車的無序充電行為會給系統(tǒng)帶來顯著的負面影響，甚至可能影響電力系統(tǒng)的安全與可靠運行。若數(shù)以百萬計的電動汽車車主下班回家后立即(差不多同時)開始充電肯定會影響局部或者更大范圍內(nèi)電力系統(tǒng)的安全運行。這樣，如果不適當控制充電負荷，則可能引起一些時段負荷的明顯上升，在夜負荷高峰時期這會產(chǎn)生更加不利的影響，如需要增加電力網(wǎng)絡(luò)容量，以及為滿足高峰負荷需求而新增發(fā)電容量，導致系統(tǒng)投資成本和運行成本增加；此外，也會引起電壓控制、電能質(zhì)量(諧波與次諧波)、供需平衡、繼電保護等方面的問題。現(xiàn)有電動汽車充放電管理主要是基于物聯(lián)網(wǎng)的電動汽車智能充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)運行管理系統(tǒng)完成，該系統(tǒng)主要實現(xiàn)計費結(jié)算標準化、用戶支付規(guī)范化；同時對電池配送、電池檢測、電池更換、故障搶修及充(換)電站、充電樁監(jiān)控等業(yè)務(wù)進行有效的管理，側(cè)重于對動力電池及充放電站中的充電樁進行集中管理。目前，對家庭乘用電動汽車的充放電管理缺乏有效的手段。無線通信由于其無線的特質(zhì)，覆蓋范圍廣泛。中壓電力線載波由于以輸電線路為傳輸通道，也有覆蓋范圍廣的特點。有的地區(qū)，尤其是省網(wǎng)沒有大規(guī)模已建成在用的無線專網(wǎng)，而且230MHz電臺為核心技術(shù)的無線專網(wǎng)維護費用高、容量較低、實時性差，所以不推薦作為遠程信道的通信方式。中壓電力線載波受電網(wǎng)負載和結(jié)構(gòu)影響大、容量很低、實時性也不好，所以也不推薦作為遠程信道的通信方式。無線公網(wǎng)由第三方維護，節(jié)省電網(wǎng)維護的開支，并發(fā)工作，實時性好，適合作為用電信息采集系統(tǒng)的遠程通信方式。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是，針對以上問題，提供一種通用性好、維護成本低、用戶主動參與的基于Zigbee的家庭乘用電動汽車有序充放電管理系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)方案是，本實用新型應(yīng)用Zigbee無線短程網(wǎng)通信技術(shù)，建立基于Zigbee的家庭乘用電動汽車有序充放電管理系統(tǒng)，實現(xiàn)公用配變和電動汽車的信息交換，使充電機實時地了解配變負荷的信息，從而有效地解決配變過載問題。本實用新型基于Zigbee的家庭用戶電動汽車有序充放電管理系統(tǒng)，包括多臺智能交互終端，多臺電動汽車充電樁、Zigbee無線接收/發(fā)送器、Zigbee無線通信網(wǎng)絡(luò)、配變
3測控裝置。配變測控裝置置于公用配電變壓器旁邊的架空電線桿上，電動汽車充電樁安裝于家庭乘用電動汽車旁，電動汽車充電樁，配變測控裝置的就地監(jiān)控單元的信號輸出端接至交流充電樁內(nèi)的斷路器輔助接點，就地監(jiān)控單元將監(jiān)測的充電量、充電時間等參數(shù)通過 Zigbee無線接收/發(fā)送器和Zigbee無線通信網(wǎng)絡(luò)傳送到配變監(jiān)測主機，配變監(jiān)測主機收到數(shù)據(jù)后，進行數(shù)據(jù)處理。通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)向各就地智能交互終端和充電樁單元下發(fā)負荷卸載和電動汽車充電啟停命令信號。所述配變測控裝置包括信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、就地監(jiān)控單元(處理器)、無線通信模塊。配變測控裝置能實現(xiàn)表征斷路器狀態(tài)的15種關(guān)鍵參數(shù)的同步采樣測量。所述無線通信模塊為Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)模塊，多臺電動汽車充電樁，用于控制電動汽車充電啟停。本實用新型基于Zigbee的家庭乘用電動汽車有序充放電管理系統(tǒng)的實現(xiàn)， 配變測控裝置所需的公用配變和電動汽車及家庭用戶需要交換的數(shù)據(jù)是預(yù)充電量、各種家電的用電信息、電價信息、充電請求信號、充電機健康狀態(tài)、充電啟停信號、用電方案設(shè)置。本實用新型的基于Zigbee的家庭乘用電動汽車有序充放電管理系統(tǒng)的實現(xiàn)，公用配變和電動汽車及家庭用戶的信息交換采用Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)。Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)是由一到數(shù)個無線數(shù)據(jù)收集器及為數(shù)眾多的傳感器所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。Zigbee無線通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要由協(xié)調(diào)器、路由器及終端設(shè)備等元件組成，元件之間的溝通則是采用無線的通信方式。本實用新型基于Zigbee的家庭乘用電動汽車有序充放電管理系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)比較的有益效果是，具有如下優(yōu)點1、充電機實時地了解配變負荷的信息，有效地解決配變過載問題；2、采用模塊化設(shè)計理念，便于擴充和升級改造；3、充分利用現(xiàn)有投資，提高了用戶與電網(wǎng)的互動水平；4、采用Zigbee無線通信數(shù)據(jù)采集方案，部署靈活，維護成本低。本實用新型適合于家庭乘用電動汽車有序充放電管理。
圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的通信組網(wǎng)示意圖；圖中圖號表示1是架空電線桿；2是公用配電變壓器；3是A家庭住宅；4是B家庭住宅；5是C公共建筑物；6是D公共建筑物；7是E乘用電動汽車；8是F乘用電動汽車； 9是G乘用電動汽車；10是H乘用電動汽車；11是M智能交互終端；12是N智能交互終端； 13是P充電樁；14是Q充電樁；15是R充電樁；16是S充電樁；17是無線接收/發(fā)送器；18 是Zigbee無線通信網(wǎng)絡(luò)；19是配變測控裝置；20是協(xié)調(diào)器；21是路由器；22是終端設(shè)備。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖及具體實施對本實用新型作進一步詳細的說明。如圖1，位于架空電線桿1上的公用配電變壓器2負責為A家庭住宅3和B家庭住宅4，為C公共建筑物5和D公共建筑物6，為E家庭乘用電動汽車7、F家庭乘用電動汽車 8、G家庭乘用電動汽車9和H家庭乘用電動汽車10提供可靠的電力供應(yīng)。為了實現(xiàn)公用配變和電動汽車的信息交換，使充電機實時地了解配變負荷的信息，解決配變過載問題，本實用新型的實施方式是一種基于Zigbee的家庭乘用電動汽車有序充放電管理系統(tǒng)，包括分布在不同地點的M智能交互終端11、N智能交互終端12，P充電樁13、Q充電樁14、R充電樁15、S充電樁16，Zigbee無線接收/發(fā)送器17和Zigbee無線通信網(wǎng)絡(luò)18、配變測控裝置19，配變測控裝置19置于公用配電變壓器2旁邊的架空電線桿1上，M智能交互終端11和N智能交互終端12，P充電樁13和Q充電樁14分別安裝于A家庭住宅3和B家庭住宅4旁；R充電樁15和S充電樁16分別安裝于C公共建筑物 5和D公共建筑物6旁，表征家庭用電、電動汽車充電的相關(guān)測量信號輸出分別接至相應(yīng)的就地智能交互終端和充電樁單元的信號輸入端，智能交互終端和充電樁將監(jiān)測的參數(shù)通過 Zigbee無線接收/發(fā)送器17和Zigbee無線通信網(wǎng)絡(luò)18傳送到配變測控裝置19，配變測控裝置19收到數(shù)據(jù)后，進行數(shù)據(jù)處理，通過Zigbee無線接收/發(fā)送器17和Zigbee無線通信網(wǎng)絡(luò)18向各就地智能交互終端和充電樁單元下發(fā)負荷卸載和電動汽車充電啟停命令信號。 如圖2，公用配變和電動汽車及家庭用戶的信息交換采用Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)。 Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)是由一到數(shù)個無線數(shù)據(jù)收集器及為數(shù)眾多的傳感器所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要由協(xié)調(diào)器20、路由器21及終端設(shè)備22等元件組成，元件之間的溝通則是采用無線的通信方式。
權(quán)利要求1.一種基于Zigbee的家庭乘用電動汽車有序充放電管理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)由多臺智能交互終端，多臺電動汽車充電樁、Zigbee無線接收/發(fā)送器、Zigbee無線通信網(wǎng)絡(luò)、配變測控裝置所組成；配變測控裝置置于公用配電變壓器旁邊的架空電線桿上，電動汽車充電樁安裝于家庭乘用電動汽車旁，電動汽車充電樁，配變測控裝置的就地監(jiān)控單元的信號輸出端接至交流充電樁內(nèi)的斷路器輔助接點，就地監(jiān)控單元將監(jiān)測的充電量、充電時間等參數(shù)通過Zigbee無線接收/發(fā)送器和Zigbee無線通信網(wǎng)絡(luò)傳送到配變監(jiān)測主機，配變監(jiān)測主機收到數(shù)據(jù)后，進行數(shù)據(jù)處理；通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)向各就地智能交互終端和充電樁單元下發(fā)負荷卸載和電動汽車充電啟停命令信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Zigbee的家庭乘用電動汽車有序充放電管理系統(tǒng)， 其特征在于，所述配變測控裝置包括信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、就地監(jiān)控單元、無線通信模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Zigbee的家庭乘用電動汽車有序充放電管理系統(tǒng)， 其特征在于，Zigbee無線通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要由協(xié)調(diào)器、路由器及終端設(shè)備等元件組成，元件之間的溝通則是采用無線的通信方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Zigbee的家庭乘用電動汽車有序充放電管理系統(tǒng)，其特征在于，所述配變測控裝置所需的公用配變和電動汽車及家庭用戶需要交換的數(shù)據(jù)是預(yù)充電量、各種家電的用電信息、電價信息、充電請求信號、充電機健康狀態(tài)、充電啟停信號、用電方案設(shè)置。
專利摘要一種基于Zigbee的家庭乘用電動汽車有序充放電管理系統(tǒng)，包括多臺智能交互終端(11)、(12)，多臺電動汽車充電樁(13)、(14)、(15)、(16)，Zigbee無線接收/發(fā)送器(17)、Zigbee無線通信網(wǎng)絡(luò)(18)、一臺配變測控裝置(19)，所述配變測控裝置包括信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、就地監(jiān)控單元、Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)模塊，能實現(xiàn)表征斷路器狀態(tài)的15種關(guān)鍵參數(shù)的同步采樣。本實用新型是Zigbee無線短程網(wǎng)通信技術(shù)與電動汽車有序充放電有機結(jié)合，實現(xiàn)公用配變和電動汽車的信息交換，使充電機能實時了解配變負荷信息，有效解決配變過載問題。本實用新型適合于家庭乘用電動汽車有序充放電管理。
文檔編號H02J7/00GK202190109SQ201120350010
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者彭曉濤, 辛建波, 黃瑤 申請人:江西省電力科學研究院