一种小区充电桩的计费系统及方法

摘要

本发明公开了一种小区充电桩的计费系统及方法，包括充电总控制模块，充电桩数据采集模块，充电桩控制模块，充电桩预约调度单元和计费充电模块，充电桩控制模块用于根据充电桩数据采集模块采集的预约充电信息调整充电桩的充电参数，且根据充电总控制模块的指令控制充电桩的工作状态；充电桩预约调度单元根据每个充电桩的充电模式动态调度每个充电桩的工作状态；计费充电模块用于根据充电时段实时调整充电桩的充电单价，且根据用户选择的充电模式设定对对充电桩分时计费的排队充电收费模型和竞价充电收费模型；本发明实现对急需充电的车辆的即时响应，且保证对正常排队预约充电车辆的合理充电，保证计费过程的公平透明。

说明书

技术领域

本发明涉及充电桩技术领域，具体涉及一种小区充电桩的计费系统及方法。

背景技术

发展以电动汽车为代表的新能源汽车是当下社会非常明确的产业发展方向，新能源汽车采用非常规的车用燃料作为动力来源，例如车载蓄电池等，此类新能源汽车都配有充电桩，但是充电桩在区域电网的装配是需要解决的最重要的问题。

现阶段，小区、社区、停车场等停车较多的场所还未建立专用语新能源汽车的配电网，在现有的配电网基础上增加充电桩，极容易增加甚至超出配电网的负荷，以下以小区为例：

在小区的车位配置充电桩的会在相对集中的时间段内给小区电网造成巨大的用电负荷，当车辆预约充电桩充电时，当小区的用电负荷大且没有多余的电量对新预约的车辆进行充电，对于一些电池没电且着急充电的车辆来说需要等待的预约时间长，导致无法及时快速充电，从而造成严重的使用限制从一定程度上进一步影响了新能源汽车的购买意愿。

对此问题，现有的充电系统大多采用选择充电模式来实现对一些特殊用户的快速充电，然而这势必会延迟其他用户的预约充电时长，因此导致影响一些正常预约排队的用户在使用充电桩的使用体验，因此需要提供一种针对选择的充电模式来区分计费方式，以供用户选择适合的充电方式，实现公开化公平化的收费方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小区充电桩的计费系统及方法，以解决现有技术中充电方式不同，计费方式不公开公平引起用户使用体验差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种小区充电桩的计费系统，包括：

充电总控制模块，所述充电总控制模块用于计算充电区域电网的电网负载余量；

充电桩数据采集模块，每个所述充电区域电网内的充电桩均配置一个所述充电桩数据采集模块，所述充电桩数据采集模块用于统计每个所述充电桩接收的预约充电信息；

独立控制模块，安装在每个所述充电桩且与所述充电总控制模块通讯连接，用于根据所述充电总控制模块的指令调控每个所述充电桩的工作状态；

充电桩预约调度单元，用于根据预约充电信息表示的充电需求车辆、所述充电区域电网的电网负载余量表示的充电负载量以及所述充电桩被选定的所述充电模式分类单元三个参数，共同调度所述充电桩的工作状态以响应每个预约充电请求；

计费充电模块，用于根据所述用户选择的充电模式分别设定对充电桩分时计费的排队充电收费模型，以及对充电桩按照竞价梯度分类计费的竞价充电收费模型。

所述独立控制模块根据竞价充电收费模型的竞价充电时间和排队充电收费模型的计费时间累积每个车辆的充电花费金额。

作为本发明的一种优选方案，所述预约充电信息包括但不限于预约时间点、充电汽车车型、充电电流、充电功率和充电终止时间；

每个所述充电桩的充电模式包括排队预约充电模式和竞价优先充电模式；

每个所述充电桩的工作状态包括开启状态、待机状态和关闭状态；所述充电桩的充电参数包括充电电流和运行功率。

作为本发明的一种优选方案，所述充电总控制模块内设有关于未来充电负载量-时间二维空间的充电负载分布模型，所述充电负载分布模型根据按照一年四季分为四个周期，且所述充电负载分布模型根据统筹每个周期内所述充电区域电网在每天时间内的富余充电电荷分布情况预判该周期内未来每天不同时间段对应的充电负载量，且将所述充电负载量与小区充电桩的对比结果分为负载高峰期和负载低谷期。

作为本发明的一种优选方案，所述计费充电模块包括充电计时单元、单价分段单元以及花费总计单元，其中：

所述充电计时单元用于统计每次响应充电时间和充电暂停时间内的实际充电时间；

所述单价分段单元用于将所述实际充电操作时间按照不同单价对应的充电时段分解；

所述花费总计单元用于计算所述充电计时单元和所述单价分段单元的乘积，以得到充电车辆的单次充电花费金额。

作为本发明的一种优选方案，所述排队充电收费模型和竞价充电收费模型对应的所述单价分段单元不同，且所述竞价充电收费模型在相同时段的单价始终大于所述排队充电收费模型在相同时段的单价，且所述竞价充电收费模型根据竞价充电量与所述充电负载量的对比数据多次按照不同的竞价模式选定竞价充电的车辆；

当选定竞价优先充电模式的竞价充电量大于所述充电负载量，则所述充电桩预约调度单元自动将竞价标准值按照递增梯度选择竞价最高且竞价充电量小于等于所述充电负载量的车辆进行优先充电；

当选定竞价优先充电模式的竞价充电量小于等于所述充电负载量，则所述充电桩预约调度单元将选择竞价优先充电的车辆自动按照竞价标准值进行优先充电。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种小区充电桩的计费方法，包括以下步骤：

步骤100、分区电网用电监控模块根据历史的电网负载余量-时间的变化曲线预判不同时间段对应的虚拟充电负载量，且同时定时监控当前的电网负载余量校正不同时间段对应的实时充电负载量；

步骤200、用户通过用户移动终端向所述充电总控制模块对应的管理终端发送充电预约信号，根据实时充电负载量与充电需求量之间的对比结果，所述充电总控制模块调控选定排队预约充电模式的所述充电桩按照预约充电时间点先后顺序进行汽车充电，利用排队充电收费模型对选择所述排队预约充电模式的车辆进行分时计费；

步骤300、调控选定所述排队预约充电模式的所述充电桩暂停工作，并且利用每个充电桩的独立控制模块调控选定竞价优先充电模式的所述充电桩开启工作进行充电，通过竞价充电收费模型确定当前选定竞价优先充电模式的充电单价，利用竞价充电收费模型对选择所述竞价优先充电模式的车辆进行竞价计费，根据实时充电负载量与充电需求量之间的对比结果，所述充电总控制模块调控所述充电桩按照预约充电时间点先后顺序对选定排队预约充电模式的汽车充电；

步骤400、动态调控所有充电桩的工作以将所有充电车辆统一充电至通用额定电量，管理终端向用户移动终端发送二次竞价调控充电信息，优先对选定竞价充电模式的充电桩充电工作以将电池充满，根据实时充电负载量与充电需求量之间的对比结果，将超出充电需求量的所述实时充电负载量按照预约时间点的先后顺序对其他选定竞价充电模式的充电桩充电工作。

作为本发明的一种优选方案，根据实时充电负载量与充电需求量之间的对比结果，在实时充电负载量小于充电需求量时，则调控选定排队预约充电模式的充电桩且充电电量按照高到低的顺序依次改为暂停待机状态以延后充电；

在实时充电负载量大于等于充电需求量时，则调控选定排队预约充电模式以及选定竞价优先充电模式的所有充电桩同时充电工作，且根据电网负载余量-时间的变化曲线判断虚拟充电负载量大于等于充电需求量的持续时间，当持续时间大于等于3小时，则自动将选定所述竞价优先充电模式的充电桩更改为所述排队预约充电模式进行充电。

作为本发明的一种优选方案，所述计费充电模块对选择所述排队预约充电模式的车辆进行分时计费的实现方法为：

确定所述排队预约充电模式的所述充电桩开始充电时间和结束充电时间之间的充电时间跨度；

分解所述充电时间跨度中的暂停充电时间和实际供电时间，并根据实际供电时间的分时单价计算实际供电时间内的充电花费。

作为本发明的一种优选方案，利用所述计费充电模块对选择所述竞价优先充电模式的车辆进行竞价计费的实现方法为：

确定所述竞价优先充电模式的竞价优先充电时间和排队预约充电时间；

分别统计竞价优先充电时间内的实际充电时间以及排队预约充电时间内的实际充电时间；

分解实际充电时间内的竞价价格和分时单价，并计算实际供电时间内的充电花费。

作为本发明的一种优选方案，所述管理终端按照虚拟充电负载量判断未来的虚拟充电负载量与当前未充满电的充电需求量之间的对比差值确定竞价充电量的数量额度、竞价充电开始时间点和竞价充电结束时间点；

所述管理终端向用户移动终端发送二次竞价调控充电信息，且将选定竞价优先充电模式的充电桩在竞价充电时间点和竞价充电结束时间点内按照竞价价格计费；

根据竞价充电开始时间点内的实时充电负载量，根据实时充电负载量与充电需求量的实时对比结果，按照当前充电量从高到低的顺序依次调控选定竞价优先充电模式的充电桩自动更改为排队预约充电模式，并依照更改时间点利用排队充电收费模型和竞价充电收费模型分类收费。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

本发明将充电模式与计费方式有机关联，分别针对不同充电模式的车辆提供竞价计费方式和排队预约计费方式区分计费，实现对急需充电的车辆的即时响应，且保证对正常排队预约充电车辆的合理充电，保证计费过程的公平透明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例提供计费系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供计费方法的流程示意图。

图中的标号分别表示如下：

2-充电总控制模块；4-充电桩数据采集模块；5-独立控制模块；6-充电桩预约调度单元；7-计费充电模块；

701-充电计时单元；702-单价分段单元；703-花费总计单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种小区充电桩的计费系统，本实施方式的计费系统根据选定的不同充电模式进行分类计费，同时追踪充电桩的充电模式转换，根据充电模式不断转换的时间节点，对车辆分类分时计费，从而提高计费的准确度，且将计费结果和计费时间节点实时发送至用户终端以实现费用计算追踪，实现数据溯源的功能。

计费系统具体包括充电总控制模块2、充电桩数据采集模块4、独立控制模块5、充电桩预约调度单元6和计费充电模块7。

所述充电总控制模块2用于计算充电区域电网的电网负载余量；所述充电总控制模块2内设有关于未来充电负载量-时间二维空间的充电负载分布模型，所述充电负载分布模型根据按照一年四季分为四个周期，且所述充电负载分布模型根据统筹每个周期内所述充电区域电网在每天时间内的富余充电电荷分布情况预判该周期内未来每天不同时间段对应的充电负载量，且将所述充电负载量与小区充电桩的对比结果分为负载高峰期和负载低谷期。

每个所述充电区域电网内的充电桩均配置一个所述充电桩数据采集模块4，所述充电桩数据采集模块4用于统计每个所述充电桩接收的预约充电信息，所述预约充电信息包括但不限于预约时间点、充电汽车车型、充电电流和充电功率，独立控制模块5根据每个充电桩连接充电车辆的充电电流和充电功率，调控充电桩的供电功率和供电电流以满足充电需求。

独立控制模块5安装在每个所述充电桩且与所述充电总控制模块2通讯连接，用于根据所述充电总控制模块2的指令调控每个所述充电桩的工作状态，每个所述充电桩的工作状态包括开启状态、待机状态和关闭状态，由于充电桩所在的充电区域电网的电网负载余量根据用户区的用电量变化而变化，因此电网负载余量是时刻发生变化的，为了避免充电区域电网的电网负载余量过载而影响用户区的正常安全用电，需要根据电网负载余量时刻调控充电桩的工作状态，在当前时刻的电网负载余量大于上一个时刻的电网负载余量时，则意味着有多余可供电的充电桩，则重新调控对应充电桩的工作状态为开启状态，以继续对车辆充电；

而在在当前时刻的电网负载余量大于上一个时刻的电网负载余量时，则意味着有多余可供电的充电桩，则重新调控相应的充电桩的工作状态为开启状态，以继续对车辆充电。

充电桩预约调度单元6用于根据预约充电信息表示的充电需求车辆、所述充电区域电网的电网负载余量表示的充电负载量以及所述充电桩被选定的所述充电模式分类单元三个参数，共同调度所述充电桩的工作状态以响应每个预约充电请求，其中每个所述充电桩的充电模式包括排队预约充电模式和竞价优先充电模式。

一般情况下，为了保证每个车辆的充电均衡，选择排队预约充电模式的充电桩按照预约时间点先后顺序对车辆进行充电操作，当充电需求量小于充电负载量时，则按照当前充电量从高到低的顺序依次暂停充电桩的充电工作，而对于一些为了实现持续充电的用户来说，用户可以选择竞价优先充电模式插队先行继续实现车辆充电。

计费充电模块7用于根据所述用户选择的充电模式分别设定对充电桩分时计费的排队充电收费模型，以及对充电桩按照竞价梯度分类计费的竞价充电收费模型，所述独立控制模块5根据竞价充电收费模型的竞价充电时间和排队充电收费模型的计费时间累积每个车辆的充电花费金额。

所述计费充电模块7包括充电计时单元801、单价分段单元802以及花费总计单元803，其中：

所述充电计时单元801用于统计每次响应充电时间和充电暂停时间内的实际充电时间；

所述单价分段单元802用于将所述实际充电操作时间按照不同单价对应的充电时段分解；

所述花费总计单元803用于计算所述充电计时单元和所述单价分段单元的乘积，以得到充电车辆的单次充电花费金额。

所述排队充电收费模型和竞价充电收费模型对应的所述单价分段单元不同，且所述竞价充电收费模型在相同时段的单价始终大于所述排队充电收费模型在相同时段的单价，且所述竞价充电收费模型根据竞价充电量与所述充电负载量的对比数据多次按照不同的竞价模式选定竞价充电的车辆；

当选定竞价优先充电模式的竞价充电量大于所述充电负载量，则所述充电桩预约调度单元6自动将竞价标准值按照递增梯度选择竞价最高且竞价充电量小于等于所述充电负载量的车辆进行优先充电；

当选定竞价优先充电模式的竞价充电量小于等于所述充电负载量，则所述充电桩预约调度单元6将选择竞价优先充电的车辆自动按照竞价标准值进行优先充电。

本实施方式通过对比选定竞价优先充电模式的竞价充电量与充电负载量之间的关系，确定竞价价格的定价方式，竞价指定方式合理，且保证在充电负载量低谷期的时候，实现对所有选定竞价优先充电模式的车辆同时充电，避免竞价之后还需要等待充电的情况，提高用户体验。

另外，本发明还提供了一种小区充电桩的计费方法，包括以下步骤：

步骤100、分区电网用电监控模块根据历史的电网负载余量-时间的变化曲线预判不同时间段对应的虚拟充电负载量，且同时定时监控当前的电网负载余量校正不同时间段对应的实时充电负载量；

步骤200、用户通过用户移动终端向所述充电总控制模块对应的管理终端发送充电预约信号，根据实时充电负载量与充电需求量之间的对比结果，所述充电总控制模块调控选定排队预约充电模式的所述充电桩按照预约充电时间点先后顺序进行汽车充电，利用排队充电收费模型对选择所述排队预约充电模式的车辆进行分时计费；

步骤300、调控选定所述排队预约充电模式的所述充电桩暂停工作，并且利用每个充电桩的独立控制模块调控选定竞价优先充电模式的所述充电桩开启工作进行充电，通过竞价充电收费模型确定当前选定竞价优先充电模式的充电单价，利用竞价充电收费模型对选择所述竞价优先充电模式的车辆进行竞价计费，根据实时充电负载量与充电需求量之间的对比结果，所述充电总控制模块调控所述充电桩按照预约充电时间点先后顺序对选定排队预约充电模式的汽车充电；

步骤400、动态调控所有充电桩的工作以将所有充电车辆统一充电至通用额定电量，管理终端向用户移动终端发送二次竞价调控充电信息并确定竞价价格，优先对选定竞价充电模式的充电桩充电工作以将电池充满，根据实时充电负载量与充电需求量之间的对比结果，将超出充电需求量的所述实时充电负载量按照预约时间点的先后顺序对其他选定竞价充电模式的充电桩充电工作。

需要补充说明的是，管理终端将每次竞价的价格限定以及竞价充电时间均发送到用户移动终端，从而实现计费透明化，实现数据追溯。

根据实时充电负载量与充电需求量之间的对比结果，在实时充电负载量小于充电需求量时，则调控选定排队预约充电模式的充电桩且充电电量按照高到低的顺序依次改为暂停待机状态以延后充电；

在实时充电负载量大于等于充电需求量时，则调控选定排队预约充电模式以及选定竞价优先充电模式的所有充电桩同时充电工作，且根据电网负载余量-时间的变化曲线判断虚拟充电负载量大于等于充电需求量的持续时间，当持续时间大于等于3小时，则自动将选定所述竞价优先充电模式的充电桩更改为所述排队预约充电模式进行充电。

所述计费充电模块对选择所述排队预约充电模式的车辆进行分时计费的实现方法为：

确定所述排队预约充电模式的所述充电桩开始充电时间和结束充电时间之间的充电时间跨度；

分解所述充电时间跨度中的暂停充电时间和实际供电时间，并根据实际供电时间的分时单价计算实际供电时间内的充电花费。

利用所述计费充电模块对选择所述竞价优先充电模式的车辆进行竞价计费的实现方法为：

确定所述竞价优先充电模式的竞价优先充电时间和排队预约充电时间；

分别统计竞价优先充电时间内的实际充电时间以及排队预约充电时间内的实际充电时间；

分解实际充电时间内的竞价价格和分时单价，并计算实际供电时间内的充电花费。

所述管理终端按照虚拟充电负载量判断未来的虚拟充电负载量与当前未充满电的充电需求量之间的对比差值确定竞价充电量的数量额度、竞价充电开始时间点和竞价充电结束时间点；

所述管理终端向用户移动终端发送二次竞价调控充电信息，且将选定竞价优先充电模式的充电桩在竞价充电时间点和竞价充电结束时间点内按照竞价价格计费；

根据竞价充电开始时间点内的实时充电负载量，根据实时充电负载量与充电需求量的实时对比结果，按照当前充电量从高到低的顺序依次调控选定竞价优先充电模式的充电桩自动更改为排队预约充电模式，并依照更改时间点利用排队充电收费模型和竞价充电收费模型分类收费。

本实施方式通过自动更改竞价优先充电模式，在实时充电负载量大于充电需求量的时候，按照当前充电量从高到低的顺序依次调控选定竞价优先充电模式的充电桩自动更改为排队预约充电模式，减少充电花费金额。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。