用于能量控制的电气设备的制作方法

1.本发明涉及充电电池的领域，特别是电动汽车。


背景技术：

2.电动汽车的充电，更普遍的是固定或移动电池的充电，给电网带来了巨大的压力。在电表的上游，可以在密集区域中提供电网加固。在电表的下游，出现了各种电能消费者的供电问题。
3.申请人努力满足对电表的下游改进控制的需要。
4.申请人已设计了一种能量控制装置，该装置可以优化终端的操作以对电动汽车进行充电。该装置被命名为“qometer”。
5.电动汽车(ev)充电终端可以安装在专用的表和现有的表后面。在现有表后面安装的情况下，充电终端与使用相同电力合同的其他装置共享在表处可用的电力。
6.然后出现了一个与充电终端的功率有关的基本问题，该功率可能很容易达到：
7.·
在单相安的情况下为7.4kw(32a
×
230v)
8.·
在三相安的情况下为22kw(32
×
230v
×
3)
9.然而，满功率的充电终端可能会使被所签订合同限定的整个电气设施跳闸。例如，在法国，在单相供电的单个房屋中，最大合同功率为12kva(kw)。
10.为了防止充电终端使电气设施跳闸，充电终端安装人员可以对3个参数进行操作：
11.1.在表处的合同功率
12.2.充电时间段
13.3.充电终端的最大功率
14.这三个参数是独立的，但都不能百分百保证充电终端在任何情况下都能正确运行。
15.在全球范围内由安装人员采用的解决方案确实包括增加在表处的合同功率，将ev的充电时间推迟到其他装置减少其消耗的深夜的时间，以及限制充电器的最大功率。
16.所有这些修改都是静态变化。这意味着，在消费者的习惯改变(甚至是暂时的)的情况下或增加新的电气装置的情况下，ev的充电可能会导致表的跳闸。
17.一些现代表可能实现通过访问通信端口来了解表的瞬时消耗。但是，并非所有表都配备有此功能，且此外，当存在这样的通信功能时，通信标准会因表型号和国家而异。
18.此外，被称为“智能”的表以从机(slave)模式进行通信。这意味着第三方装置(主机，master)负责发起请求以了解表的功率。
19.即使充电终端可以连接到表的通信端口，如果充电终端想要根据在表处的剩余功率调整其功率，则充电终端必须定期查询该表。如果在两次查询之间，表的功率突然增加，则实际上可能会超过最大合同功率。这意味着，为了正确运行，充电终端必须以更高的频率查询表。该解决方案有两个缺点：
20.1.首先，不能确定表(甚至被称为智能)能否支持过高的查询频率。
21.2.此外，查询频率太高会产生高通信量，这不一定与通信链路的容量兼容。
22.无论如何，为了满足充电终端的功率自动适应在表处的可用功率的这一基本需求，已经创建了用于能量控制的电气设备。
23.用于能量控制的电气设备包括多个模块：
24.·
能量测量模块：该模块通过测量在主表处的强度和电压来计算瞬时功率，这不会在主电路处引入中断，并且独立于主表。
25.·
通讯模块：该模块使用lan类型(以太网、wi-fi、homeplugcpl、蓝牙等)的通讯协议与充电终端建立通讯。
26.·
控制模块：由微控制器组成，该模块以相对高的频率(通过模拟-数字链路)查询能量模块(如上)，且仅在瞬时功率的变化超过由系统的管理员设置的某个阈值的情况下，将新的功率值(通过通信模块)传输到充电终端。
27.模块可以以软件方式产生。
28.因此，用于能量控制的电气设备使充电终端可以根据以下项自动调整其功率：
29.·
在表处的合同功率，
30.·
由使用同一表的电网所有装置(包括充电终端本身)使用的瞬时总功率。
31.因此，用于能量控制的电气设备可以优化充电终端的功率，最小化充电时间，并在各种情况下保护主表免受跳闸风险。


技术实现要素：

32.通常，用于能量控制的电气设备包括测量部件，该测量部件包括电流传感器、电压传感器，以及功率计算单元，该电流传感器配置为测量在低压电表的功率下游的电流，该电压传感器配置为测量在低压电表的功率输出处的电压，该功率计算单元接收来自电流传感器的电流信息和来自电压传感器的电压信息，并且被配置为计算在电表的功率输出处所消耗的电功率。用于能量控制的电气设备包括控制部件，所述控制部件从功率计算单元接收所消耗的电功率的信息，计算在所述所消耗的电功率的信息与先前值之间的差，将所述差的绝对值与阈值进行比较，在所述差的绝对值小于阈值的情况下保持空闲，并且在所述差的绝对值大于阈值的情况下，向对电能存储电池进行充电的终端输出包含功率值的消息，充电终端远离测量部件和控制部件，所述先前值是包含在先前消息中的所述功率值。
33.在一个实施例中，测量部件和控制部件具有共同的外壳。共同的外壳容纳控制部件和测量部件的功率计算单元。
34.在一个实施例中，控制部件包括通信部件，该通信部件被配置为建立到充电终端的至少单向的链路。
35.在一个实施例中，充电终端被配置为接收所述消息并使其能量消耗适应在合同功率与包含在所述消息中的功率值之间的差。
36.对在合同功率和功率值之间的差的计算也可以在控制部件处执行。在这种情况下，传输给它的是新功率，充电器必须以该新功率运行。也可能存在与默认控制充电器的中央服务器的通信。
37.在一个实施例中，从充电终端由所述控制部件控制。
38.在一个实施例中，所述阈值大于或等于合同功率的1％。
39.在一个实施例中，用于将所述差的绝对值与所述阈值进行比较的频率小于或等于100hz。
40.在一个实施例中，以比用于将所述差的绝对值与所述阈值进行比较的频率低至少10倍的频率输出所述消息。
41.在一个实施例中，对在合同功率和功率值之间的差的计算由控制部件执行，充电器必须以被传输到所述充电器的新功率运行。
42.在一个实施例中，与默认控制充电器的中央服务器的所述通信由控制部件建立。
43.在一个实施例中，控制部件被配置为向每个对连接到所述设备的电能存储电池进行充电的终端输出包含功率值的消息，每个充电终端远离测量部件和控制部件，所述先前值是包含在先前消息中的所述功率值。
44.在一个实施例中，用于能量控制的电气设备和/或所述服务器实现了人工智能功能，以在同时管理多个充电终端的情况下优化电力的分配。
45.在一个实施例中，用于能量控制的电气设备包括在三相低压电表的相之间的电荷分布部件。
46.在一个实施例中，用于能量控制的电气设备没有与电表的通信链路。
附图说明
47.本发明的其他具体特征和优点将在以下结合附图所作的描述中详细描述，其中：
48.【图1】是根据本发明一个方面的设备的示意图。
49.【图2】是根据本发明的另一个方面的设备的示意图。
50.【图3】是外壳的详细视图。
51.附图主要包含一定特征的元素。因此，它们不仅可以用来更好地理解本发明，而且在必要时也有助于对其进行定义。
具体实施方式
52.如图1所示，提供用于能量控制的电气设备以连接到现有和将要创建的电气设施上。电气设施可以是家庭或小型公司设施。电气设施包括电表4，其连接到确保电力供应的低压主线路，例如呈110或220伏、50或60赫兹、单相或三相。电气设施包括通过电线为消耗部件供电的本地配电网络10，其包括对电能存储电池进行充电的终端。
53.用于能量控制的电气设备1包括适于局域网的测量部件2。测量部件2包括电流传感器3，该电流传感器3被配置为测量低压电表4的功率输出处的电流。电流传感器3可以包括围绕电表4的电线5的测量回路。电流传感器3靠近电表4设置在线路连接、配电箱和消耗部件的上游。电流传感器3与电表4不同。用于能量控制的电气设备1与电表4不同。用于能量控制的电气设备1没有与电表4的通信。
54.测量部件2包括电压传感器6，用于测量在电表4的功率输出处的电压。电压在额定电压附近变化百分之几。最好以比递送精度更好的精度进行测量。电压传感器6不同于电表4。
55.测量部件2包括功率计算单元7，其接收来自电流传感器3的电流信息和来自电压传感器6的电压信息。功率计算单元7配置为计算在电表4的功率输出处所消耗的电功率。功
率计算单元7执行对测量到的电流值与测量到的电压值的乘积。测量部件2包括从功率计算单元7接收电功率消耗值的控制部件8。控制部件8计算在所述电功率消耗值与先前值之间的差。控制部件8将所述差的绝对值与阈值进行比较，并且在所述差的绝对值小于阈值的情况下保持空闲。在所述差的绝对值大于阈值的情况下，控制部件8向对电能存储电池进行充电的终端11输出包含功率值的消息。所述先前值是先前消息中包含的所述功率值。阈值可以设置为与电能供应商的合同的合同值的1％或更高的值。定期执行对所述差的绝对值与所述阈值的比较。以预定间隔执行对所述差的绝对值与所述阈值的比较，例如以小于或等于100hz的频率。
56.由控制部件8以比用于将所述差的绝对值与所述阈值进行比较的频率低至少10倍的频率来执行所述消息的输出。所述消息每秒输出少于10次。
57.充电终端11远离测量部件2和控制部件8。所述消息可以通过lan网络9发送。可以在微控制器的帮助下生成计算单元7和控制部件8。
58.在合同功率和功率值之间的差值的计算也可以在控制部件8处进行。在这种情况下，传输到所述充电器的是新功率，充电器必须以该新功率运行。还可能实现与默认控制充电器的中央服务器的通信。
59.在图2的实施例中，多个充电终端11由同一电表4供电。
60.(从)充电终端可以由所述控制部件8控制。作为一种变型，一个充电终端可以由所述控制部件8经由另一个充电终端来控制。
61.图3示出了用于能量控制的电气设备1的实施例的示例。测量部件2配备有外壳12，外壳12容纳并保护功率计算单元7和控制部件8。电流传感器3和电压传感器6设置在外壳12的外部。
62.在外壳12内，测量部件2包括至少一个连接器20，其特别是单相形式的连接器和三相形式的两个连接器，确保与所述外壳12的用于电力供应的主线路的链接，与一个或多个充电终端11的链接以及与电流传感器3和电压传感器6的链接。测量部件2包括电力变压器21，其通过连接器20的中介连接到电表4的引线。电力变压器21可以是230/5伏或110/5伏类型。测量部件2包括由电力变压器21供电的整流器22。整流器22可以包括二极管桥。
63.测量部件2包括载波通信设备23，其由整流器22供电并连接到电表4的引线从而以与一个或多个充电终端11通信。通信部件23建立到充电终端11的至少单向的链路。该链路是至少单向的链路，优选是双向的链路。充电终端11接收由控制部件8输出并由通信部件23传输的消息。充电终端11使其能量消耗适应在合同功率与包含在消息中的功率值之间的差。或者，测量部件2与充电终端11的通信可以通过lan网络进行。测量部件2包括安装在连接到电表4的引线的连接器20和通信部件23之间的电流隔离部件24。电流隔离部件24包括例如光电二极管。
64.测量部件2包括处理器25，其连接到连接器20，以接收来自电流传感器3和电压传感器6的测量信息，并输出至少一个指令(特别是以消息的形式)到至少一个充电终端11。处理器25被预编程以完成处理电流和电压以及控制测量的功能。处理器25由整流器22供电。
65.控制部件可以被配置为向每个对连接到用于能量控制的电气设备的电能存储电池进行充电的终端输出包含功率值的消息。每个充电终端远离测量部件和控制部件。所述先前值是先前消息中包含的所述功率值。
66.在一个实施例中，人工智能功能由用于能量控制的电子设备和/或由所述服务器来实现。根据图2，在同时管理多个充电终端的情况下，提供人工智能功能以优化电力的分配。
67.此外，许多低压电表是三相的。在这种情况下，用于能量控制的电气设备可以包括在相之间的电荷分布部件。这更有吸引力，因为在表下游的网络的相位之间的分配通常是固定的且不合适的。