阅读说明：本技术 一种多源输入设备的自动控制设备及控制方法 (Automatic control equipment and control method of multi-source input equipment ) 是由 徐辉 徐汇 于 2019-12-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种多源输入设备的自动控制设备及控制方法,所述多源输入设备包括：分布式能源、电网、补给车、充电枪、燃料枪、控制器、摄像头；所述分布式能源包括光伏、风电、燃料电池；所述控制器接收所述摄像头的扫面图片,控制所述充电枪、燃料枪进行自动匹配；所述控制器根据接收的用户请求,进行功率优化匹配,控制补给车进行能源补充,所述光伏、风电通过扰动法进行孤岛判断,所述控制器控制所述分布式能源自动控制进行能源调配。本发明通过自动控制的方式将补给车与能源站等进行联网,给出用户最佳的补给方案,用户可以根据自身的需求进行选择。(The invention relates to an automatic control device and a control method of a multi-source input device, wherein the multi-source input device comprises: the system comprises distributed energy, a power grid, a supply vehicle, a charging gun, a fuel gun, a controller and a camera; the distributed energy comprises photovoltaic, wind power and fuel cells; the controller receives the scanning picture of the camera and controls the charging gun and the fuel gun to be automatically matched; the controller carries out power optimization matching according to a received user request, controls the supply vehicle to carry out energy source supplement, carries out island judgment on photovoltaic and wind power through a disturbance method, and controls the distributed energy source to be automatically controlled to carry out energy source allocation. The invention can network the supply vehicle and the energy station in an automatic control mode, provides the optimal supply scheme for the user, and the user can select the supply vehicle according to the self requirement.)

一种多源输入设备的自动控制设备及控制方法

技术领域

本发明属于自动化控制技术领域，特别涉及一种多源输入设备的自动控制设备及控制方法。

背景技术

现有技术中，进行能源补充时普遍是需要通过人工的方式，无法实现自动控制的方式进行快速的能源补充，随着自动化控制设备的不断发展，人们不断的将自动化设备应用到各种技术领域，特别是当人工智能的快速发展，工厂的自动化控制不断改进，不断的减少人工的使用，在一些服务领域，如能源补充等，是自动化控制的难点。

如何进行能源补充的自动控制，保证自动控制的安全性，保证自动进行能源调配的稳定性，根据用户的需求进行能源补给，这是未来急需改进的一个重要方向。

申请内容

本申请提出一种多源输入设备的自动控制设备，所述多源输入设备包括：分布式能源、电网、补给车、充电枪、燃料枪、控制器、摄像头；所述分布式能源包括光伏、风电、燃料电池；所述控制器接收所述摄像头的扫面图片，控制所述充电枪、燃料枪进行自动匹配；所述控制器根据接收的用户请求，进行功率优化匹配，控制补给车进行能源补充，所述光伏、风电通过扰动法进行孤岛判断，所述控制器控制所述分布式能源自动控制进行能源调配。

所述的多源输入设备的自动控制设备，所述控制器包括联网单元、处理单元、预测单元、驱动单元，所述联网单元、预测单元、驱动单元均连接所述处理单元；所述联网单元用于将所述补给车或多源输入设备与用户的车辆组成联网组成局域网，所述预测单元用于通过大数据分析，预测在未来一段时间内的拥堵程度，所述驱动单元用于接收处理单元的处理信号，驱动所述充电枪和燃料枪动作。

所述的多源输入设备的自动控制设备，所述充电枪和燃料枪初始状态设置为置于地面下，控制器通过所述联网单元将车辆与多源输入设备进行联网，所述车载终端发送能源补充类型以及能源补充的接收位置给所述控制器，所述控制器当车辆停在指定位置时，将充电枪或燃料枪向上伸出指定高度后，处理单元发送第一控制信号给所述车载终端，所述车载终端接收到所述第一控制信号，打开能源补充口，然后，所述充电枪或燃料枪伸入到所述能源补充口。

所述的多源输入设备的自动控制设备，所述充电枪或燃料枪包括盖体、上升机构、旋转机构、伸出锁定结构；所述盖体通常状态为密封状态，当检测到车辆停在指定位置时，所述盖体自动打开，上升结构驱动充电枪或燃料枪上升，上升到一定高度后，发送确定信号给所述控制器，所述控制器接收到所述确定信号后，向所述车载终端发送所述第一控制信号，通过旋转机构进行旋转，边旋转边查找能源补充口，当旋转到正确的位置后，通过所述伸出锁定结构将所述充电枪或燃料枪伸出与车辆的能源补充口连接并锁定，然后反馈给控制器进行能源补充。

所述的多源输入设备的自动控制设备，所述上升机构和旋转机构通过同一电机控制，所述电机的输出轴可进行两个方位的切换，能够控制竖直动作和水平旋转动作。

所述的多源输入设备的自动控制设备，所述光伏通过双向整流逆变器连接电网，所述风电通过双向逆变器连接电网，所述光伏、风电通过DC/DC变换模块连接充电枪，所述电网通过AC/DC模块连接充电枪，所述光伏、风电通过扰动法进行孤岛判断具体包括：监测DC/DC变换模块输出电压峰值Ua、监测电网电压峰值Ug、设定扰动量Ur；确定电流幅值扰动量Id＝(K1+K2+…Kn)[Ua-Ug+Ur]，其中，K1、K2、…Kn分别为第一充电枪、第二个充电枪…第n个充电枪的预设系数，通过监测Id是否超过预设值，确定分布式能源是否单独运行，当单独运行时，调整多源输入设备进行能源补给的成本。

所述的多源输入设备的自动控制设备，所述控制器根据接收的用户请求，进行功率优化匹配，控制补给车进行能源补充具体包括：确定用户的充电请求，根据充电请求进行计算补给车达到充电请求位置消耗的最低功率，发送控制命令给所述补给车。

所述的多源输入设备的自动控制设备，所述补给车包括设置燃料电池、蓄电池、超级电容、发电机至少之一；所述根据充电请求进行计算补给车达到充电请求位置消耗的最低功率P₁(t)，补给车反馈多源输入设备的最低功率P₂(t2)具体计算过程如下：

为了满足补给车自身能够回到多源输入设备，必须满足P₂(t2)t2+P₁(t)t＞0；S₁为补给车离车辆的距离，S₂为车辆离多源输入设备的距离，t₂为补给车从车辆位置回到多源输入设备的时间；如果控制器计算出P₂(t2)t2+P₁(t)t＞0无法满足，则另外选择一台补给车进行能源补给；v₁为补给车的行车速度，m₁(t)为补给车随时间t变化的质量，a₁、b₁、c₁权重系数，F_a(t)为空气动力摩擦系数，F_r(t)为滚动系数，F_a(t)倾斜路面重力产生的力；δ1为补给车到车辆时的拥堵系数、δ2为补给车从车辆位置回到多源输入设备的拥堵系数，依据所述预测单元预测的拥堵程度，通过系数分配单元进行计算；

其中，μ₁为氢气的剩余比例，取值为0-1之间，m₁₁(t)为氢气的质量；为蓄电池存在系数，取值为0或者1，调控车配置了蓄电池则取1，未配置则取0，m₁₂(t)为蓄电池的质量；

为超级电容存在系数，取值为0或者1，调控车配置了超级电容器则取1，未配置则取0，m₁₃(t)为超级电容的质量；m₁₄(t)为发电机的质量，

为发电机存在系数，取值为0或者1，调控车配置了超级电容器则取1，未配置则取0，μ₂为发电机燃料的剩余比例，按比例取值0-1之间；

F_r(t)＝m₁(t)C_rgcos(α)

F_g(t)＝m₁(t)gsⁱn(α)

其中，ρ为空气密度，A为车的前表面面积，g为重力加速度，C_x为空气阻力系数，C_r为空气动力阻力，v₁为调控车的车辆速度，α为路面倾斜角；根据不同的补给车的车型进行配置，接收处理单元进行自动控制，所述处理单元接收环境监测设备监测的环境，根据当前风速、湿度、温度进行a₁、b₁、c₁权重系数的配置，a₁、b₁、c₁为0.9-1.1之间。

所述的多源输入设备的自动控制设备，所述联网单元接收用户的需求后，将补给车的通信单元与车载通信单元进行通信配置，组成局域网，所述控制器的处理单元快速计算出补给车的补给方案，并通过局域网进行显示，用户根据处理单元的推荐方案进行选择。

一种如上述任意一项所述多源输入设备的自动控制设备的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)接收用户车辆的能源供给请求；

2)判读当前多源输入设备是否处于单独运行，如果单独运行，则调整相应的能源供给成本，并将用户车辆通过联网单元进行与补给车进行联网；

3)计算补给车能源补给方案，得出最低功率消耗，并剔除补给车补充完能源后无法返回的方案，放置在时间优先库中，根据用户的选择调配补给车；当用户选择时间优先库的补给车时，再次调整相应成本，并发送给用户确定，如果得到用户的确认，则将剔除的方案中的补给车调配给用户进行能源补充，并调配其他补给车给用户选择的时间优先库的补给车进行能源补充。

为解决上述技术问题：本申请提出一种多源输入设备的自动控制设备及控制方法，设置补给车与请求车辆进行联网，方便快速找到最近的补给车进行能源补充，同时进行快速能源消耗计算，避免补给车本身没有足够的能量返回多源输入设备。作为本发明的主要改进点在于，在进行功率计算时，考虑补给车到车辆的拥堵系数，同时还考虑补给车回程的拥堵系数，使补给车根据拥堵系数，运行速度以及环境阻力，在考虑环境阻力的时候设置相应的权重系数，能够根据环境状态进行权重调配，实现准确的功率计算，本发明的一个改进点是，通过补给车与用户车辆组成局域网，并给出最佳的补充方案和备选方案，方便能够根据不同用户的需求进行能源补充，根据多源输入设备能源输入方式进行成本控制，有效控制进行自动控制的能源调配的成本，并及时告知用户，提升用户体验。作为本发明的又一改进点是将充电枪以及燃料枪均设置在地面下，只有当准确停车后才进行启动，提升了能源补充的安全性，并且无需人操作，能够自动进行控制。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

如图1所示，为本发明一种多源输入设备的自动控制设备的示意图。

本申请提出一种多源输入设备的自动控制设备，所述多源输入设备包括：分布式能源、电网、补给车、充电枪、燃料枪、控制器、摄像头；所述分布式能源包括光伏、风电、燃料电池；所述控制器接收所述摄像头的扫面图片，控制所述充电枪、燃料枪进行自动匹配；所述控制器根据接收的用户请求，进行功率优化匹配，控制补给车进行能源补充，所述光伏、风电通过扰动法进行孤岛判断，所述控制器控制所述分布式能源自动控制进行能源调配。

如图2所示，为本发明控制器的示意图。所述的多源输入设备的自动控制设备，所述控制器包括联网单元、处理单元、预测单元、驱动单元，所述联网单元、预测单元、驱动单元均连接所述处理单元；所述联网单元用于将所述补给车或多源输入设备与用户的车辆组成联网组成局域网，所述预测单元用于通过大数据分析，预测在未来一段时间内的拥堵程度，所述驱动单元用于接收处理单元的处理信号，驱动所述充电枪和燃料枪动作。

所述的多源输入设备的自动控制设备，所述充电枪和燃料枪初始状态设置为置于地面下，控制器通过所述联网单元将车辆与多源输入设备进行联网，所述车载终端发送能源补充类型以及能源补充的接收位置给所述控制器，所述控制器当车辆停在指定位置时，将充电枪或燃料枪向上伸出指定高度后，处理单元发送第一控制信号给所述车载终端，所述车载终端接收到所述第一控制信号，打开能源补充口，然后，所述充电枪或燃料枪伸入到所述能源补充口。

所述的多源输入设备的自动控制设备，所述充电枪或燃料枪包括盖体、上升机构、旋转机构、伸出锁定结构；所述盖体通常状态为密封状态，当检测到车辆停在指定位置时，所述盖体自动打开，上升结构驱动充电枪或燃料枪上升，上升到一定高度后，发送确定信号给所述控制器，所述控制器接收到所述确定信号后，向所述车载终端发送所述第一控制信号，通过旋转机构进行旋转，边旋转边查找能源补充口，当旋转到正确的位置后，通过所述伸出锁定结构将所述充电枪或燃料枪伸出与车辆的能源补充口连接并锁定，然后反馈给控制器进行能源补充。

所述的多源输入设备的自动控制设备，所述上升机构和旋转机构通过同一电机控制，所述电机的输出轴可进行两个方位的切换，能够控制竖直动作和水平旋转动作。

所述的多源输入设备的自动控制设备，所述光伏通过双向整流逆变器连接电网，所述风电通过双向逆变器连接电网，所述光伏、风电通过DC/DC变换模块连接充电枪，所述电网通过AC/DC模块连接充电枪，所述光伏、风电通过扰动法进行孤岛判断具体包括：监测DC/DC变换模块输出电压峰值Ua、监测电网电压峰值Ug、设定扰动量Ur；确定电流幅值扰动量Id＝(K1+K2+…Kn)[Ua-Ug+Ur]，其中，K1、K2、…Kn分别为第一充电枪、第二个充电枪…第n个充电枪的预设系数，通过监测Id是否超过预设值，确定分布式能源是否单独运行，当单独运行时，调整多源输入设备进行能源补给的成本。

所述的多源输入设备的自动控制设备，所述控制器根据接收的用户请求，进行功率优化匹配，控制补给车进行能源补充具体包括：确定用户的充电请求，根据充电请求进行计算补给车达到充电请求位置消耗的最低功率，发送控制命令给所述补给车。

所述的多源输入设备的自动控制设备，所述补给车包括设置燃料电池、蓄电池、超级电容、发电机至少之一；所述根据充电请求进行计算补给车达到充电请求位置消耗的最低功率P₁(t)，补给车反馈多源输入设备的最低功率P₂(t2)具体计算过程如下：

为了满足补给车自身能够回到多源输入设备，必须满足P₂(t2)t2+P₁(t)t＞0；S₁为补给车离车辆的距离，S₂为车辆离多源输入设备的距离，t₂为补给车从车辆位置回到多源输入设备的时间；如果控制器计算出P₂(t2)t2+P₁(t)t＞0无法满足，则另外选择一台补给车进行能源补给；v₁为补给车的行车速度，m₁(t)为补给车随时间t变化的质量，a₁、b₁、c₁权重系数，F_a(t)为空气动力摩擦系数，F_r(t)为滚动系数，F_g(t)倾斜路面重力产生的力；δ1为补给车到车辆时的拥堵系数、δ2为补给车从车辆位置回到多源输入设备的拥堵系数，依据所述预测单元预测的拥堵程度，通过系数分配单元进行计算；

其中，μ₁为氢气的剩余比例，取值为0-1之间，m₁₁(t)为氢气的质量；

为蓄电池存在系数，取值为0或者1，调控车配置了蓄电池则取1，未配置则取0，m₁₂(t)为蓄电池的质量；

为超级电容存在系数，取值为0或者1，调控车配置了超级电容器则取1，未配置则取0，m₁₃(t)为超级电容的质量；m₁₄(t)为发电机的质量，为发电机存在系数，取值为0或者1，调控车配置了超级电容器则取1，未配置则取0，μ₂为发电机燃料的剩余比例，按比例取值0-1之间；

F_r(t)＝m₁(t)C_rgcos(α)

F_g(t)＝m₁(t)gsin(α)

其中，ρ为空气密度，A为车的前表面面积，g为重力加速度，C_x为空气阻力系数，C_r为空气动力阻力，v₁为调控车的车辆速度，α为路面倾斜角；根据不同的补给车的车型进行配置，接收处理单元进行自动控制，所述处理单元接收环境监测设备监测的环境，根据当前风速、湿度、温度进行a₁、b₁、c₁权重系数的配置，a₁、b₁、c₁为0.9-1.1之间。

所述的多源输入设备的自动控制设备，所述联网单元接收用户的需求后，将补给车的通信单元与车载通信单元进行通信配置，组成局域网，所述控制器的处理单元快速计算出补给车的补给方案，并通过局域网进行显示，用户根据处理单元的推荐方案进行选择。

如图3所示，为本发明控制方法的示意图。一种如上述任意一项所述多源输入设备的自动控制设备的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)接收用户车辆的能源供给请求；

2)判读当前多源输入设备是否处于单独运行，如果单独运行，则调整相应的能源供给成本，并将用户车辆通过联网单元进行与补给车进行联网；

3)计算补给车能源补给方案，得出最低功率消耗，并剔除补给车补充完能源后无法返回的方案，放置在时间优先库中，根据用户的选择调配补给车；当用户选择时间优先库的补给车时，再次调整相应成本，并发送给用户确定，如果得到用户的确认，则将剔除的方案中的补给车调配给用户进行能源补充，并调配其他补给车给用户选择的时间优先库的补给车进行能源补充。

计算补给车能源补给方案，得出最低功率消耗具体包括：所述根据充电请求进行计算补给车达到充电请求位置消耗的最低功率P₁(t)，补给车反馈多源输入设备的最低功率P₂(t2)具体计算过程如下：

为了满足补给车自身能够回到多源输入设备，必须满足P₂(t2)t2+P₁(t)t＞0；S₁为补给车离车辆的距离，S₂为车辆离多源输入设备的距离，t₂为补给车从车辆位置回到多源输入设备的时间；如果控制器计算出P₂(t2)t2+P₁(t)t＞0无法满足，则另外选择一台补给车进行能源补给；v₁为补给车的行车速度，m₁(t)为补给车随时间t变化的质量，a₁、b₁、c₁权重系数，F_a(t)为空气动力摩擦系数，F_r(t)为滚动系数，F_a(t)倾斜路面重力产生的力；61为补给车到车辆时的拥堵系数、62为补给车从车辆位置回到多源输入设备的拥堵系数，依据所述预测单元预测的拥堵程度，通过系数分配单元进行计算；

其中，μ₁为氢气的剩余比例，取值为0-1之间，m₁₁(t)为氢气的质量；

为蓄电池存在系数，取值为0或者1，调控车配置了蓄电池则取1，未配置则取0，m₁₂(t)为蓄电池的质量；为超级电容存在系数，取值为0或者1，调控车配置了超级电容器则取1，未配置则取0，m₁₃(t)为超级电容的质量；m₁₄(t)为发电机的质量，为发电机存在系数，取值为0或者1，调控车配置了超级电容器则取1，未配置则取0，μ₂为发电机燃料的剩余比例，按比例取值0-1之间；

F_r(t)＝m₁(t)C_rgcos(α)

F_g(t)＝m₁(t)gsin(α)

其中，ρ为空气密度，A为车的前表面面积，g为重力加速度，C_x为空气阻力系数，C_r为空气动力阻力，v₁为调控车的车辆速度，α为路面倾斜角；根据不同的补给车的车型进行配置，接收处理单元进行自动控制，所述处理单元接收环境监测设备监测的环境，根据当前风速、湿度、温度进行a₁、b₁、c₁权重系数的配置，a₁、b₁、c₁为0.9-1.1之间。

所述联网单元接收用户的需求后，将补给车的通信单元与车载通信单元进行通信配置，组成局域网，所述控制器的处理单元快速计算出补给车的补给方案，并通过局域网进行显示，用户根据处理单元的推荐方案进行选择。

为解决上述技术问题：本申请提出一种多源输入设备的自动控制设备及控制方法，设置补给车与请求车辆进行联网，方便快速找到最近的补给车进行能源补充，同时进行快速能源消耗计算，避免补给车本身没有足够的能量返回多源输入设备。作为本发明的主要改进点在于，在进行功率计算时，考虑补给车到车辆的拥堵系数，同时还考虑补给车回程的拥堵系数，使补给车根据拥堵系数，运行速度以及环境阻力，在考虑环境阻力的时候设置相应的权重系数，能够根据环境状态进行权重调配，实现准确的功率计算，本发明的一个改进点是，通过补给车与用户车辆组成局域网，并给出最佳的补充方案和备选方案，方便能够根据不同用户的需求进行能源补充，根据多源输入设备能源输入方式进行成本控制，有效控制进行自动控制的能源调配的成本，并及时告知用户，提升用户体验。作为本发明的又一改进点是将充电枪以及燃料枪均设置在地面下，只有当准确停车后才进行启动，提升了能源补充的安全性，并且无需人操作，能够自动进行控制。