CN101640427B - 电动车光伏离网充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车光伏离网充电站系统，由光伏组件阵列系统、光伏控制器、储能电池系统、组件及环境监测系统、充电器阵列及控制系统和市电应急充电系统构成，可在高尔夫电瓶车、电动汽车和其他电动车中使用。光伏组件阵列系统主要完成将太阳能转变为直流电。充电控制器实现电力的合理分配。充电器阵列及控制系统连接在光伏组件阵列系统和充电电动车之间，对电动车电池充电。储能电池系统主要用来储存光伏组件阵列系统产生的电力，并于负载过重或日照持续不足的情况下对电动车充电。市电应急充电系统主要用来解决光伏电力限时限量弊端。电动车光伏离网充电站可以实现对不同厂家生产的多辆不同类型的电动车充电的组织和管理。

Description

电动车光伏离网充电系统

技术领域

本发明涉及电动车充电系统，特别涉及利用光伏组件离网发电为电动车充电的充电系统。

背景技术

目前全球能源紧缺,汽车是能源消耗的重要领域。发展和推广电动汽车，对实现能源多样化和可持续发展意义重大。汽车工业领域和主要工业国家对发展电动汽车十分重视。我国已经将电动汽车发展列入国家中长期发展战略的重点领域。电动车充电站是电动汽车产业化和商业化运行的重要基础设施。随着市场上电动车的使用越来越多，当其同时充电时，特别是在白天用电高峰期进行充电时，会对电网造成很大的压力。现有充电站主要是属于沿用常规充电机使用市电为特定型号的电动车充电而建立的充电机集群。有些电动车是作为短距离代步工具运行的，此类电动车在白天的大部分时间里是处于停放状态的，因此利用太阳能来为电动车充电可以有效的缓解用电压力。

发明专利200610062677.3公开了一种电动车充电系统，然而此系统利用的是市电充电，发明专利200710118518.5则公开了一种电动汽车的充电运行方法，其中涉及的充电站可以使用市电也可以使用太阳能为汽车充电，但是该发明没有解决多辆车和多种供电系统运行下的充电组织和管理问题，特别是没有针对太阳能特点提出的系统解决方案。与此同时，直到目前，我国还没有真正意义上的电动汽车用光伏充电站，它不同于传统意义上的市电充电站，具有特殊的技术要求和特征：一方面太阳能发电具有自己的特征，比如易于受环境的影响而不稳定等；另一方面，充电站不应该是简单的多台充电机的集合，应该是一个针对不同电动车辆，针对不同电池组的充电和管理系统。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种符合常用电动车电池充电的离网光伏充电系统。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：电动车光伏离网充电系统，主要包括光伏组件阵列系统、光伏控制器、储能电池系统、组件及环境监测系统、充电器阵列及充电控制系统。当多辆电动车需要最快速充电时，本发明的电动车光伏离网充电系统还可接有市电应急充电系统。

电动车的动力电池可以是铅酸蓄电池、钠硫电池、锂离子电池、镍氢电池以及其它可用的电化学动力电池。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

所述光伏组件阵列系统包括光伏组件、防逆流装置、旁路元件、离网逆变器、直流配电柜、接线箱和安装固定支架等；所述光伏组件阵列系统是按照电站设计负载实际需求功率确定太阳能电池板基片规模和数量，为满足离网逆变器输出电压，将电池组件串联组成光伏组件串，然后将光伏组件串并联，使光伏组件的规模与计划负载相匹配。光伏组件包括非晶硅电池、双结非晶硅微晶硅电池、铜铟镓锡CIGS电池、DSSC以及其它能将太阳能转化为电能的组件和装置。

所述光伏控制器包括电压采样和控制部分、电流控制部分、最大功率追踪控制部分、自动运行停止功能、孤岛运行防止功能、自动电压调整功能、直流检测功能和直流接地检测功能等，光伏组件阵列系统产生的直流不稳电力经过光伏控制器转变为稳压直流电，实现稳定离网发电。

所述储能电池系统包括电池组和放电控制器，电池组可以为：液流电池，钠硫电池，铅酸蓄电池，锂离子电池，镍氢电池以及其它各种电化学电池。放电控制器包括：过充过放保护电路，充放电转换设备等，可实现过充过放保护，根据负载需求控制放电电流。储能电池系统可以根据太阳能电池输出功率以及负载需求来调节储能状态及输出状态。

所述组件及环境监测系统包括光伏组件工作状况监测和环境监测，实现在线监测光伏组件阵列系统的输出功率、输出电压、输出电流和温度等，同时实现环境监测，记录环境温度、风力大小、降水量和日照强度等。

所述充电器阵列及充电控制系统包括充电控制器、电动车电池组充电器和多辆电动车同时充电的组织管理系统。

充电控制系统能根据储能电池系统、光伏组件阵列系统输出功率以及负载需求来调节储能状态及输出状态，当负载较小或者光伏组件阵列系统发电量较大时，可采取将光伏电力储存到储能电池系统，当负载急需充电或者光伏组件阵列系统发电量较小时，可采用储能电池系统和光伏组件阵列系统同时给负载充电，储能电池系统的作用是储存剩余电力，然后满足急需充电需求。

电动车电池组充电器和多辆电动车同时充电的组织管理系统可以控制充电器接入的数目和接入的顺序，实现电动车的充电管理，将光伏组件阵列系统生成的电力根据负载所需电力以及储能电池系统的状态，合理分配充电电力。充电器阵列及充电控制系统包括电压采样电路、功率转换电路、驱动电路、控制电路、过流过压保护电路和温度测量电路，可以对充电电池组进行自动阶段性充电控制，可以根据温度对充电电压、电流和过流过压保护进行修正和补偿；根据负载需求以及储能电池系统的电量情况判断是否使用储能电池系统参与充电。通过充电器阵列及充电控制系统，可以实现以下几种充电模式：

（1）光伏组件阵列系统提供负载充电

这种情况是指光伏组件阵列系统产生的电力和负载需求比较匹配，光伏组件阵列系统产生的电力经过稳压器和控制电路，直接将直流电经过充电器充给电动车等负载。

（2）光伏组件阵列系统同时给负载和储能电池系统充电

这种情况是指负载较小或者光伏组件阵列系统的发电量较大，为避免产生电力浪费，整个充电系统加入应急储能电池系统，给负载充电后剩余的电力充入储能电池系统内。

（3）光伏组件阵列系统和储能电池系统同时提供负载充电

由于负载数量不稳定以及光伏组件阵列系统来源不稳，有些时候负载较大或者光伏组件阵列系统产生的电力功率较小，为满足负载充电需求，将储能电池系统电力提供给负载充电，可以通过充电控制系统实现光伏组件阵列系统和储能电池系统同时为负载充电。

以上三个充电模式可以通过充电控制系统适时自动变化。

所述市电应急充电系统实现当多辆电动车需要最快速充电时，充电控制系统将会接入所有待充电电池组，从市电电网对电池组进行充电，实现即时快速充电，解决光伏组件阵列系统生成电力限量和限时弊端。

本发明的电动车光伏离网充电系统用途广泛，可在高尔夫电瓶车、电动汽车和其他电动车中使用。电动车光伏离网充电站可以实现对不同厂家生产的多辆不同类型的电动车充电的组织和管理。通过光伏电力输出部分发送电力，然后经过充电控制系统控制给负载和储能电池供电，储能控制系统通过不同的工作模式实现不同充电形式。

附图说明

图1光伏充电系统整体结构图。

图2充电系统运行模式。

其中，图1为摘要附图。

具体实施方式

以下仅为本发明的较佳实施例，不能以此限定本发明的范围。即大凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

下面结合附图对本发明光伏离网充电系统进行说明。

实施例一

如图1所示，本发明离网充电系统是一种带储能电池系统的充电系统，包括光伏组件阵列系统、光伏控制器、充电器阵列及充电控制系统、储能电池系统、充电站监控系统即：组件及环境监测系统构成。

根据图2系统工作流程图，光伏组件阵列系统通过光伏控制器产生稳压直流电能，接入充电控制系统，无电动车负载接入时，电力被直接储存进储能电池系统中。有电动车负载接入时，对接入负载进行分级，将外连接负载进行优先充电。当一个电池组接入时，系统会首先通过充电控制系统得到目前所有接入电池组的剩余电量信息，然后对所有电池组按照剩余电量的多少进行分级，充电控制系统会得到目前系统的发电量，通过对比光伏组件阵列系统的发电量和负载用电状态选择接入的哪几个电池组，并保证剩余电量最多的电池组先充满。

充电的同时，根据产生电力的多少和负载的大小判断是否给储能电池系统充电，首先判断负载大小和光伏组件阵列系统发电电力是否匹配，若负载较小或者光伏组件阵列系统发电电力充沛，可同时对储能电池系统和外接负载充电。当外接负载较大或者光伏组件阵列系统发电电力不够时，首先检验储能电池系统的电力，在不损害储能电池系统的基础上，使用储能电池系统和光伏组件阵列系统电力同时对外接负载充电，储能电池系统作用是能在闲时储存电力，而在忙时提供电力，做到峰谷电力的调节。市电应急充电系统实现当多辆电动车需要最快速充电时，充电控制系统将会接入所有待充电电池组，从市电电网对电池组进行充电，实现即时快速充电，解决光伏组件阵列系统生成电力限量和限时弊端。

Claims (6)

1.一种电动车光伏离网充电系统，主要包括：光伏组件阵列系统、光伏控制器、储能电池系统、组件及环境监测系统、充电器阵列及充电控制系统，所述充电控制系统能根据设定来实现电力的分配，同时根据所述光伏组件阵列系统的发电量和所述储能电池系统的剩余电力，选择接入充电的电动车数量，所述充电控制系统控制充电器接入的数目和接入的顺序，实现电动车的充电管理；所述充电器阵列及充电控制系统包括电压采样电路、功率转换电路、驱动电路、控制电路、过流过压保护电路和温度测量电路，其特征在于：所述光伏组件阵列系统通过所述光伏控制器产生稳压直流电能，接入所述充电控制系统，无电动车负载接入时，电力被直接储存进所述储能电池系统中，所述组件及环境监测系统包括光伏组件工作状况监测和环境监测，实现在线监测所述光伏组件阵列系统的输出功率、输出电压、输出电流和温度，同时实现环境监测，记录环境温度、风力大小、降水量和日照强度。

2.根据权利要求1所述的电动车光伏离网充电系统，其特征在于：所述光伏组件阵列系统包括光伏组件、防逆流装置、旁路元件、离网逆变器、直流配电柜、接线箱。

3.根据权利要求1所述的电动车光伏离网充电系统，其特征在于：所述光伏控制器包括电压采样和控制部分、电流控制部分、最大功率追踪控制部分、自动运行停止功能、孤岛运行防止功能、自动电压调整功能、直流检测功能和直流接地检测功能，所述光伏组件阵列系统产生的直流不稳电力经过所述光伏控制器转变为稳压直流电，实现稳定离网发电。

4.根据权利要求1所述的电动车光伏离网充电系统，其特征在于：充电模式为所述光伏组件阵列系统提供负载充电、所述光伏组件阵列系统同时给负载和所述储能电池系统充电、或所述光伏组件阵列系统和所述储能电池系统同时提供负载充电。

5.根据权利要求4所述的电动车光伏离网充电系统，其特征在于：不同充电模式通过所述充电控制系统适时自动变化。

6.根据权利要求1～5所述的任意一种电动车光伏离网充电系统，其特征在于：所述电动车光伏离网充电系统还包括市电应急充电系统。