CN102832662B - 电动汽车充放储一体化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电动汽车充放储一体化系统，其包括：配电系统(1)、充放电系统(2)、换电系统(3)、直流变换系统(4)、储能系统(5)、梯次利用系统(6)、综合监控系统(7)和其他系统(8)。本发明提供的电动汽车充放储一体化系统，通过将电动汽车能源补给系统与储能系统的有机结合既有效的解决了电动汽车的实时能源补给，又降低了充换电设施的运营成本，并且实现了电动汽车与电网的能量互动，对电网起到了削峰填谷的作用。本发明实用价值及经济效益极高，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车供电技术及储能技术领域，具体涉及一种电动汽车充放储一体化系统。
背景技术
随着全球化石能源的持续短缺及环境问题的日益严峻，大力发展绿色交通成为破解能源危机，实现低碳发展的重要手段。各国政府均对发展电动汽车产业给予了高度的重视，随着电动汽车的普及与发展，电动汽车充换电设施的建设需求也不断增大。电动汽车的充换电设施建设现今主要面临着三大问题：一是无法满足电动汽车电能快速供给的要求，二是不能够与电网和谐共处，三是建设运营成本过高。
现有的电动汽车充换电设施分为充电模式和换电模式两种，充电模式具有投资较小的优点，但充电模式从某种程度上来说无法满足电动汽车电能快速供给的要求，相比较而言换电模式建设运营成本较高，但具有电能补给时间短的优点。另外目前国内现有建成后的电动汽车充换电设施大多仅仅作为电网的一个负载存在，加重了电网负荷，在这种能源供给模式下最好的情况也是只能填谷不能削峰，无法与电网形成有效的互动，和谐共处。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了一种电动汽车充放储一体化系统，通过将电动汽车能源补给系统与储能系统的有机结合既有效的解决了电动汽车的实时能源补给，又降低了充换电设施的运营成本，并且实现了电动汽车与电网的能量互动，对电网起到了削峰填谷的作用；再者实用价值及经济效益极高，应用前景广阔。
为实现上述目的，本发明提供一种电动汽车充放储一体化系统(100)，其包括：配电系统(1)，其改进之处在于，所述系统包括：充放电系统(2)、换电系统(3)、直流变换系统(4)、储能系统(5)、梯次利用系统(6)、综合监控系统(7)和其他系统(8)；
所述配电系统(1)为所述的充放储一体化系统(100)的其它各个子系统提供交流低压电源；
所述充放电系统(2)与配电系统(1)之间进行双向的能量转换；
所述换电系统(3)用于更换电动汽车电池；
所述直流变换系统(4)，用于将储能系统(5)的直流电源转化并直接供给所述换电系统(3)；
所述储能系统(5)，用于储存配电系统(1)通过充放电系统(2)供给的电能，并将电能供给于所述换电系统(3)；
所述梯次利用系统(6)，用于将所述换电系统(3)内不满足物理及经济性运行需求的电池筛选出来并供给至所述储能系统(5)；
所述综合监控系统(7)，用于监控及调度其它各个系统的运行状态，并保障及监控电能的供给，以及实时记录信息；
所述其他系统(8)，用于安防视频监控及消防。
本发明提供的优选技术方案中，所述充放电系统(2)，包括直流充电机电机(13)和直流充放电机(14)；所述直流充电机(13)，用于将所述配电系统(1)的交流电能转换为直流电能，并为所述换电系统(3)提供直流电源供给；所述直流充放电机(14)，用于将所述配电系统(1)的交流电能转换为直流电能，为所述储能系统(5)提供直流电源供给，并且可以将所述储能系统的直流电能转换为交流电能反向供给于所述配电系统(1)。
本发明提供的第二优选技术方案中，所述换电系统(3)，包括电池架(15)、换电设备(16)和换电车位(17)；所述电池架(15)，用于存放电池，并且提供电池与所述直流充电机(13)之间互联的接口；所述换电设备(16)，用于将电池架(15)上的电池提供给电动汽车，也可将电动汽车的电池取下放置在电池架(15)上；所述换电车位(17)，用于停放待更换电池的电动汽车。
本发明提供的第三优选技术方案中，所述直流变换系统(4)包括控制模块(18)和与其连接的保护模块(19)；所述直流变换系统(4)将储能系统(5)的电能转化供给于换电系统(3)；所述直流变换系统(4)防止所述换电系统(3)的能量反向供给于储能系统(5)。
本发明提供的第四优选技术方案中，所述储能系统(5)，通过所述直流充电机(13)储存配电系统(1)供给的电能，并通过所述直流变换系统(4)将电能供给于所述换电系统(3)。
本发明提供的第五优选技术方案中，所述梯次利用系统(6)，包括：电池检测设备和电池深化检测设备；所述电池检测设备检测电池的放电深度，如果放电深度符合要求，进行电池一致性检测，把一致性相同的电池进行重组，重新应用于动力电池；所述电池深化检测设备对放电深度不符合要求的电池进行检测，将检测合格的电池应用于储能系统(5)，不合格的电池进行回收或者报废。
本发明提供的第六优选技术方案中，所述综合监控系统(7)，包括监控服务器(19)、监控后台软件(20)以及通讯模块(21)；所述监控服务器(19)通过所述通讯模块(21)，对配电系统(1)、充放电系统(2)、直流变换系统(4)和储能系统(5)的交流供给、交直流变换、直流供给整个过程进行全程监控、保障及监控电能的供给以及实时记录信息，并对所述换电系统(3)的换电过程和换电操作进行实时监控。
本发明提供的第七优选技术方案中，所述其他系统(8)，包括并列设置的安防系统(22)和消防系统(23)。
本发明提供的第八优选技术方案中，所述储能系统(5)、所述直流变换系统(4)、所述配电系统(1)、所述充放电系统(2)和所述换电系统(3)形成电能内循环系统；
所述配电系统(1)通过充放电系统(2)完成所述储能系统(5)的能量补给；
所述配电系统(1)通过充放电系统(2)完成所述换电系统(3)的能量补给；
所述储能系统(5)通过充放电系统(2)完成所述配电系统(1)的能量补给；
所述储能系统(5)通过所述直流变换系统(4)直接完成所述换电系统(3)的能量补给。
本发明提供的第九优选技术方案中，所述换电系统(3)、所述梯次利用系统(6)和所述储能系统(5)形成电池二次循环利用系统；
所述换电系统(3)的电池在运行特性达不到需求后，由所述梯次利用系统(6)进行筛选，将筛选下来的电池应用于储能系统(5)。
本发明提供的第十优选技术方案中，所述换电系统(3)、所述梯次利用系统(6)、所述直流变换系统(4)和所述储能系统(5)形成双重交叉循环系统；
换电系统(3)通过梯次利用系统(6)将电池提供给储能系统(5)，储能系统(5)又通过直流变换系统(4)将电池储存的电能供给换电系统(3)，实现了一个以电池为载体的站内的物理和能量上双重交叉循环系统。
与现有技术比，本发明提供的一种电动汽车充放储一体化系统，在基于电动汽车充换电设施换电模式的基础上有机的加入了电动汽车电池的梯次利用系统及电动汽车电池储能系统，这样既满足了电动汽车快速充电的需求，又可以通过电池梯次利用技术降低充换电设施的运营成本，并且将梯次利用下来的电池用于储能系统，真正的实现电动汽车充换电设施与电网的有效互动，削峰填谷。本发明从提高电动汽车充换电设施运行效率及经济运行角度出发，实用价值较高，经济效益显著，应用前景广阔。
附图说明
图1示出电动汽车充放储一体化系统一个实施例的结构图；
图2示出充放电系统一个实施例的系统示意图；
图3示出换电系统的一个实施例的结构图；
图4示出直流变换系统的一个实施例的系统示意图；
图5示出储能系统的一个实施例的系统示意图；
图6示出梯次利用系统的一个实施例的系统示意图；
图7示出综合监控系统的一个实施例的系统示意图；
图8示出其它系统的一个实施例的系统示意图；
图9示出电能内循环系统的一个实施例的系统示意图；
图10示出电池二次循环系统的一个实施例的系统示意图；
图11示出物理和能量上双重交叉循环系统的一个实施例的系统示意图。
具体实施方式
提出了一种电动汽车充放储一体化系统的构建方法和系统组成方案，在基于电动汽车充换电设施换电模式的基础上有机的加入了电动汽车电池的梯次利用系统及电动汽车电池储能系统，这样既满足了电动汽车快速充电的需求，又可以通过电池梯次利用技术降低充换电设施的运营成本，并且将梯次利用下来的电池用于储能系统，真正的实现电动汽车充换电设施与电网的有效互动，削峰填谷。从提高电动汽车充换电设施运行效率及经济运行角度出发，实用价值较高，经济效益显著，应用前景广阔。
本系统可以构建一种电动汽车的电能系统，既能满足电动汽车快速供电的需求，又可以降低系统(特别是电池)运营成本，并且可以实现与电网的更好的互动。
电动汽车充放储一体化系统，该系统包括配电系统、充放电系统、换电系统、直流变换系统、储能系统、梯次利用系统、综合监控系统及其它相关系统；
其中配电系统包括高压设备、变压器及低压设备，配电系统负责为充放储一体化系统的其它各个系统提供交流低压电源；
充放电系统包括：
直流充电机，负责将配电系统的交流电能转换为直流电能，并为换电系统提供直流电源供给；
直流充放电机，负责将配电系统的交流电能转换为直流电能，为储能系统提供直流电源供给，并且可以将储能系统的直流电能转换为交流电能供给于配电系统。
换电系统包括：
电池架，用于存放电池，并且提供电池与直流充电机之间互联的接口；
换电设备，用于更换电池，可将电池架上的电池提供给电动汽车，也可将电动汽车的电池取下放置在电池架上；
换电车位，用于停放待更换电池的电动汽车。
直流变化系统，用于将储能系统的直流电源转化并直接供给于换电系统，同时直流变化系统具有能量反向阻止功能，防止换电系统的能量供给给储能系统；
储能系统一方面用于储存配电系统供给的电能，另一方面将电能通过直流充放电机供给于配电网络，以及通过直流变换系统供给于换电系统；
梯次利用系统用于将换电系统内不满足物理及经济性运行需求的电池筛选出来，将电池供给于储能系统；
综合监控系统包括监控服务器、监控后台软件以及通讯模块，主要负责完成其它各个子系统的状态监控及调度运行；通讯模块是包括交换机的通信设备。
其它系统包括安防、消防等系统，主要完成电动汽车充放储一体化系统内安防视频监控及消防等功能；
所述的储能系统、直流变换系统、配电系统、充放电系统、换电系统可形成一个电能的内循环。能量循环特征如下：
配电系统可通过充放电系统可完成储能系统的能量补给；
配电系统可通过充放电系统可完成换电系统的能量补给；
储能系统可通过充放电系统可完成配电系统的能量补给；
储能系统可通过直流变换系统直接完成换电系统的能量补给。
换电系统、梯次利用系统、储能系统之间可形成一个站内的电池二次循环利用系统。换电系统的电池在运行特性达不到换电系统需求后，由梯次利用系统进行筛选，将筛选下来的电池应用于储能系统，从而使得换电系统的电池得以二次循环利用。
换电系统、梯次利用系统、直流变换系统、储能系统之间可形成一个物理和能量上双重交叉循环系统。换电系统通过梯次利用系统将电池提供给储能系统，储能系统又通过直流变换系统将电池储存的电能供给换电系统，实现了一个以电池为载体的站内的物理和能量上双重交叉循环系统。
电动汽车充放储一体化系统，既包含电动汽车快速供电的电能供给系统又包含促使电池最大化利用的储能系统的一体化系统，而且既满足了电动汽车快速供电的需求，又降低了系统的(特别是电池全寿命应用)运营成本，并且实现了与电网更好的双向互动。
下面参照附图对电动汽车充放储一体化系统作进行进一步描述，在附图中，相同的标号表示相同或相似的部件或者元素。
如图1所示该实施例的电动汽车充放储一体化系统100包括配电系统1、充放电系统2、换电系统3、直流变换系统4、储能系统5、梯次利用系统6、综合监控系统7和其他系统8。
所述充放电系统2与配电系统1之间进行双向的能量转换；
所述换电系统3用于更换电动汽车电池；
所述直流变换系统4，用于将储能系统5的直流电源转化并直接供给所述换电系统3；
所述储能系统5，用于储存配电系统1通过充放电系统2供给的电能，并将电能供给于所述换电系统3；
所述梯次利用系统6，用于将所述换电系统3内不满足物理及经济性运行需求的电池筛选出来并供给至所述储能系统5；
所述综合监控系统7，用于监控及调度其它各个系统的运行状态，并保障及监控电能的供给，以及实时记录信息；
所述其他系统8，用于安防视频监控及消防。
图2示出本发明的充放电系统一个实施例的系统示意图，如图2所示，该实施例中充放电系统2包括直流充电机电机13和直流充放电机14，负责与配电系统1之间进行双向的能量转换。直流充电机13，负责将配电系统1的交流电能转换为直流电能，并为换电系统3提供直流电源供给；直流充放电机14，负责将配电系统1的交流电能转换为直流电能，为储能系统5提供直流电源供给，并且可以将储能系统5的直流电能转换为交流电能供给于配电系统1。
图3示出本发明的换电系统的一个实施例的结构图，如图3所示，该实施例中换电系统包括电池架15、换电设备16和换电车位17。换电系统3可完成电动汽车电池的快速更换。电池架15，用于存放电池，并且提供电池与直流充电机之间互联的接口；换电设备16，用于更换电池，可将电池架15上的电池提供给电动汽车，也可将电动汽车的电池取下放置在电池架15上；换电车位17，用于停放待更换电池的电动汽车。
图4示出本发明的直流变换系统的一个实施例的系统示意图，如图4所示，该实施例中直流变换系统4包括控制模块18和保护模块19，用于将储能系统5的直流电源转化并直接供给于换电系统3，同时直流变换系统4具有能量反向阻止功能，防止换电系统3的能量反向供给储能系统5。
图5示出本发明的储能系统的一个实施例的系统示意图，如图5所示，该实施例中的储能系统5一方面用于储存配电系统供给的电能，另一方面将电能通过直流充放电机供给于配电系统1，以及通过直流变换系统4供给于换电系统3。
图6示出本发明的梯次利用系统的一个实施例的系统示意图，如图6所示，该实施例中梯次利用系统通过对动力电池的多重循环检测把换电系统3中的电池应用于储能系统5和重组重新利用。具体实施方式是：应用电池检测设备检测电池的放电深度，如果放电深度符合要求，进行电池一致性检测，把一致性相同的电池进行重组，重新应用于动力电池；若放电深度不符合要求，应用电池深化检测设备进行检测，合格的电池应用于储能系统，不合格的电池进行回收或者报废。通过此方法使动力电池达到全寿命周期梯次利用。
图7示出本发明的综合监控系统的一个实施例的系统示意图，如图7所示，该实施例中综合监控系统7负责对配电系统1和充放电系统2的交流供给、交直流变换、直流供给整个过程进行全程监控以保障及监控电能的可靠供给以及信息的实时记录，对换电系统3的换电过程和换电操作进行实时监控。
图8示出本发明的其它系统的一个实施例的系统示意图，如图8所示，该系统包括安防系统(22)和消防系统(23)，两个系统与所述的电动汽车充放储一体化系统(100)其它各个子系统之间并列独立工作。
图9示出本发明的电能内循环系统的一个实施例的系统示意图，该实施例中所述的配电系统1、充放电系统2、换电系统3、储能系统5、直流变换系统4可形成一个电能的内循环。能量循环特征如下：
配电系统1可通过充放电系统2可完成储能系统5的能量补给；
配电系统1可通过充放电系统2可完成换电系统3的能量补给；
储能系统5可通过充放电系统2可完成配电系统1的能量补给；
储能系统5可通过直流变换系统4直接完成换电系统3的能量补给。
图10示出本发明的电池二次循环系统的一个实施例的系统示意图，该实施例中的换电系统3、储能系统5、梯次利用系统6之间可形成一个站内的电池二次循环利用系统。换电系统3的电池在运行特性达不到换电系统需求后，由梯次利用系统6进行筛选，将筛选下来的电池应用于储能系统5，从而使得换电系统的电池得以二次循环利用。
图11示出本发明的物理和能量上双重交叉循环系统的一个实施例的系统示意图，该实施例中的换电系统3、直流变换系统4、储能系统5、梯次利用系统6之间可形成一个物理和能量上双重交叉循环系统。换电系统3通过梯次利用系统6将电池提供给储能系统5，储能系统5又通过直流变换系统4将电池储存的电能供给换电系统3，实现了一个以电池为载体的站内的物理和能量上双重交叉循环系统。
需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。
Claims (1)
1.一种电动汽车充放储一体化系统(100)，其包括：配电系统(1)，其特征在于，充放储一体化系统(100)还包括：充放电系统(2)、换电系统(3)、直流变换系统(4)、储能系统(5)、梯次利用系统(6)、综合监控系统(7)和其他系统(8)；
所述配电系统(1)为所述的充放储一体化系统(100)的其它各个子系统提供交流低压电源；
所述充放电系统(2)与配电系统(1)之间进行双向的能量转换；所述换电系统(3)用于更换电动汽车电池；
所述直流变换系统(4)，用于将储能系统(5)的直流电源转化并直接供给所述换电系统(3)；
所述储能系统(5)，用于储存配电系统(1)通过充放电系统(2)供给的电能，并将电能供给于所述换电系统(3)；
所述梯次利用系统(6)，用于将所述换电系统(3)内不满足物理及经济性运行需求的电池筛选出来并供给至所述储能系统(5)；
所述综合监控系统(7)，用于监控及调度其它各个系统的运行状态，并保障及监控电能的供给，以及实时记录信息；
所述其他系统(8)，用于安防视频监控及消防；所述充放电系统(2)，包括直流充电机电机(13)和直流充放电机(14)；所述直流充电机(13)，用于将所述配电系统(1)的交流电能转换为直流电能，并为所述换电系统(3)提供直流电源供给；所述直流充放电机(14)，用于将所述配电系统(1)的交流电能转换为直流电能，为所述储能系统(5)提供直流电源供给，并且可以将所述储能系统的直流电能转换为交流电能反向供给于所述配电系统(1)；
所述换电系统(3)，包括电池架(15)、换电设备(16)和换电车位(17)；所述电池架(15)，用于存放电池，并且提供电池与所述直流充电机(13)之间互联的接口；所述换电设备(16)，用于将电池架(15)上的电池提供给电动汽车，也可将电动汽车的电池取下放置在电池架(15)上；所述换电车位(17)，用于停放待更换电池的电动汽车；
所述直流变换系统(4)包括控制模块(18)和与其连接的保护模块(19)；所述直流变换系统(4)将储能系统(5)的电能转化供给于换电系统(3)；所述直流变换系统(4)防止所述换电系统(3)的能量反向供给于储能系统(5)；
所述储能系统(5)，通过所述直流充电机(13)储存配电系统(1)供给的电能，并通过所述直流变换系统(4)将电能供给于所述换电系统(3)；
所述梯次利用系统(6)，包括：电池检测设备和电池深化检测设备；所述电池检测设备检测电池的放电深度，如果放电深度符合要求，进行电池一致性检测，把一致性相同的电池进行重组，重新应用于动力电池；所述电池深化检测设备对放电深度不符合要求的电池进行检测，将检测合格的电池应用于储能系统(5)，不合格的电池进行回收或者报废；
所述综合监控系统(7)，包括监控服务器(19)、监控后台软件(20)以及通讯模块(21)；所述监控服务器(19)通过所述通讯模块(21)，对配电系统(1)、充放电系统(2)、直流变换系统(4)和储能系统(5)的交流供给、交直流变换、直流供给整个过程进行全程监控、保障及监控电能的供给以及实时记录信息，并对所述换电系统(3)的换电过程和换电操作进行实时监控；
所述其他系统(8)，包括并列设置的安防系统(22)和消防系统(23)；
所述储能系统(5)、所述直流变换系统(4)、所述配电系统(1)、所述充放电系统(2)和所述换电系统(3)形成电能内循环系统；
所述配电系统(1)通过充放电系统(2)完成所述储能系统(5)的能量补给；
所述配电系统(1)通过充放电系统(2)完成所述换电系统(3)的能量补给；
所述储能系统(5)通过充放电系统(2)完成所述配电系统(1)的能量补给；
所述储能系统(5)通过所述直流变换系统(4)直接完成所述换电系统(3)的能量补给；
所述换电系统(3)、所述梯次利用系统(6)和所述储能系统(5)形成电池二次循环利用系统；
所述换电系统(3)的电池在运行特性达不到需求后，由所述梯次利用系统(6)进行筛选，将筛选下来的电池应用于储能系统(5)；
所述换电系统(3)、所述梯次利用系统(6)、所述直流变换系统(4)和所述储能系统(5)形成双重交叉循环系统；
换电系统(3)通过梯次利用系统(6)将电池提供给储能系统(5)，储能系统(5)又通过直流变换系统(4)将电池储存的电能供给换电系统(3)，实现了一个以电池为载体的站内的物理和能量上双重交叉循环系统。
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