CN102868195B

CN102868195B - 一种利用风光市电互补路灯电能进行电动汽车充电系统

Info

Publication number: CN102868195B
Application number: CN201210352831.6A
Authority: CN
Inventors: 郭桂芳; 税林; 张政; 曹秉刚
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2032-09-20
Also published as: CN102868195A

Abstract

本发明公开了一种利用风光市电互补路灯电能进行充电的电动汽车充电系统，包括太阳能光伏组件、风能发电机、LED路灯、风光市电控制器、储能蓄电池、车载充电机。所述太阳能光伏组件、风能发电机心以及市电接口与控制器的输入端相连，所述控制器的两个输出端分别与LED路灯和蓄电池相连，所述蓄电池与充电机相连。本发明有助于解决电动汽车不能及时充电，充电不方便的难题，能够将风光互补路灯电力系统内储存的多余电能用于给电动汽车充电，当储能蓄电池的电能不足时，利用风光市电控制器的市电转换功能，由市电补充充电。既为电动汽车寻找到了广泛的充电站，又有利于风能和太阳能的充分利用。

Description

一种利用风光市电互补路灯电能进行电动汽车充电系统

技术领域

本发明属于电动汽车充电技术领域，涉及一种利用风光市电互补路灯电能进行电动汽车充电系统。

背景技术

随着全球能源危机和环境污染的加剧，新能源汽车已经成为未来汽车工业的发展方向。便捷的充电系统则成为推动电动汽车快速发展的关键因素。通常风光市电互补路灯电力系统为了保证LED路灯能够在连续的阴雨天气环境下正常照明，太阳能光伏组件、风能发电机和储能蓄电池都具有较大的电力储备，那么在天气晴好时蓄电池内储存的大量电能就用不了，白白浪费消耗殆尽。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种利用风光市电互补路灯电能进行电动汽车充电系统，能够将风光市电互补路灯电力系统内储存的多余电能用于给电动汽车充电，避免了能量的浪费又为汽车充电提供了便利的服务。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种利用风光市电互补路灯电能进行电动汽车充电系统，包括分别与风光市电控制器输入端相连接的太阳能光伏组件、风能发电机和市电电网，光市电控制器的输出端分别连接有LED路灯和储能蓄电池，储能蓄电池还与车载充电机相连接；

所述风光市电控制器包括储能蓄电池管理模块、继电器集成模块、以及控制LED路灯工作的光控电路和控制储能蓄电池与市电电网充放电转换的时控电路。

所述的储能蓄电池还通过DC/DC转换器和DC/AC转换器与市电电网相连接。

所述风光市电控制器还包括储能蓄电池充电器及过充电保护电路和过放电保护，以保护储能蓄电池的过充电和过放电。

所述的储能蓄电池管理模块包括信号采集模块和MCU处理模块；信号采集模块包括电压信号采集模块和电流信号采集模块，信号采集模块将所采集的信号传输给MCU主控模块，由其计算后向继电器集成模块发出控制信号。

所述的电压信号采集模块采集储能蓄电池的电压信号，电流信号采集模块采集储能蓄电池的充放电电流；电压信号和电流信号交由MCU主控模块利用卡尔曼滤波算法计算当前集储能蓄电池剩余容量SOC，以当前SOC为依据进行控制，输出高电平或低电平，以切换继电器集成模块中相应继电器。

所述的以当前SOC为依据进行控制为：

当SOC≥50%时，MCU主控模块发出信号控制继电器集成模块，控制接通相关电路：

①根据光控电路检测需要，由储能蓄电池向LED路灯供电；

②根据时控电路的预先设定，在用电高峰期对市电电网补电；

③并在有需要时，接通车载充电机，由储能蓄电池对电动汽车电池组充电；

当50%＞SOC≥20%时，MCU主控模块发出信号控制继电器集成模块，控制接通相关电路：

①根据光控电路检测需要由储能蓄电池供电给LED路灯；

②并在有需要时，接通车载充电机，由储能蓄电池对电动汽车电池组充电；

SOC＜20%时，此时MCU主控模块控制接通储能蓄电池的充电开关，由市电电网及风能发电机、太阳能光伏组件向储能蓄电池充电：

①根据光控电路检测分别或同时由风能发电机、太阳能光伏组件对储能蓄电池充电；

②或由时控电路设定在用电低谷期市电电网对储能蓄电池充电；

③并在有需要时，接通车载充电机，由市电电网、风能发电机或太阳能光伏组件对电动汽车充电。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的利用风光市电互补路灯电能进行便利充电的电动汽车充电系统，有助于解决电动汽车不能及时充电，充电不方便的难题，能够将风光互补路灯电力系统内储存的多余电能用于给电动汽车充电，当储能蓄电池的电能不足时，利用风光市电控制器的市电转换功能，由市电补充充电。既为电动汽车寻找到了广泛的充电站，又有利于风能和太阳能的充分利用；而且太阳能及风能均是可持续利用的绿色能源，有利于环境保护以及生态环境的可持续发展。

本发明提供的利用风光市电互补路灯电能进行便利充电的电动汽车充电系统，尤其是采用的剩余容量SOC进行的管理，能够起到调节电网的作用：一般情况下，城市日发电量与耗电量之间的差值根据季节变化呈现规律波动，即白天该差值小，夜晚该差值大，用电高峰季节差值小，用电低谷季节差值大，可用波峰表示差值最大时段，波谷表示差值最小时段（差值可为负，即出现用电出现缺口），所述的利用风光市电互补路灯电能进行便利充电的电动汽车充电系统，利用储能蓄电池组晚间（用电低谷期）存储市电波峰差值，白天（用电高峰期）反充电网，可对电网起到“消峰填谷”的作用，在用电高峰期把存储电能反馈回市电网。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是的本发明的结构示意图；

图3是本发明的电池SOC管理的流程图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1～图2，一种利用风光市电互补路灯电能进行便利充电的电动汽车充电系统，包括太阳能光伏组件1、风能发电机2、市电电网10、LED路灯3、风光市电控制器4、储能蓄电池5、车载充电机6；其中，供能侧包括太阳能光伏组件1、风能发电机2和市电电网10，耗能侧包括LED路灯3和车载充电机6，而储能蓄电池5为电能储蓄，由风光市电控制器4来控制。

具体的，所述太阳能组件1、风能发电机2及市电电网分别与风光市电控制器4的一个输入端相连，所述风光市电控制器4的两个输出端分别与LED路灯3和储能蓄电池5相连，所述储能蓄电池5与车载充电机6相连，车载充电机6用于给电动汽车电池组7充电。

使用时，太阳能光伏组件1及风能发电机2产生的电能通过风光市电控制器4向储能蓄电池进行充电，将电能存储在储能蓄电池5中；储能蓄电池5中储存的电能通过风光市电控制器4，传输到LED路灯3，以提供照明。当太阳能光伏组件1、风能发电机2和储能蓄电池5储存的电能富余时，可通过车载充电机6为电动汽车电池组7充电。

而且当储能蓄电池5储存的电能富余时，还能够通过DC/DC转换器8和DC/ΔC转换器9向市电电网10供电。

风光市电控制器4包括储能蓄电池管理模块11、继电器集成模块12、以及控制LED路灯工作的光控电路和控制储能蓄电池与市电电网充放电转换的时控电路；其中，储能蓄电池管理模块包括信号采集模块（即从控模块）、MCU处理模块（即主控模块）；信号采集模块包括电压信号采集模块和电流信号采集模块，信号采集模块将所采集的信号传输给MCU主控模块，由其计算后向继电器集成模块发出控制信号。

具体的MCU处理模块可采用单片机来时下控制，单片机芯片为XC866或C8051F040。

进一步的，电压信号采集模块通过A\D转换IC采集储能蓄电池的电压信号，电流信号采集模块通过电流传感器采集储能蓄电池的充放电电流；电压信号和电流信号交由MCU主控模块利用卡尔曼滤波算法计算当前集储能蓄电池剩余容量SOC，以当前SOC为依据按照控制策略，输出高、低电平，切换继电器集成模块中相应继电器，完成所需动作。

参见图3，利用剩余容量SOC来进行管理，并通过继电器集成模块中相应继电器动作完成。其控制策略为：

①根据光控电路检测需要，由储能蓄电池向LED路灯供电；

当50%≥SOC≥20%时，MCU主控模块发出信号控制继电器集成模块，控制接通相关电路：

①根据光控电路检测需要由储能蓄电池供电给LED路灯；

SOC≤20%时，此时MCU主控模块控制接通储能蓄电池的充电开关，由市电电网及风能发电机、太阳能光伏组件向储能蓄电池充电：

以上两步在满足条件下同时使用；

这样风光市电控制器就对LED路灯供电，风、光发电机对蓄电池充电、蓄电池对电网补电等进行智能管理控制。

以上电路切换由继电器集成模块动作，控制策略完成、控制时机选择由储能蓄电池管理模块智能决策。

进一步的，风光市电控制器还设有过充电保护电路和过放电保护，以保护储能蓄电池的过充电和过放电。

一般情况下，城市日发电量与耗电量之间的差值根据季节变化呈现规律波动，即白天该差值小，夜晚该差值大，用电高峰季节差值小，用电低谷季节差值大，可用波峰表示差值最大时段，波谷表示差值最小时段（差值可为负，即出现用电出现缺口），所述的利用风光市电互补路灯电能进行便利充电的电动汽车充电系统，利用储能蓄电池组晚间（用电低谷期）存储市电波峰差值，白天（用电高峰期）反充电网，可对电网起到“消峰填谷”的作用，在用电高峰期把存储电能反馈回市电网。

Claims

1.一种利用风光市电互补路灯电能进行电动汽车充电系统，其特征在于，包括分别与风光市电控制器的一个输入端相连接的太阳能光伏组件、风能发电机和市电电网，风光市电控制器的输出端分别连接有LED路灯和储能蓄电池，储能蓄电池还与车载充电机相连接；

所述风光市电控制器包括储能蓄电池管理模块、继电器集成模块、以及控制LED路灯工作的光控电路和控制储能蓄电池与市电电网充放电转换的时控电路；

所述的储能蓄电池管理模块包括信号采集模块和MCU处理模块；信号采集模块包括电压信号采集模块和电流信号采集模块，信号采集模块将所采集的信号传输给MCU主控模块，由其计算后向继电器集成模块发出控制信号；

所述的电压信号采集模块采集储能蓄电池的电压信号，电流信号采集模块采集储能蓄电池的充放电电流信号；电压信号和电流信号交由MCU主控模块利用卡尔曼滤波算法计算当前储能蓄电池剩余容量SOC，以当前SOC为依据进行控制，输出高电平或低电平，以切换继电器集成模块中相应继电器；

所述的以当前SOC为依据进行控制为：

当SOC≥50％时，MCU主控模块发出信号控制继电器集成模块，控制接通相关电路：

①根据光控电路检测需要，由储能蓄电池向LED路灯供电；

当50％＞SOC≥20％时，MCU主控模块发出信号控制继电器集成模块，控制接通相关电路：

①根据光控电路检测需要，由储能蓄电池供电给LED路灯；

SOC＜20％时，此时MCU主控模块控制接通储能蓄电池的充电开关，由市电电网及风能发电机、太阳能光伏组件向储能蓄电池充电：

①根据光控电路检测需要，分别或同时由风能发电机、太阳能光伏组件对储能蓄电池充电；

②或由时控电路设定在用电低谷期，市电电网对储能蓄电池充电；

2.如权利要求1所述的利用风光市电互补路灯电能进行电动汽车充电系统，其特征在于，所述的储能蓄电池还通过DC/DC转换器和DC/AC转换器与市电电网相连接。

3.如权利要求1所述的利用风光市电互补路灯电能进行电动汽车充电系统，其特征在于，风光市电控制器还包括储能蓄电池充电器及过充电保护电路和过放电保护，以保护储能蓄电池的过充电和过放电。