CN103078361B - 一种用于电动汽车动力蓄电池统一配送的集中转运系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于电动汽车动力蓄电池统一配送的集中转运系统，其为包括供配电系统、充电系统、电池转运系统、综合监控系统以及电池检测与维护系统的电动汽车动力蓄电池能源补给和转运的一体化系统。本发明通过将电动汽车能源集中补给系统与转运系统的有机结合既有效的解决了电动汽车动力蓄电池的集中能源补给，又解决了动力蓄电池统一转运组装的问题。通过本发明的应用可以有效的解决电动汽车换电模式下动力蓄电池分散充电造成的单个电动汽车换电站造价昂贵，对电网影响大，谐波难以有效治理，占地面积大等问题。本发明为未来电动汽车动力蓄电池的集中充电、统一配送提供了一种实用价值及经济效益极高的解决方案，其应用前景广阔。

Description

一种用于电动汽车动力蓄电池统一配送的集中转运系统

技术领域

本发明属于能源供给技术领域，具体涉及一种用于电动汽车动力蓄电池统一配送的集中转运系统。

背景技术

全球能源及环境问题日益严峻，特别是近年来随着传统汽车的不断普及推广，传统汽车已成为能源和环境问题恶化的主要推手，大力发展以电动汽车为主题的绿色交通产业成为破解能源危机，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，作为影响电动汽车的普及与发展的关键性因素，电动汽车充换电设施发展至关重要。现有国内外建设的电动汽车充换电设施分为充电模式和换电模式两种，充电模式具有充电时间较长、建设成本小的特点，相比较而言换电模式具有建设成本较高，但具有电能补给时间短的特点。如何将两者有效结合实现充换电设施建设投资成本小，电能补给时间短目前已成为世界上共同研究探讨的问题。将充电模式与换电模式有效结合采用电动汽车动力蓄电池集中充电、统一配送的模式将是很好的解决上述问题的方法之一。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种用于电动汽车动力蓄电池统一配送的集中转运系统，解决了电动汽车动力蓄电池的集中电能补给的同时，又解决了动力蓄电池统一转运组装的问题。

本发明提供的一种用于电动汽车动力蓄电池统一配送的集中转运系统，其改进之处在于，所述集中转运系统包括供配电系统、充电系统、电池转运系统、综合监控系统和电池检测与维护系统；

所述供配电系统用于为所述集中转运系统的场站用电、电池充电、电池转运系统提供电能；

所述充电系统用于为电量不足的电动汽车动力蓄电池进行集中充电。本发明当额定电池容量的30%以下算为电量不足，但有时根据用户需求设定，例如用户路程较长时，认为低于50%也算电量不足。

所述电池转运系统用于对充满电的电力汽车动力蓄电池进行堆垛、转运和配送缓存操作；电池充满电即达到额定电池容量的90%以上。

所述综合监控系统，包括管理系统，用于对站内各类信息的实时监视与控制；

所述电池检测与维护系统用于对动力电池组的试验、检测与维护。

其中，所述供配电系统与所述充电系统连接；所述充电系统、电池转运系统和电池检测与维护系统分别与电动汽车动力蓄电池连接；

所述综合监控系统分别与所述供配电系统、充电系统、电池转运系统和电池检测与维护系统通信。

其中，所述供配电系统、所述充电系统、所述电池转运系统、所述综合监控系统和所述电池检测与维护系统均采用模块化设计，每个系统独立运行或者任意组合运行。

其中，所述供配电系统包括配电一次设备、配电二次设备、直流电源和有源滤波设备。

其中，所述充电系统包括充电机和充电架。

其中，所述电池转运系统包括电池堆垛设备、电池转运仓、缓存操作平台和电池转运设备。

其中，所述综合监控系统包括配电监控设备、充电监控设备、转运配送监控设备和安防监控设备。

其中，所述综合监控系统包括上级调度接口，用于与上级调度系统通讯。

其中，所述电池检测与维护系统包括检测设备和维护设备。

与现有技术比，本发明的有益效果为：

本发明通过将电动汽车能源集中补给系统与转运系统的有机结合既有效的解决了电动汽车动力蓄电池的集中电能补给，又解决了动力蓄电池统一转运组装的问题。另外通过本发明的应用可以有效的解决电动汽车换电模式下动力蓄电池分散充电造成的单个电动汽车换电站造价昂贵，对电网影响大，谐波难以有效治理，占地面积大等问题。本发明为未来电动汽车动力蓄电池的集中充电、统一配送模式提供了一种实用价值及经济效益极高的集中转运系统的解决方案，应用前景广阔。

本发明平面布置采用单元模块划分的理念，每个单位的功能完善，皆可独立建设运行，占地面积较小，便于维护与容量扩展。

本发明设计的电池转运系统自动化程度高、设备运转速率快，可以有效的减少人员投入及提高设备运行效率。

本发明采用集中加分布式谐波治理技术，可以有效降低设备成本提高，系统运行可靠性。

附图说明

图1为本发明提供的集中转运系统结构示意图。

图2为本发明提供的集中转运系统结构拓扑图。

图3为本发明提供的集中转运系统平面示意图。

图4为本发明提供的集中转运系统运行流程图。

图5为本发明提供的电池转运系统运行流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本实施例提供的一种用于电动汽车动力蓄电池统一配送的集中转运系统，其结构示意图如图1所示，包括供配电系统、充电系统、电池转运系统、综合监控系统和电池检测与维护系统；

所述供配电系统用于为所述集中转运系统的场站用电、电池充电、电池转运系统提供电能；

所述充电系统用于为电量不足的电动汽车动力蓄电池进行集中充电。

所述电池转运系统用于对充满电的电动汽车动力蓄电池进行堆垛、转运和配送缓存操作；

所述综合监控系统，包括管理系统，用于对站内各类信息的实时监视与控制；

所述电池检测与维护系统用于对动力电池组的试验、检测与维护，有效保证电池的使用寿命。

所述供配电系统与所述充电系统连接；所述充电系统、电池转运系统和电池检测与维护系统分别与电动汽车动力蓄电池连接；所述综合监控系统分别与所述供配电系统、充电系统、电池转运系统和电池检测与维护系统通信。

本发明平面布置采用单元式、模块化设计，每个单元为一个独立的电池集中转运系统，每个单位的功能完善，皆可独立建设运行，多个单元可组装在一起形成一个规模更大的电池集中转运系统。

集中转运系统结构拓扑图如图2所示，其平面示意图如图3所示，其中：

供配电系统:其为集中充电站的场站用电、电池充电、电池转运等环节提供电能。10KV采用单母线分段，供配电系统包括有配电一次设备，配电二次设备，直流电源，有源滤波设备等。配电二次设备与配电一次设备连接；直流电源分别与配电一次设备、配电二次设备、有源滤波设备连接。配电二次设备、直流电源和有源滤波设备均与所述综合监控系统通信。

1.配电一次设备主要包括10KV进线电缆，配电变压器，高、低压开关设备等，主要完成本系统交流能源的转换及供给。

2.配电二次设备主要包括配电保护装置、配电测控以及总控等，主要完成供配电一次系统的保护、信息的采集以及信息的上传。

3.直流设备采用智能化整流电源模块，具备显示、上传直流系统状态量的功能。主要用来满足保护装置、总控等需要直流电源的配电二次设备以及不间断电源等供电设备的用电需求。

4.有源滤波设备具备谐波及无功集中补偿的功能，主要用来保证电网的电能质量，防止动力蓄电池集中充电对电网造成的电能质量的下降。

充电系统:其为动力蓄电池组进行集中充电服务，主要包括连接的充电机和充电架。

1.充电机主要完成对动力蓄电池组的充电，充电机应含无源功率因数校正（APFC），实现单台充电机本身的谐波以及无功补偿。其与配电系统的有源滤波设备的集中补偿装置配合，共同提高系统内的电能质量。

2.充电架用于放置动力蓄电池组，并提供相关的接口实现动力蓄电池组与充电机的互连互通。

电池转运系统：其为动力蓄电池提供转运服务，主要包括电池转运仓、电池堆垛设备、缓存操作平台以及电池转运设备。堆垛设备与充电系统以及电池转运仓连接；缓存操作平台与电池转运仓以及电池转运设备连接；电池堆垛设备、电池转运仓、缓存操作平台、电池转运设备均与综合监控系统通信。

1.电池堆垛设备：负责完成动力蓄电池组从充电架到电池转运仓之间的装载和卸载工作，堆垛设备为全自动工作设备。

2.电池转运仓：是具有多个动力蓄电池组固定存放位置的仓储体，是电池集中转运、配送时的操作载体。

3缓存操作平台：为转运仓提供放置、操作场地，主要由传送机构、推拉机构等组成。

4.电池转运设备：人为操作的高强度机械设备，负责对转运仓进行调取、对位、放置、配送等操作。

综合监控系统：其为一种用于电动汽车动力蓄电池统一配送的集中充电及转运系统集中转运系统的核心，主要完成集中充电及转运系统集中转运系统内数据采集通讯、SCADA处理、存储来自充电系统、电池更换系统、配送转运系统和配电系统等系统的数据，提供图形化人机界面及语音报警功能，完成系统的数据多样化展现及下发控制命令。其主要包括配电监控、充电监控、电池转运配送监控、安防监控、管理系统以及上级调度接口等子系统。配电监控设备与配电系统连接；充电监控设备与充电系统连接；转运配送监控设备与电池转运系统连接；安防监控设备与配电监控设备、充电监控设备连接；配电监控设备、充电监控设备、转运配送监控设备和安防监控设备均与上级调度系统通信。

1.配电监控：负责完成集中充电及转运系统集中转运系统内配电系统的数据监测及控制命令的下发，通过综合监控系统与配电系统总控的通信实现信息的双向数据交换。

2.充电系统监控：负责对站内充电机的充电工况进行实时监控，完成充电机的充电控制、与BMS通信获取电池状态和运行信息等。

3.电池转运配送监控：实现对电池堆垛的实时监控，并通过三维、视频、文本等多种方式来展示电池更换过程的具体细节，如站内堆垛设备编号、电池箱RFID编号、电池箱源/目标存放处地址编号、转运设备上各个电池箱所处位置、缓存操作平台上各个转运仓存放位置等。

4.安防系统：完成集中充电及转运系统集中转运系统内的视频监控以及消防、门禁和周界安全的监控，并与配电监控、充电监控等子系统实时交互，实现安防联动控制。

5.管理系统：主要包括站内计量计费系统、设备资产管理、设备维护管理、电池箱充电管理、电池箱更换管理、电池箱成组管理、电池箱参数管理和配送设备管理等。

6.上级调度接口：主要包括计费系统接口、集中监控系统接口、营销系统接口、配电自动化系统接口等上级调度相关接口，主要完成综合管理系统与上级调度系统的通讯。

电池检测与维护系统：其主要为一种用于电动汽车动力蓄电池统一配送的集中充电及转运系统集中转运系统内的动力蓄电池组提供电池的保养、实验、检测以及维护工作。该系统主要包括动力蓄电池的检测设备以及动力蓄电池的维护设备。电池检测与维护系统应设置专门的电池检测与维护间，区别于一种用于电动汽车动力蓄电池统一配送的集中充电及转运系统集中转运系统内的其它子系统独立运行。

1.动力蓄电池的检测设备主要完成动力蓄电池组的容量、内阻以及电池绝缘性能等的检测工作。

2.动力蓄电池的维护设备通过对电池箱中的单体电池进行单独充放电以及对单体电池通过重组的匹配方式，完成对单体电池的维护操作。

本实施例主要适用于电动汽车动力蓄电池集中充电，统一配送。其站内转运流程如图4所示。当各个配送站发出电池配送需求时，本专利中的综合监控系统的运行管理系统收到请求，充电监控系统判断充电架上是否有充满电的电池，如果有电池转运系统直接进行电池的装载，由配送车进行统一配送；若充电架上电池没有充满，则充电系统对电池进行充电，待充满后由电池转运系统进行装载统一配送。

本实施例的电池转运设备运行流程如图5所示，其分为电池配送出站及电池配送进站两个流程：

电池配送出站：当配送站需要进行电池时，电池架上有充满电量的电池，堆垛设备把电池从充电架上取下，再把取下的电池放入缓存操作平台内等待的电池转运仓中，再有电池转运设备把电池转运仓运送到配送区等待配送车装载。

电池配送进站：配送车把配送站电量较低的电池运送回集中充电站内，电池转运设备把电池转运仓从配送车上取下，并把电池转运仓放入缓存操作平台内。堆垛设备把电池转运仓内的电池取下放到充电架上进行充电。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种用于电动汽车动力蓄电池统一配送的集中转运系统，其特征在于，所述集中转运系统包括供配电系统、充电系统、电池转运系统、综合监控系统和电池检测与维护系统；

所述供配电系统用于为所述集中转运系统的场站用电、电池充电、电池转运系统提供电能；

所述充电系统用于为电量不足的电动汽车动力蓄电池进行集中充电；

所述电池转运系统用于对充满电的电力汽车动力蓄电池进行堆垛、转运和配送缓存操作；

所述综合监控系统，包括管理系统，用于对站内各类信息的实时监视与控制；

所述电池检测与维护系统用于对动力电池组的试验、检测与维护；

所述供配电系统、所述充电系统、所述电池转运系统、所述综合监控系统和所述电池检测与维护系统均采用模块化设计，每个系统独立运行或者任意组合运行；

所述供配电系统与所述充电系统连接；所述充电系统、电池转运系统和电池检测与维护系统分别与电动汽车动力蓄电池连接；

所述综合监控系统分别与所述供配电系统、充电系统、电池转运系统和电池检测与维护系统通信；

所述供配电系统包括配电一次设备、配电二次设备、直流电源和有源滤波设备；

所述电池转运系统包括电池堆垛设备、电池转运仓、缓存操作平台和电池转运设备；

所述综合监控系统包括配电监控设备、充电监控设备、转运配送监控设备和安防监控设备；

所述综合监控系统包括上级调度接口，用于与上级调度系统通讯。

2.如权利要求1所述的集中转运系统，其特征在于，所述充电系统包括充电机和充电架。

3.如权利要求1所述的集中转运系统，其特征在于，所述电池检测与维护系统包括检测设备和维护设备。