CN103151820B - 移动式蓄能电池电动汽车充电系统 - Google Patents

移动式蓄能电池电动汽车充电系统 Download PDF

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本发明公开了一种移动式蓄能电池电动汽车充电系统。它包括电动汽车充电站(5)、充电设备(6)和监控系统(9);其特征在于还包括:太阳能、风能、潮汐能组件(1)、蓄能系统(2)、供电管理系统(8)、电池组件断路器(3)、磷酸铁锂蓄能电池系统(4)和电池管理系统(10);所述的磷酸铁锂蓄能电池系统装载在电池箱移动设备,通过与电池管理系统和充电站内监控系统连接、管理,为电动汽车提供充电服务;电量不足时则将蓄能电池系统转运至太阳能、风能、潮汐能储能基地进行补电,继续为电动汽车提供充电服务。本发明提供一种不依赖于现有电网的移动式蓄能电池电动汽车充电模式,建站位置、规模任意可选,形式灵活多样,便于普及。

Description

移动式蓄能电池电动汽车充电系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种移动式蓄能电池电动汽车充电系统,特别是一种基于磷酸铁锂蓄能电池做储能缓冲,并且与太阳能发电、风能发电、潮汐发电等新能源有机紧密结合的电动汽车充电系统,属于电动汽车领域。
背景技术
[0002] 电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。近年来,在高油价和低碳经济的双重推动下,新能源汽车被各国提上重要议程,电动汽车由此得到越来越多的关注。
[0003]目前关于电动汽车的研究主要集中在功率变换单元的控制策略、电动汽车并网控制策略、能量优化管理,以及V2G(vehicle to grid)等方面。此外,改善蓄电池充放电能力,提高电池使用效率也对电动汽车的发展具有重要意义。
[0004] 为了使电动汽车得到更普及的应用,完善的配套设施不可缺少,因此,随着电动汽车数量的不断增多,建设数量充足的充电站逐渐成为电动汽车产业的另一发展热点。目前全世界虽还没有统一的电动汽车充电设施标准,但很多国家在电动汽车充电站的建设方面已取得了一些成绩。美国、德国等国家也已经在国内几大中心城市建成电动汽车充电站。在我国,电动汽车充电站的建设发展较晚,还没有建成真正商业化的面向不同用户的用充电站服务网络,目前已经建成的有代表性的充电站有:比亚迪深圳总部建有我国首个电动汽车充电站;2008年北京奥运期间建设国内第一个集中式充电站;上海世博会期间建成的可供120辆纯电动大巴充电的集中式充电站。
[0005] 随着电动汽车充电站建设任务的日益紧迫,关于电动汽车充电站的研究已受到越来越多关注,但是大部分都集中于电池充电效率问题、电站管理策略和光伏充电站的建设。现有电动汽车的充电技术及其方式,问题很多。一些尚在使用不能快速充电的车载电池的电动汽车只能利用夜间小电流长时间慢充;这显然严重阻碍了电动汽车的发展,一些使用了锂电池组等可快充电池的电动汽车,由于快充时冲击电流及功率很大,若建设大型充电站则需向现有电网吸取巨大的快充电功率,若数十台车同时充电,配电网甚至面临严重过载及电压降。采用这种充电站,由于负载峰值功率太大而使现有供电系统不堪负担,并造成负荷曲线巨大的峰谷差,从而使建设费用和运行费用方面都无法接受,这就是为什么当前“电动汽车”这个心愿项目发展缓慢的重要原因。但是,要在较大范围内推广普及电动汽车,就必须配套建设能源供给系统,以增强公众对使用电动汽车的兴趣和信心。因此,电动汽车充电系统是电动汽车的重要基础支撑系统,是实现电动汽车产业化和推广普及的关键条件,对电动汽车的产业发展具有重大影响。
[0006] 当前电动汽车充电接口分为交流和直流两种,其中,较常见的为交流充电系统。交流输入型电动汽车带有车载AC — DC变换器,只需采用交流充电机,输出交流单相220V或三相380V为电动汽车充电。另一方面,国内目前研制的充电系统主要针对特定示范项目,特定车型,大部分都处在理论研究、实验阶段,技术指标各不相同,不具备通用化、标准化条件,不利于电动汽车产业化发展。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于克服电力线网铺设成本高的困难,提供一种不依赖于现有电网的移动式蓄能电池电动汽车充电系统,以新型磷酸铁锂蓄能电池做储能缓冲,并与太阳能发电、风能发电、潮汐发电等新能源有机紧密结合的电动汽车充电系统。既可以应用于城市的中心区域,也可以应用于电网覆盖能力达不到的区域。以使其在满足电动汽车快速充电需求的同时,避免电动汽车快速充电时对电网所造成的电力冲击。
[0008] 技术方案:为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:
[0009] 移动式蓄能电池电动汽车充电系统,包括电动汽车充电站、充电设备和监控系统;所述充电设备含有若干充电设备组,每一充电设备组由若干开关控制器和充电机构成;其特征在于还包括:太阳能、风能、潮汐能组件、蓄能系统、供电管理系统、电池组件断路器、磷酸铁锂蓄能电池系统和电池管理系统;
[0010] 所述太阳能、风能、潮汐能组件与蓄能系统连接,将太阳能、风能、潮汐能转化为电能,并储存于蓄能系统中;供电管理系统通过监测蓄能系统中的电量信息,以满足本电动汽车充电系统内的电能供应;
[0011] 所述的磷酸铁锂蓄能电池系统装载在电池箱移动设备,作为本电动汽车充电站的电能储存媒介,通过与电池管理系统和充电站内监控系统连接、管理,并与直流充电设备采用CAN总线进行通讯连接,为电动汽车提供充电服务;电量不足时则将磷酸铁锂蓄能电池系统转运至太阳能、风能、潮汐能储能基地,通过电池组件断路器与蓄能系统连接,进行补电,充满电能后返回至电动汽车充电站,继续为电动汽车提供充电服务。
[0012] 所述磷酸铁锂蓄能电池系统含有若干个储能子系统,串联连接;所述每个储能子系统装载在一供电存储柜内,并由若干电池模块构成,各模块之间并联连接,并由蓄电池模块管理控制单元(LECU)分别控制各个模块,由一个蓄电池管理系统对这个储能子系统进行控制,子系统之间通过控制线路CAN通信进行连接。
[0013] 所述的磷酸铁锂蓄能电池管理系统包括电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块,并通过基于CAN总线的电池荷电状态(SOC)实时测量和估算磷酸铁锂蓄能电池系统的剩余电量及充电电量,并将剩余电量和充电电量数据存储至充电站内监控系统的一计算机系统中。
[0014] 所述的装载磷酸铁锂蓄能电池系统的电池箱移动设备是一带滚轮的箱式电池柜,分多层排布,每层可平行放置若干电池模块,并安装有模块固定支架,以避免搬运过程中的移动;箱式电池柜顶部设置有用于吊装的卡环,底部设置有滚轮和用于搬运的叉车口。
[0015] 一种上述的移动式蓄能电池电动汽车充电系统,利用本地的太阳能、风能、潮汐能发电充能基地,储存电能的载体是基于新型磷酸铁锂蓄能电池组成的移动式供电存储柜。供电存储柜在充能基地充满电能后,运输至城市分布的电动汽车充电站,接入本蓄能电池电动汽车充电系统中,为充电站的充电机供电,从而达到为城市中运行的新能源汽车充电的目的。
[0016] 与现有充电系统相比,本发明具有如下突出实质性特点和显著技术进步:
[0017] (I)可有效避免现有充电站系统给电网带来的冲击,解决了高成本建设专用电网的问题,充电过程中不使用普通电网的电力进行充电,而是在专用的充能基地进行充电。
[0018] (2)电能来源为太阳能发电、风能发电、潮汐发电等绿色能源,有效解决了上述企业发电并网的困难,发电容量以时间和空间转移的方式转嫁到充电站系统。
[0019] (3)由于不依靠专用电网,充电站的位置和规模都可任意选择。
[0020] (4)蓄电池系统采用模块化设计,并由多个模块串/并联组成子系统;各子系统装载在独立的充电柜中,便于充电转运和拆卸维护,并不影响到其它蓄电池的正常使用和充电需求。
[0021] (5)本充电系统建站形式可灵活多样,便于普及,从标准6-10台充电机到简易充电桩,再到数十台以上的大型驻车场等。从传统加油站、城市街道、环路、高速公路到社区、中心商业区、大中型停车场都可采用本移动式蓄能电池电动汽车充电系统。
附图说明
[0022] 图1为本发明的蓄能电池电动汽车充电系统结构示意图。
[0023] 图2为蓄能电池系统的结构示意图。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图,对本发明的优选实施例方法作详细说明。
[0025] 实施例一:
[0026] 参见图1,本移动式蓄能电池电动汽车充电系统,包括电动汽车充电站(5)、充电设备(6)和监控系统(9);所述充电设备(6)含有若干充电设备组,每一充电设备组由若干开关控制器和充电机构成;其特征在于:还包括太阳能、风能、潮汐能组件(I)、蓄能系统
(2)、供电管理系统(8)、电池组件断路器(3)、磷酸铁锂蓄能电池系统(4)和电池管理系统
(10);
[0027] 所述太阳能、风能、潮汐能组件(I)与蓄能系统(2)连接,将太阳能、风能、潮汐能转化为电能,并储存于蓄能系统(2)中;供电管理系统(8)通过监测蓄能系统(2)中的电量信息,以满足本电动汽车充电系统内的电能供应;
[0028] 所述的磷酸铁锂蓄能电池系统(4)装载在电池箱移动设备,作为本电动汽车充电站(5)的电能储存媒介,通过与电池管理系统(10)和充电站内监控系统(9)连接、管理,并与直流充电设备(6)采用CAN总线进行通讯连接,为电动汽车(7)提供充电服务;电量不足时则将磷酸铁锂蓄能电池系统(4)转运至太阳能、风能、潮汐能储能基地,通过电池组件断路器(3)与蓄能系统(2)连接,进行补电,充满电能后返回至电动汽车充电站(5),继续为电动汽车(7)提供充电服务。
[0029] 实施例二:
[0030] 本实施例与实施例一基本相同,特别之处是:所述的移动式蓄能电池电动汽车充电系统,其特征在于:所述磷酸铁锂蓄能电池系统(4)含有若干个储能子系统,串联连接;所述每个储能子系统装载在一供电存储柜内,并由若干电池模块构成,各模块之间并联连接,并由蓄电池模块管理控制单元分别控制各个模块,由一个蓄电池管理系统对该储能子系统进行控制,子系统之间通过控制线路CAN通信进行连接。所述的装载磷酸铁锂蓄能电池系统(4)的电池箱移动设备是一带滚轮的箱式电池柜,分多层排布,每层可平行放置若干电池模块,并安装有模块固定支架,以避免搬运过程中的移动;箱式电池柜顶部设置有用于吊装的卡环,底部设置有滚轮和用于搬运的叉车口。所述的磷酸铁锂蓄能电池管理系统
(4)包括电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块,并通过基于CAN总线的电池荷电状态实时测量和估算磷酸铁锂蓄能电池系统的剩余电量及充电电量,并将剩余电量和充电电量数据存储至充电站内监控系统(9)的一计算机系统中。
[0031] 实施例三:
[0032] 参阅图1,图1是本移动式蓄能电池电动汽车充电系统结构示意图。主要包括电动汽车充电站5、充电设备6和监控系统9 ;所述的监控系统9包括电路保护监控、充电监控系统、电能质量监控系统、安防监控系统,完成对电动汽车充电站5的监测与控制,指导整个电动汽车充电站系统的运行;充电设备6含有若干充电设备组,每一充电设备组由若干开关控制器和充电机构成;其特征在于还包括:太阳能、风能、潮汐能组件1、蓄能系统2、供电管理系统8、电池组件断路器3、磷酸铁锂蓄能电池系统4和电池管理系统10。
[0033] 图1中示出的本充电系统的电能来源于太阳能、风能、潮汐能等充能基站,所述太阳能、风能、潮汐能组件I与蓄能系统2连接,将转化得到的电能储存于蓄能系统2中;供电管理系统8通过监测蓄能系统2中的电量信息,以满足本电动汽车充电系统内的电能供应;
[0034] 所述的磷酸铁锂蓄能电池系统4装载在电池箱移动设备,作为本电动汽车充电站5的电能储存媒介,通过与电池管理系统10和充电站内监控系统9连接、管理,并与直流充电设备6采用CAN总线进行通讯连接,为电动汽车7提供充电服务;电量不足时则将磷酸铁锂蓄能电池系统4转运至太阳能、风能、潮汐能储能基地,通过电池组件断路器3与蓄能系统2连接进行补电,充满电能后返回至电动汽车充电站5,继续为电动汽车7提供充电服务。
[0035] 所述的磷酸铁锂蓄能电池系统4含有若干个储能子系统,各储能子系统之间串联连接;每个储能子系统装载在一供电存储柜内,并由若干电池模块构成,各模块之间并联连接,并由蓄电池模块管理控制单元(LE⑶)分别控制各个模块,由一个蓄电池管理系统对这个储能子系统进行控制,子系统之间通过控制线路(CAN)通信进行连接。这其中蓄能电池的选择尤为重要。这主要是由于磷酸铁锂电池充电次数可达3000次、安全性好、资源丰富、原材料来源广泛、可大电流充放电,是真正意义上的快速充电,且使用寿命长。
[0036] 所述磷酸铁锂蓄能电池系统4包括磷酸铁锂蓄电池组、电池管理系统10和电池组件断路器3,电池管理系统10的输出端与蓄电池组的控制端相连,蓄电池组的电能输入输出端与DC/DC转换器的一端相连,DC/DC转换器的另一端与蓄电池组断路器3的一端相连,蓄电池组断路器3的另一端留与太阳能、风能、潮汐能等充能基站蓄能系统2的电量来源连接。本充电系统中,充能基地的供电管理系统8、充电站的监控系统9和磷酸铁锂蓄能电池的电池管理系统10三者相互结合、信息交互,共同维护充电系统的有效运行。
[0037] 所述的充电设备6含有若干充电设备组,每一充电设备组由若干开关控制器和充电机构成。并包括必要的安防系统:烟雾监视系统、视频监视系统,一般由摄像机、红外报警器、烟感报警器、门禁系统、辅助灯光、声光报警器、报警主机、网络交换机、监控终端等设备组成,以提前对危险情况作出侦测,发出预警并采取相应保护措施。
[0038] 所述的监控系统9是整个充电系统的核心,主要完成对电动汽车充电站系统(包含信息监测、蓄能状态监测、充电状态监测)、蓄能电池与充能基地、蓄能电池与充电设备之间的监测与控制,指导整个电动汽车充电站系统的运行。当电动汽车充电时,即有能量需求时,监控系统监测蓄能电池能量余量以及预计充能(补电)需求等信息。
[0039] 图2为蓄能电池系统的结构示意图。所述的磷酸铁锂蓄能电池系统分别由若干个蓄电池管理系统对储能子系统进行控制。
[0040] 所述的磷酸铁锂蓄能电池管理系统包括电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块,并通过基于CAN总线的电池荷电状态(SOC)实时测量和估算磷酸铁锂蓄能电池系统的剩余电量及充电电量,并将剩余电量和充电电量数据存储至充电站内监控系统9的一计算机系统中。
[0041] 本方案中,磷酸铁锂蓄能电池系统以每个储能子系统为一个单元,装载在电池箱移动设备中;该电池箱移动设备是一带滚轮的箱式电池柜,分多层排布,每层可平行放置若干电池模块,并安装有模块固定支架,以避免搬运过程中的移动;箱式电池柜顶部设置有用于吊装的卡环,底部设置有滚轮和用于搬运的叉车口。
[0042] 本移动式蓄能电池电动汽车充电系统,电能来源于充电站当地、或就近的太阳能、风能、潮汐能发电充能基地,储存电能的载体是基于磷酸铁锂蓄能电池组成的移动式供电存储柜。供电存储柜在充能基地充满电能后,运输至城市分布的电动汽车充电站,接入本蓄能电池电动汽车充电系统中,为充电站的充电机供电,从而达到为城市中运行的新能源汽车充电的目的。

Claims (4)

1.移动式蓄能电池电动汽车充电系统,包括电动汽车充电站(5)、充电设备(6)和监控系统(9);所述充电设备(6)含有若干充电设备组,每一充电设备组由若干开关控制器和充电机构成;其特征在于:还包括太阳能、风能、潮汐能组件(I)、蓄能系统(2)、供电管理系统(8)、电池组件断路器(3)、磷酸铁锂蓄能电池系统(4)和电池管理系统(10); 所述太阳能、风能、潮汐能组件(I)与蓄能系统(2)连接,将太阳能、风能、潮汐能转化为电能,并储存于蓄能系统(2)中;供电管理系统(8)通过监测蓄能系统(2)中的电量信息,以满足本电动汽车充电系统内的电能供应; 所述的磷酸铁锂蓄能电池系统(4)装载在电池箱移动设备,作为本电动汽车充电站(5)的电能储存媒介,通过与电池管理系统(10)和充电站内监控系统(9)连接、管理,并与充电设备(6)采用CAN总线进行通讯连接,为电动汽车(7)提供充电服务;电量不足时则将磷酸铁锂蓄能电池系统(4)转运至太阳能、风能、潮汐能储能基地,通过电池组件断路器(3)与蓄能系统(2)连接,进行补电,充满电能后返回至电动汽车充电站(5),继续为电动汽车(7)提供充电服务。
2.根据权利要求1所述的移动式蓄能电池电动汽车充电系统,其特征在于:所述磷酸铁锂蓄能电池系统(4)含有若干个储能子系统,串联连接;所述每个储能子系统装载在一供电存储柜内,并由若干电池模块构成,各模块之间并联连接,并由蓄电池模块管理控制单元分别控制各个模块,由一个蓄电池管理系统对该储能子系统进行控制,子系统之间通过控制线路CAN通信进行连接。
3.根据权利要求1所述的移动式蓄能电池电动汽车充电系统,其特征在于:所述的装载磷酸铁锂蓄能电池系统(4)的电池箱移动设备是一带滚轮的箱式电池柜,分多层排布,每层可平行放置若干电池模块,并安装有模块固定支架,以避免搬运过程中的移动;箱式电池柜顶部设置有用于吊装的卡环,底部设置有滚轮和用于搬运的叉车口。
4.根据权利要求2所述的移动式蓄能电池电动汽车充电系统,其特征在于:所述的磷酸铁锂蓄能电池管理系统(4)包括电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块,并通过基于CAN总线的电池荷电状态实时测量和估算磷酸铁锂蓄能电池系统的剩余电量及充电电量,并将剩余电量和充电电量数据存储至充电站内监控系统(9)的一计算机系统中。
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