CN104518563A - 基于新能源应用的电动汽车充电系统和该系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车充电技术领域，特别是一种基于新能源应用的电动汽车充电系统和该系统的控制方法。通过光伏供电系统、风力供电系统等新能源供电系统及后备柴油供电系统与储能系统组成电动汽车充电站微网系统，利用智能控制系统进行控制，在市电正常时控制新能源供电系统与市电联网运行，以新能源供电系统优先的方式共同对电动汽车充电桩供电；在市电停电或发生故障时，切断与市电的连接，由新能源供电系统、柴油供电系统、储能系统继续给电动汽车充电桩供电。即可以平衡电动汽车充电站新增的用电负荷安装容量带来的用电压力，又建立了安全可靠、无噪声、无污染的电动汽车智能充电系统，达到了稳定地为电动车充电和节能减排的目的。

Description

基于新能源应用的电动汽车充电系统和该系统的控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车充电技术领域，特别是一种基于新能源应用的电动汽车充电系统和该系统的控制方法。

背景技术

随着环境的日益严峻，新能源汽车所占比例逐渐增大，城市交通以电动汽车为主，将成为将来的发展方向，对节能减排是有力的保证。但是无论是混合动力汽车还是纯电动汽车都需要外插电源充电，需要充电设施。而传统的电动汽车充电站都是采用市政电网供电，众所周知，火力发电对于环境造成了很大的污染。此外，由于市政供电来源单一，一旦市电停电或发生故障，电动汽车充电系统将不能正常运行，影响电动汽车的正常使用；而采用离网系统虽然可以不受市电的限制，但是发电效率低、系统损耗高、成本高昂。

随着电动汽车的日益增多，对于充电桩的需求也日益突出。为了解决电动汽车充电的问题，必须建设电动汽车充电站或对停车库进行充电改造。但是，很多电动汽车充电站或停车库在建设之初并没有考虑电动汽车充电增加负荷容量的问题。因此，为了满足电动汽车的供电需求，需要对原有的供电配套设施进行改造。另一方面，由于电动汽车增多造成的用电需求也随之增加，在用电高峰期，将造成拉闸限电。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于新能源应用的电动汽车充电系统和该系统的控制方法。它能够避免建设电动汽车充电站后所造成的电力短缺的问题，缓解用电紧张的局面，同时提高用电可靠性。

对于本发明的一种基于新能源应用的电动汽车充电系统，其技术方案为：包括市电、用于提供电能的新能源供电系统、用于提供电能的柴油供电系统、用于供电和储存电能的储能系统、用于给电动汽车充电的电动汽车充电桩以及智能控制系统，所述的智能控制系统包括依次连接的信号采集电路模块、智能控制电路模块、通信管理模块和能量分配管理模块，所述信号采集电路模块输入端与市电、新能源供电系统、柴油供电系统和储能系统连接，所述能量分配管理模块输出端与新能源供电系统、柴油供电系统、市电、储能系统和电动汽车充电桩连接。

进一步的，还包括监控系统和与之连接的的显示及输出模块，所述的显示及输出模块位于智能控制系统内部，所述监控系统的输入端与信号采集电路模块、能量分配管理模块和电动汽车充电桩连接。

进一步的，所述新能源供电系统包括光伏供电系统和/或风力供电系统。

对于本发明的一种基于新能源应用的电动汽车充电系统的控制方法，其技术方案为：

利用智能微网供电技术，基于新能源进行供电，所述智能控制系统在市电正常时，控制新能源供电系统与市电联网运行，以新能源供电系统优先的方式共同对电动汽车充电桩供电；

所述智能控制系统在市电停电或发生故障时，切断与市电的连接，由新能源供电系统、柴油供电系统、储能系统继续给电动汽车充电桩供电。

进一步的，在市电正常时，所述智能控制系统具体控制过程如下：

若所述新能源供电系统提供电能的功率大于所述电动汽车充电桩输出功率，所述能量分配管理模块切断市电输入，并在储能系统内部储能电池未充满的情况下将多余功率存储到储能系统中；

若所述新能源供电系统提供电能的功率小于所述电动汽车充电桩输出功率，所述能量分配管理模块接入市电与新能源供电系统一起给电动汽车充电桩供电；在储能系统内部储能电池未充满的情况下将多余功率存储到储能系统中。

进一步的，在市电停电或发生故障时，所述智能控制系统具体控制过程如下：

若新能源供电系统提供电能的功率小于所述电动汽车充电桩输出功率，所述能量分配管理模块启动储能系统对电动汽车充电桩进行供电，同时对储能系统内部储能电池剩余容量进行监测，达到设定的容量比例时，能量分配管理模块发送信号启动柴油供电系统提供电能，直至市电恢复正常或新能源供电系统提供电能的功率不小于所述电动汽车充电桩输出功率，则关闭柴油供电系统和储能系统，并对储能系统进行充电。

进一步的，所述信号采集电路模块采集各电源的工作状况，并将该工况输入到智能控制电路模块内，所述智能控制电路模块根据预先设定的控制策略对接收到的数据信息进行整理，并将整理后的执行指令通过通信管理模块转换成实时数据上传至能量分配管理模块，所述的能量分配管理模块输出调配信号至各供电系统，实现各供电系统工况的综合协调、分配和管理。

更进一步的，所述的监控系统通过信号管理模块对各电源的工况、储能系统的电量、电动汽车充电桩的输出功率进行监控，并将该信息通过显示及输出模块转化成图像文字信息显示输出。

本发明的有益效果是：通过光伏供电系统、风力供电系统等新能源供电系统及后备柴油供电系统与储能系统组成电动汽车充电站微网系统，利用智能控制系统进行控制，在市电正常时控制新能源供电系统与市电联网运行，以新能源供电系统优先的方式共同对电动汽车充电桩供电；在市电停电或发生故障时，切断与市电的连接，由新能源供电系统、柴油供电系统、储能系统继续给电动汽车充电桩供电。系统自动进入孤岛保护模式，避免对市电电网倒送电，确保安全。它一方面可以平衡电动汽车充电站新增的用电负荷安装容量带来的用电压力，另一方面利用新能源供电系统和智能微网技术建立了安全可靠、无噪声、无污染的电动汽车智能充电系统，达到了稳定地为电动车充电和节能减排的目的。此外，采用监控系统对整个供电系统进行监控，有利于人为控制和调配，进一步保证了充电站的供电可靠性。

附图说明

图1为本发明模块连接原理框图；

图2为本发明控制流程图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明包括市电、用于提供电能的新能源供电系统、用于提供电能的柴油供电系统、用于供电和储存电能的储能系统、用于给电动汽车充电的电动汽车充电桩、监控系统和智能控制系统。智能控制系统包括依次连接的信号采集电路模块、智能控制电路模块、通信管理模块和能量分配管理模块以及显示及输出模块。信号采集电路模块的输入端与市电、新能源供电系统、柴油供电系统和储能系统连接，能量分配管理模块的输出端与新能源供电系统、柴油供电系统、市电、储能系统和电动汽车充电桩连接，的输入端与信号采集电路模块、能量分配管理模块和电动汽车充电桩连接，监控系统的输出端与显示及输出模块连接。

本发明的新能源供电系统包括光伏供电系统、风力供电系统、其他新能源供电系统中的一种和几种，本实施例为光伏供电系统和风力供电系统。光伏供电系统由太阳能电池组件和光伏并网逆变器组成，太阳能电池组件的输出端通过光伏并网逆变器与信号采集电路模块连接。太阳能电池组件通过吸收太阳光将光能转化成直流电，再经过光伏并网逆变器将直流电转变成交流电输出供电。风力供电系统由风力发电机和与之连接的风机变流器组成，风力发电机通过风机变流器将风力发电机所发出的不稳定电能整理成符合电网要求的稳定交流电输出供电。储能系统由储能电池和双向逆变器组成，储能系统通过双向逆变器实现储能电池的充放电功能。本系统中的智能电网控制装置还预留有接入其它新能源的接口，方便以后其它新能源电力的接入，此处其它新能源可以是燃料电池、生物质能或垃圾发电。

如图2所示为本发明的控制策略流程图，图2中的蓄电池即为储能电池。本发明利用智能微网供电技术，基于新能源进行供电，并通过智能控制系统进行整个系统的控制调配。智能控制系统的信号采集电路模块采集各供电系统的工作状况，并将该工况输入到智能控制电路模块内，智能控制电路模块根据预先设定的控制策略对接收到的数据信息进行整理，并将整理后的执行指令通过通信管理模块转换成实时数据上传至能量分配管理模块，能量分配管理模块输出调配信号至各供电系统，实现各供电系统工况的综合协调、分配和管理。而智能控制系统的是根据市电状况进行整个供电系统的调配的，其控制方案如下：

在市电正常时，若所述新能源供电系统(即图2内的光伏、风电等新能源)提供电能的功率大于电动汽车充电桩输出功率，能量分配管理模块切断市电输入，并在储能系统内部储能电池未充满的情况下将多余功率存储到储能系统中；

若新能源供电系统提供电能的功率小于电动汽车充电桩输出功率，能量分配管理模块接入市电与新能源供电系统一起给电动汽车充电桩供电，与此同时检测储能电池的容量，在储能系统内部储能电池未充满的情况下将多余功率存储到储能系统的储能电池中。

在市电停电或发生故障时，若新能源供电系统提供电能的功率大于电动汽车充电桩输出功率，则采用新能源供电系统对若电动汽车充电桩供电，并在储能系统内部储能电池未充满的情况下将多余功率存储到储能系统中；若新能源供电系统提供电能的功率小于电动汽车充电桩输出功率，能量分配管理模块启动储能系统对电动汽车充电桩进行供电，同时对储能系统内部储能电池剩余容量进行监测，当其容量达到设定的容量比例时，能量分配管理模块发送信号启动柴油供电系统提供电能，在此过程中不断对新能源供电系统提供的电能和电动汽车充电桩输出功率进行比较，一旦新能源供电系统提供的电能足以满足电动汽车充电桩输出功率或当检测到市电恢复正常时，则中断柴油发电机和储能电池供电，并对储能电池进行充电。

在整个控制系统中，监控系统通过信号管理模块对各电源的工况、储能系统的电量、电动汽车充电桩的输出功率进行监控，并将该信息通过显示及输出模块转化成图像文字信息显示输出，以便于认为检测和控制。

采用智能微网与新能源供电的方式为电动车供电，实现了新能源供电系统系统、柴油发电机、储能系统与普通电网的智能调节互动，绿色能源的合理利用，避免大负荷对电网的扰动冲击，也起到削峰填谷的调节作用，对多种能源进行智能调配，充分利用了可再生能源，能量的连续性和可靠性大大提高。当市电停电时，系统自动进入孤岛保护模式，避免对市电电网倒送电，确保安全。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于新能源应用的电动汽车充电系统，其特征在于：包括市电、用于提供电能的新能源供电系统、用于提供电能的柴油供电系统、用于供电和储存电能的储能系统、用于给电动汽车充电的电动汽车充电桩以及智能控制系统，所述的智能控制系统包括依次连接的信号采集电路模块、智能控制电路模块、通信管理模块和能量分配管理模块，所述信号采集电路模块输入端与市电、新能源供电系统、柴油供电系统和储能系统连接，所述能量分配管理模块输出端与新能源供电系统、柴油供电系统、市电、储能系统和电动汽车充电桩连接。

2.如权利要求1所述的一种基于新能源应用的电动汽车充电系统，其特征在于：还包括监控系统和与之连接的的显示及输出模块，所述的显示及输出模块位于智能控制系统内部，所述监控系统的输入端与信号采集电路模块、能量分配管理模块和电动汽车充电桩连接。

3.如权利要求1所述的一种基于新能源应用的电动汽车充电系统，其特征在于：所述新能源供电系统包括光伏供电系统和/或风力供电系统。

4.如权利要求2所述的一种基于新能源应用的电动汽车充电系统的控制方法，其特征在于：利用智能微网供电技术，基于新能源进行供电，所述智能控制系统在市电正常时，控制新能源供电系统与市电联网运行，以新能源供电系统优先的方式共同对电动汽车充电桩供电；

所述智能控制系统在市电停电或发生故障时，切断与市电的连接，由新能源供电系统、柴油供电系统、储能系统继续给电动汽车充电桩供电。

5.如权利要求4所述的一种基于新能源应用的电动汽车充电系统的控制方法，其特征在于，在市电正常时，所述智能控制系统具体控制过程如下：

若所述新能源供电系统提供电能的功率大于所述电动汽车充电桩输出功率，所述能量分配管理模块切断市电输入，并在储能系统内部储能电池未充满的情况下将多余功率存储到储能系统中；

若所述新能源供电系统提供电能的功率小于所述电动汽车充电桩输出功率，所述能量分配管理模块接入市电与新能源供电系统一起给电动汽车充电桩供电；在储能系统内部储能电池未充满的情况下将多余功率存储到储能系统中。

6.如权利要求4所述的一种基于新能源应用的电动汽车充电系统的控制方法，其特征在于，在市电停电或发生故障时，所述智能控制系统具体控制过程如下：

若新能源供电系统提供电能的功率小于所述电动汽车充电桩输出功率，所述能量分配管理模块启动储能系统对电动汽车充电桩进行供电，同时对储能系统内部储能电池剩余容量进行监测，达到设定的容量比例时，能量分配管理模块发送信号启动柴油供电系统提供电能，直至市电恢复正常或新能源供电系统提供电能的功率不小于所述电动汽车充电桩输出功率，则关闭柴油供电系统和储能系统，并对储能系统进行充电。

7.如权利要求4所述的一种基于新能源应用的电动汽车充电系统的控制方法，其特征在于：所述信号采集电路模块采集各电源的工作状况，并将该工况输入到智能控制电路模块内，所述智能控制电路模块根据预先设定的控制策略对接收到的数据信息进行整理，并将整理后的执行指令通过通信管理模块转换成实时数据上传至能量分配管理模块，所述的能量分配管理模块输出调配信号至各供电系统，实现各供电系统工况的综合协调、分配和管理。

8.如权利要求4所述的一种基于新能源应用的电动汽车充电系统的控制方法，其特征在于：所述的监控系统通过信号管理模块对各电源的工况、储能系统的电量、电动汽车充电桩的输出功率进行监控，并将该信息通过显示及输出模块转化成图像文字信息显示输出。