CN106356937A - 一种户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统，目的是确保安装使用地点的供电稳定与电网安全，实现在原有低压市电电网线路下的用户端额定负载控制前提下的电网供电质量管理要求；其特征是包括控制/逆变组件、智能控制组件一、AC/DC转换组件、智能控制组件二、蓄电池组、直流母线和充电部分；该智能控制组件一提供有连接市电外网的电输入端和连接AC/DC转换组件的电输出端，该AC/DC转换组件连接至该直流母线，该直流母线上挂接有该蓄电池组，该蓄电池组受控于该智能控制组件二，其包括蓄电池管理组件及若干电容蓄电池组；该充电部分于该直流母线上取电，并受控于该智能控制组件二。
Description
技术领域
本发明涉及一种户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统，用于为低压配电系统末端用户的配电负荷与电能质量管理。
背景技术
目前各式电动汽车充电桩和移动式、固定式安装的快速充电站都有很多相关的控制与管理技术，在已知的技术系统结构下的快速充电站都必须要采用10kV电网专用分配负荷下的配电网络与线路才能建设，也有一些离网式储能充电站采用太阳能发电系统设计制作。上述两种方式的实施仍存在某些客观问题，比如：1、专用线路充电站与市电网联接由于涉及到供电负荷的分配与当地用户条件下的电能质量管理，从供电技术来说往往受到一些不可抗拒的限制条件（申请专利10KV高压负荷线路或独立大功率低压用电终端用户而增加升级电力变压器容量等）而无法落实安装建设。2、全离网式充电站却又因为和市电电网完全隔离，虽然不涉及电网专用线路，但由于相关环境和系统结构的原因而导致适用性与分布布置灵活性降低，从而降低系统的有效利用率，市场接收度很低。
故此，该技术领域的一大突破点是寻求直接利用原有民用供电线路，实现用户端额定负载控制前提下的电网供电质量管理要求，而本专利正是对此作出的研究。
发明内容
为克服背景技术中所提及的问题，本发明提出一种户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统，目的是确保安装使用地点的供电稳定与电网安全，既满足驶入电动汽车充电补电需求，又实现在原有低压市电电网线路下的用户端额定负载控制前提下的电网供电质量管理要求；其具体技术内容如下：
一种户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统，其包括控制/逆变组件、智能控制组件一、AC/DC转换组件、智能控制组件二、蓄电池组、直流母线和充电部分；该控制/逆变组件提供有连接风力发电机组或/和太阳能电池组的电输入端，及连接电容电池组的第一电输出端、连接该智能控制组件一的第二电输出端；该智能控制组件一提供有连接市电外网的电输入端和连接AC/DC转换组件的电输出端，该AC/DC转换组件连接至该直流母线，该直流母线上挂接有该蓄电池组，该蓄电池组受控于该智能控制组件二，其包括蓄电池管理组件及若干电容蓄电池组；该充电部分于该直流母线上取电，并受控于该智能控制组件二。
于本发明的一个或多个实施例当中，该充电部分包括AC充电组件、DC充电组件和自动计费控制组件，该AC充电组件提供有包括250V的交流充电电压，该DC充电组件提供有包括750V的直流充电电压。
于本发明的一个或多个实施例当中，该智能控制组件一包括第一中心MCU和市电自动投切单元，该市电自动投切单元连接于该智能控制组件一的电输入端与电输出端之间，其受控于该第一中心MCU进行供电线路切换；该第一中心MCU连接并控制该控制/逆变组件。
于本发明的一个或多个实施例当中，该第一中心MCU具有连接该电容电池组的第一采样端，连接该直流母线的第二采样端，连接市电外网的第三采样端，和连接AC/DC转换组件的第四采样端。
于本发明的一个或多个实施例当中，该智能控制组件一包括第一信息交换处理单元，该第一中心MCU通过该第一信息交换处理单元与上位机连接通讯。
于本发明的一个或多个实施例当中，该智能控制组件二包括第二中心MCU，分别与该第二中心MCU连接的电池组投切控制单元、直流充电管理单元、交流充电管理单元和充电计费处理单元和电压/电流采样单元，该电池组投切控制单元连接至蓄电池组以实现对蓄电池组对直流母线的供电切换，该直流充电管理单元连接控制该DC充电组件，该交流充电管理单元连接控制该AC充电组件，该充电计费处理单元连接该自动计费控制组件，该电压/电流采样单元分别连接该AC充电组件、DC充电组件进行采样并反馈至该第二中心MCU。
于本发明的一个或多个实施例当中，该智能控制组件二包括复合电池组管理单元，用于对蓄电池组进行补电控制。
于本发明的一个或多个实施例当中，该智能控制组件二包括第二信息交换处理单元，该第二中心MCU通过该第二信息交换处理单元与上位机连接通讯。
于本发明的一个或多个实施例当中，该智能控制组件二连接有信息外送处理单元，用于向上位机或用户终端反馈自身检测/运行情况。
于本发明的一个或多个实施例当中，该信息外送处理单元基于GPRS、 4G无线网络传输。
本发明专利方案下的充电站系统，由于采用太阳能、风能和自有储能缓冲补电和大电流放电结构一体化集成方案，虽然需要接入市电外网，但由于内部直流母线系统结构的存在所以对接入地的用电负荷冲击很小，普通的原有民用电线路即可承担全部输入负载，无需重新申请专用10kV高压负荷线路或申请独立大功率低压用电终端用户而增加升级电力变压器容量，加上本方案下的小体积集成化安装与多方式储能工作方式，系统方案使用一组超级电容电池和超级电容与蓄电池组合的复合电池作为主要储能和大输出负荷的缓冲，通过两个相对独立但又互相信息共享的智能控制组件系统自动投切控制对应功能单元，从而达到减小对安装地接入市电网络出现的冲击负荷和对市电网负荷主力需求偏大导致无法接入市电网络的技术调控措施，完全减少安装地点对安装环境的再次建设带来规划与环评流程延误甚至项目搁浅风险。
本发明的技术方案下的充电站采用的快速充电措施，可实现国标充电技术标准要求前提下的15~40分钟大电流快速充电效果和充电电压的自适应调节，成功解决户外公路或已有停车场、加油站点工况下的快速充电站布置技术方案。这一技术下的车位固定式安装电动汽车快速充电站系统，完全可以确保安装使用地点的供电稳定与电网安全，既满足驶入电动汽车充电补电需求，又实现在原有低压市电电网线路下的用户端额定负载控制前提下的电网供电质量管理要求，是一种有效双赢的快速充电站用技术系统。
附图说明
图1为本发明的户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统原理图。
图2为本发明的智能控制组件一原理图。
图3为本发明的智能控制组件二原理图。
具体实施方式
如下结合附图，对本申请方案作进一步描述：
参见附图1，一种户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统，其包括控制/逆变组件、智能控制组件一、AC/DC转换组件、智能控制组件二、蓄电池组、550V 直流母线和充电部分；该控制/逆变组件提供有连接风力发电机组或/和太阳能电池组的电输入端，及连接12V 电容电池组的第一电输出端、连接该智能控制组件一的第二电输出端；该智能控制组件一提供有连接市电外网的电输入端和连接AC/DC转换组件的电输出端，该AC/DC转换组件连接至该直流母线，该直流母线上挂接有该蓄电池组，该蓄电池组受控于该智能控制组件二，其包括蓄电池管理组件及若干电容蓄电池组（图示的多个电容+蓄电池组）；该充电部分于该550V 直流母线上取电，并受控于该智能控制组件二。
该充电部分包括AC充电组件、DC充电组件和自动计费控制组件，该AC充电组件提供有包括250V的交流充电电压，该DC充电组件提供有包括750V的直流充电电压。
参见附图2，该智能控制组件一包括第一中心MCU和市电自动投切单元，该市电自动投切单元连接于该智能控制组件一的电输入端与电输出端之间，其受控于该第一中心MCU进行供电线路切换；该第一中心MCU连接并控制该控制/逆变组件；该第一中心MCU具有连接该电容电池组的第一采样端，连接该直流母线的第二采样端，连接市电外网的第三采样端，和连接AC/DC转换组件的第四采样端；该智能控制组件一包括第一信息交换处理单元，该第一中心MCU通过该第一信息交换处理单元与上位机连接通讯。
参见附图3，该智能控制组件二包括第二中心MCU，分别与该第二中心MCU连接的电池组投切控制单元、直流充电管理单元、交流充电管理单元和充电计费处理单元和电压/电流采样单元，该电池组投切控制单元连接至蓄电池组以实现对蓄电池组对直流母线的供电切换，该直流充电管理单元连接控制该DC充电组件，该交流充电管理单元连接控制该AC充电组件，该充电计费处理单元连接该自动计费控制组件，该电压/电流采样单元分别连接该AC充电组件、DC充电组件进行采样并反馈至该第二中心MCU；该智能控制组件二包括复合电池组管理单元，用于对蓄电池组进行补电控制；该智能控制组件二包括第二信息交换处理单元；该第二中心MCU通过该第二信息交换处理单元与上位机连接通讯。
参见附图1和3，该智能控制组件二（第二中心MCU）连接有信息外送处理单元，用于向上位机或用户终端反馈自身检测/运行情况，该信息外送处理单元基于GPRS、 4G无线网络传输，该用户终端可以是手机、平板上的APP应用。
本发明的实施描述：
本站用系统主体部分采用工厂化预装调试组建，该站用系统工厂预装建设时，按照图1所示基本功能模块单元搭建集成，组成基于智能控制组件一和组件二的相对独立但又相互制约的一种小冲击负荷下的快速充电站系统。站用系统对外输出充电管理信号和收付费信息，收付费系统数据和系统补电管理完全基于2个交流充电功能组件功能模块和3个直流快速充电功能组件模块提供的实时工况信息。
智能管控组件一和组件二采用基于ATMEGA128 基本电路搭建组成中央处理器电路，分别配套有对外输出功能接口电路，自主管控对应功能单元。由于本站用系统的首要功能是要减小对市电外网的小冲击负荷并能适当容量的对系统直流母线充电，所以本系统设计了内部550V 直流母线系统。本母线系统挂接了4组超级电容与蓄电池组合的复合型储能和大电流放电功能组件，充电站对外输出的2个250V 交流充电口和3个750V 直流充电口则通过控制组件挂接在直流母线系统上，实现冲击负荷的缓冲吸收。充电口在完成充电后将计费信息与功能模块投切信息传送给智能控制组件二，组件二通过信息外送处理单元对外发送管控联络信息（收费），而各功能单元执行控制指令并反馈控制结果（状态）。智能控制组件一在收到组件二的管控指令后，结合其自身已经采集到的有用信息进行合理指令分析输出，对系统母线补充电能。
在站用系统中，风力发电机组与太阳能发电组件通过独立的控制/逆变组件对大容量电容电池进行充电，电容电池接收智能控制组件一的指令对适时对直流母线系统输电。特别的，当电容电池的容量始终处于饱和状态时，智能控制组件一将不会把对直流母线系统的输电权限转移到市电供电单元，这样就实现尽可能的降低对外网市电负荷的需求。当电容电池容量降低为额定容许容量的50%时，智能控制组件一将通过控制指令接通外网市电，同时监控管理接入市电的负荷大小，一旦出现负荷电流达到管控阀值时，智能控制组件一将会提供控制协调指令给智能控制组件二，交由组件二控制投切直流母线对应的电池容量， 以实现市电负荷的技术指标不超过管控限制。用户市电外网通过自动切换控制单元接收智能控制组件一的管控接入，被接入的市电通过AC/DC转换器对直流母线系统供电。
上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统，其特征在于：包括控制/逆变组件、智能控制组件一、AC/DC转换组件、智能控制组件二、蓄电池组、直流母线和充电部分；该控制/逆变组件提供有连接风力发电机组或/和太阳能电池组的电输入端，及连接电容电池组的第一电输出端、连接该智能控制组件一的第二电输出端；该智能控制组件一提供有连接市电外网的电输入端和连接AC/DC转换组件的电输出端，该AC/DC转换组件连接至该直流母线，该直流母线上挂接有该蓄电池组，该蓄电池组受控于该智能控制组件二，其包括蓄电池管理组件及若干电容蓄电池组；该充电部分于该直流母线上取电，并受控于该智能控制组件二。
2.根据权利要求1所述的户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统，其特征在于：该充电部分包括AC充电组件、DC充电组件和自动计费控制组件，该AC充电组件提供有包括250V的交流充电电压，该DC充电组件提供有包括750V的直流充电电压。
3.根据权利要求2所述的户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统，其特征在于：该智能控制组件一包括第一中心MCU和市电自动投切单元，该市电自动投切单元连接于该智能控制组件一的电输入端与电输出端之间，其受控于该第一中心MCU进行供电线路切换；该第一中心MCU连接并控制该控制/逆变组件。
4.根据权利要求3所述的户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统，其特征在于：该第一中心MCU具有连接该电容电池组的第一采样端，连接该直流母线的第二采样端，连接市电外网的第三采样端，和连接AC/DC转换组件的第四采样端。
5.根据权利要求3或4所述的户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统，其特征在于：该智能控制组件一包括第一信息交换处理单元，该第一中心MCU通过该第一信息交换处理单元与上位机连接通讯。
6.根据权利要求2所述的户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统，其特征在于：该智能控制组件二包括第二中心MCU，分别与该第二中心MCU连接的电池组投切控制单元、直流充电管理单元、交流充电管理单元和充电计费处理单元和电压/电流采样单元，该电池组投切控制单元连接至蓄电池组以实现对蓄电池组对直流母线的供电切换，该直流充电管理单元连接控制该DC充电组件，该交流充电管理单元连接控制该AC充电组件，该充电计费处理单元连接该自动计费控制组件，该电压/电流采样单元分别连接该AC充电组件、DC充电组件进行采样并反馈至该第二中心MCU。
7.根据权利要求6所述的户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统，其特征在于：该智能控制组件二包括复合电池组管理单元，用于对蓄电池组进行补电控制。
8.根据权利要求6或7所述的户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统，其特征在于：该智能控制组件二包括第二信息交换处理单元，该第二中心MCU通过该第二信息交换处理单元与上位机连接通讯。
9.根据权利要求1所述的户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统，其特征在于：该智能控制组件二连接有信息外送处理单元，用于向上位机或用户终端反馈自身检测/运行情况。
10.根据权利要求9所述的户外车位固定式安装小冲击负荷快速充电站系统，其特征在于：该信息外送处理单元基于GPRS、 4G无线网络传输。
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