CN107733058A - 一种电动车充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种电动车充电系统，包括储能子系统和充电桩，其中所述储能子系统包括二次利用蓄电池和超级电容。其中所述二次利用蓄电池和超级电容分别通过双向电源变换器并行连接到直流连接母线上，所述充电桩也连接到所述直流连接母线上。所述二次利用蓄电池和超级电容利用自身的放电通过充电桩充电器对所述充电桩进行直流供电，进而为连接在所述充电桩上的电动车进行充电。

Description

一种电动车充电系统

技术领域

本发明涉及新能源电动车领域，尤其是一种电动车充电系统。

背景技术

随着社会的发展以及人类人口数量的持续增加，人类对于能源的消耗也是越来越大，同时对于环境的影响也是越来越大。

为了能源的持续利用和减少环境污染，近年来，新能源汽车获得了快速的发展，这其中尤其是电动车，得到了快速的发展。

电动汽车是使用蓄电池作为动力源，因此，考虑到安全的问题。其对于使用的蓄电池要求较高，因此，当蓄电池使用寿命达到一定程度后，性能、安全、续驶里程不能满足要求时，就必须对蓄电池进行更换。

这些换下来的蓄电池，其仅仅是不符合电动汽车的使用要求，但其本身还是具有较高的剩余容量，还能进行二次使用。若直接对其进行报废处理，明显是一种资源浪费。

如何有效的利用替换下来的电动车蓄电池，使其能有效的继续发挥作用，是值得业界进行研发的一个方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的电动车充电系统，其能有效的利用替换下来的电动车蓄电池用作储能单元，使其二次发挥作用。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种电动车充电系统，包括储能子系统和充电桩，其中所述储能子系统包括二次利用蓄电池和超级电容。其中所述二次利用蓄电池和超级电容分别通过双向电源变换器并行连接到直流连接母线上，所述充电桩也连接到所述直流连接母线上。所述二次利用蓄电池和超级电容利用自身的放电通过充电桩充电器对所述充电桩进行直流供电，进而为连接在所述充电桩上的电动车进行充电。

进一步的，在不同实施方式中，其还包括太阳能光伏子系统，其包括光伏阵列和光伏逆变器，其中所述光伏逆变器的直流端连接到所述直流连接母线上，通过所述直流连接母线，所述光伏阵列为所述二次利用的蓄电池和超级电容进行充电；或是为所述充电桩供电。

进一步的，在不同实施方式中，其中所述太阳能光伏子系统的逆变器的交流端连接到交流连接母线上，在经由变压器为外部电网供电。

进一步的，在不同实施方式中，其还包括充电监控子系统，其包括控制器、传感器及控制回路，其中所述传感器及控制回路用于检测所述太阳能光伏子系统、储能子系统以及充电桩的信息并将其传递给所述控制器，所述控制器根据传回来的信息，控制所述电动车充电系统的正常运转。

进一步的，在不同实施方式中，其中所述传感器及控制回路检测所述太阳能光伏子系统的光伏阵列的光伏辐射量的大小及其开路电压。

进一步的，在不同实施方式中，其中所述传感器及控制回路与所述充电桩的充电器连接，用于检测所述充电桩充电器接口状态信息并能控制其启动和停止。其中所述接口状态信息包括电流、电压、电量、充电时间、充电起、停、故障、充满状态、充电数量等等。

进一步的，在不同实施方式中，其中所述传感器及控制回路检测所述储能子系统的信息包括所述二次利用蓄电池的电池单体电压、所述二次利用蓄电池及超级电容故障状态、充电方式、充放电状态、温度及参数设置。

进一步的，在不同实施方式中，其中所述充电监控子系统还包括通信及控制回路，用于控制所述太阳能光伏子系统的光伏逆变器与所述外部电网间的并网和断网。

进一步的，在不同实施方式中，其中所述电动车充电系统还包括连接在所述直流连接母线和交流连接母线之间的充电电源，所述外部电源通过所述充电电源能够为所述储能子系统和所述充电桩充电。

进一步的，在不同实施方式中，其中所述通信及控制回路能控制还与所述充电电源连接，用于控制所述外部电网为所述充电桩充电。

相比于现有技术，本发明的优势在于，本发明涉及的一种电动车充电系统，其利用超级电容和二次利用蓄电池之间的优势互补关系，使得二次利用蓄电池能够再次发挥作用，避免了资源浪费，提高了资源利用率。

进一步的，所述电动车充电系统中，还集成了太阳能光伏子系统，其不仅可为所述充电桩和储能子系统充电，还能将多余的电量输送到外部电网，从而使得可持续再生的太阳能得到了更为有效的利用。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式提供的一种电动车充电系统的逻辑结构图。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对本发明涉及的一种电动车充电系统的技术方案作进一步非限制性的详细说明。

请参阅图1所示，本发明的一个实施方式提供了一种电动车充电系统，包括太阳能光伏子系统、储能子系统、充电桩、连接母线、充电监控子系统。

其中所述太阳能光伏子系统包括光伏阵列和光伏逆变器。所述储能子系统包括二次利用蓄电池和超级电容，本发明选择二次利用蓄电池和超级电容配合是因为两者功能互补。具体来讲，二次利用蓄电池充放电速度慢，虽能量密度高，但功率密度低，能够吸收或释放低频功率；而超级电容则充放电速度快，虽能量密度低，但功率密度高，能够快速吸收或释放高频功率，可抑制负载突变对直流母线的冲击或波动，两者结合优势互补形成为混合储能系统。其中所述二次利用蓄电池，是经过健康状况评估后符合要求的废旧电池，其来源可以是电动汽车上拆下的废旧电池，但不限于。

所述连接母线包括直流连接母线和交流连接母线，是连接整个系统的通路。所述充电监控子系统包括控制器、显示屏、传感器及控制回路、通信及控制回路，其作为整个系统的指挥中心，调节整个系统的正常运作。

所述太阳能光伏子系统包括光伏阵列和光伏逆变器，其中所述光伏阵列和光伏逆变器的直流端(DC)与直流连接母线连接，所述光伏逆变器的交流端(AC)与交流连接母线连接。

所述储能子系统包括的二次利用蓄电池和超级电容并行设置，并分别通过双向电源变换器连接到所述直流连接母线上。所述充电桩通过充电桩充电器连接到所述直流连接母线上。所述外部电网的变压器与所述交流连接母线连接，所述交流连接母线和直流连接母线之间还连接有充电电源，其中所述充电电源的直流端(DC)连接直流连接母线，其交流端(AC)连接交流连接母线。如此，所述外部电网能向所述充电电源提供电能。

所述充电监控子系统的传感器及控制回路与所述充电桩充电器、二次利用蓄电池、超级电容、双向电源变换器、光伏阵列连接，所述通信及控制回路与所述光伏逆变器、充电电源连接。

其中与所述充电桩充电器连接的传感器及控制回路，检测其直流输出的接口状态信息，包括电流、电压、电量、充电时间、充电起、停、故障、充满状态、充电数量等，并控制充电器的启动、停止、紧急停止等。

与所述二次利用蓄电池、超级电容、双向电源变换器连接的传感器及控制回路，检测所述蓄电池电池单体电压、蓄电池及超级电容故障状态、充电方式、充放电状态、温度及参数设置等。

与所述光伏阵列连接的传感器及控制回路，检测其光伏辐射量的大小及其开路电压。而与所述光伏逆变器、充电电源连接的所述通信及控制回路，用于控制所述光伏逆变器的并、断网以及控制所述充电电源给所述充电桩充电。

以下将结合本发明涉及的电动车充电系统工作流程，对本发明涉及的各子系统的功能作进一步的说明。

首先所述充电监控子系统的传感器及控制回路检测所述充电桩充电器直流电压是否在规定的范围内，判断是否允许所述充电桩给电动汽车充电。当一切正常时，系统继续后续充电操作。

当所述太阳能光伏子系统的发电资源充足时，所述充电监控子系统的传感器及控制回路检测到其开路电压在规定的范围内可以维持直流母线电压时，由所述太阳能光伏子系统给所述充电桩供电。

当所述充电监控子系统的传感器及控制回路检测到所述太阳能光伏子系统的发电资源充足而所述储能子系统中的二次利用蓄电池和超级电容容量不足，所述充电桩又不需要供电时，则所述太阳能光伏子系统发出的电能则给所述二次利用蓄电池和超级电容恒流充电。其中所述储能子系统中的所述双向电源变换器相当于一个Buck电路，通过电源变换器的PI调节器控制脉宽调制电路的占空比，直到所述二次利用蓄电池电压达到要求的范围时停止充电，如果充电过程中检测到所述充电桩需要供电，则所述充电监控子系统的控制器通过所述传感器及控制回路发出禁止给所述二次利用蓄电池和超级电容充电指令，优先给所述充电桩供电，充电完成后发出允许指令给所述二次利用蓄电池和超级电容充电。

当所述充电监控子系统的传感器及控制回路检测到所述太阳能光伏子系统的发电资源不足，而所述储能子系统的电量充足时，如果所述充电桩需要给电动汽车供电，这时则由所述二次利用蓄电池和超级电容放电，所述双向电源变换器相当于一个Boost电路，通过所述双向电源变换器的PI调节器控制脉宽调制电路的占空比，直到所述二次利用蓄电池和超级电容达到截止的放电电压时停止放电，也即停止给所述电动汽车供电。在放电过程中，所述超级电容在直流母线电压突变时，很够快速地平抑直流母线电压的波动，对放电高频分量起到快速的缓冲作用，维持电压的稳定性。

当所述充电监控子系统的传感器及控制回路检测到所述太阳能光伏子系统的发电资源不足和所述储能子系统的电量不足，而所述充电桩又需要给电动汽车充电时，这时通过所述充电监控子系统的通信及控制回路闭合外部电网开关，使外部电网通过所述充电电源给所述充电桩供电，完成后断开所述开关。

当所述充电监控子系统的传感器及控制回路检测到所述太阳能光伏子系统的发电资源充足，而所述充电桩、储能子系统又不需要充电，这时通过所述充电监控子系统的通信及控制回路向所述光伏逆变器发送允许并网信号，所述光伏逆变器并网，其接触器吸合，所述光伏阵列向外部电网馈电，实现余电上网。在所述充电桩、储能子系统需要充电时，所述充电监控子系统的通信及控制回路向所述光伏逆变器发送禁止并网信号，使所述光伏并网逆变器接触器触点断开，禁止所述光伏阵列向外部电网馈电。

本发明涉及的一种电动车充电系统，其利用超级电容和二次利用蓄电池之间的优势互补关系，使得二次利用蓄电池能够再次发挥作用，避免了资源浪费，提高了资源利用率。

进一步的，所述电动车充电系统中，还集成了太阳能光伏子系统，其不仅可为所述充电桩和储能子系统充电，还能将多余的电量输送到外部电网，从而使得可持续再生的太阳能得到了更为有效的利用。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电动车充电系统；其特征在于，包括储能子系统和充电桩，其中所述储能子系统包括二次利用蓄电池和超级电容；所述二次利用蓄电池和超级电容分别通过双向电源变换器并行连接到直流连接母线上，所述充电桩也连接到所述直流连接母线上；所述二次利用蓄电池和超级电容利用自身的放电通过充电桩充电器对所述充电桩进行直流供电，进而为连接在所述充电桩上的电动车进行充电。

2.根据权利要求1所述的一种电动车充电系统；其特征在于，其还包括太阳能光伏子系统，其包括光伏阵列和光伏逆变器，其中所述光伏逆变器的直流端连接到所述直流连接母线上，通过所述直流连接母线，所述光伏阵列为所述二次利用的蓄电池和超级电容进行充电，或是为所述充电桩供电。

3.根据权利要求2所述的一种电动车充电系统；其特征在于，其中所述太阳能光伏子系统的光伏逆变器的交流端连接到交流连接母线上，在经由变压器为外部电网供电。

4.根据权利要求3所述的一种电动车充电系统；其特征在于，其还包括充电监控子系统，包括控制器、传感器及控制回路，其中所述传感器及控制回路用于检测所述太阳能光伏子系统、储能子系统以及充电桩的信息并将其传递给所述控制器，所述控制器根据传回来的信息，控制所述电动车充电系统的正常运转。

5.根据权利要求4所述的一种电动车充电系统；其特征在于，其中所述传感器及控制回路检测所述太阳能光伏子系统的光伏阵列的光伏辐射量的大小及其开路电压。

6.根据权利要求4所述的一种电动车充电系统；其特征在于，其中所述传感器及控制回路与所述充电桩的充电器连接，用于检测所述充电桩充电器接口状态信息并能控制其启动和停止。

7.根据权利要求4所述的一种电动车充电系统；其特征在于，其中所述传感器及控制回路检测所述储能子系统的信息，包括所述二次利用蓄电池的电池。