CN107776418A - 家庭式电动汽车快速充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种家庭式电动汽车快速充电系统，包括220V交流配电网、电源传感器、AC/DC变换器、中央控制器、DC/DC双向变换器、储能系统、直流充电设备、DC/AC逆变器与220V交流应急电源，所述220V交流配电网通过电源传感器与AC/DC变换器连接，所述中央控制器分别与AC/DC变换器、DC/DC双向变换器、DC/AC逆变器、直流充电设备相连接，所述DC/DC双向变换器与储能系统相连接，所述DC/AC逆变器与220V交流应急电源相连接。本发明利用储能系统在闲时存储电能，并在电动汽车需要充电时与家庭电网共同为直流充电设备供电，解决常规家庭电网对直流充电设备的供电功率不足的问题，可在常规家庭电网供电下实现电动汽车直流快速充电，大幅提高电动汽车家庭充电的效率。

Description

家庭式电动汽车快速充电系统
技术领域
本发明涉及一种电动汽车充电系统，尤其涉及一种家庭式电动汽车快速充电系统。
背景技术
随着国家大力推广新能源汽车的应用及新能源汽车技术的日渐成熟，电动汽车进入千家万户成为必然的趋势，而作为电动汽车能量补给来源的充电配套设施显得尤为重要。目前,我国的电动汽车充电公共设施建设水平较低，公共充电配套设施的供给严重不足，致使家庭充电成为电动汽车能源补给的主要方式。
众所周知，电动汽车的充电方式主要有交流充电与直流充电两种，前者充电效率较低，后者充电效率较高。然而，由于一般家庭用电电流较小，无法直接满足直流快速充电所需的输入功率要求，而为满足直流快速充电的供电需求进行配电网改造则难度非常大，导致了绝大部分电动汽车车主只能采用交流充电作为家庭充电的唯一方式。交流充电的低效率瓶颈使得绝大部分家用电动汽车的能源无法在家庭充电中得到快速补给，严重影响了电动汽车车主用车的便利性。
发明内容
为了克服现有技术下的不足，本发明的目的在于提供一种家庭式电动汽车快速充电系统，该系统可在常规家庭的供电条件下为电动汽车进行直流快速充电，提高家庭充电的效率。
本发明的技术方案是：
一种家庭式电动汽车快速充电系统，包括220V交流配电网、电源传感器、AC/DC变换器、中央控制器、DC/DC双向变换器、储能系统、直流充电设备、DC/AC逆变器与220V交流应急电源，所述220V交流配电网通过电源传感器与AC/DC变换器连接，所述中央控制器分别与AC/DC变换器、DC/DC双向变换器、DC/AC逆变器、直流充电设备相连接，所述DC/DC双向变换器与储能系统相连接，所述DC/AC逆变器与220V交流应急电源相连接。
进一步地，所述储能系统包括储能电池及配套的BMS（电池管理系统），所述BMS与中央控制器信号连接，负责接收中央控制器的控制指令及向中央控制器反馈电池状态信息。
进一步地，所述中央控制器与电源传感器、AC/DC变换器、DC/DC双向变换器、DC/AC逆变器及直流充电设备信号连接，中央控制器根据电源传感器与直流充电设备的状态控制AC/DC变换器、DC/DC双向变换器及DC/AC逆变器的工作：AC/DC变换器负责把交流输入转化为直流输入，DC/DC双向变换器负责储能系统输入与输出电流的双向变换，DC/AC逆变器负责把直流输入转化为220V交流输出。
进一步地，所述中央控制器设有数据处理器、数据存储单元及网络通信接口，数据处理器负责调用与执行控制程序，数据存储单元中存储系统控制策略、控制程序、系统运行记录与系统内设备的状态信息，网络通信接口用于系统与外部交换数据与指令。
进一步地，所述直流充电设备的输入电压由储能系统通过DC/DC双向变换器输出的电压与AC/DC变换器输出的电压并联或串联组成，利用储能系统输出的功率弥补交流输入功率的不足，从而增大直流充电设备对电动汽车的充电功率，提高充电效率。
进一步地，所述直流充电设备设有电动汽车动力电池自带BMS信息读取装置与读取程序，负责在电动汽车充电时监控其动力电池的状态信息并发送给中央控制器。
进一步地，所述220V交流应急电源的输出电压频率50Hz，由储能系统经过DC/DC双向变换器与DC/AC逆变器二次转换而成，实现在配电网断电时，为家庭的交流负荷提供可直接使用的应急电源。
本发明的有益效果为：
本发明利用储能系统在闲时存储电能，并在电动汽车需要充电时与家庭配电网共同为直流充电设备供电，解决常规家庭配电网对直流充电设备的供电功率不足的问题，降低直流充电时对配电网供电功率的需求，可在常规家庭电网供电下实现电动汽车直流快速充电，大幅提高电动汽车家庭充电的效率；此外，本发明利用DC/DC双向变换器与DC/AC逆变器把储能系统的电能转化为220V交流应急电源，可在配电网断电时为家庭内的交流负荷提供可直接使用的应急电源，保障家庭的应急用电需求。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
具体实施方式
参见图1，本发明公开了一种家庭式电动汽车快速充电系统，包括220V交流配电网、电源传感器、AC/DC变换器、中央控制器、DC/DC双向变换器、储能系统、直流充电设备、DC/AC逆变器与220V交流应急电源， 220V交流配电网通过电源传感器与AC/DC变换器连接，中央控制器分别与AC/DC变换器、DC/DC双向变换器、DC/AC逆变器、直流充电设备相连接，DC/DC双向变换器与储能系统相连接， DC/AC逆变器与220V交流应急电源相连接，组成系统内的电流网络。
储能系统包括储能电池及配套的BMS（电池管理系统），BMS与中央控制器信号连接；中央控制器设有数据处理器、数据存储单元及网络通信接口，并与电源传感器、AC/DC变换器、DC/DC双向变换器、DC/AC逆变器及直流充电设备信号连接。
直流充电设备的输入电压由储能系统通过DC/DC双向变换器输出的电压与AC/DC变换器输出的电压并联或串联组成。
当220V交流配电网首次通电时，AC/DC变换器的输出功率通过DC/DC双向变换器输入储能系统，储能系统进入充电状态。
当储能电池充满电时，保持AC/DC变换器与储能系统的电流通路，系统进入待机状态。
当直流充电设备要为电动汽车充电时，储能系统通过DC/DC双向变换器输出功率至直流充电设备，同时把AC/DC变换器的输出功率切换至直流充电设备，通过两路直流功率叠加，直流充电设备得到大功率直流电源，对电动汽车进行直流快速充电。
当电动汽车充电结束时，系统停止向直流充电设备输出功率，AC/DC变换器的输出功率切换至DC/DC双向变换器输入储能系统，储能系统重新进入充电状态。
当电源传感器侦测到220V交流配电网断电时，系统断开与配电网的电路连接，储能系统通过DC/DC双向变换器输出电压至DC/AC逆变器，DC/AC逆变器把直流输入转化为220V/50Hz交流输出至220V交流应急电源对外供电。
当220V交流配电网断电后再次通电时，储能系统停止输出电压，系统再次连接AC/DC变换器与DC/DC双向变换器的电流通路，储能系统重新进入充电状态。
本发明的快速充电系统用于电动汽车家庭充电时，可在闲时把电能储存在储能系统中，需要充电时利用配电网与储能系统共同对电动汽车进行直流快速充电，可在常规家庭电网供电下大幅提高电动汽车的充电效率，提高电动汽车家庭充电的便利性。
本发明的快速充电系统还具有调频的能力，在充电时利用储能模块输出功率的方式进行功率平衡，可有效抑制电动汽车直流快速充电时对配电网产生的谐波污染，降低充电行为对配电网的冲击，提高配电网运行的安全性。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种家庭式电动汽车快速充电系统，其特征在于：包括220V交流配电网、电源传感器、AC/DC变换器、中央控制器、DC/DC双向变换器、储能系统、直流充电设备、DC/AC逆变器与220V交流应急电源，所述220V交流配电网通过电源传感器与AC/DC变换器连接，所述中央控制器分别与AC/DC变换器、DC/DC双向变换器、DC/AC逆变器、直流充电设备相连接，所述DC/DC双向变换器与储能系统相连接，所述DC/AC逆变器与220V交流应急电源相连接。
2.根据权利要求1所述家庭式电动汽车快速充电系统，其特征在于所述储能系统包括储能电池及配套的BMS（电池管理系统），所述BMS与中央控制器信号连接。
3.根据权利要求1所述家庭式电动汽车快速充电系统，其特征在于所述中央控制器与电源传感器、AC/DC变换器、DC/DC双向变换器、DC/AC逆变器及直流充电设备信号连接。
4.根据权利要求3所述家庭式电动汽车快速充电系统，其特征在于所述中央控制器设有数据处理器、数据存储单元及网络通信接口。
5.根据权利要求1所述家庭式电动汽车快速充电系统，其特征在于所述直流充电设备的输入电压由储能系统通过DC/DC双向变换器输出的电压与AC/DC变换器输出的电压并联或串联组成。
6.根据权利要求1所述家庭式电动汽车快速充电系统，其特征在于所述直流充电设备设有电动汽车动力电池自带BMS信息读取装置与读取程序。
7.根据权利要求1所述家庭式电动汽车快速充电系统，其特征在于所述220V交流应急电源的输出电压频率为50Hz，由储能系统经过DC/DC双向变换器与DC/AC逆变器二次转换而成。
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