CN108206562A - 用于电动车的充电系统及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电动车的充电系统，包括控制单元、清洁能源单元、储能单元和充电单元，充电单元分别与市电、清洁能源单元和储能单元相连，用于接收电能并对电动车充电；储能单元分别与市电和清洁能源单元相连，用于接收电能并储存；控制单元与清洁能源单元、储能单元和充电单元相连，用于控制各单元的电能流动；充电单元包括一个以上充电组件和储能模块，各充电组件通讯连接，各储能模块相互连接。本发明还公开了一种充电方法，包括独立充电模式和组网充电模式，在独立充电模式时，单个充电组件给单个负载充电；在组网充电模式，多个充电组件共同给单个负载充电。本发明的充电系统及方法均具有适用于不同大小负载、提高充电精度等优点。

Description

用于电动车的充电系统及其充电方法

本发明申请是申请号2017108407912的分案申请。

技术领域

本发明主要涉及电动车技术领域，特指一种用于电动车的充电系统及其充电方法。

背景技术

随着我国经济的迅猛发展，交通工具也有很大的改善，作为近几年新发展起来的新型交通工具--电动车，有轻便、环保、经济等很多其它交通工具所不具备的优点，同时随着中国城市路建、路况的日新完善，效率更好经济实用的电动车代替传统自行车或者汽车也已是一个不可逆转的市场需求趋势。而在当下，正开始走向成熟成形的电动车行业，其投资规模可大可小，投资链条可长可短，其生产及配套、区域经销、店面销售、售后有偿服务等，均呈现出极高的市场价值，电动车因其充电过程的漫长，每次出行都需要估算电池充电容量与行驶路程，经常因电池容量不足而给日常使用带来诸多不便。故作为清洁能源交通工具的后勤措施，电动车充电站已有代替汽车加油站成为城市内主要基础设施的趋势。

据了解，充电站基本结构由初级一次侧充电机(为再生储能蓄电池充电)、储能蓄电池、次级二次侧快速充电机(为电动车充电)、再生蓄电池检修机、计费控制系统，线缆配电系统和机房组成。此外，充电站的工作原理为：平时(夜间优先)电网电力通过初级一次侧充电机向再生蓄电池进行储能充电，由于储能充电时没有时间要求，因而可用小电流慢速充电，充电电流可根据蓄电池电量自动安排充电时间，最大程度的使用夜间低谷电力。当需要为电动车充电时，根据电动车的允许最大充电电流和电压，通过次级二次侧快速充电机向电动车进行快速充电，由于充电过程是从储能蓄电池向电动车“倒压”，而不是直接取自电网，因而对电网没有任何干扰(如果直接从电网高功率取电，会严重干扰电网，不仅影响其它用户，而且威胁电网设备)。充电站可安装于公共停电场、大型购物中心、可停车的路边地、高速路服务区、居住小区、单位、写字楼等任意允许供电的地点。但是以上充电系统仅仅考虑的为电动车进行快速充电，而在电网负载较大时易导致电动车充电时供电不足，同时进一步加剧了电网波动，形成恶性循环。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、适用不同充电负载，提高充电精度的用于电动车的充电系统，并相应提供一种操作简便的用于电动车的充电方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于电动车的充电系统，包括控制单元、清洁能源单元、储能单元和充电单元，所述充电单元分别与市电、清洁能源单元和储能单元相连，用于接收市电、清洁能源单元和储能单元的电能并向电动车进行充电；所述储能单元分别与市电和清洁能源单元相连，用于接收市电和清洁能源单元的电能进行储存；所述控制单元与清洁能源单元、储能单元和充电单元均相连，用于控制各单元之间的电能流动；所述充电单元包括一个以上充电组件和储能模块，各充电组件之间通讯连接，各储能模块之间相互连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述充电组件包括充电管理模块和充电桩，所述充电管理模块与充电桩相连，用于控制充电桩对电动车进行充电。

所述充电桩包括直流充电桩和交流充电桩。

所述清洁能源单元为光伏发电、生物能发电、风力发电、水力发电、地热能发电或海潮发电；当所述清洁能源单元为光伏发电时，所述光伏发电面板安装于电动车雨棚上。

还包括三个相互并联的回路，分别连接至市电、储能单元和清洁能源单元，三个并联回路之间均设置有开关，三个回路并联后共同与充电单元相连。

所述市电回路中设置有第一开关，储能单元回路中串联有第二开关；清洁能源单元回路中串联有第三开关；所述市电回路与储能单元回路中间设有第四开关，所述储能单元回路与清洁能源单元回路中间设有第五开关；通过五个开关的开关实现电能的流动。

本发明还公开了一种基于如上所述的用于电动车的充电系统的充电方法，所述市电、清洁能源单元、储能单元与充电单元之间能量流动方式包括：市电正常为公用设备供电，由储能单元和清洁能源单元和储能单元共同为充电单元供电；市电正常为公用设备供电，储能单元为闲置状态，由清洁能源单元为充电单元充电；市电正常为公用设备供电，充电单元为闲置状态，由清洁能源单元为储能单元充电；市电正常为公用设备供电，同时为储能单元充电，清洁能源单元为充电单元充电；市电正常为公用设备供电，同时和清洁能源单元一起为充电单元充电；市电正常为公用设备供电，同时储能单元和清洁能源单元为部分公用设备供电，充电单元处于闲置状态；市电正常为公用设备供电，同时和清洁能源单元一起为储能单元充电，充电单元闲置。

作为上述技术方案的进一步改进：

其中充电单元也包括独立充电模式和组网充电模式，在独立充电模式时，单个充电组件给单个负载充电；在组网充电模式时，多个充电组件共同给单个负载充电。

在组网充电模式时，以其中一个充电组件为主机，其它充电组件为从机，各从机均与主机相连。

在组网充电模式时，再进一步设置充电组件为恒压或恒流方式。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的用于电动车的充电系统，采用一个以上的充电组件和储能模块对充电桩进行充电，各充电组件可独立运行也可任意组合，从而能够针对不同的充电负载进行组合，满足不同充电负载的需求，而且能够提高充电的调节精度、提高工作效率。本发明的用于电动车的充电方法，同样具有如上充电系统所述的优点，而且操作简便、易于实现。

附图说明

图1为本发明的电气原理方框图。

图2为本发明在具体应用时的实施例图。

图3为本发明在具体应用时的电路原理图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1和图2所示，本实施例的用于电动车的充电系统，包括控制单元、清洁能源单元、储能单元和充电单元，充电单元分别与市电、清洁能源单元和储能单元相连，用于接收市电、清洁能源单元和储能单元的电能并向电动车进行充电；储能单元分别与市电和清洁能源单元相连，用于接收市电和清洁能源单元的电能进行储存；控制单元与清洁能源单元、储能单元和充电单元均相连，用于控制各单元之间的电能流动；充电单元包括一个以上充电组件和储能模块，各充电组件之间通讯连接，各储能模块之间相互连接。本发明的用于电动车的充电系统，采用一个以上的充电组件和储能模块对充电桩进行充电，各充电组件可独立运行也可任意组合，从而能够针对不同的充电负载进行组合，满足不同充电负载的需求，而且能够提高充电的调节精度、提高工作效率。

本实施例中，充电组件包括充电管理模块和充电桩，充电管理模块与充电桩相连，用于控制充电桩对电动车进行充电。另外，充电桩包括直流充电桩和交流充电桩。具体地，如图2所示，共包括15个充电桩(14个交流充电桩和1个直流充电桩)，其中3个交流充电桩和1个直流充电桩带独立的储能模块。另外，对于电动车的具体充电过程同现有技术，在此不再赘述。

本实施例中，清洁能源单元为光伏发电、生物能发电、风力发电、水力发电、地热能发电或海潮发电；当清洁能源单元为光伏发电时，光伏发电面板安装于电动车雨棚上。各储能单元则均安装于一箱体内，箱体采用户外集装箱的形式，安置于电动车雨棚的一侧；其中光伏发电装置的具体结构可采用市场上常规的方案，在此不再赘述。

本实施例中，还包括三个相互并联的回路，分别连接至市电、储能单元和清洁能源单元，三个并联回路之间均设置有开关，三个回路并联后共同与充电单元相连。市电回路中设置有第一开关QF1，储能单元回路中串联有第二开关QF2；清洁能源单元回路中串联有第三开关QF3；所述市电回路与储能单元回路中间设有第四开关QF4，所述储能单元回路与清洁能源单元回路中间设有第五开关QF5；通过五个开关的开关实现电能的流动。如图3所示，QF1为市电主控开关，QF2为储能站主控开关，QF3为光伏发电主控开关，QF6为公共设备的主控开关，QF7为充电桩主控开关。QF4、QF5为中间联络开关，为了实现不同工作场景的切换。QF7后接15组充电组件(充电桩)，另外接一组AC220V 1kW电灯电源。充电桩分别有1组AC380V 30kW、3组AC220V 7kW、11组AC220V 4kW。

本发明还公开了一种基于如上所述的用于电动车的充电系统的充电方法，市电、清洁能源单元、储能单元与充电单元之间能量流动方式包括七个：

市电正常为公用设备供电，由储能单元和清洁能源单元和储能单元共同为充电单元供电；(当储能单元电量不够时，阳光充足的情况下，切换到工作场景2；当储能单元电量不够、阳光不充足的情况下切换到工作场景5)；

2、市电正常为公用设备供电，储能单元为闲置状态，由清洁能源单元为充电单元充电；(当储能单元电量不够时，阳光充足的情况下，切换到工作场景2；当储能单元电量不够、阳光不充足的情况下切换到工作场景5)；

3、市电正常为公用设备供电，充电单元为闲置状态，由清洁能源单元为储能单元充电；(当阳光不充足时，切换到工作场景7)；

4、市电正常为公用设备供电，同时为储能单元充电，清洁能源单元为充电单元充电；当阳光不充足时，切换到工作场景1；

5、市电正常为公用设备供电，同时和清洁能源单元一起为充电单元充电；

6、市电正常为公用设备供电，同时储能单元和清洁能源单元为部分公用设备供电，充电单元处于闲置状态；

7、市电正常为公用设备供电，同时和清洁能源单元一起为储能单元充电，充电单元闲置。

本实施例中，充电单元中也包括独立充电模式和组网充电模式，在独立充电模式时，单个充电组件给单个小负载充电；在组网充电模式，多个充电组件共同给单个大负载充电，从而能够针对不同的充电负载进行组合，满足不同充电负载的需求，而且能够提高充电的调节精度、提高工作效率。

本实施例中，在组网充电模式时，以其中一个充电组件为主机，其它充电组件为从机，各从机均与主机相连。其中各从机将自己的工作状态参数(包括输出电压、电流)发送至主机，由主机再计算总电压和总电流，再进行充电作业状态的监控。

本实施例中，在组网充电模式时，再进一步设置充电组件为恒压或恒流方式。在恒流方式，主机将总电流平均分配至单个充电组件，由单个充电组件对应的充电管理模块进行充电电流的控制；在恒压方式时，主机控制总的输出电压，再根据总电流计算每个充电组件的电流，再调节各个充电组件的输出电压来调节输出电流至给定值。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于电动车的充电系统，其特征在于，包括控制单元、清洁能源单元、储能单元和充电单元，所述充电单元分别与市电、清洁能源单元和储能单元相连，用于接收市电、清洁能源单元和储能单元的电能并向电动车进行充电；所述储能单元分别与市电和清洁能源单元相连，用于接收市电和清洁能源单元的电能进行储存；所述控制单元与清洁能源单元、储能单元和充电单元均相连，用于控制各单元之间的电能流动；所述充电单元包括一个以上充电组件和储能模块，各充电组件之间通讯连接，各储能模块之间相互连接。

2.根据权利要求1所述的用于电动车的充电系统，其特征在于，所述充电组件包括充电管理模块和充电桩，所述充电管理模块与充电桩相连，用于控制充电桩对电动车进行充电。

3.根据权利要求2所述的用于电动车的充电系统，其特征在于，所述充电桩包括直流充电桩和交流充电桩。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的用于电动车的充电系统，其特征在于，所述清洁能源单元为光伏发电、生物能发电、风力发电、水力发电、地热能发电或海潮发电；当所述清洁能源单元为光伏发电时，所述光伏发电面板安装于电动车雨棚上。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的用于电动车的充电系统，其特征在于，还包括三个相互并联的回路，分别连接至市电、储能单元和清洁能源单元，三个并联回路之间均设置有开关，三个回路并联后共同与充电单元相连。

6.根据权利要求5所述的用于电动车的充电系统，其特征在于，所述市电回路中设置有第一开关，储能单元回路中串联有第二开关；清洁能源单元回路中串联有第三开关；所述市电回路与储能单元回路中间设有第四开关，所述储能单元回路与清洁能源单元回路中间设有第五开关；通过五个开关的开关实现电能的流动。

7.一种基于权利要求1至6中任意一项所述的用于电动车的充电系统的充电方法，其特征在于，市电、清洁能源单元、储能单元与充电单元之间能量流动方式包括：市电正常为公用设备供电，由储能单元和清洁能源单元和储能单元共同为充电单元供电；市电正常为公用设备供电，储能单元为闲置状态，由清洁能源单元为充电单元充电；市电正常为公用设备供电，充电单元为闲置状态，由清洁能源单元为储能单元充电；市电正常为公用设备供电，同时为储能单元充电，清洁能源单元为充电单元充电；市电正常为公用设备供电，同时和清洁能源单元一起为充电单元充电；市电正常为公用设备供电，同时储能单元和清洁能源单元为部分公用设备供电，充电单元处于闲置状态；市电正常为公用设备供电，同时和清洁能源单元一起为储能单元充电，充电单元闲置。

8.根据权利要求7所述的充电方法，其特征在于，其中充电单元也包括独立充电模式和组网充电模式，在独立充电模式时，单个充电组件给单个负载充电；在组网充电模式时，多个充电组件共同给单个负载充电。

9.根据权利要求8所述的充电方法，其特征在于，在组网充电模式时，以其中一个充电组件为主机，其它充电组件为从机，各从机均与主机相连。

10.根据权利要求8所述的充电方法，其特征在于，在组网充电模式时，再进一步设置充电组件为恒压或恒流方式。