CN108390456B - 一种可反向供电的小区电动汽车供电系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可反向供电的小区电动汽车供电系统，包括应急母线、通过切换开关分别与应急母线连接的市电和发电机、输入端与应急母线连接的分支箱、多个分别与分支箱多个输出端连接的双向计量装置、多个充电桩、多个分别串接在各双向计量装置与对应的充电桩之间的充电/反供电装置、设置在应急母线处以采集应急母线所需电容量的采集装置和控制装置，多个电动汽车的电池分别与各充电桩连接。本发明还提供一种可反向供电的小区电动汽车供电方法。本发明能够实现电动汽车与电网的双向供电，在市电断电时优先选择电动汽车为应急母线段反向供电，合理利用电动汽车的电源，保证小区应急负载继续正常工作。

Description

一种可反向供电的小区电动汽车供电系统及方法
技术领域
本发明涉及一种可反向供电的小区电动汽车供电系统及方法。
背景技术
随着全球化石能源的持续短缺及环境问题的日益严峻，节能降耗和减少对化石燃料的依赖已成为世界各国经济为保持持续发展所迫切需要解决的问题。电动汽车具有节能减排的优势，是各国竞相发展的新兴产业。
住宅小区或者综合写字楼(统称为小区)配电室内的低压母线段分为普通母线段和应急母线段，现有小区配电均是实现由电网单向为电动汽车提供充电电源，当市电断电时，电动汽车与电网的联系即断开，而电动汽车作为一种特殊的储能装置，特别是在小区内电动汽车数量较大的情况下，其在市电无法供电时，若能够向电网反向提供电能，特别是向应急母线段反向供电，则能使应急母线段所挂接的应急负载不受市电影响而继续正常工作，但现有技术中并没有公开实现电动汽车反向供电的具体方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种可反向供电的小区电动汽车供电系统及方法，能够实现电动汽车与电网的双向供电，在市电断电时优先选择电动汽车为应急母线段反向供电，合理利用电动汽车的电源，保证小区应急负载继续正常工作。
本发明通过以下技术方案实现：
一种可反向供电的小区电动汽车供电系统，包括应急母线、通过切换开关分别与应急母线连接的市电和发电机、输入端与应急母线连接的分支箱、多个分别与分支箱各输出端连接的双向计量装置、多个充电桩、多个分别串接在各双向计量装置与对应的充电桩之间的充电/反供电装置、设置在应急母线处以采集应急母线所需电容量的采集装置和控制装置，多个电动汽车的电池分别与各充电桩连接，充电/反供电装置包括充电模块和反供电模块，充电模块输入端与双向计量装置连接、输出端与充电桩连接，反供电模块输入端与充电桩连接、输出端与双向计量装置连接，控制装置分别与发电机、切换开关、采集装置、各充电桩、充电模块和反供电模块连接，以根据切换开关反馈的动作信号、应急母线所需用电容量和各充电桩反馈的各电动汽车所能提供的电池电量，控制发电机、各充电模块以及反供电模块的工作状态。
进一步的，所述采集装置包括分别用于采集所述应急母线电压和电流的第一采集模块和第二采集模块、分别与第一采集模块和第二采集模块输出端连接的计算模块，计算模块与所述控制装置无线通信连接。
进一步的，所述充电桩包括用于采集对应的电动汽车的电容量的第三采集模块，第三采集模块与所述控制装置无线通信连接。
进一步的，所述充电模块为整流升压模块，所述反供电模块为逆变模块，整流升压模块和逆变模块均包括开关管，所述控制装置与各开关管连接以控制其动作。
进一步的，所述切换开关为ATS，设置在ATS控制柜中。
进一步的，所述控制装置包括CPU或者微处理器。
进一步的，所述双向计量装置包括具有反向计费功能的电表箱。
进一步的，所述第一采集模块为电压互感器，所述第二采集模块为电流互感器，所述计算模块为单片机。
本发明还通过以下技术方案实现：
一种可反向供电的小区电动汽车供电方法，包括如下步骤：
A、采集装置采集应急母线所需要的用电容量，并反馈至控制装置；
B、市电断电后，各充电桩采集其对应的电动汽车的电池电量，并反馈至控制装置；
C、控制装置根据各充电桩反馈的各电动汽车的电池电量，判断电动汽车总的电池电量是否不小于应急母线所需用电容量，若是，则进入步骤D，否则，进入步骤G；
D、控制装置选择n辆电动汽车进行反供电，n辆电动汽车的电池电量总和应不小于应急母线所需的用电容量，并进入步骤E；
E、控制装置控制步骤D中所述的n辆电动汽车对应的充电模块停止工作、反供电模块开始工作，并进入步骤F；
F、控制装置控制剩余的电动汽车对应的充电模块和反供电模块均停止工作；
G、控制装置向发电机发送启动信号，以使发电机为应急母线提供电源，并控制各电动汽车的充电模块和反供电模块均停止工作。
进一步的，所述步骤E中，控制装置控制充电模块中的开关管断开以使充电模块停止工作，控制反供电模块中的开关管高速动作以使发供电模块开始工作。
本发明具有如下有益效果：
1、市电正常时，可切换开关使市电与应急母线连接，市电依次经由应急母线、分支箱、充电模块和充电桩为电动汽车充电，采集装置采集应急母线所需用电容量，并反馈至控制装置；市电断电时，可切换开关动作，使发电机与应急母线连接，切换开关动作时，向控制装置发送动作信号，各充电电桩也采集其对应的电动汽车的电池电量，并反馈至控制装置，控制装置接收到动作信号后，判断电动汽车总的电池电量是否不小于应急母线所需用电容量，若是，则选择电动汽车为应急母线发供电，并控制所选择的电动汽车的充电模块停止工作、反供电模块开始工作，若否，则选择发电机为应急母线提供电源，从而实现电动汽车与电网的双向供电，在市电断电时优先选择电动汽车为应急母线段反向供电，合理利用电动汽车的电源，减少发电机的燃油消耗，节省能源，且保证小区应急负载继续正常工作。
2、在分支箱多个输出端与对应的充电桩之间串接有双向计量装置，能够实现电动汽车充电和反向供电时均进行计费。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明的原理框图。
其中，1、应急母线；2、分支箱；3、双向计量装置；4、充电/反供电装置； 41、充电模块；42、反供电模块；5、充电桩；6、采集装置；61、第一采集模块；62、第二采集模块；63、计算模块；7、控制装置；8、切换开关；9、发电机；10、市电；11、电动汽车。
具体实施方式
如图1所示，可反向供电的小区电动汽车11供电系统，包括应急母线1、通过切换开关8分别与应急母线1连接的市电10和发电机9、输入端与应急母线1连接的具有多个输出端的分支箱2、多个分别与分支箱2的各输出端连接的双向计量装置3、多个充电桩5、多个分别串接在各双向计量装置3与对应的充电桩5之间的充电/反供电装置4、设置在应急母线1处以采集应急母线1所需用电容量的采集装置6和控制装置7，多个电动汽车11的电池分别与各充电桩5连接，应急母线1、分支箱2、双向计量装置3、充电/反供电装置4和充电桩5之间均通过低压电缆连接。在本实施例中，双向计量装置3包括具有反向计费功能的电表箱，一个电表箱可分别与12个充电桩5连接，即各双向计量装置3对应的充电桩5为小于或者等于12个。
充电/反供电装置4包括充电模块41和反供电模块42，充电模块41输入端与双向计量装置3连接、输出端与充电桩5连接，反供电模块42输入端与充电桩5连接、输出端与双向计量装置3连接，控制装置7分别与发电机9、切换开关8、采集装置6和各充电桩5无线通信连接、与充电模块41和反供电模块42连接，切换开关8具体为ATS(双电源自动切换开关)，设置在ATS控制柜中，现有的ATS控制柜中设置有可获取ATS动作信号的控制模块，市电正常时，切换开关8使市电 10与应急母线1连接，以使市电10为应急母线1提供电源，市电断电时，切换开关8动作，使发电机9与应急母线1连接，ATS控制柜的控制模块获取ATS动作信号后，反馈至控制装置7，控制装置7根据该动作信号、应急母线1所需用电容量和各充电桩5反馈的各电动汽车11所能提供的电池电量，控制发电机9、各充电模块41以及反供电模块42的工作状态。
充电模块41为现有技术中的整流升压模块，反供电模块42则为现有技术中的逆变模块，整流升压模块和逆变模块均包括开关管(如IGBT管)，控制装置7 与各开关管连接以控制其动作。
采集装置6包括分别用于采集应急母线1电压和电流的第一采集模块61和第二采集模块62、分别与第一采集模块61和第二采集模块62输出端连接的计算模块63，计算模块63与控制装置7无线通信连接，其中，第一采集模块61为电压互感器，第二采集模块62为电流互感器，计算模块63为单片机，单片机具体型号为80c51。
充电桩5包括用于采集对应的电动汽车11的电池电量的第三采集模块，第三采集模块与控制装置7无线通信连接，现有充电桩5中即设置有第三采集模块。
控制装置7包括CPU，具体型号为Pentium E6500。
可反向供电的小区电动汽车供电方法，包括如下步骤：
A、采集装置6采集应急母线1所需要的用电容量，并反馈至控制装置7，具体为，通过第一采集模块61采集应急母线1电压，通过第二采集模块62采集应急母线1电流，并通过计算模块63根据采集的电压和电流计算用电容量，用电容量为电压与电流的乘积；
B、市电断电后，各充电桩5的第三采集模块采集其对应的电动汽车11的电池电量，并反馈至控制装置7；
C、控制装置7根据各充电桩5反馈的各电动汽车11的电池电量，判断电动汽车11总的电池电量是否不小于应急母线1所需用电容量，若是，则进入步骤D，否则，进入步骤G；
D、控制装置7选择n辆电动汽车11进行反供电，n辆电动汽车11的电池电量总和应不小于应急母线1所需的用电容量，并进入步骤E；
E、控制装置7控制步骤D中的n辆电动汽车11对应的充电模块41停止工作、反供电模块42开始工作，具体为：控制装置7控制充电模块41中的开关管断开以使充电模块41停止工作，控制反供电模块42中的开关管高速动作以使反供电模块开始工作，并进入步骤F；
F、控制装置7控制剩余的电动汽车11对应的充电模块41和反供电模块41 均停止工作，即控制这些充电模块41和反供电模块42的开关管均断开；
G、控制装置7向发电机9发送启动信号，以使发电机9为应急母线1提供电源，并控制各电动汽车11的充电模块41和反供电模块42均停止工作，控制装置7与发电机9无线通信连接以向其发送启动指令，为现有技术。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种可反向供电的小区电动汽车供电系统，其特征在于：包括应急母线、通过切换开关分别与应急母线连接的市电和发电机、输入端与应急母线连接的分支箱、多个分别与分支箱各输出端连接的双向计量装置、多个充电桩、多个分别串接在各双向计量装置与对应的充电桩之间的充电/反供电装置、设置在应急母线处以采集应急母线所需电容量的采集装置和控制装置，多个电动汽车的电池分别与各充电桩连接，充电/反供电装置包括充电模块和反供电模块，充电模块输入端与双向计量装置连接、输出端与充电桩连接，反供电模块输入端与充电桩连接、输出端与双向计量装置连接，控制装置分别与发电机、切换开关、采集装置、各充电桩、充电模块和反供电模块连接，以根据切换开关反馈的动作信号、应急母线所需用电容量和各充电桩反馈的各电动汽车所能提供的电池电量，控制发电机、各充电模块以及反供电模块的工作状态；
可反向供电的小区电动汽车供电方法，包括如下步骤：
A、采集装置采集应急母线所需要的用电容量，并反馈至控制装置；
B、市电断电后，各充电桩采集其对应的电动汽车的电池电量，并反馈至控制装置；
C、控制装置根据各充电桩反馈的各电动汽车的电池电量，判断电动汽车总的电池电量是否不小于应急母线所需用电容量，若是，则进入步骤D，否则，进入步骤G；
D、控制装置选择n辆电动汽车进行反供电，n辆电动汽车的电池电量总和应不小于应急母线所需的用电容量，并进入步骤E；
E、控制装置控制步骤D中所述的n辆电动汽车对应的充电模块停止工作、反供电模块开始工作，并进入步骤F；
F、控制装置控制剩余的电动汽车对应的充电模块和反供电模块均停止工作；
G、控制装置向发电机发送启动信号，以使发电机为应急母线提供电源，并控制各电动汽车的充电模块和反供电模块均停止工作；
所述步骤E中，控制装置控制充电模块中的开关管断开以使充电模块停止工作，控制反供电模块中的开关管高速动作以使发供电模块开始工作。
2.根据权利要求1所述的一种可反向供电的小区电动汽车供电系统，其特征在于：所述采集装置包括分别用于采集所述应急母线电压和电流的第一采集模块和第二采集模块、分别与第一采集模块和第二采集模块输出端连接的计算模块，计算模块与所述控制装置无线通信连接。
3.根据权利要求2所述的一种可反向供电的小区电动汽车供电系统，其特征在于：所述充电桩包括用于采集对应的电动汽车的电容量的第三采集模块，第三采集模块与所述控制装置无线通信连接。
4.根据权利要求3所述的一种可反向供电的小区电动汽车供电系统，其特征在于：所述充电模块为整流升压模块，所述反供电模块为逆变模块，整流升压模块和逆变模块均包括开关管，所述控制装置与各开关管连接以控制其动作。
5.根据权利要求4所述的一种可反向供电的小区电动汽车供电系统，其特征在于：所述切换开关为ATS，设置在ATS控制柜中。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种小区电动汽车的供电系统，其特征在于：所述控制装置包括CPU或者微处理器。
7.根据权利要求1-5任一所述的一种小区电动汽车的供电系统，其特征在于：所述双向计量装置包括具有反向计费功能的电表箱。
8.根据权利要求2-5任一所述的一种小区电动汽车的供电系统，其特征在于：所述第一采集模块为电压互感器，所述第二采集模块为电流互感器，所述计算模块为单片机。
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GR01 Patent grant
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Inventor after: Wang Jinta

Inventor after: Yang Zhenjun

Inventor after: Chen Weiqiang

Inventor after: Ma Xiaoyong

Inventor before: Wang Jinta

Inventor before: Yang Zhenjun

Inventor before: Chen Weiqiang

Inventor before: Pan Zeyuan