CN110015015B - 一种储能快充的充电桩系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能快充的充电桩系统，包括充电桩主控制模块、充电桩APP、数据存储模块、充电基础电路模块和储能电池模块；充电桩主控制模块用于控制充电桩与电网、汽车、用户之间的交互；充电桩APP用于传递电网、用户、汽车、充电桩之间的信息，结算、定位和共享信息；数据存储模块用于存储充电信息、汽车状况和用户信息；充电基础电路模块用于电能的传输；储能电池模块与主电路相连，不充电时参与V2G行为与电网互动，充电时可以与电网同时给汽车充电。本发明通过APP查询充电桩位置和使用情况，预约充电，充电支付，灵活选择充电模式，操作简单，大大改善新能源汽车用户充电体验。

Description

一种储能快充的充电桩系统
技术领域
本发明涉及新能源电动汽车领域的配套设施充电桩，具体涉及一种储能快充的充电桩系统。
背景技术
受益于新能源汽车应用的快速增长，我国新能源汽车充电设施行业将迎来巨大的发展空间，目前充电设施供需之间的矛盾日益突出。
现有的充电方式行为单一，充电时间长，效率低，依赖电网供电，抗干扰能力弱，不具备自我调节功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种储能快充的充电桩系统，解决现有充电桩运行模式单一，效率低下，维护成本高的问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种储能快充的充电桩系统，包括充电桩主控制模块、充电桩APP、数据存储模块、充电基础电路模块和储能电池模块；
所述充电桩主控制模块用于控制充电桩与电网、汽车、用户之间的交互，驱动电路以及数据采集；
所述充电桩APP用于传递电网、用户、汽车、充电桩之间的信息，结算、定位和共享信息；
所述数据存储模块用于存储充电信息、汽车状况和用户信息；
所述充电基础电路模块用于电能的传输，实现电池与电网充放电双向互动；
所诉储能电池模块与主电路相连，不充电时参与V2G行为与电网互动，充电时与电网同时给汽车充电。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)基于无线互联网+，通过手机APP来查询充电站，引导用户充电，APP自助结账，操作方便，迎合现在人的消费习惯；(2)充电桩相比普通充电桩，引用V2G(Vehicle-to-grid)技术，可以实现汽车电池组与储能电池组的能量回流电网，在用电紧张时缓解电网压力，在用电谷峰时，存储多余电量，节省资源；(3)充电桩引入的储能电池组，一方面，参与V2G调控，充分调动充电站的功能，参与电网的调控，另一方面，采用储能电池，对原有充电桩不需要做很大的增容改造就可以实现快充功能；(4)利用充电桩的数据采集系统采集数据进行大数据处理，了解用户充电习惯，推测电动车地区数量以及充电需求，不断优化充电站建设。
附图说明
图1是本发明储能快充的充电桩系统整体结构框图。
图2是充电桩主控制模块结构图。
图3是储能快充的充电桩系统的软件流程图。
具体实施方式
结合图1、图2，一种储能快充的充电桩系统，包括充电桩主控制模块、充电桩APP、数据存储模块、充电基础电路模块和储能电池模块；
所述充电桩主控制模块用于控制充电桩与电网、汽车、用户之间的交互，驱动电路以及数据采集；
所述充电桩APP用于传递电网、用户、汽车、充电桩之间的信息，结算、定位和共享信息；
所述数据存储模块用于存储充电信息、汽车状况和用户信息；
所述充电基础电路模块用于电能的传输，实现电池与电网充放电双向互动；
所诉储能电池模块与主电路相连，不充电时参与V2G行为与电网互动，充电时与电网同时给汽车充电。
所述充电桩主控制模块包括主控制芯片STM32、LCD显示屏2、保护单元3、SOC估量4、智能电表5、射频读卡器6、存储单元7、辅助电源8、数据采集系统9、驱动系统10和人机交互系统11；
所述主控制芯片1用于整体控制和运算；
所述LCD显示屏2用于显示消费信息、用户信息、汽车电池组数据、实时电价和充电桩信息；
所述保护单元3用于过压过载过流保护；
所述SOC(State of Charge)估量4用于计算电动汽车电池组以及储能电池的剩余电量；
所述智能电表5根据不同的充电行为和不同的电价费用，峰谷分时计价。
所述射频读卡器6用于读取用户电卡信息；
所述辅助电源8用于给整个控制系统供电；
所述数据采集系统9用于采集电动汽车电池组、储能电池模块、电网以及充电桩的实时状况；
所述驱动系统10利用继电器来控制能量的转移，控制充放电行为；
所述人机交互系统11用于实现用户与充电桩的信息交换。
进一步的，所述充电桩APP实时读取剩余电量以及估算出可行驶里程数，同时显示充电桩的位置，估算出距离，然后通过自带导航引导车主到充电站充电，用户扫描充电桩屏幕上的二维码，获取信息，自助填写需求，选择充电模式，确认以后，插上插头充电，充电信息实时反馈给车主，充电完成，拔掉充电头，最后结算电费；同时支持电卡消费，插入卡片，输入账户信息，最后在插卡结算。
进一步的，所述SOC估量4实时监督充电过程中汽车电池组电量的变化，根据用户选择的充电模式，调整充电行为，确保电动汽车电池组在可充电时间里达到用户要求。
进一步的，数据采集系统9通过传感器采集用户充电信息、电网负荷信息和储能电池信息，发送给主控制芯片STM32，由主控制芯片STM32决定充放电行为；在电网负荷高峰期，停止充电行为，将储能电池与汽车车载电池的多余电量反馈给电网，在电网负荷谷峰期，将电网电量充入储能电池与汽车车载电池，程序默认优先给汽车车载电池供电；
同时，数据采集器将充电桩自身检修信息反馈给控制器，支持后期的维护跟检修。采集充电桩的使用信息，以便用于后期对充电站的建设给出参考建议。
所述智能电表，实行“峰谷分时计价”，在用电高峰期，通过电网将信息反馈到各充电站，提高电价，引导用户分时充电，同时通过提高用户将车载电池电能回充给电网的电费，鼓励用户参与V2G活动，实现电厂与用户的双赢；在用电低谷时，引导用户以一个较低的价格进行充电。智能电表能够实时反应当前电网负荷，通过电价来引导用户充电行为，给用户电费结算提供方便。
所述充电基础电路模块，在现行充电桩都是单一线路情况下，由电网供电，而本发明是在原有基础上，增加一条线路，分离充放电线路，实现AC/DC双向充放电行为，改造方便。
所述储能电池组，在充电桩闲置时，电网低谷期储蓄电能；在电网高峰期，参与V2G活动，将电能回馈给电网。同时，在充电时，储能电池按照充电模式，与电网协作，加大充电电流实现快充。
本发明有三种充电模式：(1)常规充电模式，即插即充，不考虑其他任何情况，同时储能电池的存在，实现大电流快充，减少用户等待时间，提高充电体验；(2)V2G充电模式，主要在保证离开时有充足电量的情况下，充电桩会根据用户填写的参数，做出最优的判断，然后根据电网的需求，确认汽车电池组与储能电池参与V2G行为的时长；(3)有序充电模式，用户填写可充电时长以及需要充满的电量，通过计算以后，将低谷时充电时间延长，高峰时充电时长减少，分价计算电费，降低用户成本，同时减轻电网负荷压力。
如图3所示，图3为储能快充的充电桩系统的软件运行流程图，用户下载配套APP以后，注册账户，填写信息，支付一定的押金。部分充电站也会推出电卡消费，申请填写信息，缴纳一定押金以后，就可以使用。
用户通过手机APP即可查询附近充电站位置，闲置充电桩信息，然后通过导航，方便快捷的到达目的地充电站，找到空置充电桩。
用户通过手机扫描二维码，在手机上自助完成信息的填写，选择充电模式，在停留时间较短的情况的下，选择常规充电模式；在单位，小区地下停车场等停留时间足够长的，可以选择V2G模式；如果用户不想参与V2G活动，可以选择有序充电模式，在保证足够电量的情况下，在用电低谷期自动进行充电。
选择好模式以后，插上充电器，开始充电，同时手机APP会随时显示电量，预计充满时长，消费收益等信息，用户也可以随时更改设置，也便配合自己的出行，最后只需拔掉插头放好，用APP进行结算，如果忘记结算，下次再充电时，会要求先结算再充电；插卡的话，需要再次插入卡片，进行结算，如果余额不足，也可以进行欠款结算，下次记得充值就行了，用起来非常方便。

Claims (1)

1.一种储能快充的充电桩系统，其特征在于，包括充电桩主控制模块、充电桩APP、数据存储模块、充电基础电路模块和储能电池模块；
所述充电桩主控制模块用于控制充电桩与电网、汽车、用户之间的交互，驱动电路以及数据采集；
所述充电桩APP用于传递电网、用户、汽车、充电桩之间的信息，结算、定位和共享信息；
所述数据存储模块用于存储充电信息、汽车状况和用户信息；
所述充电基础电路模块用于电能的传输，实现电池与电网充放电双向互动；
所述储能电池模块与主电路相连，不充电时参与V2G行为与电网互动，充电时与电网同时给汽车充电；
所述充电桩主控制模块包括主控制芯片STM32(1)、LCD显示屏(2)、保护单元(3)、SOC估量(4)、智能电表(5)、射频读卡器(6)、存储单元(7)、辅助电源(8)、数据采集系统(9)、驱动系统(10)和人机交互系统(11)；
所述主控制芯片STM32(1)用于整体控制和运算；
所述LCD显示屏(2)用于显示消费信息、用户信息、汽车电池组数据、实时电价和充电桩信息；
所述保护单元(3)用于过压过载过流保护；
所述SOC估量(4)用于计算电动汽车电池组以及储能电池的剩余电量；
所述智能电表(5)根据不同的充电行为和不同的电价费用，峰谷分时计价；
所述射频读卡器(6)用于读取用户电卡信息；
所述辅助电源(8)用于给整个充电桩主控制模块供电；
所述数据采集系统(9)用于采集电动汽车电池组、储能电池模块、电网以及充电桩的实时状况；
所述驱动系统(10)利用继电器来控制能量的转移，控制充放电行为；
所述人机交互系统(11)用于实现用户与充电桩的信息交换；
所述充电桩APP实时读取剩余电量以及估算出可行驶里程数，同时显示充电桩的位置，估算出距离，然后通过自带导航引导车主到充电站充电，用户扫描充电桩屏幕上的二维码，获取信息，自助填写需求，选择充电模式，确认以后，插上插头充电，充电信息实时反馈给车主，充电完成，拔掉充电头，最后结算电费；同时支持电卡消费，插入卡片，输入账户信息，最后在插卡结算；
所述SOC估量(4)实时监督充电过程中汽车电池组电量的变化，根据用户选择的充电模式，调整充电行为；
数据采集系统(9)通过传感器采集用户充电信息、电网负荷信息和储能电池信息，发送给主控制芯片STM32(1)，由主控制芯片STM32(1)决定充放电行为；
所述智能电表，实行“峰谷分时计价”，在用电高峰期，通过电网将信息反馈到各充电站，提高电价，引导用户分时充电，同时通过提高用户将车载电池电能回充给电网的电费；在用电低谷时，引导用户以一个较低的价格进行充电；
所述充电基础电路模块在原有基础上，增加一条线路，分离充放电线路，实现AC/DC双向充放电行为；
充电桩系统有三种充电模式：(1)常规充电模式，即插即充，不考虑其他任何情况；(2)V2G充电模式，在保证离开时有充足电量的情况下，充电桩会根据用户填写的参数，做出最优的判断，然后根据电网的需求，确认汽车电池组与储能电池参与V2G行为的时长；(3)有序充电模式，用户填写可充电时长以及需要充满的电量，通过计算以后，将低谷时充电时间延长，高峰时充电时长减少，分价计算电费。
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