CN111130175A - 基于退役动力电池的储能公交站点及其电源控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于退役动力电池的储能公交站点的电源控制方法，包括以下步骤：当处于夜间时，由低压电池给公交站点用电设备供电；当低压电池电压低于阈值A时，所述退役动力电池组件开始工作，给低压电池充电；当处于白天时，由低压电池给公交站点的用电设备供电,并且同时太阳能电池板给所述退役动力电池组件充电；当低压电池电压低于阈值A时，或者低压电池的电量低于阈值B时,由太阳能电池板给低压电池充电；当太阳能的供电无法满足用电需求的时候，由退役动力电池组件给低压电池快速供电；当低压电池电量达到80％时，再由太阳能电池板给低压电池供电。通过电能的梯次利用，节约成本，保护环境。

Description

基于退役动力电池的储能公交站点及其电源控制方法
技术领域
本发明涉及公交站点的电源控制技术领域，特别涉及一种基于退役动力电池的储能公交站点及其电源控制方法。
背景技术
目前，汽车在全球保有量的不断增加使人类面临能源短缺、全球变暖、空气质量水平下降等诸多挑战，纯电动汽车的使用越来越普及了。纯电动汽车是一种节能、环保、可持续发展的新型交通工具，具有广阔的发展前景。但是随着纯电动汽车的普及，越来越多的动力电池接近报废的年限了，一旦报废，就会面临难以处理的问题。虽然说纯电动汽车采用电池无排放，但是动力电池本身并不是零污染，并且数量较大的报废动力电池的安置也是一个问题。
随着人们工作节奏的加快，公交站点是人们每天工作的必经之地，当天气炎热的时候，由于公交站点并没有任何降温设备，人们在候车时会感觉很热甚至不适，影响人们工作状态。当晚上的时候如果没有照明设施，在遇到公交站点有障碍的情况下，不利于候车人判断路面情况，容易引发安全事故，所以公交站点的配套设备的齐全越来越迫切。另外，公交站点如果配备比较多的用电设备，那么对电源的要求也很高，如果仅仅利用市电供电，那么必将带来很大的电能消耗。
发明内容
本发明提供了一种基于退役动力电池的储能公交站点及其电源控制方法，可以有效解决上述问题。
本发明是这样实现的：
一种基于退役动力电池的储能公交站点，包括：公交站点用电设备，包括安装于公交站点的电子站牌、照明灯和电子风扇，为候车乘客提供便捷；低压电池，用于为所述公交站点用电设备直接供电；DC-DC转换器，与所述低压电池连接，用于将输入的高压转换为低压给所述低压电池充电；退役动力电池组件，采用电动汽车用过的退役动力电池，为所述低压电池充电；太阳能电池板，用于给所述退役动力电池组件或者所述低压电池充电；高压分线盒，与所述太阳能电池板、所述退役动力电池组件以及所述DC-DC转换器连接，用于将高压分成多路电压以供负载使用，同时保护电路；BMS，电池管理系统，控制所述太阳能电池板、所述退役动力电池组件以及所述低压电池之间的工作状态。
一种基于退役动力电池的储能公交站点的电源控制方法，包括以下步骤：
S1:当处于夜间时，由低压电池给公交站点用电设备供电；当低压电池电压低于阈值A时，所述退役动力电池组件开始工作，给低压电池充电；
S2:当处于白天时，由低压电池给公交站点的用电设备供电,并且同时太阳能电池板给所述退役动力电池组件充电；
S21:当低压电池电压低于阈值A时，或者低压电池的电量低于阈值B时,由太阳能电池板给低压电池充电；
S22:当太阳能的供电无法满足用电需求的时候，由退役动力电池组件给低压电池快速供电；
S23:当低压电池电量达到80％时，再由太阳能电池板给低压电池供电。
作为进一步改进的，在以上步骤中，进一步包括所述BMS实时监测低压电池的电压。
作为进一步改进的，所述太阳能电池板进一步包括太阳能控制器，所述低压电池为12V的电池。
作为进一步改进的，在步骤S1中，进一步包括所述太阳能控制器控制所述太阳能电池板与所述高压分线盒断开连接，此时所述太阳能电池板与所述退役动力电池组件之间断开连接，所述太阳能电池板不参与工作。
作为进一步改进的，所述步骤S2中进一步包括：所述高压分线盒与所述DC-DC转换器断开连接。
作为进一步改进的，所述步骤S21中，进一步包括所述太阳能控制器与所述退役动力电池组件之间的连接断开，所述高压分线盒与所述DC-DC转换器之间的连接接通。
作为进一步改进的，所述步骤S21中，进一步包括所述太阳能电池板通过所述太阳能控制器以及所述DC-DC转换器，直接给所述低压电池供电。
作为进一步改进的，所述步骤S22中，进一步包括所述太阳能控制器断开所述太阳能电池板与所述低压电池之间电路的连接，并且所述退役动力电池组件与所述低压电池之间的连接接通，由所述退役动力电池组件给所述低压电池快速供电。
作为进一步改进的，所述步骤S23中，当所述低压电池的电量达到80％时，退役动力电池组件与所述低压电池之间的连接断开，所述太阳能电池板与所述低压电池之间的连接接通，再由所述太阳能电池板给所述低压电池供电。
本发明的有益效果是：本发明的公交站点利用退役动力电池提供电源，并且结合太阳能电池板进行储能供电，夜间时由低压电池给负载供电，当低压电池电压不足时，由退役动力电池给低压电池充电以维持负载的工作。在白天时，首先通过低压电池给负载供电，当低压电池电压不足时，由太阳能电池板给低压电池充电以维持负载工作；当太阳能电池板不足以满足用电需求时，由退役动力电池给低压电池快速充电以维持负载工作；当低压电池电量充足时，由太阳能电池板给低压电池充电以维持负载工作。这种电能的梯次利用的方式，在维持负载工作的同时，对太阳能进行储能，对退役动力电池进行充电再利用，成本较低，充分挖掘退役动力电池的用途，并且可以减少环境污染，减少退役动力电池报废带来空间的占用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例提供的储能公交站点的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的储能公交站点的各部件连接关系示意图；
图3是本发明实施例提供的储能公交站点的电源控制方法的流程图；
图4是本发明实施例提供的退役动力电池组件的电功率与温度的关系曲线图；
图5是本发明实施例提供的DC-DC转换器的内部原理图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参照图1所示，一种基于退役动力电池的储能公交站点，包括：公交站点用电设备1，安装于公交站点的电子站牌11、照明灯12和电子风扇13，为候车乘客提供便捷；低压电池2，用于为所述公交站点用电设备1直接供电；DC-DC转换器3，与所述低压电池2连接，用于将输入的高压转换为低压给所述低压电池2充电；退役动力电池组件4，采用电动汽车用过的退役动力电池，为所述低压电池2充电；太阳能电池板5，用于给所述退役动力电池组件4或者所述低压电池2充电；高压分线盒6，与所述太阳能电池板5、所述退役动力电池组件4以及所述DC-DC转换器3连接，用于将高压分成多路电压以供负载使用，同时保护电路；BMS7，电池管理系统，控制所述太阳能电池板5、所述退役动力电池组件4以及所述低压电池2之间的工作状态。
参照图1-2所示，所述电子站牌11进一步包括电子显示屏111，所述电子显示屏111用于切换显示站牌、实时天气情况以及市政广告宣传。所述公交站点进一步包括充电桩8，所述充电桩8与市电接口连接。所述充电桩8安装于所述电子站牌11的一侧面，用于为电动汽车充电。所述公交站点进一步包括市电接口，与所述充电桩8、所述BMS7连接，当所述低压电池2的电压不足以为负载(比如公交站点用电设备)供电时，并且所述退役动力电池组件4以及所述太阳能电池板5不足以为所述低压电池2充电时，由市电对所述退役动力电池组件4充电，来维持供电。充分利用市电夜间谷电和白天的太阳能。
所述公交站点还可以进一步在原有的休息椅的侧边安装充电插座，候车乘客在休息候车时可以为手机充电，所述充电插座包括至少2个5V的USB充电接口以及至少1个五孔插座。所述公交站点进一步包括强制散热风扇9，与所述BMS电池管理系统连接，安装于所述退役动力电池组件4的附近，当电池组温度过高时，所述BMS控制所述强制散热风扇9工作。
参照图2所示，所述退役动力电池组件4包括第一电池组件41以及与其串联的第二电池组件42，所述退役动力电池组件4还包括：维修开关43、电流传感器44、漏电传感器45、预充电阻46、第一开关47、第二开关48、第三开关49，所述维修开关43串联于所述第一电池组件41与所述第二电池组件42之间，所述退役动力电池组件4的负极串联所述第一开关47之后连接至所述高压分线盒6，所述第二开关48与所述预充电阻46串联之后与所述第三开关49并联，所述退役动力电池组件4的正极连接至所述第二开关48与所述第三开关49的并联接线点，所述第三开关49的另一端连接至所述高压分线盒6；定义所述退役动力电池组件4的负极与所述第一开关47之间的导线为导线A，定义所述第二开关48、所述第三开关49的并联接线点与所述退役动力电池组件4的正极之间的导线为导线B，所述漏电传感器45环绕所述导线A、所述导线B设置，所述电流传感器44环绕所述导线B设置。
参照图3所示，一种基于退役动力电池的储能公交站点的电源控制方法，包括以下步骤：
S1:当处于夜间时，由低压电池给公交站点的用电设备供电；当低压电池电压低于阈值A时，所述退役动力电池组件开始工作，给低压电池充电；
S2:当处于白天时，由低压电池给公交站点用电设备供电,并且同时太阳能电池板给所述退役动力电池组件充电；
S21:当低压电池电压低于阈值A时，或者低压电池的电量低于阈值B时,由太阳能电池板给低压电池充电；
S22:当太阳能的供电无法满足用电需求的时候，由退役动力电池组件给低压电池快速供电；
S23:当低压电池电量达到80％时，再由太阳能电池板给低压电池供电。
作为进一步改进的，在步骤S1-S2中，进一步包括所述BMS实时监测低压电池的电压。
作为进一步改进的，所述太阳能电池板进一步包括太阳能控制器，所述低压电池为12V的电池。
作为进一步改进的，在步骤S1中，进一步包括所述太阳能控制器控制所述太阳能电池板与所述高压分线盒断开连接，此时所述太阳能电池板与所述退役动力电池组件之间断开连接，所述太阳能电池板不参与工作。
作为进一步改进的，所述步骤S2中进一步包括：所述高压分线盒与所述DC-DC转换器断开连接。
作为进一步改进的，所述步骤S21中，进一步包括所述太阳能控制器与所述退役动力电池组件之间的连接断开，所述高压分线盒与所述DC-DC转换器之间的连接接通。
作为进一步改进的，所述步骤S21中，进一步包括所述太阳能电池板通过所述太阳能控制器以及所述DC-DC转换器，直接给所述低压电池供电。
作为进一步改进的，所述步骤S22中，进一步包括所述太阳能控制器断开所述太阳能电池板与所述低压电池之间电路的连接，并且所述退役动力电池组件与所述低压电池之间的连接接通，由所述退役动力电池组件给所述低压电池快速供电。
作为进一步改进的，所述步骤S23中，当所述低压电池的电量达到80％时，退役动力电池与所述低压电池之间的连接断开，所述太阳能电池板与所述低压电池之间的连接接通，再由所述太阳能电池板给所述低压电池供电。
另外，当上述步骤中的充电方式均不能满足供电时，由市电介入，对所述退役动力电池组件4进行充电，直到所述退役动力电池组件4的电量达到80％时，市电断开。所述电子站牌11的一侧面上安装的充电桩8可通过连接市电接口直接用于为电动汽车充电。
以上步骤中，电路之间的断开或者接通，除了由控制器中的电信号控制之外，还附加一些继电器来实现通断。例如：太阳能控制器与BMS电池管理系统之间的继电器，高压分线盒与DC-DC转换器之间的继电器等等。
在本实施例中，参照图2所示，BMS电池管理系统的主要构成包括：主控制器、高压控制器、从控制器(从动模块)，所述从控制器与所述退役动力电池组件直接相连，用于获取所述退役动力电池组件4的信息，所述主控制器用于处理所述从控制器和所述高压控制器上报的信息，同时根据上报信息判断和控制所述退役动力电池组件4的运行状态，实现BMS相关控制策略，并作出相应故障诊断及处理。所述高压控制器用于实时采集并上报所述退役动力电池组件4的总电压、电流信息，通过其硬件电路实现按时积分，为主板计算荷电状态(State of Charge，SOC)、健康状态(State of Health，SOH)提供准确数据，同时可实现预充电检测和绝缘检测功能。所述从控制器用于实时采集并上报所述退役动力电池组件4的单体电压、温度信息，反馈每一串电芯的SOH和SOC，同时具备被动均衡功能，有效保证了动力使用过程中电芯的一致性。所述退役动力电池组件4的SOC控制机制是这样：当所述退役动力电池组件4的电量大于80％时，由太阳能电池板进行储能用电；当电量大于30％小于80％时，由太阳能电池板对其充电，并且负载也可以用电；当电量小于30％时，由市电接入，对其进行充电，当充电至80％时市电断开。
其中，参照图4所示，所述退役动力电池组件4的工作电功率输入与输出受电池本身温度的限制，在进行SOC的计算时，需要根据电池组的温度换算出有效的SOC，以保证电池组有效SOC工作在80％-30％之间，并在温度偏高时开启风扇强制散热。
在本实施例中，参照图5所示，所述DC-DC转换器内部电路包括：4个电力晶体管、变压器E1、二极管D5、二极管D6、电感L1、电容C1、二极管D7，其中每个电力晶体管分别由一个二极管与一个三极管并联，其中二极管的负极连接三极管的集电极，二极管的正极连接三极管的发射极，三极管的基极连接BMS电池管理系统。具体的，四个电力晶体管分别包括二极管D1与三极管Q1，二极管D2与三极管Q2，二极管D3与三极管Q3，二极管D4与三极管Q4。经过所述电力晶体管的电压通过所述变压器E1变压之后，经过所述电感L1平流，然后经过所述电容C1以及所述二极管D7进行滤波和稳压。至此完成DC-DC的转换。
本发明的电源控制方法的实现过程是：
夜间时，由太阳能电池板上的太阳能控制器断开与退役动力电池之间的连接，太阳能电池板不参与工作。由低压电池给公交站点用电设备等供电。整个过程中由BMS电池管理系统实时监测低压电池电压。当低压电池电压低于阈值A时，退役动力电池开始工作给低压电池充电。
白天时，低压电池给公交站点用电设备等供电。高压分线盒与DC-DC转换器之间断开。太阳能电池板通过太阳能控制器，给退役动力电池充电。当低压电池电压低于阈值A时，或者低压电池的电量低于阈值B时，太阳能控制器与退役动力电池之间的连接断开，高压分线盒与DC-DC转换器之间接通开始工作。太阳能电池板通过太阳能控制器以及DC-DC转换器，直接给低压电池供电。当太阳能电池板的供电无法满足用电需求的时候，由太阳能控制器断开太阳能电池板与低压电池电路的连接，由退役动力电池给低压电池快速供电。当低压电池电量达到80％时，再由太阳能电池板给低压电池供电。
本发明的公交站点利用退役动力电池提供电源，并且结合太阳能电池板进行储能供电，夜间时由低压电池给负载供电，当低压电池电压不足时，由退役动力电池给低压电池充电以维持负载的工作。在白天时，首先通过低压电池给负载供电，当低压电池电压不足时，由太阳能电池板给低压电池充电以维持负载工作；当太阳能电池板不足以满足用电需求时，由退役动力电池给低压电池快速充电以维持负载工作；当低压电池电量充足时，由太阳能电池板给低压电池充电以维持负载工作。当上述步骤中的充电方式均不能满足供电时，由市电介入，对所述退役动力电池组件4进行充电，直到所述退役动力电池组件4的电量达到80％时，市电断开。这种电能的梯次利用的方式，在维持负载工作的同时，对太阳能进行储能，对退役动力电池进行充电再利用，成本较低，充分挖掘退役动力电池的用途，并且可以减少环境污染，减少退役动力电池报废带来空间的占用。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于退役动力电池的储能公交站点，其特征在于，包括：
公交站点用电设备，包括安装于公交站点的电子站牌、照明灯和电子风扇，为候车乘客提供便捷；
低压电池，用于为所述公交站点用电设备直接供电；
DC-DC转换器，与所述低压电池连接，用于将输入的高压转换为低压给所述低压电池充电；
退役动力电池组件，采用电动汽车用过的退役动力电池，为所述低压电池充电；
太阳能电池板，用于给所述退役动力电池组件或者所述低压电池充电；
高压分线盒，与所述太阳能电池板、所述退役动力电池组件以及所述DC-DC转换器连接，用于将高压分成多路电压以供负载使用，同时保护电路；
BMS，电池管理系统，控制所述太阳能电池板、所述退役动力电池组件以及所述低压电池之间的工作状态。
2.一种基于退役动力电池的储能公交站点的电源控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:当处于夜间时，由低压电池给公交站点用电设备供电；当低压电池电压低于阈值A时，所述退役动力电池组件开始工作，给低压电池充电；
S2:当处于白天时，由低压电池给公交站点的用电设备供电,并且同时太阳能电池板给所述退役动力电池组件充电；
S21:当低压电池电压低于阈值A时，或者低压电池的电量低于阈值B时,由太阳能电池板给低压电池充电；
S22:当太阳能的供电无法满足用电需求的时候，由退役动力电池组件给低压电池快速供电；
S23:当低压电池电量达到80％时，再由太阳能电池板给低压电池供电。
3.根据权利要求2所述一种基于退役动力电池的储能公交站点的电源控制方法，其特征在于，进一步包括所述BMS实时监测低压电池的电压。
4.根据权利要求3所述一种基于退役动力电池的储能公交站点的电源控制方法，其特征在于，所述太阳能电池板进一步包括太阳能控制器，所述低压电池为12V的电池。
5.根据权利要求4所述一种基于退役动力电池的储能公交站点的电源控制方法，其特征在于，在步骤S1中，进一步包括所述太阳能控制器控制所述太阳能电池板与所述高压分线盒断开连接，此时所述太阳能电池板与所述退役动力电池组件之间断开连接，所述太阳能电池板不参与工作。
6.根据权利要求4所述一种基于退役动力电池的储能公交站点的电源控制方法，其特征在于，所述步骤S2中进一步包括：所述高压分线盒与所述DC-DC转换器断开连接。
7.根据权利要求4所述一种基于退役动力电池的储能公交站点的电源控制方法，其特征在于，所述步骤S21中，进一步包括所述太阳能控制器与所述退役动力电池组件之间的连接断开，所述高压分线盒与所述DC-DC转换器之间的连接接通。
8.根据权利要求7所述一种基于退役动力电池的储能公交站点的电源控制方法，其特征在于，所述步骤S21中，进一步包括所述太阳能电池板通过所述太阳能控制器以及所述DC-DC转换器，直接给所述低压电池供电。
9.根据权利要求4所述一种基于退役动力电池的储能公交站点的电源控制方法，其特征在于，所述步骤S22中，进一步包括所述太阳能控制器断开所述太阳能电池板与所述低压电池之间电路的连接，并且所述退役动力电池组件与所述低压电池之间的连接接通，由所述退役动力电池组件给所述低压电池快速供电。
10.根据权利要求4所述一种基于退役动力电池的储能公交站点的电源控制方法，其特征在于，所述步骤S23中，当所述低压电池的电量达到80％时，退役动力电池组件与所述低压电池之间的连接断开，所述太阳能电池板与所述低压电池之间的连接接通，再由所述太阳能电池板给所述低压电池供电。
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