CN111262326A - 纯电动汽车集中式直流充电装置及控制方法 - Google Patents

纯电动汽车集中式直流充电装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及纯电动汽车领域，提供一种纯电动汽车集中式直流充电装置及控制方法，该装置包括太阳能发电模块、DC/DC模块、配电端控制模块、接入端控制模块、主控制模块、数据存储模块、纯电动汽车充电桩、直流充电接口、储能模块，通过将分布式的多个太阳能发电模块产生的电能，直接采用DC/DC模块转换为同一电压的输出电压，并由主控制模块对此电能进行调度控制，分配至接入端纯电动汽车充电桩或直流充电接口，并不将此电能上传至居民配电网，减少对配电网的冲击以及干涉，在集中式直流充电装置进行电能的分配，减少电压转换至配电网又统一调度增加的系统复杂性。

Description

纯电动汽车集中式直流充电装置及控制方法
技术领域
本发明涉及纯电动汽车领域，特别涉及一种纯电动汽车集中式直流充电装置及控制方法。
背景技术
电动汽车充电站(Electric Vehicle Charging Station)是为电动汽车充电的站点，纯电动汽车发展能够有效地改善环境污染，为了提供更安全、高效的充电服务，电动汽车充电站应运而生。电动汽车充电站能较好的解决快速充电问题，节能减排，随着电动汽车的普及，电动汽车充电站必将成为汽车工业和能源产业发展的重点。
CN101964536B公开了本发明涉及一种纯电动汽车充电机集散控制系统及方法，包括整流控制单元与电压控制管理单元、数据库、计算机和至少两组充电控制装置；充电控制装置包括依次串联的充电机数字控制器、充电机和电池组；计算机一端与数据库相连，另一端与充电机数字控制器相连；计算机与电压控制管理单元相连；电压控制管理单元的电压输入端与整流控制单元相连，电压输出端与各个充电机数字控制器相连。
目前，传统的大规模使用的纯电动汽车通过将汽车与电网的配电网进行电气连接，分为慢充和快充，慢充时间长，电流小，快充充电时间短，电流大，配电网中电能由输电网集中供给和调配，从而完成纯电动汽车的充电过程。
发明内容
由于传统的集中式纯电动汽车充电站获取电能的方式单一，未考虑分布式太阳能发电系统的并入，且纯电动汽车快充方式对配电网的冲击明显，从交流配电网获取电能增加了电网负担和冲击。
有鉴于此，本发明旨在提出一种纯电动汽车集中式直流充电装置，以解决目前纯电动汽车充电过程中对配电网的冲击，以及分布式太阳能发电系统将直流电转变为交流电至配电网导致的系统复杂问题，所述纯电动汽车集中式直流充电装置包括：
太阳能发电模块，多个太阳能发电模块用于接收太阳能发电；
DC/DC模块，多个DC/DC模块用于不同的所述太阳能发电模块电压转换，每一个所述DC/DC模块对应一个所述太阳能发电模块；
配电端控制模块，用于所述DC/DC模块电压转换后输出电能的计量和/或计价，并将测量的数据发送至主控制模块，接收主控制模块发送触发信号，控制配电端电量的输出；
接入端控制模块，用于用电负载接入端输出电能的计量和/或计价，并将数据发送至主控制模块，接收主控制模块发送触发信号，控制接入端电量的输出；
主控制模块，用于接收和处理配电端控制模块、接入端控制模块发送的数据，将处理后的数据发送至数据存储模块，调度分配电能，发送触发信息数据至所述配电端控制模块和所述接入端控制模块是否输出电量；
数据存储模块，用于接收主控制模块发送的数据并存储至主机数据库，所述数据存储模块与互联网连接；
纯电动汽车充电桩，多个纯电动汽车充电桩用于提供纯电动汽车直流充电服务；
直流充电接口，用于提供直流充电服务；
储能模块，用于存储电网中电量。
优选地，所述纯电动汽车充电桩包括充电桩控制模块、双向电能充放电装置，所述充电桩控制模块用于纯电动汽车充电电量控制和用户交互，发送并接收所述主控制模块数据；所述双向电能充放电装置用于包括纯电动汽车向电网放电和充电。
优选地，所述直流充电接口包括至少两个不同档次电压充电接口。
优选地，多个太阳能发电模块产生的电压值不完全相同。
优选地，多个DC/DC模块输出的电压值相同。
优选地，所述配电端控制模块用于单向电能输出的控制。
优选地，所述接入端控制模块用于双向电能输出的控制。
优选地，所述纯电动汽车充电桩包括DC/DC模块，每一个纯电动汽车充电桩内部设置独立的DC/DC模块，用于调整所述纯电动汽车充电桩输出不同档次电压。
本发明还提供了一种控制方法，所述控制方法包括：
分布不同区域的多个太阳能发电模块接收太阳能发电；
多个太阳能发电模块发出的电能，通过独立设置的DC/DC模块，将来自多个太阳能发电模块的不同直流电压转换为相同电压值输出；
根据不同接入端所需电能，主控制模块发送触发信号控制接入端控制模块和配电端控制模块的电能是否输出，将电能输送至接入端的纯电动汽车充电桩和/或直流充电接口和/或储能模块；
接入端控制模块和配电端控制模块发送输出电量信息及状态数据至主控制模块，主控制模块接收来自接入端控制模块和配电端控制模块的数据进行处理计算，并储存至数据储存模块，数据存储模块将数据通过互联网存储至主机数据库中；
若接入端控制模块发送至主控制模块所需电能数值低于配电端控制模块提供的电能数值，则主控制模块判断储能模块储能状态，若储能模块电量未满，则主控制模块发送触发信号至控制配电端控制模块输出电能至储能模块；若储能模块电量满额，则控制配电端控制模块关闭输出；
若接入端控制模块发送至主控制模块所需电能数值高于配电端控制模块提供的电能数值，则主控制模块判断储能模块储能状态，若储能模块仍满足供电，则主控制模块发送触发信号至储能模块输出电能，若储能模块不满足供电要求，则主控制模块发送触发信号至接入端控制模块优先处理紧急接入用电负载，排序处理用电负载。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述的方法。
根据本发明实施例，一种纯电动汽车集中式直流充电装置通过将分布式的多个太阳能发电模块产生的电能，直接采用DC/DC模块转换为同一电压的输出电压，并由主控制模块对此电能进行调度控制，分配至接入端纯电动汽车充电桩或直流充电接口，并不将此电能上传至居民配电网，减少对配电网的冲击以及干涉，在集中式直流充电装置进行电能的分配，减少电压转换至配电网又统一调度增加的系统复杂性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明的一种实施方式的纯电动汽车集中式直流充电装置结构示意图；
图2为本发明一种实施方式的纯电动汽车集中式直流充电装置的控制方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了解决背景技术部分所指的集中式纯电动汽车充电站获取电能的方式单一，未考虑分布式太阳能发电系统的并入，且纯电动汽车快充方式对配电网的冲击明显，从交流配电网获取电能增加了电网负担和冲击的问题。本发明提供一种纯电动汽车集中式直流充电装置，如图1所示本发明的纯电动汽车集中式直流充电装置，所述一种纯电动汽车集中式直流充电装置包括：
太阳能发电模块，多个太阳能发电模块用于接收太阳能发电；
DC/DC模块，多个DC/DC模块用于不同的所述太阳能发电模块电压转换，每一个所述DC/DC模块对应一个所述太阳能发电模块；
配电端控制模块，用于所述DC/DC模块电压转换后输出电能的计量和/或计价，并将测量的数据发送至主控制模块，接收主控制模块发送触发信号，控制配电端电量的输出；
接入端控制模块，用于用电负载接入端输出电能的计量和/或计价，并将数据发送至主控制模块，接收主控制模块发送触发信号，控制接入端电量的输出；
主控制模块，用于接收和处理配电端控制模块、接入端控制模块发送的数据，将处理后的数据发送至数据存储模块，调度分配电能，发送触发信息数据至所述配电端控制模块和所述接入端控制模块是否输出电量；
数据存储模块，用于接收主控制模块发送的数据并存储至主机数据库，所述数据存储模块与互联网连接；
纯电动汽车充电桩，多个纯电动汽车充电桩用于提供纯电动汽车直流充电服务；
直流充电接口，用于提供直流充电服务；
储能模块，用于存储电网中电量。
相比现有技术，现有技术中将分布式的多个太阳能发电模块产生的电能经过DC/AC转换后发至居民配电网，由于太阳能发电模块发电时，整个配电网电能需求并非旺盛阶段，且对配电网的冲击和干涉尤为明显。本发明的上述纯电动汽车集中式直流充电装置通过将分布式的多个太阳能发电模块产生的电能，并采用DC/DC模块转换为同一电压的输出电压，并由主控制模块对此电能进行调度控制，分配至接入端纯电动汽车充电桩或直流充电接口，并不将此电能上传至居民配电网，减少对配电网的冲击以及干涉，在集中式直流充电装置进行电能的分配，减少电压转换至配电网又统一调度增加的系统复杂性。
由于纯电动汽车储能电池既可以作为电网中电能的存储，又可以驱动电动汽车，为了更好地调度和调节优化太阳能发电模块产生的电能在局部电网中的峰谷平衡，采用双向电能充放电装置可以有效增加系统的可靠性，根据本发明优选的情况下，所述纯电动汽车充电桩包括充电桩控制模块、双向电能充放电装置，所述充电桩控制模块用于纯电动汽车充电电量控制和用户交互，发送并接收所述主控制模块数据；所述双向电能充放电装置用于包括纯电动汽车向电网放电和充电。
由于电动自行车、手机、电脑等都是重要的直流用电设备，而其对直流电压的要求不同，例如，手机等电子设备为5V左右，而电动自行车在48V左右，集中式直流充电装置在给电动汽车直流充电之外，可以提供应急的其它直流用电设备的充电，根据本发明优选的情况下，所述直流充电接口包括至少两个不同档次电压充电接口。
为了利用同一个区域内产生的不同电压的太阳能发电模块产生的电能，在本发明更为优选的情况下，多个太阳能发电模块产生的电压值不完全相同。例如，在同一个小区或社区内，不同建筑物上所可以架设的太阳能面板大小不同，且由于光照的影响，不同太阳能发电模块在不同时间产生的电压不同，为了更多更好地利用
为了使得各个不同的太阳能发电模块产生的不同电压值的电能更方便在内部进行调度和调节，在本发明更为优选的情况下，多个DC/DC模块输出的电压值相同。
为了使得更好地将DC/DC模块转换后的电能进行分配，且减少反向电流对太阳能发电模块或其它电子元器件的冲击，在本发明优选的情况下，所述配电端控制模块用于单向电能输出的控制。
为了使得接入纯电动汽车的纯电动汽车充电桩能够将纯电动汽车动力电池中电能进行反向供应给电网中其它用电负载，在本发明优选的情况下，所述接入端控制模块用于双向电能输出的控制。例如，在本发明更为优选的情况下，在某个用电时段，纯电动汽车将动力电池中多余的电能反向给电网中其它紧急用电负载所需。
由于不同的纯电动汽车车载电池规格不同而导致的充电电压不同，为了给不同的纯电动汽车进行充电，在本发明优选的情况下，所述纯电动汽车充电桩包括DC/DC模块，每一个纯电动汽车充电桩内部设置独立的DC/DC模块，用于调整所述纯电动汽车充电桩输出不同档次电压，例如，72V电压输出针对微型电动汽车，288V电压输出针对一般纯电动汽车。
本发明还提供了一种针对上述纯电动汽车集中式直流充电装置的控制方法，如图2所示，所述控制方法包括：
步骤S1，分布不同区域的多个太阳能发电模块接收太阳能发电；
步骤S2，多个太阳能发电模块发出的电能，通过独立设置的DC/DC模块，将来自多个太阳能发电模块的不同直流电压转换为相同电压值输出；
步骤S3，根据不同接入端所需电能，主控制模块发送触发信号控制接入端控制模块和配电端控制模块的电能是否输出，将电能输送至接入端的纯电动汽车充电桩和/或直流充电接口和/或储能模块；
步骤S4，接入端控制模块和配电端控制模块发送输出电量信息及状态数据至主控制模块，主控制模块接收来自接入端控制模块和配电端控制模块的数据进行处理计算，并储存至数据储存模块，数据存储模块将数据通过互联网存储至主机数据库中；
步骤S5，若接入端控制模块发送至主控制模块所需电能数值低于配电端控制模块提供的电能数值，则主控制模块判断储能模块储能状态，若储能模块电量未满，则主控制模块发送触发信号至控制配电端控制模块输出电能至储能模块；若储能模块电量满额，则控制配电端控制模块关闭输出；
步骤S6，若接入端控制模块发送至主控制模块所需电能数值高于配电端控制模块提供的电能数值，则主控制模块判断储能模块储能状态，若储能模块仍满足供电，则主控制模块发送触发信号至储能模块输出电能，若储能模块不满足供电要求，则主控制模块发送触发信号至接入端控制模块优先处理紧急接入用电负载，排序处理用电负载。
该方法通过将分布式的多个太阳能发电模块产生的电能，并采用DC/DC模块转换为同一电压的输出电压，并由主控制模块对此电能进行调度控制，分配至接入端纯电动汽车充电桩或直流充电接口，并不将此电能上传至居民配电网，减少对配电网的冲击以及干涉，在集中式直流充电装置进行电能的分配，减少电压转换至配电网又统一调度增加的系统复杂性。
本发明实施例提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述方法。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、移动终端、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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)

1.一种纯电动汽车集中式直流充电装置，其特征在于，所述纯电动汽车集中式直流充电装置包括：
太阳能发电模块，多个太阳能发电模块用于接收太阳能发电；
DC/DC模块，多个DC/DC模块用于不同的所述太阳能发电模块电压转换，每一个所述DC/DC模块对应一个所述太阳能发电模块；
配电端控制模块，用于所述DC/DC模块电压转换后输出电能的计量和/或计价，并将测量的数据发送至主控制模块，接收主控制模块发送触发信号，控制配电端电量的输出；
接入端控制模块，用于用电负载接入端输出电能的计量和/或计价，并将数据发送至主控制模块，接收主控制模块发送触发信号，控制接入端电量的输出；
主控制模块，用于接收和处理配电端控制模块、接入端控制模块发送的数据，将处理后的数据发送至数据存储模块，调度分配电能，发送触发信息数据至所述配电端控制模块和所述接入端控制模块是否输出电量；
数据存储模块，用于接收主控制模块发送的数据并存储至主机数据库，所述数据存储模块与互联网连接；
纯电动汽车充电桩，多个纯电动汽车充电桩用于提供纯电动汽车直流充电服务；
直流充电接口，用于提供直流充电服务；
储能模块，用于存储电网中电量。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车集中式直流充电装置，其特征在于，所述纯电动汽车充电桩包括充电桩控制模块、双向电能充放电装置，所述充电桩控制模块用于纯电动汽车充电电量控制和用户交互，发送并接收所述主控制模块数据；所述双向电能充放电装置用于包括纯电动汽车向电网放电和充电。
3.根据权利要求1所述的纯电动汽车集中式直流充电装置，其特征在于，所述直流充电接口包括至少两个不同档次电压充电接口。
4.根据权利要求1所述的纯电动汽车集中式直流充电装置，其特征在于，多个太阳能发电模块产生的电压值不完全相同。
5.根据权利要求1所述的纯电动汽车集中式直流充电装置，其特征在于，多个DC/DC模块输出的电压值相同。
6.根据权利要求1所述的纯电动汽车集中式直流充电装置，其特征在于，所述配电端控制模块用于单向电能输出的控制。
7.根据权利要求1所述的纯电动汽车集中式直流充电装置，其特征在于，所述接入端控制模块用于双向电能输出的控制。
8.根据权利要求1-7任意项所述的纯电动汽车集中式直流充电装置，其特征在于，所述纯电动汽车充电桩包括DC/DC模块，每一个纯电动汽车充电桩内部设置独立的DC/DC模块，用于调整所述纯电动汽车充电桩输出不同档次电压。
9.一种控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
分布不同区域的多个太阳能发电模块接收太阳能发电；
多个太阳能发电模块发出的电能，通过独立设置的DC/DC模块，将来自多个太阳能发电模块的不同直流电压转换为相同电压值输出；
根据不同接入端所需电能，主控制模块发送触发信号控制接入端控制模块和配电端控制模块的电能是否输出，将电能输送至接入端的纯电动汽车充电桩和/或直流充电接口和/或储能模块；
接入端控制模块和配电端控制模块发送输出电量信息及状态数据至主控制模块，主控制模块接收来自接入端控制模块和配电端控制模块的数据进行处理计算，并储存至数据储存模块，数据存储模块将数据通过互联网存储至主机数据库中；
若接入端控制模块发送至主控制模块所需电能数值低于配电端控制模块提供的电能数值，则主控制模块判断储能模块储能状态，若储能模块电量未满，则主控制模块发送触发信号至控制配电端控制模块输出电能至储能模块；若储能模块电量满额，则控制配电端控制模块关闭输出；
若接入端控制模块发送至主控制模块所需电能数值高于配电端控制模块提供的电能数值，则主控制模块判断储能模块储能状态，若储能模块仍满足供电，则主控制模块发送触发信号至储能模块输出电能，若储能模块不满足供电要求，则主控制模块发送触发信号至接入端控制模块优先处理紧急接入用电负载，排序处理用电负载。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求9所述的控制方法。
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