CN111301207A - 新能源汽车充能装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新能源汽车领域，提供一种新能源汽车充能装置及控制方法，所述新能源汽车充能装置包括分布式发电装置、第一转换模块、电解产氢装置、储氢装置、充氢装置、第四转换模块、控制存储模块，通过将分布式发电装置产生的电能通过转换模块转化未统一标准电压的电网电能，将电网电能优先用于电解产生装置电解水产生氢气，并将氢气进行存储，用于提供氢燃料电池汽车充氢需要，同时能够将电网电能储存至储能电池，满足纯电动汽车充电需要，新能源汽车充能装置不仅能够优先处理分布式产生的电能，将此电能用于新能源汽车的充能需求，从而减少分布式产生过多的电能对配电网的冲击和干涉。

Description

新能源汽车充能装置及控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车领域，特别涉及一种新能源汽车充能装置及控制方法。
背景技术
新能源汽车主要包括电动汽车、燃料电池汽车等，其中燃料电池汽车以氢气、甲醇等为燃料，充能时间短、续航能力强、零污染等优势的氢燃料汽车逐渐得到普及。
新能源汽车充能站为新能源汽车提供了便捷、安全的充能服务，目前投入市场并大规模使用的新能源汽车充能站为电动汽车充电站，传统的新能源汽车充能站，通常指的是充电站，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，传统的大规模使用新能源充能站均为单一的充电站，传统的纯电动汽车充电站获取电能的方式单一，均从配电网中集中获取电能，对配电网产生较大的冲击与干涉。
发明内容
由于传统的纯电动汽车充电站获取电能的方式单一，纯电动汽车充电站并未考虑燃料电池汽车，尤其是氢燃料汽车的充能需求，单纯地从配电网获取电能，不仅给配电网产生巨大的冲击与干涉，而且分布式发电产生的电能需要多个环节转换之后，连入配电网，造成冲击和干涉之外，增加配电网的硬件软件设施的复杂度。
有鉴于此，本发明旨在提出一种新能源汽车充能装置包括：
分布式发电装置，用于分布式产生电能；
第一转换模块，用于将分布式产生的电能通过转换为同一电压的电能至电网中；
电解产氢装置，用于将电网中电能通过电解水产生氢气；
储氢装置，用于产生的氢气存储至容器内；
充氢装置，用于对氢燃料电池汽车进行充氢；
第四转换模块，用于将电网中的电能转换为配电网中电能性质，供电给配电网；
控制存储模块，用于接收、处理并存储第一转换模块、第四转换模块的状态数据与触发请求，发送触发信息至所述第一转换模块、所述第四转换模块，以及接收、处理并存储电解产氢装置、储氢装置、充氢装置的状态数据与触发请求，并发送触发信息至电解产氢装置、储氢装置、充氢装置。
进一步地，所述分布式发电装置包括风能发电装置和/或太阳能发电装置，所述风能发电装置，用于将风能产生电能；所述太阳能发电装置用于将太阳能产生电能。
进一步地，所述风能发电装置连接的第一转换模块，用于将风能产生的交流电能转换为直流电能，多个所述风能发电装置连接的多个第一转换模块输出的直流电压相同。
进一步地，所述太阳能发电装置连接的第一转换模块，用于将太阳能产生的直流电能转换为不同电压的直流电能，多个所述太阳能发电装置连接的多个第一转换模块输出的直流电压相同。
进一步地，所述新能源汽车充能装置还包括储能电池和第二转换模块，所述储能电池，用于储存电网中电能，所述第二转换模块，用于将电网中电能电压转换成所述储能电池所需得电压进行充电，将所述储能电池的电压转换为电网中电能电压，对电网进行供电。
进一步地，所述第二转换模块，用于发送所述储能电池、第二转换模块的状态数据至所述控制存储模块，接收所述控制存储模块发送的触发信号。
进一步地，所述新能源汽车充能装置还包括充电桩和第三转换模块，所述充电桩，用于纯电动汽车和/或插电式混合动力汽车充电，所述第三转换模块，用于将电网中电能电压转换所述充电桩所需的电压。
进一步地，所述第三转换模块，用于发送所述充电桩、第三转换模块的状态数据至所述控制存储模块，接收所述控制存储模块发送的触发信号。
本发明还提供一种控制方法，所述控制方法包括：
分布式发电装置产生电能，经过第一转换模块，将电能转换为电网中标准电压的直流电；
将电网中标准的直流电用于电解水产生氢气，并将氢气储存至储氢装置；
当储氢装置发送状态数据至控制储存模块，确定储氢量低于第一阈值时，则启动电解产氢装置，将电网中电能用于电解产氢；
当储氢装置发送状态数据至控制储存模块，确定储氢量高于第二阈值时，则关闭电解产氢装置，则判断储能电池状态；
若储能电池SOC低于第一设定值，则将电网中电能用于储能电池的充电；若储能电池SOC高于第二设定值，则触发第四转换模块将电网中电能用于对配电网进行供电。
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，一种新能源汽车充能装置，通过将分布式发电装置产生的电能通过转换模块转化未统一标准电压的电网电能，将电网电能优先用于电解产生装置电解水产生氢气，并将氢气进行存储，用于提供氢燃料电池汽车充氢需要，同时能够将电网电能储存至储能电池，满足纯电动汽车充电需要，新能源汽车充能装置不仅能够优先处理分布式产生的电能，将此电能用于新能源汽车的充能需求，从而减少分布式产生过多的电能对配电网的冲击和干涉。
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新能源汽车充能装置结构图；
图2为本发明一种实施方式的新能源汽车充能控制方法的流程图。
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。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。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纯电动汽车充电站获取电能的方式单一，纯电动汽车充电站并未考虑燃料电池汽车，尤其是氢燃料汽车的充能需求，单纯地从配电网获取电能，不仅给配电网产生巨大的冲击与干涉，而且分布式发电产生的电能需要多个环节转换之后，连入配电网，造成冲击和干涉之外，增加配电网的硬件软件设施的复杂度。本发明提供一种新能源汽车充能装置，如图1所示，本发明的一种实施方式的新能源汽车充能装置结构图，所述一种新能源汽车充能装置包括：
分布式发电装置，用于分布式产生电能；
第一转换模块，用于将分布式产生的电能通过转换为同一电压的电能至电网中；
电解产氢装置，用于将电网中电能通过电解水产生氢气；
储氢装置，用于产生的氢气存储至容器内；
充氢装置，用于对氢燃料电池汽车进行充氢；
第四转换模块，用于将电网中的电能转换为配电网中电能性质，供电给配电网；
控制存储模块，用于接收、处理并存储第一转换模块、第四转换模块的状态数据与触发请求，发送触发信息至所述第一转换模块、所述第四转换模块，以及接收、处理并存储电解产氢装置、储氢装置、充氢装置的状态数据与触发请求，并发送触发信息至电解产氢装置、储氢装置、充氢装置。
通过将分布式发电装置产生的电能通过转换模块转化未统一标准电压的电网电能，将电网电能优先用于电解产生装置电解水产生氢气，并将氢气进行存储，用于提供氢燃料电池汽车充氢需要，同时能够将电网电能储存至储能电池，满足纯电动汽车充电需要，新能源汽车充能装置不仅能够优先处理分布式产生的电能，将此电能用于新能源汽车的充能需求，从而减少分布式产生过多的电能对配电网的冲击和干涉。
例如，太阳能发电装置产生的100V直流电通过第一转换模块将电压调整至电网标准电压300V直流电，第一转换模块为DC/DC转换模块；再例如，风能发电装置产生的250V交流电，经过第一转换模块转换为电网标准电压300V直流电，第一转换模块为AC/DC转换模块。
在本发明实施例中，控制存储模块包括控制计算机，与电解产氢装置、储氢装置、充氢装置均采用控制线连接，优选地情况下，采用安全性能高的CAN线连接，并对电解产氢装置、储氢装置、充氢装置产生的状态数据与触发请求进行处理，例如，储氢装置发送状态数据储氢气压值104Mpa数值至控制存储模块，控制存储模块则判断该储氢状态是否处于饱和状态，若处于不饱和状态，则发送触发信号至电解产氢装置启动电解产氢装置，将电网中电能用于电解水。
由于分布式发电产生的电能比较分散，不仅分布比较零散而且产生的电能性质也不同，需要将分布式的电能进行有效地利用，在本发明优选的情况下，所述分布式发电装置包括风能发电装置和/或太阳能发电装置，所述风能发电装置，用于将风能产生电能；所述太阳能发电装置用于将太阳能产生电能。
为了将分布式的风能发电装置产生的交流电转换成电网统一电压的直流电，便于电解水产生氢气使用，在本发明优选的情况下，所述风能发电装置连接的第一转换模块，用于将风能产生的交流电能转换为直流电能，多个所述风能发电装置连接的多个第一转换模块输出的直流电压相同。
为了将分布式的太阳能发电装置产生的直流电转换成电网统一电压的直流电，便于电解水产生氢气使用，在本发明优选的情况下，所述太阳能发电装置连接的第一转换模块，用于将太阳能产生的直流电能转换为不同电压的直流电能，多个所述太阳能发电装置连接的多个第一转换模块输出的直流电压相同。
为了缓冲电网中不均匀的电能，以及纯电动汽车或插电式混合动力汽车充电所需的储备电能，在本发明优选的情况下，所述新能源汽车充能装置还包括储能电池和第二转换模块，所述储能电池，用于储存电网中电能，所述第二转换模块，用于将电网中电能电压转换成所述储能电池所需得电压进行充电，将所述储能电池的电压转换为电网中电能电压，对电网进行供电。
例如，本发明实施例中储能电池优选的采用锂电池，更为优选的采用，磷酸铁锂电池，其容量标定为1.0-1.5倍的分布式发电装置每天产生的电能总量。
例如，本发明实施例中，第二转换模块为双向DC/DC模块，将电网中标准电压300V的直流电转换为400V直流电对储能电池进行充电。
为了更好地将储能电池以及控制是否对储能电池，在本发明更为优选的情况，所述第二转换模块，用于发送所述储能电池、第二转换模块的状态数据至所述控制存储模块，接收所述控制存储模块发送的触发信号。
例如，本发明实施例中，当所述储能电池SOC(Stateof Charge)低于30％时，则开始启动第二转换模块将电网中电能转换为给所述储能电池充电电压，并给电池进行充电，当电网中充电需求大于电网中所能提供的电能容量时，且所述储能电池SOC(StateofCharge)高于80％，则对电网进行放电。
为了给不同类型的新能源汽车进行充电，在本发明优选的情况下，所述新能源汽车充能装置还包括充电桩和第三转换模块，所述充电桩，用于纯电动汽车和/或插电式混合动力汽车充电，所述第三转换模块，用于将电网中电能电压转换所述充电桩所需的电压。
为了更好地控制充电桩对新能源汽车进行充电，在本发明优选的情况下，所述第三转换模块，用于发送所述充电桩、第三转换模块的状态数据至所述控制存储模块，接收所述控制存储模块发送的触发信号。
例如，充电桩是否与车辆连接正常，且充电桩工作是否正常等信息至控制存储模块，控制存储模块则发送触发信号至第三转换模块对纯电动汽车和/或插电式混合动力汽车进行充电。
本发明还提供对上述新能源汽车充能装置的一种控制方法，如图2所示，所述控制方法包括：
步骤S1，分布式发电装置产生电能，经过第一转换模块，将电能转换为电网中标准电压的直流电；
步骤S2，将电网中标准的直流电用于电解水产生氢气，并将氢气储存至储氢装置；
步骤S3，当储氢装置发送状态数据至控制储存模块，确定储氢量低于第一阈值时，则启动电解产氢装置，将电网中电能用于电解产氢；
步骤S4，当储氢装置发送状态数据至控制储存模块，确定储氢量高于第二阈值时，则关闭电解产氢装置，则判断储能电池状态；
步骤S5，若储能电池SOC低于第一设定值，则将电网中电能用于储能电池的充电；
步骤S6，若储能电池SOC高于第二设定值，则触发第四转换模块将电网中电能用于对配电网进行供电。
上述控制方法，通过将分布式发电装置产生的电能通过转换模块转化未统一标准电压的电网电能，将电网电能优先用于电解产生装置电解水产生氢气，并将氢气进行存储，用于提供氢燃料电池汽车充氢需要，同时能够将电网电能储存至储能电池，满足纯电动汽车充电需要，新能源汽车充能装置不仅能够优先处理分布式产生的电能，将此电能用于新能源汽车的充能需求，从而减少分布式产生过多的电能对配电网的冲击和干涉。
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)

1.一种新能源汽车充能装置，其特征在于，所述新能源汽车充能装置包括：
分布式发电装置，用于分布式产生电能；
第一转换模块，用于将分布式产生的电能通过转换为同一电压的电能至电网中；
电解产氢装置，用于将电网中电能通过电解水产生氢气；
储氢装置，用于产生的氢气存储至容器内；
充氢装置，用于对氢燃料电池汽车进行充氢；
第四转换模块，用于将电网中的电能转换为配电网中电能性质，供电给配电网；
控制存储模块，用于接收、处理并存储第一转换模块、第四转换模块的状态数据与触发请求，发送触发信息至所述第一转换模块、所述第四转换模块，以及接收、处理并存储电解产氢装置、储氢装置、充氢装置的状态数据与触发请求，并发送触发信息至电解产氢装置、储氢装置、充氢装置。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车充能装置，其特征在于，所述分布式发电装置包括风能发电装置和/或太阳能发电装置，所述风能发电装置，用于将风能产生电能；所述太阳能发电装置用于将太阳能产生电能。
3.根据权利要求2所述的新能源汽车充能装置，其特征在于，所述风能发电装置连接的第一转换模块，用于将风能产生的交流电能转换为直流电能，多个所述风能发电装置连接的多个第一转换模块输出的直流电压相同。
4.根据权利要求2所述的新能源汽车充能装置，其特征在于，所述太阳能发电装置连接的第一转换模块，用于将太阳能产生的直流电能转换为不同电压的直流电能，多个所述太阳能发电装置连接的多个第一转换模块输出的直流电压相同。
5.根据权利要求1-4任意项所述的新能源汽车充能装置，其特征在于，所述新能源汽车充能装置还包括储能电池和第二转换模块，所述储能电池，用于储存电网中电能，所述第二转换模块，用于将电网中电能电压转换成所述储能电池所需得电压进行充电，将所述储能电池的电压转换为电网中电能电压，对电网进行供电。
6.根据权利要求5所述的新能源汽车充能装置，其特征在于，所述第二转换模块，用于发送所述储能电池、第二转换模块的状态数据至所述控制存储模块，接收所述控制存储模块发送的触发信号。
7.根据权利要求1-4任意项所述的新能源汽车充能装置，其特征在于，所述新能源汽车充能装置还包括充电桩和第三转换模块，所述充电桩，用于纯电动汽车和/或插电式混合动力汽车充电，所述第三转换模块，用于将电网中电能电压转换所述充电桩所需的电压。
8.根据权利要求7所述的新能源汽车充能装置，其特征在于，所述第三转换模块，用于发送所述充电桩、第三转换模块的状态数据至所述控制存储模块，接收所述控制存储模块发送的触发信号。
9.一种控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
分布式发电装置产生电能，经过第一转换模块，将电能转换为电网中标准电压的直流电；
将电网中标准的直流电用于电解水产生氢气，并将氢气储存至储氢装置；
当储氢装置发送状态数据至控制储存模块，确定储氢量低于第一阈值时，则启动电解产氢装置，将电网中电能用于电解产氢；
当储氢装置发送状态数据至控制储存模块，确定储氢量高于第二阈值时，则关闭电解产氢装置，则判断储能电池状态；
若储能电池SOC低于第一设定值，则将电网中电能用于储能电池的充电；若储能电池SOC高于第二设定值，则触发第四转换模块将电网中电能用于对配电网进行供电。
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所述的方法。
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