CN113746160A - 一种光伏能充换电柜系统和方法 - Google Patents

一种光伏能充换电柜系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光伏能充换电柜系统和方法,包括太阳能板、市电供电单元、第一转换单元、多个充电器和控制单元;太阳能板将太阳能转换为第一直流电信号;市电供电单元将市电转换为第二直流电信号;第一转换单元在第一直流电信号满足供电条件时,将第一直流电信号转换为第一充电信号和供电信号;在不满足供电条件时,将第二直流电信号转换为第一充电信号和供电信号;每个充电器根据控制单元的控制信号输出第二充电信号;控制单元根据充电器的充电状态和电池的电池信息输出控制信号。本发明采用太阳能给充换电柜提供电能,既能实现绿色能源利用,又能避免以市电为主供电带来的问题,且市电作为备用,提高充换电柜的用电可靠性和稳定性。

Description

一种光伏能充换电柜系统和方法
技术领域
本发明涉及换电柜的技术领域,更具体地说,涉及一种光伏能充换电柜系统和方法。
背景技术
二、三轮电动车充换电柜(下文简称:换电柜)是目前市场民用需求很大的供电动车用户将欠压电池直接替换满电电池的共享系统,它是一种预先将电能直接转换为电池的化学能并储存起来,供用户使用的系统。
目前利用市电给电池充电是换电柜系统中的常用方案,此方案的缺点是,换电柜系统无法在离网(没有市电)的情况下独立工作,而在现实中,存在市电异常或取电困难的高峰期,因此,换电柜系统离网现象较普遍,进而影响换电柜的正常使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种光伏能充换电柜系统和方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种光伏能充换电柜系统,包括:太阳能板、市电供电单元、与所述太阳能板和所述市电供电单元连接的第一转换单元、与所述第一转换单元连接的多个充电器、以及分别与所述第一转换单元和所述多个充电器通信的控制单元;
所述太阳能板用于检测太阳能并将太阳能转换为第一直流电信号;
所述市电供电单元用于接收市电并将市电转换为第二直流电信号;
所述第一转换单元用于对所述第一直流电信号和所述第二直流电信号进行检测,并在所述第一直流电信号满足供电条件时,将所述第一直流电信号转换为第一充电信号和供电信号;在所述第一直流电信号不满足供电条件时,将所述第二直流电信号转换为所述第一充电信号和所述供电信号;
每一个所述充电器用于接收所述第一充电信号,并根据所述控制单元输出的控制信号对所述第一充电信号进行转换调节、以输出第二充电信号;
所述控制单元分别与接入所述多个充电器的多个电池通信,用于检测所述多个充电器的充电状态和所述多个电池的电池信息,并根据所述多个充电器的充电状态和所述多个电池的电池信息输出相应的控制信号。
在本发明所述的光伏能充换电柜系统中,所述第一转换单元包括:一级DC-DC模块;
所述一级DC-DC模块的输入端与所述太阳能板的输出端和所述市电供电单元的输出端连接,所述一级DC-DC模块的输出端分别与所述多个充电器的输入端连接。
在本发明所述的光伏能充换电柜系统中,所述市电供电单元包括:市电输入模块和AC-DC模块;
所述市电输入模块用于接入市电;
所述AC-DC模块的输入端与所述市电输入模块连接,所述AC-DC模块的输出端与所述一级DC-DC模块的输入端连接,用于将所述市电转换为所述第二直流电信号。
在本发明所述的光伏能充换电柜系统中,每一个所述充电器包括:充电接口、通讯接口和二级DC-DC模块;
所述二级DC-DC模块的输入端与所述一级DC-DC模块的输出端连接,所述二级DC-DC模块的输出端与所述充电接口和所述通讯接口连接,所述二级DC-DC模块用于将所述第一充电信号转换为所述第二充电信号;
所述充电接口用于接入电池,用于将所述二级DC-DC模块输出的第二充电信号输出给电池;
所述通讯接口与所述控制单元连接,用于供所述二级DC-DC模块与所述控制单元通讯。
在本发明所述的光伏能充换电柜系统中,每一个所述充电器还包括:温控模块;
所述温控模块用于检测所述充电器的温度信息并根据所述温度信息进行温度调节。
在本发明所述的光伏能充换电柜系统中,所述控制单元包括:主控板;
所述主控板分别与所述第一转换单元和所述多个充电器连接,用于对所述多个充电器进行充电控制,以及对所述第一转换单元的状态信息进行监测。
在本发明所述的光伏能充换电柜系统中,所述控制单元包括:多个与所述充电器对应设置的多个控制板;
每一个控制板用于对与其对应设置的充电器进行充电控制,以调节其输出的第二充电信号。
在本发明所述的光伏能充换电柜系统中,还包括:柜控电源;
所述柜控电源与所述第一转换单元连接,用于接收所述第一转换单元输出的供电信号,并根据所述供电信号对充换电柜进行供电。
在本发明所述的光伏能充换电柜系统中,所述太阳能板包括:单晶硅电池板、多晶硅电池板和/或薄膜太阳能电池板。
在本发明所述的光伏能充换电柜系统中,还包括:第二转换单元;
所述第二转换单元用于与所述第一转换单元连接,用于在所述太阳能板和所述市电供电异常或者预设用电时间段时,将所述第一转换单元输出的反向电信号转换为外部供电信号;
所述反向电信号为所述第一转换单元将所述多个充电器反向输出的电能转换后输出的信号。
在本发明所述的光伏能充换电柜系统中,所述第二转换单元为DC-AC模块;
所述DC-AC模块用于将所述反向电信号转换为所述外部供电信号;所述反向电信号为直流信号;所述外部供电信号为交流信号。
本发明还提供一种光伏能充换电方法,应用于以上所述的光伏能充换电柜系统,所述方法包括:
第一转换单元实时检测太阳能板输出的第一直流电信号和市电供电单元输出的第二直流电信号,并判断所述第一直流电信号是否满足供电条件;
若是,将所述第一直流电信号转换为第一充电信号和供电信号;
若否,将所述第二直流电信号转换为所述第一充电信号和所述供电信号。
在本发明所述的光伏能充换电方法中,所述方法还包括:
在所述太阳能板和所述市电供电异常或者预设用电时间段时,所述第一转换单元将换电柜中的电池储存的电能转换为反向电信号;
第二转换单元对所述反向电信号进行转换处理,并输出外部供电信号至电网。
在本发明所述的光伏能充换电方法中,所述方法还包括:
所述第一转换单元还将所述反向电信号发送给柜控电源,以向换电柜提供电能。
实施本发明的光伏能充换电柜系统和方法,具有以下有益效果:包括太阳能板、市电供电单元、第一转换单元、多个充电器和控制单元;太阳能板将太阳能转换为第一直流电信号;市电供电单元将市电转换为第二直流电信号;第一转换单元在第一直流电信号满足供电条件时,将第一直流电信号转换为第一充电信号和供电信号;在不满足供电条件时,将第二直流电信号转换为第一充电信号和供电信号;每个充电器根据控制单元的控制信号输出第二充电信号;控制单元根据充电器的充电状态和电池的电池信息输出控制信号。本发明采用太阳能给充换电柜提供电能,既能实现绿色能源利用,又能避免以市电为主供电带来的问题,且市电作为备用,提高充换电柜的用电可靠性和稳定性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明实施例提供的光伏能充换电柜系统的原理框图;
图2是本发明实施例提供的光伏能充换电方法的流程示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
参考图1,为本发明提供的光伏能充换电柜系统一可选实施例的原理框图。该光伏能充换电柜系统以太阳能作为换电柜系统充换电的能量来源,是一种绿色新能源的利用,同时以市电作为换电柜系统充换电的备用方案,可以避免因天气异常、季节变化所带来的太阳能不足的问题。另外,在市电异常或者取电困难的高峰期,换电柜系统可利用太阳能保持正常工作,既解决了市电异常或者取电困难的问题,同时,还能保证换电柜系统正常工作,有效提高换电柜系统的用电可靠性和稳定性。
具体的,如图1所示,该光伏能充换电柜系统包括:太阳能板11、市电供电单元12、与太阳能板11和市电供电单元12连接的第一转换单元13、与第一转换单元13连接的多个充电器、以及分别与第一转换单元13和多个充电器通信的控制单元(其中控制单元未在图中进行图示)。
其中,太阳能板11用于检测太阳能并将太阳能转换为第一直流电信号。可选的,本发明实施例中,太阳能板11包括:单晶硅电池板、多晶硅电池板和/或薄膜太阳能电池板。
市电供电单元12用于接收市电并将市电转换为第二直流电信号。
第一转换单元13用于对第一直流电信号和第二直流电信号进行检测,并在第一直流电信号满足供电条件时,将第一直流电信号转换为第一充电信号和供电信号;在第一直流电信号不满足供电条件时,将第二直流电信号转换为第一充电信号和供电信号。可选的第一直流电信号满足供电条件为,太阳能板11输出的直流电信号大于或者等于换电柜系统充电所需电能。
每一个充电器用于接收第一充电信号,并根据控制单元输出的控制信号对第一充电信号进行转换调节、以输出第二充电信号。需要说明的是,每一个充电器是独立结构,相互之间没有关联,且每一个充电器是分别独立地与第一转换单元13连接的,即第一转换单元13的第一充电信号的输出端口由充电器的数量决定。如图1所示,设有#1充电器、#2充电器、……、#N充电器,共N个充电器,则第一转换单元13的第一充电信号的输出端口有N个,分别与N个充电器对应连接。充电器用于将第一充电信号转换为第二充电信号,以给接入的电池进行充电。其中,每一个充电器输出的第二充电信号可以相同,也可以不同,具体需要以与其连接的电池为准,从而达到充电器所输出的第二充电信号可稳定、安全地给与其连接的电池充电。
控制单元分别与接入多个充电器的多个电池通信,用于检测多个充电器的充电状态和多个电池的电池信息,并根据多个充电器的充电状态和多个电池的电池信息输出相应的控制信号。
进一步地,如图1所示,该光伏能充换电柜系统还包括:柜控电源15。
柜控电源15与第一转换单元13连接,用于接收第一转换单元13输出的供电信号,并根据供电信号对充换电柜进行供电。可选的,该柜控电源15一般为12V或者24V。
进一步地,如图1所示,该光伏能充换电柜系统还包括:第二转换单元14;
第二转换单元14用于与第一转换单元13连接,用于在太阳能板11和市电供电异常或者预设用电时间段时,将第一转换单元13输出的反向电信号转换为外部供电信号。其中,反向电信号为第一转换单元13将多个充电器反向输出的电能转换后输出的信号。如图1所示,通过设置该第二转换单元14,当太阳能板11和/或市电供电异常时,可将换电柜系统中的电池储存的电能转化为可供外部用户设备用电的电能。可选的,预设用电时间段可以为白天时间段,例如,晚上时间段工业用电的价格为0.3元/度,而白天时间段工业用电的价格为1.3元/度,因此,通过在白天时间段进行反向取电,可以大大节约用电成本。
具体的,如图1所示,当太阳能板11和/或市电供电异常时,或者在预设用电时间段时,换电柜系统中的电池储存的电能通过与其连接的充电器将电池中的电能进行反向转化,并传输至第一转换单元13,由第一转换单元13进行转换,以输出反向电信号,该反向电信号为直流电,该直流电通过第二转换单元14转换为交流电并传送至电网,以供外部设备取电,同时,该反向电信号还传送至柜控电源15,给换电柜系统供电,保证换电柜系统的正常供电。
一些实施例中,第一转换单元13包括:一级DC-DC模块。
一级DC-DC模块的输入端与太阳能板11的输出端和市电供电单元12的输出端连接,一级DC-DC模块的输出端分别与多个充电器的输入端连接。
一些实施例中,市电供电单元12包括:市电输入模块和AC-DC模块。
市电输入模块用于接入市电;AC-DC模块的输入端与市电输入模块连接,AC-DC模块的输出端与一级DC-DC模块的输入端连接,用于将市电转换为第二直流电信号。
一些实施例中,每一个充电器包括:充电接口、通讯接口和二级DC-DC模块。
二级DC-DC模块的输入端与一级DC-DC模块的输出端连接,二级DC-DC模块的输出端与充电接口和通讯接口连接,二级DC-DC模块用于将第一充电信号转换为第二充电信号;充电接口用于接入电池,用于将二级DC-DC模块输出的第二充电信号输出给电池;通讯接口与控制单元连接,用于供二级DC-DC模块与控制单元通讯。
一些实施例中,每一个充电器还包括:温控模块。
温控模块用于检测充电器的温度信息并根据温度信息进行温度调节。可选的,该温控模块可包括温度传感器和温度控制器,该温度传感器用于实时检测充电器的温度信息并发送给温度控制器,该温度控制器根据该温度信息对充电器的温度进行调节,其中,可设置三级温控方案或者两级温控方案。具体的,设三级温控方案包括:第一级降温方案、第二级降温方案和第三级降温方案。当充电器的实时温度大于预设温度时,先采用第一级降温方案进行降温,在采用第一级降温方案后充电器的实时温度仍不满足条件时,继续采用第二级降温方案进行降温,并在采用第二级降温方案后充电器的实时温度仍不满足条件时,继续采用第三级降温方案进行降温,直到充电器的温度下降至可接受范围。
一些实施例中,控制单元包括:主控板;主控板分别与第一转换单元13和多个充电器连接,用于对多个充电器进行充电控制,以及对第一转换单元13的状态信息进行监测。即在该实施例中,换电柜系统可只设置一个主控板,该主控板分别与多个充电器进行通讯,实时监测每一个充电器的工作状态,同时还与接入充电器的电池通讯,以获取电池的电池信息(包括但不限于电量、电压、电流等),进而根据电池信息及充电器的工作状态控制充电器的充电,以使充电器输出的第二充电信号可满足电池的充电需求。同时,该主控板还与一级DC-DC模块通讯,以实现对一级DC-DC模块的状态监测。
或者,在其他一些实施例中,该控制单元包括:多个与充电器对应设置的多个控制板。
每一个控制板用于对与其对应设置的充电器进行充电控制,以调节其输出的第二充电信号。即每一个充电器中内置一个控制板,该控制板用于对充电器进行充电控制和状态监测,同时还与接入该充电器的电池通讯,以获取电池的电池信息,以实现充电控制。
一些实施例中,第二转换单元14为DC-AC模块。
DC-AC模块用于将反向电信号转换为外部供电信号;反向电信号为直流信号;外部供电信号为交流信号。
参考图2,为本发明提供的光伏能充换电方法一可选实施例的流程示意图。该光伏能充换电方法可应用于本发明实施例公开的光伏能充换电柜系统。如图2所示,该光伏能充换电方法包括:
步骤S201、第一转换单元13实时检测太阳能板11输出的第一直流电信号和市电供电单元12输出的第二直流电信号,并判断第一直流电信号是否满足供电条件。
步骤S202、若是,将第一直流电信号转换为第一充电信号和供电信号。
步骤S203、若否,将第二直流电信号转换为第一充电信号和供电信号。
一些实施例中,该光伏能充换电方法还包括:在太阳能板11和市电供电单元12异常或者预设用电时间段时,第一转换单元13将换电柜中的电池储存的电能转换为反向电信号;第二转换单元14对反向电信号进行转换处理,并输出外部供电信号至电网。
一些实施例中,该光伏能充换电方法还包括:还包括:第一转换单元13还将反向电信号发送给柜控电源15,以向换电柜提供电能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施,并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰,均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种光伏能充换电柜系统,其特征在于,包括:太阳能板、市电供电单元、与所述太阳能板和所述市电供电单元连接的第一转换单元、与所述第一转换单元连接的多个充电器、以及分别与所述第一转换单元和所述多个充电器通信的控制单元;
所述太阳能板用于检测太阳能并将太阳能转换为第一直流电信号;
所述市电供电单元用于接收市电并将市电转换为第二直流电信号;
所述第一转换单元用于对所述第一直流电信号和所述第二直流电信号进行检测,并在所述第一直流电信号满足供电条件时,将所述第一直流电信号转换为第一充电信号和供电信号;在所述第一直流电信号不满足供电条件时,将所述第二直流电信号转换为所述第一充电信号和所述供电信号;
每一个所述充电器用于接收所述第一充电信号,并根据所述控制单元输出的控制信号对所述第一充电信号进行转换调节、以输出第二充电信号;
所述控制单元分别与接入所述多个充电器的多个电池通信,用于检测所述多个充电器的充电状态和所述多个电池的电池信息,并根据所述多个充电器的充电状态和所述多个电池的电池信息输出相应的控制信号。
2.根据权利要求1所述的光伏能充换电柜系统,其特征在于,所述第一转换单元包括:一级DC-DC模块;
所述一级DC-DC模块的输入端与所述太阳能板的输出端和所述市电供电单元的输出端连接,所述一级DC-DC模块的输出端分别与所述多个充电器的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的光伏能充换电柜系统,其特征在于,所述市电供电单元包括:市电输入模块和AC-DC模块;
所述市电输入模块用于接入市电;
所述AC-DC模块的输入端与所述市电输入模块连接,所述AC-DC模块的输出端与所述一级DC-DC模块的输入端连接,用于将所述市电转换为所述第二直流电信号。
4.根据权利要求2所述的光伏能充换电柜系统,其特征在于,每一个所述充电器包括:充电接口、通讯接口和二级DC-DC模块;
所述二级DC-DC模块的输入端与所述一级DC-DC模块的输出端连接,所述二级DC-DC模块的输出端与所述充电接口和所述通讯接口连接,所述二级DC-DC模块用于将所述第一充电信号转换为所述第二充电信号;
所述充电接口用于接入电池,用于将所述二级DC-DC模块输出的第二充电信号输出给电池;
所述通讯接口与所述控制单元连接,用于供所述二级DC-DC模块与所述控制单元通讯。
5.根据权利要求4所述的光伏能充换电柜系统,其特征在于,每一个所述充电器还包括:温控模块;
所述温控模块用于检测所述充电器的温度信息并根据所述温度信息进行温度调节。
6.根据权利要求1-5任一项所述的光伏能充换电柜系统,其特征在于,所述控制单元包括:主控板;
所述主控板分别与所述第一转换单元和所述多个充电器连接,用于对所述多个充电器进行充电控制,以及对所述第一转换单元的状态信息进行监测。
7.根据权利要求1-5任一项所述的光伏能充换电柜系统,其特征在于,所述控制单元包括:多个与所述充电器对应设置的多个控制板;
每一个控制板用于对与其对应设置的充电器进行充电控制,以调节其输出的第二充电信号。
8.根据权利要求1所述的光伏能充换电柜系统,其特征在于,还包括:柜控电源;
所述柜控电源与所述第一转换单元连接,用于接收所述第一转换单元输出的供电信号,并根据所述供电信号对充换电柜进行供电。
9.根据权利要求1所述的光伏能充换电柜系统,其特征在于,所述太阳能板包括:单晶硅电池板、多晶硅电池板和/或薄膜太阳能电池板。
10.根据权利要求1所述的光伏能充换电柜系统,其特征在于,还包括:第二转换单元;
所述第二转换单元用于与所述第一转换单元连接,用于在所述太阳能板和所述市电供电异常或者预设用电时间段时,将所述第一转换单元输出的反向电信号转换为外部供电信号;
所述反向电信号为所述第一转换单元将所述多个充电器反向输出的电能转换后输出的信号。
11.根据权利要求10所述的光伏能充换电柜系统,其特征在于,所述第二转换单元为DC-AC模块;
所述DC-AC模块用于将所述反向电信号转换为所述外部供电信号;所述反向电信号为直流信号;所述外部供电信号为交流信号。
12.一种光伏能充换电方法,应用于权利要求1-11任一项所述的光伏能充换电柜系统,其特征在于,所述方法包括:
第一转换单元实时检测太阳能板输出的第一直流电信号和市电供电单元输出的第二直流电信号,并判断所述第一直流电信号是否满足供电条件;
若是,将所述第一直流电信号转换为第一充电信号和供电信号;
若否,将所述第二直流电信号转换为所述第一充电信号和所述供电信号。
13.根据权利要求12所述的光伏能充换电方法,其特征在于,所述方法还包括:
在所述太阳能板和所述市电供电异常或者预设用电时间段时,所述第一转换单元将换电柜中的电池储存的电能转换为反向电信号;
第二转换单元对所述反向电信号进行转换处理,并输出外部供电信号至电网。
14.根据权利要求13所述的光伏能充换电方法,其特征在于,所述方法还包括:
所述第一转换单元还将所述反向电信号发送给柜控电源,以向换电柜提供电能。
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