CN115107550A - 一种储能充电站充电控制系统及其充电方法 - Google Patents

一种储能充电站充电控制系统及其充电方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及储能充电技术领域，具体为一种储能充电站充电控制系统及其控制方法，控制系统包括N个充电终端、能量控制器、充电柜、逆变器、变压器和储能电池，充电柜分别与N个充电终端、能量控制器、逆变器和变压器电连接，储能电池与逆变器电连接；本发明的控制系统包括能量控制器、逆变器、变压器和储能电池等，使得在车辆充电时，能量控制器能够根据车辆的充电功率需求，选择不同的充电方式进行充电以满足充电功率，提高充电效率，同时通过储能补给电力，进行尖峰补能，可以使用当前的电力资源进行箱变配电，同时满足高峰时期多辆车的充电需求。

Description

一种储能充电站充电控制系统及其充电方法
技术领域
本发明涉及储能充电技术领域，具体为一种储能充电站充电控制系统及 其充电方法。
背景技术
电动汽车、储能行业为未来发展的热门行业，而电动汽车充电终端和储 能站作为主要补能方式为未来发展的主要赛道，相关技术发展日新月异。
储能充电一体站应运而生，储能系统充分发挥存储能量和优化配置的功 能，在夜间用电低谷时充电并存储起来，在白天用电高峰时释放给充电终端， 为电动汽车充电，一方面缓解了充电高峰时充电终端大电流充电对区域电网 的冲击，另一方面通过峰谷差价，给项目带来了非常高收益。
随着电池技术的发展，更高电池容量，更高充电倍率的电池研发出来， 当前的充电终端充电时间已无法满足客户需求，需要开发超充站技术会解决 高容量高充电倍率的电池充电时间过长问题。而因各地电网配电限制，超充 站箱变配电无法达到设计需求。同时高峰时期，车辆充电需求大，单独超充 电站无法满足多辆车的充电需求。
因此需要开发一种储能充电站控制方法，通过储能补给电力，进行尖峰 补能，可以使用当前的电力资源进行箱变配电，同时满足高峰时期多辆车的 充电需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种储能充电站充电控制系统及其控制方法，以 解决上述背景技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种储能充电站充电控制 系统，所述控制系统包括N个充电终端、能量控制器、充电柜、逆变器、变 压器和储能电池，所述充电柜分别与N个充电终端、能量控制器、逆变器和 变压器电连接，且N个充电终端之间并联连接，所述储能电池与逆变器电连 接；
N个充电终端：为车辆提供充电服务；
能量控制器：进行数据采集及能量管理；
充电柜：交流电转化为直流电，对充电终端进行功率分配；
逆变器：控制储能电池的直流电逆变为交流电进行放电，储能电池交流 电转化为直流电进行充电；
变压器：将市电变压成380V交流电；
储能电池：储能电力单元，可进行充电及放电。
优选的，所述能量控制器通过以太网分别与变压器、充电柜和逆变器进 行数据交互。
一种储能充电站充电控制方法，所述控制方法基于储能充电站充电控制 系统，该方法包括以下步骤：
S1：所述能量控制器分别记录允许充电功率1和允许充电功率2；
所述允许充电功率1的获取方法为：对市电剩余功率与相应的充电终端 允许充电功率进行对比，两者取小值，能量控制器记录为允许充电功率1；
所述允许充电功率2的获取方法为：将市电剩余功率加上当前储能电池 剩余功率后与相应的充电终端允许充电功率进行对比，两者取小值，能量控 制器记录为允许充电功率2；
S2：用户发起充电需求，所述能量控制器对用户充电需求功率与允许充 电功率进行判断；
S3：所述能量控制器根据判断结果，采用不同方法进行充电，具体为：
当用户充电需求功率不大于允许充电功率1时，市电通过变压器提供交 流电能，充电柜将交流电能整流为直流电能并通过充电终端对车辆进行充电；
当用户充电需求功率大于允许充电功率1，且不大于允许充电功率2时， 由逆变器控制储能电池提供电能，并通过充电终端对车辆进行充电；
优选的，所述车辆充电过程中，当市电的剩余功率为0时，则逆变器控 制储能电池开始输出电量，并通过充电终端对车辆进行充电。
优选的，所述控制方法还包括：
S4：在车辆充电完成后，所述能量控制器通过采集储能电池剩余电量值， 由变压器的市电交流电通过配电柜传输给逆变器，由逆变器将直流电逆变成 直流对储能电池进行充电。
优选的，所述步骤S3还包括：
当多辆车同时进行充电时，所述能量控制器通过判断并控制各个充电终 端进行充电，具体为：
若变压器能满足多辆车的充电需求，则能量控制器根据不同车辆的充电 需求进行充电；
若变压器不满足多辆车的充电需求，通过增加储能电池可以满足需求时， 能量控制器根据各个车辆充电功率请求进行充电分配，对各个车辆的进行充 电；
若变压器不满足多辆车的充电需求，通过增加储能电池仍不满足需求时， 能量控制器优先满足每个车辆的最低充电需求后，将剩余充电功率分配给前 面的车辆或者VIP车辆。
优选的，在多辆车充电过程中，当市电断电时，则直流由储能电池经逆 变器将直流电转化为交流电，将交流电提供给配电柜，配电柜将交流电逆变 为直流电，通过充电终端分别给车辆进行充电，若储能电池功率不满足多辆 车充电需求，优先分配给前面的车辆或者VIP车辆。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的控制系统包括能量控制器、逆变器、变压器和储能电池等，使 得在车辆充电时，能量控制器能够根据车辆的充电功率需求，选择不同的充 电方式进行充电以满足充电功率，提高充电效率，同时通过储能补给电力， 进行尖峰补能，可以使用当前的电力资源进行箱变配电，同时满足高峰时期 多辆车的充电需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需 要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例，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的附图。
图1为本发明中控制系统的结构示意图；
图2为本发明中储能电池剩余功率和市电剩余功率的计算示意图；
图3为本发明中的控制方法的流程示意图。
1、充电终端；2、能量控制器；3、充电柜；4、逆变器；5、变压器；6、 储能电池。
具体实施方式
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作 出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的一种技术方案为：
一种储能充电站充电控制系统，控制系统包括N个充电终端1、能量控 制器2、充电柜3、逆变器4、变压器5和储能电池6，充电柜3分别与N个 充电终端1、能量控制器2、逆变器4和变压器5电连接，且N个充电终端1 之间并联连接，储能电池9与逆变器4电连接；
N个充电终端1：为车辆提供充电服务；
能量控制器2：进行数据采集及能量管理；
充电柜3：交流电转化为直流电，对充电终端进行功率分配；
逆变器4：控制储能电池的直流电逆变为交流电进行放电，储能电池交流 电转化为直流电进行充电；
变压器5：将市电变压成380V交流电；
储能电池6：储能电力单元，可进行充电及放电。
具体的，能量控制器2通过以太网分别与变压器5、充电柜3和逆变器5 进行数据交互；
从上述描述可知：根据车辆需求的充电功率与变压器功率及储能功率进 行对比，对充电终端分配不同的充电功率。
请参照图2-3，本发明提供的另一种技术方案为：
一种储能充电站充电控制方法，控制方法基于储能充电站充电控制系统， 该方法包括以下步骤：
S1：能量控制器2分别记录允许充电功率1和允许充电功率2；
允许充电功率1的获取方法为：对市电剩余功率与相应的充电终端1允 许充电功率进行对比，两者取小值，能量控制器2记录为允许充电功率1；
允许充电功率2的获取方法为：将市电剩余功率加上当前储能电池6剩 余功率后与相应的充电终端1允许充电功率进行对比，两者取小值，能量控 制器1记录为允许充电功率2；
S2：用户发起充电需求，能量控制器2对用户充电需求功率与允许充电 功率进行判断；
S3：能量控制器2根据判断结果，采用不同方法进行充电，具体为：
当用户充电需求功率不大于允许充电功率1时，市电通过变压器5提供 交流电能，充电柜3将交流电能整流为直流电能并通过充电终端对车辆进行 充电；
当用户充电需求功率大于允许充电功率1，且不大于允许充电功率2时， 由逆变器4控制储能电池6提供电能，并通过充电终端1对车辆进行充电；
当用户充电需求功率大于允许充电功率2时，由储能电池6及变压器5 同时提供电能，充电柜3将交流电能整流为直流电能并通过充电终端1对车 辆进行充电。
具体的，车辆充电过程中，当市电的剩余功率为0时，则逆变器4控制 储能电池6开始输出电量，并通过充电终端对车辆进行充电。
具体的，控制方法还包括：
S4：在车辆充电完成后，能量控制器通过采集储能电池剩余电量值，由 变压器5的市电交流电通过配电柜3传输给逆变器4，由逆变器4将直流电逆 变成直流对储能电池6进行充电。
具体的，步骤S3还包括：
当多辆车同时进行充电时，能量控制器2通过判断并控制各个充电终端1 进行充电，具体为：
若变压器5能满足多辆车的充电需求，则能量控制器2根据不同车辆的 充电需求进行充电；
若变压器5不满足多辆车的充电需求，通过增加储能电池6可以满足需 求时，能量控制器6根据各个车辆充电功率请求进行充电分配，对各个车辆 的进行充电；
若变压器5不满足多辆车的充电需求，通过增加储能电池6仍不满足需 求时，能量控制器2优先满足每个车辆的最低充电需求后，将剩余充电功率 分配给前面的车辆或者VIP车辆。
具体的，在多辆车充电过程中，当市电断电时，则直流由储能电池6经 逆变器4将直流电转化为交流电，将交流电提供给配电柜3，配电柜3将交流 电逆变为直流电，通过充电终端1分别给车辆进行充电，若储能电池6功率 不满足多辆车充电需求，优先分配给前面的车辆或者VIP车辆。
本发明的实施例为：
当车辆1进入储能充电站，需要进行充电服务，能量控制器2判断并控 制充电；
若变压器5的功率可以满足车辆1的需求(即车辆1的需求功率不大于 允许充电功率1)，则直接用变压器5侧的市电通过充电柜3逆变成交流电， 通过充电终端1给车辆进行充电；
若变压器5的功率不满足车辆1的需求(即车辆1的需求功率大于允许 充电功率1，且不大于允许充电功率2)，能量控制器2将信息发送给逆变器 4，逆变器4控制储能电池6，储能电池6进行放电，由逆变器4将直流电转 化为交流电，将交流电提供给充电柜3，充电柜3将储能电池6交流电逆变为 直流电，通过充电终端1给车辆进行充电；
若储能电池6的功率不满足车辆1的需求(即用户充电需求功率大于允 许充电功率2时)，由储能电池6及变压器5同时提供电能，充电柜3将交 流电能整流为直流电能并通过充电终端对车辆进行充电；
在充电过程中，若市电(变压器5)断电，则直流由储能电池6经逆变器 4将直流电转化为交流电，将交流电提供给充电柜3，充电柜3将交流电逆变 为直流电，通过充电终端1给车辆进行充电；
完成车辆充电后，能量控制器2通过采集储能电池6剩余电量值，由变 压器5的市电交流电通过充电柜3传输给逆变器4，由逆变器4将直流电逆变 成直流对储能电池6进行充电。
当多辆车同时进行充电时，能量控制器2通过判断并控制各个充电终端1 进行充电；
若变压器5的市电能满足多辆车的充电需求，则能量控制器2根据不同 车辆的充电需求进行充电。
若变压器5市电不满足多辆车的充电需求，通过增加储能电池6可以满 足需求时，能量控制器6根据各个车辆充电功率请求进行充电分配，对各个 车辆的进行充电；
若变压器5市电不满足多辆车的充电需求，且通过增加储能电池6仍不 满足需求时，能量控制器2优先满足每个车辆最低充电需求，并且将剩余充 电功率分配给前面的车辆或者VIP车辆。
在充电过程中，若市电断电，则直流由储能电池6经逆变器4将直流电 转化为交流电，将交流电提供给充电柜3，充电柜3将交流电逆变为直流电， 通过充电终端1分别车辆进行充电，若储能电池6功率不满足多辆车充电需 求，优先分配给前面的车辆或者VIP车辆。
完成车辆充电后，能量控制器2通过采集储能电池6剩余电量值，由变 压器5的市电交流电通过充电柜3传输给逆变器4，由逆变器4将直流电逆变 成直流对储能电池6进行充电。
本发明的控制系统包括能量控制器、逆变器、变压器和储能电池等，使 得在车辆充电时，能量控制器能够根据车辆的充电功率需求，选择不同的充 电方式进行充电以满足充电功率，提高充电效率，同时通过储能补给电力， 进行尖峰补能，可以使用当前的电力资源进行箱变配电，同时满足高峰时期 多辆车的充电需求。
在本发明的描述中，要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、 “中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端” 等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述 本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方 位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、 “固定”、“旋接”等术语应做广义理解，除非另有明确的限定，对于本领域的普 通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种储能充电站充电控制系统，其特征在于：所述控制系统包括N个充电终端(1)、能量控制器(2)、充电柜(3)、逆变器(4)、变压器(5)和储能电池(6)，所述充电柜(3)分别与N个充电终端(1)、能量控制器(2)、逆变器(4)和变压器(5)电连接，且N个充电终端(1)之间并联连接，所述储能电池(9)与逆变器(4)电连接；
N个充电终端(1)：为车辆提供充电服务；
能量控制器(2)：进行数据采集及能量管理；
充电柜(3)：交流电转化为直流电，对充电终端进行功率分配；
逆变器(4)：控制储能电池的直流电逆变为交流电进行放电，储能电池交流电转化为直流电进行充电；
变压器(5)：将市电变压成380V交流电；
储能电池(6)：储能电力单元，可进行充电及放电。
2.根据权利要求1所述的一种储能充电站充电控制系统，其特征在于：所述能量控制器(2)通过以太网分别与变压器(5)、充电柜(3)和逆变器(5)进行数据交互。
3.一种储能充电站充电控制方法，其特征在于：所述控制方法基于权利要求1-2任意一项所述的储能充电站充电控制系统，该方法包括以下步骤：
S1：所述能量控制器(2)分别记录允许充电功率1和允许充电功率2；
所述允许充电功率1的获取方法为：对市电剩余功率与相应的充电终端(1)允许充电功率进行对比，两者取小值，能量控制器(2)记录为允许充电功率1；
所述允许充电功率2的获取方法为：将市电剩余功率加上当前储能电池(6)剩余功率后与相应的充电终端(1)允许充电功率进行对比，两者取小值，能量控制器(1)记录为允许充电功率2；
S2：用户发起充电需求，所述能量控制器(2)对用户充电需求功率与允许充电功率进行判断；
S3：所述能量控制器(2)根据判断结果，采用不同方法进行充电，具体为：
当用户充电需求功率不大于允许充电功率1时，市电通过变压器(5)提供交流电能，充电柜(3)将交流电能整流为直流电能并通过充电终端对车辆进行充电；
当用户充电需求功率大于允许充电功率1，且不大于允许充电功率2时，由逆变器(4)控制储能电池(6)提供电能，并通过充电终端(1)对车辆进行充电；
当用户充电需求功率大于允许充电功率2时，由储能电池(6)及变压器(5)同时提供电能，充电柜(3)将交流电能整流为直流电能并通过充电终端(1)对车辆进行充电。
4.根据权利要求3所述的一种储能充电站充电控制方法，其特征在于：所述车辆充电过程中，当市电的剩余功率为0时，所述逆变器(4)控制储能电池(6)开始输出电量，并通过充电终端对车辆进行充电。
5.根据权利要求3所述的一种储能充电站充电控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括：
S4：在车辆充电完成后，所述能量控制器(2)通过采集储能电池(6)剩余电量值，由变压器(5)的市电交流电通过配电柜(3)传输给逆变器(4)，由逆变器(4)将直流电逆变成直流对储能电池(6)进行充电。
6.根据权利要求3所述的一种储能充电站充电控制方法，其特征在于：所述步骤S3还包括：
当多辆车同时进行充电时，所述能量控制器(2)通过判断并控制各个充电终端(1)进行充电，具体为：
若变压器(5)能满足多辆车的充电需求，则能量控制器(2)根据不同车辆的充电需求进行充电；
若变压器(5)不满足多辆车的充电需求，通过增加储能电池(6)可以满足需求时，能量控制器(6)根据各个车辆充电功率请求进行充电分配，对各个车辆的进行充电；
若变压器(5)不满足多辆车的充电需求，通过增加储能电池(6)仍不满足需求时，能量控制器(2)优先满足每个车辆的最低充电需求后，将剩余充电功率分配给前面的车辆或者VIP车辆。
7.根据权利要求6所述的一种储能充电站充电控制方法，其特征在于：所述：在多辆车充电过程中，当市电断电时，则直流由储能电池(6)经逆变器(4)将直流电转化为交流电，将交流电提供给配电柜(3)，配电柜(3)将交流电逆变为直流电，通过充电终端(1)分别给车辆进行充电，若储能电池(6)功率不满足多辆车充电需求，优先分配给前面的车辆或者VIP车辆。
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