CN208035990U - 一种电动汽车储能充电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车储能充电系统，包括与电网相连的AC/DC变换器，以及与AC/DC变换器相连的充电站内的直流微网；直流微网包括n组储能电池组以及若干个提供直流和/或交流能量的输出端；每组储能电池组通过直流母线与提供直流和/或交流能量的输出端相连；本实用新型的主旨在于在充电系统内部构建直流母线，利用分段母线的方式解决扩容和供电可靠性问题，在充电系统的直流母线上，进行充电能量的流动，在充电设备端，进行交流、直流的分配，彻底解决了充电设备输入为低压交流时的系统损耗过大的问题，提供更可靠、最优的储能式电动汽车充电系统。

Description

一种电动汽车储能充电系统
技术领域
本实用新型属于电动汽车充电技术领域，具体涉及一种电动汽车储能充电系统。
背景技术
目前的储能式充电系统，主要是将光伏系统、储能系统、充电系统，利用直流母线作为媒介，将三者进行融合组成的，但上述系统存在如下问题：
A、光伏系统并非独立系统，加入直流母线侧后，虽可以实现对电动汽车的充电，但在设备收益端，无法满足在并网端进行补贴计量的需求。
B、储能设备连接在直流母线侧，其属于长期“在线方式”，此种方式下，充电设备输入为低压交流时存在系统损耗大，将导致充电系统可靠性低的问题，此外，电网、充电设备、储能设备三者之间存在耦合关系，任意一方的参数波动，会对充电站的可靠运行、配电网造成较大冲击。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种电动汽车储能充电系统，该系统的核心在于在充电系统内部构建直流母线，利用分段母线的方式共同解决供电可靠性问题，且可以达到扩容的目的，同时，本实用新型利用开关器件，实现充电系统的储能、充电状态的隔离；此外，在充电系统的直流母线上，进行充电能量的流动，在充电设备端，进行交流、直流的分配，解决了充电设备输入为低压交流时的系统损耗过大的问题，提供更可靠、最优的储能式电动汽车充电系统。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种电动汽车储能充电系统，包括与电网相连的AC/DC变换器，以及与AC/DC变换器相连的充电站内的直流微网；直流微网包括n组储能电池组以及若干个提供直流和/或交流能量的输出端；每组储能电池组通过直流母线与提供直流和/或交流能量的输出端相连；其中：
AC/DC变换器：用于进行电能变换，将AC电能变换为满足储能充电系统需求的直流电能；
储能电池组：用于将直流电能进行存储。
本实用新型进一步的改进在于：
每一个输出端包括一个DC/DC变换器或一个DC/AC变换器。
第一储能电池组的输入端通过开关K21与AC/DC变换器相连，依次类推，第n储能电池组输入端通过开关K2n与AC/DC变换器相连。
第一储能电池组的输出端通过开关K11与直流母线相连，依次类推，第n储能电池组的输出端通过开关K1n与直流母线相连。
直流母线包括第一段分段直流母线和第二段分段直流母线，其中，第一段分段直流母线与至少一个储能电池组相连，第二段分段直流母线与至少一个储能电池组相连；
在需要进行母线连接时，通过闭合开关Kf，将第一段分段直流母线和第二段分段直流母线连接。
AC/DC变换器通过开关Kp与电网相连。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型储能式充电系统，具备“孤岛特性”，“故障隔离”、“智慧储能”、“低损构建”的特点，有效解决了电动汽车充电系统与储能系统结合时，充电系统或储能系统在故障时对电网的影响，实现了充电系统的储能、充电状态分离，即可实现离网充电、故障隔离的优点，该系统通过内部的直流分段母线方式，在系统扩容和供电可靠性方面，具有明显优势，且因为直流母线的作用，可以以较小电流输出充电设备的所需功率，因此，在充电设备端，可以解决充电设备输入为低压交流时的系统损耗过大的问题，提供更可靠、最优的储能式电动汽车充电系统。
附图说明
图1为本实用新型电动汽车储能充电系统架构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参见图1，本实用新型由AC/DC变换器和充电站内直流微网两部分组成；其中，充电站内直流微网由储能电池组、分段直流母线、DC/DC变换器、DC/AC变换器和切换开关构成。其中：
AC/DC变换器：用于进行电能变换，将AC电能变换为满足储能充电系统需求的直流电能。
储能电池组：将直流电能进行存储；
分段直流母线：将直流母线分割成两部分，分别连接各自的储能系统，在需要进行母线连接时，闭合开关Kf，将两段母线连接，从而实现系统的高可靠性与直流电能的灵活分配，满足电动汽车充电需求。直流母线包括第一段分段直流母线和第二段分段直流母线，第一段分断直流母线与前一半的储能电池组相连，第二段分断直流母线与后一半的储能电池组相连。
储能充电站需要对第一储能电池组进行维护，且第一段分段直流母线仅连接有第一储能电池组时，断开开关K21和开关K11，闭合开关Kf，此时即将第一储能电池组切除，第一段分段直流母线通过开关Kf连接至第n储能电池组，实现了充电站对电动汽车的不间断充电功能。
DC/DC变换器、DC/AC变换器：将直流微网传输的电能，从直流能量变换到满足电动汽车充电需求的直流能量、交流能量。进一步地，根据实际场景需求，与直流母线输出连接的变换器，可以为如下3种形式：全部为DC/DC变换器，全部为DC/AC变换器，DC/DC变换器和DC/AC变换器两种均包含。
开关K11～K1n、K21～K2n、Kf和Kp：进行储能充电系统的智能切换，保证系统的正常运行。
本实用新型的工作过程如下：
1)闭合开关Kp，启动AC/DC变换器，将交流电能转换为直流电能，
2)闭合开关K21～K2n，打开开关K11～K1n，将经过AC/DC变换器的直流能量储存在储能电池组中；
当储能电池组满功率时，断开开关K21～K2n；此时，闭合开关K11～K1n，将储能电池组的电能通过分段直流母线输出。
3)直流电能在充电站内直流微网内进行能量分配，直流微网利用分段直流母线的方式，进行能量的分段管理，当储能电池组中任意一组出现故障时，断开开关K11～K1n中的故障侧开关，进行故障单元的有效切除。具体的，两段分段直流母线分别连接多个储能电池组，若第一段分段直流母线的多个储能电池组需要全部维修，则断开对应连接的开关K11～K1m，其中，m小于n，闭合开关Kf，此时即将需要维修的储能电池组全部切除，该第一段分段直流母线通过开关Kf连接至第二段分段直流母线的多个储能电池组，实现电能的不间断输出；
若第一段分段直流母线的多个储能电池组有部分需要维修，则保持开关Kf断开，断开与需要维修的储能电池组对应连接的K11～K1m中的部分开关即可，即实现了对故障储能电池组的切除，且保持正常储能电池组的电能的不间断输出。
4)使用直流微网侧直流电能，通过DC/DC变换器和DC/AC变换器，将直流电能变换为满足电动汽车交流充电需求的直流能量、交流能量。
本实用新型可通过开关的类型、连接方式、直流母线的构成形式等途径对该实用新型进行扩展，但此实用新型的主旨在于在充电系统内部构建直流母线，利用分段母线的方式解决扩容和供电可靠性问题，在充电系统的直流母线上，进行充电能量的流动，在充电设备端，进行交流、直流的分配，彻底解决了充电设备输入为低压交流时的系统损耗过大的问题，提供更可靠、最优的储能式电动汽车充电系统。
以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电动汽车储能充电系统，其特征在于，包括与电网相连的AC/DC变换器，以及与AC/DC变换器相连的充电站内的直流微网；直流微网包括n组储能电池组以及若干个提供直流和/或交流能量的输出端；每组储能电池组通过直流母线与提供直流和/或交流能量的输出端相连；其中：
AC/DC变换器：用于进行电能变换，将AC电能变换为满足储能充电系统需求的直流电能；
储能电池组：用于将直流电能进行存储。
2.根据权利要求1所述的电动汽车储能充电系统，其特征在于，每一个输出端包括一个DC/DC变换器或一个DC/AC变换器。
3.根据权利要求1所述的电动汽车储能充电系统，其特征在于，第一储能电池组的输入端通过开关K21与AC/DC变换器相连，依次类推，第n储能电池组输入端通过开关K2n与AC/DC变换器相连。
4.根据权利要求1所述的电动汽车储能充电系统，其特征在于，第一储能电池组的输出端通过开关K11与直流母线相连，依次类推，第n储能电池组的输出端通过开关K1n与直流母线相连。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的电动汽车储能充电系统，其特征在于，直流母线包括第一段分段直流母线和第二段分段直流母线，其中，第一段分段直流母线与至少一个储能电池组相连，第二段分段直流母线与至少一个储能电池组相连；
在需要进行母线连接时，通过闭合开关Kf，将第一段分段直流母线和第二段分段直流母线连接。
6.根据权利要求1所述的电动汽车储能充电系统，其特征在于，AC/DC变换器通过开关Kp与电网相连。
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