CN210142914U - 移动充电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种移动充电站，包括：设置于车体上的移动储能设备、功率转换设备、直流充电设备、线缆绞盘和系统控制设备；系统控制设备控制移动储能设备、功率转换设备、直流充电设备；功率转换设备将从电网侧获取的电能整流后为移动储能设备进行充电；将移动储能设备输出的电能进行逆变，为电网侧的电力负荷进行应急补电；将移动储能设备输出的电能进行逆变后提供给直流充电设备，直流充电设备对逆变后的电能整流变压后为待救援电动汽车充电；线缆绞盘放置直流充电设备的充电线缆。该移动充电站可以在电网侧出现断电危机时对重要部门、关键岗位的电力负荷进行及时用电保障，还可以解决电动汽车实际行驶过程电力不足带来的问题。

Description

移动充电站

技术领域

本实用新型涉及储能系统应用及充电服务技术领域，特别涉及一种移动充电站。

背景技术

随着社会的高速发展，许多重要设施对供电可靠性的要求也越来越高，一旦供电系统突然发生故障而中断供电，将会造成重大损失，因此需要做到供电电源的应急保障，即供电线路停电时由备用电源切换给负载供电。目前广泛使用的应急电源系统多以柴油发电机为驱动装置，以实现供电线路的应急保电，而柴油发电机应急保电系统只能在固定区域为固定设备进行应急保电，当其他区域也需要应急保电，则需要将该柴油发电机移动到其他区域，或者在其他区域再提供另一台柴油发电机，这样不能及时为对重要部门、关键岗位的电力负荷进行用电保障。

随着新能源汽车行业的发展以及国家环保政策的推动，电动汽车的市场保有量不断增加。但电动汽车动力电池的续航能力有限，由于电量不足导致的车辆故障时有发生，随着电动汽车运营数量的增加，发生上述故障事件的概率将大大提高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种移动充电站，解决了现有技术中只能在固定区域为固定设备进行应急保电、电动汽车出现电量不足时导致车辆故障的技术问题。

该移动充电站包括：车体、移动储能设备、功率转换设备、直流充电设备、线缆绞盘和系统控制设备；

其中，所述移动储能设备、功率转换设备、直流充电设备、线缆绞盘和系统控制设备设置于所述车体上；所述系统控制设备与所述移动储能设备、功率转换设备、直流充电设备连接；所述功率转换设备分别与所述移动储能设备、所述直流充电设备连接；

所述系统控制设备用于：控制所述移动储能设备、所述功率转换设备、所述直流充电设备；

所述功率转换设备用于：将从电网侧获取的电能进行整流，经过整流后的电能为所述移动储能设备进行充电；在移动充电站移动到需要应急补电的电力负荷处时，将所述移动储能设备输出的电能进行逆变，为电网侧的电力负荷进行应急补电；在待救援电动汽车需要充电时，将所述移动储能设备输出的电能进行逆变处理，将逆变后的电能提供给直流充电设备；

所述移动储能设备用于：接收并存储经过所述功率转换设备整流后的电能，在电网侧的电力负荷需要应急补电时或待救援电动汽车需要充电时，将电能输出至所述功率转换设备；

所述直流充电设备用于：将逆变后的电能进行整流变压处理，利用整流变压后的电能为待救援电动汽车充电；

所述线缆绞盘用于：放置所述直流充电设备的充电线缆。

在本实用新型实施例中，通过车体搭载移动储能设备、功率转换设备、直流充电设备、线缆绞盘和系统控制设备，功率转换设备将从电网侧获取的电能进行整流，经过整流后的电能为移动储能设备进行充电，在电网侧的电力负荷需要应急补电时，移动充电站移动到需要应急补电的电力负荷处，功率转换设备将移动储能设备输出的电能进行逆变，为电网侧的电力负荷进行应急补电，这样可以对重要部门、关键岗位的电力负荷进行及时用电保障。在待救援电动汽车需要充电时，功率转换设备将移动储能设备输出的电能进行逆变和变压处理，将逆变和变压后的电能提供给直流充电设备为待救援电动汽车充电，这样可以解决电动汽车在行驶过程中出现电量不足时导致车辆故障的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的一种移动充电站的正视图和车厢内设备排布图；

图2是本实用新型实施例提供的一种移动充电站用于应急电源工作原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为了解决现有的柴油发电机应急保电系统只能在固定区域为固定设备进行应急保电、电动汽车实际行驶过程中的故障问题，本实用新型提出了一种移动充电站，如图1所示，该移动充电站包括：车体、移动储能设备3、功率转换设备4、系统控制设备5、直流充电设备6、线缆绞盘7；

其中，移动储能设备3、功率转换设备4、系统控制设备5、直流充电设备6、线缆绞盘7设置于车体上；所述系统控制设备5与移动储能设备3、功率转换设备4、直流充电设备6连接；所述功率转换设备4分别与移动储能设备3、直流充电设备6连接，可以是移动储能设备3的直流母线连接到功率转换设备4的汇流母排；

所述系统控制设备5用于：控制所述移动储能设备3、所述功率转换设备4、直流充电设备6；

所述功率转换设备4用于：将从电网侧获取的(即移动充电站从补能区或现场获取的)电能进行整流，经过整流后的电能为所述移动储能设备进行充电；在移动充电站移动到需要应急补电的电力负荷处(即需要救援和服务的区域)时，将所述移动储能设备输出的电能进行逆变，为电网侧的电力负荷进行应急补电；在待救援电动汽车需要充电时，将所述移动储能设备输出的电能进行逆变处理，将逆变后的电能提供给直流充电设备6；

所述移动储能设备3用于：接收并存储经过所述功率转换设备整流后的电能，在电网侧的电力负荷需要应急补电时，将电能输出至所述功率转换设备4；

所述直流充电设备6用于：将逆变后的电能进行整流变压处理，利用整流变压后的电能为待救援电动汽车充电；其中，直流充电设备6本身具有整流装置，用来将逆变后的电能进行整流和变压，最终输出的是直流电能；

所述线缆绞盘7用于：放置所述直流充电设备6的充电线缆。

其中，移动储能设备不能通过直流充电设备6和电动汽车直接连接，因为移动储能设备在实际使用过程中电压范围变化比较大的，必须要经过相关设备(即功率转换设备4和直流充电设备6)输出相对恒定的电压。

在本实用新型实施例中，现有技术中采用的柴油发电机应急保电系统还具有如下缺点：环境污染、噪音大、浪费能源、经济效益差。基于此，本实用新型提出的移动充电站的牵引方式采用纯电动牵引车方案，移动储能设备3的拖运采用挂车方式，即车体包括电纯电动牵引车1和拖挂车厢2，如图1所示，纯电动牵引车1用于：牵引所述拖挂车厢2；拖挂车厢2用于：承载移动储能设备3、功率转换设备4、系统控制设备5、直流充电设备6、线缆绞盘7。

纯电动牵引车1搭载了全球领先的铁电池和驱动集成桥总成及控制系统，配备有电动液压助力系统，转向更加轻便；搭载定速巡航系统，便于高速驾驶；整车具备零噪声、零排放、使用成本低的优点。

拖挂车厢2采用挂车载集装箱的形式，纯电动牵引车1和拖挂车厢2根据需要配置连接，拖挂车厢2采用电动液压支腿，方便控制。纯电动牵引车1和拖挂车厢2之间具有电气接口，电气接通后，拖挂车厢2受纯电动牵引车1控制，包括制动、车灯等部分。

储能集装箱(里面包括有移动储能设备3、功率转换设备4、系统控制设备5、直流充电设备6、线缆绞盘7)与拖挂车厢2之间采用集装箱锁，将二者集成固定。

为了解决该问题，本实用新型提出的移动充电站中的移动储能设备3可以包括多个磷酸铁锂(LFP)电芯，此LFP电芯能量密度高、循环寿命高、安全性高、绿色环保、无毒无污染。采用业界先进的大模组技术，提高电池成组效率、能量密度，可灵活布局，快速实现多种成组方案，实现容量、电压等级的定制化设计。

其中，移动储能设备3可以采用电芯-模块-插箱-电池柜-电池系统成组方式，电芯按照一定的排布构成模块，模块固定于插箱内，插箱通过螺钉固定在电池柜中，电池柜通过底部固定梁安置在拖挂车厢2内的机柜底座上，电池柜与拖挂车厢2通过螺钉连接成为一个整体，使电池在各方向无法移动，避免因振动而产生的刚性碰撞。同时，拖挂车厢2具有防震功能，能够保证在在运输和地震(地震烈度：8度)条件下拖挂车厢2及其内部设备的机械强度满足要求，不会出现变形、功能异常、震动后不运行等故障。

在本实用新型实施例中，功率转换设备4可以存放在PCS柜中，其可以包括多个AC-DC功率转换设备和DC-AC功率转换设备；

所述AC-DC功率转换设备用于：将从电网侧获取的电能进行整流；

所述DC-AC功率转换设备用于：将所述移动储能设备输出的电能进行逆变。

在本实用新型实施例中，如图1所示，该移动充电站还可以包括：监控设备8，与系统控制设备5连接；

所述系统控制设备5具体用于：实时存储移动储能设备3、功率转换设备4、直流充电设备6的运行数据；

所述监控设备8用于：与所述系统控制设备5进行通讯，将所述运行数据进行上传，可以上传至站控管理系统及运检平台，实现远程控制及状态实时监控。

在本实用新型实施例中，该系统控制设备5可以是系统控制柜，其中集成了储能控制器、交换机和通讯设备(可以为4G设备)，其中，储能控制器分别与交换机和通讯设备连接；交换机还与移动储能设备和功率转换设备连接，通讯设备与监控设备连接；

所述储能控制器用于：实时存储移动储能设备、功率转换设备、直流充电设备6的运行数据，控制所述移动储能设备和所述功率转换设备；

所述交换机用于：将所述运行数据传输至所述储能控制器；

所述通讯设备用于：将所述运行数据传输至所述监控设备8。

在本实用新型实施例中，该移动充电站还可以包括：热管理设备9，与所述移动储能设备3、所述系统控制设备5连接；

所述热管理设备9用于：获取所述移动储能设备3的实时温度，将所述实时温度上传至所述系统控制设备5；

所述系统控制设备5还用于：根据所述实时温度控制所述热管理设备对所述移动储能设备3进行温度控制。

具体的，热管理设备9可以由多个降温设备(可以为空调、风道、风扇)、多个温度采集装置(可以为温度传感器)等组成。结合移动储能设备的运行工况进行热管理设备的设计分析匹配，对移动储能设备的全寿命周期进行精准温度控制，保证移动储能设备的最佳运行，提升移动储能设备寿命。

比如，热管理设备可以采用三层级(模块级、电池柜级、集装箱级)、主动风冷方式对移动储能设备3进行温度控制。每个模块内布置多个温度采集装置，通过合理布置采集位置，有效监测电芯工作状态，利用顶置工业空调和合理的风道设计，以及每个电池柜内部的风扇+风道优化设计，实现对移动储能设备3中的电芯以及关键部件的有效温度、湿度的控制，将移动储能设备的工作环境温度控制在15～30℃，延长整个移动储能设备3的使用寿命以及运行的安全可靠。

在本实用新型实施例中，该移动充电站还可以包括：消防设备10，与所述移动储能设备3、所述系统控制设备5连接；

所述消防设备10用于：对所述移动储能设备3进行消防监测，在发生火灾时，将火灾信息上传至所述系统控制设备5；

所述系统控制设备5还用于：根据所述火灾信息控制所述消防设备对所述移动储能设备3进行灭火处理。

具体的，移动充电站自身配置有消防设备，对储能系统实时监控，避免因储能介质自身化学反应放热积聚或外界热源影响发生热失控，影响电源车的安全性能。消防设备可以由火灾探测器和灭火设备组成(还可以包括控制器、声光报警、用户开关等)，所述火灾探测器用于：获取所述移动储能设备的火灾信息，将所述火灾信息上传至所述系统控制设备；所述系统控制设备具体用于：根据所述火灾信息控制灭火设备对所述移动储能设备进行灭火处理。

灭火设备也可以采用手动七氟丙烷灭火器，七氟丙烷灭火剂是无色、无味、无污染气体，且不导电、不含水，不会对设备造成伤害，灭火效率高、速度快，瓶组安装灵活方便。工作人员确认火警后，手动启动灭火器，灭火剂开始喷射并充满整个电池室，淹没起火点，及时灭火，避免人员伤亡、减少财产损失。消防设备快速响应，灭火剂快速喷射，直接淹没起火点，保证灭火系统的针对性和快速性。

上述器件在车体中的放置位置可以根据实际需要进行随意变化，不对其进行具体限定。

在本实用新型实施例中，移动充电站还采用了有效的防震、防冲击、防颠簸设计，确保车厢与箱内的移动储能设备、功率转换设备和系统控制设备的受力和稳定性能满足功能要求，保证在运输和地震条件下车厢及其内部设备的机械强度满足要求，不会出现变形、功能异常、震动后不允许等故障，保证储能系统的安全、可靠运行。

本实用新型实施例中的移动充电站技术参数如表1所示。

表1 移动充电站技术参数

图2为本实用新型实施例提供的一种移动充电站用于应急电源工作原理图，如图2所示，该应急电源控制策略如下：

移动储能系统(即指的是移动储能设备、功率转换设备和系统控制设备)接入变压器低压侧，并入交流母排，同时在交流母排安装有电流、电压实时采集装置，系统控制设备通过判断采集交流母排信息，控制移动储能设备、功率转换设备充放功率。电网正常工作时，移动储能系统处于待机状态，一旦检测到电网失电，移动储能系统通过转换系统状态，由并网模式转变为离网模式，对重要负载进行供电。

储能系统充电：

储能系统接入电网，闭合开关Q2，然后启动储能系统，储能系统进入待机状态，切换至并网模式，储能系统进行充电，充满电后自动进入待机状态。

储能系统放电：

储能系统接入电网，闭合开关Q2，同时启动储能系统，储能系统进入待机状态，如此时电网失电，断开变压器低压侧主断路器Q1，同时将储能系统操作至待机状态，手动切换储能系统至离网状态，对负载进行供电。

电网恢复供电：

电网恢复供电后，需首先将储能系统退出离网模式，进入待机状态，再手动闭合变压器低压侧主断路器开关Q1。如需进行储能系统补电，则手动切换储能系统进入并网模式，对储能系统进行充电。

电动车充电策略：

启动储能系统至离网模式，闭合直流充电设备断路器，此时直流充电设备上电，系统进行自检，自检完成后直流充电设备进入待机状态。

当移动充电站给电动汽车补电时，直流充电设备的充电枪连接到待救援电动汽车的充电接口，直流充电设备开始与待救援的电动汽车进行通讯，获取电动汽车的充电需求，若通讯正常，直流充电设备的功率模块开始工作，完成电动汽车充电。

综上所述，本实用新型提出的移动充电站是一种基于磷酸铁锂电池的移动式储能系统，其针对其中的电池管理与保护、能量均衡等关键性技术进行了研究和分析。即移动充电站从补能区或现场获取电能，通过功率转换设备的整流，将电能存储于移动储能设备中，移动充电站可达到需要救援和服务的区域，基于功率转换设备，对重要部门、关键岗位的电力负荷，进行及时用电保障。这种新型移动式储能系统具有环保、节能、无污染、无噪音、可实现峰谷经济效益、移动便捷等优点。对于直流充电设备与电动汽车的电气连接，功率转换设备从移动储能设备的储能介质获取电能，变压后将电能通过直流充电设备提供给待救援车辆，实现电动汽车的应急救援和常规充电。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种移动充电站，其特征在于，包括：车体、移动储能设备、功率转换设备、直流充电设备、线缆绞盘和系统控制设备；

其中，所述移动储能设备、功率转换设备、直流充电设备、线缆绞盘和系统控制设备设置于所述车体上；所述系统控制设备与所述移动储能设备、功率转换设备、直流充电设备连接；所述功率转换设备分别与所述移动储能设备、所述直流充电设备连接；

所述系统控制设备用于：控制所述移动储能设备、所述功率转换设备、所述直流充电设备；

所述功率转换设备用于：将从电网侧获取的电能进行整流，经过整流后的电能为所述移动储能设备进行充电；在移动充电站移动到需要应急补电的电力负荷处时，将所述移动储能设备输出的电能进行逆变，为电网侧的电力负荷进行应急补电；在待救援电动汽车需要充电时，将所述移动储能设备输出的电能进行逆变处理，将逆变后的电能提供给直流充电设备；

所述移动储能设备用于：接收并存储经过所述功率转换设备整流后的电能，在电网侧的电力负荷需要应急补电时或待救援电动汽车需要充电时，将电能输出至所述功率转换设备；

所述直流充电设备用于：将逆变后的电能进行整流变压处理，利用整流变压后的电能为待救援电动汽车充电；

所述线缆绞盘用于：放置所述直流充电设备的充电线缆。

2.如权利要求1所述的移动充电站，其特征在于，所述车体包括纯电动牵引车和拖挂车厢；

所述纯电动底盘用于：牵引所述拖挂车厢；

所述拖挂车厢用于：承载移动储能设备、功率转换设备、直流充电设备、线缆绞盘和系统控制设备。

3.如权利要求1所述的移动充电站，其特征在于，所述移动储能设备包括多个磷酸铁锂电芯。

4.如权利要求3所述的移动充电站，其特征在于，所述多个磷酸铁锂电芯按照预设排布固定于插箱内，所述插箱通过螺钉固定于电池柜中，所述电池柜通过螺钉固定安置在车体内。

5.如权利要求1所述的移动充电站，其特征在于，所述功率转换设备包括多个AC-DC功率转换设备和DC-AC功率转换设备；

所述AC-DC功率转换设备用于：将从电网侧获取的电能进行整流；

所述DC-AC功率转换设备用于：将所述移动储能设备输出的电能进行逆变。

6.如权利要求1所述的移动充电站，其特征在于，还包括：监控设备，与所述系统控制设备连接；

所述系统控制设备具体用于：实时存储移动储能设备、功率转换设备、直流充电设备的运行数据；

所述监控设备用于：与所述系统控制设备进行通讯，将所述运行数据进行上传。

7.如权利要求6所述的移动充电站，其特征在于，所述系统控制设备包括储能控制器、交换机和通讯设备，其中，所述储能控制器分别与所述交换机和通讯设备连接；所述交换机还与所述移动储能设备、所述功率转换设备、所述直流充电设备连接，所述通讯设备与所述监控设备连接；

所述储能控制器用于：实时存储移动储能设备、功率转换设备、直流充电设备的运行数据，控制所述移动储能设备和所述功率转换设备；

所述交换机用于：将所述运行数据传输至所述储能控制器；

所述通讯设备用于：将所述运行数据传输至所述监控设备。

8.如权利要求1所述的移动充电站，其特征在于，还包括：热管理设备，与所述移动储能设备、所述系统控制设备连接；

所述热管理设备用于：获取所述移动储能设备的实时温度，将所述实时温度上传至所述系统控制设备；

所述系统控制设备还用于：根据所述实时温度控制所述热管理设备对所述移动储能设备进行温度控制。

9.如权利要求8所述的移动充电站，其特征在于，所述热管理设备包括多个温度采集装置和多个降温设备；所述多个温度采集装置和多个降温设备分别布置于所述移动储能设备的不同位置；

所述多个温度采集装置用于：获取所述移动储能设备不同位置的实时温度，将所述不同位置的实时温度上传至所述系统控制设备；

所述系统控制设备具体用于：根据所述不同位置的实时温度控制所述多个降温设备对所述移动储能设备进行温度控制。

10.如权利要求1所述的移动充电站，其特征在于，还包括：消防设备，与所述移动储能设备、所述系统控制设备连接；

所述消防设备用于：对所述移动储能设备进行消防监测，在发生火灾时，将火灾信息上传至所述系统控制设备；

所述系统控制设备还用于：根据所述火灾信息控制所述消防设备对所述移动储能设备进行灭火处理。

11.如权利要求10所述的移动充电站，其特征在于，所述消防设备包括火灾探测器和灭火设备；

所述火灾探测器用于：获取所述移动储能设备的火灾信息，将所述火灾信息上传至所述系统控制设备；

所述系统控制设备具体用于：根据所述火灾信息控制所述灭火设备对所述移动储能设备进行灭火处理。

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