CN105048612B - 一种电动汽车双向传输智能充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电动汽车与电网互联且能双向传输功率的智能充电桩***，该充电桩***包括信息提取模块、检测模块、计算模块、双向传输模块、快速充电模块。本发明所述的充电桩及其充电方法，可以实现电动汽车与电网功率的双向传输，利用电动汽车的大容量储能设备，对电网频率波动进行调节，为智能电网的稳定性提供备用方案。

Description

一种电动汽车双向传输智能充电桩

技术领域

本发明涉及一种电动汽车双向传输智能充电桩，属于电力技术领域。

背景技术

随着电动汽车的商业化，电动汽车与电网相连V2G(vehicle to grid)之间的影响也受到关注。电动汽车配备的大容量储能装置可以很好的成为电网的分布式储能设备。通过电动汽车与电网相连，来解决分布式能源功率波动引起的电网频率偏移的问题。对电动汽车采用预设智能充电控制，将处于闲置状态的电动汽车结合在一起，通过充电桩对电网进行双向的功率传输，以此来对电网频率偏移进行抑制。

电动汽车充电桩，是一种固定安装在电动汽车外、与电网连接，为电动汽车车载充电机提供电源的供电装置。传统充电桩包括：桩体、电气模块、保护模块和计量模块。桩体包括外壳和人机交互界面，根据安装方式的不同，桩体可以分为落地式桩体和挂臂式桩体两种。电气模块包括充电插座、供电电缆、电源转接端子排等。计量模块包括电能表、计费管理***、读卡装置等。传统的充电桩主要是对电动汽车进行单一的充电功能，而没有考虑到与电网进行交互，这也是智能电网的重要研究方向，因此，本发明人对此进行研究，专门开发出针对电动汽车与电网的双向传输功率的智能充电桩。

发明内容

本发明的目的在于提供充电桩一种双向传输的功能，通过多个模块的信息交互以及控制，为电动汽车接入电网得到实现，为接入新能源引起的电网频率波动进行抑制。

为了实现上述目的，本发明的解决方案是：

一种用于电动汽车与电网互联且能双向传输功率的充电桩***，该充电桩***包括信息提取模块、检测模块、计算模块、双向传输模块、快速充电模块。所述信息提取模块从车主接受信息，与计算模块相连，所述检测模块通过输电线与电动汽车相连，检测信息与计算模块、双向传输模块和快速充电模块相连，所述计算模块根据信息提取模块与检测模块的数据，分别与双向传输模块和快速充电模块相连，双向传输模块分别与计算和快速充电模块相连。

所述信息提取模块，需要从车主或者用户侧得到预先设定的充电时间T，以及在离开时所需达到的电动汽车充电状态SOC1。根据提取的两个参数，与所述的计算模块相连。

所述的检测模块，根据充电桩与电动汽车相连的输电线，检测电动汽车中电池组的SOC状态SOC2，以及与电网相连，检测电网当前频率与额定频率的差值f。根据提取的两个参数，与所述的计算模块相连。

所述的计算模块，与所述的信息提取模块和检测模块相连，根据所述的信息提取模块传输的参数T和SOC1以及所述检测模块传输的参数SOC2，计算快速充电方式下，电池组从SOC2状态充电至所需的SOC1的时间T1，计算电动汽车的闲置时间T2＝T-T1，判定时间T2是否大于30分钟。

所述的计算模块，在判定时间T2在大于30分钟时，与所述的双向传输模块相连。

所述的双向传输模块，与所述的计算模块和检测模块相连，根据所述的计算模块传输的信号T2，以及所述的检测模块传输的SOC2和f，对电动汽车的电池组与电网相连采取下垂控制。所述的下垂控制是在跟踪电网频率偏移f的基础上，控制所述充电桩对电动汽车电池组进行充放电控制，在电网频率偏移f>0时，电动汽车充电，在电网频率偏移f<0时，电动汽车电池组放电。所述的电池组SOC平衡控制，是对所述的电池组SOC状态进行监控，保证在充放电过程中，电池组不会出现过充或者过放的现象。

所述的快速充电模块，分别与所述的计算模块、双向传输模块和检测模块相连，在所述的计算模块判定闲置时间T2<0时，进入快速充电模块，在所述的双向传输模块结束闲置时间T2之后，进入快速充电模块，所述的检测模块给所述的快速充电模块提供电动汽车电池组当前SOC状态SOC2。所述的快速充电模块主要对电动汽车电池组进行大电流的快速充电，与所述的双向传输模块充电方式最大的不同在于只进行充电而不再投入电网进行调频。

附图说明

图1为本实施例的电动汽车双向传输充电桩模块示意图。

图中：1—信息提取模块，2—检测模块，3—计算模块，4—双向传输模块，5—快速充电模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图1所示，本发明提供的一种电动汽车双向传输充电桩，包括信息提取模块、检测模块、计算模块、双向传输模块、快速充电模块，所述信息提取模块从车主接受信息，与计算模块相连，所述检测模块通过输电线与电动汽车相连，检测信息与计算模块、双向传输模块和快速充电模块相连，所述计算模块根据信息提取模块与检测模块的数据，分别与双向传输模块和快速充电模块相连，双向传输模块分别与计算和快速充电模块相连。整个充电过程从车主或用户开始使用充电桩并输入预定信息开始，至车主或用户开车离开充电桩为止。

电网的供需不平衡可以通过检测所述充电桩与电网相连的插座的频率偏移f获得，因此电动汽车与电网相连产生的功率P_V2G可以根据频率偏移f的下垂特性进行控制，可得：

其中电动汽车电池组所能输出和接收的最大功率P_max受到充电桩的特性限制，电动汽车与电网相连系数K_V2G通过权衡负载频率控制LFC(load frequency control)和电池组SOC的波动范围来确定。当电池组SOC接近满值，要限制大功率充电，在较长时间的电动汽车与电网相连里，考虑到所述频率偏移f不为零和所述电动汽车电池组损耗，假设电池组SOC可以准确的估计可得：

其中K_max为最大电动汽车与电网相连系数，SOC_min、SOC_low、SOC_high、SOC_max分别为所述电动汽车电池组SOC状态为最低值(10％)、较低值(20％)，较高值(80％)、最高值(90％)，n代表电池组SOC状态保持在50％。

为了满足所述车主和用户预先设定的充电时间T和SOC1，假如预定的充电时间较短，则采用快速充电方式，以最大的放电功率充电。在预设充电时间充足时，则采用下垂控制来减小频率偏移。可通过下式表示：

其中P_SC为电池组的充电功率。

Claims (4)

1.一种电动汽车双向传输智能充电桩，其特征在于：包括信息提取模块、检测模块、计算模块、双向传输模块、快速充电模块，所述信息提取模块从车主接受信息，与计算模块相连，可自由提取车主在充电桩上设置电动汽车的预先设定的充电时间T和对应车主所需的达到的电动汽车充电状态SOC1，所述检测模块通过输电线与电动汽车相连，检测信息与计算模块、双向传输模块和快速充电模块相连，所述计算模块根据信息提取模块与检测模块的数据，分别与双向传输模块和快速充电模块相连，双向传输模块分别与计算和快速充电模块相连；所述信息提取模块用于提取预先设定的充电时间T与要求达到的充电状态SOC1，并将信息传输至所述的计算模块；所述检测模块用于检测电动汽车电池组SOC状态SOC2与电网频率偏移f，并将检测信息传输至所述的计算模块、双向传输模块、快速充电模块；所述的计算模块根据所述的信息提取模块传输的参数T和SOC1以及所述检测模块传输的参数SOC2，计算快速充电方式下，电池组从SOC2状态充电至所需的SOC1的时间T1，计算电动汽车的闲置时间T2＝T-T1，根据T2的值判断电动汽车是接入所述的双向传输模块，或者接入所述的快速充电模块。

2.如权利要求1所述的电动汽车双向传输智能充电桩，其特征在于所述双向传输模块根据所述检测模块提供的SOC值、电网频率偏移值f以及计算模块根据电动汽车闲置时间T2，当T2设定时间大于30分钟时，与所述的双向传输模块相连。

3.如权利要求1所述的电动汽车双向传输智能充电桩，其特征在于所述双向传输模块根据所述检测模块提供的SOC值与电网频率偏移值f，对电动汽车与电网相连采用下垂控制，对电动汽车电池组采用SOC平衡控制。

4.如权利要求1所述的电动汽车双向传输智能充电桩，其特征在于所述快速充电模块根据所述检测模块提供的SOC值，对电动汽车采取最大功率的充电方式。