CN109066956A - 使用梯次利用电池储能及无线电能传输装置的风-光-储电动汽车移动充电装置及控制方法 - Google Patents

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Harbin University of Science and Technology
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Abstract

一种使用梯次利用电池储能及无线电能传输装置的风‑光‑储电动汽车移动充电装置及控制方法，涉及电动汽车移动储能充电装置及控制技术。是为了解决电动汽车充电受充电桩地点限制的问题。本发明中，当储能电池的电量高于90％时，令与光伏板和风力发电机连接的单向升压DC/DC变换器和AC/DC变换器停止工作，当储能电池的电量低于90％时，启动单向升压DC/DC变换器，使光伏板发电并为储能电池充电，同时，启动AC/DC变换器，使风力发电机发电，共同为储能电池充电，进而为电动汽车动力电池充电。

Description

使用梯次利用电池储能及无线电能传输装置的风-光-储电动 汽车移动充电装置及控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车移动储能充电装置及控制技术。
背景技术
电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。
但当前电动汽车的充电技术，尤其是快速充电技术尚不成熟，存在充电受充电桩地点限制的缺陷。
发明内容
本发明是为了解决电动汽车充电受充电桩地点限制的问题，从而提供了使用梯次利用电池储能及无线电能传输装置的风-光-储电动汽车移动充电装置及控制方法。
一种使用梯次利用电池储能及无线电能传输装置的风-光-储电动汽车移动充电装置,它包括电动汽车动力电池(5),所述电动汽车动力电池(5)用于给电动汽车提供动力；其特征是：它还包括移动储能充电装置(10)，所述移动储能充电装置(10)包括光伏板(11)、单向升压DC/DC变换器(21)、风力发电机(12)、AC/DC变换器(22)、储能电池(3)、双向无线电能传输设备(4)；所述光伏板(11)的电源输出端通过单向升压DC/DC变换器(21) 与储能电池(3)的电源输入端连接，所述储能电池(3)的电源输出端通过双向无线电能传输设备(4)与电动汽车动力电池(5)的电源输入端连接。所述风力发电机(21)的电源输出端通过AC/DC变换器(22)与储能电池(3)的电源输入端连接。
实现上述装置的控制方法，对于储能电池(3)：它的具体方法为：
当储能电池(3)的电量高于90％时，令与光伏板(11)和风力发电机(12)连接的单向升压 DC/DC变换器(21)和单向升压AC/DC变换器(22)停止工作，当储能电池(3)的电量低于90％时，启动单向升压DC/DC变换器(21)，使光伏板(11)发电并为储能电池(3)充电，同时，启动单向升压AC/DC变换器(22)，使风力发电机(21)发电，共同为储能电池 (3)充电；进而通过双向无线电能传输设备(4)为电动汽车动力电池(5)充电；针对电动汽车动力电池(5)采用大功率快速充电方式，动力电池(5)SOC大于80％时DC/DC停止工作，此时电动汽车动力电池(5)停止充电。充电过程采用分阶调整充电电流方式，当电池充电过程中达到截止电压时，降低充电电流0.1C，直到充电结束为止。电动汽车动力电池(5)的充电结束条件为电动汽车动力电池(5)的SOC高于80％或储能电池(3)剩余电量低于20％。
本发明适合于工作在光照充足的地区，可以安置在停车场、道路停车位附近或者高速公路应急车道旁。该装置可实时显示储能电池(3)剩余电量，供用户决定是否适用该充电装置对电动汽车进行快速充电。本发明完全摆脱了电动汽车充电受充电桩地点的束缚。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明的装置结构示意图；
图2是本发明单向升压DC/DC变换器(21)的电路示意图；
图3是本发明单向升压AC/DC变换器(22)的电路示意图；
图4是本发明双向无线电能传输设备(4)的电路示意图；
具体实施方式
具体实施方式一、下面结合图说明本实施方式，使用梯次利用电池储能及无线电能传输装置的风-光-储电动汽车移动充电装置,它包括电动汽车动力电池(5),所述电动汽车动力电池(5)用于给电动汽车提供动力；其特征是：它还包括移动储能充电装置(10)，所述移动储能充电装置(10)包括光伏板(11)、单向升压DC/DC变换器(21)、风力发电机(12)、AC/DC变换器(22)、储能电池(3)、双向无线电能传输设备(4)；所述光伏板(11)的电源输出端通过单向升压DC/DC变换器(21)与储能电池(3)的电源输入端连接，所述储能电池(3)的电源输出端通过双向无线电能传输设备(4)与电动汽车动力电池(5)的电源输入端连接。所述风力发电机(21)的电源输出端通过AC/DC变换器(22)与储能电池(3) 的电源输入端连接。
本发明适合于工作在光照及风力充足的地区，可以安置在停车场、道路停车位附近或者高速公路应急车道旁。储能电池采用电动汽车退役的电池，可有效解决大规模电动汽车电池退役的梯次利用问题。该装置可实时显示储能电池剩余电量，供用户决定是否适用该移动充电装置对电动汽车进行充电。
移动储能装置中，光伏板连接单向升压DC/DC变换器，DC/DC变换器输出连接梯次利用储能电池，风力发电机连接AC/DC变换器，AC/DC变换器连接储能电池，储能电池输出连接单向DC/DC变换器(结构图)，单向DC/DC变换器输出连接电动汽车动力电池，为动力电池充电。该装置可实时显示储能电池剩余电量，供用户决定是否适用该移动充电装置对电动汽车进行充电。
动力电池充电控制方式：储能电池电量高于90％时，与光伏板相连接的单向升压DC/DC 停止工作，与风力发电机相连接的AC/DC停止工作，当储能电池电量低于90％时，开启单向升压DC/DC，光伏板发电为储能电池充电，同时开启AC/DC，风力发电机为储能电池充电。针对电动汽车动力电池采用大功率快速充电方式，动力电池SOC大于80％时DC/DC停止工作，此时动力电池停止充电。充电电流可以由用户根据动力电池类型选择相应的充电倍率，充电过程采用电池截止电压作为降低充电电流的判断条件，即采用分阶调整充电电流的形式，当电池充电过程中达到截止电压时，降低充电电流0.1C，直到充电结束为止。充电结束条件除了判断动力电池SOC是否大于80％以外，如果移动储能装置中的储能电池剩余电量低于 20％时同样停止充电。
具体实施方式二、下面结合图1-2说明本实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一所述的适合于光照充足地区的电动汽车移动储能快速充电装置的区别在于，单向升压DC/DC 变换器(21)采用BOOST电路实现。
具体实施方式三、下面结合图1-3说明本实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一所述的适合于光照充足地区的电动汽车移动储能快速充电装置的区别在于，双向无线电能传输设备(4)采用桥式逆变加S-S谐振拓扑电路实现。
具体实施方式四、实现上述装置的控制方法，对于储能电池(3)：它的具体方法为：
当储能电池(3)的电量高于90％时，令与光伏板(11)和风力发电机(12)连接的单向升压 DC/DC变换器(21)和单向升压AC/DC变换器(22)停止工作，当储能电池(3)的电量低于90％时，启动单向升压DC/DC变换器(21)，使光伏板(11)发电并为储能电池(3)充电，同时，启动单向升压AC/DC变换器(22)，使风力发电机(21)发电，共同为储能电池 (3)充电；进而通过双向无线电能传输设备(4)为电动汽车动力电池(5)充电；针对电动汽车动力电池(5)采用大功率快速充电方式，动力电池(5)SOC大于80％时DC/DC停止工作，此时电动汽车动力电池(5)停止充电。充电过程采用分阶调整充电电流方式，当电池充电过程中达到截止电压时，降低充电电流0.1C，直到充电结束为止。电动汽车动力电池(5)的充电结束条件为电动汽车动力电池(5)的SOC高于80％或储能电池(3)剩余电量低于20％。

Claims (4)

1.使用梯次利用电池储能及无线电能传输装置的风-光-储电动汽车移动充电装置,它包括电动汽车动力电池(5),所述电动汽车动力电池(5)用于给电动汽车提供动力；其特征是：它还包括移动储能充电装置(10)，所述移动储能充电装置(10)包括光伏板(11)、单向升压DC/DC变换器(21)、风力发电机(12)、AC/DC变换器(22)储能电池(3)、双向无线电能传输设备(4)；所述光伏板(11)的电源输出端通过单向升压DC/DC变换器(21)与储能电池(3)的电源输入端连接，所述储能电池(3)的电源输出端通过双向无线电能传输设备(4)与电动汽车动力电池(5)的电源输入端连接。所述风力发电机(21)的电源输出端通过AC/DC变换器(22)与储能电池(3)的电源输入端连接。
2.根据权利要求1所述的使用梯次利用电池储能及无线电能传输装置的风-光-储电动汽车移动充电装置，其特征在于单向升压DC/DC变换器(21)采用BOOST电路实现。
3.根据权利要求2所述的使用梯次利用电池储能及无线电能传输装置的风-光-储电动汽车移动充电装置，其特征在于双向无线电能传输设备(4)采用桥式逆变加S-S谐振拓扑电路实现。
4.实现权利要求1的使用梯次利用电池储能及无线电能传输装置的风-光-储电动汽车移动充电装置的控制方法，对对于储能电池(3)：它的具体方法为：
当储能电池(3)的电量高于90％时，令与光伏板(11)和风力发电机(12)连接的单向升压DC/DC变换器(21)和AC/DC变换器(22)停止工作，当储能电池(3)的电量低于90％时，启动单向升压DC/DC变换器(21)，使光伏板(11)发电并为储能电池(3)充电，同时，启动AC/DC变换器(22)，使风力发电机(21)发电，共同为储能电池(3)充电；进而通过双向无线电能传输设备(4)为电动汽车动力电池(5)充电；针对电动汽车动力电池(5)采用大功率快速充电方式，动力电池(5)SOC大于80％时DC/DC停止工作，此时电动汽车动力电池(5)停止充电。充电过程采用分阶调整充电电流方式，当电池充电过程中达到截止电压时，降低充电电流0.1C，直到充电结束为止。电动汽车动力电池(5)的充电结束条件为电动汽车动力电池(5)的SOC高于80％或储能电池(3)剩余电量低于20％。
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