CN112519626B - 一种移动储能充电车用充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种移动储能充电车用充电方法，充电***包括移动储能充电车和移动储能充电车运营服务端，以及车主通信端和电动汽车；方法包括移动储能充电车充电方法和移动储能充电车空闲补电方法，所述移动储能充电车充电方法包括预约充电方法和道路应急救援充电方法。本发明***结构简单，设计合理，实现方便，结合充电方法，能够有效解决景区、服务区等场合短时充电设施不足而引起的充电排队时间过长等问题，提高了充电效率，节约了充电成本，使用效果好，便于推广使用。

Description

一种移动储能充电车用充电方法
技术领域
本发明属于新能源汽车充电技术领域，具体涉及一种移动储能充电车用充电方法。
背景技术
新能源汽车数量的增多伴随而来的是充电服务的复杂性，如景区、高速服务区在平时充电桩基本闲置，节假日不够用的问题突出，目前常采用移动充电服务。北京交通大学的硕士论文《移动充电服务的路径规划与设计问题研究》中主要针对移动充电服务的路径规划和设计展开研究，这种路径规划在网约车中已经有很成熟的应用，但不能有效解决景区、服务区中的充电问题；实用新型专利CN206658086U《一种移动储能充电车的充电***》只针对充电过程中充电端的充电模块并联进行了公开，通过刀开关进行充电模块的并联，该方案一味的增大充电机输出功率，并没有充分考虑电动汽车电池需求；实用新型专利CN204809906U《移动储能充电装置以及移动储能充电***》公开了移动储能充电装置各个模块，该充电装置电源采用储能模块，其只有储能模块作为充电单元，当储能单元电量消耗完之后，进行补电相对比较麻烦，无法满足长时间充电负荷需求。
目前的论文和专利只是对充电***以及移动充电的路径规划做出研究，并未针对移动充电服务具体充电环境下的充电方法展开研究。无法有效解决景区、高速服务区在节假日充电负荷激增情况下的广大车主充电服务需求，加重了电动汽车车主的“里程焦虑”，对新能源汽车的发展造成制约。另外，现有的储能充电桩，容量相对较小，在电网处于用电高峰期时反馈给电网的电能有限，“削峰填谷”作用有限。
现有技术中移动储能充电车的充电方法单一，其充电过程是一个简单的电能输出过程，根据电动汽车BMS提供需求电压和需求电流来进行电能输出，这样无法判断现场实际充电情况，不能根据现场充电需求情况变化而及时做出充电策略的相应调整及移动充电车辆数的配置，导致充电效率低下，充电过程损耗增加，新能源汽车车主的充电体验不好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种移动储能充电车用充电***，其***结构简单，设计合理，实现方便，结合充电方法，能够有效解决景区、服务区等场合短时充电设施不足而引起的充电排队时间过长等问题，提高了充电效率，节约了充电成本，使用效果好，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种移动储能充电车用充电***，包括移动储能充电车和移动储能充电车运营服务端，以及车主通信端和电动汽车；所述移动储能充电车和车主通信端均能够与移动储能充电车运营服务端进行无线通信，所述移动储能充电车和车主通信端均能够与电动汽车进行数据传输，所述移动储能充电车能够为电动汽车充电；所述移动储能充电车包括柴油发电机和多个储能电池，所述柴油发电机的输出端接有整流模块，所述整流模块的输出端通过第一电缆接有多个第一充电模块，所述储能电池的输出端通过第二电缆接有第二充电模块，所述第一充电模块和第二充电模块的输出端均通过第三电缆接有充电枪，所述第一电缆和第二电缆之间设置有第一接触器，所述第三电缆之间设置有第二接触器。
本发明还公开了一种移动储能充电车用充电方法，包括移动储能充电车充电方法和移动储能充电车空闲补电方法，所述移动储能充电车充电方法包括预约充电方法和道路应急救援充电方法。
上述的一种移动储能充电车用充电方法，所述预约充电方法包括以下步骤：
步骤A1、所述车主通信端向移动储能充电车运营服务端发送预约充电服务；
步骤A2、所述移动储能充电车运营服务端判断预约充电服务强度，并将判断情况无线传输到移动储能充电车；
步骤A3、当预约充电服务强度小于设定值时，移动储能充电车在额定状态下运行，依次为排队车辆进行充电服务；当预约充电服务强度大于等于设定值时，移动储能充电车在约束条件下按最大输出能力进行并联充电输出。
上述的一种移动储能充电车用充电方法，步骤A2中所述预约充电服务强度的计算过程包括
步骤A201、根据公式计算单位时间内能完成充电的车辆数μ，其中，pav为充电模块平均充电功率，socav是电动汽车平均充电量，k＝1/60；
步骤A202、根据公式计算预约充电服务强度ρ，其中，λ为待充电车辆数，s为充电模块数。
上述的一种移动储能充电车用充电方法，步骤A3中所述约束条件包括充电模块约束、电池约束和车主约束，当同时满足充电模块约束、电池约束和车主约束时，所述移动储能充电车按最大输出能力进行并联充电输出。
上述的一种移动储能充电车用充电方法，所述充电模块约束为PMin≤Pi≤PMax，其中，Pi为单个充电模块输出功率，PMin表示充电模块的最小输出功率，PMax表示充电模块的最大输出功率。
上述的一种移动储能充电车用充电方法，所述电池约束为：
当电动汽车BMS最大允许充电电流小于充电模块单个最大输出电流时约束关系为：
IMin≤I0≤IBMS≤Ic或IMin≤I0≤Ic≤IBMS
其中，IMin表示电动汽车最小充电电流，IBMS表示电动汽车电池允许最大充电电流，Ic为充电模块最大输出电流，I0为充电模块充电电流。
上述的一种移动储能充电车用充电方法，所述车主约束为在进行预约充电服务之前，车主通过车主通信端提供车辆剩余充电量百分比，当剩余充电量≤5％时，充电模块不并联。
上述的一种移动储能充电车用充电方法，所述道路应急救援充电方法包括以下步骤：
步骤B1、所述移动储能充电车读取电动汽车BMS最大允许充电电流信息；
步骤B2、所述移动储能充电车判断空闲充电模块并联输出电流是否大于电动汽车BMS最大允许充电电流；
步骤B3、当空闲充电模块并联输出电流大于BMS最大允许充电电流时，按低于最大允许充电电流所需充电模块在额定状态下进行并联输出；当空闲充电模块并联输出电流不大于BMS最大允许充电电流时，所有空闲充电模块并联按额定功率输出。
上述的一种移动储能充电车用充电方法，所述移动储能充电车空闲补电方法包括以下步骤：
步骤C1、所述移动储能充电车判断储能电池剩余电量是否大于充电负荷预测电量；
步骤C2、当储能电池剩余电量大于充电负荷预测电量时，储能电池不进行应急补电；当储能电池剩余电量不大于充电负荷预测电量时，执行步骤C3；
步骤C3、所述移动储能充电车判断储能电池剩余电量是否大于90％；
步骤C4、当储能电池剩余电量大于90％时，储能电池不进行应急补电；当储能电池剩余电量不大于90％时，执行步骤C5；
步骤C5、所述移动储能充电车判断剩余油量是否大于移动储能充电车达到最近加油站所需油量的120％；
步骤C6、当剩余油量大于移动储能充电车达到最近加油站所需油量的120％时，储能电池进行空闲时间应急补电；当剩余油量不大于移动储能充电车达到最近加油站所需油量的120％时，进行油料补充。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明***结构简单，设计合理，实现方便。
2、本发明的充电***中柴油发电机和储能电池能够相互配合，充电模块间能够进行并联输出，提高了整个***的冗余性。
3、本发明的储能电池充电模块采用双向DC/DC模块，在空闲时期可作储能单元，能够对电网进行“削峰填谷”，改善电网稳定性。
4、本发明的充电方法能够根据充电实际需求智能调整充电功率，即减小充电时间又保护电动汽车电池。
5、本发明的空闲补电方法能够实现移动储能充电车的应急补电，提高了移动储能充电车的效率及可靠性。
6、本发明能够有效解决负荷激增情况下现有充电设施不足，充电设施被占用等问题，解决充电服务过程中车辆排队时间过长的问题，有效解决景区、服务区等场合短时充电设施不足而引起的充电排队时间过长等问题，提高了充电效率，节约了充电成本，使用效果好，便于推广使用。
综上所述，本发明***结构简单，设计合理，实现方便，结合充电方法，能够有效解决景区、服务区等场合短时充电设施不足而引起的充电排队时间过长等问题，提高了充电效率，节约了充电成本，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的***组成框图；
图2为本发明的移动储能充电车为电动汽车充电的拓扑结构图；
图3为本发明的预约充电方法流程图；
图4为本发明的道路应急救援充电方法流程图；
图5为本发明的移动储能充电车空闲补电方法流程图。
附图标记说明:
1—移动储能充电车； 1-1—柴油发电机； 1-2—储能电池；
1-3—整流模块； 1-4—第一充电模块； 1-5—第二充电模块；
1-6—充电枪； 1-7—第一电缆； 1-8—第二电缆；
1-9—第三电缆； 1-10—第一接触器； 1-11—第二接触器；
2—移动储能充电车运营服务端；3—车主通信端； 4—电动汽车。
具体实施方式
如图1所示，本发明的移动储能充电车用充电***，包括移动储能充电车1和移动储能充电车运营服务端2，以及车主通信端3和电动汽车4；所述移动储能充电车1和车主通信端3均能够与移动储能充电车运营服务端2进行无线通信，所述移动储能充电车1和车主通信端3均能够与电动汽车4进行数据传输，所述移动储能充电车1能够为电动汽车4充电；如图2所示，所述移动储能充电车1包括柴油发电机1-1和多个储能电池1-2，所述柴油发电机1-1的输出端接有整流模块1-3，所述整流模块1-3的输出端通过第一电缆1-7接有多个第一充电模块1-4，所述储能电池1-2的输出端通过第二电缆1-8接有第二充电模块1-5，所述第一充电模块1-4和第二充电模块1-5的输出端均通过第三电缆1-9接有充电枪1-6，所述第一电缆1-7和第二电缆1-8之间设置有第一接触器1-10，所述第三电缆1-9之间设置有第二接触器1-11。
具体实施时，移动储能充电车1的充电电源有柴油发电机1-1和储能电池1-2，柴油发电机1-1通过整流模块1-3将电能传输到母线上，第一充电模块1-4将母线电能转换成电动汽车4所需电压电流；储能电池1-2通过第二充电模块1-5将电能传送给充电枪1-6。
在充电情况下充电枪1-6对应的第一充电模块1-4或第二充电模块1-5能够单独进行工作，也能够在符合约束条件下进行并联输出，既可以增大充电的灵活性，也提高了整个充电***的冗余性。柴油发电机1-1与储能电池1-2之间可以协调配合，当储能电池1-2电用完之后，移动储能充电车1无法进行补电的情况下，柴油发电机1-1可将油转换为电储存起来，当负荷激增的情况下可以满足多辆电动汽车4同时充电，进而提高充电效率。当柴油发电机1-1油料不足时，储能电池1-2也可将电能通过第二充电模块1-5送给充电枪1-6，柴油发电机1-1与储能电池1-2相互配合，各自作为另一方的备用电源。
另外，储能电池1-2能够作为电网的储能单元，当储能充电车在空闲状态时，能够对电网进行“削峰填谷”，提高电力***的平稳运行。“削峰填谷”是指在电网处于用电高峰期时，移动储能充电车1的储能电池1-2将多余的电能反馈给电网，在电网处于用电低谷期时能将电网多余的电能储存到储能电池1-2中。
本发明的移动储能充电车用充电方法，包括移动储能充电车充电方法和移动储能充电车空闲补电方法，所述移动储能充电车充电方法包括预约充电方法和道路应急救援充电方法。
本实施例中，如图3所示，所述预约充电方法包括以下步骤：
步骤A1、所述车主通信端3向移动储能充电车运营服务端2发送预约充电服务；
步骤A2、所述移动储能充电车运营服务端2判断预约充电服务强度，并将判断情况无线传输到移动储能充电车1；
步骤A3、当预约充电服务强度小于设定值时，移动储能充电车1在额定状态下运行，依次为排队车辆进行充电服务；当预约充电服务强度大于等于设定值时，移动储能充电车1在约束条件下按最大输出能力进行并联充电输出。
具体实施时，充电服务强度设置为120。预约排队充电过程中受车主停车位置影响，无法满足多辆车同时进行充电时，充电***要根据目前所能充电车辆数以及正在充电车辆充电信息及时进行充电模块并联输出，减少整体车辆充电时间，以便移动储能充电车1进行移动。
本实施例中，步骤A2中所述预约充电服务强度的计算过程包括
步骤A201、根据公式计算单位时间内能完成充电的车辆数μ，其中，pav为充电模块平均充电功率，socav是电动汽车平均充电量，k＝1/60；
步骤A202、根据公式计算预约充电服务强度ρ，其中，λ为待充电车辆数，s为充电模块数。
本实施例中，步骤A3中所述约束条件包括充电模块约束、电池约束和车主约束，当同时满足充电模块约束、电池约束和车主约束时，所述移动储能充电车1按最大输出能力进行并联充电输出。
本实施例中，所述充电模块约束为PMin≤Pi≤PMax，其中，Pi为单个充电模块输出功率，PMin表示充电模块的最小输出功率，PMax表示充电模块的最大输出功率。
充电过程中充电电压是根据电动汽车电池管理器(BMS)需求电压，充电电流受BMS允许最大充电电流限制。
本实施例中，所述电池约束为：
当电动汽车BMS最大允许充电电流小于充电模块单个最大输出电流时约束关系为：
IMin≤I0≤IBMS≤Ic或IMin≤I0≤Ic≤IBMS
其中，IMin表示电动汽车最小充电电流，IBMS表示电动汽车电池允许最大充电电流，Ic为充电模块最大输出电流，I0为充电模块充电电流。
本实施例中，所述车主约束为在进行预约充电服务之前，车主通过车主通信端3提供车辆剩余充电量百分比，当剩余充电量≤5％时，充电模块不并联。
本实施例中，如图4所示，所述道路应急救援充电方法包括以下步骤：
步骤B1、所述移动储能充电车1读取电动汽车4BMS最大允许充电电流信息；
步骤B2、所述移动储能充电车1判断空闲充电模块并联输出电流是否大于电动汽车4BMS最大允许充电电流；
步骤B3、当空闲充电模块并联输出电流大于BMS最大允许充电电流时，按低于最大允许充电电流所需充电模块在额定状态下进行并联输出；当空闲充电模块并联输出电流不大于BMS最大允许充电电流时，所有空闲充电模块并联按额定功率输出。
本实施例中，如图5所示，所述移动储能充电车空闲补电方法包括以下步骤：
步骤C1、所述移动储能充电车1判断储能电池1-2剩余电量是否大于充电负荷预测电量；
步骤C2、当所述储能电池1-2剩余电量大于充电负荷预测电量时，储能电池1-2不进行应急补电；当储能电池1-2剩余电量不大于充电负荷预测电量时，执行步骤C3；
步骤C3、所述移动储能充电车1判断储能电池1-2剩余电量是否大于90％；
步骤C4、当所述储能电池1-2剩余电量大于90％时，储能电池1-2不进行应急补电；当储能电池1-2剩余电量不大于90％时，执行步骤C5；
步骤C5、所述移动储能充电车1判断剩余油量是否大于移动储能充电车1达到最近加油站所需油量的120％；
步骤C6、当剩余油量大于移动储能充电车1达到最近加油站所需油量的120％时，储能电池1-2进行空闲时间应急补电；当剩余油量不大于移动储能充电车1达到最近加油站所需油量的120％时，进行油料补充。
具体实施时，移动储能充电车1在集中补电高峰期间可能会遇到应急车补电距离过远，与社会车辆充电冲突，在预约充电高峰前储能电池1-2储能不足等情况，通过移动储能充电车空闲补电方法，使储能电池1-2能够采用移动储能充电车1自带柴油发电机1-1在空闲时期补电，能够使移动储能充电车1在充电高峰期有更大功率输出，减小充电排队时间。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种移动储能充电车用充电方法，其采用的充电***包括移动储能充电车(1)和移动储能充电车运营服务端(2)，以及车主通信端(3)和电动汽车(4)；所述移动储能充电车(1)和车主通信端(3)均能够与移动储能充电车运营服务端(2)进行无线通信，所述移动储能充电车(1)和车主通信端(3)均能够与电动汽车(4)进行数据传输，所述移动储能充电车(1)能够为电动汽车(4)充电；所述移动储能充电车(1)包括柴油发电机(1-1)和多个储能电池(1-2)，所述柴油发电机(1-1)的输出端接有整流模块(1-3)，所述整流模块(1-3)的输出端通过第一电缆(1-7)接有多个第一充电模块(1-4)，所述储能电池(1-2)的输出端通过第二电缆(1-8)接有第二充电模块(1-5)，所述第一充电模块(1-4)和第二充电模块(1-5)的输出端均通过第三电缆(1-9)接有充电枪(1-6)，所述第一电缆(1-7)和第二电缆(1-8)之间设置有第一接触器(1-10)，所述第三电缆(1-9)之间设置有第二接触器(1-11)；所述柴油发电机(1-1)通过整流模块(1-3)将电能传输到母线上，所述第一充电模块(1-4)将母线电能转换成电动汽车(4)所需电压电流；所述储能电池(1-2)通过第二充电模块(1-5)将电能传送给充电枪(1-6)；所述第一充电模块(1-4)和第二充电模块(1-5)能够单独进行工作，也能够在符合约束条件下进行并联输出，当所述储能电池(1-2)电用完之后，所述移动储能充电车(1)无法进行补电的情况下，所述柴油发电机(1-1)将油转换为电储存起来，当负荷激增的情况下能够满足多辆电动汽车(4)同时充电；当所述柴油发电机(1-1)油料不足时，所述储能电池(1-2)将电能通过第二充电模块(1-5)送给充电枪(1-6)；所述储能电池(1-2)能够作为电网的储能单元，当电网处于用电高峰期时，所述储能电池(1-2)将多余的电能反馈给电网；当电网处于用电低谷期时，所述储能电池(1-2)将电网多余的电能储存到储能电池(1-2)中；其特征在于，所述充电方法包括移动储能充电车充电方法和移动储能充电车空闲补电方法，所述移动储能充电车充电方法包括预约充电方法和道路应急救援充电方法；
所述预约充电方法包括以下步骤：
步骤A1、所述车主通信端(3)向移动储能充电车运营服务端(2)发送预约充电服务；
步骤A2、所述移动储能充电车运营服务端(2)判断预约充电服务强度，并将判断情况无线传输到移动储能充电车(1)；
步骤A201、根据公式计算单位时间内能完成充电的车辆数μ，其中，pav为充电模块平均充电功率，socav是电动汽车平均充电量，k＝1/60；
步骤A202、根据公式计算预约充电服务强度ρ，其中，λ为待充电车辆数，s为充电模块数；
步骤A3、当预约充电服务强度小于设定值时，移动储能充电车(1)在额定状态下运行，依次为排队车辆进行充电服务；当预约充电服务强度大于等于设定值时，移动储能充电车(1)在约束条件下按最大输出能力进行并联充电输出；
所述约束条件包括充电模块约束、电池约束和车主约束，当同时满足充电模块约束、电池约束和车主约束时，所述移动储能充电车(1)按最大输出能力进行并联充电输出；
所述道路应急救援充电方法包括以下步骤：
步骤B1、所述移动储能充电车(1)读取电动汽车(4)BMS最大允许充电电流信息；
步骤B2、所述移动储能充电车(1)判断空闲充电模块并联输出电流是否大于电动汽车(4)BMS最大允许充电电流；
步骤B3、当空闲充电模块并联输出电流大于BMS最大允许充电电流时，按低于最大允许充电电流所需充电模块在额定状态下进行并联输出；当空闲充电模块并联输出电流不大于BMS最大允许充电电流时，所有空闲充电模块并联按额定功率输出；
所述移动储能充电车空闲补电方法包括以下步骤：
步骤C1、所述移动储能充电车(1)判断储能电池(1-2)剩余电量是否大于充电负荷预测电量；
步骤C2、当所述储能电池(1-2)剩余电量大于充电负荷预测电量时，储能电池(1-2)不进行应急补电；当储能电池(1-2)剩余电量不大于充电负荷预测电量时，执行步骤C3；
步骤C3、所述移动储能充电车(1)判断储能电池(1-2)剩余电量是否大于90％；
步骤C4、当所述储能电池(1-2)剩余电量大于90％时，储能电池(1-2)不进行应急补电；当储能电池(1-2)剩余电量不大于90％时，执行步骤C5；
步骤C5、所述移动储能充电车(1)判断剩余油量是否大于移动储能充电车(1)达到最近加油站所需油量的120％；
步骤C6、当剩余油量大于移动储能充电车(1)达到最近加油站所需油量的120％时，储能电池(1-2)进行空闲时间应急补电；当剩余油量不大于移动储能充电车(1)达到最近加油站所需油量的120％时，进行油料补充。
2.按照权利要求1所述的一种移动储能充电车用充电方法，其特征在于，所述充电模块约束为PMin≤Pi≤PMax，其中，Pi为单个充电模块输出功率，PMin表示充电模块的最小输出功率，PMax表示充电模块的最大输出功率。
3.按照权利要求1所述的一种移动储能充电车用充电方法，其特征在于，所述电池约束为：
当电动汽车BMS最大允许充电电流小于充电模块单个最大输出电流时约束关系为：
IMin≤I0≤IBMS≤Ic或IMin≤I0≤Ic≤IBMS
其中，IMin表示电动汽车最小充电电流，IBMS表示电动汽车电池允许最大充电电流，Ic为充电模块最大输出电流，I0为充电模块充电电流。
4.按照权利要求1所述的一种移动储能充电车用充电方法，其特征在于，所述车主约束为在进行预约充电服务之前，车主通过车主通信端(3)提供车辆剩余充电量百分比，当剩余充电量≤5％时，充电模块不并联。
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