CN113306429B - 一种用于新能源汽车的充电***及方法 - Google Patents

一种用于新能源汽车的充电***及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113306429B
CN113306429B CN202110867592.7A CN202110867592A CN113306429B CN 113306429 B CN113306429 B CN 113306429B CN 202110867592 A CN202110867592 A CN 202110867592A CN 113306429 B CN113306429 B CN 113306429B
Authority
CN
China
Prior art keywords
charging
charging pile
electric automobile
main control
control unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110867592.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113306429A (zh
Inventor
李炫�
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Jiaxin Licheng Technology Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Jiaxin Licheng Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Jiaxin Licheng Technology Co ltd filed Critical Shenzhen Jiaxin Licheng Technology Co ltd
Priority to CN202110867592.7A priority Critical patent/CN113306429B/zh
Publication of CN113306429A publication Critical patent/CN113306429A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113306429B publication Critical patent/CN113306429B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/31—Charging columns specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/51—Photovoltaic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/67—Controlling two or more charging stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/68—Off-site monitoring or control, e.g. remote control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于新能源汽车的充电***及方法，包括调度单元和充电桩，所述调度单元为用户推荐充电桩，所述充电桩通过主控单元接入电网和光伏发电单元，所述主控单元将光伏发电单元的电能储存在储能蓄电池组中；所述充电桩上设有与电动汽车连接的充电接口，所述充电桩的主控单元通过双向逆变模块为电动汽车实现慢充模式，所述充电桩的主控单元通过功率转换单元连接至充电接口为电动汽车实现快充模式，所述主控单元通过隔离驱动模块单向连接至功率转换单元；本发明提供的的充电***，采用储能式充电桩，兼容交直流充电桩常规、快速充电的功能，并通过储能电池的配置来降低电网改造投入的大量资金并且抵消大量充电桩接入对电网的影响。

Description

一种用于新能源汽车的充电***及方法
技术领域
本发明属于新能源汽车充电技术领域，具体涉及一种用于新能源汽车的充电***及方法。
背景技术
电动汽车以其节能、零排放、低噪声、高效等优点，也逐渐成为世界各国政府和汽车制造商关注的焦点，使其成为未来汽车工业发展的主流。发展电动汽车必须建设与之配套的充电基础设施，包括各种分散式交直流充电设备、集中式大型充换电站；因此，大力推进充电基础设施建设，是当前加快电动汽车推广应用的紧迫任务，然而，随着大量电动汽车在没有调节和控制的情况下接入电网充电，可能将导致配电网负荷曲线出现峰峰叠加，导致峰谷差进一步扩大，线路变压器过负荷风险加大；同时充电谐波的注入也将导致配电网络的运行稳定性降低；此外过负荷也将会增大对发电设备的容量需求，导致***投入增加，降低了***运行的经济性。
充电桩是为电动汽车提供电池动力支持的专用电力设备，主要安装于公共建筑、居民小区停车场或充电站内，利用国家标准中规定的充电接口，给各种类型的电动汽车提供对应电度等级的充电服务。目前常用的充电桩有交流充电桩和直流充电桩。其中交流充电桩即为常规慢速充电方式的充电桩，由外部提供220V或380V交流电源，并通过车载充电机给车载电池充电，该充电方式安装成本低，可充分利用用电低谷时间进行充电，降低充电成本，延长电池的使用寿命；但充电时间过长，对电动汽车停靠时间和停靠地点有严格要求，导致其利用效率降低。直流充电桩即为快速充电方式的充电化由非车载充电机完成交直流变换，然后通过专口的直流充电接口直接给车载电池充电，充电电压一般为400V或750V，满足紧急续航的需求，与交流充电桩相比，该方式充电效率低，工作和安装成本高，且大电流，对电池寿命影响大；同时大功率充电，对电网冲击大，还会引起公用电网电压波动，产生谐波危害。
随着电动汽车数量的急剧増加，规模化的电动汽车充电将进一步加大电网的峰谷差率，造成地区性电网负荷波动，电网电压的波动会使充电桩输出电压的大小产生波动，进而影响电动汽车电池的使用寿命。此外，受多种因素的影响，电动汽车充电需求在时间和空间上具有随机性、分散性特点，增加了电网运营管理的难度，由于充电设备的高频化，将会给电网产生一定的谐波污染，影响电网的安全稳定运行。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种用于新能源汽车的充电***及方法，将光伏发电***接入电网，采用储能式充电桩，兼容交直流充电桩常规、快速充电的功能，并通过储能电池的配置来降低电网改造投入的大量资金并且抵消大量充电桩接入对电网的影响。
本发明的目的是这样实现的：
一种用于新能源汽车的充电***，包括调度单元和充电桩，所述调度单元为用户推荐充电桩，所述调度单元为用户提供多种充电方案由用户选择，所述充电桩通过主控单元接入电网和光伏发电单元，所述主控单元将光伏发电单元的电能储存在储能蓄电池组中；
所述充电桩上设有与电动汽车连接的充电接口，所述充电桩的主控单元通过双向逆变模块为电动汽车实现慢充模式，所述充电桩的主控单元通过功率转换单元连接至充电接口为电动汽车实现快充模式，所述主控单元通过隔离驱动模块单向连接至功率转换单元。
优选的，所述功率转换单元包括通过滤波器单向连接电网的AC/DC变换器和双向连接储能蓄电池组的双向DC/DC变换器，所述AC/DC变换器通过单向DC/DC变换器单向连接至电动汽车，所述AC/DC变换器和单向DC/DC变换器的输出端通过电压电流检测电路2单向连接至主控单元的处理器，所述双向DC/DC变换器和储能蓄电池组的输出端通过电压电流检测电路1单向连接至主控单元的处理器。
优选的，所述储能蓄电池组通过双向DC/DC变换器实现与直流母线之间的能量的双向流动，所述直流母线与电动汽车之间采用单向DC/DC变换器实现对电动汽车的充电。
优选的，所述滤波器通过开关1单向连接AC/DC变换器，所述单向DC/DC变换器通过开关3单向连接至电动汽车，所述双向DC/DC变换器通过开关2双向连接至AC/DC变换器的输出端。
优选的，所述的光伏发电单元在向储能蓄电池组储存电能时，采用分段式充电模式，包括恒定电流充电阶段和恒压充电阶段两个阶段。
优选的，所述调度单元采用远程数据中心，实现充电桩和移动端之间的通信并进行充电桩调度，包括应用服务器和数据库服务器，所述应用服务器和数据库服务器通过交换机连接至数据采集服务器和移动应用服务器。
优选的，所述主控单元通过保护电路连接至报警模块，所述主控单元通过GPRS模块连接至用户的移动端。
一种用于新能源汽车的充电方法，包括如下步骤：
S1、用户通过移动端向调度单元发送充电请求，调度单元通过调度策略为用户推荐适宜充电桩和充电方案，用户在到达指定充电桩后，在充电桩上选择快充模式或慢充模式；
S2、当用户选择慢充模式时，主控单元的双向逆变模块将电网接入充电桩的充电接口的交流端，实现慢充，当电网故障时，主控单元的双向逆变模块将储能蓄电池组的低压的直流电转化为高压的交流电，为电动汽车交流供电，实现慢充；
S3、当用户选择快充模式时，主控单元控制充电桩内的功率转换单元的开关1、开关2和开关3关闭，实现电网和储能蓄电池组同时给电动汽车快速充电，当电网故障时，主控单元关闭功率转换单元的开关2和开关3，实现储能蓄电池组单独给电动汽车快速充电。
优选的，所述保护电路对充电桩的故障进行检测，所述的检测步骤如下：
步骤一、主控单元开启充电桩故障检测程序，判断输入是否缺少相位，若是则直接切断充电接口，否则计入输入过压判断；
步骤二、当主控单元判断输入过压时，直接进入延时状态，延时5s后再次重新检测，若检测3次电压一直过高，则直接退出并启动报警模块显示，否则进入过流判断；
步骤三、当主控单元判断输入过流时，直接断开充电接口，否则判断输出是否过压，若判断输出过压则直接断开充电接口，否则判断输出电流是否过流；
步骤四、当主控单元判断输出过流时，直接断开充电接口，否则判断充电桩是否过热，若判断过热则打开充电桩内部设置的散热风扇，直至温度降低至充电桩的正常工作状态，若判断未过热则充电桩直接进入正常工作状态。
优选的，在慢充模式中，所述主控单元在为电动汽车进行充电时，采用三段式充电模式，包括快速充电、补足充电和涓流充电三个阶段，其中快速充电阶段采用恒流充电方式，补足充电阶段采用恒压充电方式，涓流充电阶段采用恒流充电方式。
优选的，所述远程数据中心包括：
数据采集模块，实现远程数据中心与用户车辆之间通信并进行数据采集；
数据存储模块，将采集的数据存入数据库中，将接收到的数据保存在数据库中，并通过磁盘阵列的方式对数据进备份，提高数据安全性；
调度模块，通过应用服务器对采集的数据进行分析统计，并对充电桩进行状态监控、实时报警、数据查询和数据统计。
优选的，所述调度单元的调度步骤如下：
（1）远程数据中心进行信息整合，获取用户充电请求时刻，电动汽车的位置坐标信息，用户电动汽车剩余电量，在服务器数据库中搜索附近充电桩位置及工作状态信息；
（2）通过电动汽车位置和充电桩位置坐标信息，计算该电动汽车到每个充电桩的距离和所需要的电量，通过与电动汽车剩余电量比较，判断电动汽车能否到达各充电桩；
（3）若充电桩可达，则对充电桩进行调度，根据用户或充电桩运营商需求，为用户推荐相应充电桩及对应充电方案；
（4）用户自主选择充电桩和充电方案，并按相应路径规划行驶到充电桩进行充电。
优选的，用户在通过移动端发出充电请求时，就加入调度单元，此时电动汽车的坐标作为向充电桩行驶路径的起点，设电动汽车的坐标Ci为：Ci=(xi，yi)，i∈[1,n(t)]，其中Ci表示电动汽车i的地理位置坐标，xi和yi分别表示电动汽车的横坐标和纵坐标，n(t)为不同时间段发出请求的电动汽车的总数量。
优选的，所述电动汽车i到充电桩j的距离Dij满足：
Dij=∣Ci，Sj∣，i∈[1,n(t)]，j∈[1,m]，其中Sj为充电桩的坐标。
优选的，所述电动汽车到充电桩的时间tij满足：tij= Dij/v，其中v表示电动汽车i的行驶速度，所述电动汽车到充电桩的过程中，其耗能Eij为：
Eij= Dij·W/100，i∈[1,n(t)]，j∈[1,m]，其中W为电动汽车本身每百公里的耗能。
优选的，所述电动汽车需要的电能补充时间T满足：
Tij(t)= (Eij+F-f)/pj(t)，i∈[1,n(t)]，j∈[1,m],其中F为电动汽车的电池总电量，f为电池剩余电量，pj(t)为t时刻充电桩j的充电功率。
优选的，用户从发出请求时刻到充电结束所用的总时间T´(t)满足：
T´(t)=max(t0+tij,tend(i,k))+ Tij(t), i∈[1,n(t)]，j∈[1,m],其中t0为发出请求的时刻，tend(i,k)为在充电桩j充电的最后一辆电动汽车k充电结束的时刻。
优选的，所述的电动汽车i需要的充电等待时刻t_waitij(t)由充电桩最后一辆到达的电动汽车的充电结束时刻和当前车辆到达充电桩的时刻所决定：
t_waitij(t)=
Figure 292126DEST_PATH_IMAGE002
, i∈[1,n(t)]，j∈[1, m],当t_waitij(t)为0时，表面充电桩j的最后一辆车k已结束充电，电动汽车i无需等待，直 接充电。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的一种用于新能源汽车的充电***及方法，将光伏发电***接入电网，采用储能式充电桩，兼容交直流充电桩常规、快速充电的功能，并通过储能电池的配置来降低电网改造投入的大量资金并且抵消大量充电桩接入对电网的影响；通过对充电桩的调度管理，用户通过移动端，查看、查找充电桩，并进行预约充电，同时，用户通过发送充电请求，远程调度中心为用户推荐充电桩和充电方案，为用户提供简单、快捷、方便的电动汽车充电服务，提升电动汽车充电桩的利用率。
2、本发明提供的一种用于新能源汽车的充电***及方法，在光照强烈充足时，光伏发电单元通过充电桩将电能储存在储能蓄电池组中，直接为电动汽车直流充电，实现快充，充电桩将低压的直流电转化为高压的交流电，为电动汽车交流供电，实现慢充，太阳能光伏发电单元中多余电量通过并网方式送入电网，减少电网的供电压力，在无光照时，太阳能充电站储能不足时，与传统电网并网的充电***利用传统电网给电动汽车供电，当电网出现故障暂停供电时，通过主控单元的切断并网开关，由太阳能光伏发电储存的能量单独为电动车充电，确保了电动汽车充电站充电的安全可靠。
3、本发明提供的一种用于新能源汽车的充电***及方法，充电桩采用共直流母线模式，相对于常规储能式充电桩，将储能双向DC/DC变换器与充电双向单元合二为一，成本相对较低，同时储能电池电能、电网均可经过一级变换到达电动汽车，能量转换效率相对常规充电桩要高。
4、本发明提供的一种用于新能源汽车的充电***及方法，调度单元针对用户和充电桩的不同需求，通过多种充电桩调度方案，为用户推荐最合适的充电桩，方便用户充电。
附图说明
图1是本发明一种用于新能源汽车的充电***及方法结构示意图。
图2是本发明一种用于新能源汽车的充电***及方法的充电桩示意图。
图3是本发明一种用于新能源汽车的充电***及方法的快充模式工作原理示意图。
图4是本发明一种用于新能源汽车的充电***及方法的功率转换单元示意图。
图5是本发明一种用于新能源汽车的充电***及方法的保护电路工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
结合图1，一种用于新能源汽车的充电***，包括调度单元和充电桩，用户通过移动端向调度单元发出充电请求，所述调度单元为用户推荐充电桩，所述调度单元为用户提供多种充电方案由用户选择。
结合图2，所述充电桩通过主控单元接入电网和光伏发电单元，所述主控单元将光伏发电单元的电能储存在储能蓄电池组中，所述的光伏发电单元在向储能蓄电池组储存电能时，采用分段式充电模式，包括恒定电流充电阶段和恒压充电阶段两个阶段，用电池荷电状态SOC来衡量储能蓄电池组的容量，在充电初期，储能蓄电池组亏损量处于较大的状态，使用恒定电流对储能蓄电池进行充电，随着充电时间的依次递增，储能蓄电池组两端电压不断上升，充电电流呈下降趋势，即达到额定充电电流阈值，再选择使用恒压充电模式，当充电电流衰减到预设的最小值，则认为SOC=1时储能蓄电池组已达到饱和，处于充满状态，这种充电储能模式能够延长储能蓄电池组的使用寿命。
所述充电桩上设有与电动汽车连接的充电接口，所述充电桩的主控单元通过双向逆变模块为电动汽车实现慢充模式，所述充电桩的主控单元通过功率转换单元连接至充电接口为电动汽车实现快充模式，在光照强烈充足时，光伏发电单元通过充电桩将电能储存在储能蓄电池组中，直接为电动汽车直流充电，实现快充，充电桩将低压的直流电转化为高压的交流电，为电动汽车交流供电，实现慢充，太阳能光伏发电单元中多余电量通过并网方式送入电网，减少电网的供电压力，在无光照时，太阳能充电站储能不足时，与传统电网并网的充电***利用传统电网给电动汽车供电，当电网出现故障暂停供电时，通过主控单元的切断并网开关，由太阳能光伏发电储存的能量单独为电动车充电，确保了充电桩充电的安全可靠。
结合图3和图4，所述主控单元通过隔离驱动模块单向连接至功率转换单元，所述功率转换单元包括通过滤波器单向连接电网的AC/DC变换器和双向连接储能蓄电池组的双向DC/DC变换器，所述AC/DC变换器通过单向DC/DC变换器单向连接至电动汽车，所述AC/DC变换器和单向DC/DC变换器的输出端通过电压电流检测电路2单向连接至主控单元的处理器，所述双向DC/DC变换器和储能蓄电池组的输出端通过电压电流检测电路1单向连接至主控单元的处理器，所述储能蓄电池组通过双向DC/DC变换器实现与直流母线之间的能量的双向流动，所述直流母线与电动汽车之间采用单向DC/DC变换器实现对电动汽车的充电，所述滤波器通过开关1单向连接AC/DC变换器，所述单向DC/DC变换器通过开关3单向连接至电动汽车，所述双向DC/DC变换器通过开关2双向连接至AC/DC变换器的输出端。
由于储能电池组和直流母线之间需要实现能量的双向流动，因此选择双向DC/DC变换器，实现储能蓄电池组的充放电功能，不考虑电动汽车电池的电能回馈功能，直流母线与电动汽车电池组之间采用单向DC/DC变换器，实现对电动汽车的充电功能；电网通过AC/DC变换器后构成直流母线，然后再通过两类DC/DC变换器实现和两类电池负载的能量传递，对于电动车电池只存在充电，选择单向Buck变换器，储能电池要实现充放电功能，需要选择双向DC/DC变换器；电压电流检测电路对储能蓄电池组、电动汽车的电池组、直流母线上的电压和电流进行采集，实现电池的恒压、恒流充电和恒流放电，主控单元还包括有内阻检测电路和辅助电源***，内阻检测电路对储能蓄电池内阻实时检测，达到对蓄电池的状态监测功能，辅助电源***的输入端接至滤波器和开关1之间，并通过手动开关进行控制，保证主控单元先上电后断电的要求。
实施例2
结合图4，所述保护电路对充电桩的故障进行检测，所述的检测步骤如下：
步骤一、主控单元开启充电桩故障检测程序，判断输入是否缺少相位，若是则直接切断充电接口，否则计入输入过压判断；
步骤二、当主控单元判断输入过压时，直接进入延时状态，延时5s后再次重新检测，若检测3次电压一直过高，则直接退出并启动报警模块显示，否则进入过流判断；
步骤三、当主控单元判断输入过流时，直接断开充电接口，否则判断输出是否过压，若判断输出过压则直接断开充电接口，否则判断输出电流是否过流；
步骤四、当主控单元判断输出过流时，直接断开充电接口，否则判断充电桩是否过热，若判断过热则打开充电桩内部设置的散热风扇，直至温度降低至充电桩的正常工作状态，若判断未过热则充电桩直接进入正常工作状态。
通过保护电路，实时监测充电桩的工作运行状态，保护用户的安全和充电桩的正常工作。
实施例3
一种用于新能源汽车的充电方法，包括如下步骤：
S1、用户通过移动端向调度单元发送充电请求，并发送电动汽车剩余电量，调度单元通过调度策略为用户推荐适宜充电桩和充电方案，用户在到达指定充电桩后，在充电桩上选择快充模式或慢充模式；
S2、当用户选择慢充模式时，主控单元的双向逆变模块将电网接入充电桩的充电接口的交流端，实现慢充，当电网故障时，主控单元的双向逆变模块将储能蓄电池组的低压的直流电转化为高压的交流电，为电动汽车交流供电，实现慢充；
S3、当用户选择快充模式时，主控单元控制充电桩内的功率转换单元的开关1、开关2和开关3关闭，实现电网和储能蓄电池组同时给电动汽车快速充电，当电网故障时，主控单元关闭功率转换单元的开关2和开关3，实现储能蓄电池组单独给电动汽车快速充电。
开关1、2和3均采用继电器，由主控单元控制，要实现电网给储能电池组的充电功能，则闭合开关1和2，要实现电网单独给电动车电池组的充电功能，则闭合开关1和3，当要实现电网和储能蓄电池组同时给电动车电池组的充电功能，则闭合开关1、2和3，当要实现储能蓄电池组单独给电动车电池组的放电功能，则闭合开关2和3。
实施例4
所述调度单元采用远程数据中心，实现充电桩和移动端之间的通信，手机充电桩和用户信息，进行充电桩调度，包括应用服务器和数据库服务器，所述应用服务器和数据库服务器通过交换机连接至数据采集服务器和移动应用服务器，
所述远程数据中心包括：
数据采集模块，实现远程数据中心与用户车辆之间通信并进行数据采集；
数据存储模块，将采集的数据存入数据库中，将接收到的数据保存在数据库中，并通过磁盘阵列的方式对数据进备份，提高数据安全性；
调度模块，通过应用服务器对采集的数据进行分析统计，并对充电桩进行状态监控、实时报警、数据查询和数据统计。
优选的，所述调度单元的调度步骤如下：
（1）远程数据中心进行信息整合，获取用户充电请求时刻，电动汽车的位置坐标信息，用户电动汽车剩余电量，在服务器数据库中搜索附近充电桩位置及工作状态信息；
（2）通过电动汽车位置和充电桩位置坐标信息，计算该电动汽车到每个充电桩的距离和所需要的电量，通过与电动汽车剩余电量比较，判断电动汽车能否到达各充电桩；
（3）若充电桩可达，则对充电桩进行调度，根据用户或充电桩运营商需求，为用户推荐相应充电桩及对应充电方案；
（4）用户自主选择充电桩和充电方案，并按相应路径规划行驶到充电桩进行充电。
用户在通过移动端发出充电请求时，就加入调度单元，此时电动汽车的坐标作为向充电桩行驶路径的起点，设电动汽车的坐标Ci为：Ci=(xi，yi)，i∈[1,n(t)]，其中Ci表示电动汽车i的地理位置坐标，xi和yi分别表示电动汽车的横坐标和纵坐标，n(t)为不同时间段发出请求的电动汽车的总数量。
所述电动汽车i到充电桩j的距离Dij满足：
Dij=∣Ci，Sj∣，i∈[1,n(t)]，j∈[1,m]，其中Sj为充电桩的坐标。
所述电动汽车到充电桩的时间tij满足：tij= Dij/v，其中v表示电动汽车i的行驶速度，所述电动汽车到充电桩的过程中，其耗能Eij为：
Eij= Dij·W/100，i∈[1,n(t)]，j∈[1,m]，其中W为电动汽车本身每百公里的耗能。
所述电动汽车需要的电能补充时间T满足：
Tij(t)= (Eij+F-f)/pj(t)，i∈[1,n(t)]，j∈[1,m],其中F为电动汽车的电池总电量，f为电池剩余电量，pj(t)为t时刻充电桩j的充电功率。
用户从发出请求时刻到充电结束所用的总时间T´(t)满足：
T´(t)=max(t0+tij,tend(i,k))+ Tij(t), i∈[1,n(t)]，j∈[1,m],其中t0为发出请求的时刻，tend(i,k)为在充电桩j充电的最后一辆电动汽车k充电结束的时刻。
所述的电动汽车i需要的充电等待时刻t_waitij(t)由充电桩最后一辆到达的电动汽车的充电结束时刻和当前车辆到达充电桩的时刻所决定：
t_waitij(t)=
Figure DEST_PATH_IMAGE004
, i∈[1,n(t)]，j∈[1, m],当t_waitij(t)为0时，表面充电桩j的最后一辆车k已结束充电，电动汽车i无需等待，直 接充电。
所述调度单元内设有路径最短，时间最优、能耗最优、等待时间最少等调度策略，为用户推荐充电桩，当用户时间受到限制时，充分考虑电动汽车到达充电桩的时间，用户排队等待充电的时间，在有限的剩余电量限制之下，最优化电动汽车充电时间，减小用户充电的时间成本；当电动汽车剩余电量受到限制时，获取电动汽车和充电桩地理位置信息，为用户找到距离电动汽车最近的充电桩，根据用户不同需求，提供个性化充电桩推荐策略。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所做的任何修改，等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于新能源汽车的充电***，其特征在于：包括调度单元和充电桩，所述调度单元为用户推荐充电桩，所述调度单元为用户提供多种充电方案由用户选择，所述充电桩通过主控单元接入电网和光伏发电单元，所述主控单元将光伏发电单元的电能储存在储能蓄电池组中；
所述充电桩上设有与电动汽车连接的充电接口，所述充电桩的主控单元通过双向逆变模块为电动汽车实现慢充模式，所述充电桩的主控单元通过功率转换单元连接至充电接口为电动汽车实现快充模式，所述主控单元通过隔离驱动模块单向连接至功率转换单元；
所述调度单元的调度步骤如下：
(1)远程数据中心进行信息整合，获取用户充电请求时刻，电动汽车的位置坐标信息，用户电动汽车剩余电量，在服务器数据库中搜索附近充电桩位置及工作状态信息；
(2)通过电动汽车位置和充电桩位置坐标信息，计算该电动汽车到每个充电桩的距离和所需要的电量，通过与电动汽车剩余电量比较，判断电动汽车能否到达各充电桩；
(3)若充电桩可达，则对充电桩进行调度，根据用户或充电桩运营商需求，为用户推荐相应充电桩及对应充电方案；
(4)用户自主选择充电桩和充电方案，并按相应路径规划行驶到充电桩进行充电；
用户在通过移动端发出充电请求时，就加入调度单元，此时电动汽车的坐标作为向充电桩行驶路径的起点，设电动汽车的坐标Ci为：Ci＝(xi，yi)，i∈[1,n(t)]，其中Ci表示电动汽车i的地理位置坐标，xi和yi分别表示电动汽车的横坐标和纵坐标，n(t)为不同时间段发出请求的电动汽车的总数量；
所述电动汽车i到充电桩j的距离Dij满足：
Dij＝∣Ci，Sj∣，i∈[1,n(t)]，j∈[1,m]，其中Sj为充电桩的坐标；所述电动汽车到充电桩的时间tij满足：tij＝Dij/v，其中v表示电动汽车i的行驶速度，所述电动汽车到充电桩的过程中，其耗能Eij为：
Eij＝Dij·W/100，i∈[1,n(t)]，j∈[1,m]，其中W为电动汽车本身每百公里的耗能。
2.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的充电***，其特征在于：所述功率转换单元包括通过滤波器单向连接电网的AC/DC变换器和双向连接储能蓄电池组的双向DC/DC变换器，所述AC/DC变换器通过单向DC/DC变换器单向连接至电动汽车，所述AC/DC变换器和单向DC/DC变换器的输出端通过电压电流检测电路2单向连接至主控单元的处理器，所述双向DC/DC变换器和储能蓄电池组的输出端通过电压电流检测电路1单向连接至主控单元的处理器。
3.根据权利要求2所述的一种用于新能源汽车的充电***，其特征在于：所述储能蓄电池组通过双向DC/DC变换器实现与直流母线之间的能量的双向流动，所述直流母线与电动汽车之间采用单向DC/DC变换器实现对电动汽车的充电。
4.根据权利要求2所述的一种用于新能源汽车的充电***，其特征在于：所述滤波器通过开关1单向连接AC/DC变换器，所述单向DC/DC变换器通过开关3单向连接至电动汽车，所述双向DC/DC变换器通过开关2双向连接至AC/DC变换器的输出端。
5.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的充电***，其特征在于：所述的光伏发电单元在向储能蓄电池组储存电能时，采用分段式充电模式，包括恒定电流充电阶段和恒压充电阶段两个阶段。
6.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的充电***，其特征在于：所述调度单元采用远程数据中心，实现充电桩和移动端之间的通信并进行充电桩调度，包括应用服务器和数据库服务器，所述应用服务器和数据库服务器通过交换机连接至数据采集服务器和移动应用服务器。
7.根据权利要求1所述的一种用于新能源汽车的充电***，其特征在于：所述主控单元通过保护电路连接至报警模块，所述主控单元通过GPRS模块连接至用户的移动端。
8.一种用于权利要求1-7任一所述的新能源汽车的充电***的充电方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、用户通过移动端向调度单元发送充电请求，调度单元通过调度策略为用户推荐适宜充电桩和充电方案，用户在到达指定充电桩后，在充电桩上选择快充模式或慢充模式；
S2、当用户选择慢充模式时，主控单元的双向逆变模块将电网接入充电桩的充电接口的交流端，实现慢充，当电网故障时，主控单元的双向逆变模块将储能蓄电池组的低压的直流电转化为高压的交流电，为电动汽车交流供电，实现慢充；
S3、当用户选择快充模式时，主控单元控制充电桩内的功率转换单元的开关1、开关2和开关3关闭，实现电网和储能蓄电池组同时给电动汽车快速充电，当电网故障时，主控单元关闭功率转换单元的开关2和开关3，实现储能蓄电池组单独给电动汽车快速充电。
CN202110867592.7A 2021-07-30 2021-07-30 一种用于新能源汽车的充电***及方法 Active CN113306429B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110867592.7A CN113306429B (zh) 2021-07-30 2021-07-30 一种用于新能源汽车的充电***及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110867592.7A CN113306429B (zh) 2021-07-30 2021-07-30 一种用于新能源汽车的充电***及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113306429A CN113306429A (zh) 2021-08-27
CN113306429B true CN113306429B (zh) 2022-07-08

Family

ID=77382500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110867592.7A Active CN113306429B (zh) 2021-07-30 2021-07-30 一种用于新能源汽车的充电***及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113306429B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112606720B (zh) * 2020-12-23 2022-05-10 尚廉智能科技(上海)有限公司 一种充电桩的智能共享***
CN115848191B (zh) * 2022-12-22 2023-07-07 深圳时代能创软件科技有限公司 电动汽车交流充电桩充电控制***及方法
CN117172409B (zh) * 2023-09-05 2024-05-03 河海大学 基于光伏能源的电动汽车的智能充电方法
CN116979571B (zh) * 2023-09-21 2024-05-28 深圳市省油灯网络科技有限公司 一种用于对微网储能***进行优化控制的方法及***

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106183875A (zh) * 2016-08-23 2016-12-07 合肥工业大学 一种充放电一体化的电动汽车高压电气架构***
CN106532850A (zh) * 2016-12-15 2017-03-22 青海时代新能源科技有限公司 电动车充电站及电力***
CN107404251A (zh) * 2017-08-28 2017-11-28 武汉华中数控股份有限公司 一种全桥双向逆变模块
CN208766766U (zh) * 2018-08-28 2019-04-19 浙江兆丰机电股份有限公司 一种电动汽车充电桩人机交互***
CN110119824A (zh) * 2019-04-30 2019-08-13 广州大学 一种充电桩适配调度***及方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104864883B (zh) * 2015-05-22 2017-09-22 清华大学 基于云平台的电动汽车路径规划方法
JP7069861B2 (ja) * 2018-03-12 2022-05-18 トヨタ自動車株式会社 車両用制御装置および自動車
CN110888908B (zh) * 2019-11-01 2022-06-28 广州大学 一种可持续深度学习的充电站/桩推荐***及推荐方法
CN212073726U (zh) * 2020-04-13 2020-12-04 南京交通职业技术学院 一种光伏储能式充电桩

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106183875A (zh) * 2016-08-23 2016-12-07 合肥工业大学 一种充放电一体化的电动汽车高压电气架构***
CN106532850A (zh) * 2016-12-15 2017-03-22 青海时代新能源科技有限公司 电动车充电站及电力***
CN107404251A (zh) * 2017-08-28 2017-11-28 武汉华中数控股份有限公司 一种全桥双向逆变模块
CN208766766U (zh) * 2018-08-28 2019-04-19 浙江兆丰机电股份有限公司 一种电动汽车充电桩人机交互***
CN110119824A (zh) * 2019-04-30 2019-08-13 广州大学 一种充电桩适配调度***及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113306429A (zh) 2021-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113306429B (zh) 一种用于新能源汽车的充电***及方法
CN105196888B (zh) 一种电动汽车充电机的充电管理***及方法
Tabari et al. An energy management strategy for a DC distribution system for power system integration of plug-in electric vehicles
CN107719180B (zh) 基于电动汽车柔性充电的混合型停车场多源互补充电方法
CN202840641U (zh) 电动汽车充电设施
CN110733370B (zh) 一种基于双层优化算法的电动汽车充电站有序充电方法
CN211790784U (zh) 一种光储充一体化充电站
EP3030453A1 (en) Systems and methods for powering electric vehicles using a single or multiple power cells
CN102638085A (zh) 电动汽车蓄电池智能充电及电池管理装置
US20220085612A1 (en) Electric power system, server, charge-and-discharge controller, and power demand-and-supply adjustment method
CN112821457B (zh) 储充一体化电力***
CN104410089A (zh) 基于电动汽车的风力发电微网功率平衡实时调度方法
CN105680449A (zh) 一种具有天气预测的光伏发电微电网的综合协调控制方法
CN102651554A (zh) 含储能的光伏***接入城轨牵引网的控制方法及装置
CN111452649A (zh) 一种基于台区负荷监视和预测的公共充电桩管理方法
CN102427239A (zh) 在电网中应用电动汽车作为移动储能单元的充放电***
CN110920458A (zh) 一种电动汽车预约充电管理的方法与装置
CN110171323A (zh) 一种基于v2g的电动汽车充放电控制***及使用方法
CN103259322A (zh) 一种风光柴互补***控制方法
CN112994059A (zh) 站网互动型光储充智慧充电站控制架构及控制方法
CN114172242A (zh) 一种双向充放电***及其控制方法
CN212304790U (zh) 带有太阳能电池板的车载微电网及其聚合而成的发电厂
CN205960753U (zh) 一种通信基站磷酸铁锂电池梯次利用充放电***
Sutanto Alternative energy resource from electric transportation
CN111746326A (zh) 一种智慧能源站

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant