CN115520058B - 一种能源补给站、补给方法及电能调配方法 - Google Patents

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Abstract

一种能源补给站、补给方法及电能调配方法，涉及新能源技术领域，包括能源补给站、能源补给方法和电能调配方法。能源补给站包括控制单元、智能道闸、站内区域，站内区域包括：储能站、至少一个换电站、若干滑轨、设于滑轨一侧的若干充电停车区、若干设于滑轨上的智能充电单元。智能充电单元包括多个智能充电桩。能源补给站还包括光伏灯杆阵列。能源补给方法包括车辆入场、车型识别、电瓶车充电、电动汽车充电等步骤。电能调配方法包括充电、供电操作等。本发明的能源补给站、补给方法及电能调配方法，可以提高能源补给站的利用率，提高清洁能源的使用率和能源补给的稳定性。

Description

一种能源补给站、补给方法及电能调配方法
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种能源补给站、补给方法及电能调配方法。
背景技术
随着经济社会的发展和国家政策的推动，我国的新能源汽车产业正在迅速发展，城市中对新能源汽车电能补给的需求也越来越大，然而目前在需求增加的同时，也存在一些问题：对于城市内各区域公共充电桩数量较难以评估，一些区域的公共充电桩供不应求，而还有一些区域的公共充电桩过剩，经常有大量闲置的现象；一些地区使用了换电站，然而只有部分汽车企业修建了针对其车型的换电站，由于汽车动力电池统一标准工作尚处于起步阶段，这些换电站无法用于其他各种汽车品牌，有时会导致利用率低；现在一些城市在用电高峰季节有时还会出现电力供应紧张的情况，使得新能源车辆公共充电场所运营不稳定。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供一种能源补给站、补给方法及电能调配方法，提高能源补给站的利用率，提高清洁能源的使用率和能源补给的稳定性。
为了实现本发明的目的，拟采用以下技术：
一种能源补给站，包括控制单元、智能道闸、站内区域，站内区域包括：储能站、至少一个换电站、若干滑轨、设于滑轨一侧的若干充电停车区、若干设于滑轨上的智能充电单元，能源补给站还包括光伏灯杆阵列；
控制单元分别与智能道闸、储能站、换电站、智能充电单元电连接；
智能道闸设于能源补给站入口；
储能站分别与换电站、智能充电单元、光伏灯杆阵列电连接；
换电站用于电动汽车的电池替换；
智能充电单元包括多个智能充电桩；
光伏灯杆阵列包括多个智能灯杆，其上端设有光伏板。
进一步，智能充电桩在不使用时，排列在滑轨一端，智能充电桩底部设有与滑轨匹配的多个自驱滚轮，智能充电桩一端面设有与直流输出口连接的直流输入线、直接与市电线路连接的市电接入线、摄像头，市电接入线在智能充电桩内部一端设有整流器，智能充电桩两侧面设有一对电动汽车充电线，智能充电桩另一端面开设有凹槽，凹槽内设有多个用于电瓶车充电的插座，智能充电桩两端面下部一侧还设有若干竖直设置的第一直线机构，其输出轴一端设有稳定块，智能充电桩上与凹槽同侧的端面还设有支架，支架上设有多个第一旋转电机，其输出轴一端设有用于指示一个或多个电动车辆的线状激光标记投射器，凹槽上方预定距离设有竖直设置的第二直线机构，其输出轴一端设有与凹槽开口匹配的防水板，智能充电桩两侧面还设有一对充电头自动连接组件。
采用能源补给站的一种能源补给方法，包括步骤：
S101：获取进场车辆车牌照片；
S102：发送照片至控制单元；
S103：控制单元处理照片，判断车辆是否有车牌，若无车牌，智能道闸提示车辆离场；
S104：若有车牌，车牌识别模块与交管部门数据库进行通信，通过识别到的车牌号获取车辆信息；
S105：判断车牌是否为电动车辆牌照，若不为电动车辆牌照，则判断为非电动车辆，智能道闸提示车辆离场；
S106：若为电动车辆牌照，识别车牌，并与交管部门数据库联网比对，确定车型，打开智能道闸，智能道闸提示车辆入场，车辆入场后关闭智能道闸；
S107：判断车辆为电瓶车还是电动汽车，若车辆为电瓶车，执行电瓶车充电流程S200，若车辆为电动汽车，则执行S300：司机选择换电或充电；
若司机选择换电，执行以下步骤：将车开入换电站进行换电；
若司机选择充电，则执行电动汽车充电流程S400。
采用能源补给站的一种电能调配方法，包括以下操作：
储能站预设有储电量阈值a、b，且a＜b，首先判断使用时光伏灯杆阵列是否达到工作电压；
若光伏灯杆阵列达到工作电压，则判断使用时有无电力部门通知预定日期内电力紧缺；
若有电力部门通知预定日期内电力紧缺，则进行以下判断：
若储能站的总储电量低于a，则同时通过市电和光伏灯杆阵列向储能站充电，并仅通过市电向智能充电单元供电，且仅通过市电向换电站内的电池充电，若储能站的总储电量不低于a，则仅通过光伏灯杆阵列向储能站充电，并同时通过市电和储能站向智能充电单元供电，且同时通过市电和储能站向换电站内的电池充电；
若无电力部门通知预定日期内电力紧缺，则仅通过储能站向智能充电单元供电，且仅通过储能站向换电站内的电池充电，并进行以下判断：
若储能站的总储电量低于b，则同时通过市电和光伏灯杆阵列向储能站充电，若储能站的总储电量不低于b，则仅通过光伏灯杆阵列向储能站充电；
若光伏灯杆阵列未达到工作电压，则通过市电向储能站充电。
本技术方案的有益效果在于：
1、可以提高能源补给站的利用率，使其不仅能用于电动汽车充电，还可以用于电瓶车充电，避免长期闲置导致的浪费；在实际使用时还能够充分利用空间，无论电动汽车或电瓶车以何种顺序进入能源补给站，都可以自动分配智能充电桩，并将车辆紧密排列；电动汽车进场后可选择换电或充电的方式进行能源补给，能够满足更广泛的使用需求。
2、通过自动判断，可以避免非电动车辆进场，占用充电位停车，也可以避免无牌照电瓶车进入场内，造成管理混乱。
3、智能充电桩两侧面的一对充电头自动连接组件能够方便充电口在左侧或在右侧的各种电动汽车使用，基本可以覆盖市面上各种电动汽车的充电口设计，且能自动连接充电头，提高了自动化水平。
4、利用城市路网的光伏灯杆，进一步提升了对清洁能源的利用水平，且利用能源补给站的电能调配方法，可以根据地区的能源供给状况、储能站内储存的能源储备情况和光伏灯杆的工作时段，灵活地调整对储能站的充电方式、对智能充电单元的供电方式和对换电站内电池的充电方式，从而保证在最大化利用清洁能源的同时保持能源补给站持续稳定运转。
附图说明
图1示出了本申请实施例一的站内区域整体立体图。
图2示出了本申请实施例一单个智能充电桩在伸缩叉已展开但充电头自动连接组件未旋转到汽车两侧时的立体图。
图3示出了本申请实施例一智能充电桩主体部分立体图。
图4示出了本申请实施例一从另一角度观察的智能充电桩主体部分立体图。
图5示出了本申请实施例一第四直线机构及其上连接的组件的立体图。
图6示出了本申请实施例一的部分电连接示意图。
图7示出了本申请实施例一储能站内部连接方式示意图。
图8示出了本申请实施例二总体流程图。
图9示出了本申请实施例二电瓶车充电流程图。
图10示出了本申请实施例三电能调配路线示意图。
图11示出了本申请实施例三充电、供电操作流程图。
图中标记：储能站-1、换电站-2、滑轨-3、充电停车区-4、智能充电单元-5、摄像头-50、智能充电桩-51、市电接入线-511、直流输入线-512、电动汽车充电线-513、凹槽-514、插座-515、第一直线机构-52、稳定块-521、第一旋转电机-53、线状激光标记投射器-54、第二直线机构-55、防水板-551、伸缩叉-56、第二旋转电机-57、第三直线机构-571、第四直线机构-572、挂环-573、电动汽车充电头-58。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步说明。
实施例一
如图1~图7所示的一种能源补给站，包括控制单元、智能道闸、站内区域、光伏灯杆阵列。
如图1所示，站内区域包括：储能站1、至少一个换电站2、若干滑轨3、设于滑轨3一侧的若干充电停车区4、若干设于滑轨3上的智能充电单元5。注意，为了方便表示，图1中有一些滑轨3上的智能充电单元5未示出。
控制单元用于控制智能道闸、智能充电单元5的机械运动，并控制储能站1、换电站2、智能充电单元5、市电之间的电能流动，控制单元包括车牌识别模块、充电控制模块、电能调配模块。
智能道闸设于能源补给站入口，智能道闸包括摄像头、喇叭和闸杆。
如图7所示，储能站1内设有多个电池组，电池组装配有多个与预定规格电动汽车兼容的电池，储能站1开设有用于人员进出的检修口和用于电池运入及运出的电池出入口，储能站1设有市电接入口、与光伏灯杆阵列连接的光伏电力接入口、直流输出口，市电接入口连接整流器，整流器与各电池组均连接，光伏电力接入口也与各电池组均连接，各电池组均与直流输出口连接。
换电站2用于电动汽车的电池替换，换电站2包括换电仓、余电计量仓、电池充电仓、满电电池仓。
智能充电单元5包括多个智能充电桩51，智能充电桩51在不使用时，排列在滑轨3一端。
如图2~图4所示，智能充电桩51底部设有与滑轨3匹配的多个自驱滚轮，智能充电桩51一端面设有与直流输出口连接的直流输入线512、直接与市电线路连接的市电接入线511、摄像头50，市电接入线511在智能充电桩51内部一端设有整流器，智能充电桩51两侧面设有一对电动汽车充电线513，智能充电桩51另一端面开设有凹槽514，凹槽514内设有多个用于电瓶车充电的插座515，智能充电桩51两端面下部一侧还设有若干竖直设置的第一直线机构52，其输出轴一端设有稳定块521，智能充电桩51上与凹槽514同侧的端面还设有支架，支架上设有多个第一旋转电机53，其输出轴一端设有用于指示一个或多个电动车辆的线状激光标记投射器54，凹槽514上方预定距离设有竖直设置的第二直线机构55，其输出轴一端设有与凹槽514开口匹配的防水板551，智能充电桩51两侧面还设有一对充电头自动连接组件。
如图2、图5所示，充电头自动连接组件包括伸缩叉56，其部分设置于智能充电桩51内，伸缩叉56一端设有第二旋转电机57，其输出轴一端设有沿待停车辆长度设置的第三直线机构571，第三直线机构571的滑动端设有竖直设置的第四直线机构572，其滑动端一端设有挂环573，电动汽车充电线513穿设于挂环573的开口内，电动汽车充电线513一端连接有电动汽车充电头58。由于新国标已经统一了充电口，所以无需更换不同的电动汽车充电头58。
设于外部路网的光伏灯杆阵列包括多个智能灯杆，其上端设有光伏板。
在本实施例中，第一直线机构52为第一单轴直线气缸，第二直线机构55为第二单轴直线气缸，第三直线机构571为第三无杆直线气缸，第四直线机构572为第四无杆直线气缸。
实施例二
如图8所示，采用实施例一的能源补给站的能源补给方法，按以下步骤操作：
S101：摄像头获取进场车辆车牌照片；
S102：发送照片至控制单元的车牌识别模块；
S103：车牌识别模块处理照片，判断车辆是否有车牌，若无车牌，喇叭提示车辆离场；
S104：若有车牌，车牌识别模块与交管部门数据库进行通信，通过识别到的车牌号获取车辆信息；
S105：通过S104获取的车辆信息判断车牌是否为电动车辆牌照，若不为电动车辆牌照，则判断为非电动车辆，喇叭提示车辆离场；
S106：若为电动车辆牌照，识别车牌，并与交管部门数据库联网比对，确定车型，升起闸杆，喇叭提示车辆入场，车辆入场后降下闸杆；
S107：通过S104获取的车辆信息判断车辆为电瓶车还是电动汽车，若车辆为电瓶车，在充电控制模块控制下执行电瓶车充电流程S200，若车辆为电动汽车，执行S300步骤；
如图9所示，S200包括以下步骤：
S201：判断是否已有一未插满电瓶插头的智能充电桩51在使用中；
S202：分配一个充电停车区4，使用该充电停车区4对应滑轨3上的智能充电单元5；
S203：将一个智能充电桩51从滑轨3一端向另一端移动，到达预定位置后通过第一直线机构52使稳定块521压紧与地面，使智能充电桩51稳定；
S204：通过第二直线机构55打开防水板551；
S205：通过两个第一旋转电机53各转动一线状激光标记投射器54，使两条投影光线指示停车区域；
S205’：通过另一第一旋转电机53转动线状激光标记投射器54，使新增的投影光线与相邻已存在的一投影光线共同指示停车区域，
S206：电瓶车驾驶员将电瓶车停在停车边界内，再将电瓶插头插到插座515上；
S207：通过第二直线机构55关闭防水板551；
在执行S200时，若S201判断结果为已有一未插满电瓶插头的智能充电桩51在使用中，则在S201后按S204、S205’、S206、S207的顺序依次执行，否则，在S201后按S202、S203、S204、S205、S206、S207的顺序依次执行；
S300：司机选择换电或充电；
若司机选择换电，执行以下步骤：将车开入换电仓，由工作人员在换电仓中将亏电电池拆下，放入余电计量仓进行余电测定从而进行计费，再将该电池放到电池充电仓，电池充电仓内的电池充满电后，再放到满电电池仓，满电电池仓中的电池供换电仓使用，由于电动汽车种类多，现有的电池站仅能对一种车型或一个品牌的电动汽车进行换电，使得换电站利用率不高，本申请采用人工换电的方式，提高了通用性；
若司机选择充电，则在充电控制模块控制下执行电动汽车充电流程S400，其包括以下步骤：
S401：分配一个充电停车区4，使用该充电停车区4对应滑轨3上的智能充电单元5；
S402：将一个智能充电桩51从滑轨3一端向另一端移动，到达预定位置后通过第一直线机构52使稳定块521压紧与地面，使智能充电桩51稳定；
S403：通过两个第一旋转电机53各转动一线状激光标记投射器54，使光线指示两条预定停车边界，司机将汽车停在停车边界内，并控制充电口开启；
S404：通过摄像头50定位车辆停放位置，再根据进场时获取的车型信息计算出充电口位置；
S405：启动伸缩叉56，展开第二旋转电机57，通过第二旋转电机57将第三直线机构571旋转到汽车两侧，通过第三直线机构571移动第四直线机构572的位置，并通过第四直线机构572调整电动汽车充电头58的高度，使其能***汽车充电口，通过伸缩叉56将电动汽车充电头58***汽车充电口。
能源补给站在供电瓶车停放时，采用投影光线指示的方式，在供电动汽车停放时，可用两个充电头自动连接组件的第三直线机构提示司机停车位置，都较为方便、直观。
实施例三
如图10所示，采用实施例一的能源补给站的电能调配方法，包括以下两部分在电能调配模块控制下的操作：
1、如图11所示，进行以下充电、供电操作：
储能站1预设有储电量阈值a、b，且a＜b，首先判断使用时光伏灯杆阵列是否达到工作电压；
若光伏灯杆阵列达到工作电压，则判断使用时有无电力部门通知预定日期内电力紧缺；
若有电力部门通知预定日期内电力紧缺，则说明市内能源供给充足，进行以下判断：
若储能站1的总储电量低于a，则同时通过市电和光伏灯杆阵列向储能站1充电，并仅通过市电向智能充电单元5供电，且仅通过市电向电池充电仓内的电池充电，若储能站1的总储电量不低于a，则仅通过光伏灯杆阵列向储能站1充电，并同时通过市电和储能站1向智能充电单元5供电，且同时通过市电和储能站1向电池充电仓内的电池充电；
若无电力部门通知预定日期内电力紧缺，则说明市内能源紧张，需要提高储电量阈值，仅通过储能站1向智能充电单元5供电，且仅通过储能站1向电池充电仓内的电池充电，并进行以下判断：
若储能站1的总储电量低于b，则同时通过市电和光伏灯杆阵列向储能站1充电，若储能站1的总储电量不低于b，则仅通过光伏灯杆阵列向储能站1充电；
若光伏灯杆阵列未达到工作电压，则光伏灯杆阵列无法工作，所以通过市电向储能站1充电。
2、进行以下电池转移及补充操作：
满电电池仓内设有与n种规格电动汽车分别匹配的n种型号电池，各型号满电电池均设有数量阈值，其分别为c1、c2、c3、…、cn；
储能站1内设有与满电电池仓内各型号电池匹配的n种型号电池，各型号满电电池均设有数量阈值，其分别为d1、d2、d3、…、dn；
当满电电池仓中一型号的电池数量低于对应阈值c时，从储能站1转移对应型号的电池到满电电池仓，使满电电池仓中该型号的电池数量高于阈值c；
当储能站1内一型号的电池数量低于对应阈值d时，呼叫电池供应商，购买对应型号的电池并运送到储能站1，使储能站1内该型号的电池数量高于阈值d。
通过这样的电池转移及补充方式，能够在尽可能保证储能站电能容量的同时，确保换电站有足够的满电电池可用。
以上仅为本申请列举的部分实施例，并不用于限制本申请。

Claims (6)

1.一种能源补给站，其特征在于，包括控制单元、智能道闸、站内区域，站内区域包括：储能站（1）、至少一个换电站（2）、若干滑轨（3）、设于滑轨（3）一侧的若干充电停车区（4）、若干设于滑轨（3）上的智能充电单元（5），能源补给站还包括光伏灯杆阵列；
控制单元分别与智能道闸、储能站（1）、换电站（2）、智能充电单元（5）电连接；
智能道闸设于能源补给站入口；
储能站（1）分别与换电站（2）、智能充电单元（5）、光伏灯杆阵列电连接；
换电站（2）用于电动汽车的电池替换；
智能充电单元（5）包括多个智能充电桩（51），智能充电桩（51）在不使用时，排列在滑轨（3）一端，智能充电桩（51）底部设有与滑轨（3）匹配的多个自驱滚轮，智能充电桩（51）一端面设有与直流输出口连接的直流输入线（512）、直接与市电线路连接的市电接入线（511）、摄像头（50），市电接入线（511）在智能充电桩（51）内部一端设有整流器，智能充电桩（51）两侧面设有一对电动汽车充电线（513），智能充电桩（51）另一端面开设有凹槽（514），凹槽（514）内设有多个用于电瓶车充电的插座（515），智能充电桩（51）两端面下部一侧还设有若干竖直设置的第一直线机构（52），其输出轴一端设有稳定块（521），智能充电桩（51）上与凹槽（514）同侧的端面还设有支架，支架上设有多个第一旋转电机（53），其输出轴一端设有用于指示一个或多个电动车辆的线状激光标记投射器（54），凹槽（514）上方预定距离设有竖直设置的第二直线机构（55），其输出轴一端设有与凹槽（514）开口匹配的防水板（551），智能充电桩（51）两侧面还设有一对充电头自动连接组件，充电头自动连接组件包括伸缩叉（56），其部分设置于智能充电桩（51）内，伸缩叉（56）一端设有第二旋转电机（57），其输出轴一端设有沿待停车辆长度设置的第三直线机构（571），第三直线机构（571）的滑动端设有竖直设置的第四直线机构（572），其滑动端一端设有挂环（573），电动汽车充电线（513）穿设于挂环（573）的开口内，电动汽车充电线（513）一端连接有电动汽车充电头（58），多个智能充电单元（5）形成充电单元阵列；
光伏灯杆阵列包括多个智能灯杆，其上端设有光伏板。
2.根据权利要求1所述的能源补给站，其特征在于，智能道闸包括摄像头、喇叭和闸杆。
3.根据权利要求1所述的能源补给站，其特征在于，储能站（1）内设有多个电池组，电池组装配有多个与预定规格电动汽车兼容的电池，储能站（1）开设有用于人员进出的检修口和用于电池运入及运出的电池出入口，储能站（1）设有市电接入口、与光伏灯杆阵列连接的光伏电力接入口、直流输出口，市电接入口连接整流器，整流器与各电池组均连接，光伏电力接入口也与各电池组均连接，各电池组均与直流输出口连接。
4.根据权利要求1所述的能源补给站，其特征在于，换电站（2）包括换电仓、余电计量仓、电池充电仓、满电电池仓。
5.一种能源补给方法，其特征在于，采用权利要求1~4中任意一项所述的能源补给站，包括步骤：
S101：获取进场车辆车牌照片；
S102：发送照片至控制单元；
S103：控制单元处理照片，判断车辆是否有车牌，若无车牌，智能道闸提示车辆离场；
S104：若有车牌，车牌识别模块与交管部门数据库进行通信，通过识别到的车牌号获取车辆信息；
S105：判断车牌是否为电动车辆牌照，若不为电动车辆牌照，则判断为非电动车辆，智能道闸提示车辆离场；
S106：若为电动车辆牌照，识别车牌，并与交管部门数据库联网比对，确定车型，打开智能道闸，智能道闸提示车辆入场，车辆入场后关闭智能道闸；
S107：判断车辆为电瓶车还是电动汽车，若车辆为电瓶车，执行电瓶车充电流程S200，若车辆为电动汽车，则执行S300：司机选择换电或充电；
若司机选择换电，执行以下步骤：将车开入换电站（2）进行换电；
若司机选择充电，则执行电动汽车充电流程S400。
6.一种电能调配方法，其特征在于，采用权利要求1~4中任意一项所述的能源补给站，包括以下操作：
储能站（1）预设有储电量阈值a、b，且a＜b，首先判断使用时光伏灯杆阵列是否达到工作电压；
若光伏灯杆阵列达到工作电压，则判断使用时有无电力部门通知预定日期内电力紧缺；
若有电力部门通知预定日期内电力紧缺，则进行以下判断：
若储能站（1）的总储电量低于a，则同时通过市电和光伏灯杆阵列向储能站（1）充电，并仅通过市电向智能充电单元（5）供电，且仅通过市电向换电站（2）内的电池充电，若储能站（1）的总储电量不低于a，则仅通过光伏灯杆阵列向储能站（1）充电，并同时通过市电和储能站（1）向智能充电单元（5）供电，且同时通过市电和储能站（1）向换电站（2）内的电池充电；
若无电力部门通知预定日期内电力紧缺，则仅通过储能站（1）向智能充电单元（5）供电，且仅通过储能站（1）向换电站（2）内的电池充电，并进行以下判断：
若储能站（1）的总储电量低于b，则同时通过市电和光伏灯杆阵列向储能站（1）充电，若储能站（1）的总储电量不低于b，则仅通过光伏灯杆阵列向储能站（1）充电；
若光伏灯杆阵列未达到工作电压，则通过市电向储能站（1）充电。
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