專利名稱：一種用于電動汽車動力蓄電池統一配送的集中轉運系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于能源供給技術領域，具體涉及一種用于電動汽車動力蓄電池統一配送的集中轉運系統。
背景技術：
全球能源及環境問題日益嚴峻，特別是近年來隨著傳統汽車的不斷普及推廣，傳統汽車已成為能源和環境問題惡化的主要推手，大力發展以電動汽車為主題的綠色交通產業成為破解能源危機，實現低碳發展的重要手段。各國政府均對發展電動汽車產業給予了高度的重視，作為影響電動汽車的普及與發展的關鍵性因素，電動汽車充換電設施發展至關重要。現有國內外建設的電動汽車充換電設施分為充電模式和換電模式兩種，充電模式具有充電時間較長、建設成本小的特點，相比較而言換電模式具有建設成本較高，但具有電能補給時間短的特點。如何將兩者有效結合實現充換電設施建設投資成本小，電能補給時間短目前已成為世界上共同研究探討的問題。將充電模式與換電模式有效結合采用電動汽車動力蓄電池集中充電、統一配送的模式將是很好的解決上述問題的方法之一。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明提出一種用于電動汽車動力蓄電池統一配送的集中轉運系統，解決了電動汽車動力蓄電池的集中電能補給的同時，又解決了動力蓄電池統一轉運組裝的問題。本發明提供的一種用于電動汽車動力蓄電池統一配送的集中轉運系統，其改進之處在于，所述集中轉運系統包括供配電系統、充電系統、電池轉運系統、綜合監控系統和電池檢測與維護系統；所述供配電系統用于為所述集中轉運系統的場站用電、電池充電、電池轉運系統提供電能；所述充電系統用于為電量不足的電動汽車動力蓄電池進行集中充電。本發明當額定電池容量的30%以下算為電量不足，但有時根據用戶需求設定，例如用戶路程較長時，認為低于50%也算電量不足。所述電池轉運系統用于對充滿電的電力汽車動力蓄電池進行堆垛、轉運和配送緩存操作；電池充滿電即達到額定電池容量的90%以上。所述綜合監控系統，包括管理系統，用于對站內各類信息的實時監視與控制；所述電池檢測與維護系統用于對動力電池組的試驗、檢測與維護。其中，所述供配電系統與所述充電系統連接；所述充電系統、電池轉運系統和電池檢測與維護系統分別與電動汽車動力蓄電池連接；所述綜合監控系統分別與所述供配電系統、充電系統、電池轉運系統和電池檢測與維護系統通信。其中，所述供配電系統、所述充電系統、所述電池轉運系統、所述綜合監控系統和所述電池檢測與維護系統均采用模塊化設計，每個系統獨立運行或者任意組合運行。其中，所述供配電系統包括配電一次設備、配電二次設備、直流電源和有源濾波設備。其中，所述充電系統包括充電機和充電架。其中，所述電池轉運系統包括電池堆垛設備、電池轉運倉、緩存操作平臺和電池轉運設備。其中，所述綜合監控系統包括配電監控設備、充電監控設備、轉運配送監控設備和安防監控設備。其中，所述綜合監控系統包括上級調度接口，用于與上級調度系統通訊。其中，所述電池檢測與維護系統包括檢測設備和維護設備。與現有技術比，本發明的有益效果為本發明通過將電動汽車能源集中補給系統與轉運系統的有機結合既有效的解決了電動汽車動力蓄電池的集中電能補給，又解決了動力蓄電池統一轉運組裝的問題。另外通過本發明的應用可以有效的解決電動汽車換電模式下動力蓄電池分散充電造成的單個電動汽車換電站造價昂貴，對電網影響大，諧波難以有效治理，占地面積大等問題。本發明為未來電動汽車動力蓄電池的集中充電、統一配送模式提供了一種實用價值及經濟效益極高的集中轉運系統的解決方案，應用前景廣闊。本發明平面布置采用單元模塊劃分的理念，每個單位的功能完善，皆可獨立建設運行，占地面積較小，便于維護與容量擴展。本發明設計的電池轉運系統自動化程度高、設備運轉速率快，可以有效的減少人員投入及提高設備運行效率。本發明采用集中加分布式諧波治理技術，可以有效降低設備成本提高，系統運行
可靠性。
圖1為本發明提供的集中轉運系統結構示意圖。圖2為本發明提供的集中轉運系統結構拓撲圖。圖3為本發明提供的集中轉運系統平面示意圖。圖4為本發明提供的集中轉運系統運行流程圖。圖5為本發明提供的電池轉運系統運行流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步的詳細說明。本實施例提供的一種用于電動汽車動力蓄電池統一配送的集中轉運系統，其結構示意圖如圖1所示，包括供配電系統、充電系統、電池轉運系統、綜合監控系統和電池檢測與維護系統；所述供配電系統用于為所述集中轉運系統的場站用電、電池充電、電池轉運系統提供電能；所述充電系統用于為電量不足的電動汽車動力蓄電池進行集中充電。
所述電池轉運系統用于對充滿電的電動汽車動力蓄電池進行堆垛、轉運和配送緩存操作；所述綜合監控系統，包括管理系統，用于對站內各類信息的實時監視與控制；所述電池檢測與維護系統用于對動力電池組的試驗、檢測與維護，有效保證電池的使用壽命。所述供配電系統與所述充電系統連接；所述充電系統、電池轉運系統和電池檢測與維護系統分別與電動汽車動力蓄電池連接；所述綜合監控系統分別與所述供配電系統、充電系統、電池轉運系統和電池檢測與維護系統通信。本發明平面布置采用單元式、模塊化設計，每個單元為一個獨立的電池集中轉運系統，每個單位的功能完善，皆可獨立建設運行，多個單元可組裝在一起形成一個規模更大的電池集中轉運系統。集中轉運系統結構拓撲圖如圖2所示，其平面示意圖如圖3所示，其中:供配電系統:其為集中充電站的場站用電、電池充電、電池轉運等環節提供電能。IOKV采用單母線分段，供配電系統包括有配電一次設備，配電二次設備，直流電源，有源濾波設備等。配電二次設備與配電一次設備連接；直流電源分別與配電一次設備、配電二次設備、有源濾波設備連接。配電二次設備、直流電源和有源濾波設備均與所述綜合監控系統通 目。1.配電一次設備主要包括IOKV進線電纜，配電變壓器，高、低壓開關設備等，主要完成本系統交流能源的轉換及供給。2.配電二次設備主要包括配電保護裝置、配電測控以及總控等，主要完成供配電一次系統的保護、信息的采集以及信息的上傳。3.直流設備采用智能化整流電源模塊，具備顯示、上傳直流系統狀態量的功能。主要用來滿足保護裝置、總控等需要直流電源的配電二次設備以及不間斷電源等供電設備的用電需求。4.有源濾波設備具備諧波及無功集中補償的功能，主要用來保證電網的電能質量，防止動力蓄電池集中充電對電網造成的電能質量的下降。充電系統:其為動力蓄電池組進行集中充電服務，主要包括連接的充電機和充電架。1.充電機主要完成對動力蓄電池組的充電，充電機應含無源功率因數校正(APFC)，實現單臺充電機本身的諧波以及無功補償。其與配電系統的有源濾波設備的集中補償裝置配合，共同提高系統內的電能質量。2.充電架用于放置動力蓄電池組，并提供相關的接口實現動力蓄電池組與充電機的互連互通。電池轉運系統:其為動力蓄電池提供轉運服務，主要包括電池轉運倉、電池堆垛設備、緩存操作平臺以及電池轉運設備。堆垛設備與充電系統以及電池轉運倉連接；緩存操作平臺與電池轉運倉以及電池轉運設備連接；電池堆垛設備、電池轉運倉、緩存操作平臺、電池轉運設備均與綜合監控系統通信。1.電池堆垛設備:負責完成動力蓄電池組從充電架到電池轉運倉之間的裝載和卸載工作， 堆垛設備為全自動工作設備。
2.電池轉運倉是具有多個動力蓄電池組固定存放位置的倉儲體，是電池集中轉運、配送時的操作載體。3緩存操作平臺為轉運倉提供放置、操作場地，主要由傳送機構、推拉機構等組成。4.電池轉運設備人為操作的高強度機械設備，負責對轉運倉進行調取、對位、放置、配送等操作。綜合監控系統其為一種用于電動汽車動力蓄電池統一配送的集中充電及轉運系統集中轉運系統的核心，主要完成集中充電及轉運系統集中轉運系統內數據采集通訊、SCADA處理、存儲來自充電系統、電池更換系統、配送轉運系統和配電系統等系統的數據，提供圖形化人機界面及語音報警功能，完成系統的數據多樣化展現及下發控制命令。其主要包括配電監控、充電監控、電池轉運配送監控、安防監控、管理系統以及上級調度接口等子系統。配電監控設備與配電系統連接；充電監控設備與充電系統連接；轉運配送監控設備與電池轉運系統連接；安防監控設備與配電監控設備、充電監控設備連接；配電監控設備、充電監控設備、轉運配送監控設備和安防監控設備均與上級調度系統通信。1.配電監控負責完成集中充電及轉運系統集中轉運系統內配電系統的數據監測及控制命令的下發，通過綜合監控系統與配電系統總控的通信實現信息的雙向數據交換。2.充電系統監控負責對站內充電機的充電工況進行實時監控,完成充電機的充電控制、與BMS通信獲取電池狀態和運行信息等。3.電池轉運配送監控實現對電池堆垛的實時監控，并通過三維、視頻、文本等多種方式來展示電池更換過程的具體細節，如站內堆垛設備編號、電池箱RFID編號、電池箱源/目標存放處地址編號、轉運設備上各個電池箱所處位置、緩存操作平臺上各個轉運倉存放位置等。4.安防系統完成集中充電及轉運系統集中轉運系統內的視頻監控以及消防、門禁和周界安全的監控，并與配電監控、充電監控等子系統實時交互，實現安防聯動控制。5.管理系統主要包括站內計量計費系統、設備資產管理、設備維護管理、電池箱充電管理、電池箱更換管理、電池箱成組管理、電池箱參數管理和配送設備管理等。6.上級調度接口 主要包括計費系統接口、集中監控系統接口、營銷系統接口、配電自動化系統接口等上級調度相關接口，主要完成綜合管理系統與上級調度系統的通訊。電池檢測與維護系統其主要為一種用于電動汽車動力蓄電池統一配送的集中充電及轉運系統集中轉運系統內的動力蓄電池組提供電池的保養、實驗、檢測以及維護工作。該系統主要包括動力蓄電池的檢測設備以及動力蓄電池的維護設備。電池檢測與維護系統應設置專門的電池檢測與維護間，區別于一種用于電動汽車動力蓄電池統一配送的集中充電及轉運系統集中轉運系統內的其它子系統獨立運行。1.動力蓄電池的檢測設備主要完成動力蓄電池組的容量、內阻以及電池絕緣性能等的檢測工作。2.動力蓄電池的維護設備通過對電池箱中的單體電池進行單獨充放電以及對單體電池通過重組的匹配方式，完成對單體電池的維護操作。本實施例主要適用于電動汽車動力蓄電池集中充電，統一配送。其站內轉運流程如圖4所示。當各個配送站發出電池配送需求時，本專利中的綜合監控系統的運行管理系統收到請求，充電監控系統判斷充電架上是否有充滿電的電池，如果有電池轉運系統直接進行電池的裝載，由配送車進行統一配送；若充電架上電池沒有充滿，則充電系統對電池進行充電，待充滿后由電池轉運系統進行裝載統一配送。本實施例的電池轉運設備運行流程如圖5所示，其分為電池配送出站及電池配送進站兩個流程電池配送出站當配送站需要進行電池時，電池架上有充滿電量的電池，堆垛設備把電池從充電架上取下，再把取下的電池放入緩存操作平臺內等待的電池轉運倉中，再有電池轉運設備把電池轉運倉運送到配送區等待配送車裝載。電池配送進站配送車把配送站電量較低的電池運送回集中充電站內，電池轉運設備把電池轉運倉從配送車上取下，并把電池轉運倉放入緩存操作平臺內。堆垛設備把電池轉運倉內的電池取下放到充電架上進行充電。最后應當說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種用于電動汽車動力蓄電池統一配送的集中轉運系統，其特征在于，所述集中轉運系統包括供配電系統、充電系統、電池轉運系統、綜合監控系統和電池檢測與維護系統； 所述供配電系統用于為所述集中轉運系統的場站用電、電池充電、電池轉運系統提供電能； 所述充電系統用于為電量不足的 電動汽車動力蓄電池進行集中充電； 所述電池轉運系統用于對充滿電的電力汽車動力蓄電池進行堆垛、轉運和配送緩存操作； 所述綜合監控系統，包括管理系統，用于對站內各類信息的實時監視與控制； 所述電池檢測與維護系統用于對動力電池組的試驗、檢測與維護。
2.如權利要求1所述的集中轉運系統，其特征在于，所述供配電系統與所述充電系統連接；所述充電系統、電池轉運系統和電池檢測與維護系統分別與電動汽車動力蓄電池連接； 所述綜合監控系統分別與所述供配電系統、充電系統、電池轉運系統和電池檢測與維護系統通信。
3.如權利要求1所述的集中轉運系統，其特征在于，所述供配電系統、所述充電系統、所述電池轉運系統、所述綜合監控系統和所述電池檢測與維護系統均采用模塊化設計，每個系統獨立運行或者任意組合運行。
4.如權利要求1所述的集中轉運系統，其特征在于，所述供配電系統包括配電一次設備、配電二次設備、直流電源和有源濾波設備。
5.如權利要求1所述的集中轉運系統，其特征在于，所述充電系統包括充電機和充電架。
6.如權利要求1所述的集中轉運系統，其特征在于，所述電池轉運系統包括電池堆垛設備、電池轉運倉、緩存操作平臺和電池轉運設備。
7.如權利要求1所述的集中轉運系統，其特征在于，所述綜合監控系統包括配電監控設備、充電監控設備、轉運配送監控設備和安防監控設備。
8.如權利要求1所述的集中轉運系統，其特征在于，所述綜合監控系統包括上級調度接口，用于與上級調度系統通訊。
9.如權利要求1所述的集中轉運系統，其特征在于，所述電池檢測與維護系統包括檢測設備和維護設備。
全文摘要
本發明提出了一種用于電動汽車動力蓄電池統一配送的集中轉運系統，其為包括供配電系統、充電系統、電池轉運系統、綜合監控系統以及電池檢測與維護系統的電動汽車動力蓄電池能源補給和轉運的一體化系統。本發明通過將電動汽車能源集中補給系統與轉運系統的有機結合既有效的解決了電動汽車動力蓄電池的集中能源補給，又解決了動力蓄電池統一轉運組裝的問題。通過本發明的應用可以有效的解決電動汽車換電模式下動力蓄電池分散充電造成的單個電動汽車換電站造價昂貴，對電網影響大，諧波難以有效治理，占地面積大等問題。本發明為未來電動汽車動力蓄電池的集中充電、統一配送提供了一種實用價值及經濟效益極高的解決方案，其應用前景廣闊。
文檔編號H02J7/00GK103078361SQ20121046830
公開日2013年5月1日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者尹宏旭, 董浩, 翟長國, 趙明宇, 陳良亮, 牛榮義, 楊永標, 王余生, 許曉慧, 金杰, 龔棟梁, 姚騰飛, 洪福斌, 邱實, 鮑恩奇, 唐霧婺, 張蓓蓓, 潘明, 孫曉星 申請人:中國電力科學研究院, 國家電網公司