一種配置儲能電池的電動汽車充電即插即用系統控制方法
【專利摘要】本發明提供了一種配置儲能電池的電動汽車充電即插即用系統控制方法，其包括：獲取直流電、形成低壓直流供電網、根據家庭單相電網電量和儲能電池荷電狀態確定是否需要對電動汽車快充。本發明提供的技術方案在簡化結構的同時還降低了故障率，通過建立低壓直流供電網減少交直流轉換次數,大大提高了轉換效率,縮短了充電時間，提高了能源利用率，降低裝置成本。
【專利說明】
一種配置儲能電池的電動汽車充電即插即用系統控制方法
技術領域
[0001]本發明涉及電動汽車與儲能領域，具體講涉及一種配置儲能電池的電動汽車充電即插即用系統控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著世界各國對清潔能源的青睞和汽車排放控制問題關注度的日益提升，清潔、環保、節能的電動汽車逐漸成為世界汽車工業發展的熱點。
[0003]電動汽車，主要以電池為全部或部分動力源的汽車。目前制約電動汽車產業發展的主要因素:一是電池本身，二是充電方式。作為電池充電必要手段的電動汽車充電機性能好壞和工藝復雜程度直接影響電動汽車的推廣，以及電動汽車電池的使用壽命。
[0004]隨著電池技術的發展，大功率快速充電系統成為當前研究熱點。采用大功率快速充電系統，可以有效縮短充電時間，提高電動汽車的使用效率，并能促進電動汽車快速發展。然而在家庭單相電網小容量不可擴容的居民用戶小區，功率超過閥值便會跳閘，汽車大功率充電受到制約，隨著電動汽車容量的增大，充滿電耗時在十幾個小時的狀況，根本無法滿足快速充電的要求。
[0005]為滿足現有技術快速充電的要求，本發明提供一種配置儲能電池的居民小區電動汽車充電即插即用控制方法。
【發明內容】
[0006]為滿足居民小區對電動汽車快充技術的需要，突破家庭單相電網對電動汽車快充的限制，本發明提供一種配置儲能電池的電動汽車充電即插即用系統控制方法。
[0007]本發明提供的即插即用系統控制方法，其改進之處在于，所述控制方法包括:
[0008](I)獲取直流電；
[0009](2)形成低壓直流供電網；
[0010](3)確定是否快充。
[0011 ]進一步的，所述步驟(I)中，將家庭單相電網提供的交流市電用AC/DC變流模塊和DC/DC變流模塊進行整流濾波獲得直流電。
[0012]進一步的，所述步驟(2)中，低壓直流供電網的組網方式:
[0013]在AC/DC變流模塊和DC/DC變流模塊間連接儲能電池；
[0014]在各DC/DC變流模塊后連接直流負載、快速充電粧和光伏系統。
[0015]進一步的，所述儲能電池包括梯次電池組；
[0016]將所述光伏系統發電并入低壓直流供電網;或，
[0017]將所述光伏系統發電的電能儲存在儲能電池中；
[0018]所述低壓直流供電網為直流負載包含的照明單元LED路燈和快速充電粧提供直流電。
[0019]進一步的，所述步驟(3)中，當梯次電池組荷電狀態S0C〈0.2時，充電狀態為:
[0020]1、家庭單相電網電量充足時，所述家庭單相電網和光伏系統對電動汽車充電，同時對梯次電池組充電；
[0021]i1、所述家庭單相電網電量不充足時，僅通過光伏系統對電動汽車充電。
[0022]進一步的，所述步驟(3)中，當梯次電池組荷電狀態為0.2< SOC<0.8時，充電狀態為:
[0023]1、所述家庭單相電網電量充足時:對汽車充電時，所述家庭單相電網和儲能電池聯合提供電能;若不需要對汽車充電時，所述家庭單相電網及光伏系統對梯次電池組充電；
[0024]i1、所述家庭單相電網電量不充足時:對汽車充電時，則通過儲能電池對汽車充電;若不需要對汽車充電，則儲能電池給所述家庭單相電網回饋電能。
[0025]進一步的，所述步驟⑶中，當梯次電池組荷電狀態為S0C>0.8時，充電狀態為:
[0026]1、所述家庭單相電網電量充足時，所述家庭單相電網和儲能電池聯合對電動汽車充電；
[0027]i1、所述家庭單相電網電量不足時，所述儲能電池對電動汽車充電，同時給所述家庭單相電網放電。
[0028]與最接近的現有技術比，本發明提供的技術方案具有以下優異效果:
[0029]1、本發明提供的技術方案中的儲能電池利用梯次電池，延長了電池的使用壽命，又降低了動力電池全壽命周期成本，實現了廢舊動力電池的資源利用最大化，且在電網故障時為重要負荷供電，平抑充電行為的隨機性，控制負荷波動，提高了電網電能質量。
[0030]2、本發明提供的技術方案添加儲能電池，電動汽車不充電時，可以對家庭單相電網或光伏系統對儲能電池充電；當需要對汽車快充時，儲能電池發揮主要作用，實現快充的需求，并且在停電或電動汽車閑置時，直流供電網側的儲能電池和電動汽車可對居民用電提供電能，實現能源的合理利用。
[0031]3、本發明提供的技術方案基于建立的低壓直流供電網為充電粧提供直流電源，充電粧裝置不需要額外的整流濾波模塊，在簡化結構的同時還能降低故障率同時通過建立低壓直流供電網可以減少交直流轉換次數，從而大大提高了轉換效率，大大縮短了充電時間，提高了能源利用率，降低裝置成本。
【附圖說明】
[0032]圖1為配置儲能電池的居民小區電動汽車充電系統結構圖；
[0033]圖2為配置儲能電池的居民小區電動汽車充電控制方法。
【具體實施方式】
[0034]下面將結合【附圖說明】詳細清楚的描述本發明的技術方案。
[0035]本發明提出配置儲能電池的居民小區電動汽車充電即插即用控制方法，其即插即用系統的組網圖如圖1所示，該控制功能中的電網為居民小區小容量不可擴容電網，進線為單相電，功率超過閥值便會跳閘。對交流市電進行整流濾波，在整流濾波模塊DC/DC后連接LED燈等直流負載、快速充電粧和光伏系統，形成直流供電網，為接入的充電粧裝置以及儲能電池提供直流電，其中可將新能源發電產生的電能并入所述直流供電網，所述新能源主要為光伏系統產生的太陽能。在AC/DC變流模塊和DC/DC變流模塊間配置儲能電池，以儲存直流電和太陽能發電，其中該儲能電池為梯次電池組。
[0036]本發明提供的控制方法，主要解決居民小區電動汽車的有序充電問題。本發明的技術方案中采集電池系統信息:
[0037]當電池SOC小于20%時，電池不提供電動汽車快速充電功能，也不向電網回饋能量，電動汽車通過電網及光伏系統充電，電網電量充足時向電池充電，電網電量不足時僅通過光伏系統提供充電功能；
[0038]當電池SOC大于20%且小于80%時，電池對電動汽車快速充電，最大輸出功率不超過其額定功率，電網電量充足時向電池充電；
[0039]當電池SOC大于80%時，電池提供電動汽車快充功能及電網回饋功能，最大輸出功率不超過其額定功率，電網用電低谷時向電池充電。
[0040]該方法的使用可以有效保證電動汽車有序充電及電池系統的安全穩定性能。
[0041]充電系統中增加的儲能電池采用梯次電池，在小區配置儲能電池，當不需要對汽車充電時對儲能電池充電；當需要對汽車快充時，儲能電池發揮主要作用。采用梯次電池可以延長電池使用壽命，降低動力電池全壽命周期成本，實現廢舊動力電池的資源利用最大化。
[0042]本發明中的電動汽車可以直接由電網提供電能慢速充電，也可以借用儲能電池實現快速充電，儲能電池及電動汽車采用Vehicle-to-grid(V2G)模式，為居民用電實現電能管理，達到能效優化、消峰填谷的功能，還可以在電網故障時為重要負荷供電，平抑充電行為的隨機性，控制負荷波動，提尚電網電能質量。
[0043]本發明通過狀態監測單元采集所述居民用戶進線處電壓、電流和功率實時參數，儲能電池的SOC狀態，以及電動汽車與充電粧是否連接、充電完成情況等的狀態信息。并通過通信單元，用于各項監測狀態參數的傳遞，并接收控制指令對各單元進行控制。
[0044]快速充電系統中的直流供電網可以對照名單元LED路燈供電，因此LED路燈不需要整流和濾波模塊，一方面簡化了路燈的結構并節省了成本，可解決傳統路燈整流器易壞的問題，另一方面還避免了在路燈內部整流過程中的能量損耗。
[0045]本發明中配置儲能電池的電動汽車充電即插即用控制方法如圖2所示，具體為:
[0046](I)對交流市電進行整流濾波，獲得直流電。
[0047](2)將獲得的直流電進行組網，形成低壓直流供電網，低壓直流供電網可為接入的充電粧裝置及儲能電池提供直流電源。
[0048]其中，也可以將太陽能或風能等新能源轉換為合適的直流電，然后將新能源發電產生的電能并入低壓直流供電網，同時由于太陽能或風能等新能源供電受限于外部能源條件，將新能源發電儲存到儲能電池中，夜晚時低壓直流供電網還可為照明單元LED路燈提供直流電。
[0049](3)根據電動汽車儲能電池和家庭單相電網電量情況，判斷充電順序及是否需要快速充電:
[0050](3-1)對電動汽車充電前采集電池荷電狀態S0C，當S0C〈0.2時，電池不提供電動汽車快速充電功能，也不向電網回饋能量，判斷電網電量是否充足:
[0051]當電網電量不充足時，僅通過光伏系統對電動汽車充電；
[0052]當電網電量充足時，電網及光伏系統對電動汽車充電，同時對儲能電池充電。
[0053](3-2)當儲能電池荷電狀態為0.2<S0C<0.8時，判斷電網電量是否充足:
[0054]當家庭電網電量充足時，需要對汽車充電時，電網、光伏系統及儲能電池聯合提供電能，不需要對汽車充電時，電網及光伏系統對儲能電池充電；
[0055]當家庭電網電量不充足時，需要對汽車充電時，儲能電池及光伏系統對電動汽車充電，不需要對汽車充電時，儲能電池光伏回饋電能給電網。
[0056](3-3)當儲能電池荷電狀態為SOO0.8時，判斷電網電量是否充足:
[0057]當家庭電網電量充足時，電網、光伏系統及儲能電池聯合對電動汽車充電；
[0058]當家庭電網電量不充足時，儲能電池及光伏系統對電動汽車充電，同時給電網放電。
[0059]公用的充電粧裝置具有兩種充電模式:實時充電模式和定時充電模式。實時充電模式就是電動汽車連接到充電粧后立刻開始充電，定時充電模式是用戶選擇開始充電的時間，在到該選擇的時間時，充電粧再開始對電動汽車進行充電。
[0060]基于建立的低壓直流供電網為充電粧提供直流電源，因此充電粧裝置不需要額外的整流濾波模塊，可以降低成本，在簡化結構的同時還能降低故障率同時通過建立低壓直流供電網可以減少交直流轉換次數，從而提高轉換效率，提高能源利用率。
[0061]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，這些未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發明的權利要求保護范圍之內。
【主權項】
1.一種配置儲能電池的電動汽車充電即插即用系統控制方法，其特征在于，所述控制方法包括: (1)獲取直流電； (2)形成低壓直流供電網； (3)確定是否快充。2.如權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟(I)中，將家庭單相電網提供的交流市電用AC/DC變流模塊和DC/DC變流模塊進行整流濾波獲得直流電。3.如權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟(2)中，低壓直流供電網的組網方式: 在AC/DC變流模塊和DC/DC變流模塊間連接儲能電池； 在各DC/DC變流模塊后連接直流負載、快速充電粧和光伏系統。4.如權利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述儲能電池包括梯次電池組； 將所述光伏系統發電的電能并入低壓直流供電網;或， 將所述光伏系統發電的電能儲存在儲能電池中； 所述低壓直流供電網為直流負載包含的照明單元LED路燈和快速充電粧提供直流電。5.如權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中，當梯次電池組荷電狀態.30(:〈0.2時，充電狀態為: i、家庭單相電網電量充足時，所述家庭單相電網和光伏系統對電動汽車充電，同時對梯次電池組充電； ii、所述家庭單相電網電量不充足時，僅通過光伏系統對電動汽車充電。6.如權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中，當梯次電池組荷電狀態為0.2<S0C<0.8時，充電狀態為:i、所述家庭單相電網電量充足時:對汽車充電時，所述家庭單相電網和儲能電池聯合提供電能;若不需要對汽車充電時，所述家庭單相電網及光伏系統對梯次電池組充電； ii、所述家庭單相電網電量不充足時:對汽車充電時，則通過儲能電池對汽車充電；若不需要對汽車充電，則儲能電池給所述家庭單相電網回饋電能。7.如權利要求1所述控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中，當梯次電池組荷電狀態為S0C>0.8時，充電狀態為:i、所述家庭單相電網電量充足時，所述家庭單相電網和儲能電池聯合對電動汽車充電； ii、所述家庭單相電網電量不足時，所述儲能電池對電動汽車充電，同時給所述家庭單相電網放電。
【文檔編號】H02J7/35GK106026322SQ201610586638
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月22日
【發明人】閆濤, 惠東, 渠展展, 劉志波, 朱觀煒, 胡娟, 楊水麗, 侯朝勇, 許守平
【申請人】中國電力科學研究院, 國家電網公司, 國網上海市電力公司