一种具备双向能量传输功能的电动自行车集中充换电系统的制作方法

1.本发明涉及电动自行车集中充换电技术领域，特别是涉及一种具备双向能量传输功能的电动自行车集中充换电系统。


背景技术：

2.当前电动自行车以其经济、轻便、环保、节能等特点成为城市中短途出行的重要代步工具。随着外卖、快递等b端运营用户对电动自行车的强烈需求，从而也暴露了电动自行车充电安全、续航短等问题，进而促使“车电分离”的充换电模式成为电动自行车发展的趋势。
3.目前市场上的电动自行车集中充换电系统普遍采用单向ac-dc变流模块能量传输方式，即从外部电网向电动自行车锂电池单向能量传输。电动自行车集中充换电系统采用单向ac-dc变流模块能量传输的不足之处：从电网负荷特性及经济性角度分析，无法作为分布式的社区储能终端单元或终端用户储能单元，无法起到削峰填谷及应急电源的作用，无法保障设备自身正常运行，造成能源浪费。此外，从电网输配侧分析，现有的充换电系统无法参与到电网二次调频、调峰，保证电能质量。
4.有鉴于此，本发明提供一种具备双向能量传输功能的电动自行车集中充换电系统，能够解决现有充换电系统采用单向ac-dc变流模块能量传输的问题。


技术实现要素：

5.为适应点充换电技术领域的实际需求，本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种具备双向能量传输功能的电动自行车集中充换电系统，能够解决现有充换电系统采用单向ac-dc变流模块能量传输的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种具备双向能量传输功能的电动自行车集中充换电系统，包括主控制模块、充电控制模块、双向acdc变流单元、双向dcdc变流单元；
7.所述双向acdc变流单元的一端通过断路器与电网连接，另一端通过双向dcdc变流单元与锂电池连接；所述双向acdc变流单元的一端还与外部负载连接；
8.所述主控制模块与智慧云服务平台和充电控制模块通信连接，用于上传充电控制模块的发送的运行数据，还用于接收智慧云服务平台远程控制指令，并下发至充电控制模块；充电控制模块与所述双向acdc变流单元、双向dcdc变流单元通信连接，用于下发能量传输指令控制所述双向acdc变流单元和双向dcdc变流单元，并接收双向acdc变流单元、双向dcdc变流单元发送的运行数据；
9.充电状态下，充电控制模块用于控制双向ac-dc变流模块单元将外部电网电压变换为稳定的直流母线电压，以及用于控制双向dc-dc变流模块单元将稳定的直流母线电压经降压变换为可调的直流电压(根据锂电池电压规格)，对锂电池进行恒压恒流充电；
10.离网/并网状态下，充电控制模块用于控制双向dc-dc变流模块单元对相应的锂电
池进行放电经升压变换为稳定的直流母线电压，以及用于控制双向ac-dc变流模块单元通过逆变输出交流电压，供给自身/外部设备负载提供应急电源。
11.进一步地，并网状态下，充电控制模块还用于根据所述主控制器接收的智慧云服务平台的下发有功功率/无功功率调节指令，控制双向ac-dc变流模块单元及双向dc-dc变流模块单元进行双向能量传输调节，从而改善电能质量。
12.进一步地，所述的一种具备双向能量传输功能的电动自行车集中充换电系统，还包括分布式光伏发电装置和第二acdc变流单元，所述分布式光伏发电装置与所述主控制模块通信连接，所述分布式光伏发电装置的输出端通过第二acdc变流单元与直流母线连接。
13.进一步地，所述的一种具备双向能量传输功能的电动自行车集中充换电系统，其特征在于，还包括分布式风力发电装置和第二acdc变流单元，所述分布式风力发电装置与所述主控制模块通信连接，所述分布式风力发电装置的输出端通过第二acdc变流单元与直流母线连接。
14.进一步地，所述主控制模块通过rs485/can通信与充电控制模块连接，所述充电控制模块通过rs485/can通信与所述双向acdc变流单元、双向dcdc变流单元和电池管理系统模块连接。
15.进一步地，所述主控制模块通过无线网络与智慧云服务平台进行通讯。
16.进一步地，所述主控制模块还用于接收智慧云服务平台下发的调度指挥指令和在线升级指令。
17.进一步地，所述主控制模块还用于接收充电控制模块发送的各种工作状态下的电池状态、各变流模块单元状态、充换电系统运行状态以及运行数据上传至智慧云服务平台。
18.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
19.1、本发明提供了一种具备双向能量传输功能的电动自行车集中充换电系统，通过设置双向acdc变流单元、双向dcdc变流单元，使得充电终端(锂电池)可作为分布式社区储能/终端用户储能单元，起到削峰填谷及应急电源的作用，减少电网负荷，利于能源共享。
20.2、此外，本发明通过主控制模块接收智慧云服务平台下发有功功率/无功功率调节指令，并下发至充电控制模块，控制双向ac-dc变流模块单元及双向dc-dc变流模块单元进行双向能量传输调节，使得充换电系统还可参与到电网二次调频、调峰，有助于提升电能质量。
附图说明
21.图1为本发明实施例一提供的一种具备双向能量传输功能的电动自行车集中充换电系统的结构示意图。
22.具体实施例方式
23.为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
实施例一
24.如图1所示，本发明实施例提供了一种具备双向能量传输功能的电动自行车集中充换电系统，包括主控制模块6、充电控制模块7、双向acdc变流单元2、双向dcdc变流单元3、电池管理系统；所述双向acdc变流单元的一端通过断路器与电网连接，另一端通过双向dcdc变流单元与锂电池连接；所述双向acdc变流单元的一端还与外部负载连接；所述主控制模块与智慧云服务平台和充电控制模块通信连接，用于上传充电控制模块采集的运行数据，还用于接收智慧云服务平台远程控制指令，并下发至充电控制模块；充电控制模块与所述双向acdc变流单元、双向dcdc变流单元通信连接，用于下发能量传输指令控制所述双向acdc变流单元和双向dcdc变流单元，并接收双向acdc变流单元、双向dcdc变流单元发送的运行数据。
25.充电状态下，充电控制模块用于控制双向ac-dc变流模块单元将外部电网电压变换为稳定的直流母线电压，以及用于控制双向dc-dc变流模块单元将稳定的直流母线电压经降压变换为可调的直流电压(根据锂电池电压规格)，对锂电池进行恒压恒流充电。
26.离网/并网状态下，充电控制模块用于控制双向dc-dc变流模块单元对相应的锂电池进行放电经升压变换为稳定的直流母线电压，以及用于控制双向ac-dc变流模块单元通过逆变输出交流电压，供给自身/外部设备负载提供应急电源。
27.具体地，本实施例中，双向ac-dc变流模块单元与外部电网电压连接，在正常充电模式下，将交流电压变换为稳定的直流母线电压；在并网工作模式下，将稳定的直流母线电压变换为交流电压反馈给外部电网；在离网工作模式下，将稳定的直流母线电压变换为交流电压提供给外部负载。
28.具体地，本实施例中，双向dc-dc变流模块单元分别连接直流母线、蓄电池，在正常充电模式下，将稳定的直流母线电压变换为可调的锂电池充电电压；在离网/并网工作模式下，将锂电池电压变换为稳定的直流母线电压。
29.具体地，本实施例中，在充电状态下，连接外部电网电压，双向ac-dc变流模块单元将外部电网电压变换为稳定的直流母线电压，然后双向dc-dc变流模块单元将稳定的直流母线电压经降压变换为可调的直流电压(根据锂电池电压规格)，对锂电池进行恒压恒流充电。
30.具体地，本实施例中，在离网状态下，断开外部电网电压，双向ac-dc变流模块单元通过逆变输出交流电压，供给自身/外部设备负载提供应急电源，同时双向dc-dc变流模块单元对相应的锂电池进行放电经升压变换为稳定的直流母线电压，
31.具体地，本实施例中，在并网状态下，正常连接外部电网电压，主控制器根据智慧云服务平台的下发有功功率/无功功率调节指令，通过充电控制模块控制双向ac-dc变流模块单元及双向dc-dc变流模块单元进行双向能量传输调节，从而改善电能质量，
32.具体地，本实施例中，主控制模块通过无线网络与智慧云服务平台进行通讯，接受云服务平台下发的远程控制、调度指挥、在线升级等指令，同时将各种工作状态下的电池状态、各变流模块单元状态、充换电系统运行状态以及运行数据通过主控制模块上传至智慧云服务平台。
33.进一步地，本实施例中，并网状态下，充电控制模块还用于根据所述主控制器接收的智慧云服务平台的下发有功功率/无功功率调节指令，控制双向ac-dc变流模块单元及双
向dc-dc变流模块单元进行双向能量传输调节，从而改善电能质量。
34.进一步地，如图1所示，本实施例的一种具备双向能量传输功能的电动自行车集中充换电系统，还包括分布式光伏发电装置和第二acdc变流单元，所述分布式光伏发电装置与所述主控制模块通信连接，所述分布式光伏发电装置的输出端通过第二acdc变流单元与直流母线连接。
35.进一步地，如图1所示，本实施例的一种具备双向能量传输功能的电动自行车集中充换电系统，还包括分布式风力发电装置和第二acdc变流单元，所述分布式光伏发电装置与所述主控制模块通信连接，所述分布式风力发电装置的输出端通过第二acdc变流单元与直流母线连接。
36.进一步地，本实施例中，所述主控制模块通过rs485/can通信与充电控制模块连接，所述充电控制模块通过rs485/can通信与所述双向acdc变流单元、双向dcdc变流单元和电池管理系统模块连接。此外，所述主控制模块也可以通过其它通信方式与充电控制模块连接。
37.进一步地，本实施例中，所述主控制模块通过无线网络与智慧云服务平台进行通讯。
38.进一步地，本实施例中，所述主控制模块还用于接收智慧云服务平台下发的调度指挥指令和在线升级指令。所述主控制模块还用于接收充电控制模块发送的各种工作状态下的电池状态、各变流模块单元状态、充换电系统运行状态以及运行数据上传至智慧云服务平台。
39.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例例技术方案的范围。