一种配置储能电池的电动汽车充电即插即用系统控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种配置储能电池的电动汽车充电即插即用系统控制方法，其包括：获取直流电、形成低压直流供电网、根据家庭单相电网电量和储能电池荷电状态确定是否需要对电动汽车快充。本发明提供的技术方案在简化结构的同时还降低了故障率，通过建立低压直流供电网减少交直流转换次数,大大提高了转换效率,缩短了充电时间，提高了能源利用率，降低装置成本。
【专利说明】
一种配置储能电池的电动汽车充电即插即用系统控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及电动汽车与储能领域，具体讲涉及一种配置储能电池的电动汽车充电即插即用系统控制方法。
【背景技术】
[0002]随着世界各国对清洁能源的青睐和汽车排放控制问题关注度的日益提升，清洁、环保、节能的电动汽车逐渐成为世界汽车工业发展的热点。
[0003]电动汽车，主要以电池为全部或部分动力源的汽车。目前制约电动汽车产业发展的主要因素:一是电池本身，二是充电方式。作为电池充电必要手段的电动汽车充电机性能好坏和工艺复杂程度直接影响电动汽车的推广，以及电动汽车电池的使用寿命。
[0004]随着电池技术的发展，大功率快速充电系统成为当前研究热点。采用大功率快速充电系统，可以有效缩短充电时间，提高电动汽车的使用效率，并能促进电动汽车快速发展。然而在家庭单相电网小容量不可扩容的居民用户小区，功率超过阀值便会跳闸，汽车大功率充电受到制约，随着电动汽车容量的增大，充满电耗时在十几个小时的状况，根本无法满足快速充电的要求。
[0005]为满足现有技术快速充电的要求，本发明提供一种配置储能电池的居民小区电动汽车充电即插即用控制方法。
【发明内容】
[0006]为满足居民小区对电动汽车快充技术的需要，突破家庭单相电网对电动汽车快充的限制，本发明提供一种配置储能电池的电动汽车充电即插即用系统控制方法。
[0007]本发明提供的即插即用系统控制方法，其改进之处在于，所述控制方法包括:
[0008](I)获取直流电；
[0009](2)形成低压直流供电网；
[0010](3)确定是否快充。
[0011 ]进一步的，所述步骤(I)中，将家庭单相电网提供的交流市电用AC/DC变流模块和DC/DC变流模块进行整流滤波获得直流电。
[0012]进一步的，所述步骤(2)中，低压直流供电网的组网方式:
[0013]在AC/DC变流模块和DC/DC变流模块间连接储能电池；
[0014]在各DC/DC变流模块后连接直流负载、快速充电粧和光伏系统。
[0015]进一步的，所述储能电池包括梯次电池组；
[0016]将所述光伏系统发电并入低压直流供电网;或，
[0017]将所述光伏系统发电的电能储存在储能电池中；
[0018]所述低压直流供电网为直流负载包含的照明单元LED路灯和快速充电粧提供直流电。
[0019]进一步的，所述步骤(3)中，当梯次电池组荷电状态S0C〈0.2时，充电状态为:
[0020]1、家庭单相电网电量充足时，所述家庭单相电网和光伏系统对电动汽车充电，同时对梯次电池组充电；
[0021]i1、所述家庭单相电网电量不充足时，仅通过光伏系统对电动汽车充电。
[0022]进一步的，所述步骤(3)中，当梯次电池组荷电状态为0.2< SOC<0.8时，充电状态为:
[0023]1、所述家庭单相电网电量充足时:对汽车充电时，所述家庭单相电网和储能电池联合提供电能;若不需要对汽车充电时，所述家庭单相电网及光伏系统对梯次电池组充电；
[0024]i1、所述家庭单相电网电量不充足时:对汽车充电时，则通过储能电池对汽车充电;若不需要对汽车充电，则储能电池给所述家庭单相电网回馈电能。
[0025]进一步的，所述步骤⑶中，当梯次电池组荷电状态为S0C>0.8时，充电状态为:
[0026]1、所述家庭单相电网电量充足时，所述家庭单相电网和储能电池联合对电动汽车充电；
[0027]i1、所述家庭单相电网电量不足时，所述储能电池对电动汽车充电，同时给所述家庭单相电网放电。
[0028]与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果:
[0029]1、本发明提供的技术方案中的储能电池利用梯次电池，延长了电池的使用寿命，又降低了动力电池全寿命周期成本，实现了废旧动力电池的资源利用最大化，且在电网故障时为重要负荷供电，平抑充电行为的随机性，控制负荷波动，提高了电网电能质量。
[0030]2、本发明提供的技术方案添加储能电池，电动汽车不充电时，可以对家庭单相电网或光伏系统对储能电池充电；当需要对汽车快充时，储能电池发挥主要作用，实现快充的需求，并且在停电或电动汽车闲置时，直流供电网侧的储能电池和电动汽车可对居民用电提供电能，实现能源的合理利用。
[0031]3、本发明提供的技术方案基于建立的低压直流供电网为充电粧提供直流电源，充电粧装置不需要额外的整流滤波模块，在简化结构的同时还能降低故障率同时通过建立低压直流供电网可以减少交直流转换次数，从而大大提高了转换效率，大大缩短了充电时间，提高了能源利用率，降低装置成本。
【附图说明】
[0032]图1为配置储能电池的居民小区电动汽车充电系统结构图；
[0033]图2为配置储能电池的居民小区电动汽车充电控制方法。
【具体实施方式】
[0034]下面将结合【附图说明】详细清楚的描述本发明的技术方案。
[0035]本发明提出配置储能电池的居民小区电动汽车充电即插即用控制方法，其即插即用系统的组网图如图1所示，该控制功能中的电网为居民小区小容量不可扩容电网，进线为单相电，功率超过阀值便会跳闸。对交流市电进行整流滤波，在整流滤波模块DC/DC后连接LED灯等直流负载、快速充电粧和光伏系统，形成直流供电网，为接入的充电粧装置以及储能电池提供直流电，其中可将新能源发电产生的电能并入所述直流供电网，所述新能源主要为光伏系统产生的太阳能。在AC/DC变流模块和DC/DC变流模块间配置储能电池，以储存直流电和太阳能发电，其中该储能电池为梯次电池组。
[0036]本发明提供的控制方法，主要解决居民小区电动汽车的有序充电问题。本发明的技术方案中采集电池系统信息:
[0037]当电池SOC小于20%时，电池不提供电动汽车快速充电功能，也不向电网回馈能量，电动汽车通过电网及光伏系统充电，电网电量充足时向电池充电，电网电量不足时仅通过光伏系统提供充电功能；
[0038]当电池SOC大于20%且小于80%时，电池对电动汽车快速充电，最大输出功率不超过其额定功率，电网电量充足时向电池充电；
[0039]当电池SOC大于80%时，电池提供电动汽车快充功能及电网回馈功能，最大输出功率不超过其额定功率，电网用电低谷时向电池充电。
[0040]该方法的使用可以有效保证电动汽车有序充电及电池系统的安全稳定性能。
[0041]充电系统中增加的储能电池采用梯次电池，在小区配置储能电池，当不需要对汽车充电时对储能电池充电；当需要对汽车快充时，储能电池发挥主要作用。采用梯次电池可以延长电池使用寿命，降低动力电池全寿命周期成本，实现废旧动力电池的资源利用最大化。
[0042]本发明中的电动汽车可以直接由电网提供电能慢速充电，也可以借用储能电池实现快速充电，储能电池及电动汽车采用Vehicle-to-grid(V2G)模式，为居民用电实现电能管理，达到能效优化、消峰填谷的功能，还可以在电网故障时为重要负荷供电，平抑充电行为的随机性，控制负荷波动，提尚电网电能质量。
[0043]本发明通过状态监测单元采集所述居民用户进线处电压、电流和功率实时参数，储能电池的SOC状态，以及电动汽车与充电粧是否连接、充电完成情况等的状态信息。并通过通信单元，用于各项监测状态参数的传递，并接收控制指令对各单元进行控制。
[0044]快速充电系统中的直流供电网可以对照名单元LED路灯供电，因此LED路灯不需要整流和滤波模块，一方面简化了路灯的结构并节省了成本，可解决传统路灯整流器易坏的问题，另一方面还避免了在路灯内部整流过程中的能量损耗。
[0045]本发明中配置储能电池的电动汽车充电即插即用控制方法如图2所示，具体为:
[0046](I)对交流市电进行整流滤波，获得直流电。
[0047](2)将获得的直流电进行组网，形成低压直流供电网，低压直流供电网可为接入的充电粧装置及储能电池提供直流电源。
[0048]其中，也可以将太阳能或风能等新能源转换为合适的直流电，然后将新能源发电产生的电能并入低压直流供电网，同时由于太阳能或风能等新能源供电受限于外部能源条件，将新能源发电储存到储能电池中，夜晚时低压直流供电网还可为照明单元LED路灯提供直流电。
[0049](3)根据电动汽车储能电池和家庭单相电网电量情况，判断充电顺序及是否需要快速充电:
[0050](3-1)对电动汽车充电前采集电池荷电状态S0C，当S0C〈0.2时，电池不提供电动汽车快速充电功能，也不向电网回馈能量，判断电网电量是否充足:
[0051]当电网电量不充足时，仅通过光伏系统对电动汽车充电；
[0052]当电网电量充足时，电网及光伏系统对电动汽车充电，同时对储能电池充电。
[0053](3-2)当储能电池荷电状态为0.2<S0C<0.8时，判断电网电量是否充足:
[0054]当家庭电网电量充足时，需要对汽车充电时，电网、光伏系统及储能电池联合提供电能，不需要对汽车充电时，电网及光伏系统对储能电池充电；
[0055]当家庭电网电量不充足时，需要对汽车充电时，储能电池及光伏系统对电动汽车充电，不需要对汽车充电时，储能电池光伏回馈电能给电网。
[0056](3-3)当储能电池荷电状态为SOO0.8时，判断电网电量是否充足:
[0057]当家庭电网电量充足时，电网、光伏系统及储能电池联合对电动汽车充电；
[0058]当家庭电网电量不充足时，储能电池及光伏系统对电动汽车充电，同时给电网放电。
[0059]公用的充电粧装置具有两种充电模式:实时充电模式和定时充电模式。实时充电模式就是电动汽车连接到充电粧后立刻开始充电，定时充电模式是用户选择开始充电的时间，在到该选择的时间时，充电粧再开始对电动汽车进行充电。
[0060]基于建立的低压直流供电网为充电粧提供直流电源，因此充电粧装置不需要额外的整流滤波模块，可以降低成本，在简化结构的同时还能降低故障率同时通过建立低压直流供电网可以减少交直流转换次数，从而提高转换效率，提高能源利用率。
[0061]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种配置储能电池的电动汽车充电即插即用系统控制方法，其特征在于，所述控制方法包括: (1)获取直流电； (2)形成低压直流供电网； (3)确定是否快充。2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤(I)中，将家庭单相电网提供的交流市电用AC/DC变流模块和DC/DC变流模块进行整流滤波获得直流电。3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，低压直流供电网的组网方式: 在AC/DC变流模块和DC/DC变流模块间连接储能电池； 在各DC/DC变流模块后连接直流负载、快速充电粧和光伏系统。4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述储能电池包括梯次电池组； 将所述光伏系统发电的电能并入低压直流供电网;或， 将所述光伏系统发电的电能储存在储能电池中； 所述低压直流供电网为直流负载包含的照明单元LED路灯和快速充电粧提供直流电。5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，当梯次电池组荷电状态.30(:〈0.2时，充电状态为: i、家庭单相电网电量充足时，所述家庭单相电网和光伏系统对电动汽车充电，同时对梯次电池组充电； ii、所述家庭单相电网电量不充足时，仅通过光伏系统对电动汽车充电。6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，当梯次电池组荷电状态为0.2<S0C<0.8时，充电状态为:i、所述家庭单相电网电量充足时:对汽车充电时，所述家庭单相电网和储能电池联合提供电能;若不需要对汽车充电时，所述家庭单相电网及光伏系统对梯次电池组充电； ii、所述家庭单相电网电量不充足时:对汽车充电时，则通过储能电池对汽车充电；若不需要对汽车充电，则储能电池给所述家庭单相电网回馈电能。7.如权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，当梯次电池组荷电状态为S0C>0.8时，充电状态为:i、所述家庭单相电网电量充足时，所述家庭单相电网和储能电池联合对电动汽车充电； ii、所述家庭单相电网电量不足时，所述储能电池对电动汽车充电，同时给所述家庭单相电网放电。
【文档编号】H02J7/35GK106026322SQ201610586638
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月22日
【发明人】闫涛, 惠东, 渠展展, 刘志波, 朱观炜, 胡娟, 杨水丽, 侯朝勇, 许守平
【申请人】中国电力科学研究院, 国家电网公司, 国网上海市电力公司