一种便携的新能源汽车通用双向充放电装置的制作方法

本发明属于新能源技术领域，涉及一种便携的通用充放电装置，尤其涉及利用V2G技术研发的电动(新能源)汽车用双向逆变充放电装置。

背景技术：

随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向。新能源汽车作为新一代的交通工具，其节能减排、减少人类对传统化石能源的依赖等优势，促使各国政府、专家和企业把发展新能源汽车作为今后发展的目标，这也是一个大趋势。

自2013年以来，国家发改委、财政部、工信部以及科技部等各大部委陆续出台了一系列鼓励和推广新能源汽车发展的政策，包括新能源汽车购置价格上的高额补贴，以及不限行不限号等政策优惠。

具体来看，为了从经济性上培育产业需求，提升产业空间，国家对于纯电动汽车、插电式混合动力(含增程式)汽车以及燃料汽车给予了不遗余力的财政扶持，并且明确制定了未来五年补贴逐步退坡的路线图。对于纯电动、插电式混动乘用车及客车，根据续驶里程给予数万元至数十万元补贴，而对于专用车或货车则根据电池容量给予每度电1800元的补贴。

据不完全统计，截止2016年9月，我国电动汽车保有量高达80万辆，国家电网公司已建成8条高速公路快速充电网络。随着技术发展及政府支持力度的加大，未来电动汽车将会越来越普及，预计到2030年电动汽车累计产销量超过800万辆，占比将达60％。基于环保性、能源安全性等原因，大力发展新能源汽车新兴产业是我国的基本国策。

电动汽车作为可移动的分布式储能装置，按80万辆，储电量30kwh计算，其总储能量达24000MWH，相当于一座大容量发电厂24h的发电量(按1000MW计)。据研究显示，90％以上的乘用车辆平均每天行驶时间在1h左右，95％的时间处于闲置状态。作为可移动的分布式储能装置可以有效地用于削峰填谷、平衡负荷，特别是在将来可能形成的可再生能源发电比例较高的微电网系统中,通过电动汽车的合理充放电,可以有效平衡可再生能源波动性,帮助电网有效接纳可再生能源发电。目前国内外个别企业在基于V2G技术前提下，已有一些解决方案：

1、比亚迪秦，唐都已经搭载了“移动电站”技术，通过随车配备的转换器(联车插座)，可以输出220V的交流电，最大功率能达到3kW左右，可供笔记本电脑、电磁炉、电冰箱、电动工具等设备使用。

2、本田的新一代FCV燃料电池车，通过外接配套的移动式供电装置，从与它相连的车辆获取能量，直接、快速的输出可供家庭使用的交流电。

然而，比亚迪的高度集成化，对技术要求高，车辆维护费用也将受到影响，同时，既增加了车辆的载重，又增加了新能源汽车的成本。而本田FCV移动供电装置电压、通信协议的一致性差等因素，难以普及。这些因素，不但影响新能源汽车行业的进一步发展，而且严重制约基于“互联网+”模式的能源共享发展。

因此，设计一款便携的，适用于任一款新能源汽车的双向充放电装置，既简化充分利用闲置能源，非常有必要。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种便携的新能源汽车通用双向充放电装置，既可实现移动充电桩，又可提高闲置电能的利用率，而且还能满足多方面的场景应用，如：汽车救援、供电服务、应急发电等等。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种便携的新能源汽车通用双向充放电装置，所述充放电装置包括：国标充电枪、第一自动切换系统ATS1、第一变压器DC/DC1、整流器AC/DC、变换器APFC、隔离变压器、第二自动切换系统ATS2、第二变压器DC/DC2、逆变器DC/AC、控制电路、CAN通信模块、辅助电源；

所述第一自动切换系统ATS1、变换器APFC、整流器AC/DC、第一变压器DC/DC1、第二自动切换系统ATS2、国标充电枪依次连接，形成充电电路；

所述国标充电枪、第二自动切换系统ATS2、第二变压器DC/DC2、逆变器DC/AC、隔离变压器、第一自动切换系统ATS1依次连接，形成供电电路；

所述控制电路与辅助电源、CAN通信模块连接，并与第一自动切换系统ATS1、第二自动切换系统ATS2、第一变压器DC/DC1、第二变压器DC/DC2连接，形成控制回路。

作为本发明的一种优选方案，用户在电动汽车车载电池耗尽前，直接用ATS2中的标准接头，接通交流电，并用国标充电枪，连接电动汽车的标准连接器—电动汽车充电座，由CAN通信模块与电动汽车BMS通信，反馈信息给控制电路，以充电模式运行，经ATS 1、APFC、AC/DC、DC/DC1、ATS 2，以高压直流电，给亏电的电动汽车快速充电。

作为本发明的另一种优选方案，通过电话或能源共享APP，联系附近的“移动电站”，直接用国标充电枪，连接电动汽车的标准连接器—电动汽车充电座，由CAN通信模块与电动汽车BMS通信，反馈信息给控制电路，自动切换至供电模式，具体工作方式包括以下方式的一种：

汽车救援服务：经内部DC/DC2、AC/DC、隔离变压器，转换成稳定的交流电220V，通过国标充电枪，连接亏电电动汽车的标准连接器—电动汽车充电座，提供慢充服务；

移动供电服务：经内部DC/DC2、AC/DC、隔离变压器，转换成稳定的交流电220V，由ATS1的标准接头，给通信基站供电。

应急供电服务：经内部DC/DC2、AC/DC、隔离变压器，转换成稳定的交流电220V，由ATS1的标准接头，给家庭用电设备供电。

当电动汽车电能将近耗完时，通过独立式小型燃料加注系统，给电动汽车补充燃料，继续提供服务。

本发明通过集成APFC、AC/DC、DC/DC，实现了通用的移动直流快充功能。

本发明主要用于从电动汽车取电，通过先进的技术，在克服现有技术设备弊端的同时，大幅度提高闲置能源的利用率。

本发明通过内置的DC/DC，适应宽幅电压范围，适用于任一款电动汽车，进一步提高能源利用率。

本发明的有益效果在于：本发明提出的便携的新能源汽车通用双向充放电装置，不仅可以用于纯电动汽车，也可用于气态燃料的燃料电池汽车，尤其适用于液态燃料(甲醇水、乙醇水)的燃料电池汽车，将电动汽车变成移动电站。

通过本发明，实现便携通用充电功能，提高了产品的实用性。通过本发明，实现双向电力转换，通过集成现有成熟产品，加上自有控制技术，创造性地解决了双向电力转换并存的技术难题。

通过本发明，不仅大幅度提高闲置电能的利用率，而且可满足多方面的场景应用，如：汽车救援、供电服务、应急发电等等。

以2016年销售量最大的江淮i EV4为例，可储电19kWh，按95％的闲置时间，以电动汽车保有量80万辆，目前充电桩费用1.5RMB/kWh计，每年的折算效益2000多万元。

同时，新能源汽车充电设施不完善，难以满足现有新能源汽车充电续航要求，已成为当前和未来一段时期内推广新能源汽车的主要障碍，本发明的在一定程度上缓解续航里程短，以及充电配套设施发展造成用户充电难的局面。

另外，考虑到今后电动汽车将会有的上千万的巨大保有量，这是一个非常庞大的移动能源，一旦实现，将是一个共赢的生态系统，至于经济上的效益应该是其次的。

附图说明

图1为本发明便携的新能源汽车通用双向充放电装置的组成示意图。

图2为本发明便携的新能源汽车通用双向充放电装置的应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

请参阅图1、图2，本发明揭示了一种便携的新能源汽车通用双向充放电装置，所述充放电装置包括：国标充电枪1、第一自动切换系统9(ATS1)、第一变压器4(DC/DC1)、整流器6(AC/DC)、变换器7(APFC)、隔离变压器10、第二自动切换系统2(ATS2)、第二变压器12(DC/DC2)、控制电路5、CAN通信模块3、辅助电源8。

所述ATS1、APFC、AC/DC、DC/DC1、ATS2、国标充电枪依次连接，形成充电电路；所述国标充电枪、ATS2、DC/DC2、DC/AC、ATS1依次连接，形成供电电路；

所述控制电路与辅助电源、CAN通信模块连接，并与ATS1、ATS2、DC/DC1、DC/DC2连接，形成控制回路。

用户在电动汽车车载电池耗尽前，直接用插头，接通交流电，并用国标充电枪，连接电动汽车的标准连接器—电动汽车充电座，由CAN通信模块与电动汽车BMS通信，反馈信息给控制电路，以充电模式运行，经ATS1、APFC、DC-DC变压器、ATS 2，以高压直流电，给亏电的电动汽车快速充电。

用户在电动汽车车载电池耗尽前，直接用ATS2中的标准接头，接通交流电，并用国标充电枪，连接电动汽车的标准连接器—电动汽车充电座，由CAN通信模块与电动汽车BMS通信，反馈信息给控制电路，以充电模式运行，经ATS 1、APFC、AC/DC、DC/DC1、ATS 2，以高压直流电，给亏电的电动汽车快速充电。

通过电话或能源共享APP，联系附近的“移动电站”，直接用国标充电枪，连接电动汽车的标准连接器—电动汽车充电座，由CAN通信模块与电动汽车BMS通信，反馈信息给控制电路，自动切换至供电模式，具体工作方式包括以下方式的一种：

汽车救援服务：经内部DC/DC2、AC/DC、隔离变压器，转换成稳定的交流电220V，通过国标充电枪，连接亏电电动汽车的标准连接器—电动汽车充电座，提供慢充服务；

移动供电服务：经内部DC/DC2、AC/DC、隔离变压器，转换成稳定的交流电220V，由ATS1的标准接头，给通信基站供电。

应急供电服务：经内部DC/DC2、AC/DC、隔离变压器，转换成稳定的交流电220V，由ATS1的标准接头，给家庭用电设备供电。

当电动汽车电能将近耗完时，通过独立式小型燃料加注系统，给电动汽车补充燃料，继续提供服务。

其中，ATS：是Automat i c transfer switch i ng equ i pment的缩写，全称为"自动转换开关电器"。由一个(或几个)转换开关电器和其它必需的电器组成，用于监测电源电路、并将一个或几个负载电路从一个电源自动转换至另一个电源的电器。电气行业中简称为“双电源自动转换开关”或“双电源开关”。主要有几个功能：双电源转换、保护功能、隔离功能。

APFC：提高电力电子装置网侧功率因数，降低线路损耗，节约能源，减少电网谐波污染，提高电网供电质量。

AC/DC：将交流电(AC)变成直流电(DC)，经滤波后供给负载，同时还有稳压功能。

DC/DC：将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，也称为直流斩波器，高效率地实现电压变换和稳定输出。

国标充电枪：与外部(电动汽车)联系的连接器。

辅助电源：控制本技术方案工作电路的电源。

控制电路：控制本技术方案内部各个部件有序工作，以及控制本技术方案与外部之间的工作。

CAN通信模块：本技术方案内部各个部件之间传输信息的模块；本技术方案与外部(电动汽车)的传输信息的模块。

DC/AC：将直流电转变为交流电的电子设备。

隔离变压器：指输入绕组与输出绕组带电气隔离的变压器。其功能是：滤除负载端谐波，提高供电质量；降低零地电压，优化末端供电网络。

实施例二

一种便携的新能源汽车通用双向充放电装置，所述充放电装置包括：国标充电枪、第一自动切换系统ATS1、第一变压器DC/DC1、整流器AC/DC、变换器APFC、隔离变压器、第二自动切换系统ATS2、第二变压器DC/DC2、逆变器DC/AC、控制电路、CAN通信模块、辅助电源；

所述第一自动切换系统ATS1、变换器APFC、整流器AC/DC、第一变压器DC/DC1、第二自动切换系统ATS2、国标充电枪依次连接，形成充电电路；

所述国标充电枪、第二自动切换系统ATS2、第二变压器DC/DC2、逆变器DC/AC、隔离变压器、第一自动切换系统ATS1依次连接，形成供电电路；

所述控制电路与辅助电源、CAN通信模块连接，并与第一自动切换系统ATS1、第二自动切换系统ATS2、第一变压器DC/DC1、第二变压器DC/DC2连接，形成控制回路。

通过本发明，实现便携通用功能，提高了产品的实用性。本发明主要用于从电动汽车取电，通过先进的技术，在克服现有技术设备弊端的同时，大幅度提高闲置能源的利用率。

综上所述，本发明提出的便携的新能源汽车通用双向充放电装置，不仅可以用于纯电动汽车，也可用于气态燃料的燃料电池汽车，尤其适用于液态燃料(甲醇水、乙醇)的燃料电池汽车，将电动汽车变成移动能源。

通过本发明，实现双向电力转换，通过集成现有成熟产品，加上自有控制技术，创造性地解决了双向电力转换并存的技术难题。

通过本发明，不仅大幅度提高闲置电能的利用率，而且可满足多方面的场景应用，如：汽车救援、供电服务、应急发电等等。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。