风光电综合集中储能式电动汽车充电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型专利公开了一种风光电综合集中储能式电动汽车充电系统，其特征在于，包括：储能中心，储能中心分别与风光能转换装置、充电桩和国家电网电连接；风光能转换装置，风光能转换装置与储能中心电连接；充电桩与储能中心电连接。有益效果：本实用新型专利利用白天和夜间的光能或风能补充电能至储能中心，从而减少对国家电网电能的依赖，减少能源消耗和环境污染。在光能/风能丰富的地方，大大提高了分布式能源的灵活性和可靠性。采用储能模组集中使用，方便管理及防盗，也方便增减充电桩。重点在于充分利用各居民住宅小区和部分工厂变压器的闲置负荷来为储能中心充电储能，避免了电网设备的重复投入和浪费。
【专利说明】风光电综合集中储能式电动汽车充电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型专利涉及电源系统【技术领域】，特别是为电动车充电的充电系统。
【背景技术】
[0002]现在机动车大多还是采用内燃机，在工作的时候需要消耗燃油来为机动车提供动力，同时排出二氧化碳等有害气体，造成环境污染和加剧温室效应，并且随着不断开采，资源也越来越少。
[0003]可再生能源受到了世界各国越来越多的重视，希望通过可再生能源能够改变人类的能源结构，维持可持续的发展。
[0004]为了解决资源短缺以及环境污染的问题，电动自行车、电动轿车、电动客车等，电动机动车被发明了出来。电动机车工作时的电能由设置于电动机动车内的蓄电池所提供，而蓄电池内所储存的电能是有限的，因此当蓄电池内的电能消耗完后，电动机车则不能够正常运转。为了解决这问题，市面上出现了各种各样的电动车充电站，为电动汽车产业的发展起到一定的推动作用。
[0005]众所周知，支持电动汽车发展的两个关键要素是充电的保障和充电站的合理配置。
[0006]现有的电动车充电站，其主要是通过国家电网直接为电动车进行充电，在使用时，由于容易出现高功率取电的现象，以至于干扰用电网络，影响其他用户的正常用电，而且还容易损坏电网设备；因此不能直接连入居民小区变压器或工厂变压器，而只能单独设置变压器，以免造成居民小区变压器或工厂变压器负荷过大。这样不仅增加变压器的投入，造成国家电网设备的浪费；同时，受变压器功率的限制，不能为电动汽车快速充电，充电时间长达6?7小时。以上是现有电动车充电站的最大的一些缺点。
[0007]现有的电动汽车充电站由于与国家电网相连接，所以容易受到电网的影响。在没有国家电网供电的地方就不能设置电动汽车充电站，如果因一些原因停电，充电站也不能工作，因而影响了电动汽车的推广应用。
[0008]另外，目前国家电网的电能多数来自石油、天然气和煤等化石能源的转换，在发电的同时产生大量的碳排放，加重了温室效应。
实用新型内容
[0009]本实用新型要解决的技术问题是:
[0010]1、现有的电动车充电站容易干扰用电网络，影响其他于同一电网内的用户的正常用电，而且还容易损坏电网设备的问题；
[0011 ] 2、现有的电动车充电站自身充电依赖于国家电网，建设投入较大，同时受到布置区域的限制，因而限制了电动汽车推广应用和发展的问题；
[0012]3、现有的电动车充电站自身充电依赖于国家电网，而国家电网的供电来多自于石油、天然气和煤等化石能源的转换，在发电的同时产生大量的碳排放，加重了温室效应的问题。
[0013]4、现有的电动车充电站不能直接连入小区变压器，而只能单独设置变压器，这样不仅增加了设备的投入，而且这些变压器还不能充分利用，造成了国家电网设备的浪费的问题。
[0014]5、受变压器功率的限制，不能为电动汽车快速充电，充电时间长达6?7小时的问题。
[0015]为解决上述技术问题，本实用新型采用了一种风光电综合集中储能式电动汽车充电系统，包括:
[0016]储能中心，用于选择接收风光能转换装置和国家电网输送的电能，将接收的电能储存起来，并为充电桩供能和为国家电网用电高峰时提供电能；储能中心分别与风光能转换装置、充电桩和国家电网电连接；
[0017]风光能转换装置,用于将风能和太阳能转化为电能,并为储能中心充电；风光能转换装置与储能中心电连接；
[0018]和充电桩电连接，用于为电动汽车提供交流和直流的充电服务；充电桩与储能中心电连接。
[0019]所述储能中心包括:
[0020]整流器、选择开关、国家电网接口、直流充电器、电源控制器、储能模组、逆变器和输出接口 ；
[0021]整流器一端与风光能转换装置电连接，另一端依次电连接选择开关、储能模组、逆变器和输出接口一端，输出接口另一端分别与至少一个充电桩的输入接口和国家电网电连接；
[0022]国家电网接口经直流充电器与选择开关电连接；
[0023]电源控制器分别与选择开关和储能模组控制连接。
[0024]所述储能中心还包括终端用户负荷检测装置，所述选择开关内设置有用电负荷限制器；所述终端用户负荷检测装置检测端与国家电网接口连接，输出端与电源控制器连接；所述用电负荷限制器与电源控制器连接。
[0025]所述用户负荷检测装置包括互相串联的电压电流检测器和模数转换器；电压电流检测器前端与国家电网接口电连接，模数转换器后端与电源控制器连接。
[0026]储能模组包括高容量蓄电池，所述高容量蓄电池为铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池、镍锌电池、镍铁电池、镍镉电池和超级电容电池中的至少一种。
[0027]所述风光能转换装置包括:太阳能电池板和风力发电机组，太阳能电池板和风力发电机组与储能中心电连接。
[0028]所述充电桩包括:
[0029]直流充电器、输入接口、AC-AC转化器、直流充电接口、交流充电接口和控制器；
[0030]输入接口一端与储能中心的输出接口电连接，另一端与控制器电连接，控制器分别经直流充电器电连接到直流充电接口，以及经AC-AC转化器电连接到交流充电接口。
[0031]本实用新型具有的有益效果:
[0032]1、本实用新型，在白天时可以通过风光能转换装置利用风能和光能补充储能模组的电能储备，使电动车在进行充电操作时可以直接自该电能储存模块中获取电能；在夜间可以通过风力发电机组利用风能补充储能模组的电能储备，这样提高了对自然能源的利用率，增加了利用自然能源的种类，减少对国家电网电能的依赖和能源消耗。在光能/风能丰富的地方，本实用新型甚至可以不与国家电网相连接，作为分布式能源而独立存在。因此，大大提高了本实用新型的实用性和布置位置的灵活度，也减少甚至消除了高功率取电的现象，解决了现有的电动车充电站容易干扰用电网络，影响其他于同一电网内的用户的正常用电，而且还容易损坏电网设备的问题。
[0033]2、由于本实用新型以风能和光能为补充、主要或唯一充电途径，因此在使用时不会对环境造成污染。
[0034]3、本实用新型采用集中储能，储能模组集中在一起，方便管理、防盗，也方便增减充电桩。
[0035]4、可利用居民小区或工厂变压器充电，并可避开居民小区或工厂用电高峰，充分利用居民小区或工厂变压器的闲置负荷来充电储能，避免了再单独增加投入变压器设备，避免了电网设备的重复投入和浪费。
[0036]5、本系统充电时优先消耗的是自身储能模组内的电能，因此不受所在变压器功率大小的限制，而可为电动汽车大电流高功率快速充电，充电时间可缩短到0.5?3小时。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1是本实用新型的结构示意图。
[0038]图2是终端用户负荷检测装置16的结构示意图。
[0039]图中:
[0040]100、储能中心；3、整流器；4、选择开关；5、国家电网接口 ；6、直流充电器；7、电源控制器；8、储能模组；9、逆变器；10、输出接口 ；16、终端用户负荷检测装置；16a、电压电流检测器；16b、模数转换器；
[0041]200、风光能转换装置；1 ;太阳能电池板；2、风力发电机；
[0042]300、充电桩；11、输入接口 ；12、AC-AC转化器；13、直流充电接口 ；14、交流充电接口 ； 15、控制器；
[0043]400、国家电网。
【具体实施方式】
[0044]第一实施例:
[0045]参照图1所示,该风光电综合集中储能式电动汽车充电系统,包括:
[0046]储能中心100，用于选择接收风光能转换装置200和国家电网400输送的电能，将接收的电能储存起来，并为充电桩300供能和为国家电网400提供多余电能；储能中心100分别与风光能转换装置200、充电桩300和国家电网400电连接；
[0047]风光能转换装置200，用于将风能和太阳能转化为电能，并为储能中心100充能；风光能转换装置200与储能中心100电连接；用于为电动汽车提供交流和直流的充电服务；充电桩300与储能中心100电连接。
[0048]储能中心100包括:
[0049]整流器3、选择开关4、国家电网接口 5、直流充电器6、电源控制器7、储能模组8、逆变器9和输出接口 10 ；
[0050]整流器3 —端与风光能转换装置200电连接，另一端依次电连接选择开关4、储能模组8、逆变器9和输出接口 10—端，输出接口 10另一端分别与至少一个充电桩300的输入接口 11和国家电网400电连接；
[0051]国家电网接口 5经直流充电器6与选择开关4电连接；
[0052]电源控制器7分别与选择开关4和储能模组8控制连接。
[0053]储能模组8包括高容量蓄电池,所述高容量蓄电池为铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池、镍锌和镍镉电池和超级电容电池或铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池、镍锌和镍镉电池和超级电容电池中的至少一种。当然，也可采用以后出现的各种新型电池。
[0054]风光能转换装置200包括:太阳能电池板I和风力发电机2，太阳能电池板I和风力发电机2与储能中心100电连接。
[0055]充电桩300包括:
[0056]直流充电器6、输入接口 11、AC-AC转化器12、直流充电接口 13、交流充电接口 14和控制器15 ；
[0057]输入接口 11 一端与储能中心100的输出接口 10电连接，另一端与控制器15电连接，控制器15分别经直流充电器6电连接到直流充电接口 13，以及经AC-AC转化器12电连接到交流充电接口 14。
[0058]其中，AC-AC转化器用于校准电压，纠正电压从储能中心100传送到充电桩300的过程中造成的降低。
[0059]该实施例所提供的系统可布置于有国家电网400充电的区域，风光能转换装置200作为补充或主要充电途径。同时，也可为国家电网400提供多余电能。
[0060]本系统充电时优先消耗的是自身储能模组8内的电能，因此可不像现有电动汽车充电站那样受所在变压器功率大小限制，而可为电动汽车大电流快速充电，充电时间可缩短到0.5?3小时。
[0061]第二实施例:
[0062]参照图1所示，该风光电综合集中储能式电动汽车充电系统，与实施例一的区别在于没有国家电网接口 5，也不与国家电网400电连接。该系统包括:
[0063]储能中心100，用于选择接收风光能转换装置200输送的电能，将接收的电能储存起来，并为充电桩300供能；储能中心100分别与风光能转换装置200和充电桩300电连接；
[0064]风光能转换装置200，用于将风能和太阳能转化为电能，并为储能中心100充能；风光能转换装置200与储能中心100电连接；
[0065]和充电桩300，用于为电动汽车提供交流和直流的充电服务；充电桩300与储能中心100电连接。
[0066]储能中心100包括:
[0067]整流器3、选择开关4、直流充电器6、电源控制器7、储能模组8、逆变器9和输出接口 10 ;整流器3 —端与风光能转换装置200电连接，另一端依次电连接选择开关4、储能模组8、逆变器9和输出接口 10—端，输出接口 10另一端与至少一个充电桩300的输入接口11电连接；电源控制器7分别与选择开关4和储能模组8控制连接。[0068]储能模组8包括高容量蓄电池,所述高容量蓄电池为铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池、镍锌和镍镉电池和超级电容电池中的至少一种。当然，也可采用以后出现的各种新型大容量储能电池。
[0069]风光能转换装置200包括:太阳能电池板I和风力发电机2，太阳能电池板I和风力发电机2与储能中心100电连接。
[0070]充电桩300包括:
[0071]直流充电器6、输入接口 11、AC-AC转化器12、直流充电接口 13、交流充电接口 14和控制器15 ；
[0072]输入接口 11 一端与储能中心100的输出接口 10电连接，另一端与控制器15电连接，控制器15分别经直流充电器6电连接到直流充电接口 13，以及经AC-AC转化器12电连接到交流充电接口 14。
[0073]该实施例所提供的系统没有国家电网接口 5，作为分布式能源适合可布置于光能和/或风能资源丰富，但没有国家电网400充电的区域，风光能转换装置200作为唯一充电途径。这种区域基本都是较为偏远的，电动车辆少，所以即使风光能转换装置200提供的电能较少，大多数储能中心100储备的电能也能为电动车辆提供足够的服务。
[0074]同时，本系统充电时消耗的是自身储能模组8内的电能，没有变压器功率大小的限制，而可为电动汽车大电流快速充电，充电时间可缩短到0.5?3小时。
[0075]第三实施例:
[0076]如图1所示，该实施例所提供的系统是在第一实施例的基础上，在所述储能中心100中增加了终端用户负荷检测装置16，在所述选择开关4内设置有用电负荷限制器；所述户负荷检测装置16检测端与国家电网接口 5连接，输出端与电源控制器7通讯连接；所述用电负荷限制器与电源控制器7通讯连接。
[0077]所述用户负荷检测装置16包括互相串联的电压电流检测器16a和模数转换器16b ;电压电流检测器16a前端与国家电网接口 5电连接,模数转换器16b后端与电源控制器7通讯连接。
[0078]通过检测电压电流检测器16a检测国家电网接口 5处的电流和电压，通过模数转换器16b后将信号输入电源控制器7，可计算出所在居民小区或工厂变压器负荷和本系统充电负荷，再通过电源控制器7控制用电负荷限制器调整充电负荷大小。这样可实现根据所在居民小区或工厂变压器的负荷大小来决定本系统充电的负荷大小。居民小区或工厂变压器的负荷大，则减小本系统充电的负荷；反正，则增大本系统充电的负荷。因此，本系统能避开居民小区或工厂用电高峰，不和居民小区或工厂用户争电力资源，又能充分利用用电低谷为自己充电。
【权利要求】
1.风光电综合集中储能式电动汽车充电系统，其特征在于，包括: 储能中心(100)，用于选择接收风光能转换装置(200)和国家电网(400)输送的电能，将接收的电能储存起来，并为充电桩(300)供能和为国家电网(400)用电高峰时提供电能；储能中心(100)分别与风光能转换装置(200)、充电桩(300)和国家电网(400)电连接； 风光能转换装置(200)，用于将风能和太阳能转化为电能，并为储能中心(100)充电；风光能转换装置(200)与储能中心(100)电连接； 和充电桩(300)电连接，用于为电动汽车提供交流和直流的充电服务；充电桩(300)与储能中心(100)电连接。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，储能中心(100)包括: 整流器(3)、选择开关(4)、国家电网接口(5)、直流充电器(6)、电源控制器(7)、储能模组(8)、逆变器(9)和输出接口(10)； 整流器(3) —端与风光能转换装置(200)电连接，另一端依次电连接选择开关(4)、储能模组(8)、逆变器(9)和输出接口(10)—端，输出接口(10)另一端分别与至少一个充电桩(300)的输入接口(11)和国家电网(400)电连接； 国家电网接口(5)经直流充电器(6)与选择开关(4)电连接； 电源控制器(7 )分别与选择开关(4 )和储能模组(8 )控制连接。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述储能中心(100)还包括终端用户负荷检测装置(16)，所述选择开关(4)内设置有用电负荷限制器；所述终端用户负荷检测装置(16)检测端与国家电网接口(5)连接，输出端与电源控制器(7)连接；所述用电负荷限制器与电源控制器(7)连接。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述用户负荷检测装置(16)包括互相串联的电压电流检测器(16a)和模数转换器(16b);电压电流检测器(16a)前端与国家电网接口(5 )电连接，模数转换器(16b )后端与电源控制器(7 )连接。
5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，储能模组(8)包括高容量蓄电池，所述高容量蓄电池为铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池、镍锌电池、镍铁电池、镍镉电池和超级电容电池中的至少一种。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，风光能转换装置(200)包括:太阳能电池板(I)和风力发电机组(2)，太阳能电池板(I)和风力发电机组(2)与储能中心(100)电连接。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，充电桩(300)包括: 直流充电器(6 )、输入接口( 11 )、AC-AC转化器(12)、直流充电接口( 13 )、交流充电接口(14)和控制器(15)； 输入接口(11) 一端与储能中心(100)的输出接口(10)电连接，另一端与控制器(15)电连接，控制器(15 )分别经直流充电器(6 )电连接到直流充电接口( 13 )，以及经AC-AC转化器(12)电连接到交流充电接口(14)。
【文档编号】H02J3/28GK203522210SQ201320551429
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】景辉 申请人:四川能宝电源制造有限公司