一种多功能电动汽车移动储能充电系统及控制方法与流程

本发明属于蓄电池储能技术领域，具体涉及一种多功能电动汽车移动储能充电系统及控制方法。

背景技术：

电力储能的应用不断普及进入人们的日常生活，从蓄电池不间断供电到电动汽车乃至充电宝、充电墙，等等。为了应对传统汽车对大气污染及加重了雾霾天气，新能源电动汽车得到了政府大力追捧和扶植推广，也得到了广大民众的响应；不过也产生了充电桩少充电难、购买电动汽车需要能够自行解决安装充电桩设施的场地与条件等等不少困境，影响了电动汽车的应用推广也影响了用户使用效果。

技术实现要素：

为了解决充电桩设点与布局的困境，提高电动汽车的使用效率和效果，同时提供更多的供电服务效果和投资效益的扩大化，本发明提出一种多功能电动汽车移动储能充电系统及控制方法，主要包括：主控电路模块、电压源控制器、电流源控制器、双向逆变电路模块、直流充电控制电路模块、直流母线排、直流汽车充电输出电控开关、直流汽车充电计量保护模块、交流汽车充电输出电控开关、交流汽车充电计量保护模块、网电调峰控制器、汽车充电参数与策略调控器、系统总线、通信电路、系统操控面板、直流汽车充电插头、交流汽车充电插头、网电储能充放电连接器、系统电源电路、直流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器、交流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器、网电交互电力电参数采集传感器、储能蓄电池组串、蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms、远程数据服务系统及移动终端、通信网络、电网、用户用电负荷，其中：

储能蓄电池组串连接直流母线排，由直流母线排顺次连接直流充电控制电路模块、直流汽车充电输出电控开关、直流汽车充电计量保护模块、直流汽车充电插头，并由直流汽车充电插头接入电动汽车直流充电连接器，构成储能蓄电池组串直流充电的电力路径；

储能蓄电池组串连接直流母线排，由直流母线排顺次连接双向逆变电路模块、交流汽车充电输出电控开关、交流汽车充电计量保护模块、交流汽车充电插头，并由交流汽车充电插头接入电动汽车交流充电连接器，构成储能蓄电池组串交流充电的电力路径；

储能蓄电池组串连接直流母线排，由直流母线排顺次连接双向逆变电路模块、交流汽车充电输出电控开关、交流汽车充电计量保护模块、网电储能充放电连接器，并由网电储能充放电连接器经电网连接用户用电负荷，构成储能蓄电池组串为用户用电负荷提供调峰及不间断应急供电的电力路径；

储能蓄电池组串连接直流母线排，由直流母线排顺次连接双向逆变电路模块、交流汽车充电输出电控开关、交流汽车充电计量保护模块、网电储能充放电连接器，并由网电储能充放电连接器连接电网，构成电网与储能蓄电池组串进行充放电的电力路径；

主控电路模块通过系统总线分别连接双向逆变电路模块、直流充电控制电路模块直流汽车充电输出电控开关、直流汽车充电计量保护模块、交流汽车充电输出电控开关、交流汽车充电计量保护模块、网电调峰控制器、汽车充电参数与策略调控器、直流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器、交流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器、网电交互电力电参数采集传感器、蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms，构成多功能电动汽车移动储能充电系统的运行监测、调控、计量及保护的控制与通信链路；

主控电路模块分别通过电压源控制器、电流源控制器连接双向逆变电路模块，构成双向逆变电路模块运行模式与功率调节的控制链路；

主控电路模块连接系统操控面板，构成系统人工操控交互界面；

主控电路模块连接通信电路，并由通信电路通过通信网络与远程数据服务系统及移动终端联通，构成系统远程通信的信息链路；

系统电源电路连接主控电路模块，构成系统运行供电电力路径；

蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms连接储能蓄电池组串，同时蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms通过系统总线连接主控电路模块，构成储能蓄电池组串受控监测与均衡管理的监控链路；

一种多功能电动汽车移动储能充电系统的主要控制方法为：

1)系统上电启动，自检异常时报警进入故障处理模式；

2)系统上电启动，自检正常时主控电路模块接受系统操控面板和远程数据服务系统及移动终端发出充电车型、电池类型、充电方式、相应参数的选择及设置以及运行模式、充电量、充电金额及调控指令并执行；无新的设置及指令时，主控电路模块执行已有设置及指令，进入相应运行模式；

①调峰储能蓄电模式

主控电路模块根据设置的低谷电时段，以及根据储能蓄电池组串的蓄电池荷电状态，通过电流源控制器控制构成双向逆变电路模块的充放电功率为储能蓄电池组串充电至达到设定的充电量；

②电动车充电模式

主控电路模块根据充电操控指令进入充电模式，检测连接的一个或多个充电抢连接状态，异常时报警；正常时，确认相应的直流充电、交流充电并执行充电控制流程：

主控电路模块确认为电动汽车主动取电充电时，通过电压源控制器控制双向逆变电路模块作为电压源提供充电电力；否则按判别执行：

直流充电：

主控电路模块通过蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms监测蓄电池的荷电状态，同时通过直流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器实时监测电动车电力蓄电池的电压及温度参数，调用汽车充电参数与策略调控器并控制直流充电控制电路模块调节相应充电电流，至本次直流充电完成；

交流充电：

主控电路模块通过蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms监测蓄电池的荷电状态，同时通过交流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器实时监测电动车电力蓄电池的电压及温度参数，调用汽车充电参数与策略调控器并通过电流源控制器控制双向逆变电路模块调节相应充电电流，至本次交流充电完成；

直流与交流同时分别对不同车辆进行充电：

主控电路模块通过蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms监测蓄电池的荷电状态，同时通过直流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器实时监测电动车电力蓄电池的电压及温度参数，调用汽车充电参数与策略调控器并控制直流充电控制电路模块调节相应充电电流，至本次直流充电完成；同时，主控电路模块通过蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms监测蓄电池的荷电状态，同时通过交流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器实时监测电动车电力蓄电池的电压及温度参数，调用汽车充电参数与策略调控器并通过电流源控制器控制双向逆变电路模块调节相应充电电流，至本次交流充电完成；

③调峰供电模式

主控电路模块调用网电调峰控制器分析计算峰电、平电、谷电的电价差与蓄电池充放电度电成本，在电价差大于蓄电池充放电度电成本时，通过电流源控制器控制双向逆变电路模块调节储能蓄电池组串充放电为用户用电负荷供电，实现经济用电调峰获利；

④不间断应急供电模式

在电网因故断电不能供电时，断开电网并选择进入不间断应急供电模式，主控电路模块通过蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms监测蓄电池的荷电状态，同时通过网电交互电力电参数采集传感器实时监测电网的用户用电负荷，并通过电压源控制器控制双向逆变电路模块进入离网微电网运行，控制电压与频率为用户用电负荷提供电力；

⑤储能蓄电池组串主动维护模式

在系统运行过程中，蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms始终实时监测储能蓄电池组串中每一个蓄电池的荷电状态，对电压及电量偏大及偏小的蓄电池单体主动进行补偿充电及增加放电，使其动态消除电压及电量的偏差，使储能蓄电池组串动态主动得到实时均衡和维护；

3)在系统运行过程中，主控电路模块实时将监测信息、充电和计量及相关信息传送到系统操控面板并通过通信电路及通信网络传送到远程数据服务系统及移动终端。

本发明的一种多功能电动汽车移动储能充电系统及控制方法，通过储能蓄电与移动供电方式，解决了充电桩设点与布局的困境，提高电动汽车的使用效率和效果，同时可以提供用户调峰用电、电网停电时不间断供电、方便灵活的移动供电、社区及单位共享充电及应急供电等更多供电服务的有益效果和储能应用的投资效益扩大化，对于环境保护、减少大气污染具有积极推动作用，经济可行、利民利国。

附图说明

图1是一种多功能电动汽车移动储能充电系统的构成原理框图。

具体实施方式

作为实施例子，结合图1对一种多功能电动汽车移动储能充电系统及控制方法给予说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。

如图1所示，本发明提出一种多功能电动汽车移动储能充电系统及控制方法，主要包括：主控电路模块(1)、电压源控制器(2)、电流源控制器(3)、双向逆变电路模块(4)、直流充电控制电路模块(5)、直流母线排(6)、直流汽车充电输出电控开关(7)、直流汽车充电计量保护模块(8)、交流汽车充电输出电控开关(9)、交流汽车充电计量保护模块(10)、网电调峰控制器(11)、汽车充电参数与策略调控器(12)、系统总线(13)、通信电路(14)、系统操控面板(15)、直流汽车充电插头(16)、交流汽车充电插头(17)、网电储能充放电连接器(18)、系统电源电路(19)、直流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(20)、交流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(21)、网电交互电力电参数采集传感器(22)、储能蓄电池组串(23)、蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms(24)、远程数据服务系统及移动终端(25)、通信网络(26)、电网(27)、用户用电负荷(28)，其中：

储能蓄电池组串(23)连接直流母线排(6)，由直流母线排(6)顺次连接直流充电控制电路模块(5)、直流汽车充电输出电控开关(7)、直流汽车充电计量保护模块(8)、直流汽车充电插头(16)，并由直流汽车充电插头(16)接入电动汽车直流充电连接器，构成储能蓄电池组串直流充电的电力路径；

储能蓄电池组串(23)连接直流母线排(6)，由直流母线排(6)顺次连接双向逆变电路模块(4)、交流汽车充电输出电控开关(9)、交流汽车充电计量保护模块(10)、交流汽车充电插头(17)，并由交流汽车充电插头(17)接入电动汽车交流充电连接器，构成储能蓄电池组串交流充电的电力路径；

储能蓄电池组串(23)连接直流母线排(6)，由直流母线排(6)顺次连接双向逆变电路模块(4)、交流汽车充电输出电控开关(9)、交流汽车充电计量保护模块(10)、网电储能充放电连接器(18)，并由网电储能充放电连接器(18)经电网(27)连接用户用电负荷(28)，构成储能蓄电池组串为用户用电负荷(28)提供调峰及不间断应急供电的电力路径；

储能蓄电池组串(23)连接直流母线排(6)，由直流母线排(6)顺次连接双向逆变电路模块(4)、交流汽车充电输出电控开关(9)、交流汽车充电计量保护模块(10)、网电储能充放电连接器(18)，并由网电储能充放电连接器(18)连接电网(27)，构成电网与储能蓄电池组串进行充放电的电力路径；

主控电路模块(1)通过系统总线(13)分别连接双向逆变电路模块(4)、直流充电控制电路模块(5)直流汽车充电输出电控开关(7)、直流汽车充电计量保护模块(8)、交流汽车充电输出电控开关(9)、交流汽车充电计量保护模块(10)、网电调峰控制器(11)、汽车充电参数与策略调控器(12)、直流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(20)、交流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(21)、网电交互电力电参数采集传感器(22)、蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms(24)，构成多功能电动汽车移动储能充电系统的运行监测、调控、计量及保护的控制与通信链路；

主控电路模块(1)分别通过电压源控制器(2)、电流源控制器(3)连接双向逆变电路模块(4)，构成双向逆变电路模块(4)运行模式与功率调节的控制链路；

主控电路模块(1)连接系统操控面板(15)，构成系统人工操控交互界面；

主控电路模块(1)连接通信电路(14)，并由通信电路(14)通过通信网络(26)与远程数据服务系统及移动终端(25)联通，构成系统远程通信的信息链路；

系统电源电路(19)连接主控电路模块(1)，构成系统运行供电电力路径；

蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms(24)连接储能蓄电池组串(23)，同时蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms(24)通过系统总线(13)连接主控电路模块(1)，构成储能蓄电池组串受控监测与均衡管理的监控链路；

一种多功能电动汽车移动储能充电系统的主要控制方法为：

1)系统上电启动，自检异常时报警进入故障处理模式；

2)系统上电启动，自检正常时主控电路模块(1)接受系统操控面板(15)和远程数据服务系统及移动终端(25)发出充电车型、电池类型、充电方式、相应参数的选择及设置以及运行模式、充电量、充电金额及调控指令并执行；无新的设置及指令时，主控电路模块(1)执行已有设置及指令，进入相应运行模式；

①调峰储能蓄电模式

主控电路模块(1)根据设置的低谷电时段，以及根据储能蓄电池组串的蓄电池荷电状态，通过电流源控制器(3)控制构成双向逆变电路模块(4)的充放电功率为储能蓄电池组串充电至达到设定的充电量；

②电动车充电模式

主控电路模块(1)根据充电操控指令进入充电模式，检测连接的一个或多个充电抢连接状态，异常时报警；正常时，确认相应的直流充电、交流充电并执行充电控制流程：

主控电路模块(1)确认为电动汽车主动取电充电时，通过电压源控制器(2)控制双向逆变电路模块(4)作为电压源提供充电电力；否则按判别执行：

直流充电：

主控电路模块(1)通过蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms(24)监测蓄电池的荷电状态，同时通过直流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(20)实时监测电动车电力蓄电池的电压及温度参数，调用汽车充电参数与策略调控器(12)并控制直流充电控制电路模块(5)调节相应充电电流，至本次直流充电完成；

交流充电：

主控电路模块(1)通过蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms(24)监测蓄电池的荷电状态，同时通过交流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(21)实时监测电动车电力蓄电池的电压及温度参数，调用汽车充电参数与策略调控器(12)并通过电流源控制器(3)控制双向逆变电路模块(4)调节相应充电电流，至本次交流充电完成；

直流与交流同时分别对不同车辆进行充电：

主控电路模块(1)通过蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms(24)监测蓄电池的荷电状态，同时通过直流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(20)实时监测电动车电力蓄电池的电压及温度参数，调用汽车充电参数与策略调控器(12)并控制直流充电控制电路模块(5)调节相应充电电流，至本次直流充电完成；同时，主控电路模块(1)通过蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms(24)监测蓄电池的荷电状态，同时通过交流充电输出及汽车蓄电电参数采集传感器(21)实时监测电动车电力蓄电池的电压及温度参数，调用汽车充电参数与策略调控器(12)并通过电流源控制器(3)控制双向逆变电路模块(4)调节相应充电电流，至本次交流充电完成；

③调峰供电模式

主控电路模块(1)调用网电调峰控制器(11)分析计算峰电、平电、谷电的电价差与蓄电池充放电度电成本，在电价差大于蓄电池充放电度电成本时，通过电流源控制器(3)控制双向逆变电路模块(4)调节储能蓄电池组串(23)充放电为用户用电负荷(28)供电，实现经济用电调峰获利；

④不间断应急供电模式

在电网因故断电不能供电时，断开电网并选择进入不间断应急供电模式，主控电路模块(1)通过蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms(24)监测蓄电池的荷电状态，同时通过网电交互电力电参数采集传感器(22)实时监测电网(27)的用户用电负荷(28)，并通过电压源控制器(2)控制双向逆变电路模块(4)进入离网微电网运行，控制电压与频率为用户用电负荷(28)提供电力；

⑤储能蓄电池组串主动维护模式

在系统运行过程中，蓄电池组串电量监测均衡管理系统bms(24)始终实时监测储能蓄电池组串(23)中每一个蓄电池的荷电状态，对电压及电量偏大及偏小的蓄电池单体主动进行补偿充电及增加放电，使其动态消除电压及电量的偏差，使储能蓄电池组串(23)动态主动得到实时均衡和维护；

3)在系统运行过程中，主控电路模块(1)实时将监测信息、充电和计量及相关信息传送到系统操控面板(15)并通过通信电路(14)及通信网络(26)传送到远程数据服务系统及移动终端(25)。

本发明的一种多功能电动汽车移动储能充电系统及控制方法，通过储能蓄电与移动供电方式，解决了充电桩设点与布局的困境，提高电动汽车的使用效率和效果，同时可以提供用户调峰用电、电网停电时不间断供电、方便灵活的移动供电、社区及单位共享充电及应急供电等更多供电服务的有益效果和储能应用的投资效益扩大化，对于环境保护、减少大气污染具有积极推动作用，经济可行、利民利国。