基于光伏阵列和储能单元的电动汽车充放电系统的制作方法_2

文档序号:9729501阅读:来源:国知局
0026]参见图1,将没有污染的太阳能转换成电能供电动汽车使用,实现真正意义上的绿色、零排放;将白天光伏阵列10转换的不能及时被电动汽车用尽的电能存储在储能单元30中,供应给夜晚需要充电的电动汽车;利用充放电单元40,电动汽车与电动汽车充放电系统之间可以实现双向能量流动,电动汽车不仅可以从光伏、储能电池吸收电能,同时也能向储能电池释放电能,例如,电动汽车的荷电状态(S0C)低于30%时,所述充放电单元40对电动汽车充电;电动汽车的荷电状态高于80%时,所述充放电单元40从电动汽车获得电能。可以用电动汽车配合储能电池进行“削峰填谷”,从而最大限度降低电网峰谷差,提高电网运行经济技术特性。
[0027]本发明的一个具体实施例中,所述储能单元30的总容量E的计算公式为:
[0028]Ε=(1.1 ?1.2)ΡΤ
[0029]其中,Ε为储能单元的总容量,单位为瓦特;Ρ为光伏阵列的满发功率,单位为Wp;T为每日最大可利用光照小时数,单位为小时。即储能单元30的总容量E略微大于全年中日照时间最长的当天,所有光伏阵列转换的电能之和,这样既保证转换的电能过多而不能及时被电动汽车利用而白白浪费掉,又不会导致储能单元容量的浪费。
[0030]图2为本发明【具体实施方式】提供的一种基于光伏阵列和储能单元的电动汽车充放电系统的具体实施例二的结构示意图,如图2所示,电动汽车充放电系统还包括直流斩波器(DC/DC,也称为直流变换器),用于调节所述光伏阵列的输出电压。
[0031]该附图【具体实施方式】中,所述电动汽车充放电系统还包括直流斩波器50,其中,直流斩波器50设置于所述光伏阵列10和所述能量管理系统30之间,直流斩波器50用于调节所述光伏阵列10的输出电压。
[0032]参见图2,直流斩波器50可以为截波器,直流斩波器是一种直流对直流的转换器,直流斩波器50可以为电动汽车充放电系统提供所需的电压,满足电能存储及电动汽车充电的需求。
[0033]图3为本发明【具体实施方式】提供的一种基于光伏阵列和储能单元的电动汽车充放电系统的具体实施例三的结构示意图,如图3所示,电动汽车充放电系统还包括电网开关,如果光伏阵列10转换的电能不能被电动汽车及时利用,且储能单元30不能够完全存储时,可以将这部分电能输送到电网上,供其它电力设备使用,提高了清洁能源利用效率,而且可以增加电动汽车充放电系统管理人员的收益;并且,如果电动汽车电能过多,回送到电动汽车充放电系统,而且储能单元30不能够完全存储这部分回送电能时,也可以将这部分电能输送到电网上,供其它电力设备使用,提高了清洁能源利用效率,而且可以增加电动汽车所有人的收益。与之相反,如果光伏阵列10转换的电能不够电动汽车使用,且储能单元30存储的电能也不能满足电动汽车充电,需要利用电网上的电能给电动汽车充电,保证电动汽车充放电系统的正常运转。
[0034]该附图【具体实施方式】中,所述电动汽车充放电系统还包括电网开关60,其中,电网开关60与所述能量管理系统30连接,电网开关60用于所述光伏阵列10的输出电流低于第一阈值,且所述储能单元30的输出电流低于第二阈值时,将所述能量管理系统30与电网接通,以便利用电网上的电能给电动汽车充电。本发明的具体实施例中,第一阈值可以为50A,第二阈值可以为25A,本发明不以此为限。
[0035]参见图3,光伏阵列10的输出电流低于第一阈值,且储能单元30的输出电流低于第二阈值,说明阳光不足,光伏阵列10转换的电能不够电动汽车使用,且储能单元30存储的电能也不能满足电动汽车充电,此时,需要将能量管理系统30与电网接通,即利用电网上的电能给电动汽车充电,从而保证电动汽车充放电系统正常运营,例如遇到阴雨连绵的天气,光伏阵列10转换的电能根据无法满足电动汽车充电需求,而且储能单元30中的电能也已经被电动汽车用完,此时需要利用电网上的电能给电动汽车充电。
[0036]本发明其它具体实施例中,所述电网开关60还用于所述光伏阵列10的输出电流高于第三阈值,且所述储能单元30的输出电流高于第四阈值时,将所述能量管理系统30与电网接通,以便电动汽车充放电系统向电网上传电能。如果电网开关60转换的电能不能被电动汽车及时利用,而且储能单元30内已经存满电能,为了保证光伏阵列10转换的电能不浪费,需要电网将这部分电能回收,供应给其它用户设备(包括电动汽车、家用电器等),同时可以给电动汽车充放电系统管理人员带来收益;此外,当电动汽车向电动汽车充放电系统回送电能时,如果储能单元30内的电能已满,也需要将电动汽车回送的这部分电能输给电网,提高清洁能源利用率,同时给电动汽车所有人带来收益,由于储能单元30不能存储的电能可以被电网回收,因此,储能单元30的总容量可以小于全年中日照时间最长的当天,所有光伏阵列转换的电能之和,优先实施例中,储能单元30的总容量可以取全年平均每天日照时长,所有光伏阵列转换的电能之和,从而减小不必要的硬件设施投入,降低成本。本发明的具体实施例中,第三阈值可以为75A,第四阈值可以为50A,本发明不以此为限。
[0037]图4为本发明【具体实施方式】提供的一种基于光伏阵列和储能单元的电动汽车充放电系统的具体实施例四的结构示意图,如图4所示,由于电网通常为220V或380V的交流电,而电动汽车充放电系统内使用的是直流电,因此需要利用双向逆变器(AC/DC转换器与DC/AC转换器)进行交流电与直流电之间的转换。
[0038]该附图【具体实施方式】中,所述电动汽车充放电系统还包括双向逆变器70,双向逆变器70与所述电网开关60连接,双向逆变器70用于交流电与直流电之间的相互转换。本发明的其它具体实施例中,电动汽车充放电系统还可以包括变压器,以便将电网电压转换成能够被电动汽车利用的电压,或者将电动汽车充放电系统的电压转换成220V或380V的电压,以免电动汽车充放电系统对电网造成扰动。
[0039]参见图4,双向逆变器70用于电动汽车充放电系统与电网之间交流电与直流电的相互转换,让本发明的电动汽车充放电系统与现有电动汽车充放电系统相兼容,既提高清洁能源利用率,又保证电动汽车充放电系统正常运转,满足社会发展需求。
[0040]图5为本发明【具体实施方式】提供的一种基于光伏阵列和储能单元的电动汽车充放电系统的具体实施例五的结构示意图,如图5所示,为了实时获得光伏阵列10的输出电流,从而追踪到最高电压电流值(VI,即最大功率值),使光伏阵列10以最大功率输出对储能单元或电动汽车充电,从而决定是否利用电网的电能,或者向电网回送电能,电动汽车充放电系统还包括MPPT (最大功率点跟踪)控制器。
[0041 ]该附图【具体实施方式】中,所述电动汽车充放电系统还包括MPPT控制器80,其中,MPPT控制器80设置于所述光伏阵列10和所述能量管理系统30之间,MPPT控制器80用于实时检测所述光伏阵列10的输出电流。输出电流越小,说明发电量越小,光伏阵列10转换的电能就很难满足电动汽车的用电需求。
[0042]参见图5,MPPT控制器能够实时检测光伏阵列10的输出电流,并追踪最高电压电流值(VI),使光伏阵列10以最大功率输出对储能单元30或电动汽车充电,进一步提高清洁能源的利用率。
[0043]图6为本发明【具体实施方式】提供的一种基于光伏阵列和储能单元的电动汽车充放电系统的整体结构示意图,如图6所示,电动汽车充放电系统包括光伏阵列10、能量管理系统20、储能单元30、充放电单元40、直流斩波器50、电网开关60、逆变器70、MPPT控制器80、变压器等,光伏阵列10、储能单元30、电网均能为电动汽车提供电能,正常顺序是,光伏阵列10优先向电动汽车充电,当光伏阵列10不
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