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CN110182096A - 一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统 - Google Patents

一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统 Download PDF

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CN110182096A
CN110182096A CN201910667642.XA CN201910667642A CN110182096A CN 110182096 A CN110182096 A CN 110182096A CN 201910667642 A CN201910667642 A CN 201910667642A CN 110182096 A CN110182096 A CN 110182096A
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storage device
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李强
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Changzhou Intelligent Equipment Research Institute Dalian University of Technology
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Abstract

本发明公开了V2G充电桩技术领域的一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统，包括双向V2G充电桩充电系统和LoRa调控系统，双向V2G充电桩充电系统包括V2G充电站中的变压器、整流器、逆变器、DC/DC变换器、若干组储能装置和若干组充电桩，变压器初级侧连接交流电网，用于将电网的电力进行电压变换输出给V2G充电站或将V2G充电站的电力输出给电网，变压器通过整流器和DC/DC变换器与若干组储能装置相连，将降压后的交流电转换成直流电，通过DC/DC变换器调节电压，输送至储能装置内储存，储能装置通过DC/DC变换器与若干组充电桩相连，便于电动汽车用户选择电量满的充电桩组，同时通过管理主机的调控，将交流电网过剩的电力优先使用，便于减少能量的损耗。

Description

一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统
技术领域
本发明涉及V2G充电桩技术领域，具体为一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统。
背景技术
电动汽车是未来新能源汽车的主要发展方向，随着科技的进步和社会的发展，电动汽车相关技术及其充电设施建设会不断成熟，电动汽车将越来越广泛地应用于人们的生活中。电动汽车充电站是电动汽车配套设施中一个非常重要的组成部分，电动汽车需要通过充电进行能量补给，以满足其行驶需求，因而必须从电网获取能量，从而导致充电负荷的产生。当电动汽车应用规模越来越大，配套充电设施建设也达到一定规模时，电动汽车总的充电负荷将会十分庞大，会对电网负荷造成一定程度的影响。因此充电设施建设过程中必须考虑与电网之间的适应性，以保证电网在充电站规模化建设时能够较好地满足电动汽车充电需求的同时，尽可能地减小甚至避免大量电动汽车充电对电网正常运行造成不良影响。此外，随着智能电网的进一步发展，电动汽车与智能电网间的双向互动充放电将逐步实现，考虑电动汽车放电时，具备V2G功能的电动汽车充(放)电站将实现多方面的功能。
现有技术中采用双向充放电模式，简称V2G充电桩，电动汽车充电桩与电网的能量管理系统进行通信，并受其控制，实现V2G充电桩与电网之间的能量转换，即充、放电功能，来提高电网运行的利用率，减少交流电网电力的浪费。
申请号为CN201621407340.7的现有专利公开了一种充电、馈电一体化的V2G电动汽车充电系统，其中，系统包括：多个充电桩；直流母线，用于为电动汽车提供电能；多个第一双向逆变器，设置于充电桩和直流母线之间，用于将直流母线上的电能传送给充电桩以便给电动汽车充电，或者将充电桩上电动汽车的电能传送给直流母线；第二双向逆变器，设置于直流母线与公共电网之间，用于将公共电网上的电能传送给直流母线，或者将直流母线上的电能传送给公共电网。该发明可以实现公共电网对电动汽车充电，以及电动汽车对公共电网馈电，平衡电网负载需求。
而现有技术中的电网用电高峰是在白天，用电波谷是在夜晚，电网在夜晚给充电桩组充电，而白天需要电动汽车对公共电网供电，而汽车使用比较多的是白天，时间上存在差异，而给充电桩安装储能装置可解决这个问题，但是各个地方的充电桩组因用户的使用度的差异存在电力储能不均衡，部分地区充电桩无电可充，部分地区充电桩储能过剩，造成资源浪费。
基于此，本发明设计了一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统，以解决上述背景技术中的现有技术中的电网用电高峰是在白天，用电波谷是在夜晚，电网在夜晚给充电桩组充电，而白天需要电动汽车对公共电网供电，而汽车使用比较多的是白天，时间上存在差异，而给充电桩安装储能装置可解决这个问题，但是各个地方的充电桩组因用户的使用度的差异存在电力储能不均衡，部分地区充电桩无电可充，部分地区充电桩储能过剩，造成资源浪费的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统，包括双向V2G充电桩充电系统和LoRa调控系统，所述双向V2G充电桩充电系统包括V2G充电站中的变压器、整流器、逆变器、DC/DC变换器、若干组储能装置和若干组充电桩，所述变压器初级侧连接交流电网，用于将电网的电力进行电压变换输出给V2G充电站或将V2G充电站的电力输出给电网，所述变压器通过所述整流器和所述DC/DC变换器与若干组所述储能装置相连，将降压后的交流电转换成直流电，通过所述DC/DC变换器调节电压，输送至所述储能装置内储存，所述储能装置通过所述DC/DC变换器与若干组所述充电桩相连，将所述储能装置内的直流电输送给所述充电桩，供给电动汽车充电，通过所述DC/DC变换器和所述逆变器与所述变压器连接，所述储能装置内的直流电通过所述DC/DC变换器调节电压，通过所述逆变器转换交流电，供给所述交流电网；所述LoRa调控系统包括若干台LoRa网关路由器、管理主机、若干个已部署在储能装置内部的电量监测装置及LoRa通信装置；所述管理主机，是设有管理数据库的管理主机；其中，管理数据库存储所有上传的储能装置存电量信息；所述电量监测装置及 LoRa通信装置通过LoRa网关路由器提供的无线数据链路连接所述管理主机上传储能装置存电量信息；所述管理主机搜索所述LoRa网关路由器覆盖面下的电动汽车用户终端，所述管理主机通过CDMA无线传输系统，将储能装置存电量信息发送给电动汽车用户终端。
优选的，若干台所述LoRa网关路由器是指覆盖整个部署区域内，分布式协同工作的多台LoRa网关路由器。
优选的，所述电量监测装置及LoRa通信装置是指整个部署区域内，且被部署在储能装置内部的若干个电量监测装置及LoRa通信装置，包括控制模块、电量监测模块、LoRa通信模块、电源模块；
优选的，所述电量监测装置及LoRa通信装置的控制模块，连接电量监测模块、LoRa通信模块和电源模块；将电量监测模块监测的数据收集通过LoRa通信模块上传给管理主机。
优选的，所述电量监测装置及LoRa通信装置的电量监测模块连接着控制模块，定时将探测到储能装置内部的电量数据送往控制模块；
优选的，电量监测装置及LoRa通信装置的电源模块连接着控制模块，该电源模块直接给控制模块、通过控制模块间接给电量监测模块和LoRa通信模块提供相应的工作电压。
优选的，所述管理主机管理储能装置的存电量信息；当电网电力过剩，储能装置电量达到上限值时，管理主机下调电动汽车充电的价格，并通过CDMA无线传输系统将充电优惠的消息通知附近的电动汽车，帮助附近的电动汽车定点充电，当电网电力不足，且储能装置的电力达到放电下限时，管理主机上调电动汽车充电的价格，并直接通知附近的电动汽车减少充电。
优选的，所述LoRa网关路由器采用了本地化、轻量级的设计。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过电量监测装置及 LoRa通信装置监测储能装置的电量，通过LoRa网关路由器将数据传输给管理主机，通过管理主机的分析和整合，将实时的储能装置的电量通过CDMA无线传输系统发送给电动汽车用户终端，便于电动汽车用户选择电量满的充电桩组，同时通过管理主机的调控，将交流电网过剩的电力优先使用，便于减少能量的损耗；本发明通过电量监测装置及 LoRa通信装置监测储能装置的电量，通过LoRa网关路由器将数据传输给管理主机，通过管理主机的分析和整合，当电网电力过剩，储能装置电量达到上限值时，管理主机下调电动汽车充电的价格，并通过CDMA无线传输系统将充电优惠的消息通知充电桩附近的电动汽车，帮助附近的电动汽车定点充电，当电网电力不足，且储能装置的电力达到放电下限时，管理主机上调电动汽车充电的价格，并直接通知附近的电动汽车减少充电，通过价格的调控，管理储能装置内部的电量，便于控制充电桩的储能，减少能源浪费，本发明通过价格调控调度电动汽车去往不同的储能电量的充电桩，使各个地方的充电桩组电力储能均衡，便于公共能源的合理利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明双向V2G充电桩充电系统示意图；
图2为本发明LoRa调控系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例一：
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统，包括双向V2G充电桩充电系统和LoRa调控系统，双向V2G充电桩充电系统包括V2G充电站中的变压器、整流器、逆变器、DC/DC变换器、若干组储能装置和若干组充电桩，变压器初级侧连接交流电网，用于将电网的电力进行电压变换输出给V2G充电站或将V2G充电站的电力输出给电网，变压器通过整流器和DC/DC变换器与若干组储能装置相连，将降压后的交流电转换成直流电，通过DC/DC变换器调节电压，输送至储能装置内储存，储能装置通过DC/DC变换器与若干组充电桩相连，将储能装置内的直流电输送给充电桩，供给电动汽车充电，通过DC/DC变换器和逆变器与变压器连接，储能装置内的直流电通过DC/DC变换器调节电压，通过逆变器转换交流电，供给交流电网；LoRa调控系统包括若干台LoRa网关路由器、管理主机、若干个已部署在储能装置内部的电量监测装置及LoRa通信装置；管理主机，是设有管理数据库的管理主机；其中，管理数据库存储所有上传的储能装置存电量信息；电量监测装置及 LoRa通信装置通过LoRa网关路由器提供的无线数据链路连接管理主机上传储能装置存电量信息；管理主机搜索LoRa网关路由器覆盖面下的电动汽车用户终端，管理主机通过CDMA无线传输系统，将储能装置存电量信息发送给电动汽车用户终端。
其中，若干台所述LoRa网关路由器是指覆盖整个部署区域内，分布式协同工作的多台LoRa网关路由器；电量监测装置及LoRa通信装置是指整个部署区域内，且被部署在储能装置内部的若干个电量监测装置及LoRa通信装置，包括控制模块、电量监测模块、LoRa通信模块、电源模块，电量监测模块选用电量监测芯片BQ34Z100；
电量监测装置及LoRa通信装置的控制模块，控制模块的核心器件为STC12C5A60S2型号的单片机，连接电量监测模块、LoRa通信模块和电源模块；将电量监测模块监测的数据收集通过LoRa通信模块上传给管理主机。
电量监测装置及LoRa通信装置的电量监测模块连接着控制模块，定时将探测到储能装置内部的电量数据送往控制模块；
电量监测装置及LoRa通信装置的电源模块连接着控制模块，该电源模块直接给控制模块、通过控制模块间接给电量监测模块和LoRa通信模块提供相应的工作电压；
LoRa网关路由器采用了本地化、轻量级的设计。
本实施例的一个具体应用为：本发明通过电量监测装置及 LoRa通信装置监测储能装置的电量，通过LoRa网关路由器将数据传输给管理主机，通过管理主机的分析和整合，将实时的储能装置的电量通过CDMA无线传输系统发送给电动汽车用户终端，便于电动汽车用户选择电量满的充电桩组，同时通过管理主机的调控，将交流电网过剩的电力优先使用，便于减少能量的损耗。
本实施例二：
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统，包括双向V2G充电桩充电系统和LoRa调控系统，双向V2G充电桩充电系统包括V2G充电站中的变压器、整流器、逆变器、DC/DC变换器、若干组储能装置和若干组充电桩，变压器初级侧连接交流电网，用于将电网的电力进行电压变换输出给V2G充电站或将V2G充电站的电力输出给电网，变压器通过整流器和DC/DC变换器与若干组储能装置相连，将降压后的交流电转换成直流电，通过DC/DC变换器调节电压，输送至储能装置内储存，储能装置通过DC/DC变换器与若干组充电桩相连，将储能装置内的直流电输送给充电桩，供给电动汽车充电，通过DC/DC变换器和逆变器与变压器连接，储能装置内的直流电通过DC/DC变换器调节电压，通过逆变器转换交流电，供给交流电网；LoRa调控系统包括若干台LoRa网关路由器、管理主机、若干个已部署在储能装置内部的电量监测装置及LoRa通信装置；管理主机，是设有管理数据库的管理主机；其中，管理数据库存储所有上传的储能装置存电量信息；电量监测装置及 LoRa通信装置通过LoRa网关路由器提供的无线数据链路连接管理主机上传储能装置存电量信息；管理主机搜索LoRa网关路由器覆盖面下的电动汽车用户终端，管理主机通过CDMA无线传输系统，将储能装置存电量信息发送给电动汽车用户终端。
其中，若干台所述LoRa网关路由器是指覆盖整个部署区域内，分布式协同工作的多台LoRa网关路由器；电量监测装置及LoRa通信装置是指整个部署区域内，且部署在储能装置内部的若干个电量监测装置及LoRa通信装置，包括控制模块、电量监测模块、LoRa通信模块、电源模块，电量监测模块选用电量监测芯片BQ34Z100；
电量监测装置及LoRa通信装置的控制模块，控制模块的核心器件为STC12C5A60S2型号的单片机，连接电量监测模块、LoRa通信模块和电源模块；将电量监测模块监测的数据收集通过LoRa通信模块上传给管理主机。
电量监测装置及LoRa通信装置的电量监测模块连接着控制模块，定时将探测到储能装置内部的电量数据送往控制模块；
电量监测装置及LoRa通信装置的电源模块连接着控制模块，该电源模块直接给控制模块、通过控制模块间接给电量监测模块和LoRa通信模块提供相应的工作电压。
管理主机管理储能装置的存电量信息；当电网电力过剩，储能装置电量达到上限值时，管理主机下调电动汽车充电的价格，并通过CDMA无线传输系统将充电优惠的消息通知附近的电动汽车，帮助附近的电动汽车定点充电，当电网电力不足，且储能装置的电力达到放电下限时，管理主机上调电动汽车充电的价格，并直接通知附近的电动汽车减少充电。
LoRa网关路由器采用了本地化、轻量级的设计。
本实施例的一个具体应用为：本发明通过电量监测装置及 LoRa通信装置监测储能装置的电量，通过LoRa网关路由器将数据传输给管理主机，通过管理主机的分析和整合，当电网电力过剩，储能装置电量达到上限值时，管理主机下调电动汽车充电的价格，并通过CDMA无线传输系统将充电优惠的消息通知充电桩附近的电动汽车，帮助附近的电动汽车定点充电，当电网电力不足，且储能装置的电力达到放电下限时，管理主机上调电动汽车充电的价格，并直接通知附近的电动汽车减少充电，通过价格的调控，管理储能装置内部的电量，便于控制充电桩的储能，减少能源浪费。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统，包括双向V2G充电桩充电系统和LoRa调控系统，其特征在于：所述双向V2G充电桩充电系统包括V2G充电站中的变压器、整流器、逆变器、DC/DC变换器、若干组储能装置和若干组充电桩，所述变压器初级侧连接交流电网，用于将电网的电力进行电压变换输出给V2G充电站或将V2G充电站的电力输出给电网，所述变压器通过所述整流器和所述DC/DC变换器与若干组所述储能装置相连，将降压后的交流电转换成直流电，通过所述DC/DC变换器调节电压，输送至所述储能装置内储存，所述储能装置通过所述DC/DC变换器与若干组所述充电桩相连，将所述储能装置内的直流电输送给所述充电桩，供给电动汽车充电，通过所述DC/DC变换器和所述逆变器与所述变压器连接，所述储能装置内的直流电通过所述DC/DC变换器调节电压，通过所述逆变器转换交流电，供给所述交流电网；所述LoRa调控系统包括若干台LoRa网关路由器、管理主机、若干个已部署在储能装置内部的电量监测装置及LoRa通信装置；所述管理主机，是设有管理数据库的管理主机；其中，管理数据库存储所有上传的储能装置存电量信息；所述电量监测装置及 LoRa通信装置通过LoRa网关路由器提供的无线数据链路连接所述管理主机上传储能装置存电量信息；所述管理主机搜索所述LoRa网关路由器覆盖面下的电动汽车用户终端，所述管理主机通过CDMA无线传输系统，将储能装置存电量信息发送给电动汽车用户终端。
2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统，其特征在于：若干台所述LoRa网关路由器是指覆盖整个部署区域内，分布式协同工作的多台LoRa网关路由器。
3.根据权利要求1所述的一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统，其特征在于：所述电量监测装置及LoRa通信装置是指整个部署区域内，且被部署在储能装置内部的若干个电量监测装置及LoRa通信装置，包括控制模块、电量监测模块、LoRa通信模块、电源模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统，其特征在于：所述电量监测装置及LoRa通信装置的控制模块，连接电量监测模块、LoRa通信模块和电源模块；将电量监测模块监测的数据收集通过LoRa通信模块上传给管理主机。
5.根据权利要求3所述的一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统，其特征在于：所述电量监测装置及LoRa通信装置的电量监测模块连接着控制模块，定时将探测到储能装置内部的电量数据送往控制模块。
6.根据权利要求3所述的一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统，其特征在于：电量监测装置及LoRa通信装置的电源模块连接着控制模块，该电源模块直接给控制模块、通过控制模块间接给电量监测模块和LoRa通信模块提供相应的工作电压。
7.根据权利要求1所述的一种基于LoRa通讯区域调控的双向V2G充电桩系统，其特征在于：所述管理主机管理储能装置的存电量信息；当电网电力过剩，储能装置电量达到上限值时，管理主机下调电动汽车充电的价格，并通过CDMA无线传输系统将充电优惠的消息通知附近的电动汽车，帮助附近的电动汽车定点充电，当电网电力不足，且储能装置的电力达到放电下限时，管理主机上调电动汽车充电的价格，并直接通知附近的电动汽车减少充电。
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