CN112060962A - 一种多电源智慧快充能量管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多电源智慧快充能量管理系统，本发明属于电动车充电技术领域，具体涉及一种多电源智慧快充能量管理系统。该系统包括多电源负荷监控模块，智能电流分配控制模块，蓄电池组件模块，充电桩组件模块，所述多电源负荷监控模块、蓄电池组件模块、充电桩组件模块均与智能电流分配控制模块电连接；所述智能电流分配控制模块还包括有一个以上的三相不平衡调节装置，所述三相不平衡调节装置的数量与外部电源数量相同且与多电源负荷监控模块电连接。本系统可充分利用多个外部电源的剩余负荷对电动车进行快充充电；且在快充充电的同时，能够改善多电源电能的质量；本系统结构简单、安装方便，便于在社区、学校、酒店等场所推广使用。

Description

一种多电源智慧快充能量管理系统

技术领域：

本发明属于电动车充电技术领域，具体涉及一种多电源智慧快充能量管理系统。

背景技术：

电动车的充电方式可分为交流充电、直流充电。其中交流充电，功率较小，充电时间较长，一般要6-8个小时，允许把电动车电池充满。同时对电网要求不高，一般的停车场，甚至普通的家庭电力网络就可以满足充电需求，可以把慢充充电桩安装到小区车库。与之相反的则是直流充电，特点是充电功率大，可以达到100-400kw,好处是充电快，一般三、四十分钟就可以充到电池容量的80％，但是对电池损害比较大，需要定期对电池放电并慢充一次，以延长电池使用寿命。这种充电方式多用于建设专业快充站，而且这样的快充站必须满足：电网在当地有足够的电力容量；有足够的空间(安全距离)安装专用变压器；可以安装相当规模的充电桩(否则不经济)；交通便利，充电车辆进出方便；

现有的交流充电与直流充电都存在缺点。交流充电桩的缺点是所需的充电时间较长，一般要6-8个小时，无法满足部分车主快速充电的需求；由于电网既定容量的限制，没法满足每个家庭都安装一个充电桩的需求，经常是一个小区只有少部分车主能装，大部分车主不能安装；直流充电缺点是对电网冲击较大，尤其是多台电动车同时充电时，现成的小区或办公楼既有电力网络无法满足短时间的高峰负荷，会影响用户原有电力负荷的正常使用，必须安装在有足够电力容量的专用场地，限制了它的使用范围；充电站作为城市的新生事物，在现有环境下，不光是场地不好找，而且在寸土寸金的城市建设一个相当面积的充电站，投资也非常巨大；这两种充电方式的共同缺点，在有峰、谷电价的地区，没有充分运用峰谷电价差。

现有技术公开了专利号为CN201720807006.9的一种智能充电系统，包括控制系统、电动车充电系统、智能设备充电站、汽车充电系统和供电系统，所述电动车充电系统、所述智能设备充电站和所述汽车充电系统均设置有无线通信装置，所述控制系统包括云服务器、核心控制装置和驱动装置，所述核心控制装置与所述云服务器连接，所述无线通信装置与所述云服务器连接，本实用新型可满足汽车、智能设备和电瓶车的充电，且本系统均通过智能化程度高，可通过智能设备与无线通信装置连接，核心控制装置通过监控与计算不同使用者的费用情况，通过云服务器与无线通信装置发送至使用者智能设备，使用者可直接通过智能设备进行缴费，无需人工监管，使用方便。该系统虽然可以实现无需人工监督，但仍然受限于电网容量的限制，且同时受限于使用场地的限制，不能方便的安装在各种场所。

发明内容

为解决上述问题，本发明的首要目的在于提供一种多电源智慧快充能量管理系统，该系统可充分利用多个外部电源的剩余负荷对电动车进行快充充电；

本发明的另一个目的在于提供一种多电源智慧快充能量管理系统，该系统可在快充充电的同时，改善多电源电能的质量；

本发明的最后一个目的在于提供一种多电源智慧快充能量管理系统，该系统结构简单、安装方便，便于在社区、学校、酒店等场所推广使用。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种多电源智慧快充能量管理系统，该系统包括：

多电源负荷监控模块，用于监控多个电源负荷使用情况；

智能电流分配控制模块，用于对管理系统快充能量进行智能分配；

蓄电池组件模块，用于管理系统能量的补充；

充电桩组件模块，用于对电动车进行快充充电；

所述多电源负荷监控模块、蓄电池组件模块、充电桩组件模块均与智能电流分配控制模块电连接；

所述智能电流分配控制模块包括有一个以上的三相不平衡调节装置，所述三相不平衡调节装置的数量与外部电源数量相同；三相不平衡调节装置模块用于直接引流或者变相后输出到重负荷相的方式改变电能质量。

进一步地，所述多电源负荷监控模块包括有变压器负荷监控子系统，所述变压器负荷监控子系统与智能电流分配控制模块电连接。

进一步地，所述变压器负荷监控子系统包括有一个以上用于原有负荷和充电负荷的智能采集模块，所述智能采集模块的数量与外部电源数量相同。

进一步地，所述智能采集模块与智能电流分配控制模块电连接，智能采集模块能够对多电源变压器的负荷进行实时监控和数据采集，便于智能电流分配控制模块合理分配充电系统的电量。

进一步地，所述智能电流分配控制模块包括有充电系统电源柜，所述充电系统电源柜与蓄电池组件电连接。所述充电系统电源柜可用AC/DC转换、升压及快充能量分配。

进一步地，所述三相不平衡调节装置与充电系统电源柜电连接，同时也与多电源负荷监控模块电连接。所述三相不平衡调节装置可用于将富裕功率变相后输出到负荷重的一相(或两相)，也可以直接将富裕功率引出到充电桩充电、或者引出给蓄电池组充电的方式，改善多电源电能的质量。

进一步地，所述智能电流分配控制模块还包括有充电系统控制柜，所述充电系统控制柜与充电系统电源柜、蓄电池组件模块、充电桩组件模块均电连接。所述充电系统控制柜用于接收和处理蓄电池组件模块、充电桩组件模块传输来的数据。

进一步地，所述蓄电池组件模块包括蓄电池组、蓄电池充放电柜，所述蓄电池组和蓄电池充放电柜电连接，所述蓄电池充放电柜与充电系统控制柜和充电系统电源柜均电连接。所述蓄电池组可在谷电价时段或用电低峰是时段储存电能，在峰电价时段以及电池车充电高峰时段为电动车充电提供电能。

进一步地，所述蓄电池组件模块还包括蓄电池监控子系统，所述蓄电池监控子系统与蓄电池充放电柜电连接，所述蓄电池监控子系统用于对蓄电池组充放电进行实时监控并将监控数据传输到充电系统电源柜，并与变压器负荷监控子系统进行集成联动。

进一步地，所述充电桩组件模块包括一个以上的充电桩，所述充电桩均电连接在充电系统控制柜上，所述充电系统控制柜可控制充电桩在快充与慢充之间进行切换，以及实施收费管理、定位、查找或运维等功能。

进一步地，所述充电桩组件模块包括充电桩监控子系统，所述充电桩监控子系统与充电桩均电连接，所述充电桩监控子系统用于监控充电桩的实时运行状况并将监控数据传输到充电系统控制柜。

进一步地，所述充电装桩控子系统包括有充电桩电流采集模块，所述充电桩电流采集模块与充电系统控制柜和充电桩均电连接，所述充电桩电流采集模块用于采集充电桩电流，并将数据传输到充电系统控制柜。

进一步地，所述智能电流分配控制模块与蓄电池监控子系统、充电桩监控子系统之间均电连接。

进一步地，车主需要对电动车慢充保养蓄电池时，可以通过智能电流分配控制模块，用快充充电头实现慢充功能。

进一步地，本系统的工作原理为：变压器负荷监控子系统模块实时监控多电源各变压器各相负荷的电流、电压等常规电力参数；充电桩监控子系统实时监控充电桩的实时所需负荷量并将监控数据反馈给智能电流分配控制模块；蓄电池模块实时监测储存电量；智能电流分配控制模块根据多电源各变压器实时负荷的三相不平衡情况、剩余负荷、蓄电池组的储存电量以及充电桩实时所需负荷量对电流进行分配和控制。

进一步地，智能电流分配控制模块对充电桩的实时所需负荷量与多电源变压器剩余负荷及三相不平衡进行监控分析后，会进行以下几种处理结果：

1、当电动车充电时，变压器负荷监控子系统对多电源各变压器进行负荷监控，得到变压器各相实时数据，按照三相不平衡严重程度、剩余容量大小，对各变压器随时进行排序，具体顺序为三相不平衡严重、中等、较轻、剩余容量最大、剩余容量其次、再次、最小。智能电流分配控制模块会严格按照排列顺序，控制引流开关自动投入，先按三相负荷不平衡的治理原则，将三相不平衡最严重变压器的其余两相富裕功率引出(如三相电流值中排在第二位的和最大之间的差距不超过2％,则该相不引流)，引出电流数值为该变压器最大相电流减该相实际电流；如果还不能满足快充电流需求，则将按照前面的变压器排列顺序，同样出现三相不平衡的变压器两相富裕功率依次引出，达到电能治理的目的；当所有出现三相不平衡的变压器引流结束，依然不够快充电流时，则按前述排位顺序，依次组合，但应同时实现用最少电源点快充的目的——即此时应优先把已经引流的变压器剩下的三相富裕功率用完，如果还不够才能投入排序最前，但还没有引流的变压器；所有相电流都是变直流升压后汇合，对电动车电池快充。

2、在充电过程中，如果用户的用电负荷突然增加，或者因为充电车辆增多，使得各变压器即时负荷达到原核定负荷，或者出现三相不平衡状态的改变，智能电流分配控制模块会按照各变压器的即时排序位置，自动控制各引流开关的投入，以满足快充电流需要；

3、当用户的多台变压器剩余容量全部引入，依然不能满足快充电流的需要时，则智能电流分配控制模块自动投入蓄电池电流，并合理分配蓄电池和各变压器的电流分配比例，原则上应该将各变压器核定负荷与即时负荷之间的富裕功率优先使用，快充充电时所需要的剩余电流分配给蓄电池；

4、在用户原有负荷接近核定负荷时，只用蓄电池组对电动车快充充电；

5、在充电过程中，如果用户的用电负荷突然减少，使得各变压器剩余容量增加，或者因为部分负荷的退出，出现三相不平衡状态的改变，或者因为充电车辆减少，又或者因为充电进程进入后半程，充电所需电流减少，则智能电流分配控制模块会按照各变压器的即时排序位置，自动控制各引流开关的退出，退出顺序是蓄电池、变压器即时排序最后一位……一直到变压器即时排序第一位；

6、当蓄电池电量小于某个阶段的设定最低值时，应在满足即时充电电池的情况下，立即按前述变压器排位顺序，引流充电，直至充到某储存电量设定值，以确保蓄电池备用电源的保障能力；

7、当没有电动车充电而又出现三相不平衡时，智能电流分配控制模块会控制三相不平衡装置将富裕功率变相后输出到负荷重的一相或两相。

本发明的有益效果是：首先，本系统包括有多电源负荷监控模块，可充分利用多个外部电源的剩余负荷对电动车进行快充充电；其次，本系统内设置有三相不平衡调节装置，可在满足快充充电的同时，兼顾改善多电源电能的质量；再次，本系统可以用蓄电池组确保在用户负荷高峰时的电动车充电能力；又再次，本系统可以享受峰谷电价差；最后，本系统结构简单、安装方便，便于在社区、学校、酒店等场所推广使用。

附图说明

图1是本发明的系统模块连接示意图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种多电源智慧快充能量管理系统，该系统包括：

多电源负荷监控模块，用于监控多个电源负荷使用情况；

智能电流分配控制模块，用于对管理系统快充能量进行智能分配；

蓄电池组件模块，用于管理系统能量的补充；

充电桩组件模块，用于对电动车进行快充充电；

所述多电源负荷监控模块、蓄电池组件模块、充电桩组件模块均与智能电流分配控制模块电连接；

所述智能电流分配控制模块包括有一个以上的三相不平衡调节装置，所述三相不平衡调节装置的数量与外部电源数量相同；三相不平衡调节装置模块用于直接引流或者变相后输出到重负荷相的方式改变电能质量。

在本实例中，所述多电源负荷监控模块包括有变压器负荷监控子系统，所述变压器负荷监控子系统与智能电流分配控制模块电连接。

在本实例中，所述变压器负荷监控子系统包括有一个以上用于原有负荷和充电负荷的智能采集模块，所述智能采集模块的数量与外部电源数量相同。

在本实例中，所述智能采集模块与智能电流分配控制模块电连接，智能采集模块能够对多电源变压器的负荷进行实时监控和数据采集，便于智能电流分配控制模块合理分配充电系统的电量。

在本实例中，所述智能电流分配控制模块包括有充电系统电源柜，所述充电系统电源柜与蓄电池组件电连接。所述充电系统电源柜可用AC/DC转换、升压及快充能量分配。

在本实例中，所述三相不平衡调节装置与充电系统电源柜电连接，同时也与多电源负荷监控模块电连接。所述三相不平衡调节装置可用于将富裕功率变相后输出到负荷重的一相(或两相)，也可以直接将富裕功率引出到充电桩充电、或者引出给蓄电池组充电的方式，改善多电源电能的质量。

在本实例中，所述智能电流分配控制模块还包括有充电系统控制柜，所述充电系统控制柜与充电系统电源柜、蓄电池组件模块、充电桩组件模块均电连接。所述充电系统控制柜用于接收和处理蓄电池组件模块、充电桩组件模块传输来的数据。

在本实例中，所述蓄电池组件模块包括蓄电池组、蓄电池充放电柜，所述蓄电池组和蓄电池充放电柜电连接，所述蓄电池充放电柜与充电系统控制柜和充电系统电源柜均电连接。所述蓄电池组可在谷电价时段或用电低峰是时段储存电能，在峰电价时段以及电池车充电高峰时段为电动车充电提供电能。

在本实例中，所述蓄电池组件模块还包括蓄电池监控子系统，所述蓄电池监控子系统与蓄电池充放电柜电连接，所述蓄电池监控子系统用于对蓄电池组充放电进行实时监控并将监控数据传输到充电系统电源柜，并与变压器负荷监控子系统进行集成联动。

在本实例中，所述充电桩组件模块包括一个以上的充电桩，所述充电桩均电连接在充电系统控制柜上，所述充电系统控制柜可控制充电桩在快充与慢充之间进行切换，以及实施收费管理、定位、查找或运维等功能。

在本实例中，所述充电桩组件模块包括充电桩监控子系统，所述充电桩监控子系统与充电桩均电连接，所述充电桩监控子系统用于监控充电桩的实时运行状况并将监控数据传输到充电系统控制柜。

在本实例中，所述充电桩监控子系统包括有充电桩电流采集模块，所述充电桩电流采集模块与充电系统控制柜和充电桩均电连接，所述充电桩电流采集模块用于采集充电桩电流，并将数据传输到充电系统控制柜。

在本实例中，所述智能电流分配控制模块与蓄电池监控子系统、充电桩监控子系统之间均电连接。

在本实例中，车主需要对电动车慢充保养蓄电池时，可以通过智能电流分配控制模块，用快充充电头实现慢充功能。

在本实例中，本系统的工作原理为：变压器负荷监控子系统模块实时监控多电源各变压器各相负荷的电流、电压等常规电力参数；充电桩监控子系统实时监控充电桩的实时所需负荷量并将监控数据反馈给智能电流分配控制模块；蓄电池模块实时监测储存电量；智能电流分配控制模块根据多电源各变压器实时负荷的三相不平衡情况、剩余负荷、蓄电池组的储存电量以及充电桩实时所需负荷量对电流进行分配和控制。

在本实例中，智能电流分配控制模块对充电桩的实时所需负荷量与多电源变压器剩余负荷及三相不平衡进行监控分析后，会进行以下几种处理结果：

1、当电动车充电时，变压器负荷监控子系统对多电源各变压器进行负荷监控，得到变压器各相实时数据，按照三相不平衡严重程度、剩余容量大小，对各变压器随时进行排序，具体顺序为三相不平衡严重、中等、较轻、剩余容量最大、剩余容量其次、再次、最小。智能电流分配控制模块会严格按照排列顺序，控制引流开关自动投入，先按三相负荷不平衡的治理原则，将三相不平衡最严重变压器的其余两相富裕功率引出(如三相电流值中排在第二位的和最大之间的差距不超过2％,则该相不引流)，引出电流数值为该变压器最大相电流减该相实际电流；如果还不能满足快充电流需求，则将按照前面的变压器排列顺序，同样出现三相不平衡的变压器两相富裕功率依次引出，达到电能治理的目的；当所有出现三相不平衡的变压器引流结束，依然不够快充电流时，则按前述排位顺序，依次组合，但应同时实现用最少电源点快充的目的——即此时应优先把已经引流的变压器剩下的三相富裕功率用完，如果还不够才能投入排序最前，但还没有引流的变压器；所有相电流都是变直流升压后汇合，对电动车电池快充。

2、在充电过程中，如果用户的用电负荷突然增加，或者因为充电车辆增多，使得各变压器即时负荷达到原核定负荷，或者出现三相不平衡状态的改变，智能电流分配控制模块会按照各变压器的即时排序位置，自动控制各引流开关的投入，以满足快充电流需要；

3、当用户的多台变压器剩余容量全部引入，依然不能满足快充电流的需要时，则智能电流分配控制模块自动投入蓄电池电流，并合理分配蓄电池和各变压器的电流分配比例，原则上应该将各变压器核定负荷与即时负荷之间的富裕功率优先使用，快充充电时所需要的剩余电流分配给蓄电池；

4、在用户原有负荷接近核定负荷时，只用蓄电池组对电动车快充充电；

5、在充电过程中，如果用户的用电负荷突然减少，使得各变压器剩余容量增加，或者因为部分负荷的退出，出现三相不平衡状态的改变，或者因为充电车辆减少，又或者因为充电进程进入后半程，充电所需电流减少，则智能电流分配控制模块会按照各变压器的即时排序位置，自动控制各引流开关的退出，退出顺序是蓄电池、变压器即时排序最后一位……一直到变压器即时排序第一位；

6、当蓄电池电量小于某个阶段的设定最低值时，应在满足即时充电电池的情况下，立即按前述变压器排位顺序，引流充电，直至充到某储存电量设定值，以确保蓄电池备用电源的保障能力；

7、当没有电动车充电而又出现三相不平衡时，智能电流分配控制模块会控制三相不平衡装置将富裕功率变相后输出到负荷重的一相或两相。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多电源智慧快充能量管理系统，其特征在于，该系统包括：

多电源负荷监控模块，用于监控多个电源负荷使用情况；

智能电流分配控制模块，用于对管理系统快充能量进行智能分配；

蓄电池组件模块，用于管理系统能量的补充；

充电桩组件模块，用于对电动车进行快充充电；

所述多电源负荷监控模块、蓄电池组件模块、充电桩组件模块均与智能电流分配控制模块电连接；

所述智能电流分配控制模块包括有一个以上的三相不平衡调节装置，所述三相不平衡调节装置的数量与外部电源数量相同且与多电源负荷监控模块电连接。

2.如权利要求1所述的一种多电源智慧快充能量管理系统，其特征在于，所述多电源负荷监控模块包括有变压器负荷监控子系统，所述变压器负荷监控子系统与智能电流分配控制模块电连接。

3.如权利要求2所述的一种多电源智慧快充能量管理系统，其特征在于，所述变压器负荷监控子系统包括有一个以上的智能采集模块，所述智能采集模块的数量与外部电源数量相同，智能采集模块与智能电流分配控制模块电连接。

4.如权利要求1所述的一种多电源智慧快充能量管理系统，其特征在于，所述智能电流分配控制模块包括有充电系统电源柜，所述充电系统电源柜与蓄电池组件电连接，且充电系统电源柜与三相不平衡调节装置电连接。

5.如权利要求4所述的一种多电源智慧快充能量管理系统，其特征在于，所述智能电流分配控制模块还包括有充电系统控制柜，所述充电系统控制柜与充电系统电源柜、蓄电池组件模块、充电桩组件模块均电连接。

6.如权利要求4所述的一种多电源智慧快充能量管理系统，其特征在于，所述蓄电池组件模块包括蓄电池组、蓄电池充放电柜，所述蓄电池组和蓄电池充放电柜电连接，所述蓄电池充放电柜与充电系统控制柜和充电系统电源柜均电连接。

7.如权利要求6所述的一种多电源智慧快充能量管理系统，其特征在于，所述蓄电池组件模块还包括蓄电池监控子系统，所述蓄电池监控子系统与蓄电池充放电柜电连接。

8.如权利要求5所述的一种多电源智慧快充能量管理系统，其特征在于，所述充电桩组件模块包括一个以上的充电桩，所述充电桩均电连接在充电系统控制柜上。

9.如权利要求8所述的一种多电源智慧快充能量管理系统，其特征在于，所述充电桩组件模块包括充电桩监控子系统，所述充电桩监控子系统与充电桩均电连接。

10.如权利要求9所述的一种多电源智慧快充能量管理系统，其特征在于，所述充电桩监控子系统包括有充电桩电流采集模块，所述充电桩电流采集模块与充电系统控制柜和充电桩均电连接。

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