[發(fā)明專利]高電能質(zhì)量電動汽車充電系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310014912.X
• 申請日: 2013-01-15
• 公開（公告）號: CN103023117A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祝文姬;高立克;周柯;吳智丁;吳麗芳;俞小勇;李克文;李珊;吳劍豪
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/02;H02J3/18;H02M7/72
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 45104
• 代理人: 楊立華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力配電系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種高電能質(zhì)量電動汽車充電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

截止2011年底，南方電網(wǎng)公司已在廣州、深圳、珠海、中山、南寧、柳州、桂林、昆明、海口、肇慶共建成15座充換電站、2953個充電樁，累計充換電次數(shù)約4.9萬次，充換電電量約244萬千瓦時。目前，廣州賽馬場、科學(xué)城電動汽車換電站體驗中心項目正在如期建設(shè)中，為電動汽車的推廣使用起到良好的示范、引導(dǎo)、服務(wù)作用；而國家電網(wǎng)公司共建成了111座電動汽車充換電站，8930臺充電機(jī)，7245臺交流充電樁，覆蓋國網(wǎng)范圍內(nèi)26個省市。2008年北京奧運會電動汽車采用電池更換方式進(jìn)行電能補(bǔ)給，共采用2臺快速換電機(jī)器人，30組備用電池，能滿足50-100輛電動公交車的換電需求。2010年上海世博會，共運營120輛純電動公交車，配套換電站具有8臺快速換電機(jī)器人，112組備用電池；2012年3月15日，位于北京朝陽區(qū)高安屯循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園的高安屯電動汽車充換電站正式投運，該站是國際上規(guī)模最大、服務(wù)能力最強(qiáng)的電動汽車充換電站，標(biāo)志著國家電網(wǎng)公司智能充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)取得重大成果。其中，電動汽車充電設(shè)施的性能成為電動汽車產(chǎn)業(yè)順利推進(jìn)的要素之一，它不僅決定了電動汽車蓄電池的穩(wěn)定性、充電次數(shù)、壽命長短，還直接影響到用戶的駕車體驗。

然而，目前運營的電動汽車直流充電機(jī)是由電力電子變換電路等組成，導(dǎo)致諧波產(chǎn)生及功率因數(shù)較低，影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。因此，需要投入無功補(bǔ)償裝置和濾波裝置以配合使用，從而加大了占地面積，并增加了額外的資金投入。此外，已經(jīng)充滿電的電動汽車電池包放電，通過放電電阻負(fù)載進(jìn)行放電，不能有效利用電能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種高電能質(zhì)量電動汽車充電系統(tǒng)，以減少電動汽車充電系統(tǒng)對電網(wǎng)的諧波電流含量和無功功率，改善電網(wǎng)電能質(zhì)量，此外，還能實現(xiàn)能量正反兩個方向的流動，即可運行在整流狀態(tài)，從電網(wǎng)側(cè)輸送能量，也可運行在逆變狀態(tài)，向負(fù)載輸送能量，使系統(tǒng)接近單位功率因數(shù)運行，提高電力資源的利用效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用以下技術(shù)方案：高電能質(zhì)量電動汽車充電系統(tǒng)，主要由動力電池包柜、空調(diào)負(fù)載、充電機(jī)柜、充放電監(jiān)控系統(tǒng)、后臺主站、漏電斷路器等組成，動力電池包柜包括電池管理系統(tǒng)（BMS）及高壓器件單元、電動汽車電池包、直流充電接口，充電機(jī)柜包括充電監(jiān)控單元、直流充電機(jī)、交流輸入及保護(hù)單元、電能計量裝置、逆變器；動力電池包柜通過線纜連接充放電監(jiān)控系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)（以下簡稱BMS）通過CAN轉(zhuǎn)以太網(wǎng)接入PC機(jī)實現(xiàn)對電池實時監(jiān)控，充電監(jiān)控單元通過以太網(wǎng)接入后臺主站系統(tǒng)和主站建立通信信道；充電機(jī)柜的逆變器連接漏電斷路器再連接空調(diào)負(fù)載，用于對已經(jīng)充滿電的電動汽車電池包放電并給空調(diào)負(fù)載供電；充電機(jī)柜從三相四線電網(wǎng)取電，直流充電機(jī)將交流電變換為直流電，為電動汽車電池包充電；充電機(jī)柜的面板主要包括工作狀態(tài)指示單元、觸摸屏、插卡槽、急停按鈕、充電主控板、輔助電源等；直流充電機(jī)采用基于電壓型PWM整流器的電動汽車充電機(jī)，包括三相逆變器和高頻DC/DC變換器；三相逆變器為一般電壓型逆變器，由3個開關(guān)臂共6個功率開關(guān)組成，其交流側(cè)通過三相電感并網(wǎng)，直流側(cè)通過電容連接下一級電路；高頻DC/DC變換器由單相全橋逆變器、高頻耦合變壓器和低壓全波整流器構(gòu)成，單相全橋逆變器為電壓型逆變器，由2個橋臂共4個功率開關(guān)管組成；PWM整流器的控制系統(tǒng)采用傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)電壓外環(huán)和無差拍控制電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)；此外，系統(tǒng)增加逆變器環(huán)節(jié)使系統(tǒng)能根據(jù)電網(wǎng)的負(fù)荷變化情況（即高峰、低谷等時段）與電池包連接進(jìn)行充電，或者與空調(diào)負(fù)載連接進(jìn)行放電，實現(xiàn)能量正反兩個方向的流動（即可運行在整流狀態(tài)，從電網(wǎng)側(cè)輸送能量，也可運行在逆變狀態(tài)，向負(fù)載輸送能量，使系統(tǒng)接近單位功率因數(shù)運行，提高電力資源的利用效率）。

通信信道通過485通信總線將直流充電機(jī)模塊的輸出電壓和電流、模塊保護(hù)和告警信息上傳給充電監(jiān)控單元；直流充電機(jī)也通過485通信總線接受并執(zhí)行充電監(jiān)控單元下發(fā)的控制命令。

充電機(jī)柜與電動汽車的電池管理系統(tǒng)（BMS）信息交互的監(jiān)控終端使用CAN與電動汽車電池柜連接進(jìn)行通信，監(jiān)控電池箱工作狀態(tài)以保證充電安全，獲取動力電池充電參數(shù)；獲取電池充電需求參數(shù)，并實時調(diào)整充電參數(shù)；獲取充電過程中充電電池狀態(tài)；獲取蓄電池單體的工作狀態(tài)信息；接收BMS終端充電請求；獲取BMS統(tǒng)計的充電信息；監(jiān)控動力電池包整包的充電電壓、充電電流等數(shù)據(jù)，監(jiān)控單體電池的最高電壓、最低電壓、最高溫度，監(jiān)控充電SOC等。