[發明專利]基于雙向能量緩存的充電樁功率提升系統及方法

有效

• 申請號: 201910506450.0
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110336309B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 張放;楊甜甜;王小君;和敬涵;許寅;吳翔宇;何大偉;嚴英
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J7/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 鄒芳德

1.一種基于雙向能量緩存的充電樁功率提升系統，其特征在于：

在交流慢充樁相連有提供交流電源的慢充接口，所述慢充接口連接有AC/DC變換器；

所述AC/DC變換器通過直流母線連接有第一DC/DC變換器和第二DC/DC變換器；其中，所述AC/DC變換器用于為所述直流母線提供電能；

所述第一DC/DC變換器連接有能量緩存控制器，所述電能通過所述第一DC/DC變換器在所述直流母線和所述能量緩存控制器間雙向流動；

所述第二DC/DC變換器連接直流快充接口，所述第二DC/DC變換器用于將由直流母線提供的電能轉換為直流快充標準電壓，通過所述直流快充接口為電動汽車充電；

所述能量緩存控制器連接有多個可移動儲能裝置，所述能量緩存控制器用于通過優化各個MOSFET開關管的開關狀態實現所有可移動儲能裝置的最優拓撲連接；能量緩存控制器內通過動態控制MOSFET開關的斷開和閉合實現多個可移動儲能裝置的連接拓撲的改變，實現不同移動儲能裝置串聯或并聯方式的改變；

所述可移動儲能裝置可根據各個充電樁的使用情況進行移動調度，實現能量的流動；

所述能量緩存控制器控制所述MOSFET開關管的最優開關狀態同時滿足條件一、條件二和條件三；其中，

條件一：能量緩存控制器下的所有可移動儲能裝置的總電量E大于負載消耗電量E₀的α倍，其中α為能量緩存的電量冗余系數；

條件二：能量緩存控制器下的所有可移動儲能裝置的總電壓V大于充電樁功率提升系統直流母線電壓V₀的β倍，其中β為能量緩存的電壓冗余系數；

條件三：能量緩存控制器下的所有可移動儲能裝置的總最大放電功率P大于充電樁負載消耗功率P₀的γ倍，其中γ為能量緩存的功率冗余系數。

2.一種利用如權利要求1所述的基于雙向能量緩存的充電樁功率提升系統的充電樁功率提升方法，其特征在于，包括如下流程步驟：

步驟S110：確定所有可移動儲能裝置的大于負載消耗電量E₀的α倍的總電量E；其中，α為能量緩存的電量冗余系數；

步驟S120：確定所有可移動儲能裝置的大于直流母線電壓V₀的β倍的總電壓V；其中，β為能量緩存的電壓冗余系數；

步驟S130：確定所有可移動儲能裝置的大于負載消耗功率P₀的γ倍的總最大放電功率P；其中，γ為能量緩存的功率冗余系數；

步驟S140：根據E、V和P，結合非線性優化算法求解各個MOSFET開關管的最優開關狀態，實現各個可移動儲能裝置連接拓撲的動態改變。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S110中，所述總電量E滿足：

其中，SOC_i為第i個可移動儲能裝置的電池荷電狀態，C_i為第i個可移動儲能裝置的電池容量，U為當前充電樁中所有可移動儲能裝置的集合。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述α的取值范圍為1.2-1.5。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟S120中，所述總電壓V滿足：

其中，V_i為第i個可移動儲能裝置的開路電壓。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述β的取值范圍為2-3。

7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟S130中，所述總最大放電功率P滿足：

其中，P_i為第i個可移動儲能裝置的最大放電功率。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述γ的取值范圍為2-5。