[發明專利]具有能量雙向流動功能的電動自行車電池集中充換電系統

有效

• 申請號: 202010855066.4
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112046328B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 儲金荻;葉磊;蔣朝暉
• 申請（專利權）人: 昆山貝思泰智能科技有限公司
• 主分類號: B60L53/60
• 分類號: B60L53/60;B60L53/80
• 代理公司: 蘇州高專知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32474
• 代理人: 冷泠

本發明具有能量雙向流動功能的電動自行車電池集中充換電系統，包括電能變換系統和監控系統；電能變換系統包括一個能量雙向流動的AC/DC變流器和多個能量雙向流動的DC/DC變流器，AC/DC變流器與多個DC/DC變流器通過直流母線連接，每個DC/DC變流器與一個電池連接；監控系統包括云端服務器、主控制器、AC/DC分布式控制器、DC/DC分布式控制器及電池BMS系統；主控制器通過無線網絡或者有線網絡與云端服務器通信，上傳充換電系統的運行狀態和運行參數，并接受云端服務器發下的指令；主控制器與AC/DC分布式控制器和DC/DC分布式控制器進行通信，下發運行模式及運行參數指令，并接收AC/DC變流器和DC/DC變流器的運行狀態、運行參數和事件上報。本發明可實現電池充換電柜的多種功能，在不同的功能之間進行切換，滿足不同的應用需求。

技術領域

本發明涉及電動自行車電池充換電領域，具體涉及集中式充換電裝置的電能變換架構及其控制方法，特別是具有能量雙向流動功能的電動自行車電池集中充換電系統。

背景技術

隨著新國標的實施，電動自行車越來越多采用輕量化、續航里程長、使用壽命久的鋰電池作為動力電池。同時，鋰電池本身的充電過程的安全性受到越來越多的關注。采用車電分離的集中式充換電方式具有集中管理、充電安全、換電高效的特點，目前常見的集中充換電裝置以滿足對電池進行安全快速充電及對二輪車進行高效換電為目標，其功率流向只能從電網通過充換電裝置流向電池，因而其電能變換架構多采用單相AC/DC變流器加單級或雙級DC/DC變流器的架構。隨著技術的發展，未來的集中充換電柜不僅僅作為電池充換電設備，還應具有更豐富的功能，如作為電網調峰調頻的一種分布式補充，或者社區的儲能應急電源，因此需要充換電裝置具有能量雙向流動的功能。

發明內容

本發明的目的是提供具有能量雙向流動功能的電動自行車電池集中充換電系統，解決目前的電動自行車集中充換電柜能量只能單向流動，無法滿足作為社區儲能應急電源、電網調峰調頻等更多功能的問題。

本發明通過如下技術方案實現上述目的：具有能量雙向流動功能的電動自行車電池集中充換電系統，包括電能變換系統和監控系統；所述電能變換系統包括一個能量雙向流動的AC/DC變流器和多個能量雙向流動的DC/DC變流器，AC/DC變流器與多個DC/DC變流器通過直流母線連接，每個DC/DC變流器與一個電池連接；所述監控系統包括云端服務器、主控制器、AC/DC分布式控制器、DC/DC分布式控制器及電池BMS系統；所述主控制器通過無線網絡或者有線網絡與云端服務器通信，上傳充換電系統的運行狀態和運行參數，并接受云端服務器發下的指令；所述主控制器與AC/DC分布式控制器和DC/DC分布式控制器進行通信，下發運行模式及運行參數指令，并接收AC/DC變流器和DC/DC變流器的運行狀態、運行參數和事件上報。

進一步的，所述系統具有充電模式、并網逆變模式、離網逆變模式三種工作模式，通過云端服務器下發相應指令到主控制器后進行相應的模式切換。

進一步的，在充電模式下，充換電系統的主控制器閉合進線的斷路器，AC/DC變流器控制直流母線電壓穩定，DC/DC變流器對每個電池進行恒壓恒流模式的充電控制，同時對電池的充電過程進行監控，充電過程的設備的各個狀態通過主控器上傳到云端服務器。

進一步的，在并網逆變模式下，充換電系統作為一種電網分布式調峰調頻的補充，該模式下，主控制器閉合進線的斷路器和負載開關，同時接收云端服務器的有功功率調度指令，并將指令發送給AC/DC分布式控制器，AC/DC變流器運行在并網電流源模態下，響應云端服務器的功率調度指令，同時，多個DC/DC變流器通過控制電池的充電放電，實現對直流母線的穩壓控制。

進一步的，所述在離網逆變模式下，充換電系統可以作為應急電源使用，該模式下，主控制器斷開進線斷路器，閉合負載開關，AC/DC變流器運行在電壓源模態下，逆變輸出交流電壓，給負載供電，同時，DC/DC變流器通過控制電池的放電，實現對直流母線的穩壓控制。