一種電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)與配電網(wǎng)的優(yōu)化配置方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)與配電網(wǎng)的優(yōu)化配置方法，該方法在充電過程中檢測(cè)電動(dòng)汽車電池組的單體鋰離子電池的狀態(tài)，根據(jù)電池狀態(tài)及配電網(wǎng)狀態(tài)，進(jìn)行均衡地、自適應(yīng)地充電，減少充電給配電網(wǎng)帶來的沖擊，延長(zhǎng)電池使用壽命，該方法還可以實(shí)時(shí)檢測(cè)和濾除充電過程中向配電網(wǎng)注入的諧波。本方法可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車電池和配電網(wǎng)之間最優(yōu)充電方式的配置。
【專利說明】-種電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)與配電網(wǎng)的優(yōu)化配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉一種電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)與配電網(wǎng)的優(yōu)化配置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電動(dòng)汽車可以減少人類對(duì)石油資源的依賴，隨著全球石油資源日漸枯竭，與傳統(tǒng) 的燃油汽車相比，電動(dòng)汽車備受青睞。電動(dòng)汽車形成規(guī)?；瘧?yīng)用后，將對(duì)充電設(shè)施發(fā)展和電 網(wǎng)運(yùn)行帶來新的挑戰(zhàn)：（1)引發(fā)新的負(fù)荷增長(zhǎng)；對(duì)電網(wǎng)升級(jí)改造和規(guī)劃建設(shè)提出更高要求； 加大配電網(wǎng)運(yùn)行管理難度。在智能電網(wǎng)背景下，對(duì)電動(dòng)汽車充電實(shí)施智能管理，可避免電動(dòng) 汽車充電需求對(duì)電網(wǎng)造成的不利影響，并提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率。（2)電動(dòng)汽車在充放電的過 程中，會(huì)在充電站的電網(wǎng)中加入多種各次諧波，因此在電動(dòng)汽車充電站中，必須采取有效的 措施治理注入電網(wǎng)中的諧波電流，把諧波電流控制在某一限值，是消除和減少電動(dòng)汽車諧 波和提高系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要工作。
[0003] 在智能電網(wǎng)背景下，對(duì)電動(dòng)汽車充電實(shí)施智能管理，可避免電動(dòng)汽車充電需求對(duì) 電網(wǎng)造成的不利影響，并提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)與配電網(wǎng)的優(yōu)化配置方法， 該方法在充電過程中檢測(cè)電動(dòng)汽車電池組的單體鋰離子電池的狀態(tài)，根據(jù)電池狀態(tài)及配電 網(wǎng)狀態(tài)，進(jìn)行均衡地、自適應(yīng)地充電，減少充電給配電網(wǎng)帶來的沖擊，延長(zhǎng)電池使用壽命，該 方法還可以實(shí)時(shí)檢測(cè)和濾除充電過程中向配電網(wǎng)注入的諧波。本方法可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車電 池和配電網(wǎng)之間最優(yōu)充電方式的配置。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)與配電網(wǎng)的優(yōu)化配置方 法，該智能充電系統(tǒng)包括：電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊，多個(gè)充電模塊，充電管理模塊，交流/直 流變換器，配電網(wǎng)檢測(cè)模塊，濾波模塊和無線通信模塊，該方法包括如下步驟：
[0006] (1)使用電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)電動(dòng)汽車的各個(gè)電池組的充電狀態(tài)；
[0007] (2)使用配電網(wǎng)檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)配電網(wǎng)的電壓波動(dòng)情況和充電系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)的 諧波注入情況；
[0008] (3)用于根據(jù)當(dāng)前電池充電狀態(tài)以及配電網(wǎng)的電壓波動(dòng)情況，上述充電管理模塊 制定適當(dāng)?shù)某潆姴呗裕刂粕鲜雒總€(gè)充電模塊對(duì)單個(gè)電池組的充電功率，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各電池 組的均衡充電；
[0009] (4)根據(jù)諧波注入情況，使用濾波模塊，實(shí)時(shí)消除充電過程中產(chǎn)生的諧波。
[0010] 優(yōu)選的，所述無線通信模塊包括無線信號(hào)發(fā)出單元和無線信號(hào)接收單元，無線信 號(hào)發(fā)出單元設(shè)置成與電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊相連，無線信號(hào)接收單元設(shè)置成與充電管理模 塊相連，在步驟（1)中，無線信號(hào)發(fā)出單元將電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊檢測(cè)到的各電池組充 電狀態(tài)發(fā)送給無線信號(hào)接收單元，由無線信號(hào)接收單元傳遞給充電管理模塊。
[0011] 優(yōu)選的，在步驟（3)中，各電池組并聯(lián)連接在所述充電模塊的電池端，通過所述充 電模塊進(jìn)行充電。
[0012] 優(yōu)選的，所述充電管理模塊包括控制器和與每個(gè)電池組對(duì)應(yīng)的充電模塊相連的均 衡器，在步驟（3)中，所述控制器根據(jù)各電池組的充電信息對(duì)各均衡器發(fā)出指令，各均衡器 根據(jù)指令來控制與各充電模塊對(duì)各電池組的充電功率。
[0013] 優(yōu)選的，在步驟（3)中，使得電能雙向流動(dòng)，即交流/直流變換器的連接各個(gè)充電 模塊的總線可通過各個(gè)充電模塊為各電池組充電，各電池組也可將能量通過各自的充電模 塊反饋給上述總線，從而將電能沖給其他電池組，可實(shí)現(xiàn)不同物理位置的兩個(gè)電池組之間， 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的能量交換，還可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)電池之間，多對(duì)一的能量交換。
[0014] 優(yōu)選的，在步驟（3)中，電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)采集個(gè)電池組中每節(jié)單體電 池的電壓值，并判斷各節(jié)單體電池的電壓值是否超過預(yù)設(shè)的閾值，當(dāng)采集到某一單體電池 的電壓值超過預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，輸出控制信號(hào)至充電管理模塊，充電管理模塊控制充電模塊 將的充電電流值降低到預(yù)設(shè)的均衡電流值。
[0015] 優(yōu)選的，所述電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊，具有檢測(cè)各電池組的充電電流的高精度電 流傳感器以及微處理器，在步驟（1)中所述高精度電流傳感器將充電電流信號(hào)發(fā)給所述微 處理器，所述微處理器根據(jù)充電電流信號(hào)確定充電時(shí)間、充電功率，并通過無線通信模塊， 將充電時(shí)間和充電功率發(fā)送給充電管理模塊。
[0016] 優(yōu)選的，在步驟⑵中，所述電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊和所述充電管理模塊，不停地 通過無線通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，計(jì)算修正充電曲線，實(shí)時(shí)地進(jìn)行控制；同時(shí)，所述充電管 理模塊不斷地通過配電網(wǎng)檢測(cè)模塊從配電網(wǎng)獲取當(dāng)前電壓波動(dòng)情況，充電管理模塊會(huì)根據(jù) 電壓波動(dòng)情況計(jì)算出配電網(wǎng)允許的最大充電電流及電動(dòng)汽車當(dāng)前的參數(shù)重新加權(quán)計(jì)算充 電曲線，從而始終實(shí)現(xiàn)最優(yōu)充電配置。
[0017] 優(yōu)選的，在步驟（4)中，諧波的檢測(cè)和濾除采用如下方法：通過采用雙階段間諧波 檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)，第一階段基于加窗插值FFT方法提取諧波分量，并將其從原信號(hào)中濾除掉； 第二階段再次進(jìn)行加窗插值FFT方法提取間諧波分量，從而去除該間諧波分量；具體如下：
[0018] a、諧波分量的檢測(cè)和濾除：
[0019] 信號(hào)中諧波頻率成分X(η)，由式（1)表示
[0020] xw(n) = X (n) *wl (η)............................................................ (1)
[0021] 式⑴中：η = 0，1，2，……;xw (η)為加窗截?cái)嗪笮蛄?；wl (η)為第一階段諧波檢 測(cè)選取的窗函數(shù)；
[0022] 式⑴中信號(hào)的諧波頻率成分x(n)可以表示為諧波分量χΗ(η)和間諧波分量 xl (η)之和，則式（1)由式⑵表示
[0023] xw(n) = [xH(n)+xl (η) ] *wl (η) = χΗ(η) *wl (η)+xl (η) *wl (η)............(2)
[0024] 式（2)中，χΗ(η)為理論計(jì)算的諧波分量，
[0025] 根據(jù)式（2)，利用加窗插值FFT方法得到實(shí)際檢測(cè)出的諧波分量χΗΙ (η)，并利用濾 波模塊將其從原信號(hào)中濾除；
[0026] b、間諧波分量的檢測(cè)和濾除：
[0027] 通過步驟a后，信號(hào)中諧波頻率成分X (η)，由式（3)表示
[0028] X，w(n) = [xH(n)-xHl (n)+xl (n) ]*w2 (η).......................................(3)
[0029] 式中：Χ' w (η)為濾除諧波分量計(jì)算值后序列；w2 (η)為第二階段諧波檢測(cè)選取的 窗函數(shù)；
[0030] 要保證第一階段a的計(jì)算精度，即要求εΗ = ΧΗ(η)-χΗ1(η)盡量小，將εΗ = 0 簡(jiǎn)化處理后，則式（3)由式（4)表示
[0031] X，w (n) = xl (n) *w2 (η)...................................................... (4)
[0032] 根據(jù)式（4)，利用加窗插值FFT方法得到實(shí)際檢測(cè)出的間諧波分量xl (η)，并利用 濾波模塊將其從原信號(hào)中濾除。
[0033] 本發(fā)明提供的電動(dòng)汽車充電方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1)可以實(shí)時(shí)的檢測(cè)各電池組的 充電情況以及配電網(wǎng)的供電情況，并對(duì)各電池組進(jìn)行均衡充電，優(yōu)化充電過程，避免在充電 過程中對(duì)單個(gè)電池組的沖擊以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊。（2)實(shí)時(shí)檢測(cè)和濾除充電系統(tǒng)給配電網(wǎng)帶 來的諧波，減少充電系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)的危害；（3)在電池和充電控控制模塊之間采用無線通 信，減少系統(tǒng)的接線，提高了充電過程的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034] 圖1不出了本發(fā)明的電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的框圖；
[0035] 圖2示出了圖1中系統(tǒng)中的充電管理模塊、充電模塊及無線通信模塊的組成；
[0036] 圖3示出了圖1中系統(tǒng)中的濾波模塊的具體組成；
[0037] 圖4示出了圖1中的充電系統(tǒng)與配電網(wǎng)優(yōu)化配置方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的一種電動(dòng)汽車智能充電系統(tǒng)的框圖，該電動(dòng)汽車智能 充電系統(tǒng)包括：與配電網(wǎng)1連接交流/直流變換器2,用于將配電網(wǎng)1的交流電轉(zhuǎn)換為直流 電，所述交流/直流變換器2包括電流變換模塊和PWM脈寬調(diào)制模塊，所述電流變換模塊將 輸入的220V市電經(jīng)整流變換得到一定的充電電流，所述PWM脈寬調(diào)制模塊根據(jù)控制信號(hào)， 來控制交流/直流變換器2的輸出；配電網(wǎng)檢測(cè)模塊4,用于實(shí)時(shí)檢測(cè)配電網(wǎng)的電壓波動(dòng) 情況和充電系統(tǒng)注入配電網(wǎng)的諧波；濾波模塊4,用于實(shí)時(shí)消除充電系統(tǒng)注入配電網(wǎng)1的諧 波；多個(gè)充電模塊5,用于對(duì)電動(dòng)汽車的多個(gè)電池組進(jìn)行充電；充電管理模塊6,用于根據(jù)當(dāng) 前電池充電狀態(tài)和配電網(wǎng)電壓波動(dòng)情況，控制上述每個(gè)充電模塊5對(duì)單個(gè)電池組的充電功 率，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各電池組的均衡充電；電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊8,用于實(shí)時(shí)檢測(cè)電動(dòng)汽車的各 個(gè)電池組的充電狀態(tài)；無線通信模塊7,用于電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊7和充電管理模塊6之 間的通信。
[0039] 圖2示出了圖1中系統(tǒng)中的充電管理模塊、充電模塊及無線通信模塊的組成。充 電管理模塊6包括控制器61和均衡器1-η。多個(gè)充電模塊5包括分別與電池組1-η對(duì)應(yīng)的 充電模塊1-η。所述均衡器1-η分別對(duì)應(yīng)，所述控制器61根據(jù)各電池組的充電信息對(duì)各均 衡器發(fā)出指令，各均衡器1-η根據(jù)指令來控制與充電模塊1-η對(duì)電池組1-η的充電功率，其 中電池組1-η的充電信息由所述無線通信模塊7來傳遞。所述充電模塊1-η由雙向電子開 關(guān)組成。所述均衡器1-η可為PWM信號(hào)發(fā)生器，用于向充電模塊1-η的雙向電子開關(guān)發(fā)出 控制信號(hào)，以控制所述雙向電子開關(guān)的開斷。所述電子雙向開關(guān)，可以采用本領(lǐng)域成熟的任 何能實(shí)現(xiàn)電能雙向流動(dòng)的電子開關(guān)。
[0040] 所述無線通信模塊7包括無線信號(hào)發(fā)出單元和無線信號(hào)接收單元，無線信號(hào)發(fā)出 單元設(shè)置成與電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊8相連，無線信號(hào)接收單元設(shè)置成與充電管理模塊6 的控制器61相連，無線信號(hào)發(fā)出單元將電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊8檢測(cè)到的各電池組充電狀 態(tài)發(fā)送給無線信號(hào)接收單元，由無線信號(hào)接收單元傳遞給充電管理模塊6的控制器61。所 述電池組充電狀態(tài)，包括當(dāng)前充電電壓，充電電流，充電時(shí)間，電池溫度以及SOC值等。
[0041] 電池組1-n，并聯(lián)連接在所述充電模塊1-n的電池端，通過所述充電模塊1-n分別 進(jìn)行充電。所述電池組1-n優(yōu)選為鋰電池組。
[0042] 所述智能充電系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，交流/直流變換器2的連接各個(gè)充電 模塊的總線21可通過充電模塊1-n為電池組1-n充電，電池組1-n也可將能量通過各自的 充電模塊1-n反饋給上述總線，從而將電能沖給其他電池組，以實(shí)現(xiàn)不同物理位置的兩個(gè) 電池組之間，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的能量交換，還可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)電池之間，多對(duì)一的能量交換。這將有利 于提高電池組整體能量均衡效率和均衡速度。
[0043] 圖3示出了本發(fā)明的濾波模塊3的具體組成，所述濾波模塊3由C型濾波器31和 有源濾波器（AFC) 33通過耦合變壓器32連接而構(gòu)成，與多個(gè)充電模塊并聯(lián)。在達(dá)到減少諧 波的目的的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)壓、無功補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。有源濾波器為智能功率模塊構(gòu)成的 電壓型逆變器，解決諧波動(dòng)態(tài)補(bǔ)償問題。耦合變壓器實(shí)現(xiàn)有源濾波器和無源濾波器的電氣 隔離，并根據(jù)兩者的電壓、電流等級(jí)來選擇合適的變比。無源濾波器主要由單調(diào)諧濾波器組 成，利用電感和電容在特征諧波頻率處阻抗很小的特點(diǎn)，將負(fù)載中的該次諧波電流引入單 調(diào)諧濾波器。
[0044] 圖4示出了本發(fā)明方法的主要步驟：
[0045] (1)使用電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模8塊實(shí)時(shí)檢測(cè)電動(dòng)汽車的各個(gè)電池組1-n的充電狀 態(tài)；
[0046] (2)使用配電網(wǎng)檢測(cè)模塊4實(shí)時(shí)檢測(cè)配電網(wǎng)1的電壓波動(dòng)情況和充電系統(tǒng)對(duì)配電 網(wǎng)的諧波注入情況；
[0047] (3)用于根據(jù)當(dāng)前電池組1-n充電狀態(tài)以及配電網(wǎng)1的電壓波動(dòng)情況，上述充電管 理模塊制定適當(dāng)?shù)某潆姴呗裕刂粕鲜雒總€(gè)充電模塊對(duì)單個(gè)電池組1-n的充電功率，以實(shí) 現(xiàn)對(duì)各電池組的均衡充電；
[0048] (4)根據(jù)諧波注入情況，使用濾波模塊3,實(shí)時(shí)消除充電過程中產(chǎn)生的諧波。
[0049] 在步驟⑴中，無線信號(hào)發(fā)出單元將電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊8檢測(cè)到的各電池組 1-n充電狀態(tài)發(fā)送給無線信號(hào)接收單元，由無線信號(hào)接收單元傳遞給充電管理模塊6。
[0050] 在步驟（3)中，各電池組1-n并聯(lián)連接在所述充電模塊1-n的電池端，通過所述充 電模塊1-n進(jìn)行充電。
[0051] 所述電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊8,具有檢測(cè)各電池組的充電電流的高精度電流傳感 器以及微處理器，在步驟（1)中所述高精度電流傳感器將充電電流信號(hào)發(fā)給所述微處理 器，所述微處理器根據(jù)充電電流信號(hào)確定充電時(shí)間、充電功率，并通過無線通信模塊，將充 電時(shí)間和充電功率發(fā)送給充電管理模塊6。
[0052] 在步驟⑶中，所述控制器61根據(jù)各電池組1-n的充電信息對(duì)各均衡器發(fā)出指 令，各均衡器1-n根據(jù)指令來控制與各充電模塊1-n對(duì)各電池組1-n的充電功率。
[0053] 在步驟（3)中，使得電能雙向流動(dòng)，即交流/直流變換器2的連接各個(gè)充電模塊的 總線21可通過各個(gè)充電模塊1-n為各電池組1-n充電，各電池組1-n也可將能量通過各自 的充電模塊反饋給上述總線21，從而將電能沖給其他電池組，可實(shí)現(xiàn)不同物理位置的兩個(gè) 電池組之間，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的能量交換，還可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)電池之間，多對(duì)一的能量交換。
[0054] 在步驟（3)中，電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊8實(shí)時(shí)采集個(gè)電池組中每節(jié)單體電池的電 壓值，并判斷各節(jié)單體電池的電壓值是否超過預(yù)設(shè)的閾值，當(dāng)采集到某一單體電池的電壓 值超過預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，輸出控制信號(hào)至充電管理模塊，充電管理模塊控制充電模塊將的充 電電流值降低到預(yù)設(shè)的均衡電流值。
[0055] 在步驟（2)中，所述電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊8和所述充電管理模塊6,不停地通過 無線通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，計(jì)算修正充電曲線，實(shí)時(shí)地進(jìn)行控制；同時(shí)，所述充電管理模 塊6不斷地通過配電網(wǎng)檢測(cè)模塊從配電網(wǎng)獲取當(dāng)前電壓波動(dòng)情況，充電管理模塊6會(huì)根據(jù) 電壓波動(dòng)情況計(jì)算出配電網(wǎng)允許的最大充電電流及電動(dòng)汽車當(dāng)前的參數(shù)重新加權(quán)計(jì)算充 電曲線，從而始終實(shí)現(xiàn)最優(yōu)充電配置。
[0056] 在步驟（4)中，諧波的檢測(cè)和濾除采用如下方法：通過采用雙階段間諧波檢測(cè)方 法實(shí)現(xiàn)，第一階段基于加窗插值FFT方法提取諧波分量，并將其從原信號(hào)中濾除掉；第二階 段再次進(jìn)行加窗插值FFT方法提取間諧波分量，從而去除該間諧波分量；具體如下：
[0057] a、諧波分量的檢測(cè)和濾除：
[0058] 信號(hào)中諧波頻率成分X(η)，由式（1)表示
[0059] xw(n) = x(n)*wl (η)............................................................ (1)
[0060] 式⑴中：η = 0，1，2，……;xw(η)為加窗截?cái)嗪笮蛄?；wl (η)為第一階段諧波檢 測(cè)選取的窗函數(shù)；
[0061] 式⑴中信號(hào)的諧波頻率成分x(n)可以表示為諧波分量χΗ(η)和間諧波分量 xl (η)之和，則式（1)由式⑵表示
[0062] xw(n) = [xH(n)+xl (η) ] *wl (η) = χΗ(η) *wl (η)+xl (η) *wl (η)............(2)
[0063] 式（2)中，χΗ(η)為理論計(jì)算的諧波分量，
[0064] 根據(jù)式（2)，利用加窗插值FFT方法得到實(shí)際檢測(cè)出的諧波分量χΗΙ (η)，并利用濾 波模塊將其從原信號(hào)中濾除；
[0065] b、間諧波分量的檢測(cè)和濾除：
[0066] 通過步驟a后，信號(hào)中諧波頻率成分X (η)，由式（3)表示
[0067] X'w(n) = [xH(n)-xHl(n)+xl(n)]*w2(n)....................................... (3)
[0068] 式中：x' w (η)為濾除諧波分量計(jì)算值后序列；w2 (η)為第二階段諧波檢測(cè)選取的 窗函數(shù)；
[0069] 要保證第一階段a的計(jì)算精度，即要求εΗ = ΧΗ(η)-χΗ1(η)盡量小，將εΗ = 0 簡(jiǎn)化處理后，則式（3)由式（4)表示
[0070] X，w (n) = xl (n) *w2 (η)...................................................... (4)
[0071] 根據(jù)式（4)，利用加窗插值FFT方法得到實(shí)際檢測(cè)出的間諧波分量xl (η)，并利用 濾波模塊將其從原信號(hào)中濾除。
[0072] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng) 視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)與配電網(wǎng)的優(yōu)化配置方法，該智能充電系統(tǒng)包括：電動(dòng)汽車 電池檢測(cè)模塊，多個(gè)充電模塊，充電管理模塊，交流/直流變換器，配電網(wǎng)檢測(cè)模塊，濾波模 塊和無線通信模塊，該方法包括如下步驟： (1) 使用電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)電動(dòng)汽車的各個(gè)電池組的充電狀態(tài)； (2) 使用配電網(wǎng)檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)配電網(wǎng)的電壓波動(dòng)情況和充電系統(tǒng)對(duì)配電網(wǎng)的諧波 注入情況； (3) 用于根據(jù)當(dāng)前電池充電狀態(tài)以及配電網(wǎng)的電壓波動(dòng)情況，上述充電管理模塊制定 適當(dāng)?shù)某潆姴呗?，控制上述每個(gè)充電模塊對(duì)單個(gè)電池組的充電功率，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各電池組的 均衡充電； (4) 根據(jù)諧波注入情況，使用濾波模塊，實(shí)時(shí)消除充電過程中產(chǎn)生的諧波。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述無線通信模塊包括無線信號(hào)發(fā)出單元 和無線信號(hào)接收單元，無線信號(hào)發(fā)出單元設(shè)置成與電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊相連，無線信號(hào) 接收單元設(shè)置成與充電管理模塊相連，在步驟（1)中，無線信號(hào)發(fā)出單元將電動(dòng)汽車電池 檢測(cè)模塊檢測(cè)到的各電池組充電狀態(tài)發(fā)送給無線信號(hào)接收單元，由無線信號(hào)接收單元傳遞 給充電管理模塊。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：在步驟（3)中，各電池組并聯(lián)連接在所述充 電模塊的電池端，通過所述充電模塊進(jìn)行充電。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：所述充電管理模塊包括控制器和與每個(gè)電 池組對(duì)應(yīng)的充電模塊相連的均衡器，在步驟（3)中，所述控制器根據(jù)各電池組的充電信息 對(duì)各均衡器發(fā)出指令，各均衡器根據(jù)指令來控制與各充電模塊對(duì)各電池組的充電功率。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：在步驟⑶中，使得電能雙向流動(dòng)，即交流/ 直流變換器的連接各個(gè)充電模塊的總線可通過各個(gè)充電模塊為各電池組充電，各電池組也 可將能量通過各自的充電模塊反饋給上述總線，從而將電能沖給其他電池組，可實(shí)現(xiàn)不同 物理位置的兩個(gè)電池組之間，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的能量交換，還可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)電池之間，多對(duì)一的能量 交換。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：在步驟（3)中，電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊實(shí)時(shí) 采集個(gè)電池組中每節(jié)單體電池的電壓值，并判斷各節(jié)單體電池的電壓值是否超過預(yù)設(shè)的閾 值，當(dāng)采集到某一單體電池的電壓值超過預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，輸出控制信號(hào)至充電管理模塊，充 電管理模塊控制充電模塊將的充電電流值降低到預(yù)設(shè)的均衡電流值。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：所述電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊，具有檢測(cè)各電 池組的充電電流的高精度電流傳感器以及微處理器，在步驟（1)中所述高精度電流傳感器 將充電電流信號(hào)發(fā)給所述微處理器，所述微處理器根據(jù)充電電流信號(hào)確定充電時(shí)間、充電 功率,并通過無線通信模塊，將充電時(shí)間和充電功率發(fā)送給充電管理模塊。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：在步驟（2)中，所述電動(dòng)汽車電池檢測(cè)模塊 和所述充電管理模塊，不停地通過無線通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，計(jì)算修正充電曲線，實(shí)時(shí)地 進(jìn)行控制；同時(shí)，所述充電管理模塊不斷地通過配電網(wǎng)檢測(cè)模塊從配電網(wǎng)獲取當(dāng)前電壓波 動(dòng)情況，充電管理模塊會(huì)根據(jù)電壓波動(dòng)情況計(jì)算出配電網(wǎng)允許的最大充電電流及電動(dòng)汽車 當(dāng)前的參數(shù)重新加權(quán)計(jì)算充電曲線，從而始終實(shí)現(xiàn)最優(yōu)充電配置。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：在步驟（4)中，諧波的檢測(cè)和濾除采用如下 方法：通過采用雙階段間諧波檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)，第一階段基于加窗插值FFT方法提取諧波分 量，并將其從原信號(hào)中濾除掉；第二階段再次進(jìn)行加窗插值FFT方法提取間諧波分量，從而 去除該間諧波分量；具體如下： a、 諧波分量的檢測(cè)和濾除： 信號(hào)中諧波頻率成分X(η)，由式（1)表示 xw(n) = X (n) *wl (η)............................................................ (1) 式⑴中：η = 0，1，2,……;xw(η)為加窗截?cái)嗪笮蛄?；wl (η)為第一階段諧波檢測(cè)選 取的窗函數(shù)； 式（1)中信號(hào)的諧波頻率成分x(n)可以表示為諧波分量χΗ(η)和間諧波分量xl (η) 之和，則式（1)由式（2)表示 xw(n) = [xH(n)+xl (η) ] *wl (η) = χΗ(η) *wl (η)+xl (η) *wl (η)............(2) 式（2)中，χΗ(η)為理論計(jì)算的諧波分量， 根據(jù)式（2)，利用加窗插值FFT方法得到實(shí)際檢測(cè)出的諧波分量χΗΙ (η)，并利用濾波模 塊將其從原信號(hào)中濾除； b、 間諧波分量的檢測(cè)和濾除： 通過步驟a后，信號(hào)中諧波頻率成分X (η)，由式（3)表示 X，w(n) = [xH(n)_xHl (n)+xl (n)]*w2(n).......................................(3) 式中：x' w(n)為濾除諧波分量計(jì)算值后序列；w2 (n)為第二階段諧波檢測(cè)選取的窗函 數(shù)； 要保證第一階段a的計(jì)算精度，即要求εΗ = ΧΗ(η)-χΗ1(η)盡量小，將εΗ = 0簡(jiǎn)化 處理后，則式（3)由式（4)表示 w(n) = xl (n) *w2 (η)...................................................... (4) 根據(jù)式（4)，利用加窗插值FFT方法得到實(shí)際檢測(cè)出的間諧波分量xl (η)，并利用濾波 模塊將其從原信號(hào)中濾除。
【文檔編號(hào)】H02J7/02GK104092272SQ201410355262
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】鄧亮戈, 周洪全, 鮮景潤(rùn), 李果 申請(qǐng)人:四川慧盈科技有限責(zé)任公司