基于直流微電網(wǎng)的電動(dòng)汽車(chē)供電裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于直流微電網(wǎng)的電動(dòng)汽車(chē)供電裝置，包括以下模塊：包括有直流母線、連接于直流母線上的用于供電的供電模塊、以及連接于直流母線上用于電力供電輸出的儲(chǔ)能模塊，所述的儲(chǔ)能模塊包括超級(jí)電容、蓄電池、電動(dòng)汽車(chē)蓄電池和連接控制單元，所述的電動(dòng)汽車(chē)蓄電池通過(guò)斷路器與蓄電池相連，超級(jí)電容、蓄電池和電動(dòng)汽車(chē)蓄電池通過(guò)雙向直流功率變換器連接至多向選擇開(kāi)關(guān)，該多向選擇開(kāi)關(guān)的輸入端與直流母線相連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是能有助于解決電動(dòng)汽車(chē)充電不方便的難題，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了風(fēng)能和太陽(yáng)能等新能源用于電動(dòng)汽車(chē)供電，降低碳排放。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于直流微電網(wǎng)的電動(dòng)汽車(chē)供電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于直流微電網(wǎng)和電動(dòng)汽車(chē)充放電領(lǐng)域，具體是指基于直流微電網(wǎng)的 電動(dòng)汽車(chē)供電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球能源短缺問(wèn)題和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，以風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電為代表的 新能源技術(shù)、微電網(wǎng)技術(shù)和電動(dòng)汽車(chē)等新技術(shù)新產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。
[0003] 2012年4月，我國(guó)正式出臺(tái)了《節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，但根據(jù)電力系 統(tǒng)的能源利用現(xiàn)狀分析，直接通過(guò)電網(wǎng)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電所產(chǎn)生的碳排放量與傳統(tǒng)燃油 汽車(chē)相當(dāng)，因此，要達(dá)到新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，直接調(diào)整電網(wǎng)的一次能源結(jié)構(gòu)是極其困 難的。
[0004] 另一方面，風(fēng)光發(fā)電設(shè)備具有間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn)，輸出功率容易受到天氣變 化的影響，無(wú)法根據(jù)負(fù)載需求進(jìn)行發(fā)電，直接將新能源接入電網(wǎng)中，還需連接大量電力電子 設(shè)備及電容等非線性元件，給電網(wǎng)帶了諧波污染，從很大程度上影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性。為了 減少新能源單獨(dú)并網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)將分散的分布式電源組合起來(lái)，提高能源利用 率，微電網(wǎng)的概念應(yīng)運(yùn)而生，微電網(wǎng)是相對(duì)傳統(tǒng)大電網(wǎng)的一個(gè)概念，是指多個(gè)分布式電源及 其相關(guān)負(fù)載按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)靜態(tài)開(kāi)關(guān)關(guān)聯(lián)至常規(guī)電網(wǎng)。微電網(wǎng)可 分為交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)兩種。傳統(tǒng)的交流微電網(wǎng)需要考慮諸多問(wèn)題，包括解決在實(shí) 際應(yīng)用中維持自身的電壓和頻率穩(wěn)定、浪涌電流、內(nèi)部分布式電源的同步等等，控制較為復(fù) 雜。
[0005] 而直流微電網(wǎng)直接使用直流配電，其控制只取決與直流母線電壓，不需要考慮母 線電壓的相位和頻率問(wèn)題，直流微電網(wǎng)中的負(fù)載供電也不受電網(wǎng)電壓三相不平衡、電壓閃 變等問(wèn)題的影響，光伏電池、燃料電池等直流型分布式電源可以通過(guò)直流變換接入直流母 線，減少了整流逆變環(huán)節(jié)，提高能源利用率，因此采用直流微電網(wǎng)更容易協(xié)調(diào)運(yùn)行，控制起 來(lái)也更方便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，而提供一種基于直流 微電網(wǎng)的電動(dòng)汽車(chē)供電裝置，該裝置能有助于解決電動(dòng)汽車(chē)充電不方便的難題，同時(shí)又實(shí) 現(xiàn)了風(fēng)能和太陽(yáng)能等新能源用于電動(dòng)汽車(chē)供電，降低碳排放，從而滿足《節(jié)能與新能源汽車(chē) 產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》要求。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是包括以下模塊：包括有直流母線、連接 于直流母線上的用于供電的供電模塊、以及連接于直流母線上用于電力供電輸出的儲(chǔ)能模 塊；
[0008] 所述的供電模塊包括有電網(wǎng)供電模塊、風(fēng)光互補(bǔ)供電模塊和直流柴油發(fā)電機(jī)，所 述的電網(wǎng)供電模塊包括有用于接入電網(wǎng)的雙向交流直流轉(zhuǎn)換器，以及連接于雙向交流直流 轉(zhuǎn)換器輸出端的斷路器，該斷路器的輸出端連接于直流母線上，所述的風(fēng)光互補(bǔ)供電模塊， 包括有風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏發(fā)電陣列，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過(guò)交直流轉(zhuǎn)換器接入到直流母線上， 該光伏發(fā)電陣列通過(guò)直流逆變器接入到直流母線上；
[0009] 所述的儲(chǔ)能模塊包括超級(jí)電容、蓄電池、電動(dòng)汽車(chē)和連接控制單元，所述的電動(dòng)汽 車(chē)通過(guò)斷路器與蓄電池相連，超級(jí)電容、蓄電池和電動(dòng)汽車(chē)通過(guò)雙向直流功率變換器連接 至多向選擇開(kāi)關(guān)，該多向選擇開(kāi)關(guān)的輸入端與直流母線相連接。
[0010] 進(jìn)一步設(shè)置是連接控制單元還包括有用于蓄電池和超級(jí)電容管理的電池管理單 元，該電池管理單元與數(shù)字信號(hào)處理器（DSP)相連，該數(shù)字信號(hào)處理器（DSP)與多向選擇開(kāi) 關(guān)控制連接。
[0011] 進(jìn)一步設(shè)置是所述的電池管理單元包括有用于電壓以及剩余電量參數(shù)采集的信 號(hào)采集電路、以及MCU處理器。
[0012] 進(jìn)一步設(shè)置是所述的多向選擇開(kāi)關(guān)由多路繼電器連接構(gòu)成。
[0013] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：通過(guò)直流母線將成百上千的電動(dòng)汽車(chē)的蓄電池組成直流微 電網(wǎng)，并且選擇多種形式的供電模塊進(jìn)行電力供應(yīng)，其中電網(wǎng)供電模塊通過(guò)雙向交流直流 轉(zhuǎn)換器為直流微電網(wǎng)提供直流電，同時(shí)直流微電網(wǎng)中的電能也可以反饋回電網(wǎng)供電模塊。 直流柴油發(fā)電系統(tǒng)作為備用能源模塊，直接與直流微電網(wǎng)相連提供額外的能量避免系統(tǒng)遭 受任何不可預(yù)知的斷電故障。所述的風(fēng)光互補(bǔ)供電模塊通電風(fēng)力和光伏兩種形式發(fā)電，并 將電力輸入到直流母線相連，所述的儲(chǔ)能模塊采用蓄電池、超級(jí)電容和電動(dòng)汽車(chē)蓄電池作 為微電網(wǎng)的能量?jī)?chǔ)藏室，分別通過(guò)雙向功率變換器與直流母線相連。本實(shí)用新型充分利用 了 V2G的優(yōu)勢(shì)，并利用可再生能源和電動(dòng)汽車(chē)來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的傳輸，為各類(lèi)負(fù)載提供高質(zhì)量 電源的同時(shí)，有助于解決電動(dòng)汽車(chē)無(wú)法及時(shí)充電，充電不方便的難題，既為電動(dòng)汽車(chē)尋找到 廣泛的充電來(lái)源和充電方式，又實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的充分利用。
[0014] 本實(shí)用新型含可再生清潔能源的微電網(wǎng)方式來(lái)間接地降低電動(dòng)汽車(chē)的碳排放量， 將更容易實(shí)現(xiàn)。
[0015] 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步介紹。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】整體結(jié)構(gòu)布置圖；
[0017] 圖2本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】連接控制單元結(jié)構(gòu)連接圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體的描述，只用于對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步 說(shuō)明，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。
[0019] 如圖1-3所示的本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，包括有直流母線1、連接于直流母線 1上的用于供電的供電模塊、以及連接于直流母線上用于電力供電輸出的儲(chǔ)能模塊3 ;
[0020] 具體的，所述的供電模塊包括有電網(wǎng)供電模塊11、風(fēng)光互補(bǔ)供電模塊12和直流柴 油發(fā)電機(jī)13,所述的電網(wǎng)供電模塊包括有用于接入電網(wǎng)的雙向交流直流轉(zhuǎn)換器111，以及 連接于雙向交流直流轉(zhuǎn)換器輸出端的斷路器112,該斷路器112的輸出端連接于直流母線 上，所述的風(fēng)光互補(bǔ)供電模塊12,包括有風(fēng)力發(fā)電機(jī)121和光伏發(fā)電陣列122,該風(fēng)力發(fā)電 機(jī)121通過(guò)交直流轉(zhuǎn)換器123接入到直流母線上，該光伏發(fā)電陣列122通過(guò)直流逆變器124 接入到直流母線上；
[0021] 本實(shí)施例所述的光伏發(fā)電陣列，采用最大功率點(diǎn)跟蹤控制（MPPT)通過(guò)調(diào)節(jié)DC/ DC的占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的最大功率輸出。風(fēng)力發(fā)電機(jī)，采用一種新型永磁（PM)無(wú)刷電 機(jī)來(lái)為微電網(wǎng)系統(tǒng)微電網(wǎng)系統(tǒng)捕獲風(fēng)能。儲(chǔ)能模塊3使用蓄電池31、超級(jí)電容32和電動(dòng)汽 車(chē)蓄電池33作為微電網(wǎng)能量?jī)?chǔ)藏室。儲(chǔ)能模塊3中的蓄電池31和超級(jí)電容32又相當(dāng)于 UPS電源，平時(shí)通過(guò)電網(wǎng)供電模塊11、風(fēng)光互補(bǔ)供電模塊12補(bǔ)充能量，但在夜晚或遇到陰 雨天不能提供太陽(yáng)能和風(fēng)能提供的能量不足，且電網(wǎng)因故障停電時(shí)，則由備用能源和儲(chǔ)能 系統(tǒng)中的蓄電池維持直流母線電壓，并隨時(shí)為電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電。
[0022] 本實(shí)施例該直流母線上還連接有負(fù)載模塊4,該負(fù)載模塊包括三種類(lèi)型的負(fù)載， 即一類(lèi)負(fù)載，二類(lèi)負(fù)載，和三類(lèi)負(fù)載，可涵蓋幾乎所有常見(jiàn)的電器。此外，通信模塊連接 逆變器，轉(zhuǎn)換器，計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的功率信號(hào)。
[0023] 另外，本實(shí)施例所述的儲(chǔ)能模塊還包括有連接控制單元34,所述的電動(dòng)汽車(chē)蓄電 池33通過(guò)斷路器與蓄電池31相連，超級(jí)電容32、蓄電池31和電動(dòng)汽車(chē)蓄電池33通過(guò)雙向 直流功率變換器35連接至多向選擇開(kāi)關(guān)36,該多向選擇開(kāi)關(guān)36的輸入端與直流母線相連 接。
[0024] 其中，連接控制單元34還包括有用于蓄電池和超級(jí)電容管理的電池管理單元37， 該電池管理單元37與數(shù)字信號(hào)處理器（DSP)相連，該數(shù)字信號(hào)處理器（DSP)與多向選擇開(kāi) 關(guān)控制連接。所述的電池管理單元37包括有用于電壓以及剩余電量參數(shù)采集的信號(hào)采集 電路、以及MCU處理器，該信號(hào)采集電路、以及MCU處理器為本領(lǐng)域常用電器元件，可直接從 市場(chǎng)采購(gòu)，所述的多向選擇開(kāi)關(guān)36由多路繼電器連接構(gòu)成。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于直流微電網(wǎng)的電動(dòng)汽車(chē)供電裝置，其特征在于包括以下模塊：包括有直流 母線、連接于直流母線上的用于供電的供電模塊、以及連接于直流母線上用于電力供電輸 出的儲(chǔ)能模塊； 所述的供電模塊包括有電網(wǎng)供電模塊、風(fēng)光互補(bǔ)供電模塊和直流柴油發(fā)電機(jī)，所述的 電網(wǎng)供電模塊包括有用于接入電網(wǎng)的雙向交流直流轉(zhuǎn)換器，以及連接于雙向交流直流轉(zhuǎn)換 器輸出端的斷路器，該斷路器的輸出端連接于直流母線上，所述的風(fēng)光互補(bǔ)供電模塊，包括 有風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏發(fā)電陣列，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過(guò)交直流轉(zhuǎn)換器接入到直流母線上，該光 伏發(fā)電陣列通過(guò)直流逆變器接入到直流母線上； 所述的儲(chǔ)能模塊包括超級(jí)電容、蓄電池、電動(dòng)汽車(chē)蓄電池和連接控制單元，所述的電動(dòng) 汽車(chē)蓄電池通過(guò)斷路器與蓄電池相連，超級(jí)電容、蓄電池和電動(dòng)汽車(chē)蓄電池通過(guò)雙向直流 功率變換器連接至多向選擇開(kāi)關(guān)，該多向選擇開(kāi)關(guān)的輸入端與直流母線相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于直流微電網(wǎng)的電動(dòng)汽車(chē)供電裝置，其特征在于：連 接控制單元還包括有用于蓄電池和超級(jí)電容管理的電池管理單元，該電池管理單元與數(shù)字 信號(hào)處理器（DSP)相連，該數(shù)字信號(hào)處理器（DSP)與多向選擇開(kāi)關(guān)控制連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于直流微電網(wǎng)的電動(dòng)汽車(chē)供電裝置，其特征在于：所 述的電池管理單元包括有用于電壓以及剩余電量參數(shù)采集的信號(hào)采集電路、以及MCU處理 器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于直流微電網(wǎng)的電動(dòng)汽車(chē)供電裝置，其特征在于：所 述的多向選擇開(kāi)關(guān)由多路繼電器連接構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】H02J3/28GK203850910SQ201420256228
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】張克玲, 錢(qián)祥忠 申請(qǐng)人:溫州大學(xué)