專利名稱：電動車光伏離網(wǎng)充電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動車充電系統(tǒng)，特別涉及利用光伏組件離網(wǎng)發(fā)電為電動車充電的充電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前全球能源緊缺，汽車是能源消耗的重要領(lǐng)域。發(fā)展和推廣電動汽車，對實現(xiàn)能源 多樣化和可持續(xù)發(fā)展意義重大。汽車工業(yè)領(lǐng)域和主要工業(yè)國家對發(fā)展電動汽車十分重視。 我國已經(jīng)將電動汽車發(fā)展列入國家中長期發(fā)展戰(zhàn)略的重點領(lǐng)域。電動車充電站是電動汽車 產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施。隨著市場上電動車的使用越來越多，當(dāng)其同時充電 時，特別是在白天用電高峰期進(jìn)行充電時，會對電網(wǎng)造成很大的壓力?，F(xiàn)有充電站主要是 屬于沿用常規(guī)充電機(jī)使用市電為特定型號的電動車充電而建立的充電機(jī)集群。有些電動車 是作為短距離代步工具運行的，此類電動車在白天的大部分時間里是處于停放狀態(tài)的，因 此利用太陽能來為電動車充電可以有效的緩解用電壓力。
發(fā)明專利200610062677. 3公開了一種電動車充電系統(tǒng)，然而此系統(tǒng)利用的是市電充 電，發(fā)明專利200710118518. 5則公開了一種電動汽車的充電運行方法，其中涉及的充電 站可以使用市電也可以使用太陽能為汽車充電，但是該發(fā)明沒有解決多輛車和多種供電系 統(tǒng)運行下的充電組織和管理問題，特別是沒有針對太陽能特點提出的系統(tǒng)解決方案。與此 同時，直到目前，我國還沒有真正意義上的電動汽車用光伏充電站，它不同于傳統(tǒng)意義上 的市電充電站，具有特殊的技術(shù)要求和特征 一方面太陽能發(fā)電具有自己的特征，比如易 于受環(huán)境的影響而不穩(wěn)定等；另一方面，充電站不應(yīng)該是簡單的多臺充電機(jī)的集合，應(yīng)該 是一個針對不同電動車輛，針對不同電池組的充電和管理系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述原因，本發(fā)明的目的是提供一種符合常用電動車電池充電的離網(wǎng)光伏充電系統(tǒng)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計方案電動車光伏離網(wǎng)充電系統(tǒng)，主要包括光 伏組件陣列系統(tǒng)、光伏控制器、儲能電池系統(tǒng)、組件及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、充電控制系統(tǒng)和充電器陣列。當(dāng)多輛電動車需要最快速充電時，本發(fā)明的電動車光伏離網(wǎng)充電系統(tǒng)還可接有 市電應(yīng)急充電系統(tǒng)。
電動車的動力電池可以是鉛酸蓄電池、鈉硫電池、鋰離子電池、鎳氫電池以及其它可 用的電化學(xué)動力電池。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計方案
所述光伏組件陣列系統(tǒng)包括光伏組件、防逆流裝置、旁路元件、離網(wǎng)逆變器、直流 配電柜、接線箱和安裝固定支架等；所述光伏組件陣列系統(tǒng)是按照電站設(shè)計負(fù)載實際需求
功率確定太陽能電池板基片規(guī)模和數(shù)量，為滿足離網(wǎng)逆變器輸出電壓，將電池組件串聯(lián)組 成光伏組件串，然后將光伏組件串并聯(lián)，使光伏組件的規(guī)模與計劃負(fù)載相匹配。光伏組件
包括非晶硅電池、雙結(jié)非晶硅微晶硅電池、銅銦鎵錫CIGS電池、DSSC以及其它能將太陽 能轉(zhuǎn)化為電能的組件和裝置。
所述光伏控制器包括電壓采樣和控制部分、電流控制部分、最大功率追蹤控制部分、 自動運行停止功能、孤島運行防止功能、自動電壓調(diào)整功能、直流檢測功能和直流接地檢 測功能等，光伏組件產(chǎn)生的直流不穩(wěn)電力經(jīng)過控制器轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)壓直流電，實現(xiàn)穩(wěn)定離網(wǎng)發(fā) 電。
所述儲能電池系統(tǒng)包括電池組和放電控制器，儲能電池包括液流電池，鈉硫電池，
鉛酸蓄電池，鋰離子電池，鎳氫電池以及其它各種電化學(xué)電池。放電控制器包括過充過
放保護(hù)電路，充放電轉(zhuǎn)換設(shè)備等，可實現(xiàn)過充過放保護(hù)，根據(jù)負(fù)載需求控制放電電流。儲 能系統(tǒng)可以根據(jù)太陽能電池輸出功率以及負(fù)載需求來調(diào)節(jié)儲能狀態(tài)及輸出狀態(tài)。
所述組件及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)包括光伏組件工作狀況監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測，實現(xiàn)在線監(jiān)測光伏 組件輸出功率、輸出電壓、輸出電流和組件溫度等，同時實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測，記錄環(huán)境溫度， 風(fēng)力大小、降水量和日照強(qiáng)度等。
所述充電器陣列及控制系統(tǒng)包括充電控制器、電動車電池組充電器和多輛電動車同時 充電的組織管理系統(tǒng)。
充電控制系統(tǒng)能根據(jù)儲能電池系統(tǒng)、太陽能電池輸出功率以及負(fù)載需求來調(diào)節(jié)儲能狀 態(tài)及輸出狀態(tài)，當(dāng)負(fù)載較小或者光伏組件發(fā)電量較大時，可采取將光伏電力儲存到儲能電 池系統(tǒng)，當(dāng)負(fù)載急需充電或者光伏組件發(fā)電量較小時，可采用儲能電池系統(tǒng)和光伏組件系 統(tǒng)同時給負(fù)載充電，儲能電池系統(tǒng)的作用是儲存剩余電力，然后滿足急需充電需求。
電動車電池組充電器和多輛電動車同時充電的組織管理系統(tǒng)可以控制充電器接入的 數(shù)目和接入的順序，實現(xiàn)電動車的充電管理，將光伏生成電力根據(jù)負(fù)載所需電力以及儲能電池狀態(tài)，合理分配充電電力。充電器陣列及控制系統(tǒng)其特征還在于包括電壓采樣電路， 功率轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動電路、控制電路、過流過壓保護(hù)電路和溫度測量電路，可以對電池組 進(jìn)行自動階段性充電控制，可以根據(jù)溫度對充電電壓、電流和過流過壓保護(hù)進(jìn)行修正和補 償；根據(jù)負(fù)載需求以及蓄電池電量情況判斷是否使用蓄電池系統(tǒng)參與充電。通過充電器及 控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)以下幾種充電模式
(1) 光伏電池提供負(fù)載充電 這種情況是指光伏電池產(chǎn)生的電力和負(fù)載需求比較匹配，光伏電池產(chǎn)生的電力經(jīng)過穩(wěn)
壓器和控制電路，直接將直流電經(jīng)過充電器充給電動車等負(fù)載。
(2) 光伏電池同時給負(fù)載和儲能電池充電 這種情況是指負(fù)載較小或者光伏電池的發(fā)電量較大，為避免產(chǎn)生電力浪費，整個充電
系統(tǒng)加入應(yīng)急儲能電池系統(tǒng)，給負(fù)載充電后剩余的電力充入儲能電池內(nèi)。
(3) 光伏電池和儲能電池同時提供負(fù)載充電
由于負(fù)載數(shù)量不穩(wěn)定以及光伏電力來源不穩(wěn)，有些時候負(fù)載較大或者光伏電池產(chǎn)生的 電力功率較小，為滿足負(fù)載充電需求，將儲能電池電力提供給負(fù)載充電，可以通過充電控 制系統(tǒng)實現(xiàn)光伏電池和儲能電池同時為負(fù)載充電。
以上三個充電模式可以通過充電控制系統(tǒng)適時自動變化。
所述市電應(yīng)急充電系統(tǒng)實現(xiàn)當(dāng)多輛電動車需要最快速充電時，充電控制系統(tǒng)將會接入 所有待充電電池組，從市電電網(wǎng)對電池組進(jìn)行充電，實現(xiàn)即時快速充電，解決光伏生成電 力限量和限時弊端。
本發(fā)明的電動車光伏離網(wǎng)充電系統(tǒng)用途廣泛，可在高爾夫電瓶車、電動汽車和其他電 動車中使用。電動車光伏離網(wǎng)充電站可以實現(xiàn)對不同廠家生產(chǎn)的多輛不同類型的電動車充 電的組織和管理。通過光伏電力輸出部分發(fā)送電力，然后經(jīng)過充電控制系統(tǒng)控制給負(fù)載和 儲能電池供電，儲能控制系統(tǒng)通過不同的工作模式實現(xiàn)不同充電形式。


圖l光伏充電系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2充電系統(tǒng)運行模式。
其中，圖l為摘要附圖。
具體實施例方式
以下僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能以此限定本發(fā)明的范圍。即大凡依本發(fā)明申請專 利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明光伏離網(wǎng)充電系統(tǒng)進(jìn)行說明。 實施例一
如圖1所示，本發(fā)明離網(wǎng)充電系統(tǒng)是一種帶蓄電池組的充電系統(tǒng)，包括光伏組件陣列 系統(tǒng)、離網(wǎng)光伏控制器、充電器陣列及控制系統(tǒng)、儲能蓄電池系統(tǒng)、充電站監(jiān)控系統(tǒng)即 組件及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成。
根據(jù)圖2系統(tǒng)工作流程圖，光伏組件通過光伏控制器產(chǎn)生穩(wěn)壓直流電能，接入充電控 制系統(tǒng)，無電動車負(fù)載接入時，電力被直接儲存進(jìn)儲能電池中。有電動車負(fù)載接入時，對 接入負(fù)載進(jìn)行分級，將外連接負(fù)載進(jìn)行優(yōu)先充電。當(dāng)一個電池組接入時，系統(tǒng)會首先通過 充電監(jiān)測系統(tǒng)得到目前所有接入電池組的剩余電量信息然后對所有電池組按照剩余電量 的多少進(jìn)行分級，組件監(jiān)測系統(tǒng)會為得到目前系統(tǒng)的發(fā)電量，通過對比組件的發(fā)電量和負(fù) 載用電狀態(tài)選擇接入的哪幾個電池組，并保證剩余電量最多的電池組先充滿。
充電的同時，根據(jù)產(chǎn)生電力的多少和負(fù)載的大小判斷是否給儲能電池充電，首先判斷 負(fù)載大小和光伏發(fā)電電力是否匹配，若負(fù)載較小或者光伏發(fā)電電力充沛，可同時對儲能電 池和外接負(fù)載充電。當(dāng)外接負(fù)載較大或者光伏發(fā)電電力不夠時，首先檢驗儲能電池的電 力，在不損害儲能電池的基礎(chǔ)上，使用儲能電池和光伏電力同時對外接負(fù)載充電，儲能電 池作用是能在閑事儲存電力，而在忙時提供電力，做到峰谷電力的調(diào)節(jié)。
市電應(yīng)急充電系統(tǒng)實現(xiàn)當(dāng)多輛電動車需要最快速充電時，充電控制系統(tǒng)將會接入所有 待充電電池組，從市電電網(wǎng)對電池組進(jìn)行充電，實現(xiàn)即時快速充電，解決光伏生成電力限 量和限時弊端。
權(quán)利要求
1.一種電動車光伏離網(wǎng)充電系統(tǒng)，主要包括光伏組件陣列系統(tǒng)、光伏控制器、儲能電池系統(tǒng)、組件及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、充電器陣列及充電控制系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車光伏離網(wǎng)充電系統(tǒng)，其特征在于光伏組件陣列包括光伏組件、防逆流裝置、旁路元件、離網(wǎng)逆變器、直流配電柜、接線箱。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車光伏離網(wǎng)充電系統(tǒng)，其特征在于光伏控制器包括電壓采樣和控制部分、電流控制部分、最大功率追蹤控制部分、自動運行停止功能、孤島運行防止功能、自動電壓調(diào)整功能、直流檢測功能和直流接地檢測功能，光伏組件產(chǎn)生的直流不穩(wěn)電力經(jīng)過控制器轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)壓直流電，實現(xiàn)穩(wěn)定離網(wǎng)發(fā)電。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車光伏離網(wǎng)充電系統(tǒng)，其特征在于光伏組件通過光伏控制器產(chǎn)生穩(wěn)壓直流電能，接入充電控制系統(tǒng)，無電動車負(fù)載接入時，電力被直接儲存進(jìn)儲能電池中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車光伏離網(wǎng)充電系統(tǒng)，其特征在于組件及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)包括光伏組件工作狀況監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測，實現(xiàn)在線監(jiān)測光伏組件輸出功率、輸出電壓、輸出電流和組件溫度，同時實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測，記錄環(huán)境溫度，風(fēng)力大小、降水量和日照強(qiáng)度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車光伏離網(wǎng)充電系統(tǒng)，其特征在于充電控制系統(tǒng)能根據(jù)設(shè)定來實現(xiàn)電力的分配，同時根據(jù)光伏組件的發(fā)電量和儲能電池剩余電力，選擇接入充電的電動車數(shù)量，充電控制器可以控制充電器接入的數(shù)目和接入的順序，實現(xiàn)電動車的充電管理。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車光伏離網(wǎng)充電系統(tǒng)，其特征在于充電器陣列及充電控制系統(tǒng)包括電壓采樣電路，功率轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動電路、控制電路、過流過壓保護(hù)電路和溫度測量電路。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車光伏離網(wǎng)充電系統(tǒng)，其特征在于充電模式為光伏電池提供負(fù)載充電、光伏電池同時給負(fù)載和儲能電池充電、或光伏電池和儲能電池同時提供負(fù)載充電o
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動車光伏離網(wǎng)充電系統(tǒng)，其特征在于不同充電模式通過充電控制器適時自動變化。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1 9所述的任意一種電動車光伏離網(wǎng)充電系統(tǒng)，其特征在于充電系統(tǒng)還包括市電應(yīng)急充電系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動車光伏離網(wǎng)充電站系統(tǒng)，由光伏組件陣列系統(tǒng)、光伏控制器、儲能電池系統(tǒng)、組件及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、充電器陣列及控制系統(tǒng)和市電應(yīng)急充電系統(tǒng)構(gòu)成，可在高爾夫電瓶車、電動汽車和其他電動車中使用。光伏組件陣列系統(tǒng)主要完成將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。充電控制器實現(xiàn)電力的合理分配。充電器陣列及控制系統(tǒng)連接在光伏組件陣列系統(tǒng)和電動電動車之間，對電動車電池充電。儲能蓄電池系統(tǒng)主要用來儲存光伏組件產(chǎn)生的電力，并于負(fù)載過重或日照持續(xù)不足的情況下對電動車充電。市電應(yīng)急充電系統(tǒng)主要用來解決光伏電力限時限量弊端。電動車光伏離網(wǎng)充電站可以實現(xiàn)對不同廠家生產(chǎn)的多輛不同類型的電動車充電的組織和管理。
文檔編號H02J7/00GK101640427SQ200810117528
公開日2010年2月3日 申請日期2008年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月1日
發(fā)明者馮智輝, 原粉林, 民 周, 孫勁鵬, 楊武保, 武振羽, 魏子海 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司;新奧光伏能源有限公司