一種離網(wǎng)型風(fēng)光儲電動汽車充電樁的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種離網(wǎng)型風(fēng)光儲電動汽車充電樁，包括混合發(fā)電裝置、混合儲能裝置、負(fù)載裝置；混合發(fā)電裝置由風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能電池組組成；混合儲能裝置由蓄電池組和超級電容器組組成；負(fù)載裝置由慢充單相負(fù)載、慢充三相負(fù)載、一號快充負(fù)載、二號快充負(fù)載組成；上述裝置分別通過不同的電力電子變換器連接在直流匯流母線上；上述裝置還均與控制器相連接。本實用新型能夠根據(jù)不同的電力輸出情況對混合發(fā)電裝置和混合儲能裝置進(jìn)行控制，不僅輸出功率密度大，而且利用了超級電容器組快速充放電的特性，在提供大功率的同時還可抑制大功率對本系統(tǒng)的沖擊，能夠有效延長蓄電池的使用壽命。
【專利說明】
一種離網(wǎng)型風(fēng)光儲電動汽車充電樁
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及一種電動汽車充電粧，尤其涉及一種離網(wǎng)型風(fēng)光儲電動汽車充電 粧，屬于電動汽車充電設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電動汽車的普及，作為其配套設(shè)施的充電站在不久的將來會迎來大規(guī)模的建 設(shè)。但是隨著大量電動汽車接入充電站電網(wǎng)，充電設(shè)施的負(fù)荷也會隨之增加，這就對充電設(shè) 施輸出大功率的能力提出了考驗，而且負(fù)荷的增加還會對電網(wǎng)造成沖擊，從而使電網(wǎng)的功 率、電壓、電流均受到影響。另外，由于并網(wǎng)充電設(shè)施受電網(wǎng)覆蓋面所制約，這也限制了電動 汽車的使用。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 為了解決上述技術(shù)所存在的不足之處，本實用新型提供了一種離網(wǎng)型風(fēng)光儲電動 汽車充電粧。
[0004] 為了解決以上技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種離網(wǎng)型風(fēng)光儲電動 汽車充電粧，包括混合發(fā)電裝置、混合儲能裝置、負(fù)載裝置;混合發(fā)電裝置由風(fēng)力發(fā)電機(jī)和 太陽能電池組組成;風(fēng)力發(fā)電機(jī)的左端與風(fēng)輪相連接、右端通過AC/DC整流器與直流匯流母 線相連接;太陽能電池組由多個太陽能板組成;太陽能電池組的右端通過三號單向DC/DC變 換器與直流匯流母線相連接；
[0005] 混合儲能裝置由蓄電池組和超級電容器組組成；蓄電池組、超級電容器組的右端 分別通過一號雙向DC/DC變換器、二號雙向DC/DC變換器與直流匯流母線相連接；
[0006] 負(fù)載裝置由慢充單相負(fù)載、慢充三相負(fù)載、一號快充負(fù)載、二號快充負(fù)載組成;慢 充單相負(fù)載、慢充三相負(fù)載的左端分別通過一號DC/AC逆變器、二號DC/AC逆變器與直流匯 流母線相連接;一號快充負(fù)載、二號快充負(fù)載的左端分別通過一號單向DC/DC變換器、二號 單向DC/DC變換器與直流匯流母線相連接；
[0007] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池組、蓄電池組、超級電容器組、慢充單相負(fù)載、慢充三相負(fù) 載、一號快充負(fù)載、二號快充負(fù)載均與用于獲取各個電壓值的控制器相連接。
[0008] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池組、蓄電池組、超級電容器組上均設(shè)置有獨立的采樣單元 和控制單元。
[0009] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池組均設(shè)置在充電粧上;太陽能電池組的下方設(shè)置有遮雨 板;風(fēng)力發(fā)電機(jī)為直驅(qū)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0010] 蓄電池組和超級電容器組均設(shè)置在充電粧的底部;蓄電池組包括多個并聯(lián)的蓄電 池單元，每個蓄電池單元包括多個串聯(lián)的蓄電池。
[0011] 慢充單相負(fù)載、慢充三相負(fù)載的接口電壓分別為220V交流電、380V交流電；一號快 充負(fù)載、二號快充負(fù)載的接口電壓分別為200~600V可調(diào)直流電、600~800V可調(diào)直流電。
[0012] 控制器內(nèi)部設(shè)置有能量管理器以及多個獨立控制單元;能量管理器分別與多個獨 立控制單元相連接;獨立控制單元分別與AC/DC整流器、三號單向DC/DC變換器、一號雙向 DC/DC變換器、二號雙向DC/DC變換器、一號DC/AC逆變器、二號DC/AC逆變器、一號單向DC/DC 變換器、二號單向DC/DC變換器相連接;獨立控制單元均采用DSP處理器或單片機(jī)作為控制 核心;能量管理器為DSP+ARM處理器。
[0013] 本實用新型能夠根據(jù)不同的電力輸出情況對混合發(fā)電裝置和混合儲能裝置進(jìn)行 控制，不僅輸出功率密度大，而且保持了電容器快速充放電的特性，在提供大功率的同時還 可抑制大功率對本系統(tǒng)的沖擊，能夠有效延長蓄電池的使用壽命。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型的工作原理示意圖。
[0015] 圖2為本實用新型的外部結(jié)構(gòu)展示圖。
[0016]圖中：1、風(fēng)力發(fā)電機(jī);2、慢充單相負(fù)載;3、慢充三相負(fù)載;4、一號快充負(fù)載;5、二號 快充負(fù)載;6、控制器;7、超級電容器組;8、蓄電池組;9、太陽能電池組；10、遮雨板；11、AC/DC 整流器；12、三號單向DC/DC變換器；13、一號雙向DC/DC變換器；14、二號雙向DC/DC變換器； 15、一號DC/AC逆變器；16、二號DC/AC逆變器；17、一號單向DC/DC變換器；18、二號單向DC/DC 變換器。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0018] 如圖1、圖2所示，本實用新型包括混合發(fā)電裝置、混合儲能裝置、負(fù)載裝置;混合發(fā) 電裝置由風(fēng)力發(fā)電機(jī)1和太陽能電池組9組成;風(fēng)力發(fā)電機(jī)1的左端與風(fēng)輪相連接、右端通過 AC/DC整流器11與直流匯流母線相連接;太陽能電池組9由多個太陽能板組成;太陽能電池 組9的右端通過三號單向DC/DC變換器12與直流匯流母線相連接；
[0019] 混合儲能裝置由蓄電池組8和超級電容器組7組成；超級電容器組7的主要作用是 抑制快充時大電壓大電流對本裝置的影響，防止蓄電池組8過放，延長蓄電池的使用壽命， 儲能單元主要還是蓄電池。蓄電池組8、超級電容器組7的右端分別通過一號雙向DC/DC變換 器13、二號雙向DC/DC變換器14與直流匯流母線相連接；
[0020] 負(fù)載裝置由慢充單相負(fù)載2、慢充三相負(fù)載3、一號快充負(fù)載4、二號快充負(fù)載5組 成;慢充單相負(fù)載2、慢充三相負(fù)載3的左端分別通過一號DC/AC逆變器15、二號DC/AC逆變器 16與直流匯流母線相連接;一號快充負(fù)載4、二號快充負(fù)載5的左端分別通過一號單向DC/DC 變換器17、二號單向DC/DC變換器18與直流匯流母線相連接；
[0021] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)1、太陽能電池組9、蓄電池組8、超級電容器組7、慢充單相負(fù)載2、慢充 三相負(fù)載3、一號快充負(fù)載4、二號快充負(fù)載5均與用于控制各變換器電壓、電流及管理蓄電 池組8、超級電容器組7能量的控制器6相連接;控制器6根據(jù)獲取的電壓值控制各設(shè)備的充 放電動作，實現(xiàn)蓄電池和超級電容能量管理。。
[0022] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)1、太陽能電池組9、蓄電池組8、超級電容器組7上均設(shè)置有獨立的采樣 單元和控制單元。
[0023] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)1、太陽能電池組9均設(shè)置在充電粧上;太陽能電池組9的下方設(shè)置有遮 雨板10;風(fēng)力發(fā)電機(jī)1為直驅(qū)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0024]蓄電池組8和超級電容器組7均設(shè)置在充電粧的底部；蓄電池組8包括多個并聯(lián)的 蓄電池單元，每個蓄電池單元包括多個串聯(lián)的蓄電池。蓄電池單元的個數(shù)由存儲容量決定， 蓄電池的個數(shù)由電壓等級決定。
[0025]慢充單相負(fù)載2、慢充三相負(fù)載3的接口電壓分別為220V交流電、380V交流電；一號 快充負(fù)載4、二號快充負(fù)載5的接口電壓分別為200~600V可調(diào)直流電、600~800V可調(diào)直流 電。
[0026]控制器6內(nèi)部設(shè)置有能量管理器以及多個獨立控制單元;能量管理器分別與多個 獨立控制單元相連接;獨立控制單元分別與AC/DC整流器11、三號單向DC/DC變換器12、一號 雙向DC/DC變換器13、二號雙向DC/DC變換器14、一號DC/AC逆變器15、二號DC/AC逆變器16、 一號單向DC/DC變換器17、二號單向DC/DC變換器18相連接;獨立控制單元均采用DSP處理器 或單片機(jī)作為控制核心;能量管理器為DSP+ARM處理器。
[0027]蓄電池組8和超級電容器組7的選擇過程如下:本實用新型屬于中型充電粧，預(yù)計輸 出功率為250KW，蓄電池選用12V/1 OOAh的鉛酸電池。預(yù)計蓄電池組存儲的容量為500KWh，輸
出電壓等級為360V
?每個單元串聯(lián)的蓄電池需要30塊。 需要的該型號的電池416.66塊，設(shè)計時采用420塊該型號電池^可知，需并聯(lián)的蓄 電池單元為14個。
[0028]和蓄電池組儲能一致，超級電容器組存儲的容量為500KWh，輸出的電壓等級為 360V。超級電容器組的相關(guān)參數(shù)如下：額定電壓1.5V，電容量6000F，存儲電量1.5Ah。由
，每個單元串聯(lián)的超級電容需要240個，使得端電壓為360V，根據(jù)電容器的儲
可知，需要總的超級電容的個數(shù)
取 266667
知，需要并聯(lián)的超級電容單元個數(shù)為1112?？紤]到充電粧是間歇性 的給電動汽車充電，可根據(jù)實際需要適當(dāng)?shù)販p少并聯(lián)的超級電容器單元的個數(shù)。
[0029]本實用新型的具體工作原理為:風(fēng)力發(fā)電機(jī)1發(fā)出來的電經(jīng)過直流匯流母線給負(fù) 載裝置供電，多余的電再通過一號雙向DC/DC變換器13、二號雙向DC/DC變換器分別給蓄電 池組8、超級電容組7充電；太陽能電池組9經(jīng)過三號單向DC/DC變換器12連接至直流匯流母 線，給負(fù)載裝置供電，多余的電通過一號雙向DC/DC變換器13、二號雙向DC/DC變換器14分別 給蓄電池組8、超級電容組7充電。
[0030] 本實用新型的具體過程如下：
[0031] a、控制器6根據(jù)蓄電池組8和超級電容器組7的電壓采樣結(jié)果，判斷混合儲能裝置 的工作情況，如果蓄電池組8和電容器組7的電壓低于預(yù)設(shè)電壓360V，則對蓄電池組8和電容 器組7進(jìn)行充電，如果在預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)，則關(guān)斷混合儲能裝置和直流匯流母線之間的聯(lián)系， 防止過充。
[0032] b、當(dāng)控制器6檢測到負(fù)載裝置有負(fù)載時，則打開蓄電池組8和超級電容器組7對直 流匯流母線進(jìn)行放電，配合風(fēng)力發(fā)電機(jī)1和太陽能電池組9對電動汽車進(jìn)行充電。
[0033] c、當(dāng)控制器6檢測到太陽能電池組9側(cè)電壓明顯偏低(也就是光照不足時），則關(guān)斷 其與直流匯流母線的連接，防止太陽能電池組9變成耗電單元，以免其燒壞;通過控制器6檢 測到風(fēng)力發(fā)電機(jī)1風(fēng)速過高或過低時，通過相關(guān)手段使其停轉(zhuǎn)，待風(fēng)速正常后重新啟動。
[0034] 本實用新型采用的是離網(wǎng)型充電方式，可以消除負(fù)荷增加時對電網(wǎng)的影響；電路 設(shè)計方面采用的是直流匯流的方式，在給電動汽車充電時可以消除諧波對匯流母線的影 響；在快充時可以通過超級電容器組抑制大電壓、大電流對蓄電池組和本系統(tǒng)的沖擊;此 外，本實用新型還可以有效解決一些偏遠(yuǎn)地區(qū)由于電力設(shè)施難以鋪設(shè)到位而導(dǎo)致無法給電 動汽車充電的問題，可以有效節(jié)約能源。
[0035] 上述實施方式并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例， 本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型的技術(shù)方案范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換， 也均屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種離網(wǎng)型風(fēng)光儲電動汽車充電粧，其特征在于:它包括混合發(fā)電裝置、混合儲能裝 置、負(fù)載裝置;所述混合發(fā)電裝置由風(fēng)力發(fā)電機(jī)（1)和太陽能電池組(9)組成;所述風(fēng)力發(fā)電 機(jī)（1)的左端與風(fēng)輪相連接、右端通過AC/DC整流器（11)與直流匯流母線相連接;所述太陽 能電池組（9)由多個太陽能板組成；太陽能電池組（9)的右端通過三號單向DC/DC變換器 (12)與直流匯流母線相連接； 所述混合儲能裝置由蓄電池組(8)和超級電容器組(7)組成;所述蓄電池組(8)、超級電 容器組(7)的右端分別通過一號雙向DC/DC變換器（13)、二號雙向DC/DC變換器（14)與直流 匯流母線相連接； 所述負(fù)載裝置由慢充單相負(fù)載(2)、慢充三相負(fù)載(3)、一號快充負(fù)載(4)、二號快充負(fù) 載（5)組成；所述慢充單相負(fù)載（2)、慢充三相負(fù)載（3)的左端分別通過一號DC/AC逆變器 (15) 、二號DC/AC逆變器(16)與直流匯流母線相連接;所述一號快充負(fù)載(4)、二號快充負(fù)載 (5)的左端分別通過一號單向DC/DC變換器（17)、二號單向DC/DC變換器（18)與直流匯流母 線相連接； 所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)（1)、太陽能電池組(9)、蓄電池組(8)、超級電容器組(7)、慢充單相負(fù) 載(2)、慢充三相負(fù)載(3)、一號快充負(fù)載(4)、二號快充負(fù)載(5)均與控制器(6)相連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型風(fēng)光儲電動汽車充電粧，其特征在于:所述風(fēng)力發(fā)電機(jī) (1)、太陽能電池組(9)、蓄電池組(8)、超級電容器組(7)上均設(shè)置有獨立的采樣單元和控制 單元。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離網(wǎng)型風(fēng)光儲電動汽車充電粧，其特征在于:所述風(fēng)力發(fā) 電機(jī)（1)、太陽能電池組(9)均設(shè)置在充電粧上;所述太陽能電池組(9)的下方設(shè)置有遮雨板 (10);所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)(1)為直驅(qū)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離網(wǎng)型風(fēng)光儲電動汽車充電粧，其特征在于:所述蓄電池 組(8)和超級電容器組(7)均設(shè)置在充電粧的底部;所述蓄電池組(8)包括多個并聯(lián)的蓄電 池單元，每個蓄電池單元包括多個串聯(lián)的蓄電池。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型風(fēng)光儲電動汽車充電粧，其特征在于:所述慢充單相負(fù) 載(2)、慢充三相負(fù)載(3)的接口電壓分別為220V交流電、380V交流電；所述一號快充負(fù)載 (4)、二號快充負(fù)載(5)的接口電壓分別為200~600V可調(diào)直流電、600~800V可調(diào)直流電。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型風(fēng)光儲電動汽車充電粧，其特征在于:所述控制器(6) 內(nèi)部設(shè)置有能量管理器以及多個獨立控制單元;所述能量管理器分別與多個獨立控制單元 相連接;所述獨立控制單元分別與AC/DC整流器（11)、三號單向DC/DC變換器（12)、一號雙向 DC/DC變換器（13)、二號雙向DC/DC變換器（14)、一號DC/AC逆變器（15)、二號DC/AC逆變器 (16) 、一號單向DC/DC變換器（17)、二號單向DC/DC變換器（18)相連接;所述獨立控制單元均 采用DSP處理器或單片機(jī)作為控制核心;所述能量管理器為DSP+ARM處理器。
【文檔編號】H02J7/00GK205646940SQ201620480139
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】劉廣忱
【申請人】劉廣忱