一种光储充换一体化重卡换电集装箱及其充电方法

摘要

本发明涉及一种光储充换一体化重卡换电集装箱及其充电方法，外部电网交流母线接口和光伏电站接口并联汇入至能量管理主控制器后接入内部电网；所述内部电网连接若干能量管理从控制器后接入对应电池仓，所述电池仓设有用于测量其中电池电量的荷电状态检测器；所述能量管理从控制器接收对应电池仓的电池电量信息，并将之传输至所述能量管理主控制器，所述能量管理主控制器依据各电池电量信息调配所述外部电网交流母线接口和光伏电站接口向所述内部电网输入的充电总功率。本发明的有益效果是可以将换电集装箱与电网和光伏电站调度对接，实现光储充换一体化建设，同时实现用电削峰填谷；同时，减少换电站对电网容量依赖，更节能，更环保。

说明书

技术领域

本发明涉及重卡换电技术领域，具体是一种光储充换一体化重卡换电集装箱及其充电方法。

背景技术

随着电动化的推行，国家大力推进充换电基础设施建设，鼓励企业研发换电模式车型。卡车动力需求大，传统用柴油作为动力的卡车污染严重，推行重卡电动化是十分有必要的。重卡的电池容量大，同等充电功率下充电速度慢，而大功率充电又对电网的供需平衡提出了挑战。

现有的重卡电池一般仅用于重卡；其重量重体积大，难以随意移动的特性，也决定了现有技术中重卡充电电池的功能单一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，解决重卡换电电池充电对电站要求高，且对电网负荷大的问题。

为达到上述发明目的，提供一种光储充换一体化重卡换电集装箱，包括外部电网交流母线接口和光伏电站接口，所述外部电网交流母线接口和光伏电站接口并联汇入至能量管理主控制器后接入内部电网；所述内部电网连接若干能量管理从控制器后接入对应电池仓，所述电池仓设有用于测量其中电池电量的荷电状态检测器；所述能量管理从控制器接收对应电池仓的电池电量信息，并将之传输至所述能量管理主控制器，所述能量管理主控制器依据各电池电量信息调配所述外部电网交流母线接口和光伏电站接口向所述内部电网输入的充电总功率。

所述光伏电站，通过太阳能发电。所述光伏电站通过光伏逆变器连接至所述能量管理主控制器，从而实现太阳能产生的直流电转换为与外部电网交流母线及能量管理主控制器电频率匹配的交流电。所述能量管理从控制器与其对应电池仓之间设逆变器，从而实现将内部电网的交流电与电池充电匹配的直流电之间转换。用于给重卡电池充放电的所述电池仓集中嵌入在集装箱式柜中，实现了电池在电池仓中的集中存取。

优选的，所述电池仓用于接入内部电网的逆变器为双向变流器，所述双向变流器支持四象限运行；所述能量管理从控制器还接收所述能量管理主控制器指令，控制对应电池仓的双向变流器，以让其中的电池转换朝向内部电网的输入与输出。

所述四象限运行的双向变流器使其得以向电池或内部电网双向的能量流动。

优选的，所述能量管理主控制器另设有输出端，所述输出端用于汇总光伏电站和内部电网的电输出作为备用电源输出。

本处的能量管理主控制器能作为转换切换器件，能实现切换外部电网交流母线输出至输出端或内部电网，也能实现切换光伏电站和内部电网汇总输出至输出端或仅向内部电网输出。

优选的，所述能量管理主控制器分别采集所述外部电网交流母线接口和光伏电站接口的外网输出功率；所述能量管理主控制器依据外网输出功率和各电池电量信息调整分配出各电池的需输出功率信息，所述能量管理从控制器接收需输出功率信息并以之调整对应电池向所述内部电网的电输出。

所述外网输出功率的测量采集可以采用相应的电表。

优选的，所述能量管理从控制器接收所述能量管理主控制器采集的充电总功率信息，并结合充电总功率信息和对应的电池电量信息，调整所述内部电网向对应电池的电输出。

通过能量管理主控制器与能量管理主控制器的协调，对外部电网交流电与光伏电站的绿色自发电实现了统一调度，避免了高负荷长时间运转，使得电网设备和电池寿命都有受益。

四象限运行的双向变流器，得以将电池仓内的电池作为能源储存块，由于重卡电池通常具有的大容量大功率输出特性，使得其可以作为应急备用电源或储能电站使用。实现换电站削峰填谷，辅助调峰调频，无功补偿，备用电源的功能。

还提供一种光储充换一体化重卡换电集装箱电池充电方法，采用上述的光储充换一体化重卡换电集装箱，其充电分配方法为：

S1能量管理主控制器比较并判断其内部电网的电池仓总需求功率是否大于所述内部电网的剩余可用充电容量；

S2如果所述总需求功率大于所述剩余可用充电容量，则调节充电总功率大小至所述剩余可用充电容量；如果所述总需求功率小于或等于所述剩余可用充电容量，则调节充电总功率大小至所述总需求功率。

优选的，所述剩余可用充电容量＝(所有内部电网的可用逆变器总容量-所述内部电网中可用电气设备的总视在功率)*所述内部电网的功率因数。

通过特殊的充电分配方法，使得大功率大容量的重卡动力电池能实现精确化充电，避免全时段大功率的充电对电网的冲击。

本发明的有益效果是可以将换电集装箱与电网和光伏电站调度对接，实现光储充换一体化建设，同时实现用电削峰填谷；同时，减少换电站对电网容量依赖，更节能，更环保。

附图说明

图1为本发明的光储充换一体化重卡换电集装箱示意图；

图2为本发明的光储充换一体化重卡换电集装箱的集装箱式柜外观示意图；

图3为本发明的光储充换一体化重卡换电集装箱电池充电方法示意图；

其中：

1-外部电网交流母线接口 2-光伏电站接口 3-能量管理主控制器

4-内部电网 5-能量管理从控制器 6-电池仓

61-双向变流器 7-电池 8-输出端

9-集装箱式柜

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。

根据图2所示的一种光储充换一体化重卡换电集装箱，用于给重卡电池7充放电的电池仓6集中嵌入在集装箱式柜9中，实现了电池7在电池仓6中的集中存取。

如图1所示，该光储充换一体化重卡换电集装箱，包括外部电网交流母线接口和光伏电站接口2，所述光伏电站连接光伏逆变器以将直流电转换成交流电。所述外部电网交流母线接口1和光伏电站接口2并联汇入至能量管理主控制器3后接入内部电网4；所述内部电网4连接若干能量管理从控制器5后接入对应电池仓6，所述电池仓6设有用于测量其中电池7电量的荷电状态检测器8；所述能量管理从控制器5接收对应电池仓6的电池电量信息，并将之传输至所述能量管理主控制器3，所述能量管理主控制器3依据各电池电量信息调配所述外部电网交流母线接口1和光伏电站接口2向所述内部电网4输入的充电总功率。所述电池仓6用于接入内部电网4的逆变器为双向变流器61，所述双向变流器61支持四象限运行；所述能量管理从控制器5还接收所述能量管理主控制器3指令，控制对应电池仓6的双向变流器61，以让其中的电池6转换朝向内部电网4的输入与输出。所述能量管理从控制器5接收所述能量管理主控制器1采集的充电总功率信息，并结合充电总功率信息和对应的电池7电量信息，调整所述内部电网4向对应电池7的电输出。

所述能量管理主控制器3另设有输出端8，所述输出端8用于汇总光伏电站和内部电网4的电输出作为备用电源输出。所述能量管理主控制器3分别采集所述外部电网交流母线接口1和光伏电站接口2的外网输出功率；所述能量管理主控制器3依据外网输出功率和各电池7电量信息调整分配出各电池7的需输出功率信息，所述能量管理从控制器5接收需输出功率信息并以之调整对应电池7向所述内部电网4的电输出。

根据图3所示的一种光储充换一体化重卡换电集装箱电池充电方法，采用上述光储充换一体化重卡换电集装箱，其充电分配方法为：

步骤101、能量管理主控制器3比较并判断其内部电网4的电池仓6总需求功率是否大于所述内部电网4的剩余可用充电容量；

步骤102、如果所述总需求功率大于所述剩余可用充电容量，则调节充电总功率大小至所述剩余可用充电容量；如果所述总需求功率小于或等于所述剩余可用充电容量，则调节充电总功率大小至所述总需求功率。

其中，所述剩余可用充电容量＝(所有内部电网4的可用逆变器总容量-所述内部电网4中可用电气设备的总视在功率)*所述内部电网4的功率因数。

该光储充换一体化重卡换电集装箱呈模块化设计，各电池仓6独立设置，内部电网4电缆连接，拆装方便。采用能量管理主控制器3得以实现与光伏、市电系统对接，实现光储充换一体化建设。采用双向变流器61，支持四象限运行，配合能量管理主控制器3和能量管理从控制器5，可以兼做配电备用电源，实现削峰填谷功能，也可以对母线的有功、无功进行调节，可以实现一次辅助调频与调节电压的目的。配合的系统可采用基于Linux内核的控制系统，支持多线程运行，支持各种通讯控制：modbus tcp,modbus rtu,CAN TCP/IP,101,104等规约。对各分支交流测并网，可检测电网有功/无功情况，进行有功/无功控制补偿。

该光储充换一体化重卡换电集装箱的优势在于：

1)采用模块化设计，大大减少了换电站对占地面积的要求，提高了换电站勘测成功率。

2)多元型：储能充电一体化设计，减少了换电站对电网依赖性，摆脱传统换电站纯负载充电的模式，利用PCS四象限运行模式，实现换电站削峰填谷，辅助调峰调频，无功补偿，备用电源的功能。

3)节能：可与光伏新能源系统结合，结合EMS能量管理系统，减少换电站对电网容量依赖，更节能，更环保。

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。