一种混合储能充电桩系统及协调控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种混合储能充电桩系统及协同控制方法，所述充电桩系统包括电流电压采集模块、智能充电桩控制模块、交流慢充系统、直流快充系统和混合储能系统；所述电流电压采集模块与输入交流电网连接，实时监测交流电网负荷，智能充电桩控制模块根据电流电压采集模块提供的实时信息及交流慢充系统、直流快充系统、混合储能系统反馈信息，向交流慢充系统、直流快充系统、混合储能系统进行交流电能分配。本发明专利技术充电桩系统及协同控制方法综合解决了单一储能技术无法兼顾高功率密度、高能量密度、长使用寿命、安全性等问题，同时因小区工频变压器增容困难，解决了家庭用户电动汽车短时快充的需求。快充的需求。快充的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种混合储能充电桩系统及协调控制方法


[0001]本专利技术属于充电桩系统
，具体涉及一种混合储能充电桩系统及协调控制方法。

技术介绍

[0002]近年来新能源大规模发展成为趋势，电动汽车用户不断增加，与之伴随的是对充电桩充电方式和小区用电容量需求进一步提升，上述两点成为当前充电桩电路设计的主要导向。
[0003]针对目前家用充电桩采用的交流慢充对电动车充电方案，小区工频变压器增容困难，无法满足电动汽车短时快充需求。
[0004]目前各种储能技术因其原理和工艺的差异，有着不同的储能特性。电力储能通常分为能量型储能和功率型储能两类。以铅酸蓄电池、锂电池、钠硫电池等为代表的能量型储能，具有能量密度大、储能时间长的优点，但功率密度小、循环寿命短。以超级电容、飞轮储能、超导磁储能等为代表的功率型储能，具有功率密度大、响应速度快、循环周期寿命长的优点，但能量密度小、自放电率高。单一储能技术还无法兼顾高功率密度、高能量密度、长使用寿命、安全性等多方面的要求。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种混合储能充电桩系统及协调控制方法。
[0006]技术方案：为达到上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种混合储能充电桩系统，其特征在于，所述系统包括电流电压采集模块、智能充电桩控制模块、交流慢充系统、直流快充系统和混合储能系统；所述电流电压采集模块与输入交流电网连接，实时监测交流电网负荷，智能充电桩控制模块根据电流电压采集模块提供的实时信息及交流慢充系统、直流快充系统、混合储能系统反馈信息，向可交流慢充系统、直流快充系统、混合储能系统进行交流电能分配；混合储能系统能够将直流快充系统提供的直流电进行优化分配储能，最后分配给直流快充系统。
[0007]作为优选或者具体实施方案：所述交流慢充系统包括第一接触器和交流慢充模块，第一接触器通过智能充电桩控制模块进行线圈吸合控制，控制交流电能进入交流慢充模块；交流慢充模块能够对外界电池进行充电，并且实时监测自身运行状态，将异常信息反馈给智能充电桩控制模块。
[0008]所述直流快充系统包括第二接触器、第三接触器、整流模块和直流快充模块；第二接触器通过智能充电桩控制模块进行线圈吸合控制，控制交流电进入整流模块；整流模块对分配到的交流电进行滤波和整流得到直流电，同时将直流电提供给直流快充模块和混合储能系统；第三接触器通过智能充电桩控制模块进行线圈吸合控制，控制直流电进入直流快充模块；直流快充模块能够对外界电池进行充电，并且实时监测自身运行状态，将异常信
息反馈给智能充电桩控制模块。
[0009]所述混合储能系统包括第四接触器、混合储能协调控制系统、锂电池、超级电容和混合储能模块；第四接触器通过智能充电桩控制模块进行线圈吸合控制，控制直流快充系统提供的直流电进入混合储能协调控制系统，混合储能协调控制系统对超级电容和锂电池功率优化分配，选择交流电网负荷低谷期对超级电容和锂电池进行充电，延长锂电池寿命和提升整体储能容量利用率，降低混合储能系统的费用；混合储能模块能够将超级电容和锂电池的电能分配给直流快充系统，并且实时监测自身运行状态，将异常信息反馈给智能充电桩控制模块。
[0010]本专利技术还提供了所述混合储能充电桩系统的协调控制方法，包括如下步骤：（1）在混合储能系统运行控制中，首先通过高通滤波控制将混合储能系统功率P的高频波动分量和非高频波动分量分配给超级电容储能和锂电池储能；（2）基于锂电池充放电状态进行超级电容储能 SOC调整，以优化整体调节能力；（3）根据两种储能所处 SOC区域和充放电状态调整功率，实现过充过放保护配合；（4）以满足功率指令为目标进行两种储能的最大充放电功率限制配合。
[0011]作为优选或者具体实施方案：步骤（2）中所述优化整体调节能力，是在锂电池放电(Pout_LB>0) 时，使超级电容储能电量保持在较低水平，对混合储能系统的放电需求响应以锂电池为主、超级电容为辅，对混合储能系统的充电需求响应以超级电容为主、锂电池为辅；同理，在锂电池充电(Pout_LB<0) 时，使超级电容储能电量保持在较高水平，对混合储能系统的充电需求响应以锂电池为主、超级电容为辅，对混合储能系统的放电需求响应以超级电容为主、锂电池为辅。
[0012]步骤（2）中所述优化整体调节能力，具体调节方法包括如下：当P
out_LB
>0 且S
SC
>S
LBd_SC
时，判断P
out_SC
是否大于0，若P
out_SC
>0，则T
f
=T
f
+ΔT
f
；若P
out_SC
<0，则T
f
=T
f
–
ΔT
f
；重新分配高频波动分量和非高频波动分量，直到调节到目标区域；当P
out_LB
<0 且S
SC
<S
LBc_SC
时，判断P
out_SC
是否大于 0，若P
out_SC
>0，则T
f
=T
f
–
ΔT
f
；若P
out_SC
<0，则T
f
=T
f
+ΔT
f
；重新分配高频波动分量和非高频波动分量，直到调节到目标区域；P
out_SC
为混合储能系统功率P进行滤波得到其高频波动分量分配给超级电容储能的有功功率，P
out_LB
进行滤波得到非高频波动分量分配给锂电池储能的有有功功率，S
SC
为超级电容当前状态储能电量；T
f
为滤波时间常数，ΔT
f
为滤波时间常数调节系数；S
LBd_SC
、S
LBc_SC
分别代表锂电池放电时和锂电池充电时的超级电容储能 SOC 控制阈值。
[0013]步骤（3）中所述过充过放保护配合，具体方法包括如下：当储能系统处于过放警戒区域时，采用如式(3.1)所示的公式对输出功率进行调整， 使荷电状态处于正常区域；当储能系统处于过充警戒区域时， 采用如式(3.2)所示的公式对输出功率进行调整， 使荷电状态处于正常区域；式(3.1)式(3.2)S
max_ESS
、S
min_ESS
分别代表储能系统荷电状态的运行范围上下限；S
high_ESS
、S
low_ESS
分
别代表储能系统荷电状态的过充过放警戒阈值；式中，P
out0_ESS
、P
out_ESS
分别为储能系统过充过放保护本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合储能充电桩系统，其特征在于，所述系统包括电流电压采集模块、智能充电桩控制模块、交流慢充系统、直流快充系统和混合储能系统；所述电流电压采集模块与输入交流电网连接，实时监测交流电网负荷，智能充电桩控制模块根据电流电压采集模块提供的实时信息及交流慢充系统、直流快充系统、混合储能系统反馈信息，向交流慢充系统、直流快充系统、混合储能系统进行交流电能分配；混合储能系统能够将直流快充系统提供的直流电进行优化分配储能，最后分配给直流快充系统。2.根据权利要求1所述的混合储能充电桩系统，其特征在于，所述交流慢充系统包括第一接触器和交流慢充模块，第一接触器通过智能充电桩控制模块进行线圈吸合控制，控制交流电能进入交流慢充模块；交流慢充模块能够对外界电池进行充电，并且实时监测自身运行状态，将异常信息反馈给智能充电桩控制模块。3.根据权利要求1所述的混合储能充电桩系统，其特征在于，所述直流快充系统包括第二接触器、第三接触器、整流模块和直流快充模块；第二接触器通过智能充电桩控制模块进行线圈吸合控制，控制交流电进入整流模块；整流模块对分配到的交流电进行滤波和整流得到直流电，同时将直流电提供给直流快充模块和混合储能系统；第三接触器通过智能充电桩控制模块进行线圈吸合控制，控制直流电进入直流快充模块；直流快充模块能够对外界电池进行充电，并且实时监测自身运行状态，将异常信息反馈给智能充电桩控制模块。4.根据权利要求1所述的混合储能充电桩系统，其特征在于，所述混合储能系统包括第四接触器、混合储能协调控制系统、锂电池、超级电容和混合储能模块；第四接触器通过智能充电桩控制模块进行线圈吸合控制，控制直流快充系统提供的直流电进入混合储能协调控制系统，混合储能协调控制系统对超级电容和锂电池功率优化分配，选择交流电网负荷低谷期对超级电容和锂电池进行充电；混合储能模块能够将超级电容和锂电池的电能分配给直流快充系统，并且实时监测自身运行状态，将异常信息反馈给智能充电桩控制模块。5.权利要求1
‑
4任一项所述混合储能充电桩系统的协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）在混合储能系统运行控制中，首先通过高通滤波控制将混合储能系统功率P的高频波动分量和非高频波动分量分配给超级电容储能和锂电池储能；（2）基于锂电池充放电状态进行超级电容储能 SOC调整，以优化整体调节能力；（3）根据两种储能所处 SOC区域和充放电状态调整功率，实现过充过放保护配合；（4）以满足功率指令为目标进行两种储能的最大充放电功率限制配合。6.根据权利要求5所述的混合储能充电桩系统的协调控制方法，其特征在于，步骤（2）中所述优化整体调节能力，是在锂电池放电Pout_LB>0 时，使超级电容储能电量保持在较低水平，对混合储能系统的放电需求响应以锂电池为主、超级电容为辅，对混合储能系统的充电需求响应以超级电容为主、锂电池为辅；同理，在锂电池充电Pout_LB<0 时，使超级电容储能电量保持在较高水平，对混合储能系统的充电需求响应以锂电池为主、超级电容为辅，对混合储能系统的放电需求响应以超级电容为主、锂电池为辅。7.根据权利要求5所述的混合储能充电桩系统的协调控制方法，其特征在于，步骤（2）中所述优化整体调节能力，具体调节方法包括如下：当P
out_LB
>0 且S
SC
>S
LBd_SC
时，判断P
out_SC
是否大于0，若P
out_SC
>0，则 T
f
=T
f
+ΔT
f
；若P
out_SC
<0，则 T
f
=T
f
–
ΔT
f
；重新分配高频波动分量和非高频波动分量，直到调节到目标区域；
当P
out_LB
<0 且S
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乐，严安业，温富景，
申请(专利权)人：南京白云瑞来科技有限公司，
类型：发明
国别省市：