CN115916579A - 电动交通工具的充电 - Google Patents

Abstract

一种操作电动交通工具的充电站的方法和一种充电站。该充电站包括能量存储系统和用于对电动交通工具进行充电的多个充电点，充电站连接到用于向多个充电点提供电力的电力网络，能量存储系统适于从电力网络被充电并且适于向多个充电点提供电力。该方法包括：接收需要在充电点充电的交通工具的信息，从充电点向能量存储系统提供指示接近充电的信号，在能量存储系统中接收来自充电点的信号，如果能量存储系统正在被充电，则使能量存储系统的充电放缓，如果来自多个充电点的充电电力超过电力网络的电力限制，则从能量存储系统向多个充电点提供电力，以及对交通工具进行充电。

Description

电动交通工具的充电

技术领域

本发明涉及电动交通工具的充电。

背景技术

电动交通工具是由交通工具所携带的一个或多个电池供电的交通工具。电动交通工具可以是任何已知交通工具的形式，即，例如汽车、厢式货车、公共汽车或卡车。交通工具中的电池向一个或多个电动机提供电力以旋转交通工具的车轮。另外，电动交通工具的辅助系统也由一个或多个电池供电。

电动交通工具的电池需要充电。在电动交通工具的一些使用中，应当尽可能快地提供充电。例如，当电动公交车在服务期间需要充电时，充电时间应当优选地短。电动公交车的充电可以在某些充电站进行，这些充电站优选地位于公交车的路线上。从每个充电操作获得的电荷应该使得公交车能够至少开到下一充电站。作为可替选示例，并且应对电动汽车的增长，这些汽车的充电可以在位于路边的某些充电站进行。由于电动汽车数量的增加，路边充电站变得越来越流行。

在电动公交车充电站中，受电弓从充电站的充电点降低或从电动交通工具的车顶升高，以在交通工具与充电站之间进行电连接。在电动车充电站的情况下，电连接是通过电缆或通过自动充电臂实现的，电缆可以被液体冷却以允许高电流密度和减轻重量。充电站连接到用于向充电站提供电力的电力网络，并且还向电动交通工具馈送电力。充电站还可以包括具有电池或相应的电存储器的电存储系统。电存储系统的目的是在电力网络故障时作为备用，并且还向电动交通工具提供除了从网络获得的电力之外的充电电力。如已知的，仅可以从电力网络汲取一定限制的电力。当使用电存储系统时，在也从电存储系统汲取电力以对交通工具进行充电时，馈送到交通工具的电力可以超过电网限制。

虽然电存储系统增加了从连接电网的充电站输出的电力，但是它也增加了系统的复杂性。电存储系统和充电点的总充电电力超过电网限制。因此，交通工具的充电电力的突然变化以及来自电存储系统的充电或放电电力的变化可能导致系统试图将电力馈送回网络或超过电网限制的情况。一些网络公司可以允许消费者将电力馈送回网络。然而，一些网络公司不允许。另外，当超过电网限制时，熔断器通常在充电站上游熔断，这在较长的时间段干扰充电站的操作。

发明内容

本发明的目的是提供方法和用于实施方法的系统，以减轻上述缺点。本发明的目的是通过特征在于独立权利要求中所描述的内容的方法和系统实现的。本发明的优选实施方式在从属权利要求中公开。

本发明基于以下构思：控制系统的操作，使得在每次交通工具充电动作之前，基于即将发生的充电动作的信息，改变来自电存储系统的电力。一旦来自电存储系统的电力在充电前得到控制，电力就不会馈送回网络，也不会超过网络的限制。

另外，在优选实施方式中，为电动交通工具的每次充电形成预算。预算可以包括电动交通工具充电的电力或电流，以及充电的持续时间。这种电力分配有助于在电网保持在其限制内的同时控制电动交通工具和电存储系统的电池的充电操作。

附图说明

在下文中，将参照附图借助于优选实施方式更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了具有电存储系统的充电站的简化结构。

具体实施方式

图1示出了本发明实施方式的充电站的简化结构。充电站包括能量存储系统11和充电系统12。充电系统和能量存储系统被示出为电连接在一起并且具有通信链路。在图1中，用黑线示出电连接，而用虚线示出通信连接。

充电系统12被示出为具有两个充电点13、14。充电点可以是具有典型电缆的充电桩，或者是被降低到位于车顶的相应输入端的受电弓。充电点被示出为连接到相应的转换器15、16，当交通工具被充电时，所述转换器被操作以向充电点提供充电电流或电力。充电系统还包括与电力网络或电网18连接的连接点17。在图1中示出连接点17在开关设备和控制设备内。

图1的实施方式的能量存储系统11包括另一连接点19，连接点19也被示出为在另一开关设备和控制设备内。连接点19连接到充电系统的连接点，并且来自电网18的电力被馈送到连接点19。另外，能量存储器的连接点19连接到能量存储系统的转换器20，转换器20又连接到电能储存器，诸如电池21。能量存储系统的转换器20是既能够整流电力又能够反转电力的转换器。在电池充电时电力被从AC转换为DC，即，被整流。当从电池汲取电力时，电力被从DC转换为AC，即，被反转。

连接点17形成公共耦接点。在公共耦接点中，系统被连接到网络。如图1所示，能量存储系统连接到公共耦接点。因此，当进行操作以从电池21生成交流电压时，所生成的电压必须与电网的电压同步。同时，可以在不知道电存储系统的操作的情况下操作充电系统12。

在操作电动交通工具的充电站的方法中，充电站包括用于对电动交通工具进行充电的多个充电点13、14和能量存储系统11，充电站被连接到用于向多个充电点提供电力的电力网络。能量存储系统11适于被从电力网络充电，并且适于向多个充电点13、14提供电力。

在本发明的方法中，接收需要在充电点充电的交通工具的信息，并从充电点向能量存储系统提供指示接近充电的信号。

当电动交通工具到达充电站时，交通工具与充电点之间开始通信。将交通工具被连接的信息从充电点发送到能量存储系统。

另外，根据本公开内容，当从充电点接收到信号时，如果能量存储系统正在充电，则能量存储系统的充电被放缓。因此，当能量存储系统从充电点接收到交通工具即将被充电的信息时，如果能量存储电池的充电正在进行，则能量存储系统停止从电力网络汲取电力。

如果在收到信息时能量存储系统的电池没有被充电，如果来自多个充电点的充电电力超过电力网络的电力限制，能量存储系统增加从能量存储系统到多个充电点的电力。因此，如果能量存储系统是空闲的或已经对公共耦接点产生电力，则放电电力增加。当放电电力增加时，从电网获取的电力也同时减少。在所有情况下，与电动交通工具的电力需求完全同步地进行电力的增加。

在能量存储系统的操作状态改变后，交通工具从充电点进行充电。

当交通工具向充电点发送信号以降低受电弓时，或者当用户在充电桩进行认证时，可以开始在要充电的电动交通工具与充电点之间的通信。根据实施方式，当检测到来自接近的交通工具的信号时，或当交通工具被插入时，开始通信。所使用的信号可以是任何已知的信号，诸如蓝牙、wifi信号或光纤链路中的信号。针对电动公交车，可以在交通工具处于充电位置之前开始通信。

在实施方式中要充电的交通工具的信息包含充电请求，该充电请求是充电电力的请求、充电能量的请求、充电电流的请求和/或充电时间的请求。另外，信息还可以包含其他数据，诸如交通工具电池的充电状态或与充电状态有关的任何其他数据。另外，交通工具的信息还可以包含与交通工具的电池类型有关的数据。

一旦充电点收到充电力的请求或任何其他请求，充电点将请求转发到充电站的控制器。在充电站中，系统的当前状态是已知的。系统的当前状态包括关于以下的信息：其他充电点的充电电力或电流、能量存储系统电池的充电状态、以及能量存储系统的操作模式以及去往能量存储系统或来自能量存储系统的电力或电流。基于系统的状态，充电站的控制器提供充电的预算。预算通常是充电电流或电力的值以及其持续时间(如果持续时间已知)。根据请求和系统的状态为特定充电操作分配预算。

作为示例，电动交通工具到达充电站，并且充电点接收交通工具的信息。充电站的当前状态是这样的：在其他充电点、电力网络中没有其他交通工具，并且使用供电网络的全部容量对能量存储系统正在进行充电。当在充电点接收到要充电的交通工具的信息时，信息从充电点传输到能量存储系统，这将其充电电力减小到零或几乎减小到零。交通工具还通知充电点它请求例如75kW的电力持续一定时间段。由于没有其它交通工具被充电，所以根据该请求的预算被分配给该交通工具。

能量存储器的充电电力被放缓，并且在能量存储系统的充电电力改变之后，可以开始交通工具的充电。考虑到电力网络可以供应100kW，网络中仍留有容量，从而在考虑到不存在其他负载的情况下可以以25kW的电力继续能量存储系统的充电。在交通工具的充电开始之后，可以使用考虑了所提供的预算的电力来继续进行能量存储系统的充电。能量存储系统的充电的放缓确保了在电动交通工具的整个充电周期中从电力网络获取的电力不超过网络的容量。

考虑上述交通工具的充电仍在进行中，另一交通工具到达并且在自由充电点接收到交通工具的信息。充电站的状态同样是已知的。该交通工具要求75kW的充电电力。充电站的总充电电力是网络容量(100kW)和能量存储系统的充电容量(100kW)的总和。充电站的空闲容量超过所请求的容量，并且提供根据请求的预算。当接收到充电的信息时，在能量存储器正在执行充电的情况下，使能量存储系统的充电放缓。另外，由于预算中的容量与正在进行的预算中的充电一起超过网络容量，能量存储系统改变其操作模式，并开始向充电系统放电和供电。在能量存储系统的充电电力改变之后，可以开始交通工具的充电。当所计算的预算超过网络的电力限制时，能量存储系统产生电力，使得电动交通工具的充电不超过电力限制。

因此，在优选实施方式中，提供充电请求，并且基于充电请求确定充电的预算。另外，充电的给定预算用于确定能量存储系统是否应该向多个充电点提供电力以及应该提供多少电力。在确定充电的预算时，还考虑充电站的当前状态。也就是说，当接收到充电请求时，充电站基于给定参数(诸如能量存储系统的电力容量、网络电力限制和当前正在进行的预算中的充电动作)而知道充电站的当前状态。当提供充电的预算时，可以考虑影响充电站的操作的各种因素来操作充电站。这还确保在任何时候都不会超过网络限制。

代替于基于交通工具的请求而提供充电的预算，充电站还可以为每个交通工具或为不发送任何请求的交通工具分配一般预算。当分配一般预算时，使用适合于交通工具的电流或电力进行充电。在本方法中与交通工具特定预算类似地处理一般预算。

在本发明的实施方式中，当预算中的充电需要使用能量存储系统来提供电力时，来自能量存储系统的电力被增加到预算所需的水平，并且在电力增加之后，开始电动交通工具的充电。

在另一实施方式中，能量存储系统的电力的增加与预算中的充电同步。也就是说，如果能量存储系统已经向充电点产生电力并且开始新的预算中的充电，则来自能量存储系统的电力的增加与交通工具的充电同步。使用存在于充电系统12中的控制器22和存在于能量存储系统11中的控制器23来执行同步。如图1所示，控制器经由通信连接彼此连接，使得能够发送和接收数据，诸如参考值和测量值以及可能的警报。

根据本发明的实施方式，当一个或多个充电点在运行中并且不超过网络限制时，如果能量存储系统中的电池的充电状态低于一定限制值，则可以对能量存储系统进行充电。由于网络中的容量是可用的，因此建议对能量存储系统进行充电。用于确定是否开始对能量存储系统充电的限制值例如可以是电池的完全充电的40％。另外，由于充电站的充电点提供预算中的并且已知的电流或电力，所以能量存储系统知道它可以用于自己充电的电力，使得不超过网络限制。

在充电站中，当预算中的充电将会超过网络限制，即电力网络的容量时，能量存储系统的充电首先放缓。优选地，一旦接收到到达交通工具的指示，就开始充电的放缓。当能量存储系统不汲取任何电力时，可以以如上所示的同步充电和放电来开始交通工具的充电。在另一替选方案中，能量存储系统根据预算产生电力，并且在来自能量存储系统的电力增加之后，开始交通工具的预算中的充电。

根据本发明的实施方式，能量存储系统向电力网络提供无功补偿(reactivecompensation)以支持网络的电压。以已知的方式，可以操作逆变器以产生无功电流或无功电力来支持网络。无功电流的量可以随着来自网络的电力的增加而增加，或者补偿可以取决于公共耦接点的所测量的电压和/或频率。

对于本领域技术人员显而易见的是，随着技术的进步，本发明的概念可以以各种方式来实现。本发明及其实施方式不限于上述示例，而是可以在权利要求书的范围内变化。

Claims (7)

1.一种操作电动交通工具的充电站的方法，所述充电站包括能量存储系统和用于对电动交通工具进行充电的多个充电点，所述充电站连接到用于向所述多个充电点提供电力的电力网络，并且

所述能量存储系统适于被从所述电力网络充电，并且适于向所述多个充电点提供电力，所述方法包括：

接收需要在充电点充电的交通工具的信息，

从所述充电点向所述能量存储系统提供指示接近充电的信号，

在能量存储系统中接收来自所述充电点的所述信号，

如果所述能量存储系统正在被充电，则使所述能量存储系统的充电放缓，以及

如果来自所述多个充电点的充电电力超过所述电力网络的电力限制，则从所述能量存储系统向所述多个充电点提供电力，以及

对所述交通工具进行充电。

2.根据权利要求1的方法，其中，从所述充电点向所述能量存储系统提供的所述信号包括对于充电电力、充电电流或充电能量的充电请求，并且所述方法包括：

基于所述充电请求确定充电的预算，

在从所述能量存储系统提供电力的步骤中，使用所确定的充电的预算以用于检查来自所述多个充电点的充电电力是否超过所述电力网络的电力限制，以及

在对所述交通工具进行充电的步骤中，根据所确定的预算对所述交通工具进行充电。

3.根据权利要求2的方法，其中，操作所述能量存储系统以向所述充电点提供电力，所述电力的量由所述充电的预算、正在进行的从其它充电点的充电和所述电力网络的限制来确定。

4.根据权利要求3的方法，其中，操作所述能量存储系统以在预算中的充电开始之前向所述充电点提供电力。

5.根据权利要求3的方法，其中，操作所述能量存储系统以向所述充电点提供电力，使得来自所述能量存储系统的电力与预算中的充电同步增加。

6.根据前述权利要求1至5中任一项的方法，其中，所述能量存储系统产生无功电流以支持所述电力网络。

7.一种用于电动交通工具的充电站，所述充电站包括能量存储系统和用于对电动交通工具进行充电的多个充电点，所述充电站能够连接到用于向所述多个充电点提供电力的电力网络，以及

所述能量存储系统适于被从所述电力网络充电，并且适于向所述多个充电点提供电力，其中，所述充电站包括：

适于接收需要在充电点充电的交通工具的信息的装置，

适于从所述充电点向所述能量存储系统提供指示接近充电的信号的装置，

适于在能量存储系统中接收来自所述充电点的所述信号的装置，

控制器，如果所述能量存储系统正在被充电，所述控制器适于使所述能量存储系统的充电放缓，以及

如果来自所述多个充电点的充电电力超过所述电力网络的电力限制，所述控制器适于从所述能量存储系统向所述多个充电点提供电力，以及

适于对所述交通工具进行充电的装置。

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