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一种家用快速充电装置及其控制方法

阅读：0发布：2021-09-22

专利汇可以提供一种家用快速充电装置及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种家用快速充电装置及其控制方法，通过在原有的家庭用电系统中增加储能电池及相应的控制装置并设计具体的控制策略，可以在不增加家庭配电容量的情况下，实现家庭用的电动汽车快速充电设备。该发明解决了家用配电无法安装电动车的快速充电装置的问题，该方法可以有效平衡用户负荷和作为备用电源的作用，该套系统也针对家庭分布式新能源预留了接入端口，方便分布式光伏、小型风机等新能源的接入。该发明专利同样适用于人口密集的生活区和商业区，在不增加这些区域的配电系统的同时，建设快速充电设备。，下面是一种家用快速充电装置及其控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种家用快速充电装置，它包括入户的电能测量终端(101)，电能测量终端(101)的输出端连接的入户断路器(102)，入户断路器(102)的出口连接两个部分，一部分包含普通家用负载：照明类负载、空调类负载和可关断类负载，其中照明类负载通过第一断路器(103)连接入户断路器(102)，空调类负载通过第二断路器(104)连接入户断路器(102)，可关断类负载通过接触器(105)连接入户断路器(102)；其特征在于入户断路器(102)的出口连接的另一部分为第三断路器(108)，第三断路器(108)连接剩余电流保护器(109)，剩余电流保护器(109)连接第一电能测量装置(110)，第一电能测量装置(110)连接能量变换装置(111)；能量变换装置(111)一方面通过第二直流变换装置(114)连接储能电池(117)，另一方面通过第一直流变换装置(115)连接直流充电桩(118)；电能测量终端(101)、第一电能测量装置(110)、储能电池(117)、直流充电桩(118)分别通过入户总表功率计算模块P1(119)、直流系统功率计算模块P2(120)、储能电池剩余电量计算模块P4(122)、充电功率计算模块P5(129)将功率值和电量值传输至能量管理系统(124)；能量管理系统(124)分别向PCS控制模块(125)、第一直流变换装置的控制系统(126)、第二直流变换装置的控制系统(127)输出第一控制信号PA(130)、第二控制信号PB(131)、第三控制信号PC(132)；所述能量管理系统(124)通过微型继电器(123)控制接触器(105)；所述储能电池(117)为退役的动力电池；所述可关断类负载包括取暖负载、洗衣机和装饰照明。
2.根据权利要求1所述的一种家用快速充电装置，其特征在于它还包括分布式能源(116)、第三直流变换装置(113)、直流电能测量装置(112)以及第三直流变换装置的控制系统(128)，所述能量变换装置(111)顺次通过直流电能测量装置(112)、第三直流变换装置(113)后连接分布式能源(116)，直流电能测量装置(112)通过微源系统功率计算模块P3(121)传输功率值至能量管理系统(124)，能量管理系统(124)向第三直流变换装置的控制系统(128)输出第四控制信号PD。
3.根据权利要求2所述的一种家用快速充电装置，其特征在于所述分布式能源(116)包括风能、太阳能。
4.根据权利要求1所述的一种家用快速充电装置，其特征在于所述入户断路器(102)和第三断路器(108)之间通过串联的第四断路器(106)和电涌保护器(107)后接地。
5.一种家用快速充电装置的控制方法，基于权利要求1所述的家用快速充电装置，其特征在于控制步骤为：
第一步：能量管理系统(124)通过入户总表功率计算模块P1(119)、直流系统功率计算模块P2(120)、储能电池剩余电量计算模块P4(122)、充电功率计算模块P5(129)分别监测电能测量终端(101)、第一电能测量装置(110)、储能电池(117)以及直流充电桩(118)的功率和电量；
第二步：判断是否有电动汽车进行充电，如果没有，进一步判断储能电池(117)的剩余电量，如果剩余电量没有达到100％，则通过第二直流变换装置的控制系统(127)控制第二直流变换装置(114)对储能电池(117)进行充电，通过控制第二直流变换装置的控制系统(127)逐渐增加储能电池(117)的充电功率；同时判断电能测量终端(101)的读数是否为Pall和判断充电功率是否为PBr，满足这两条其中的一条则停止增加充电功率，PBr为电池的额定充电功率，Pall为入户的满载功率；同时不断判断储能电池(117)剩余电量，并且按照电池的充电曲线进行充电模式转换，当剩余电量为100％时，停止充电；这个充电过程中，能量管理系统通过向PCS控制模块(125)发送PA命令，控制能量变换装置(111)进行功率转换，其转换功率命令PA＝PBr；
第三步：判断是否有电动汽车进行充电，如果有电动汽车充电，同时判断用户选择的充电模式：如果选择慢充模式，则通过第一直流变换装置的控制系统(126)控制第一直流变换装置(115)给电动汽车进行充电，充电功率为PS，同时通过PCS控制模块(125)控制能量变换装置(111)的功率PA＝PS；如果用户选择的是快充模式，此时首先通过第一直流变换装置的控制系统(126)控制第一直流变换装置(115)给电动汽车进行充电，充电功率是PQ，控制第二直流变换装置(114)的功率PC＝-PBr，控制能量变换装置(111)的功率PA＝-(PBr-PQ)；并判断如果P1>Pall，则控制微型继电器(123)控制接触器(105)断开，通过减少负荷增加充电容量。
6.根据权利要求5所述的一种家用快速充电装置的控制方法，其特征在于充电装置还包括分布式能源(116)、第三直流变换装置(113)、直流电能测量装置(112)以及第三直流变换装置的控制系统(128)，控制步骤为：
第一步：能量管理系统(124)通过入户总表功率计算模块P1(119)、直流系统功率计算模块P2(120)、微源系统功率计算模块P3(121)、储能电池剩余电量计算模块P4(122)、充电功率计算模块P5(129)分别监测电能测量终端(101)、第一电能测量装置(110)、直流电能测量装置(112)、储能电池(117)以及直流充电桩(118)的功率和电量；
第二步：判断是否有电动汽车进行充电，如果没有，进一步判断储能电池(117)的剩余电量，如果剩余电量没有达到100％，则通过第二直流变换装置的控制系统(127)控制第二直流变换装置(114)对储能电池(117)进行充电，通过控制第二直流变换装置的控制系统(127)逐渐增加储能电池(117)的充电功率；同时判断电能测量终端(101)的读数是否为Pall和判断充电功率是否为PBr，满足这两条其中的一条则停止增加充电功率，PBr为电池的额定充电功率，Pall为入户的满载功率；同时不断判断储能电池(117)剩余电量，并且按照电池的充电曲线进行充电模式转换，当剩余电量为100％时，停止充电；这个充电过程中，能量管理系统通过向PCS控制模块(125)发送PA命令，控制能量变换装置(111)进行功率转换，其转换功率命令PA＝-(P3-PBr)；
第三步：判断是否有电动汽车进行充电，如果有电动汽车充电，同时判断用户选择的充电模式：如果选择慢充模式，则通过第一直流变换装置的控制系统(126)控制第一直流变换装置(115)给电动汽车进行充电，充电功率为PS，同时通过PCS控制模块(125)控制能量变换装置(111)的功率PA＝-(P3-PS)；如果用户选择的是快充模式，此时首先通过第一直流变换装置的控制系统(126)控制第一直流变换装置(115)给电动汽车进行充电，充电功率是PQ，要同时做以下判断和控制：
1)：如果P3>PQ，则控制能量变换装置(111)的功率PA＝-(P3-PQ)；
2)：如果P33)：如果P1>Pall，则控制微型继电器(123)控制接触器(105)断开，通过减少负荷增加充电容量。
7.根据权利要求5所述的一种家用快速充电装置的控制方法，其特征在于储能电池(117)用来给电动汽车做快充模式的补充电源，快充模式为分级恒流模式充电，根据电动汽车的充电量从小到大分为三阶段：第一阶段为充电量0～70％，大电流充电，充电电流为20安培至100安培；第二阶段为充电量70～95％，小电流充电，充电电流为10安培至20安培；第三阶段为充电量95～100％，更小电流充电，充电电流小于10安培；其中储能电池(117)参与第一阶段的充电过程。
8.根据权利要求6所述的一种家用快速充电装置的控制方法，其特征在于采用独立控制方式对分布式能源(116)进行控制，控制方式为：系统会根据分布式能源(116)的发电情况，实时判断电能测量终端(101)的读数，当上行功率Pup＝Pall时，第三直流变换装置的控制系统(128)发送指令减少第三直流变换装置(113)的变换功率，其中上行功率Pup由入户总表功率计算模块P1(119)测量得出。

说明书全文

一种家用快速充电装置及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电动汽车快速充电技术领域，具体是一种家用快速充电装置及其控制方法。

背景技术

[0002] 随着环境压力的增大，各个国家都在积极探索新能源利用方式。电动汽车也在近几年得到了快速的发展，充电桩作为电动汽车的电能补充设备，是电动车普及的关键环节。目前中国已经成为了汽车充电桩最多的国家。

[0003] 充电桩设备主要分为直流充电桩(快速充电桩)和交流充电桩(慢充桩)，直流充电桩采用直流电的形式为电动汽车电池系统充电，直流充电桩一般采用380v的三相四线制(或者三相三线值)供电，新型的充电桩为了适应直流供电系统的要求，在通用标准中也明确表示要支持直流供电系统。输出电压根据充电对象的充电要求由控制器在线调节，可以为用户提供快速充电和标准充电两种充电方式。交流充电桩输出为220V的50Hz的交流电，为电动车提供充电电源。交流充电桩结构简单，对电网容量要求也较小，采用的是慢充方式充电。直流充电桩，为了保证充电时间较少，需要电网提供的功率配置较高，一般按照国家。按照我国的通用标准，直流充电设备的电压等级分为三类：150V-350VDC、300V-500VDC、
450V-700VDC，分别针对不同类型的电动汽车，电流等级可以分为：50A、80A、100A、150A、
200A、250A、400A和500A等类型。这些直流充电桩要求的功率范围也比较广，从几十个千瓦到几百千瓦不等。以特斯拉电动车为例，目前特斯拉采用三种方式进行充电：1、采用交流充电桩方式，在家庭的110V电源进行充电，较高效率的充电器可以在一个小时内保证汽车行驶50公里；2、采用效率较高的直流充电桩，充电速度可以提高一倍，即一个小时的充电量可以行驶100公里左右；3、采用高效充电站，可以在一个小时充电汽车可以行驶480公里。目前，方式2和方式3由于在充电时需要较大的功率，一般家庭由于入户配电系统容量的限制，很难具有如此大的功率接入，所以家庭用的充电方式还是以方式1为主。这也就决定了电动车主很难保证在家的充电量，一定程度上限制了电动汽车的使用。并且，考虑到电动汽车的快速发展，未来在人口比较密集的生活区和商业区，都会出现大量的充电设备，同时为了适应电动汽车快速充电和群充群放的特点，这将会给配电系统带来极大的挑战。

[0004] 一般家庭采用单相供电系统，或者三相供电系统，其配电容量一般为10kW左右，这个容量通常是按照家庭传统用电负载进行技术，根据现行国家标准《民用建筑电气设计规范》的规定，普通住宅用电负荷为2.5kW、4kW；康居住宅用电负荷为：基本型4kW/户、提高型6kW/户、先进型8kW/户。对于一些较大的住宅用电系统的最大容量也不过在50kW左右，对于这样的入户容量和配电系统，很难安装快速充电设备。传统的快速直流充电桩采用的三相供电系统或者直流供电系统，要求配网容量较大，一般为200kW以上，因此在家庭用的配网无法安装传统快速充电桩。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种家用快速充电装置及其控制方法，以克服现有技术中存在的缺陷(没有家庭用的快速充电设备)。

[0006] 本发明的目的通过以下技术方案实现：

[0007] 一种家用快速充电装置，它包括入户的电能测量终端，电能测量终端的输出端连接的入户断路器，入户断路器的出口连接两个部分，一部分包含普通家用负载：照明类负载、空调类负载和可关断类负载，其中照明类负载通过第一断路器连接入户断路器，空调类负载通过第二断路器连接入户断路器，可关断类负载通过接触器连接入户断路器；入户断路器的出口连接的另一部分为第三断路器，第三断路器连接剩余电流保护器，剩余电流保护器连接第一电能测量装置，第一电能测量装置连接能量变换装置；能量变换装置一方面通过第二直流变换装置连接储能电池，另一方面通过第一直流变换装置连接直流充电桩；电能测量终端、第一电能测量装置、储能电池、直流充电桩分别通过入户总表功率计算模块P1、直流系统功率计算模块P2、储能电池剩余电量计算模块P4、充电功率计算模块P5将功率值和电量值传输至能量管理系统；能量管理系统分别向PCS控制模块、第一直流变换装置的控制系统、第二直流变换装置的控制系统输出第一控制信号PA、第二控制信号PB、第三控制信号PC；所述能量管理系统通过微型继电器控制接触器。

[0008] 优选的，它还包括可选的分布式能源、第三直流变换装置、直流电能测量装置以及第三直流变换装置的控制系统，所述能量变换装置顺次通过直流电能测量装置、第三直流变换装置后连接可选的分布式能源，直流电能测量装置通过微源系统功率计算模块P3传输功率值至能量管理系统，能量管理系统向第三直流变换装置的控制系统输出第四控制信号PD。

[0009] 优选的，所述可选的分布式能源包括风能、太阳能。

[0010] 优选的，所述储能电池为退役的动力电池。

[0011] 优选的，所述可关断类负载包括取暖负载、洗衣机和装饰照明。

[0012] 优选的，所述入户断路器和第三断路器之间通过串联的第四断路器和电涌保护器后接地。

[0013] 一种家用快速充电装置的控制方法，基于所述的家用快速充电装置，其控制步骤为：

[0014] 第一步：能量管理系统通过入户总表功率计算模块P1、直流系统功率计算模块P2、储能电池剩余电量计算模块P4、充电功率计算模块P5分别监测电能测量终端、第一电能测量装置、储能电池以及直流充电桩的功率和电量；

[0015] 第二步：判断是否有电动汽车进行充电，如果没有，进一步判断储能电池的剩余电量P4，如果剩余电量没有达到100%，则通过第二直流变换装置的控制系统控制第二直流变换装置对储能电池进行充电，通过控制第二直流变换装置的控制系统逐渐增加储能电池的充电功率；同时判断电能测量终端的读数是否为Pall和判断充电功率是否为PBr，满足这两条其中的一条则停止增加充电功率，PBr为电池的额定充电功率，Pall为入户的满载功率；同时不断判断储能电池剩余电量，并且按照电池的充电曲线进行充电模式转换，当剩余电量为100%时，停止充电；这个充电过程中，能量管理系统通过向PCS控制模块发送PA命令，控制能量变换装置进行功率转换，其转换功率命令PA=PBr；

[0016] 第三步：判断是否有电动汽车进行充电，如果有电动汽车充电，同时判断用户选择的充电模式：如果选择慢充模式，则通过第一直流变换装置的控制系统控制第一直流变换装置给电动汽车进行充电，充电功率为PS，同时通过PCS控制模块控制能量变换装置的功率PA=PS；如果用户选择的是快充模式，此时首先通过第一直流变换装置的控制系统控制第一直流变换装置给电动汽车进行充电，充电功率是PQ，控制第二直流变换装置的功率PC=-PBr，控制能量变换装置的功率PA=-（PBr-PQ）；并判断如果P1>Pall，则控制微型继电器控制接触器断开，通过减少负荷增加充电容量。

[0017] 优选的，充电装置还包括可选的分布式能源、第三直流变换装置、直流电能测量装置以及第三直流变换装置的控制系统，控制步骤为：

[0018] 第一步：能量管理系统通过入户总表功率计算模块P1、直流系统功率计算模块P2、微源系统功率计算模块P3、储能电池剩余电量计算模块P4、充电功率计算模块P5分别监测电能测量终端、第一电能测量装置、直流电能测量装置、储能电池以及直流充电桩的功率和电量；

[0019] 第二步：判断是否有电动汽车进行充电，如果没有，进一步判断储能电池的剩余电量P4，如果剩余电量没有达到100%，则通过第二直流变换装置的控制系统控制第二直流变换装置对储能电池进行充电，通过控制第二直流变换装置的控制系统逐渐增加储能电池的充电功率；同时判断电能测量终端的读数是否为Pall和判断充电功率是否为PBr，满足这两条其中的一条则停止增加充电功率，PBr为电池的额定充电功率，Pall为入户的满载功率；同时不断判断储能电池剩余电量，并且按照电池的充电曲线进行充电模式转换，当剩余电量为100％时，停止充电；这个充电过程中，能量管理系统通过向PCS控制模块发送PA命令，控制能量变换装置进行功率转换，其转换功率命令PA＝-(P3-PBr)；

[0020] 第三步：判断是否有电动汽车进行充电，如果有电动汽车充电，同时判断用户选择的充电模式：如果选择慢充模式，则通过第一直流变换装置的控制系统控制第一直流变换装置给电动汽车进行充电，充电功率为PS，同时通过PCS控制模块控制能量变换装置的功率PA＝-(P3-PS)；如果用户选择的是快充模式，此时首先通过第一直流变换装置的控制系统控制第一直流变换装置给电动汽车进行充电，充电功率是PQ，要同时做以下判断和控制：

[0021] 1)：如果P3>PQ，则控制能量变换装置的功率PA＝-(P3-PQ)；

[0022] 2)：如果P3

[0023] 3)：如果P1>Pall，则控制微型继电器控制接触器断开，通过减少负荷增加充电容量。

[0024] 优选的，储能电池用来给电动汽车做快充模式的补充电源，快充模式为分级恒流模式充电，根据电动汽车的充电量从小到大分为三阶段：第一阶段为充电量0～70％，大电流充电，充电电流为20安培至100安培；第二阶段为充电量70～95％，小电流充电，充电电流为10安培至20安培；第三阶段为充电量95～100％，更小电流充电，充电电流小于10安培；其中储能电池参与第一阶段的充电过程。

[0025] 优选的，采用独立控制方式对可选的分布式能源进行控制，控制方式为：系统会根据可选分布式能源的发电情况，实时判断入户电表模块101的读数，当上行功率Pup＝Pall时，降低第三直流变换装置的控制系统的指令减少第三直流变换装置的变换功率，其中上行功率Pup由入户总表功率计算模块P1测量得出。

[0026] 本发明的有益效果：

[0027] 本发明提供的家用快速充电装置及其控制方法在不增加家庭配电容量的情况下，实现家庭用的电动汽车快速充电设备。该发明解决了家用配电无法安装电动车的快速充电装置的问题，该方法可以有效平衡用户负荷和作为备用电源的作用，该套系统也针对家庭可选的分布式能源预留了接入端口，方便太阳能(分布式光伏)、风能(小型风机)等新能源的接入。该发明专利同样适用于人口密集的生活区和商业区，在不增加这些区域的配电系统的同时，建设快速充电设备。

[0028] 此外，储能电池可以选用退役的动力电池，为废弃电池再利用提供一种途径。对于一般的电动汽车在使用3-5年后，动力电池的电量就会缩减到原来的50％-60％，这种电池就无法满足电动汽车的续航需要了。但是，对于动力电池的梯次利用，家用快速充电装置，刚好满足需要，也就是储存电量为电动汽车电量的50％-60％左右，并且充放电电流与动力电池的要求相符。附图说明

[0029] 图1是本发明实施例中单相快速充电装置结构简图。

[0030] 图2是本发明实施例中三相快速充电装置结构简图。

[0031] 附图标记说明：

[0032] 101-电能测量终端、102-入户断路器、103-第一断路器、104-第二断路器、105-接触器、106-第四断路器、107-电涌保护器、108-第三断路器、109-剩余电流保护器、110-第一电能测量装置、111-能量变换装置、112-直流电能测量装置、113-第三直流变换装置、114-第二直流变换装置、115-第一直流变换装置、116-可选的分布式能源、117-储能电池、118-直流充电桩、119-入户总表功率计算模块P1、120-直流系统功率计算模块P2、121-微源系统功率计算模块P3、122-储能电池剩余电量计算模块P4、123-微型继电器、124-能量管理系统、125-PCS控制模块、126-第一直流变换装置的控制系统、127-第二直流变换装置的控制系统、128-第三直流变换装置的控制系统、129-充电功率计算模块P5、130-第一控制信号PA、131-第二控制信号PB、132-第三控制信号PC。

具体实施方式

[0033] 以下结合具体实施例对本发明作进一步描述。

[0034] 结合图1，实施例1：一种单相快速充电装置，它包括入户的电能测量终端(101)，电能测量终端(101)的输出端连接的入户断路器(102)，电能测量终端(101)可以测量双向功率，其主要功能就是测量所有的用电负载的有功功率，该有功功率可以通过有线或者无线的传输方式，将端口的功率输送给能量管理系统(124)；入户断路器(102)的主要功能是当用电负载过大或者出现漏电等故障状态时候，入户断路器(102)进行及时的保护，该入户断路器(102)受配网容量的限制，不会很大；本发明的方案中，无需改变传统电能测量终端(101)和入户断路器(102)的型号。入户断路器(102)的出口连接两个部分，一部分包含普通家用负载：照明类负载、空调类负载和可关断类负载，其中照明类负载通过第一断路器(103)连接入户断路器(102)，空调类负载通过第二断路器(104)连接入户断路器(102)，可关断类负载通过接触器(105)连接入户断路器(102)；入户断路器(102)的出口连接的另一部分为第三断路器(108)，是用于储能电池(117)和直流充电桩(118)的保护断路器，第三断路器(108)无需按照直流充电桩(118)的功率进行配置；第三断路器(108)连接剩余电流保护器(109)，剩余电流保护器(109)是防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏的一种有效的防护措施；剩余电流保护器(109)连接第一电能测量装置(110)，第一电能测量装置(110)用于测量储能电池(117)和直流充电桩(118)的功率总和；第一电能测量装置(110)连接能量变换装置(111)，能量变换装置(111)也称为PCS，用在直流和交流之间进行能量变化，通过灵活的控制方式不仅可以控制能量的方向，也可以控制能量的大小，通过PCS控制模块(125)对能量变换装置(111)内部功率开关器件的通断进行控制，利用PWM方式实时的控制能量的流动大小和方向；能量变换装置(111)一方面通过第二直流变换装置(114)连接储能电池(117)，另一方面通过第一直流变换装置(115)连接直流充电桩(118)，第一直流变换装置(115)用来调节直流侧电压的幅值，这个模块的功能也可以由直流充电桩完成，因此这个模块会根据直流充电桩的功能进行选择配置；第二直流变换装置(114)用来控制储能电池(117)充电或者放电；直流充电桩(118)也称为快速充电桩，用来给电动汽车进行充电；电能测量终端(101)、第一电能测量装置(110)、储能电池(117)、直流充电桩(118)分别通过入户总表功率计算模块P1(119)、直流系统功率计算模块P2(120)、储能电池剩余电量计算模块P4(122)、充电功率计算模块P5(129)将功率值和电量值传输至能量管理系统(124)；能量管理系统(124)分别向PCS控制模块(125)、第一直流变换装置的控制系统(126)、第二直流变换装置的控制系统(127)输出第一控制信号PA(130)、第二控制信号PB(131)、第三控制信号PC(132)；所述能量管理系统(124)通过微型继电器(123)控制接触器(105)。

[0035] 优选的实施例中，它还包括可选的分布式能源(116)、第三直流变换装置(113)、直流电能测量装置(112)以及第三直流变换装置的控制系统(128)，所述能量变换装置(111)顺次通过直流电能测量装置(112)、第三直流变换装置(113)后连接可选的分布式能源(116)，直流电能测量装置(112)通过微源系统功率计算模块P3(121)传输功率值至能量管理系统(124)，能量管理系统(124)向第三直流变换装置的控制系统(128)输出第四控制信号PD。

[0036] 优选的实施例中，所述可选的分布式能源(116)包括风能、太阳能。

[0037] 优选的实施例中，所述储能电池(117)为退役的动力电池。

[0038] 优选的实施例中，所述可关断类负载包括取暖负载、洗衣机和装饰照明。在系统容量不足或者在用电高峰时，采取切断电源的方式降低负荷，一方面可以给关键负荷提供更多的容量，另一方面通过峰谷电价差也可以降低用电费用。

[0039] 优选的实施例中，所述入户断路器(102)和第三断路器(108)之间通过串联的第四断路器(106)和电涌保护器(107)后接地。用来保护充电系统安全，防止雷击对系统造成的损害。

[0040] 一种家用快速充电装置的控制方法，结合如实施例1所述的单相快速充电装置，控制步骤为：

[0041] 第一步：能量管理系统(124)通过入户总表功率计算模块P1(119)、直流系统功率计算模块P2(120)、储能电池剩余电量计算模块P4(122)、充电功率计算模块P5(129)分别监测电能测量终端(101)、第一电能测量装置(110)、储能电池(117)以及直流充电桩(118)的功率和电量；

[0042] 第二步：判断是否有电动汽车进行充电，如果没有，进一步判断储能电池(117)的剩余电量P4，如果剩余电量没有达到100％，则通过第二直流变换装置的控制系统(127)控制第二直流变换装置(114)对储能电池(117)进行充电，通过控制第二直流变换装置的控制系统(127)逐渐增加储能电池(117)的充电功率；同时判断电能测量终端(101)的读数是否为Pall和判断充电功率是否为PBr，满足这两条其中的一条则停止增加充电功率，PBr为电池的额定充电功率，Pall为入户的满载功率；同时不断判断储能电池(117)剩余电量，并且按照电池的充电曲线进行充电模式转换，当剩余电量为100％时，停止充电；这个充电过程中，能量管理系统通过向PCS控制模块(125)发送PA命令，控制能量变换装置(111)进行功率转换，其转换功率命令PA＝PBr；

[0043] 第三步：判断是否有电动汽车进行充电，如果有电动汽车充电，同时判断用户选择的充电模式：如果选择慢充模式，则通过第一直流变换装置的控制系统(126)控制第一直流变换装置(115)给电动汽车进行充电，充电功率为PS，同时通过PCS控制模块(125)控制能量变换装置(111)的功率PA＝PS；如果用户选择的是快充模式，此时首先通过第一直流变换装置的控制系统(126)控制第一直流变换装置(115)给电动汽车进行充电，充电功率是PQ，控制第二直流变换装置(114)的功率PC＝-PBr，控制能量变换装置(111)的功率PA＝-(PBr-PQ)；并判断如果P1>Pall，则控制微型继电器(123)控制接触器(105)断开，通过减少负荷增加充电容量。

[0044] 优选的实施例中，充电装置还包括可选的分布式能源(116)、第三直流变换装置(113)、直流电能测量装置(112)以及第三直流变换装置的控制系统(128)，控制步骤为：

[0045] 第一步：能量管理系统(124)通过入户总表功率计算模块P1(119)、直流系统功率计算模块P2（120）、微源系统功率计算模块P3（121）、储能电池剩余电量计算模块P4（122）、充电功率计算模块P5（129）分别监测电能测量终端（101）、第一电能测量装置（110）、直流电能测量装置（112）、储能电池（117）以及直流充电桩（118）的功率和电量，微源系统即为可选的分布式能源；

[0046] 第二步：判断是否有电动汽车进行充电，如果没有，进一步判断储能电池（117）的剩余电量P4，如果剩余电量没有达到100%，则通过第二直流变换装置的控制系统（127）控制第二直流变换装置（114）对储能电池（117）进行充电，通过控制第二直流变换装置的控制系统（127）逐渐增加储能电池（117）的充电功率；同时判断电能测量终端（101）的读数是否为Pall和判断充电功率是否为PBr，满足这两条其中的一条则停止增加充电功率，PBr为电池的额定充电功率，Pall为入户的满载功率；同时不断判断储能电池（117）剩余电量，并且按照电池的充电曲线进行充电模式转换，当剩余电量为100%时，停止充电；这个充电过程中，能量管理系统通过向PCS控制模块（125）发送PA命令，控制能量变换装置（111）进行功率转换，其转换功率命令PA=-(P3-PBr)；

[0047] 第三步：判断是否有电动汽车进行充电，如果有电动汽车充电，同时判断用户选择的充电模式：如果选择慢充模式，则通过第一直流变换装置的控制系统（126）控制第一直流变换装置（115）给电动汽车进行充电，充电功率为PS，同时通过PCS控制模块（125）控制能量变换装置（111）的功率PA=-（P3-PS）；如果用户选择的是快充模式，此时首先通过第一直流变换装置的控制系统（126）控制第一直流变换装置（115）给电动汽车进行充电，充电功率是PQ，要同时做以下判断和控制：

[0048] 1）：如果P3>PQ，则控制能量变换装置（111）的功率PA=-（P3-PQ）；

[0049] 2）：如果P3

[0050] 3）：如果P1>Pall，则控制微型继电器（123）控制接触器（105）断开，通过减少负荷增加充电容量。

[0051] 优选的实施例中，储能电池（117）用来给电动汽车做快充模式的补充电源，快充模式为分级恒流模式充电，根据电动汽车的充电量从小到大分为三阶段：第一阶段为充电量0～70％，大电流充电，充电电流为20安培至100安培；第二阶段为充电量70～95%，小电流充电，充电电流为10安培至20安培；第三阶段为充电量95～100%，更小电流充电，充电电流小于10安培；其中储能电池（117）参与第一阶段的充电过程。

[0052] 优选的实施例中，采用独立控制方式对可选的分布式能源（116）进行控制，控制方式为：系统会根据可选分布式能源(116)的发电情况，实时判断入户电表模块101的读数，当上行功率Pup＝Pall时，降低第三直流变换装置的控制系统(128)的指令减少第三直流变换装置(113)的变换功率，其中上行功率Pup由入户总表功率计算模块P1(119)测量得出。

[0053] 结合图2和实施例1，本发明所公开的技术方案在三相电入户时同样适用。

[0054] 本发明所公开的技术方案同样适用于人口密集的生活区和商业区，在不增加这些区域的配电系统的同时，建设快速充电设备。

[0055] 以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

[0056] 本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

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一种家用快速充电装置及其控制方法

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