一种电动汽车与电网V2G双向功率流动控制系统和方法与流程

本申请涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统和方法。

背景技术：

v2g(vehicletogrid)的其核心思想就是利用大量电动汽车的储能源作为电网和可再生能源的缓冲。当电网负荷过高时，由电动汽车储能源向电网馈电；而当电网负荷低时，用来存储电网过剩的发电量，避免造成浪费。通过这种方式，电动汽车用户可以在电价低时，从电网买电，电网电价高时向电网售电，从而获得一定的收益。

然而电动汽车充电基础设施的建设相对滞后，且电动汽车充电时间远远长于传统燃油车的加油时间，造成电动汽车用户体验较差，短期内无法取代燃油车，因此采用大功率充电桩成为必然趋势。

现有电动汽车充电桩施行的大功率快速充电以高功率直流充电桩为主，直流桩不但成本高且对配网的容量要求极高，当大量需要充电的电动汽车接入配电网中，电动汽车充电负荷将会对电网的安全与稳定产生影响，对配电网产生较大的冲击。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本申请提供一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统和方法，能够通过能量存储器在电网供应电量过剩的情况下，对电网的电量进行临时存储，以备电网供应电量不足时为前来充电的电动汽车供应电量。从而缓解大量需要充电的电动汽车接入配电网中，电动汽车充电负荷对电网的安全与稳定产生的影响。

第一方面，本申请公开了一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统，包括：

双向开关、反馈开关、ac/dc变换器、第一dc/dc变换器、第二dc/dc变换器、能量存储器、dc/ac变换器和快充充电枪；

所述双向开关包括第一接触点、第二接触点和选择端；所述第一接触点与所述ac/dc变换器的输出端电连接，所述ac/dc变换器的输入端与电网电连接；所述第二接触点与所述第一dc/dc变换器的输入端电连接，所述第一dc/dc变换器的输出端与所述快充充电枪电连接；所述选择端与所述第二dc/dc变换器的第一端电连接，所述第二dc/dc变换器的第二端与所述能量存储器的输入端电连接；

所述能量存储器的输出端通过所述反馈开关与所述dc/ac变换器的输入端电连接，所述dc/ac变换器的输出端与电网电连接。

可以理解，电网供应电量超过当前的需求电量的情况下，电网供应量存在有过剩部分。控制双向开关的选择端与第一触点连通，使得电网交流电通过ac/dc变化器和第二dc/dc变换器后，输入能量存储器临时存储电量。待电网供应电量低于当前的需求电量的情况下，电网供应量存在有缺口部分，如果有电动汽车前来充电，可以控制双向开关的选择端与第二触点连通，使得电网交流电通过第二dc/dc变换器和第一dc/dc变换器后，通过快充充电枪为电动汽车进行充电。如此缓解大量需要充电的电动汽车接入配电网中，电动汽车充电负荷对电网的安全与稳定产生的影响。

作为一种可选的实施方式，所述第二dc/dc变换器为具有双向转换功能的变换器，电能通过所述第二dc/dc变换器在所述能量存储器和所述选择端之间双向流动。

可以理解，第二dc/dc变换器为具有双向转换功能，在需要利用能量存储器临时为电网分担存储电量时，电能经双向开关由第二dc/dc变换器的第一端向第二端转移；在需要利用能量存储器临时为电动汽车充电时，电能从能量存储器出发由第二dc/dc变换器的第二端向第一端转移。

作为一种可选的实施方式，所述ac/dc变换器、所述第一dc/dc变换器和所述dc/ac变换器均为单向转换功能的变换器。

可以理解，ac/dc变换器、第一dc/dc变换器和dc/ac变换器均为单向转换功能的变换器，电能只能从输入端向输出端流动。

作为一种可选的实施方式，所述系统还包括：信号接收器、处理器；所述信号接收器用于接收来自电网服务器的指令信号；所述处理器分别和所述信号接收器、所述双向开关和所述反馈开关电连接，所述处理器用于控制所述双向开关和所述反馈开关的选择通断。

可以理解，信号接收器用于接收来自电网服务器的指令信号，包括临时储能指令、自行充电指令和反馈电能指令等，系统的处理器将根据这些指令信号控制双向开关和反馈开关的通断。

作为一种可选的实施方式，所述系统还包括充电开关，所述ac/dc变换器的输出端通过所述充电开关与所述第一dc/dc变换器的输入端电连接。

可以理解，在电网供应电量正常的情况下，如果有电动汽车前来充电，则可以控制该充电开关导通，使电网交流电通过ac/dc变换器和第一dc/dc变换器直接为电动汽车进行充电。

作为一种可选的实施方式，所述系统还包括：信号接收器、处理器；所述信号接收器用于接收来自所述电网服务器的指令信号；所述处理器分别和所述信号接收器、所述充电开关、所述双向开关和所述反馈开关电连接，所述处理器用于控制所述充电开关、所述双向开关和所述反馈开关的选择通断。

可以理解，信号接收器用于接收来自电网服务器的指令信号，包括临时储能指令、自行充电指令、反馈电能指令和直接充电指令等，系统的处理器将根据这些指令信号控制双向开关、反馈开关和充电开关的通断。

第二方面，本申请公开了一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制方法，该方法应用于上述任一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统中，包括：

在临时储能情况下，控制所述双向开关的选择端与所述第一触电连通，控制所述反馈开关断开；

在自行快速充电情况下，控制所述双向开关的选择端与所述第二触电连通，控制所述反馈开关断开；

在反馈电能情况下，控制所述反馈开关导通，控制所述双向开关断开。

作为一种可选的实施方式，所述方法还包括，通过所述信号接收器接收来自所述电网服务器的指令信号；所述在临时储能情况下，控制所述双向开关的选择端与所述第一触电连通，控制所述反馈开关断开，包括：在所述指令信号为临时储能指令的情况下，控制所述双向开关的选择端与所述第一触电连通，控制所述反馈开关断开；所述在快速充电情况下，控制所述双向开关的选择端与所述第二触电连通，控制所述反馈开关断开，包括：在所述指令信号为自行充电指令的情况下，控制所述双向开关的选择端与所述第二触电连通，控制所述反馈开关断开；所述在反馈电能情况下，控制所述反馈开关导通，控制所述双向开关断开，包括：在所述指令信号为反馈电能指令的情况下，控制所述反馈开关导通，控制所述双向开关断开。

作为一种可选的实施方式，所述方法还包括，在直接快速充电情况下，控制所述充电开关导通，控制所述双向开关断开。

作为一种可选的实施方式，所述方法还包括，通过所述信号接收器接收来自所述电网服务器的指令信号；所述在直接快速充电情况下，控制所述充电开关导通，控制所述双向开关断开，包括：在所述指令信号为直接充电指令的情况下，控制所述充电开关导通，控制所述双向开关断开。

本申请的有益效果体现在：

电网供应电量超过当前的需求电量的情况下，电网供应量存在有过剩部分。控制双向开关的选择端与第一触点连通，使得电网交流电通过ac/dc变化器和第二dc/dc变换器后，输入能量存储器临时存储电量。待电网供应电量低于当前的需求电量的情况下，电网供应量存在有缺口部分，如果有电动汽车前来充电，可以控制双向开关的选择端与第二触点连通，使得电网交流电通过第二dc/dc变换器和第一dc/dc变换器后，通过快充充电枪为电动汽车进行充电。如此缓解大量需要充电的电动汽车接入配电网中，电动汽车充电负荷对电网的安全与稳定产生的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请实施例提供的一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统的连接示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统的连接示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统的连接示意图；

图4为本申请实施例提供的再一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统的连接示意图；

图5为本申请实施例提供的一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制方法的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制方法的流程示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制方法的流程示意图；

图8为本申请实施例提供的再一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，本申请公开了一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统，包括：双向开关12、反馈开关17、ac/dc变换器11、第一dc/dc变换器14、第二dc/dc变换器13、能量存储器16、dc/ac变换器18和快充充电枪15。

双向开关12包括第一接触点、第二接触点和选择端；第一接触点与ac/dc变换器11的输出端电连接，ac/dc变换器11的输入端与电网电连接；第二接触点与第一dc/dc变换器14的输入端电连接，第一dc/dc变换器14的输出端与快充充电枪15电连接；选择端与第二dc/dc变换器13的第一端电连接，第二dc/dc变换器13的第二端与能量存储器16的输入端电连接。

能量存储器16的输出端通过反馈开关17与dc/ac变换器18的输入端电连接，dc/ac变换器18的输出端与电网电连接。

在本申请实施例中，能量存储器16可以理解为蓄电池等存储电能的设备。

可以理解，电网供应电量超过当前的需求电量的情况下，电网供应量存在有过剩部分。控制双向开关12的选择端与第一触点连通，使得电网交流电通过ac/dc变化器和第二dc/dc变换器13后，输入能量存储器16临时存储电量。待电网供应电量低于当前的需求电量的情况下，电网供应量存在有缺口部分，如果有电动汽车前来充电，可以控制双向开关12的选择端与第二触点连通，使得电网交流电通过第二dc/dc变换器13和第一dc/dc变换器14后，通过快充充电枪15为电动汽车进行充电。如此缓解大量需要充电的电动汽车接入配电网中，电动汽车充电负荷对电网的安全与稳定产生的影响。

作为一种可选的实施方式，第二dc/dc变换器13为具有双向转换功能的变换器，电能通过第二dc/dc变换器13在能量存储器16和选择端之间双向流动。

可以理解，第二dc/dc变换器13为具有双向转换功能，在需要利用能量存储器16临时为电网分担存储电量时，电能经双向开关12由第二dc/dc变换器13的第一端向第二端转移；在需要利用能量存储器16临时为电动汽车充电时，电能从能量存储器16出发由第二dc/dc变换器13的第二端向第一端转移。

作为一种可选的实施方式，ac/dc变换器11、第一dc/dc变换器14和dc/ac变换器18均为单向转换功能的变换器。

在本申请实施例中，ac/dc变换器11通常采用三相维也纳整流器，而第一dc/dc变换器14可以采用llc谐振的隔离型结构。

可以理解，ac/dc变换器11、第一dc/dc变换器14和dc/ac变换器18均为单向转换功能的变换器，电能只能从输入端向输出端流动。

如图5所示，本申请公开了一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制方法，该方法应用于图1所示的电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统中，包括：

501、在临时储能情况下，控制双向开关12的选择端与第一触电连通，控制反馈开关17断开。

在本申请实施例中，电网公司的供应电量而波动的。在电网供应电量可能会超过当前的需求电量时，电网供应量可能有过剩部分，这种情况可以认定为临时储能情况，接收到相关信息后，可由人工执行上述开关通断的操作。控制双向开关12的选择端与第一触点连通，使得电网交流电通过ac/dc变化器和第二dc/dc变换器13后，输入能量存储器16临时存储电量。

502、在自行快速充电情况下，控制双向开关12的选择端与第二触电连通，控制反馈开关17断开。

在本申请实施例中，电网公司的供应电量而波动的。在电网供应电量可能会低于当前的需求电量时，电网供应量可能有缺口部分，如果在这种情况下有电动汽车前来充电，可以认定为自行快速充电情况，接收到相关信息后，可由人工执行上述开关通断的操作。双向开关12的选择端与第二触电连通，使得电网交流电通过第二dc/dc变换器13和第一dc/dc变换器14后，通过快充充电枪15为电动汽车进行充电。

503、在反馈电能情况下，控制反馈开关17导通，控制双向开关12断开。

在本申请实施例中，电网公司的供应电量而波动的。在电网供应电量可能会低于当前的需求电量时，电网供应量可能有缺口部分，这种情况可以认定为反馈电能情况，接收到相关信息后，可由人工执行上述开关通断的操作。反馈开关17导通，使得能量存储器16内存储的电能通过dc/ac变换器18重新输入电网，以补充电网供应量的缺口部分。

如图2所示，本申请还公开了另一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统，与图1所示的系统相比，该系统还包括：信号接收器29、处理器30；信号接收器29用于接收来自电网服务器的指令信号；处理器30分别和信号接收器29、双向开关22和反馈开关27电连接，处理器30用于控制双向开关22和反馈开关27的选择通断。

可以理解，信号接收器29用于接收来自电网服务器的指令信号，包括临时储能指令、自行充电指令和反馈电能指令等，系统的处理器30将根据这些指令信号控制双向开关22和反馈开关27的通断。

如图6所示，本申请公开了一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制方法，该方法应用于图2所示的电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统中，包括：

601、通过信号接收器29接收来自电网服务器的指令信号。

在本申请实施例中，电网公司的供应电量而波动的。

在电网供应电量可能会超过当前的需求电量时，电网供应量可能有过剩部分，这种情况可以认定为临时储能情况，电网服务器将发出临时储能指令给各个电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统。

在电网供应电量可能会低于当前的需求电量时，电网供应量可能有缺口部分，如果在这种情况下有电动汽车前来充电，可以认定为自行快速充电情况，电网服务器将发出自行充电指令给各个电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统。

在电网供应电量可能会低于当前的需求电量时，电网供应量可能有缺口部分，这种情况可以认定为反馈电能情况，电网服务器将发出反馈电能指令给各个电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统。

在本申请实施例中，信号接收器29接收来自电网服务器的指令，并由处理器30根据指令的具体内容控制相关的开关通断操作。

602、在指令信号为临时储能指令的情况下，控制双向开关22的选择端与第一触电连通，控制反馈开关27断开。

603、在指令信号为自行充电指令的情况下，控制双向开关22的选择端与第二触电连通，控制反馈开关27断开。

604、在指令信号为反馈电能指令的情况下，控制反馈开关27导通，控制双向开关22断开。

如图3所示，本申请还公开了另一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统，与图1所示的系统相比，该系统还包括：充电开关39，ac/dc变换器31的输出端通过充电开关39与第一dc/dc变换器34的输入端电连接。

可以理解，在电网供应电量正常的情况下，如果有电动汽车前来充电，则可以控制该充电开关39导通，使电网交流电通过ac/dc变换器31和第一dc/dc变换器34直接为电动汽车进行充电。

如图7所示，本申请公开了一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制方法，该方法应用于图3所示的电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统中，包括：

701、在临时储能情况下，控制双向开关32的选择端与第一触电连通，控制反馈开关37断开。

702、在自行快速充电情况下，控制双向开关32的选择端与第二触电连通，控制反馈开关37断开。

703、在反馈电能情况下，控制反馈开关37导通，控制双向开关32断开。

704、在直接快速充电情况下，控制充电开关39导通，控制双向开关32断开。

在本申请实施例中，电网公司的供应电量而波动的。在电网供应电量正常时，电网供应量可能没有缺口部分，如果在这种情况下有电动汽车前来充电，可以由电网交流电直接对电动汽车进行充电。接收到相关信息后，可由人工执行上述开关通断的操作。双向开关32断开，充电开关39导通，使得电网交流电通过ac/dc变换器31和第一dc/dc变换器34后，通过快充充电枪为电动汽车进行充电。

如图4所示，本申请还公开了另一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统，与图3所示的系统相比，该系统还包括：信号接收器49、处理器50；信号接收器49用于接收来自电网服务器的指令信号；处理器50分别和信号接收器49、充电开关51、双向开关42和反馈开关47电连接，处理器50用于控制充电开关51、双向开关42和反馈开关47的选择通断。

可以理解，信号接收器49用于接收来自电网服务器的指令信号，包括临时储能指令、自行充电指令、反馈电能指令和直接充电指令等，系统的处理器50将根据这些指令信号控制双向开关42、反馈开关47和充电开关51的通断。

如图8所示，本申请公开了一种电动汽车与电网v2g双向功率流动控制方法，该方法应用于图4所示的电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统中，包括：

801、通过信号接收器49接收来自电网服务器的指令信号。

802、在指令信号为临时储能指令的情况下，控制双向开关42的选择端与第一触电连通，控制反馈开关47断开。

803、在指令信号为自行充电指令的情况下，控制双向开关42的选择端与第二触电连通，控制反馈开关47断开。

804、在指令信号为反馈电能指令的情况下，控制反馈开关47导通，控制双向开关42断开。

805、在指令信号为直接快速充电指令的情况下，控制充电开关51导通，控制双向开关42断开。

在本申请实施例中，电网公司的供应电量而波动的。

在电网供应电量可能会超过当前的需求电量时，电网供应量可能有过剩部分，这种情况可以认定为临时储能情况，电网服务器将发出临时储能指令给各个电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统。

在电网供应电量可能会低于当前的需求电量时，电网供应量可能有缺口部分，如果在这种情况下有电动汽车前来充电，可以认定为自行快速充电情况，电网服务器将发出自行充电指令给各个电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统。

在电网供应电量可能会低于当前的需求电量时，电网供应量可能有缺口部分，这种情况可以认定为反馈电能情况，电网服务器将发出反馈电能指令给各个电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统。

在电网供应电量正常时，电网供应量可能没有缺口部分，如果在这种情况下有电动汽车前来充电，可以由电网交流电直接对电动汽车进行充电，这种情况可以认定为直接快速充电情况，电网服务器将发出直接快速充电指令给各个电动汽车与电网v2g双向功率流动控制系统。

在本申请实施例中，信号接收器49接收来自电网服务器的指令，并由处理器50根据指令的具体内容控制相关的开关通断操作。

本申请的有益效果体现在：

电网供应电量超过当前的需求电量的情况下，电网供应量存在有过剩部分。控制双向开关的选择端与第一触点连通，使得电网交流电通过ac/dc变化器和第二dc/dc变换器后，输入能量存储器临时存储电量。待电网供应电量低于当前的需求电量的情况下，电网供应量存在有缺口部分，如果有电动汽车前来充电，可以控制双向开关的选择端与第二触点连通，使得电网交流电通过第二dc/dc变换器和第一dc/dc变换器后，通过快充充电枪为电动汽车进行充电。如此缓解大量需要充电的电动汽车接入配电网中，电动汽车充电负荷对电网的安全与稳定产生的影响。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。