CN102222959A

CN102222959A - 充电站

Info

Publication number: CN102222959A
Application number: CN2011101679904A
Authority: CN
Inventors: 覃美莲
Original assignee: ZHUHAI YINTONG NEW POWER TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: ZHUHAI YINTONG NEW POWER TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2011-10-19

Abstract

本发明公开了一种成本低、可靠性及充电效率高的充电站。该充电站包括电力变压器、充电机房，所述充电机房中设置有集群式电柜，集群式电柜由一个主控开关柜和若干个标准充电柜组成，每个标准充电柜中设置至少一组充电模块；所述充电模块包括限流模块(221)、整流桥(222)、充电插座(223)，所述限流模块(221)由若干电容器(C)组成，由接触器控制各电容器(C)的输出状态；从充电模块输入端进入的交流电经限流模块(221)、整流桥(222)后变成直流电由充电插座(223)输出。本发明用于给电动汽车上的动力蓄电池充电。

Description

充电站

技术领域

本发明涉及一种为电动汽车上的动力蓄电池充电的充电站。

背景技术

目前，人们环保意识日益提高，对环境的保护和能源的有效、合理使用日益重视，传统汽车对燃油消耗和废气的排放远远超过了人们的预期值。因此，作为干净能源的电动汽车便应时而生，并将以其在节能、环保多方面的优势迅速替换和取代着燃油车辆。

电动车的动力来源是车载的动力蓄电池，及时快速给动力蓄电池补充电能是现阶段促进电动汽车的推广和量产化过程中急待解决的问题。给动力蓄电池补充电能，是由电网或发电设备将交流电源输入充电设备后由充电设备变换成直流电源再向纯电动汽车内的动力蓄电池充电，所述的充电设备可以是自身车载的，也可以是固定或流动的专用充电站/所。而建立充电站是电动汽车产业化和商业化运行的最重要环节。

充电站是由若干充电机集合组成，在现有技术中，充电机多为变压器式充电机，在充电机中设置隔离变压器、整流单元、控制电路等，将三相交流电源变换成对应的直流电源输出给纯电动汽车内的蓄电池充电。对于设置工频变压器的充电机，其体积很大、笨重，用铜量大，成本较高且充电效率低；而对于设置高频变压器的充电机，因其高频逆变器采用体积小，重量轻的高频磁芯材料，大大提高了电路的功率密度，使得逆变电源的空载损耗很小，逆变效率得到了提高，通常高频逆变器峰值转换效率达到90％以上，但其也存在显著的缺点：高频逆变器不能接满负荷的感性负载，并且过载能力差，以目前的技术单体功率不可能做的很大，要做大功率的充电机必须多台并联使用，增加了设备的复杂程度和成本，设备平均故障率较高、可靠性差。

发明内容

本发明所要解决的问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种成本低、可靠性及充电效率高的充电站。

本发明的技术方案是：本发明的充电站包括电力变压器、充电机房，所述充电机房中设置有集群式电柜，集群式电柜由一个主控开关柜和若干个标准充电柜组成，每个标准充电柜中设置至少一组充电模块；电力变压器的输入端接高压电网，电力变压器的输出端连接主控开关柜的输入端，所有充电模块相并联，主控开关柜的输出端连接充电模块的输入端，所述充电模块包括限流模块、整流桥、充电插座，所述限流模块由若干电容器组成，由接触器控制各电容器的输出状态；从充电模块输入端进入的交流电经限流模块、整流桥后变成直流电由充电插座输出。

电力变压器为星形连接的三相变压器，中性点不接地；

所述充电机房中还设置有中控电脑，中控电脑监视和控制充电模块的输出；所述充电模块进一步还包括电能计量器、485转CAN模块、通讯控制模块、温度控制模块、显示模块，充电电压、电流、充电模块的温度、被充电蓄电池的状态参数及充电量、充电电费等参数通过通讯控制模块的传输显示于充电柜的显示屏及中控电脑的显示屏上并保存于中控电脑的存储装置中。

所述主控开关柜和标准充电柜的上部设置散热装置。

所述充电站还包括与充电模块数量相同的充电桩，充电桩以利于电动汽车靠停充电的方式分散设置；充电模块的输出端通过电缆线连接充电桩，充电桩设置有充电插头、充电开关、通讯控制模块及显示屏。

所述充电桩上部设置有防雨棚。

所述中控电脑还连接有UPS和大屏幕显示屏。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明的每个标准电柜中设置有充电模块，所述充电模块包括限流模块、整流桥、充电插座，所述限流模块由若干电容器组成，由接触器控制各电容器的输出状态以输出合适的充电电流，能以不同档位给蓄电池充电，并且，充电模块中采用电容器，与传统的变压器式充电机相比，具有成本低、可靠性高、恒流效果好，充电效率高等优点；

2.本发明采用独立、专用电力变压器，输入端接高压电网、输出端连接主控开关柜的输入端，主控开关柜的输出端连接若干标准充电柜中的充电模块的输入端，充电站满负荷工作也不会对市电电网及周边电力电气设备造成影响，而且大大降低了充电站的成本；电力变压器的中性点不接地，进一步提高充电站的安全性；

3.本发明在充电机房设置集群式电柜、中控电脑，集群式电柜由一个主控开关柜和若干个标准电柜组成，充电模块还包括电能计量器、485转CAN模块、通讯控制模块、温度控制模块、显示模块，充电电压、电流、充电模块的温度、被充电汽车动力蓄电池的状态参数及充电量、充电电费等参数通过通讯控制模块的传输显示于充电柜的显示屏及中控电脑的显示屏上并保存于中控电脑的存储装置中，可实现人机交换，电能计量、计费及相关数据分析、管理等功能；使得管理、维护更方便；

4.本发明还包括与充电模块数量相同的充电桩，充电桩以利于电动汽车靠停充电的方式分散设置，充电模块的输出端通过电缆线连接充电桩，充电桩设置有充电插头、充电开关、通讯控制模块及显示屏，充电时只要将充电桩上的充电插头与汽车上的动力蓄电池连接即可实现充电操作，操作简单、方便，且充电操作人员远离电柜，安全性更高。

附图说明

图1是本发明的平面布置示意图；

图2是本发明充电机房的平面布置示意图；

图3是本发明集群式电柜的正面示意图；

图4是本发明集群式电柜及中控电脑的电路连接原理简图；

图5是本发明150A充电模块的电路简图；

图6是使用本发明150A充电模块给蓄电池充电时的电流、电压曲线图；

图6a是使用本发明150A充电模块给蓄电池充电时第一阶段充电的流程图；

图6b是使用本发明150A充电模块给蓄电池充电时第二阶段充电的流程图；

图6c是使用本发明150A充电模块给蓄电池充电时第三阶段充电的流程图；

图6d是使用本发明150A充电模块给蓄电池充电时充电结束阶段的流程图；

图7是本发明300A充电模块的电路简图；

图8是使用本发明300A充电模块给蓄电池充电时的电流、电压曲线图；

图8a是使用本发明300A充电模块给蓄电池充电时第一阶段充电的流程图；

图8b是使用本发明300A充电模块给蓄电池充电时第二阶段充电的流程图；

图8c是使用本发明300A充电模块给蓄电池充电时第三阶段充电的流程图；

图8d是使用本发明300A充电模块给蓄电池充电时第四阶段充电的流程图；

图8e是使用本发明300A充电模块给蓄电池充电时第五阶段充电的流程图；

图8f是使用本发明300A充电模块给蓄电池充电时第六阶段充电的流程图；

图8g是使用本发明300A充电模块给蓄电池充电时充电结束阶段的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和优选的实施例对本发明的方案作具体详述。

如图1、图2、图3、图4所示，本发明包括电力变压器1、充电机房2和充电桩4，充电机房2中设置有集群式电柜、中控电脑3，集群式电柜由一个主控开关柜21和若干个标准充电柜22组成；多个充电桩4以利于电动汽车靠停充电的方式分散设置，充电桩4上部设置有防雨棚41。

电力变压器1输入端连接高压电网，其中性点不接地；电力变压器1的输出端通过预埋地下的电缆线连接主控开关柜21输入端，主控开关柜21为低压开关柜，采用1路主开关控制多路分开关；主控开关柜21中配置有电控断路器，用于接通和判断主控开关柜21的输入电源，和电控断路器相接的有本地启动开关和远程启动开关，既能本地操作又能远程控制；另外还配置电源指示灯、脱扣线圈、本地脱扣开关、远程脱扣开关以及通讯控制模块，中控电脑3通过该通讯控制模块与主控开关柜21相连接；每个标准充电柜22中设置至少一组充电模块220，所有充电模块220相并联，充电模块220的输入端通过预埋地下的电缆线连接主控开关柜21的输出端；中控电脑3监控主控开关柜21的通电状态和充电模块220的输出状态，中控电脑3连接有UPS，以备突然断电时能及时存储数据；充电桩4上设置充电开关、枪式充电插头、通讯控制模块和显示屏，充电模块220的输出端通过预埋地下的电缆线连接充电桩4上的充电插头和显示屏。主控开关柜21和标准充电柜22上部均设置散热装置23，采用顶部抽出的方式，设置电气柜风扇、防尘网罩，能有效地散热，并且防止灰尘进入电柜内部，保证电柜能在灰尘较大的环境下正常工作。

在本发明的实施例中，集群式电柜由一个开关柜21和6个标准充电柜22组成，每个标准充电柜22中设置四个充电模块220，其中包含一个300A充电模块和3个150A充电模块，对应地，充电桩4的数量为24个。

图5所示为150A充电模块的电路简图，此充电模块包括限流模块221、整流桥222、充电插座223、电能计量器224、485转CAN模块、通讯控制模块、温度控制模块、显示模块，从充电模块220输入端进入的380V交流电经限流模块221、整流桥222后变成直流电由充电插座223经电缆线输出给充电桩4，限流模块221由三组电容器C相并联组成，其中第一组由大电流直流控制的交流接触器KM1控制，第二组和第三组并联后由大电流直流控制的交流接触器KM2控制，交流接触器KM1和KM2由通讯控制模块所控制，通讯控制模块采集充电电池总电压和通过CAN总线读取单个电池的总电压来控制交流接触器的KM1和KM2的开关动作，可分三个档位输出需要的电流给汽车动力蓄电池充电；电能计量器224用于显示充电时所消耗的总电量，通过485转CAN总线模块发送数据给通讯控制模块、中控电脑3，中控电脑3还连接有大屏幕显示屏24，通讯控制模块读取电量后用于计费，显示模块将CAN总线信息实时有效的显示于充电桩4的显示屏、充电柜22的显示屏、中控电脑3的显示屏及大屏幕显示屏24上，中控电脑3可以将CAN总线信息保存于其存储装置中用于历史数据分析及设备的管理维护，温度控制模块用于检测整流桥222的温度，如果温度过高则启动散热装置23进行散热，以便使其稳定工作。

如图6所示，是用本发明150A充电模块给346V的汽车动力蓄电池充电时的电流及电压曲线图。

充电过程控制：

初始状态：交流接触器KM1和交流接触器KM2是断开状态；

第一阶段充电：如图6a所示，当充电插头连接到被充电汽车上的动力蓄电池时，充电桩4内的通讯控制模块首先检测被充蓄电池组的总电压和电池组内单个电池是否异常，当检测电池组的直流电压大于250V以上且小于370V时，并且通过CAN总线读取电池组内单个电池没有过压报警，则依次吸合交流接触器KM1和交流接触器KM2，进行快速充电，此时充电电流为100％充电电流；

第二阶段充电：如图6b所示，充电过程中，通过CAN总线读取单个电池无过压报警，但电池组总电压大于370V时，或者检测到单个电池出现过压报警，即使电池组总电压未达到370V，则断开交流接触器KM1，切换到慢充状态，此时充电电流降到66％的总充电电流值；

第三阶段充电：如图6c所示，充电过程中，通过CAN总线读取单个电池无过压报警，但电池组总电压再次大于370V时，或者检测到单个电池出现过压报警，即使电池组总电压未达到370V，则先断开交流接触器KM2，然后再吸合交流接触器1，此时充电电流降到33％总充电电流值；

充电结束阶段：如图6d所示，当电池在33％的总电流充电时，当检测单个电池出现过压报警，或者电池组总电压达到370V时，则立即断开交流接触器KM1和交流接触器KM2，结束充电。

如图7所示为300A充电模块的电路简图，300A充电模块与150A充电模块电路结构基本相同，不同之处是，限流模块221由六组电容器C相并联组成，其中第一组由大电流控制的交流接触器KM1控制，第二组和第三组并联后由大电流直流控制的交流接触器KM2控制，第四组、第五组和第六组并联后由大电流直流控制的交流接触器KM3控制，交流接触器KM1、KM2和KM3由通讯控制模块所控制，通讯控制模块采集被充电电池总电压和通过CAN总线读取单个电池的总电压来控制交流接触器的KM1、KM2和KM3的开关动作，可分六个档位输出需要的电流给汽车动力蓄电池充电。

如图8所示，是用本发明300A充电模块给346V的汽车动力蓄电池充电时的电流及电压曲线图。

充电过程控制：

初始状态：交流接触器KM1、交流接触器KM2和交流接触器KM3是断开状态；

第一阶段充电：如图8a所示，当充电插头连接到被充电汽车的动力蓄电池上时，充电桩内的通讯控制模块首先检测被充蓄电池组的总电压和电池组内单个电池是否异常，当检测电池组的直流电压大于250V以上且小于370V时，并且通过CAN总线读取电池组内单个电池没有过压报警，则依次吸合交流接触器KM1、交流接触器KM2和交流接触器KM3进行快速充电，此时充电电流为100％充电电流；

第二阶段充电：如图8b所示，充电过程中，通过CAN总线读取单个电池无过压报警，但电池组总电压大于370V时，或者检测到单个电池出现过压报警，即使电池组总电压未达到370V，则断开交流接触器KM1，切换到慢充状态，此时充电电流降到83％的总充电电流值；

第三阶段充电：如图8c所示，充电过程中，通过CAN总线读取单个电池无过压报警，但电池组总电压大于370V时，或者检测到单个电池出现过压报警，即使电池组总电压未达到370V，则先断开交流接触器KM2，再吸合交流接触器KM1，交流接触器KM3保持吸合状态，此时充电电流下降至66％的总充电电流值；

第四阶段充电：如图8d所示，充电过程中，通过CAN总线读取单个电池无过压报警，但电池组总电压大于370V时，或者检测到单个电池出现过压报警，即使电池组总电压未达到370V，则断开交流接触器KM1，交流接触器KM2保持断开，交流接触器KM3保持吸合状态，此时充电电流下降至总充电电流的50％；

第五阶段充电：如图8e所示，充电过程中，通过CAN总线读取单个电池无过压报警，但电池组总电压大于370V时，或者检测到单个电池出现过压报警，即使电池组总电压未达到370V，则先断开交流接触器KM3，再吸合交流接触器KM2，交流接触器KM1保持断开，此时充电电流下降至总充电电流的33％；

第六阶段充电：如图8f所示，充电过程中，通过CAN总线读取单个电池无过压报警，但电池组总电压大于370V时，或者检测到单个电池出现过压报警，即使电池组总电压未达到370V，则先断开交流接触器KM2，再吸合交流接触器KM1，交流接触器KM3保持断开，此时充电电流下降至总充电电流的17％；

充电结束阶段：如图8g所示，充电过程中，通过CAN总线读取单个电池无过压报警，但电池组总电压大于370V时，或者检测到单个电池出现过压报警，即使电池组总电压未达到370V，则立即断开交流接触器KM1、KM2、KM3，此时充电电流变为零，不再给电池充电。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限定本发明。凡在本发明的理念和原则下所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种充电站，包括电力变压器(1)、充电机房(2)，其特征在于：所述充电机房(2)中设置有集群式电柜，集群式电柜由一个主控开关柜(21)和若干个标准充电柜(22)组成，每个标准充电柜(22)中设置至少一组充电模块(220)；电力变压器(1)的输入端接高压电网，电力变压器(1)的输出端连接主控开关柜(21)的输入端，所有充电模块(220)相并联，主控开关柜(21)的输出端连接充电模块(220)的输入端，所述充电模块(220)包括限流模块(221)、整流桥(222)、充电插座(223)，所述限流模块(221)由若干电容器(C)组成，由接触器控制各电容器(C)的输出状态；从充电模块(220)输入端进入的交流电经限流模块(221)、整流桥(222)后变成直流电由充电插座(223)输出。

2.根据权利要求1所述的充电站，其特征在于：电力变压器(1)为星形连接的三相变压器，中性点不接地。

3.根据权利要求1所述的充电站，其特征在于：所述充机房中还设置有中控电脑(3)，中控电脑(3)监视和控制充电模块(220)的输出；所述充电模块(220)还包括电能计量器(224)、485转CAN模块、通讯控制模块、温度控制模块、显示模块，充电电压、电流、充电模块的温度、被充电蓄电池的状态参数及充电量、充电电费等参数通过通讯控制模块的传输显示于充电柜(22)的显示屏及中控电脑(3)的显示屏上并存储于中控电脑(3)的储存装置中。

4.根据权利要求1或2或3所述的充电站，其特征在于：所述主控开关柜(21)和标准充电柜(22)的上部设置散热装置(23)。

5.根据权利要求4所述的充电站，其特征在于：所述充电站还包括与充电模块数量相同的充电桩(4)，充电桩(4)以利于电动汽车靠停充电的方式分散设置；充电模块(220)的输出端通过电缆线连接充电桩(4)，充电桩(4)设置有充电插头、充电开关、通讯控制模块及显示屏。

6.根据权利要求5所述的充电站，其特征在于：所述充电桩(4)上部设置有防雨棚(41)。

7.根据权利要求5或6所述的充电站，其特征在于：所述中控电脑(3)还连接有UPS和大屏幕显示屏(24)。

8.根据权利要求1或2或3所述的充电站，其特征在于：它还包括与充电模块数量相同的充电桩(4)，充电桩(4)以利于电动汽车靠停充电的方式分散设置；充电模块(220)的输出端通过电缆线连接充电桩(4)，充电桩(4)设置有充电插头、充电开关、通讯控制模块及显示屏。

9.根据权利要求8所述的充电站，其特征在于：所述充电桩(4)上部设置有防雨棚(41)。

10.根据权利要求9所述的充电站，其特征在于：所述中控电脑(3)还连接有UPS和大屏幕显示屏(24)。