CN102355025A

CN102355025A - 一种直流充电系统

Info

Publication number: CN102355025A
Application number: CN2011103025219A
Authority: CN
Inventors: 程卫平; 魏东升
Original assignee: DALIAN RUOBINSEN POWER SUPPLY EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: DALIAN RUOBINSEN POWER SUPPLY EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2012-02-15

Abstract

本发明涉及一种直流充电系统，用于从公共电网获取电能并为动力电池进行充电，包括：一个充电站监控子系统、至少一个充电桩以及至少两台充电机；每个充电桩各包括一个充电机监控电路和至少两个充电接口电路，并且每个充电接口电路各与一台充电机相连接；每台充电机均设有电流输入端、电流输出端和数据传输端；电流输入端与公共电网连接；电流输出端与充电接口电路连接；数据传输端与充电机监控电路相连接；每个充电桩的充电机监控电路均与充电站监控子系统相连接。本发明实施例的实现提供了方便用户使用的人机交互界面，而且能够大幅提高充电效率，实现对纯电动公交进行快速充电，其将纯电动公交的动力电池充满的最短时间仅为10分钟；同时，还能够对整个充电过程进行实时监控，提高使用的安全性。

Description

一种直流充电系统

技术领域

本发明属于充电技术领域，尤其涉及一种直流充电系统。

背景技术

随着科学技术的进步和环保意识的增强，各种用电产品遍布于人们生产生活的每一个角落。对于位置不经常移动的用电产品来说，可以长期将电源线连入公共电网(本申请文件所述的公共电网的交流电压为380V)以获取运转所需的电能；但是，对于位置经常改变的用电产品来说(例如：手机、电动自行车、电动汽车等)，不能一直将电源线连入公共电网，大多数时候只能通过动力电池维持其运作；而动力电池所能存储的电能有限，经常会出现使用过程中电能不足的情况，因此充电站就应运而生。目前，现有的充电站大多仅提供几个简单的充电接口，不具备人机交互界面，只能为手机这种小功率的用电产品进行充电，并且充电效率较低，仅能通过投币的方式进行支付，因此使用起来十分不便，存在很大的局限性。

发明内容

本发明提供了一种直流充电系统，不仅具有方便用户使用的人机交互界面，而且能够大幅提高充电效率，实现对纯电动公交进行快速充电；同时，还能够对整个充电过程进行实时监控，提高使用的安全性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种直流充电系统，用于从公共电网获取电能并为动力电池进行充电，包括：一个充电站监控子系统、至少一个充电桩以及至少两台充电机；

每个充电桩各包括一个充电机监控电路和至少两个充电接口电路，并且每个充电接口电路各与一台充电机相连接；

每台充电机均设有电流输入端、电流输出端和数据传输端；所述电流输入端与公共电网连接，并从公共电网中获取电能；所述电流输出端与充电接口电路连接，并通过充电接口电路对动力电池进行充电；所述数据传输端与所连接充电桩的充电机监控电路相连接；

充电站监控子系统与每个充电桩的充电机监控电路相连接，并通过充电机监控电路对每台充电机进行监控。

优选地，每个充电桩各设有一个与充电机监控电路连接的人机交互模块。

优选地，充电机的电流输出端与直流接触器连接，并通过该直流接触器与充电接口电路连接。

优选地，相应的充电站监控子系统包括监控显示设备和监控调节设备；监控显示设备和监控调节设备分别通过有线传输方式或无线传输方式与每个充电桩的充电机监控电路连接。

优选地，相应的有线传输方式包括通过串口、并口、控制器局域网络CAN总线接口、以太网接口和/或通用串行总线USB接口进行数据传输。

优选地，相应的无线传输方式包括通过微波传输接口、蓝牙接口、红外接口和/或无线网络接口进行数据传输。

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例在同一充电桩上至少连接有两台充电机，并且这些充电机可以同时为同一动力电池或动力电池组进行充电，进而可以大幅提高充电效率，缩短充电时间；同时，这些充电机也可以互不干扰地独立为不同的动力电池或动力电池组进行充电，因此提高了充电的灵活性；也就是说，本发明实施例可以实现在同一充电桩上同时独立为多个不同的动力电池或动力电池组进行充电，进而降低了充电站的运营成本。此外，本发明实施例采用了充电机监控电路对与同一充电桩相连的所有充电机进行整体监控，并通过充电站监控子系统将监控数据实时发送给远程监控端，因而提高了整个充电站的数据可靠性和运行安全性。更值得一提的是，本发明实施例采用彩色触摸屏作为人机交互界面，不仅方便了用户的使用，而且提高了整个直流充电系统的产品档次，在一定程度上增强了用户的使用热情，起到了吸引客源的作用。

附图说明

图1为本发明所提供的直流充电系统的结构示意图一；

图2为本发明所提供的直流充电系统的结构示意图二；

图3为本发明所提供的直流充电系统的结构示意图三；

图4为本发明所提供的直流充电系统的结构示意图四。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，可以理解的是，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

如图1至图4所示，一种直流充电系统，用于从公共电网获取电能并为动力电池进行充电，其具体结构可以包括：一个充电站监控子系统、至少一个充电桩以及至少两台充电机；

每个充电桩各包括一个充电机监控电路和至少两个充电接口电路，并且每个充电接口电路各与一台充电机相连接；每台充电机均设有电流输入端、电流输出端和数据传输端；所述电流输入端与公共电网连接，并从公共电网中获取电能；所述电流输出端与充电接口电路连接，并通过充电接口电路对动力电池进行充电；所述数据传输端与所连接充电桩的充电机监控电路相连接；充电站监控子系统与每个充电桩的充电机监控电路相连接，并通过充电机监控电路对每台充电机进行监控。

具体地，如图4所示，本发明实施例所提供的直流充电系统的各部件的技术特征和功能特征描述如下：

(1)充电机监控电路可以通过有线传输方式或无线传输方式与每台充电机的数据传输端相连接，并对每台充电机运行状况、动力电池电量状况、动力电池充电状况等充电站设备运行参数进行实时检测。相应的充电机监控电路可以采用现有技术中的各种实施监控电路，但最好采用现有技术中的以PLC(PLC是Programmable Logic Controller的缩写，译为可编程逻辑控制器)为核心的监控电路，由于PLC的结构灵活、成本低，速度快、编程控制易于实现，因此采用PLC为核心的监控电路能够更好地提高整个充电站的数据可靠性和运行安全性。

(2)相应的每个充电桩可以各设有一个与充电机监控电路连接的人机交互模块；相应的人机交互模块最好采用现有技术中以彩色触摸屏为核心的人机交互电路；例如可以采用由无锡信捷自动化有限公司生产的THA65-MT型号的彩色触摸屏作为人机交互电路的核心(由于具体的以彩色触摸屏为核心的人机交互电路均为现有技术，因此本申请文件中不再赘述)。充电机监控电路可以实时对充电机运行状况、动力电池电量状况、动力电池充电状况等充电站设备运行参数进行检测，并且有选择地将一些用户关心的数据(例如充电模式、充电时间等)发送彩色触摸屏；彩色触摸屏可以实时将这些用户关心的数据显示给用户；同时，用户还可以根据个人的需要对一些运行参数进行调整设置，例如设置开启/关闭充电开关，调整充电时间、调整充电模式等。如此一来，这不仅方便了用户的使用，而且提高了整个直流充电系统的产品档次，在一定程度上增强了用户的使用热情，起到了吸引客源的作用。

(3)相应的充电站监控子系统可以包括监控显示设备和监控调节设备；监控显示设备和监控调节设备可以分别通过有线传输方式或无线传输方式与每个充电桩的充电机监控电路远程连接。充电机监控电路实时对充电机运行状况、动力电池电量状况、动力电池充电状况等充电站设备运行参数进行检测，并将检测到的信息通过有线传输方式或无线传输方式实时发送给远程的监控显示设备(例如：相应的监控显示设备可以为电视机)；远程的充电站管理人员根据监控显示设备所展示的信息确定需要进行什么操作；当需要对远程的充电机等充电站设备的运行状况进行调整时，远程的充电站管理人员可以通过监控调节设备(例如：相应的监控调节设备可以采用现有技术中的键盘或者鼠标，或者是现有技术中的几个按键或者旋钮)输入相应的操作指令，监控调节设备再通过有线传输方式或无线传输方式将相应的操作指令发送给相应的充电机监控电路，再由充电机监控电路对充电机等充电站设备的运行状况进行调整。

(4)相应的充电站监控子系统可以具有遥信、遥测、遥控、遥调的四遥功能；相应的遥信是指实现远程信号采集，例如检测充电机输出状态等；相应的遥测是指实现远程测量，例如测量充电电压，充电电流以及动力电池信息等；相应的遥控是指实现远程控制，例如控制充电机的开关机等；相应的遥调是指调节充电机监控电路的运行参数。

(5)本发明实施例在同一充电桩上设有至少两个充电接口电路(例如：相应的充电接口电路可以为安费诺精密连接器(深圳)有限公司生产的HVCO-M-R12-PF970型号的充电接口)，并且每个充电接口电路各与一台充电机(其连接方式可以如附图4中所示的第一充电机和第二充电机；相应的充电机可以采用现有技术中能够通过商业手段购买的各种充电机，例如：大连罗宾森电源设备有限公司生产的RGZP225KW750V型号的充电机)相连接。相应的充电机与充电接口电路之间采用直流接触器(例如：相应的直流接触器可以为沈阳二一三控制电器制造有限公司生产的BC98-Z3002022 OB24V型号的直流接触器)进行连接，用户可以通过手动调整直流接触器来控制充电线路的开断，进而提高了本发明实施例的使用灵活性。如图1和图3所示，这些充电机可以均分电流，并通过各自连接的充电接口电路同时为同一动力电池或动力电池组进行充电，进而可以大幅提高充电效率，缩短充电时间；例如：这些充电机可以同时为同一电动公交进行充电，其最大输出可达750V的电压或是800A的电流，这将大大缩短电动公交的充电时间，将纯电动公交的动力电池充满的最短时间可以缩短为10分钟。同时，如图2所示这些充电机也可以互不干扰地独立为不同的动力电池或动力电池组进行充电，因而本发明实施例的实现能够大幅提高充电的灵活性。

如图3和图4所示，下面以纯电动公交为例来说明该充电桩的具体工作原理如下：若以一台充电机及其所连接的充电接口电路作为一条充电支路，则在利用本发明的技术方案对一辆纯电动公交进行充电的过程中，本发明的实施例可以将两条或者多条充电支路(或多条充电支路)并联后再共同为同一纯电动公交进行充电，由于并联后的总路电流等于每条充电支路电流之和，因此这种充电方式就相当于在同一时间内成倍增加了充入纯电动公交的充电电流，因此也就提高了充电的功率，达到了为纯电动公交快速充电的目的。

需要说明的是，在本申请文件中相应的有线传输方式可以包括通过串口(所述串口可以包括传输率为9600-921.6kps的RS-485串行接口和/或传输率为9600-57.6kps的RS-232串行接口)、并口、CAN(CAN是Controller Area Network的缩写，译为控制器局域网络)总线接口、以太网接口(所述以太网接口可以包括RJ-45以太网接口)和/或USB(英文全称：Universal Serial BUS，译为：通用串行总线)接口进行数据传输；相应的无线传输方式可以包括通过微波传输接口、蓝牙接口、红外接口和/或无线网络接口(所述无线网络接口可以包括GPRS(英文全称：General Packet Radio Service，译为：通用分组无线服务技术)接口和/或CDMA 1X(CDMA英文全称为Code-Division Multiple Access，译为码分多址；CDMA 1X是指CDMA2000的第一阶段)接口)进行数据传输。本发明实施例在实际应用中，充电机监控电路最好通过RS-485串行接口与每台充电机的数据传输端相连接；监控显示设备和监控调节设备最好通过CAN总线接口与每个充电桩的充电机监控电路进行远程数据传输。

可见，本发明实施例的实现方便用户使用的人机交互界面，而且能够大幅提高充电效率，实现对纯电动公交进行快速充电，其将纯电动公交的动力电池充满的最短时间仅为10分钟；同时，还能够对整个充电过程进行实时监控，提高使用的安全性。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面列举实施例并结合相应附图，对本发明实施例作进一步地详细描述。

实施例一

如图3和图4所示，一种直流充电系统，用于从公共电网获取电能并为纯电动公交的动力电池进行充电，其具体结构可以包括：一个充电站监控子系统、一个充电桩以及两台充电机(即第一充电机和第二充电机)；相应的充电桩包括两个充电接口电路、一个以PLC为核心的充电机监控电路，以及一个以彩色触摸屏为核心的人机交互电路；

其中，第一充电机和第二充电机上均设有一个电流输入端、一个电流输出端和一个数据传输端；第一充电机和第二充电机的电流输入端与公共电网连接，并从公共电网中获取电能；第一充电机和第二充电机的数据传输端与该充电桩的充电机监控电路相连接；第一充电机的电流输出端依次通过一个直流接触器和一个控制继电器与充电桩的一个充电接口电路相连接，并通过该充电接口电路为动力电池进行充电；第二充电机的电流输出端依次通过另一个直流接触器和另一个控制继电器与充电桩的另一个充电接口电路相连接，并通过该充电接口电路为动力电池进行充电。

具体地，以PLC为核心的充电机监控电路可以实时对充电机运行状况、动力电池电量状况、动力电池充电状况等充电站设备运行参数进行检测，并且有选择地将一些用户关心的数据(例如充电模式、充电时间等)通过RS-485串行接口发送给以彩色触摸屏为核心的人机交互电路；彩色触摸屏可以实时将这些用户关心的数据显示给用户，并且获取用户操作的运行参数调整指令，再通过RS-485串行接口反馈给以PLC为核心的充电机监控电路。同时，以PLC为核心的充电机监控电路还将充电站设备运行参数通过CAN总行传输给远程的充电站监控子系统；相应的充电站监控子系统通过监控显示设备将相应的充电站设备运行参数显示给充电站管理人员；充电站管理人员根据监控显示设备所展示的信息确定需要进行什么操作，当需要对远程的充电机等充电站设备的运行状况进行调整时，充电站管理人员可以通过监控调节设备(例如：相应的监控调节设备可以采用现有技术中的键盘或者鼠标，或者是现有技术中的几个按键或者旋钮)输入相应的操作指令，监控调节设备再通过CAN总行反馈给现场的以PLC为核心的充电机监控电路。以PLC为核心的充电机监控电路综合考虑人机交互电路以及远程的充电站监控子系统所反馈的操作指令，对充电机等充电站设备进行调整。

进一步地，与该充电桩连接的两个充电机可以均分电流，并通过各自连接的充电接口电路同时为同一电动公交的动力电池进行充电，进而可以大幅提高充电效率，缩短充电时间；在公共电网能够提供380V交流电压的情况下，本发明实施例的最大输出可达750V的电压或是800A的电流，仅10分钟时间就可以将电动公交的动力电池充满；同时，这些充电机还可以互不干扰地独立为不同的动力电池或动力电池组进行充电，因而大幅提高了充电的灵活性。

可见，本发明实施例的实现不仅提供了方便用户使用的人机交互界面，而且能够大幅提高充电效率，实现对纯电动公交进行快速充电，其将纯电动公交的动力电池充满的最短时间仅为10分钟；同时，还能够对整个充电过程进行实时监控，提高使用的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种直流充电系统，用于从公共电网获取电能并为动力电池进行充电，其特征在于，包括：一个充电站监控子系统、至少一个充电桩以及至少两台充电机；

2.根据权利要求1所述的直流充电系统，其特征在于，每个充电桩各设有一个与充电机监控电路连接的人机交互模块。

3.根据权利要求1或2所述的直流充电系统，其特征在于，充电机的电流输出端与直流接触器连接，并通过该直流接触器与充电接口电路连接。

4.根据权利要求1或2所述的直流充电系统，其特征在于，所述的充电站监控子系统包括监控显示设备和监控调节设备；监控显示设备和监控调节设备分别通过有线传输方式或无线传输方式与每个充电桩的充电机监控电路连接。

5.根据权利要求4所述的直流充电系统，其特征在于，所述的有线传输方式包括通过串口、并口、控制器局域网络CAN总线接口、以太网接口和/或通用串行总线USB接口进行数据传输。

6.根据权利要求4所述的直流充电系统，其特征在于，所述的无线传输方式包括通过微波传输接口、蓝牙接口、红外接口和/或无线网络接口进行数据传输。