CN104882922A - 电动汽车快速充电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是电动汽车快速充电装置，由并列的放电单元组成，所述放电单元由蓄能式充电器、并列的蓄能器、蓄能控制交流接触器、蓄能器串联连接交流接触器、蓄能/放电控制继电器和时间继电器构成成，所述各放电单元的时间继电器其通电延时时间依次衔接而成为循环状态。本充电装置由交流市电供电时可以使用家庭电度表供电，更适用于充电站和充电桩等公共充电设施使用，具有显著的快速充电和节能的突出优点。
Description
技术领域
本发明属于蓄电池充电设备，尤其是涉及一种电动汽车快速充电装置。
背景技术
目前，国内电动汽车特别是家用轿车的发展还存在一些技术问题，短时间内难以普及，其中电动汽车充电设施是瓶颈问题之一。
现有电动汽车车载电池充电装置的技术方案很多，但都需要较大的输入功率，正如国家标准GB/T 18487.1-2001<电动车辆传导充电系统一般要求>中所规定的，充电站、充电桩供电电压和电流应满足：交流标称为单相电压250V、三相415V，交流标称电流为16A、32A、60A、100A、150A和250A。
依照上述单相交流标称电压电流规定的交流充电电源的功率范围为4kw至62.5kw，由于能够提供大功率交流充电电源的充电站、充电桩等公共充电设施的建设和布局进展非常缓慢，而一般家庭电度表又很难实现如此高功率的容量，因此现有电动汽车车载电池充电装置或技术方案不适用于家庭交流电源，这种现象极大地障碍了家用轿车的普及使用。
专利号200920097838.1的实用新型‘大容量铅酸蓄电池充电机’公开了以下技术方案：本充电机由壳体、电源变压器、整流电路所组成，其特征在于，壳体中设有脉冲占空比可调的超低频振荡器，其输出端连接于继电器驱动电路输入端，继电器驱动电路输出端分别连接于两控制继电器绕组，其中一继电器的常开触点串联连接于一储能器充电输入端，该继电器的常闭触点串联连接于该储能器放电输出端，另一继电器的常闭触点串联连接于另一储能器充电输入端，该继电器的常开触点串联连接于该储能器放电输出端，所述各储能器充电输入端和放电输出端分别设有隔离二极管，所述各储能器放电输出端隔离二极管的负极连接于充电机充电正极输出端子。所述储能器由超级电容器串并联构成。所述超低频振荡电路的振荡频率为1-3HZ，脉冲占空比0.6-0.8。
上述充电机由两组超级电容器储能器交替充放电的电容储能器组成并形成低频大电流充电脉冲，具有充电时间较短、节电效果显著的特点。
为了区别上述充电机与其它现有技术中的充电机，本申请将其称为蓄能式充电器。
发明内容
本发明是为了解决现有电动汽车车载电池充电装置需要大功率交流充电电源的技术问题，而提出一种电动汽车快速充电装置。
本发明为实现上述目的采取以下技术方案：电动汽车快速充电装置，包括壳体和蓄能式充电器，特征是，本快速充电装置设有并列的放电单元，所述放电单元由蓄能式充电器、并列的蓄能器、蓄能控制交流接触器、蓄能器串联连接交流接触器、蓄能/放电控制继电器和时间继电器组成，所述蓄能器由并联的超级电容构成，所述蓄能式充电器正负输出端与各蓄能器之间分别设有使之连接的蓄能控制交流接触器的一组常闭触点，所述并列的蓄能器其相对应的正负放电端之间设有使之依次成为串联连接的蓄能器串联连接交流接触器的一组常开触点，对应于相串联的各蓄能器首尾两端的常开触点分别连接于壳体的正负充电输出端子，所述蓄能/放电控制继电器的常闭触点串联连接于蓄能控制交流接触器的线圈回路中，所述蓄能/放电控制继电器的常开触点串联连接于蓄能器串联连接交流接触器线圈回路中，所述时间继电器是通电延时时间继电器，其常闭触点串联连接于蓄能/放电控制继电器线圈回路中；所述各放电单元的时间继电器其通电延时时间依次衔接而成为循环状态。
本发明还可以采取以下技术措施：
所述蓄能式充电器直流输出电压为42V。
所述并列的放电单元为4个，各放电单元分别设有8个蓄能器。
所述各放电单元的时间继电器分别是时间顺序控制器各时间控制输出的一输出端。
本发明的有益效果和优点在于：本快速充电装置充分利用了超级电容可以提供大电流放电的特点，以多个超级电容并联构成的蓄能器放电的方式可以向电动汽车蓄电池提供足够大的充电电流，并且将并列的超级电容蓄能器以串联的方式满足电动汽车蓄电池对充电电压的要求。为了向电动汽车蓄电池提供连续不断的充电电流和电压，本快速充电装置设置多个放电单元，并合理分配各放电单元的蓄能、放电时间，始终保持一个放电单元在放电时其余蓄能单元为蓄能状态，多个放电单元循环放电形成连续充电电流，因此能够满足电动汽车大容量电池大电流充电的要求。通过对设置4个并列放电单元的本充电装置实施例的测试说明，其放电电压为336V、放电电流为32A，可以对16kwh磷酸铁锂电池组进行可靠充电，并且电池组从极限低电压至充电完毕的充电时间仅为2小时，而220V交流供电电压和电流分别为220V、2A，即本充电装置功率仅为440W，耗电约4.2度。可见，本充电装置由交流市电供电时可以使用家庭电度表供电，更适用于充电站和充电桩等公共充电设施使用，具有显著的快速充电和节能的突出优点。
附图说明
附图1是本发明原理框图。
附图2是本充电装置的放电单元实施例原理框图。
附图3是放电单元电原理图。
附图4是各放电单元时间顺序控制原理框图。
附图5是蓄能式充电器电原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。
如图1所示，本快速充电装置设有并列的放电单元，放电单元设置的个数根据放电单元输出电流和被充电蓄电池容量的大小确定，通常可以设置4个。并列的放电单元通过时间顺序控制使其始终保持一个放电单元在放电时其余放电单元为蓄能状态。
如图2所示实施例，本快速充电装置的放电单元由蓄能式充电器、并列的蓄能器、蓄能控制交流接触器、蓄能器串联连接交流接触器、蓄能/放电控制继电器和时间继电器组成。
如图3所示放电单元实施例，每个蓄能器分别由并联的20个超级电容C1-C20构成，并列的蓄能器共设置8个。
实施例的蓄能式充电器由蓄能式充电器A和蓄能式充电B器组成，以便适当减小蓄能式充电器的体积。每个蓄能式充电器的正负输出端分别与4个蓄能器相连接，充电器正负输出端与相应蓄能器之间分别设有使之连接的蓄能控制交流接触器Z1、Z2、Z3、Z4的一组常闭触点。
蓄能器串联连接交流接触器由交流接触器Z5、Z6构成，交流接触器Z5、Z6的常开触点依次连接于蓄能器对应的正负放电端之间而使并列的8个蓄能器成为串联连接。具体连接是图3左一蓄能器的负端b经蓄能器串联控制交流接触器Z5的一常开触点与图3左二蓄能器的正端c相接，以下以此类推，即d接e、f接g、h接i、j接k、l接m、n接o，对应于相串联的各蓄能器首尾两端即正端a和负端p的蓄能器串联连接交流接触器Z5、Z6一常开触点分别连接于壳体的正负充电输出端子E+和E-，其中正端a与输出端子E+之间设置隔离二极管D。
由于实施例的蓄能式充电器A、B的直流输出电压均为42V，则并列的8个蓄能器的端电压也为42V，8个蓄能器串联后的端电压为336V。还由于每个超级电容的放电电流达1.6A，20个超级电容并联后的放电电流为32A，因此8个蓄能器串联后的放电电流即为32A。
蓄能/放电控制继电器J1的常闭触点J1-1、J1-2串联连接于蓄能控制交流接触器Z1、Z2、Z3、Z4的线圈回路中，蓄能/放电控制继电器J1的常开触点J1-3、J1-4串联连接于蓄能器串联控制交流接触器Z5、Z6线圈回路中。
时间继电器TJ是通电延时时间继电器，其常闭触点TJ-1串联连接于蓄能/放电控制继电器J1线圈回路中。
如图4所示，实施例的4个放电单元的时间继电器TJ分别是XHST-20时间顺序控制器各时间控制输出的一输出端，该控制器有八路时间继电器输出端，通过面板按键可以设定各项时间、输出参数。通过面板按键可以设定各项时间、输出参数，程序时间段数1－100段，定时时间范围0.1秒～9999分钟。
通过时间顺序控制器的时间设定始终保持一个放电单元在放电时其余蓄能单元为蓄能状态，并呈自动循环转换模式。
由图5所示，蓄能式充电器A、B的电路组成如下：电源变压器B原边设有熔断器R，副边设有两个绕组，各副边绕组分别连接全波整流电路ZL1、ZL2，各整流电路分别设滤波电容C01、C02。
电路中设有超低频振荡器和调整超低频脉冲占空比的占空比调整电路，超低频振荡器振荡频率1-3HZ，脉冲占空比0.6-0.8。超低频振荡器的输出端连接于继电器驱动电路输入端，继电器驱动电路输出端分别连接于两控制继电器J2、J3绕组。
控制继电器J2的常开触点J2-1串联连接于由超级电容C03-1至C03-n串联构成一储能器充电输入端，常开触点J1-1与储能器之间设置隔离二极管D1。该控制继电器J2的常闭触点J2-2串联连接于该储能器放电输出端，常闭触点J2-2与该储能器放电输出端之间设置隔离二极管D3。
控制继电器J3的常闭触点J3-2串联连接于由超级电容C04-1至C04-n串联构成一储能器充电输入端，常闭触点J3-2与该储能器之间设置隔离二极管D2。该控制继电器J3的常开触点J3-1串联连接于该储能器放电输出端，常开触点J3-1与该储能器放电输出端之间设置隔离二极管D4。
上述各储能器放电输出端的隔离二极管D3、D4的负极连接于蓄能式充电器+、-输出端子。
上述蓄能式充电器的超低频振荡电压同时为控制继电器J1、J2提供工作电源，而分断/接合状态相反的各继电器控制触点分别成对连接于各储能器充电输入端和放电输出端，从而使两储能器交替充放电。
以下简述本快速充电装置的工作过程：装置上电，各放电单元的蓄能式充电器A、B工作并通过蓄能控制交流接触器向并列的8个蓄能器充电，此时各放电单元的时间继电器均为分断状态。放电单元1的时间继电器首先变换为吸合状态，通过其蓄能/放电控制继电器J1使蓄能控制交流接触器分断、蓄能器串联连接交流接触器吸合，8个蓄能器切换为串联状态向电动汽车蓄电池充电。放电单元1的时间继电器设定时间到，其蓄能/放电控制继电器J1使蓄能控制交流接触器吸合、蓄能器串联连接交流接触器分断，放电单元1进入蓄能状态。与此同时，放电单元2的时间继电器变换为吸合状态，通过其蓄能/放电控制继电器J1使蓄能控制交流接触器分断、蓄能器串联连接交流接触器吸合，8个蓄能器切换为串联状态向电动汽车蓄电池充电。放电单元2的时间继电器设定时间到，其蓄能/放电控制继电器J1使蓄能控制交流接触器吸合、蓄能器串联连接交流接触器分断，放电单元2进入蓄能状态。以此类推，各放电单元依次循环对电动汽车蓄电池进行充电。各放电单元的工作周期通常可以设计为3-5分钟，其中放电状态只占四分之一。
Claims (4)
1.电动汽车快速充电装置，包括壳体和蓄能式充电器，其特征在于：本快速充电装置设有并列的放电单元，所述放电单元由蓄能式充电器、并列的蓄能器、蓄能控制交流接触器、蓄能器串联连接交流接触器、蓄能/放电控制继电器和时间继电器组成，所述蓄能器由并联的超级电容构成，所述蓄能式充电器正负输出端与各蓄能器之间分别设有使之连接的蓄能控制交流接触器的一组常闭触点，所述并列的蓄能器其相对应的正负放电端之间设有使之依次成为串联连接的蓄能器串联连接交流接触器的一组常开触点，对应于相串联的各蓄能器首尾两端的常开触点分别连接于壳体的正负充电输出端子，所述蓄能/放电控制继电器的常闭触点串联连接于蓄能控制交流接触器的线圈回路中，所述蓄能/放电控制继电器的常开触点串联连接于蓄能器串联连接交流接触器线圈回路中，所述时间继电器是通电延时时间继电器，其常闭触点串联连接于蓄能/放电控制继电器线圈回路中；所述各放电单元的时间继电器其通电延时时间依次衔接而成为循环状态。
2.根据权利要求1所述的电动汽车快速充电装置，其特征在于：所述蓄能式充电器直流输出电压为42V。
3.根据权利要求1所述的电动汽车快速充电装置，其特征在于：所述并列的放电单元为4个，各放电单元分别设有8个蓄能器。
4.根据权利要求1所述的电动汽车快速充电装置，其特征在于：所述各放电单元的时间继电器分别是时间顺序控制器各时间控制输出的一输出端。
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