CN107415731A - 一种基于plc控制的电动汽车多路快速充电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于PLC控制的电动汽车多路快速充电装置，包括充电桩，与所述充电桩充电枪，充电座,PLC，所述电池被分为多个电池组，当电池耗尽需要充电时，PLC控制充电枪对每个电池组单独充电，加快了充电时间，每个充电电路互不干扰，解决了电流不均衡问题。既可提供电池组充电所需的电池并联均衡充电方式，又可转换为串联放电连接方式供平时电动车行驶所用。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，特别是涉及一种基于PLC控制的电动汽车多路快速充电装置。
背景技术
在我国发展新能源汽车已是大势所趋。动力电池是新能源汽车的核心部件，汽车电源设计目前主流方法是串联充放电。这种方法充电时间长，特别是容易造成单节电池电压落后，进而使蓄电池组整体供电 能力下降，甚至失效，这时只能通过对蓄电池组进行维护，替换掉失效单 节电池来恢复其正常供电能力。严重制约了新能源汽车的发展。也是新能源汽车技术推广上的最大瓶颈。
公开号为CN101599652A发明专利公开了一种蓄电池组的均衡充电方法，其特征在于：蓄电池组各节电池采用串联放电，提供高电压给电动车供电；采用并联充电，使蓄电池组充电均衡，蓄电池组串并联转换通过电磁式继电器控制，在各蓄电池间连接有均衡电阻。该发明专利的纯并联电路并不能解决电路均衡问题，其电路当中加均衡电阻，以避免充电电流的不均衡问题，电流问题解决了但是实际效果和串联充电没有什么实质变化：并联充电时电压仍然较低，因为加了均衡电阻反而较好的电池充不满电，对没太损坏的电池反而造成伤害，因此对电池充电时间、容量并没有改善，所以无实用价值。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于PLC控制的电动汽车多路快速充电装置，所采取的技术方案是：
一种基于PLC控制的电动汽车多路快速充电装置，包括充电桩，与所述充电桩通过双股电缆100连接的充电枪1，设置在电动汽车上并与所述充电枪1插接配合的充电座2及所述电动汽车本身固有的可编程逻辑控制器PLC，其特征在于：所述电动汽车的电动机M通过所述可编程逻辑控制器PLC与电池相连，所述电池被分为多个电池组200，每个电池组的电压在12V-65V；与所述电池组数目相等的多条正极引线23与充电座2的正极端子22对应相连；负极引线25与充电座2的地线相连与充电座的负极端子24相连；相邻两个电池组的负极之间通过一个KM1组直流接触器的主触点KM11、KM12、KM13、KM14、KM15相连，每个所述电池组的正极与其相邻的电池组的负极之间各通过一个KM2组直流接触器的主触点KM21、KM22、KM23、KM24、KM25相连；
所述可编程逻辑控制器PLC由一组12V电池300供电，所述12V电池300的正极引线上串联保险装置FU，KM1组直流接触器和KM2组直流接触器的线圈分别并联后再并联一个串并联转换开关SB和第一个KM1组直流接触器的辅助常开触点KM11并联；当串并联转换开关SB弹起时，直流接触器KM2组一直得电，对应KM2组主触点常开开关闭合，主电路为串联电路；当串并联转换开关SB弹起时，直流接触器KM1组线圈得电，对应KM1组主触点常开开关闭合，同时控制电路上的KM11常闭开关断开，直流接触器KM2组失电，对应KM2组主触点常开开关断开，电路由串联转换为并联式独立的电池组结构；所述电动汽车启动后，KM2组直流接触器线圈得电，KM2常开开关闭合，主电路为串联结构，多组电池正负极首尾相接，电池给汽车供电；当电池耗尽需要充电时，所述充电枪1插入所述充电座2后，设置在所述充电枪1上的所述串并联转换开关SB按下，KM1组直流接触器线圈得电，KM1组主触点常开开关闭合，其中KM11辅助触点常开开关闭合，多组电池的负极与负极端子24相连，电路转换为并联式独立的电池组结构。
进一步地，所述充电枪1包括壳体12，所述壳体12的前端固接插头13、下方固接枪把14和扳机15，所述插头13包括注塑而成的插头体131，所述插头体131的左端穹庐状封闭、右端开口、与所述电池组数目相等的多个的凸楞132与第一凹槽133相间分布，其中位于顶端的那个第一凹槽133’的弧长大于其他第一凹槽的弧长，在这个第一凹槽(133’)上开设两个与其内腔贯通的长方孔134，在每个所述第一凸楞132上开设与其内腔贯通的燕尾榫孔135，一个负极触点16的两个卡爪分别穿过所述长方孔134后卡住所述插头13的内壁并连接一根负极引线17，每个所述燕尾榫孔135内配合嵌设一个正极触点18，每个所述正极触点18位于内腔的一侧分别连接一根正极引线19；所述扳机15为一常闭开关，所述负极引线17与所述扳机15的一个触点相连，所述扳机15的另一个触点与所述双股电缆100的一股导线相连；所述双股电缆的另一股导线与每一根所述正极引线19相连；
所述充电座2包括固设在电动汽车上注塑而成的座体21，所述座体21为右端开口的筒状，其外壁大致呈圆形，其内腔具有与所述电池组数目相等的、与所述第一凹槽133吻合的第二凸楞211，与所述第一凸楞132吻合的第二凹槽212，其中位于顶端的那个第二凸楞211’的弧长大于其他第二凸楞弧长；在每个所述第二凹槽212上、当所述充电枪1充分插入所述充电座2后对应于所述正极触点18的位置开设矩形孔213，在所述座体21的外壁对应于每个所述矩形孔213的两侧固设卡槽214，在对应于顶端的那个第二凸楞211’的座体21外侧沿左右方向分别设置大矩形孔215和圆形孔216；每个所述卡槽214内插入一个连接有正极引线23的正极端子22的一边，所述正极端子22的另一边穿过所述矩形孔213后可与所述正极触点18抵接，一个负极端子24通过紧固螺钉固设在所述座体21的外壁，所述负极端子24的中间突部穿过所述大矩形孔215后可与所述负极触点16抵接，所述负极端子24连接负极引线25；在对应于所述圆形孔216的座体21外侧固设所述串并联转换开关SB，所述触碰式串并联转换开关SB的球状触头261穿过所述圆形孔216后可与位于所述插头体131顶端的那个第一凹槽133’的外壁抵接，所述串并联转换开关SB引出两根绞在一起的控制线27，所述控制线27与所述可编程逻辑控制器PLC相连。
进一步地，所述充电桩包括整流电路、功率放大电路、稳压电路、保护电路，其输入端与220V交流电网相连，输出端连接所述的双股电缆100，所述双股电缆100之间的直流电压为12V至55V。
进一步地，所述充电桩包括脉冲电路。因采用脉冲大电流，减少了充电过程中的极 化现象，有效的提高了充电效率，使充电更完全。
进一步地，所述正极端子22包括宽边221，与所述宽边221连为一体但弯折的窄边222，所述宽边221上设置螺纹孔223，所述插入宽边221所述卡槽214内，所述窄边222穿过所述矩形孔213后可与所述正极触点18抵接，所述螺纹孔223内配合螺接紧固螺钉，所述紧固螺钉连接所述正极引线23；所述负极端子24包括平板部241，与所述平板部241连为一体并形成大于90度夹角的第一斜部242，与所述第一斜部242形成小于90度夹角的第二斜部243，所述第一斜部242和所述第二斜部243圆滑过渡形成中间突部245，所述平板部241设置螺纹孔244，所述螺纹孔244内配合螺接紧固螺钉，所述紧固螺钉与所述平板部241之间压入所述负极引线25；所述负极端子24的中间突部穿过所述大矩形孔215后可与所述负极触点16抵接；所述触碰式串并联转换开关SB的球状触头261被一个压簧262所抵压。
与现有技术相比，本发明采用了自动化控制， 有效实现蓄电池组间各电池的串并联转换，由于对每个电池组单独充电，加快了充电时间，每个充电电路互不干扰，解决了电流不均衡问题。既可提供电池组充电所需的电池并联均衡充电方式，又可转换为串联放电连接方式供平时电动车行驶所用。能够缩短充电时间，多路设计可以减少电路并联产生的充电电流不均衡的问题，花式多路并联插口的设计，实现了多路并联的可能，并使控制更方便实用。
附图说明
图1是电池主电路原理图。
图2是电池组控制原理图。
图3是本发明的结构示意图。
图4是本发明充电枪的结构示意图。
图5是本发明充电枪插头体的结构示意图。
图6是图5是正视图。
图7是本发明充电枪插头的局部结构示意图。
图8是本发明充电枪正极触点和正极引线的结构示意图。
图9是本发明充电枪负极触点和负极引线的结构示意图。
图10是本发明充电座座体的结构示意图。
图11是图10是正视图。
图12是本发明充电座正极端子的结构示意图。
图13是本发明充电座负极端子的结构示意图。
图14是本发明串并联转换开关的结构示意图。
图15是本发明充电座的结构示意图。
图16是本发明充电座另一视角的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，若采用术语“第一”、“第二”、“第三”，仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1，3-4，一种基于PLC控制的电动汽车多路快速充电装置，包括充电桩，与所述充电桩通过双股电缆100连接的充电枪1，设置在电动汽车上并与所述充电枪1插接配合的充电座2及所述电动汽车本身固有的可编程逻辑控制器PLC，其特征在于：所述电动汽车的电动机M通过所述可编程逻辑控制器PLC与电池相连，所述电池被分为6个电池组200，每个电池组的电压在12V-65V；与所述电池组数目相等的多条正极引线23与充电座2的正极端子22对应相连；负极引线25与充电座2的地线相连与充电座的负极端子24相连；相邻两个电池组的负极之间通过一个共6个KM1组直流接触器的主触点KM11、KM12、KM13、KM14、KM15相连，每个所述电池组的正极与其相邻的电池组的负极之间各通过一个共6个KM2组直流接触器的主触点KM21、KM22、KM23、KM24、KM25相连；
参见图2，所述可编程逻辑控制器PLC由一组12V电池300供电（能持续供电3-5年），所述12V电池300的正极引线上串联保险装置FU，KM1组直流接触器和KM2组直流接触器的线圈分别并联后再并联一个串并联转换开关SB和第一个KM1组直流接触器的辅助常开触点KM11并联；当串并联转换开关SB弹起时，直流接触器KM2组一直得电，对应KM2组主触点常开开关闭合，主电路为串联电路；当串并联转换开关SB弹起时，直流接触器KM1组线圈得电，对应KM1组主触点常开开关闭合，同时控制电路上的KM11常闭开关断开，直流接触器KM2组失电，对应KM2组主触点常开开关断开，电路由串联转换为并联式独立的电池组结构；所述电动汽车启动后，KM2组直流接触器线圈得电，KM2常开开关闭合，主电路为串联结构，多组电池正负极首尾相接，电池给汽车供电；当电池耗尽需要充电时，所述充电枪1插入所述充电座2后，设置在所述充电枪1上的所述串并联转换开关SB按下，KM1组直流接触器线圈得电，KM1组主触点常开开关闭合，其中KM11辅助触点常开开关闭合，多组电池的负极与负极端子24相连，电路转换为并联式独立的电池组结构。
参见图5-9，所述充电枪1包括壳体12，所述壳体12的前端固接插头13、下方固接枪把14和扳机15，所述插头13包括注塑而成的插头体131，所述插头体131的左端穹庐状封闭、右端开口、与所述电池组数目相等的6个的凸楞132与第一凹槽133相间分布，其中位于顶端的那个第一凹槽133’的弧长大于其他第一凹槽的弧长，在这个第一凹槽(133’)上开设两个与其内腔贯通的长方孔134，在每个所述第一凸楞132上开设与其内腔贯通的燕尾榫孔135，一个负极触点16的两个卡爪分别穿过所述长方孔134后卡住所述插头13的内壁并连接一根负极引线17，每个所述燕尾榫孔135内配合嵌设一个正极触点18，每个所述正极触点18位于内腔的一侧分别连接一根正极引线19；所述扳机15为一常闭开关，所述负极引线17与所述扳机15的一个触点相连，所述扳机15的另一个触点与所述双股电缆100的一股导线相连；所述双股电缆的另一股导线与每一根所述正极引线19相连；
参见图10-16，所述充电座2包括固设在电动汽车上注塑而成的座体21，所述座体21为右端开口的筒状，其外壁大致呈圆形，其内腔具有6个、与所述第一凹槽133吻合的第二凸楞211，与所述第一凸楞132吻合的第二凹槽212，其中位于顶端的那个第二凸楞211’的弧长大于其他第二凸楞弧长；在每个所述第二凹槽212上、当所述充电枪1充分插入所述充电座2后对应于所述正极触点18的位置开设矩形孔213，在所述座体21的外壁对应于每个所述矩形孔213的两侧固设卡槽214，在对应于顶端的那个第二凸楞211’的座体21外侧沿左右方向分别设置大矩形孔215和圆形孔216；每个所述卡槽214内插入一个连接有正极引线23的正极端子22的一边，所述正极端子22的另一边穿过所述矩形孔213后可与所述正极触点18抵接，一个负极端子24通过紧固螺钉固设在所述座体21的外壁，所述负极端子24的中间突部穿过所述大矩形孔215后可与所述负极触点16抵接，所述负极端子24连接负极引线25；在对应于所述圆形孔216的座体21外侧固设所述串并联转换开关SB，所述触碰式串并联转换开关SB的球状触头261穿过所述圆形孔216后可与位于所述插头体131顶端的那个第一凹槽133’的外壁抵接，所述串并联转换开关SB引出两根绞在一起的控制线27，所述控制线27与所述可编程逻辑控制器PLC相连。
作为本实施例的改进，所述充电桩包括整流电路、功率放大电路、稳压电路、保护电路，其输入端与220V交流电网相连，输出端连接所述的双股电缆100，所述双股电缆100之间的直流电压为12V至55V。
作为本实施例的改进，所述充电桩包括脉冲电路。因采用脉冲大电流，减少了充电 过程中的极化现象，有效的提高了充电效率，使充电更完全。
作为本实施例的改进，所述正极端子22包括宽边221，与所述宽边221连为一体但弯折的窄边222，所述宽边221上设置螺纹孔223，所述插入宽边221所述卡槽214内，所述窄边222穿过所述矩形孔213后可与所述正极触点18抵接，所述螺纹孔223内配合螺接紧固螺钉，所述紧固螺钉连接所述正极引线23；所述负极端子24包括平板部241，与所述平板部241连为一体并形成大于90度夹角的第一斜部242，与所述第一斜部242形成小于90度夹角的第二斜部243，所述第一斜部242和所述第二斜部243圆滑过渡形成中间突部245，所述平板部241设置螺纹孔244，所述螺纹孔244内配合螺接紧固螺钉，所述紧固螺钉与所述平板部241之间压入所述负极引线25；所述负极端子24的中间突部穿过所述大矩形孔215后可与所述负极触点16抵接；所述触碰式串并联转换开关SB的球状触头261被一个压簧262所抵压。
Claims (5)
1.一种基于PLC控制的电动汽车多路快速充电装置，包括充电桩，与所述充电桩通过双股电缆（100）连接的充电枪（1），设置在电动汽车上并与所述充电枪（1）插接配合的充电座（2）及所述电动汽车本身固有的可编程逻辑控制器（PLC），其特征在于：所述电动汽车的电动机（M）通过所述可编程逻辑控制器（PLC）与电池相连，所述电池被分为多个电池组（200），每个电池组的电压在12V-65V；与所述电池组数目相等的多条正极引线（23）与充电座（2）的正极端子（22）对应相连；负极引线（25）与充电座（2）的地线相连与充电座的负极端子（24）相连；相邻两个电池组的负极之间通过一个KM1组直流接触器的主触点（KM11、KM12、KM13、KM14、KM15）相连，每个所述电池组的正极与其相邻的电池组的负极之间各通过一个KM2组直流接触器的主触点（KM21、KM22、KM23、KM24、KM25）相连；
所述可编程逻辑控制器（PLC）由一组12V电池（300）供电，所述12V电池（300）的正极引线上串联保险装置（FU），KM1组直流接触器和KM2组直流接触器的线圈分别并联后再并联一个串并联转换开关（SB）和第一个KM1组直流接触器的辅助常开触点（KM11）并联；当串并联转换开关（SB）弹起时，直流接触器KM2组一直得电，对应KM2组主触点常开开关闭合，主电路为串联电路；当串并联转换开关（SB）弹起时，直流接触器KM1组线圈得电，对应KM1组主触点常开开关闭合，同时控制电路上的KM11常闭开关断开，直流接触器KM2组失电，对应KM2组主触点常开开关断开，电路由串联转换为并联式独立的电池组结构；所述电动汽车启动后，KM2组直流接触器线圈得电，KM2常开开关闭合，主电路为串联结构，多组电池正负极首尾相接，电池给汽车供电；当电池耗尽需要充电时，所述充电枪（1）插入所述充电座（2）后，设置在所述充电枪（1）上的所述串并联转换开关（SB）按下，KM1组直流接触器线圈得电，KM1组主触点常开开关闭合，其中KM11辅助触点常开开关闭合，多组电池的负极与负极端子（24）相连，电路转换为并联式独立的电池组结构。
2.根据权利要求1所述一种基于PLC控制的电动汽车多路快速充电装置，其特征在于：所述充电枪（1）包括壳体（12），所述壳体（12）的前端固接插头（13）、下方固接枪把（14）和扳机（15），所述插头（13）包括注塑而成的插头体（131），所述插头体（131）的左端穹庐状封闭、右端开口、与所述电池组数目相等的多个的凸楞（132）与第一凹槽（133）相间分布，其中位于顶端的那个第一凹槽（133’）的弧长大于其他第一凹槽的弧长，在这个第一凹槽(133’)上开设两个与其内腔贯通的长方孔（134），在每个所述第一凸楞（132）上开设与其内腔贯通的燕尾榫孔（135），一个负极触点（16）的两个卡爪分别穿过所述长方孔（134）后卡住所述插头（13）的内壁并连接一根负极引线（17），每个所述燕尾榫孔（135）内配合嵌设一个正极触点（18），每个所述正极触点（18）位于内腔的一侧分别连接一根正极引线（19）；所述扳机（15）为一常闭开关，所述负极引线（17）与所述扳机（15）的一个触点相连，所述扳机（15）的另一个触点与所述双股电缆（100）的一股导线相连；所述双股电缆的另一股导线与每一根所述正极引线（19）相连；
所述充电座（2）包括固设在电动汽车上注塑而成的座体（21），所述座体（21）为右端开口的筒状，其外壁大致呈圆形，其内腔具有与所述电池组数目相等的、与所述第一凹槽（133）吻合的第二凸楞（211），与所述第一凸楞（132）吻合的第二凹槽（212），其中位于顶端的那个第二凸楞（211’）的弧长大于其他第二凸楞弧长；在每个所述第二凹槽（212）上、当所述充电枪（1）充分插入所述充电座（2）后对应于所述正极触点（18）的位置开设矩形孔（213），在所述座体（21）的外壁对应于每个所述矩形孔（213）的两侧固设卡槽（214），在对应于顶端的那个第二凸楞（211’）的座体（21）外侧沿左右方向分别设置大矩形孔（215）和圆形孔（216）；每个所述卡槽（214）内插入一个连接有正极引线（23）的正极端子（22）的一边，所述正极端子（22）的另一边穿过所述矩形孔（213）后可与所述正极触点（18）抵接，一个负极端子（24）通过紧固螺钉固设在所述座体（21）的外壁，所述负极端子（24）的中间突部穿过所述大矩形孔（215）后可与所述负极触点（16）抵接，所述负极端子（24）连接负极引线（25）；在对应于所述圆形孔（216）的座体（21）外侧固设所述串并联转换开关（SB），所述触碰式串并联转换开关（SB）的球状触头（261）穿过所述圆形孔（216）后可与位于所述插头体（131）顶端的那个第一凹槽（133’）的外壁抵接，所述串并联转换开关（SB）引出两根绞在一起的控制线（27），所述控制线（27）与所述可编程逻辑控制器（PLC）相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的电动汽车多路快速充电装置，其特征在于：所述充电桩包括整流电路、功率放大电路、稳压电路、保护电路，其输入端与220V交流电网相连，输出端连接所述的双股电缆（100），所述双股电缆（100）之间的直流电压为12V至55V。
4.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的电动汽车多路快速充电装置，其特征在于：所述充电桩包括脉冲电路。
5.根据权利要求2所述的一种基于PLC控制的电动汽车多路快速充电装置，其特征在于：所述正极端子（22）包括宽边（221），与所述宽边（221）连为一体但弯折的窄边（222），所述宽边（221）上设置螺纹孔（223），所述插入宽边（221）所述卡槽（214）内，所述窄边（222）穿过所述矩形孔（213）后可与所述正极触点（18）抵接，所述螺纹孔（223）内配合螺接紧固螺钉，所述紧固螺钉连接所述正极引线（23）；所述负极端子（24）包括平板部（241），与所述平板部（241）连为一体并形成大于90度夹角的第一斜部（242），与所述第一斜部（242）形成小于90度夹角的第二斜部（243），所述第一斜部（242）和所述第二斜部（243）圆滑过渡形成中间突部（245），所述平板部（241）设置螺纹孔（244），所述螺纹孔（244）内配合螺接紧固螺钉，所述紧固螺钉与所述平板部（241）之间压入所述负极引线（25）；所述负极端子（24）的中间突部穿过所述大矩形孔（215）后可与所述负极触点（16）抵接；所述触碰式串并联转换开关（SB）的球状触头（261）被一个压簧（262）所抵压。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Denomination of invention: A multi-channel fast charging device for electric vehicle based on PLC control Effective date of registration: 20211122 Granted publication date: 20200204 Pledgee: Shandong Nanshan Science and Technology Research Institute Co.,Ltd. Pledgor: Yantai Nanshan University Registration number: Y2021980012898 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230612 Granted publication date: 20200204 Pledgee: Shandong Nanshan Science and Technology Research Institute Co.,Ltd. Pledgor: Yantai Nanshan University Registration number: Y2021980012898 |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231016 Address after: 230000 Room 203, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province Patentee after: Hefei Jiuzhou Longteng scientific and technological achievement transformation Co.,Ltd. Address before: 230000 floor 1, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province Patentee before: Dragon totem Technology (Hefei) Co.,Ltd. Effective date of registration: 20231016 Address after: 230000 floor 1, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province Patentee after: Dragon totem Technology (Hefei) Co.,Ltd. Address before: 265713 Scientific Research Office of Yantai Nanshan college, Donghai Industrial Park, Longkou City, Yantai City, Shandong Province Patentee before: Yantai Nanshan University |
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