CN202721469U

CN202721469U - 电动汽车直流充电机

Info

Publication number: CN202721469U
Application number: CN 201220371691
Authority: CN
Inventors: 王耀; 贺新强
Original assignee: ZHEJIANG WANMA NEW ENERGY CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG WANMA NEW ENERGY CO Ltd
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2022-07-30

Abstract

本实用新型提供了一种电动汽车直流充电机，包括主控模块、电源模块、漏电保护模块、电表模块、数据传输模块、人机交互模块和监控模块，本实用新型缩短了电动汽车充电时间，加速了电动汽车的发展，为用户节约了时间；直流充电机产生的谐波得以有效的抑制，这将有利于提高整套充电系统的效率，减少系统损耗，保证电能计量与计费的准确性，保障直流充电机通信系统的稳定性，使电动汽车充电装置更加满足坚强智能电网的要求，更好地促进电动汽车产业的发展；整机效率转化在普通90%基础上提升5%，节能效率显著；可靠性得到进一步提高，特别是采用的先进的散热，支持热插拔等处理，能保证整机在长时间使用后可靠性一致。

Description

电动汽车直流充电机

技术领域

本实用新型属于电动汽车充电装置，具体是一种电动汽车直流充电机。

背景技术

目前，环境污染和能源紧缺问题日益严峻，传统燃油汽车因能源消耗大，对环境污染严重，越来越引起人们的关注和担忧，因此世界各国都在积极实施节能减排战略。而电动汽车作为其中的一项重要组成部分，在近些年得到了飞速的发展，对公共充电装置的需要越来越大。国家电网和南方电网分别投入巨资建设电动车充电站和充电桩等与新能源汽车相关的配套充电设施，随着两大电网制定了在全国大规模建设电动汽车充电站和充电桩的计划，电动车充电站建设已经进入快车道，具有无污染、噪音低，能源效率高，结构简单、使用维护方便等优点，成为解决这些问题的最好方法。

然而，交流充电桩，只能供慢速充电，耗时长，无法快速给电动汽车充电，尤其是电动公交车、大型电动汽车，无法满足紧急充电需要，而且无智能判断设备，对电池的状态无法实时监测，智能化程度不够。

现有的直流充电机，电源模块使用传统的散热设计，是用风扇对着所有元件、硬件PCB板和散热器一起吹,灰尘被吹到硬件PCB板上，使模块各种性能下降或损坏。而且现有的直流充电机多数采用硬开关拓扑，输入电压要求是380VAC±10%，频率50±1Hz，半载以上效率转化只有90%，重量偏重，效率与功率因素相对较低，整机功率也相对较低。另外各支流电源模块的整合过程中，电气传导可靠性不强，不支持带电插拔，外围走线一致性不强，不够美观，而且会对电网产生谐波污染和无功干扰，整流装置对电网发射总谐波很大；非线性负荷对公共电网造成的谐波污染以及谐波检测和谐波问题，影响直流充电机的整体效率。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电动汽车直流充电机。

一种电动汽车直流充电机，其特征在于包括主控模块、电源模块、漏电保护模块、电表模块、数据传输模块、人机交互模块和监控模块，所述主控模块分别与电源模块、漏电保护模块、电表模块、数据传输模块、人机交互模块和监控模块连接。

所述的电动汽车直流充电机，其特征在于所述主控模块由控制电路组成，所述控制电路包括嵌入式ARM处理器，所述嵌入式ARM处理器通过CAN总线、485总线与以太网连接组建各级网络。

所述的电动汽车直流充电机，其特征在于所述电源模块包括保护电路、均流电路、控制电路和辅助电源，所述电源模块中设置有全桥移相LLC谐振全软开关。

所述的电动汽车直流充电机，其特征在于所述漏电保护模块中设置有交流接触器、熔断器和互感器。

所述的电动汽车直流充电机，其特征在于所述数据传输模块中设置有以太网模块、CAN模块、串口模块和485模块。

所述的电动汽车直流充电机，其特征在于所述人机交互模块包括1个7寸触摸液晶屏，以及三个用于指示“运行”、“充电”、“故障”的指示灯。

所述的电动汽车直流充电机，其特征在于所述电动汽车直流充电机电源模块中的发热元件直接贴在散热片上。

所述的电动汽车直流充电机，其特征在于所述电动汽车直流充电机电源模块中的热插拔端子与PCB板直接焊接在一起。

本实用新型的电动汽车直流充电机，缩短了电动汽车充电时间，加速了电动汽车的发展，为用户节约了时间；直流充电机产生的谐波得以有效的抑制，这将有利于提高整套充电系统的效率，减少系统损耗，保证电能计量与计费的准确性，保障直流充电机通信系统的稳定性，使电动汽车充电装置更加满足坚强智能电网的要求，更好地促进电动汽车产业的发展；整机效率转化在普通90%基础上提升5%，节能效率显著；可靠性得到进一步提高，特别是采用的先进的散热，支持热插拔等处理，能保证整机在长时间使用后可靠性一致。

附图说明

图1是本实用新型的电动汽车直流充电机的模块结构图；

图2是本实用新型的电动汽车直流充电机的工作流程示意图；

图中，1—主控模块；2—电源模块；3—漏电保护模块；4—电表模块；5—数据传输模块；6—人机交互模块；7—监控模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，电动汽车直流充电机主要包括7大部分：主控制模块1、电源模块2、漏电保护模块3、电表模块4、数据传输模块5、人机交互模块6、监控模块7。

主控制模块1主要由控制电路组成，控制电路主要由嵌入式ARM处理器完成，通过CAN总线、485总线、以太网进行数据的采集，传输的数据和采集的数据作出判断，并根据准照标准协议进行与后台保持网络的连接承担起通讯管理功能。

电源模块2由AC380V供电，经过整流、整流滤波，输出额定电压：DC350V-400V可调；输出额定电流：DC100A，整机最大输出功率可达40kW。引入了高效率、高可靠的全桥移相LLC谐振全软开关功率变换技术。由于LLC谐振变换器工作模式的特殊性及固有特征的存在，使得充电机的功率开关器件处于零电压开关、快速整流二极管处于断续或临界断续状态下工作，较少存在开关应力及二极管反向恢复带来的高频噪声损耗、EMI、EMC等不良现象，解决了其它类功率变换器诸多不良问题，使得充电机具有更高频、高效、高功率密度、低EMI噪声等诸多优点。整机效率最高达95%以上，性能更可靠。电源模块2还包括保护电路、均流电路、控制电路、辅助电源。

漏电保护模块3与主控制模块1相连，主要由交流接触器、熔断器、互感器组成，完成充电、断电和漏电保护操作，确保充电过程中安全。直流充电机具有直流侧的限流保护功能，根据从BMS获取的允许充电电流值进行限流充电，以防止直流侧充电电流过大；具备输出侧过流保护功能以及防止输出短路功能，最大允许充电电流为100A，模块输出具有短路V、I值自回缩特性，即使处于长期短路状态，模块也不致损坏。所述的电表模块4选用0.5S 级电能表来计量电量，充电机与电动汽车之间采用多功能直流电能表来计量电量，电能表连接互感器，保证电能表计量的准确。

数据传输模块5包括以太网模块、串口模块、485模块，数据通讯方式包括485总线、CAN总线、Modbus。主控制模块1与电能表是采用485通信方式；主控制模块1与液晶屏是采用Modbus协议通信；充电机通过CAN总线与车载BMS进行通讯，通过CAN通讯握手的方式判断充电机是否与BMS正确连接，如未正确连接，则无法启动充电过程；获得蓄电池的相关参数信息，如蓄电池电压、剩余电量、电池温度等；获得充电过程中蓄电池的状态参数，如充电电压、充电电流、电池电量、电池温度等。充电机通过CAN2.0、以太网与后台监控系统通讯的功能将充电机和蓄电池的状态信息上传给监控系统，如充电机的状态（运行、充电、故障）、蓄电池的电量、蓄电池的温度等信息上传给后台监控系统；也可接收监控系统传递的各种控制信息，如充电电压、充电电流、充电电量、充电时间等信息，对电动汽车进行充电管理。

人机交互模块6主要由一个7寸液晶屏，三个“运行”、“充电”、“故障”指示灯构成，与主控制模块1采用Modbus协议通讯，充电的操作容易、方便，并显示充电记录、报警信息、电池信息、系统信息、蓄电池的电量。也可以设置设备参数、单价。指示灯在充电时：“运行”、“充电”指示灯会常亮；液晶屏幕上显示“正在充电”。待机时：“运行”指示灯会常亮；液晶屏幕上显示“待机”。故障状态：“故障”指示灯会常亮；液晶屏幕上显示“故障”。

监控模块7对系统进行全面监测和控制，对系统实施“遥测、遥控、遥信、遥调”四遥功能，确保了系统安全可靠运行。直流充电机监控BMS的电池实时温度状态，当电池过温时，自动停止充电；通过CAN通信与电动汽车进行通信，在充电机与电动汽车充电接口没连接时，充电机会给电动汽车发出禁止汽车启动信号。

本实用新型针对现有直流充电机在某些充电性能上的不足，采用高效率拓扑方式，实现高转化效率，提升节能减排的效率；低空载损耗、降低输出电压、电流误差，提高充电机精度。

本实用新型采用发热元件贴在散热片上的处理方式，解决直流机散热等问题，风扇把散热片上的热量和发热的磁性元件的热量一并带出，使PCB板上没有风吹到，更没有灰尘，使得整机的可靠性得到更一步提高。

本实用新型采用独特的热插拔端子，与硬件PCB板直接焊接一起，提高电源的电气传导整合可靠性，支持热插拔等方式，使得整机布线等美观，一致性加强。

本实用新型针对现有直流充电机谐波污染和无功干扰，采用先进的技术降低谐波的污染，无功补偿的办法减少无功的干扰。

如图2所示，电动汽车直流充电机充电流程如下：

1）用户在刷卡区刷卡后，在触摸液晶屏上输入用户名、密码；液晶屏读取用户名、密码、操作时间等并发送给主控制模块等待鉴权认证。

2）直流充电机的主控制模块判断用户是否正确，是否有足够的剩余金额。如果用户正确并有足够的金额，则打开插座门锁，连接充电插头。

3)直流充电机主控制模块判断是否收到充电插头连接成功信号，与电池连接是否正常。如果主控制模块收到充电插头连接成功，电池连接正常信号，主控制模块确认可以充电，并显示在液晶屏上。

4）用户在触摸液晶屏上选择自动充满模式、金额模式、电量模式、时间模式中的一种，输入相应的数据，确认充电。

5)充电过程中，主控制模块定时检测直流充电机充电状态，当出现过压、欠压、漏电等异常时，充电机立即停止通电，报警灯亮，并将报警信息上传到充电管理服务主站。

6)充电过程中，用户可以浏览充电记录、报警信息、系统信息、电池信息。

7)电池充满结束充电或手动结束充电，同时结算充电金额，用户输入卡号密码，结束本次充电。直流充电机将相关信息通过以太网方式上传到充电管理服务主站。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种电动汽车直流充电机，其特征在于包括主控模块（1）、电源模块（2）、漏电保护模块（3）、电表模块（4）、数据传输模块（5）、人机交互模块（6）和监控模块（7），所述主控模块（1）分别与电源模块（2）、漏电保护模块（3）、电表模块（4）、数据传输模块（5）、人机交互模块（6）和监控模块（7）连接。

2.如权利要求1所述的电动汽车直流充电机，其特征在于所述主控模块（1）由控制电路组成，所述控制电路包括嵌入式ARM处理器，所述嵌入式ARM处理器通过CAN总线、485总线与以太网连接组建各级网络。

3.如权利要求1所述的电动汽车直流充电机，其特征在于所述电源模块（2）包括保护电路、均流电路、控制电路和辅助电源，所述电源模块（2）中设置有全桥移相LLC谐振全软开关。

4.如权利要求1所述的电动汽车直流充电机，其特征在于所述漏电保护模块（3）中设置有交流接触器、熔断器和互感器。

5.如权利要求1所述的电动汽车直流充电机，其特征在于所述数据传输模块（5）中设置有以太网模块、CAN模块、串口模块和485模块。

6.如权利要求1所述的电动汽车直流充电机，其特征在于所述人机交互模块（6）包括1个7寸触摸液晶屏，以及三个用于指示“运行”、“充电”、“故障”的指示灯。

7.如权利要求1所述的电动汽车直流充电机，其特征在于所述电动汽车直流充电机电源模块（2）中的发热元件直接贴在散热片上。

8.如权利要求1所述的电动汽车直流充电机，其特征在于所述电动汽车直流充电机电源模块（2）中的热插拔端子与PCB板直接焊接在一起。