CN203645385U - 充电设备 - Google Patents

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牟岩
刘金晶
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本实用新型提供一种充电设备,该充电设备布放于车站中,包括:控制电路以及依次连接的变压电路、整流滤波电路和直流开关电路;变压电路,用于对从外部供电电源获得的第一交流电压进行电压变换,得到第二交流电压;整流滤波电路,用于对所述第二交流电压进行整流滤波,得到第一直流电压;控制电路与所述直流开关电路连接,用于接收车载检测装置发送的储能电容器的剩余电压,并根据所述剩余电压和所述第一直流电压控制直流开关电路中的开关管以获得所需的充电电压。通过布放于车站中的充电设备对车辆进行充电,使得充电便捷,安全性较高;根据储能电容器中剩余电压的多少来控制充电电压,节省了电力资源的同时避免过充等对储能电容器造成的损坏。

Description

充电设备
技术领域
[0001 ] 本实用新型涉及轨道车辆设备,尤其涉及一种充电设备。
背景技术
[0002] 城市道路交通情况及生态环境日趋恶化,绿色出行的必要性逐渐被人们所认识,诸如轻轨、地铁等轨道车辆作为改善城市交通现状的有效载体越来越多的受到城市居民青睐。
[0003] 在现有技术中,以轻轨为例,通过在轨道沿途全程架设接触网来为电力轻轨车辆的动力系统供电,这意味着在轻轨轨道沿线会出现密集的接触网络。这种铺设接触网来为轨道车辆进行充电的方式,不但在例如隧道等地段更增加了铺设的难度,使得充电不便捷,且接触网也存在一定的安全隐患,安全性难以保证。
实用新型内容
[0004] 本实用新型提供一种充电设备,用以克服通过在空中架设充电接触网络为车辆充电所导致的充电不便、安全性难以保证的缺陷。
[0005] 本实用新型提供一种充电设备一种充电设备,用于对待充电车辆的储能电容器进行充电;
[0006] 所述充电设备布放于车站中,包括:
[0007] 控制电路以及依次连接的变压电路、整流滤波电路和直流开关电路;
[0008] 所述变压电路,用于对从外部供电电源获得的第一交流电压进行电压变换,得到第二交流电压;
[0009] 所述整流滤波电路,用于对所述第二交流电压进行整流滤波,得到第一直流电压;
[0010] 所述控制电路与所述直流开关电路连接,用于接收待充电车辆上车载检测装置发送的所述储能电容器的剩余电压,并根据所述剩余电压和所述第一直流电压控制所述直流开关电路中的开关管以获得所需的充电电压,并以所述充电电压对所述储能电容器进行充电。
[0011 ] 所述控制电路,包括:
[0012] 接收电路、求差电路、控制器和驱动电路;
[0013] 其中,所述接收电路的输入端与所述车载检测装置无线连接,用于接收所述车载检测装置发送的所述储能电容器的剩余电压;
[0014] 所述求差电路与所述接收电路的输出端连接,用于获得所述剩余电压与预设的所述储能电容器的额定电压的差值;
[0015] 所述控制器分别与所述驱动电路、所述求差电路和所述整流滤波电路连接,用于根据所述差值与所述第一直流电压发出占空比控制信号;
[0016] 所述驱动电路,用于在所述占空比控制信号的控制下,控制所述直流开关电路中的开关管的通断以获得所需的充电电压,并以所述充电电压对所述储能电容器进行充电。
[0017] 所述变压电路包括三相变压器;
[0018] 所述三相变压器的原边绕组星形连接,副边绕组星形连接或三角形连接,所述副边绕组的三个输出端口与所述整流滤波电路连接。
[0019] 所述整流滤波电路包括由第一二极管组成的三相桥式整流器;
[0020] 第一电感和第一电容组成的滤波器,所述滤波器与所述整流器连接。
[0021] 所述直流开关电路中的开关管为第一三极管;
[0022] 所述直流开关电路还包括:
[0023] 第二二极管、第二电感和第二电容;
[0024] 所述第一三极管的基极与所述控制电路连接,集电极与所述整流滤波电路连接,发射极分别与所述第二电感和所述第二二极管连接;
[0025] 其中,所述第二二极管和所述第二电容串联连接,并与所述第二电感并联连接。
[0026] 所述整流滤波电路还包括由可控元件组成的可控三相桥式整流器;
[0027] 所述可控元件包括第二三极管、晶闸管、MOS管。
[0028] 所述控制电路还与所述整流滤波电路连接;
[0029] 相应的,所述控制电路还用于:根据所述剩余电压控制所述整流滤波电路,以使所述整流滤波电路对所述第二交流电压进行整流滤波,得到与所述述剩余电压对应的第二直流电压。
[0030] 本实用新型的充电设备,变压电路和整流滤波电路将外部交流供电电压转换为直流电压,控制电路在接收到待充电车辆上车载检测装置发送的储能电容器的剩余电压之后,根据该剩余电压和所述直流电压来控制直流开关电路中的开关管以获得所需的充电电压。通过布放于车站中的该充电设备对车辆进行充电,无需假设电力接触网,使得充电便捷,安全性较高;并且,根据储能电容器中剩余电压的多少来控制充电电压,节省了电力资源的同时有利于避免过充等对储能电容器造成的损坏。
附图说明
[0031] 图1为本实用新型充电设备实施例一的结构示意图;
[0032] 图2为本实用新型充电设备中控制电路实施例一的结构示意图;
[0033] 图3为本实用新型充电设备中变压电路、整流滤波电路和直流开关电路实施例一的示意图。
具体实施方式
[0034] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明,但本实用新型不局限于下面的实施例。
[0035] 图1为本实用新型充电设备实施例一的结构示意图,如图1,本实施例的充电设备用于对待充电车辆的储能电容器进行充电,所述充电设备布放于车站中,包括:
[0036] 控制电路14以及依次连接的变压电路11、整流滤波电路12和直流开关电路13 ;
[0037] 所述变压电路11,用于对从外部供电电源获得的第一交流电压进行电压变换,得到第二交流电压;[0038] 所述整流滤波电路12,用于对所述第二交流电压进行整流滤波,得到第一直流电压;
[0039] 所述控制电路14与所述直流开关电路13连接,用于接收待充电车辆上车载检测装置发送的所述储能电容器的剩余电压,并根据所述剩余电压和所述第一直流电压控制所述直流开关电路13中的开关管以获得所需的充电电压,并以所述充电电压对所述储能电容器进行充电。
[0040] 本实施例所提供的所述充电设备尤其适用于对轨道车辆,比如地铁、轻轨中诸如蓄电池、大容量超级电容器等储能装置进行充电,该充电设备布放于车站处。
[0041] 在实际应用中,在车辆上预先设置用于检测车辆中储能电容器的剩余电压的车载检测装置,该车载检测装置例如可以是电压传感器。车载检测装置检测到储能电容器的剩余电压之后,将该剩余电压通过车辆上的无线发送装置发送给充电设备中的控制电路14中,以使得控制电路14根据该剩余电压进行后续处理。
[0042]另外,本实施例所提供的充电设备中控制电路14可以在车辆进站前根据接收到的剩余电压对直流开关电路13进行控制,提前准备好所需要的充电电压,待车辆进站后,接通车辆的储能电容器与直流开关电路输入端的连接,直接以提前准备好的充电电压为该储能电容器进行充电。具体来说,既可以在充电设备中设置一距离检测装置,也可以在车辆上设置一距离检测装置,还可以在车辆管理平台中设置一软件控制程序,用来检测或设定车辆在距离车站一定距离时,触发上述车载检测装置对储能电容器剩余电压的检测。由于车辆进站出站的停留时间较短,提前由充电设备准备好所需的充电电压,有利于提高充电效率,节省时间。值得说明的是,本实施例中,可以根据实际需要设定一剩余电压阈值,只有当车载检测装置检测到储能电容器剩余电压低于该阈值时,才向充电设备发送该剩余电压,否则不发送,从而可以在剩余电压较高时无需对储能电容器进行充电,节省电力资源的同时有利于降低对储能电容器的损害。
[0043] 具体地,该充电设备中包括的变压电路11和整流滤波电路12,分别用于对从外部供电电源获得的第一交流电压进行电压变换,得到第二交流电压后,进而对所述第二交流电压进行整流滤波,得到第一直流电压。一般而言,充电设备由外接供电电源进行供电,该外部供电电源例如为3相11KV,频率为50HZ的交流电源,或者是3相380V,频率为50HZ的交流电源。针对不同的外部供电电源情况,该变压电路11可以是升压变压电路,也可以是降压变压电路。由于对储能电容器进行充电需要的是直流电,因此,变压后的交流电压还需要通过整流滤波电路进行整流滤波,得到直流电压。本实施例中,该整流滤波电路既可以是不可控的整流滤波电路,也可以是可控的整流滤波电路,从而根据实际需要,整流滤波出满足需要的直流电压,比如O〜750V可控的直流电压。值得说明的是,上述变压和整流滤波的过程,既可以是在外部供电电源接通后即可触发的,也可以是在控制电路14接收到车载检测装置发送的剩余电压后触发的,一般情况下,多以前者的形式触发。
[0044] 进而,当充电设备的控制电路14接收到距离一定距离外车辆上的车载检测装置发送的储能电容器的剩余电压后,根据该剩余电压和上述整流滤波电路12输出的第一直流电压来控制与其连接的直流开关电路13中的开关管,以通过控制该开关管的占空比来输出与该剩余电压对应的充电电压,即此时所需的充电电压,并以该充电电压在车辆进站后为其储能电容器充电。[0045] 本实施例中,变压电路和整流滤波电路将外部交流供电电压转换为直流电压,控制电路在接收到待充电车辆上车载检测装置发送的储能电容器的剩余电压之后,根据该剩余电压和所述直流电压来控制直流开关电路中的开关管以获得所需的充电电压。通过布放于车站中的该充电设备对车辆进行充电,无需假设电力接触网,使得充电便捷,安全性较高;并且,根据储能电容器中剩余电压的多少来控制充电电压,节省了电力资源的同时有利于避免过充等对储能电容器造成的损坏。
[0046] 图2为本实用新型充电设备中控制电路实施例一的结构示意图,如图2所示,本实施例提供的控制电路,在图1所示实施例的基础上,所述控制电路14,包括:
[0047] 接收电路141、求差电路142、控制器143和驱动电路144 ;
[0048] 其中,所述接收电路141的输入端与所述车载检测装置无线连接,用于接收所述车载检测装置发送的所述储能电容器的剩余电压;
[0049] 所述求差电路142与所述接收电路141的输出端连接,用于获得所述剩余电压与预设的所述储能电容器的额定电压的差值;
[0050] 所述控制器143分别与所述驱动电路144、所述求差电路142和所述整流滤波电路12连接,用于根据所述差值与所述第一直流电压发出占空比控制信号;
[0051 ] 所述驱动电路144,用于在所述占空比控制信号的控制下,控制所述直流开关电路13中的开关管的通断以获得所需的充电电压,并以所述充电电压对所述储能电容器进行充电。
[0052] 具体地,本实施例中的控制电路14主要由接收电路141、求差电路142、控制器143和驱动电路144组成。其中,当车辆上的车载检测装置发送出待充电车辆中储能电容器剩余电压之后,该接收电路141接收该剩余电压,进而将该剩余电压输入到求差电路142的一个输入端中,该求差电路142的另一个输入端为预设的储能电容器的额定电压,一般而言,在轨道上运行的各个车辆的储能电容器的额定电压可以是相同的,故而求差电路142的输出端输出该额定电压与剩余电压的差值电压,之后,该求差电路142将得到的差值电压输出给控制器143,同时,该控制器143也从整流滤波电路12获得所述第一直流电压,从而该控制器143根据该差值电压和第一直流电压进行直流开关电路13中开关管占空比的控制,发出占空比控制信号,以使与之连接的驱动电路144在该占空比控制信号的控制下,控制直流开关电路13中的开关管的通断以获得所需的充电电压。值得说明的是,在理想情况下,该充电电压即是上述额定电压与剩余电压的差值电压,但一般也可能略高于所述差值电压。
[0053] 图3为本实用新型充电设备中变压电路、整流滤波电路和直流开关电路实施例一的示意图,如图3所示,在图1所示实施例的基础上,进一步地,所述变压电路11包括三相变压器;
[0054] 所述三相变压器的原边绕组星形连接,副边绕组星形连接或三角形连接,所述副边绕组的三个输出端口与所述整流滤波电路12连接。
[0055] 本实施例中,该变压电路11可以通过一个交流开关与外部交流供电电源连接,从而对该外部交流供电电源进行升压或者降压变换。图3中仅以原边绕组和副边绕组都为星形连接为例,但是还可以都为三角形连接,或者原边绕组星形连接,副边绕组为两个并列的星形连接和三角形连接等。[0056] 进一步地,所述整流滤波电路12包括由第一二极管Dl组成的三相桥式整流器121 ;
[0057] 第一电感LI和第一电容Cl组成的滤波器122,所述滤波器121与所述整流器122连接。
[0058] 如图3所示,本实施例中的所述整流滤波电路12中的整流器121是由多个第一二极管Dl组成的,整流器131之后串连有由第一电感LI和第一电容Cl组成的滤波器122。
[0059] 进一步地,所述直流开关电路13中的开关管为第一三极管Tl ;
[0060] 所述直流开关电路13还包括:
[0061] 第二二极管D2、第二电感L2和第二电容C2 ;
[0062] 所述第一三极管Tl的基极b与所述控制电路14连接,集电极c与所述整流滤波电路12连接,发射极e分别与所述第二电感L2和所述第二二极管D2连接;
[0063] 其中,所述第二二极管D2和所述第二电容C2串联连接,并与所述第二电感L2并联连接。
[0064] 具体地,当控制电路14根据剩余电压和第一直流电压发出用于控制所述第一三极管Tl的通断的占空比控制信号后,该第一三极管Tl在该控制信号的控制下进行导通和断开以获得充电电压,该充电电压对所述第二电感L2和第二电容C2充电,待车辆进站后,车辆的储能电容器并联于第二电容C2上,已储能的所述第二电感L2和第二电容C2对车辆的储能电容器以恒流-恒压-涓流的方式进行充电,待充电结束后,储能电容器断开与第二电容C2的连接,同时第一三极管Tl处于断开状态。
[0065] 举例来说,假设储能电容器当前的剩余电压为0V,并且,假设第二电感L2上可以通过的最大电流为600A,且储能电容器的内阻为I欧姆,额度电压为750V,则先由第二电感L2比如以最大电流600A为储能电容器进行恒流充电,此时储能电容器获得600V的电压,持续恒流充电至储能电容器的电压升至接近750V,此时,第二电感L2上的电流已经降低到非常非常小,此时进入恒压充电,由第二电容C2对储能电容器进行恒压充电,待第二电容C2放电至一定程度,使得储能电容器的电压已经达到750V,此时储能电容器的电压为浮充值,当此时断开充电电路,电压会瞬间下降,因此为更好的充满电容器电量,需继续进行充电,由于此时第二电容C2的电流已经下降至很小,以该很小的充电电流对储能电容器进行涓流充电,直至储能电容器可接受的充电电流自动为0,此时才将储能电容器充满,继而可以使直流开关电路13中的第一三极管Tl处于断开状态。
[0066] 进一步地,所述整流滤波电路12还包括由可控元件组成的可控三相桥式整流器;
[0067] 所述可控元件包括第二三极管、晶闸管、MOS管。
[0068] 进一步地,所述控制电路14还与所述整流滤波电路12连接;
[0069] 相应的,所述控制电路14还用于:根据所述剩余电压控制所述整流滤波电路,以使所述整流滤波电路12对所述第二交流电压进行整流滤波,得到与所述述剩余电压对应的第二直流电压。
[0070] 本实施例中,整流滤波电路12中的整流器121还可以由诸如第二三极管、晶闸管、MOS管等可控元件组成,从而控制电路14可以根据储能电容器的剩余电压控制整流滤波电路12中的该可控整流器121,以使该整流器121对所述第二交流电压进行整流,得到与所述述剩余电压对应的第二直流电压。[0071] 最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种充电设备,其特征在于,用于对待充电车辆的储能电容器进行充电; 所述充电设备布放于车站中,包括: 控制电路以及依次连接的变压电路、整流滤波电路和直流开关电路; 所述变压电路,用于对从外部供电电源获得的第一交流电压进行电压变换,得到第二交流电压; 所述整流滤波电路,用于对所述第二交流电压进行整流滤波,得到第一直流电压; 所述控制电路与所述直流开关电路连接,用于接收待充电车辆上车载检测装置发送的所述储能电容器的剩余电压,并根据所述剩余电压和所述第一直流电压控制所述直流开关电路中的开关管以获得所需的充电电压,并以所述充电电压对所述储能电容器进行充电。
2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述控制电路,包括: 接收电路、求差电路、控制器和驱动电路; 其中,所述接收电路的输入端与所述车载检测装置无线连接,用于接收所述车载检测装置发送的所述储能电容器的剩余电压; 所述求差电路与所述接收电路的输出端连接,用于获得所述剩余电压与预设的所述储能电容器的额定电压的差值; 所述控制器分别与所述驱动电路、所述求差电路和所述整流滤波电路连接,用于根据所述差值与所述第一直流电压发出占空比控制信号; 所述驱动电路,用于在所述占空比控制信号的控制下,控制所述直流开关电路中的开关管的通断以获得所需的充电电压,并以所述充电电压对所述储能电容器进行充电。
3.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述变压电路包括三相变压器; 所述三相变压器的原边绕组星形连接,副边绕组星形连接或三角形连接,所述副边绕组的三个输出端口与所述整流滤波电路连接。
4.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述整流滤波电路包括由第一二极管组成的三相桥式整流器; 第一电感和第一电容组成的滤波器,所述滤波器与所述整流器连接。
5.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述直流开关电路中的开关管为第一三极管; 所述直流开关电路还包括: 第二二极管、第二电感和第二电容; 所述第一三极管的基极与所述控制电路连接,集电极与所述整流滤波电路连接,发射极分别与所述第二电感和所述第二二极管连接; 其中,所述第二二极管和所述第二电容串联连接,并与所述第二电感并联连接。
6.根据权利要求1〜5中任一项所述的设备,其特征在于,所述整流滤波电路还包括由可控元件组成的可控三相桥式整流器; 所述可控元件包括第二三极管、晶闸管、MOS管。
7.根据权利要求6所述的设备,其特征在于:所述控制电路还与所述整流滤波电路连接; 相应的,所述控制电路还用于:根据所述剩余电压控制所述整流滤波电路,以使所述整流滤波电路对所述第二交流电压进行整流滤波,得到与所述述剩余电压对应的第二直流电压。
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