CN210957884U - 具有低电压充电和高电压放电功能的电池组装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有低电压充电和高电压放电功能的电池组装置，其解决了现有机场地面的电动设备中电池储能装置结构可靠性低，自动化程度低，安全性低的技术问题，其包括电源开关S1、控制器A1、电池组G1、电池组G2、电池组G3、电池组G4、充电桩插头X1和充电桩插头X2，控制器A1的第1输出引脚连接有接触器K1、接触器K2、接触器K3、接触器K4，控制器A1的第2输出引脚连接有接触器K5、接触器K6、接触器K7，控制器A1的第3输出引脚连接有接触器K8，电池组G1通过接触器K1、K5、K2与电池组G2连接，电池组G3通过接触器K3、K6、K4与电池组G4连接，电池组G2通过接触器K8与电池组G3连接。其可用于给电动设备提供电源。

Description

具有低电压充电和高电压放电功能的电池组装置

技术领域

本实用新型涉及一种电源装置，具体而言，涉及一种具有低电压充电和高电压放电功能的电池组装置。

背景技术

随着国家对节能环保要求进一步增强，机场地面支持设备的电动化成为发展趋势。电动设备均采用蓄电池作为蓄能部件，充电桩将普通市电电网的交流电能转化为直流电能，对蓄电池进行充电。

电动设备中的驱动单元是电动机，对大功率电动设备来说，为了减小电动机尺寸和减少导电体材料的消耗，就需要提高驱动电压，满足输出功率的需要。目前，机场地面支持设备使用的主流电动机驱动电压大多在300V～800V之间，有些特殊的电动机启动电压甚至更高。

充电桩使用普通市电电网的交流电能作为输入电源，直接整流得到的直流电源输出电压不超过500V，如果想得到更高的输出电压，必须增加升压和稳压电路，对于大功率输出的充电桩来说，会导致制造成本的大幅飚升。

随着输出电压的升高，对大功率输出的充电桩的制造材料、工艺等也提出了更高的要求，导致了制造成本的进一步提高。同时，高电压、大功率输出的充电桩除了设备制造的安全性要求严格外，对使用操作环节也提出了更高的安全要求，存在一定的安全隐患。

因此，寻找一种结构可靠性高，自动化程度高，安全性高可行的低电压充电、高电压放电的电池储能设备，保证充电桩的成本可控且使用安全，是机场地面支持设备电动化发展的必然需要。

发明内容

本实用新型就是为了解决现有机场地面的电动设备中电池储能装置结构可靠性低，自动化程度低，安全性低的技术问题，提供一种具有低电压充电和高电压放电功能的电池组装置。

本实用新型提供的具有低电压充电和高电压放电功能的电池组装置，包括电源开关S1、控制器A1、接触器K1、接触器K2、接触器K3、接触器K4、接触器K5、接触器K6、接触器K7、接触器K8、电池组G1、电池组G2、电池组G3、电池组G4、充电桩插头X1和充电桩插头X2，电源开关S1与控制器A1连接，控制器A1的第1输出引脚连接接触器K1、接触器K2、接触器K3、接触器K4，控制器A1的第2输出引脚连接接触器K5、接触器K6、接触器K7，控制器A1的第3输出引脚连接接触器K8，电池组G1、电池组G2、接触器K1、接触器K2、接触器K5构成电池箱Ⅰ，电池组G1的负极与接触器K1的主触点连接，接触器K1的常开触点通过接触器K5与接触器K2的常开触点连接，接触器K2的常闭触点与电池组G1的正极连接，接触器K1的常闭触点与电池组G2的负极连接，接触器K2的主触点与电池组G2的正极连接；电池组G3、电池组G4、接触器K3、接触器K6构成电池箱Ⅱ，电池组G3的负极与接触器K3的主触点连接，接触器K3的常开触点通过接触器K6与接触器K4的常开触点连接，接触器K4的常闭触点与电池组G3的正极连接，接触器K3的常闭触点与电池组G4的负极连接，接触器K4的主触点与电池组G4的正极连接；电池组G3的正极与接触器K8主触点连接，接触器K7的主触点与电池组G1的正极连接，电池组G2的负极与接触器K8的常开触点连接；充电桩插头X2的正极与电池组G3的正极连接，充电桩插头X2的负极与电池组G4的负极连接；充电桩插头X1的正极与电池组G1的正极连接，充电桩插头X1的负极与电池组G2的负极连接。

优选地，电池组G2的负极通过保险F与接触器K8的常开触点连接。

本实用新型的有益效果是：结构可靠性高，自动化程度高，可满足电动设备工作电压为充电桩充电电压4倍的使用状态。具有短路保护功能，安全性高。有利于降低充电桩的成本。

本实用新型进一步的特征和方面，将在以下参考附图的具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是具有低电压充电和高电压放电功能的电池组装置的控制单元的电气原理图；

图2是电池组充电电气原理图；

图3是电动设备工作电气原理图；

图4是接触器K7的常开触点不能可靠断开时短路风险示意图。

图中符号说明：

G1、G2、G3、G4分别表示电池组，K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8分别表示接触器，S1表示电源开关，A1表示控制器，F表示保险，X1、X2分别表示充电桩插头。

具体实施方式

以下参照附图，以具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，电源开关S1与控制器A1连接，电源开关S1输出DC24V给控制器A1的输入端，控制器A1的第1输出引脚连接接触器K1、K2、K3、K4，控制器A1的第2输出引脚连接接触器K5、K6、K7，控制器A1的第3输出引脚连接接触器K8，控制器A1用于控制接触器K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8工作。

如图2所示，电池箱Ⅰ包括电池组G1、电池组G2、接触器K1、接触器K2、接触器K5，电池组G1的负极与接触器K1的主触点连接，接触器K1的常开触点通过接触器K5与接触器K2的常开触点连接，接触器K2的常闭触点与电池组G1的正极连接，接触器K1的常闭触点与电池组G2的负极连接，接触器K2的主触点与电池组G2的正极连接。接触器K7的主触点与电池组G1的正极连接，电池组G2的负极通过保险F与接触器K8的常开触点连接。电池箱Ⅱ包括电池组G3、电池组G4、接触器K3、接触器K4、接触器K6，电池组G3的负极与接触器K3的主触点连接，接触器K3的常开触点通过接触器K6与接触器K4的常开触点连接，接触器K4的常闭触点与电池组G3的正极连接，接触器K3的常闭触点与电池组G4的负极连接，接触器K4的主触点与电池组G4的正极连接；电池组G3的正极与接触器K8主触点连接。充电桩插头X2的正极与电池组G3的正极连接，充电桩插头X2的负极与电池组G4的负极连接。充电桩插头X1的正极与电池组G1的正极连接，充电桩插头X1的负极与电池组G2的负极连接。

如图2所示，具有低电压充电和高电压放电功能的电池组装置的电池组处于充电状态。当电池组充电时，电源开关S1断开，控制器A1不工作，接触器K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8线圈均断电，接触器K1、K2、K3、K4的常闭触点闭合且常开触点断开。接触器K5、K6、K7、K8为常开型，其常开触点断开。当接触器K1、K2、K3、K4常闭触点闭合时，电池箱Ⅰ内电池组G1、G2并联，并联后电压为电池组G1和G2中电压较高的电池组的电压；电池箱Ⅱ内电池组G3、G4并联，并联后电压为电池组G3和G4中电压较高的电池组的电压。

当充电桩插头X1插入充电桩后，电池箱Ⅰ内电池组G1、G2开始充电；当充电桩插头X2插入充电桩后，电池箱Ⅱ内电池组G3、G4开始充电。

如图3所示，具有低电压充电和高电压放电功能的电池组装置的电池组处于充电状态处于放电工作状态。当电动设备中的电机工作时，电源开关S1闭合，控制器A1工作，控制器A1的1、2、3脚间隔500ms依次输出DC24V电源，接触器K1、K2、K3、K4线圈均先得电，然后间隔500ms后接触器K5、K6、K7线圈均得电，最后再间隔500ms后接触器K8线圈得电。因此，接触器K1、K2、K3、K4的常闭触点均断开、常开触点均闭合，然后间隔500ms后接触器K5、K6、K7的常开触点均闭合，最后再间隔500ms后接触器K8的常开触点闭合。因为接触器K1、K2、K3、K4的常开触点均闭合，所以电池箱Ⅰ内电池组G1和G2串联，电池箱Ⅱ内电池组G3和G4串联。因为接触器K8的常开触点闭合，所以电池箱Ⅰ和电池箱Ⅱ串联。因为接触器K7的常开触点闭合，所以动力电池组输出直流高电压供给电机控制器。接触器线圈得电的时序可保证电池箱Ⅰ内电池组和电池箱Ⅱ组内电池组均串联后，才可以对电动设备供电。

当电动设备中的电机停止工作后，控制器A1的3脚以及2和1脚间隔500ms依次断开输出的DC24V电源，接触器K8线圈先断电，然后间隔500ms后接触器K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7线圈再断电。因此，接触器K8的常开触点断开，然后间隔500ms后接触器K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7的常开触点断开。接触器线圈断电的时序可保证电池箱Ⅰ内电池组串并联接触器K1、K2、K5和电池箱Ⅱ内电池组串并联接触器K3、K4、K6的常开触点在电路无负载的状态下断开，避免接触器常开触点在大电流断开时产生电拉弧，造成K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7的常开触点由于电拉弧发热造成触点烧毁。

如图4所示，为充电短路状态的电气回路。由于充电桩为一桩两充的充电桩，充电桩内部两组充电输出为共地(负－)结构，如果接触器K7的常开触点不能可靠断开，那么电池箱Ⅰ组、Ⅱ内电池组充电时，在充电桩插头X2接入充电桩后，电池箱Ⅱ内电池组通过充电桩内的共地结构造成电池箱Ⅱ组内电池组存在短路风险，短路时，保险F熔化，保护线路。

以上所述仅对本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡是在本实用新型的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种具有低电压充电和高电压放电功能的电池组装置，其特征是，包括电源开关S1、控制器A1、接触器K1、接触器K2、接触器K3、接触器K4、接触器K5、接触器K6、接触器K7、接触器K8、电池组G1、电池组G2、电池组G3、电池组G4、充电桩插头X1和充电桩插头X2，所述电源开关S1与控制器A1连接，所述控制器A1的第1输出引脚连接接触器K1、接触器K2、接触器K3、接触器K4，所述控制器A1的第2输出引脚连接接触器K5、接触器K6、接触器K7，所述控制器A1的第3输出引脚连接接触器K8，所述电池组G1、电池组G2、接触器K1、接触器K2、接触器K5构成电池箱Ⅰ，所述电池组G1的负极与接触器K1的主触点连接，接触器K1的常开触点通过接触器K5与接触器K2的常开触点连接，接触器K2的常闭触点与电池组G1的正极连接，接触器K1的常闭触点与电池组G2的负极连接，接触器K2的主触点与电池组G2的正极连接；所述电池组G3、电池组G4、接触器K3、接触器K6构成电池箱Ⅱ，电池组G3的负极与接触器K3的主触点连接，接触器K3的常开触点通过接触器K6与接触器K4的常开触点连接，接触器K4的常闭触点与电池组G3的正极连接，接触器K3的常闭触点与电池组G4的负极连接，接触器K4的主触点与电池组G4的正极连接；所述电池组G3的正极与接触器K8主触点连接，所述接触器K7的主触点与电池组G1的正极连接，所述电池组G2的负极与接触器K8的常开触点连接；所述充电桩插头X2的正极与电池组G3的正极连接，充电桩插头X2的负极与电池组G4的负极连接；所述充电桩插头X1的正极与电池组G1的正极连接，充电桩插头X1的负极与电池组G2的负极连接。

2.根据权利要求1所述的具有低电压充电和高电压放电功能的电池组装置，其特征是，所述电池组G2的负极通过保险F与接触器K8的常开触点连接。

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