CN215221767U - 一种电动公交车直流车载式充电机 - Google Patents

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汪云
王晓东
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Abstract

本实用新型涉及电动公交车充电，具体涉及一种电动公交车直流车载式充电机，包括公交运营线路的站点供电设施；依次连接的空气开关、反接保护电路、防浪涌软启动电路、DC/DC电路模块、输出端口、电池组和BMS电池管理系统，还包括车载充电机主控、分别与车载充电机主控连接CAN总线、警报模块、风冷系统、温度监测模块和辅助电源；空气开关的输入端口连接公交运营线路的站点供电设施，车载充电机主控分别与反馈保护电路和输出端口连接，CAN总线与BMS电池管理系统连接，输入端口与辅助电源连接。该充电机采用直流车载式，使得纯电动车不再依靠充电站或充电桩，减少了电动公交车的电池数量、缩短充电时间、提高效率和降低运营成本。

Description

一种电动公交车直流车载式充电机
技术领域
本实用新型属于电动公交车充电技术领域，尤其涉及一种电动公交车直流车载式充电机。
背景技术
公交车逐渐全面电动化，但续航较短、充电时间较长成为制约公交车电动化发展的主要因素。现阶段，在电池技术未获得重大突破的前提下，解决此问题的方法只能通过不同的充电方式和较为“简单粗暴”地增加动力电池容量。目前电动公交车主要充电方式有直流充电、电池更换等方式，直流充电虽然充电功率较大，但充电时长较长，至少需要3个小时，一些慢充设备，要10多小时才能将电动汽车充满。公交新能源车主流技术为纯电动车型，采用充电桩枪充模式，充电桩的利用率占35％左右，白天营运后晚上回场充电。不仅利用率低，如果采用非车载充电方式，将占用土地资源建设充电站而且还会造成高电压、大电流的直流充电机大规模集中接入电网，给配电网带来较大负荷冲击，甚至影响电网和用户的稳定运行及电能质量。电池更换虽然过程只需十几分钟左右，车辆能量补充的速度快，但需要建设专门的换电站，换电站占地面积大，专业机械装置昂贵，需要大量的备用电池，且频繁搬动替换电池组会对车架造成损伤。
在面临充电麻烦、建设充电站成本大、车载动力电池寿命短等问题的背景下，“在线充电式电动公交车诞生了，在线充电式电动公交车在减少电池数量、缩短充电时间、提高效率、降低成本上具有明显优势，能够解决目前纯电动公交车续驶里程短、车载动力电池寿命短、加油站式充电站(换电站)不可行性”的难题。“在线充电”电动公交车能够保持高效运营的一个重要设备是高效率、大功率的车载充电机。而传统的3.3KW、7.2KW车载充电机功率已不能满足当下需求了，并且不适用于纯电动公交车，现阶段需要开发适用于“在线充电”电动公交车专用的车载充电机，使得既能够充分利用现有的电网设备，又能为“在线充电”电动公交车提供可靠、高效的电能，有效解决动力电池成本高、加油站式充电站(换电站)不可行性、充电时间长等问题。
实用新型内容
针对背景技术存在的问题，本实用新型提供一种电动公交车直流车载式充电机。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种电动公交车直流车载式充电机，利用公交运营线路的站点供电设施接入滑触线网输入的600V直流电作为电源；还包括依次连接的空气开关、反接保护电路、防浪涌软启动电路、DC/DC电路模块、输出端口、电池组和BMS电池管理系统，还包括车载充电机主控、分别与车载充电机主控连接CAN总线、警报模块、风冷系统、温度监测模块和辅助电源；空气开关的输入端口连接公交运营线路的站点供电设施，车载充电机主控分别与反馈保护电路和输出端口连接，CAN总线与BMS电池管理系统连接，输入端口与辅助电源连接。
在上述的电动公交车直流车载式充电机中，公交运营线路的站点供电设施包括始发站设置2公里的直流600V架空线接触网、单程终点站设置2公里的直流600V架空线接触网。
在上述的电动公交车直流车载式充电机中，风冷系统包括四个散热风机。
在上述的电动公交车直流车载式充电机中，防浪涌软启动电路包括浪涌电流抑制器和软启动电路。
在上述的电动公交车直流车载式充电机中，DC/DC电路模块包括DC/DC变换器、控制电路、整流滤波、输出EMI，且DC/DC变换器采用大功率IGBT及全桥移相软开关控制技术。
在上述的电动公交车直流车载式充电机中，警报模块包括显示单元和蜂鸣器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：1.本实用新型无需占用土地资源建设充、换电站，进一步降低成本。仅在始发站建几公里的网线，夜晚经过三个小时的充电充满后，电动公交车脱网运行，在单程的终点站再建两公里的网线，电动公交车在到达后就能充电增加续航里程，电池浅充浅放，延长电池使用寿命。此外，夜间可利用在线充电，车辆再充满电后便能自动断开电源，无需充电操作人员、管理人员值班守护，也无需公交公司的司机进行移车。
2.DC/DC变化器采用大功率IGBT模块及全桥移相软开关技术，直流电压经过大功率IGBT模块和超微晶变压器，利用全桥移相软开关技术，进行高频全桥隔离逆变，在逆变过程中再配以谐振技术，使得IGBT的开关始终工作在ZVS和ZCS状态，可实现对电网零污染，避免大电流冲击，有效的拟制了IGBT开关的尖峰电压和尖峰电流，降低了开关损耗，使得IGBT工作更加稳定可靠，同时大大提高了整机工作效率和可靠性，比传统硬开关效率提高20％以上，使得整机工作效率可达95％以上。
3.采取拓扑结构电路，保证了输出的直流电的清洁，有效保证了电动客车的铁酸盐锂电池的使用效果。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例整体结构示意框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
本实施例仅在始发站建2公里的直流600V架空线接触网作为站点供电设施，夜晚经过三个小时的充电充满后，电动公交车脱网运行。在单程的终点站再建2公里的直流600V架空线接触网，电动公交车在到达后又能充电，增加续航里程去，电池浅充浅放，延长电池使用寿命。此外，夜间可利用在线充电，车辆再充满电后便能自动断开电源，无需充电操作人员、管理人员值班守护，也无需公交公司的司机进行移车。
本实用新型公开了一种电动公交车直流车载式充电机，与传统的车载充电机供电能源不同，该充电机采用直流车载式，利用站点(场站)上供电设施接入滑触线网输入的600V直流电作为供电能源，使得纯电动车不再依靠充电站或充电桩，能够减少目前电动公交车的电池数量、缩短充电时间、提高效率和降低运营成本。电动公交车直流车载式充电机以直流600V作为供电能源，输入端口对接公交运营线路的站点(始发站)上供电设施直流600V架空线接触网。输出端口对接动力电池输入端口。电动公交车直流车载式充电机额定输入电压为700V，输出电压为DC480-640V，额定输出功率为60KW，本实施例包括依次连接的空气开关、反接保护电路、防浪涌软启动电路、DC/DC电路模块，空气开关的输入端口连接公交运营线路的站点供电设施，DC/DC电路模块输出端连接电池组；还包括车载充电机主控，分别连接CAN总线和充电机警报模块，以及通过CAN总线与车载充电机主控连接的BMS电池管理系统。
并且，直流车载式充电机还包括温度监测模块，用于监测车载充电机工作一段时间后的温度，当监测到温度过高时，温度监测模块将信号反馈给充电机主控，充电机主控控制与其相连的风冷系统。
并且，风冷系统包括四个散热风机，当充电机内部温度达到45℃后，散热风机开始工作。
并且，防浪涌软启动电路包括适用宽范围输入的浪涌电流抑制器和软启动电路。
并且，BMS电池管理系统与电池组相连。
并且，DC/DC电路模块包括DC/DC变换器、控制电路、整流滤波、输出EMI，且DC/DC变换器采用大功率IGBT及全桥移相软开关控制技术。DC/DC变换器具体为隔离型DC/DC变换器。
并且，充电机警报模块包括显示单元、蜂鸣器。
具体实施时，如图1所示，一种电动公交车直流车载式充电机，额定功率为60KW，以直流600V架空线接触网为供电电源，额定输入电压为700V，输出电压为DC480-640V，包括依次连接的空气开关、反接保护电路、防浪涌软启动电路、DC/DC电路模块，空气开关的输入端口连接公交运营线路的站点的架空线接触网，DC/DC电路模块输出端连接电池组；还包括车载充电机主控，连接CAN总线、充电机警报模块和风冷系统，以及通过CAN总线与车载充电机主控连接的BMS电池管理系统。
防浪涌软启动电路包括适用宽范围输入的浪涌电流抑制器和软启动电路。适用宽范围输入的浪涌电流抑制器由高压直流接触器、功率电阻及控制电路组成，通过互锁电路可靠抑制浪涌电流。
CAN总线分别与车载充电机主控、BMS电池管理系统相连接，用于接收来自BMS的指令，使得充电机可工作于恒压充电、恒流充电、自主智能充电、待机等状态。充电过程中，如果接收BMS指令恒流充电时，充电机将以消息解码后的恒定电流对电池进行充电，同时检测电池电压，如果超出程序设定值时判断为电池充电电压过高，将以设定电压进行恒压浮充，以避免电池过充，实现恒流限压功能；当充电机接收BMS指令进行恒压充电时，将维持输出电压为设定值对电池进行恒压充电，并检测充电电流大小，如果超过程序设定值则以某一设定电流值进行恒定电流充电，以防止过大的充电电流对电池造成损坏，实现恒压限流功能，很大程度上提高了充电效率。
车载充电机主控将车载充电机的状态信号和电池状态进行实时接收及处理。温度监测模块监测到充电机工作一段时间后，温度高于45℃时，将信号反馈给充电机主控，充电机主控输出控制信号，启动风冷系统中四个散热风机进行降温。充电机警报模块包括显示单元、蜂鸣器，显示单元分别包括充电、充满、故障三个状态栏。当车载充电机主控接收到充电信号时，若无故障，显示单元中的充电状态栏亮绿灯，其他两个状态栏不显示；当车载充电机主控接收到充电异常信号如反接、欠压、过压、过流或者电池异常情况时，显示单元中的故障状态栏显示红灯，并且蜂鸣器发出警报声；当车载充电机主控接收到充电完成信号时显示单元中的充满状态栏显示红灯，并且蜂鸣器发出警报。
DC/DC变换器的输出端连接电池组。本实施例中，DC/DC变换器为隔离型DC/DC变换器。DC/DC变换器采用大功率IGBT模块及全桥移相软开关控制技术，利用变压器的漏感和串联的隔直电容产生谐振,使得IGBT的开关始终工作在ZVS和ZCS状态，有效的抑制了IGBT开关的尖峰电压和尖峰电流，降低了开关损耗，使得IGBT工作更加稳定可靠，同时大大提高整机效率和可靠性。
以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电动公交车直流车载式充电机，利用公交运营线路的站点供电设施接入滑触线网输入的600V直流电作为电源；其特征是，还包括依次连接的空气开关、反接保护电路、防浪涌软启动电路、DC/DC电路模块、输出端口、电池组和BMS电池管理系统，还包括车载充电机主控、分别与车载充电机主控连接CAN总线、警报模块、风冷系统、温度监测模块和辅助电源；空气开关的输入端口连接公交运营线路的站点供电设施，车载充电机主控分别与反馈保护电路和输出端口连接，CAN总线与BMS电池管理系统连接，输入端口与辅助电源连接。
2.如权利要求1所述的电动公交车直流车载式充电机，其特征是，公交运营线路的站点供电设施包括始发站设置2公里的直流600V架空线接触网、单程终点站设置2公里的直流600V架空线接触网。
3.如权利要求1所述的电动公交车直流车载式充电机，其特征是，风冷系统包括四个散热风机。
4.如权利要求1所述的电动公交车直流车载式充电机，其特征是，防浪涌软启动电路包括浪涌电流抑制器和软启动电路。
5.如权利要求1所述的电动公交车直流车载式充电机，其特征是，DC/DC电路模块包括DC/DC变换器、控制电路、整流滤波、输出EMI，且DC/DC变换器采用大功率IGBT及全桥移相软开关控制技术。
6.如权利要求1所述的电动公交车直流车载式充电机，其特征是，警报模块包括显示单元和蜂鸣器。
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