專利名稱：充電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種為電動汽車上的動力蓄電池充電的充電站。
背景技術(shù)：
目前，人們環(huán)保意識日益提高，對環(huán)境的保護和能源的有效、合理使用日益重視， 傳統(tǒng)汽車對燃油消耗和廢氣的排放遠遠超過了人們的預(yù)期值。因此，作為干凈能源的電動汽車便應(yīng)時而生，并將以其在節(jié)能、環(huán)保多方面的優(yōu)勢迅速替換和取代著燃油車輛。電動車的動力來源是車載的動力蓄電池，及時快速給動力蓄電池補充電能是現(xiàn)階段促進電動汽車的推廣和量產(chǎn)化過程中急待解決的問題。給動力蓄電池補充電能，是由電網(wǎng)或發(fā)電設(shè)備將交流電源輸入充電設(shè)備后由充電設(shè)備變換成直流電源再向純電動汽車內(nèi)的動力蓄電池充電，所述的充電設(shè)備可以是自身車載的，也可以是固定或流動的專用充電站/所。而建立充電站是電動汽車產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化運行的最重要環(huán)節(jié)。充電站是由若干充電機集合組成，在現(xiàn)有技術(shù)中，充電機多為變壓器式充電機，在充電機中設(shè)置隔離變壓器、整流單元、控制電路等，將三相交流電源變換成對應(yīng)的直流電源輸出給純電動汽車內(nèi)的蓄電池充電。對于設(shè)置工頻變壓器的充電機，其體積很大、笨重，用銅量大，成本較高且充電效率低；而對于設(shè)置高頻變壓器的充電機，因其高頻逆變器采用體積小，重量輕的高頻磁芯材料，大大提高了電路的功率密度，使得逆變電源的空載損耗很小，逆變效率得到了提高，通常高頻逆變器峰值轉(zhuǎn)換效率達到90%以上，但其也存在顯著的缺點高頻逆變器不能接滿負荷的感性負載，并且過載能力差，以目前的技術(shù)單體功率不可能做的很大，要做大功率的充電機必須多臺并聯(lián)使用，增加了設(shè)備的復(fù)雜程度和成本，設(shè)備平均故障率較高、可靠性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種成本低、可靠性及充電效率高的充電站。本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明的充電站包括電力變壓器、充電機房，所述充電機房中設(shè)置有集群式電柜，集群式電柜由一個主控開關(guān)柜和若干個標(biāo)準(zhǔn)充電柜組成，每個標(biāo)準(zhǔn)充電柜中設(shè)置至少一組充電模塊；電力變壓器的輸入端接高壓電網(wǎng)，電力變壓器的輸出端連接主控開關(guān)柜的輸入端，所有充電模塊相并聯(lián)，主控開關(guān)柜的輸出端連接充電模塊的輸入端，所述充電模塊包括限流模塊、整流橋、充電插座，所述限流模塊由若干電容器組成，由接觸器控制各電容器的輸出狀態(tài)；從充電模塊輸入端進入的交流電經(jīng)限流模塊、整流橋后變成直流電由充電插座輸出。電力變壓器為星形連接的三相變壓器，中性點不接地；所述充電機房中還設(shè)置有中控電腦，中控電腦監(jiān)視和控制充電模塊的輸出；所述充電模塊進一步還包括電能計量器、485轉(zhuǎn)CAN模塊、通訊控制模塊、溫度控制模塊、顯示模塊，充電電壓、電流、充電模塊的溫度、被充電蓄電池的狀態(tài)參數(shù)及充電量、充電電費等參數(shù)通過通訊控制模塊的傳輸顯示于充電柜的顯示屏及中控電腦的顯示屏上并保存于中控電腦的存儲裝置中。所述主控開關(guān)柜和標(biāo)準(zhǔn)充電柜的上部設(shè)置散熱裝置。所述充電站還包括與充電模塊數(shù)量相同的充電樁，充電樁以利于電動汽車靠停充電的方式分散設(shè)置；充電模塊的輸出端通過電纜線連接充電樁，充電樁設(shè)置有充電插頭、充電開關(guān)、通訊控制模塊及顯示屏。 所述充電樁上部設(shè)置有防雨棚。所述中控電腦還連接有UPS和大屏幕顯示屏。本發(fā)明具有以下有益效果1.本發(fā)明的每個標(biāo)準(zhǔn)電柜中設(shè)置有充電模塊，所述充電模塊包括限流模塊、整流橋、充電插座，所述限流模塊由若干電容器組成，由接觸器控制各電容器的輸出狀態(tài)以輸出合適的充電電流，能以不同檔位給蓄電池充電，并且，充電模塊中采用電容器，與傳統(tǒng)的變壓器式充電機相比，具有成本低、可靠性高、恒流效果好，充電效率高等優(yōu)點；2.本發(fā)明采用獨立、專用電力變壓器，輸入端接高壓電網(wǎng)、輸出端連接主控開關(guān)柜的輸入端，主控開關(guān)柜的輸出端連接若干標(biāo)準(zhǔn)充電柜中的充電模塊的輸入端，充電站滿負荷工作也不會對市電電網(wǎng)及周邊電力電氣設(shè)備造成影響，而且大大降低了充電站的成本; 電力變壓器的中性點不接地，進一步提高充電站的安全性；3.本發(fā)明在充電機房設(shè)置集群式電柜、中控電腦，集群式電柜由一個主控開關(guān)柜和若干個標(biāo)準(zhǔn)電柜組成，充電模塊還包括電能計量器、485轉(zhuǎn)CAN模塊、通訊控制模塊、溫度控制模塊、顯示模塊，充電電壓、電流、充電模塊的溫度、被充電汽車動力蓄電池的狀態(tài)參數(shù)及充電量、充電電費等參數(shù)通過通訊控制模塊的傳輸顯示于充電柜的顯示屏及中控電腦的顯示屏上并保存于中控電腦的存儲裝置中，可實現(xiàn)人機交換，電能計量、計費及相關(guān)數(shù)據(jù)分析、管理等功能；使得管理、維護更方便；4.本發(fā)明還包括與充電模塊數(shù)量相同的充電樁，充電樁以利于電動汽車靠停充電的方式分散設(shè)置，充電模塊的輸出端通過電纜線連接充電樁，充電樁設(shè)置有充電插頭、充電開關(guān)、通訊控制模塊及顯示屏，充電時只要將充電樁上的充電插頭與汽車上的動力蓄電池連接即可實現(xiàn)充電操作，操作簡單、方便，且充電操作人員遠離電柜，安全性更高。


圖1是本發(fā)明的平面布置示意圖；圖2是本發(fā)明充電機房的平面布置示意圖；圖3是本發(fā)明集群式電柜的正面示意圖；圖4是本發(fā)明集群式電柜及中控電腦的電路連接原理簡圖；圖5是本發(fā)明150A充電模塊的電路簡圖；圖6是使用本發(fā)明150A充電模塊給蓄電池充電時的電流、電壓曲線圖；圖6a是使用本發(fā)明150A充電模塊給蓄電池充電時第一階段充電的流程圖；圖6b是使用本發(fā)明150A充電模塊給蓄電池充電時第二階段充電的流程圖；圖6c是使用本發(fā)明150A充電模塊給蓄電池充電時第三階段充電的流程圖；圖6d是使用本發(fā)明150A充電模塊給蓄電池充電時充電結(jié)束階段的流程圖7是本發(fā)明300A充電模塊的電路簡圖；圖8是使用本發(fā)明300A充電模塊給蓄電池充電時的電流、電壓曲線圖；圖是使用本發(fā)明300A充電模塊給蓄電池充電時第一階段充電的流程圖；圖8b是使用本發(fā)明300A充電模塊給蓄電池充電時第二階段充電的流程圖；圖8c是使用本發(fā)明300A充電模塊給蓄電池充電時第三階段充電的流程圖；圖8d是使用本發(fā)明300A充電模塊給蓄電池充電時第四階段充電的流程圖；圖8e是使用本發(fā)明300A充電模塊給蓄電池充電時第五階段充電的流程圖；圖8f是使用本發(fā)明300A充電模塊給蓄電池充電時第六階段充電的流程圖；圖8g是使用本發(fā)明300A充電模塊給蓄電池充電時充電結(jié)束階段的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和優(yōu)選的實施例對本發(fā)明的方案作具體詳述。如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明包括電力變壓器1、充電機房2和充電樁4，充電機房2中設(shè)置有集群式電柜、中控電腦3，集群式電柜由一個主控開關(guān)柜21和若干個標(biāo)準(zhǔn)充電柜22組成；多個充電樁4以利于電動汽車靠停充電的方式分散設(shè)置，充電樁4上部設(shè)置有防雨棚41。電力變壓器1輸入端連接高壓電網(wǎng)，其中性點不接地；電力變壓器1的輸出端通過預(yù)埋地下的電纜線連接主控開關(guān)柜21輸入端，主控開關(guān)柜21為低壓開關(guān)柜，采用1路主開關(guān)控制多路分開關(guān)；主控開關(guān)柜21中配置有電控斷路器，用于接通和判斷主控開關(guān)柜21的輸入電源，和電控斷路器相接的有本地啟動開關(guān)和遠程啟動開關(guān)，既能本地操作又能遠程控制；另外還配置電源指示燈、脫扣線圈、本地脫扣開關(guān)、遠程脫扣開關(guān)以及通訊控制模塊， 中控電腦3通過該通訊控制模塊與主控開關(guān)柜21相連接；每個標(biāo)準(zhǔn)充電柜22中設(shè)置至少一組充電模塊220，所有充電模塊220相并聯(lián)，充電模塊220的輸入端通過預(yù)埋地下的電纜線連接主控開關(guān)柜21的輸出端；中控電腦3監(jiān)控主控開關(guān)柜21的通電狀態(tài)和充電模塊220 的輸出狀態(tài)，中控電腦3連接有UPS,以備突然斷電時能及時存儲數(shù)據(jù)；充電樁4上設(shè)置充電開關(guān)、槍式充電插頭、通訊控制模塊和顯示屏，充電模塊220的輸出端通過預(yù)埋地下的電纜線連接充電樁4上的充電插頭和顯示屏。主控開關(guān)柜21和標(biāo)準(zhǔn)充電柜22上部均設(shè)置散熱裝置23，采用頂部抽出的方式，設(shè)置電氣柜風(fēng)扇、防塵網(wǎng)罩，能有效地散熱，并且防止灰塵進入電柜內(nèi)部，保證電柜能在灰塵較大的環(huán)境下正常工作。在本發(fā)明的實施例中，集群式電柜由一個開關(guān)柜21和6個標(biāo)準(zhǔn)充電柜22組成，每個標(biāo)準(zhǔn)充電柜22中設(shè)置四個充電模塊220，其中包含一個300A充電模塊和3個150A充電模塊，對應(yīng)地，充電樁4的數(shù)量為M個。圖5所示為150A充電模塊的電路簡圖，此充電模塊包括限流模塊221、整流橋 222、充電插座223、電能計量器2M、485轉(zhuǎn)CAN模塊、通訊控制模塊、溫度控制模塊、顯示模塊，從充電模塊220輸入端進入的380V交流電經(jīng)限流模塊221、整流橋222后變成直流電由充電插座223經(jīng)電纜線輸出給充電樁4，限流模塊221由三組電容器C相并聯(lián)組成，其中第一組由大電流直流控制的交流接觸器KMl控制，第二組和第三組并聯(lián)后由大電流直流控制的交流接觸器KM2控制，交流接觸器KMl和KM2由通訊控制模塊所控制，通訊控制模塊采集充電電池總電壓和通過CAN總線讀取單個電池的總電壓來控制交流接觸器的KMl和KM2的開關(guān)動作，可分三個檔位輸出需要的電流給汽車動力蓄電池充電；電能計量器2M用于顯示充電時所消耗的總電量，通過485轉(zhuǎn)CAN總線模塊發(fā)送數(shù)據(jù)給通訊控制模塊、中控電腦3， 中控電腦3還連接有大屏幕顯示屏M，通訊控制模塊讀取電量后用于計費，顯示模塊將CAN 總線信息實時有效的顯示于充電樁4的顯示屏、充電柜22的顯示屏、中控電腦3的顯示屏及大屏幕顯示屏M上，中控電腦3可以將CAN總線信息保存于其存儲裝置中用于歷史數(shù)據(jù)分析及設(shè)備的管理維護，溫度控制模塊用于檢測整流橋222的溫度，如果溫度過高則啟動散熱裝置23進行散熱，以便使其穩(wěn)定工作。如圖6所示，是用本發(fā)明150A充電模塊給346V的汽車動力蓄電池充電時的電流及電壓曲線圖。充電過程控制初始狀態(tài)交流接觸器KMl和交流接觸器KM2是斷開狀態(tài)；第一階段充電如圖6a所示，當(dāng)充電插頭連接到被充電汽車上的動力蓄電池時， 充電樁4內(nèi)的通訊控制模塊首先檢測被充蓄電池組的總電壓和電池組內(nèi)單個電池是否異常，當(dāng)檢測電池組的直流電壓大于250V以上且小于370V時，并且通過CAN總線讀取電池組內(nèi)單個電池沒有過壓報警，則依次吸合交流接觸器KMl和交流接觸器KM2，進行快速充電， 此時充電電流為100%充電電流；第二階段充電如圖6b所示，充電過程中，通過CAN總線讀取單個電池?zé)o過壓報警，但電池組總電壓大于370V時，或者檢測到單個電池出現(xiàn)過壓報警，即使電池組總電壓未達到370V，則斷開交流接觸器KMl，切換到慢充狀態(tài)，此時充電電流降到66%的總充電電
流值；第三階段充電如圖6c所示，充電過程中，通過CAN總線讀取單個電池?zé)o過壓報警，但電池組總電壓再次大于370V時，或者檢測到單個電池出現(xiàn)過壓報警，即使電池組總電壓未達到370V，則先斷開交流接觸器KM2，然后再吸合交流接觸器1，此時充電電流降到 33%總充電電流值；充電結(jié)束階段如圖6d所示，當(dāng)電池在33%的總電流充電時，當(dāng)檢測單個電池出現(xiàn)過壓報警，或者電池組總電壓達到370V時，則立即斷開交流接觸器KMl和交流接觸器 KM2，結(jié)束充電。如圖7所示為300A充電模塊的電路簡圖，300A充電模塊與150A充電模塊電路結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處是，限流模塊221由六組電容器C相并聯(lián)組成，其中第一組由大電流控制的交流接觸器KMl控制，第二組和第三組并聯(lián)后由大電流直流控制的交流接觸器KM2 控制，第四組、第五組和第六組并聯(lián)后由大電流直流控制的交流接觸器KM3控制，交流接觸器KMl、KM2和KM3由通訊控制模塊所控制，通訊控制模塊采集被充電電池總電壓和通過CAN 總線讀取單個電池的總電壓來控制交流接觸器的KM1、KM2和KM3的開關(guān)動作，可分六個檔位輸出需要的電流給汽車動力蓄電池充電。如圖8所示，是用本發(fā)明300A充電模塊給346V的汽車動力蓄電池充電時的電流及電壓曲線圖。充電過程控制初始狀態(tài)交流接觸器KMl、交流接觸器KM2和交流接觸器KM3是斷開狀態(tài)；第一階段充電如圖8a所示，當(dāng)充電插頭連接到被充電汽車的動力蓄電池上時，充電樁內(nèi)的通訊控制模塊首先檢測被充蓄電池組的總電壓和電池組內(nèi)單個電池是否異常， 當(dāng)檢測電池組的直流電壓大于250V以上且小于370V時，并且通過CAN總線讀取電池組內(nèi)單個電池沒有過壓報警，則依次吸合交流接觸器KM1、交流接觸器KM2和交流接觸器KM3進行快速充電，此時充電電流為100%充電電流；第二階段充電如圖8b所示，充電過程中，通過CAN總線讀取單個電池?zé)o過壓報警，但電池組總電壓大于370V時，或者檢測到單個電池出現(xiàn)過壓報警，即使電池組總電壓未達到370V，則斷開交流接觸器KMl，切換到慢充狀態(tài)，此時充電電流降到83%的總充電電
流值；第三階段充電如圖8c所示，充電過程中，通過CAN總線讀取單個電池?zé)o過壓報警，但電池組總電壓大于370V時，或者檢測到單個電池出現(xiàn)過壓報警，即使電池組總電壓未達到370V，則先斷開交流接觸器KM2，再吸合交流接觸器KMl，交流接觸器KM3保持吸合狀態(tài)，此時充電電流下降至66%的總充電電流值；第四階段充電如圖8d所示，充電過程中，通過CAN總線讀取單個電池?zé)o過壓報警，但電池組總電壓大于370V時，或者檢測到單個電池出現(xiàn)過壓報警，即使電池組總電壓未達到370V，則斷開交流接觸器KM1，交流接觸器KM2保持?jǐn)嚅_，交流接觸器KM3保持吸合狀態(tài)，此時充電電流下降至總充電電流的50% ；第五階段充電如圖8e所示，充電過程中，通過CAN總線讀取單個電池?zé)o過壓報警，但電池組總電壓大于370V時，或者檢測到單個電池出現(xiàn)過壓報警，即使電池組總電壓未達到370V，則先斷開交流接觸器KM3，再吸合交流接觸器KM2，交流接觸器KMl保持?jǐn)嚅_， 此時充電電流下降至總充電電流的33% ；第六階段充電如圖8f所示，充電過程中，通過CAN總線讀取單個電池?zé)o過壓報警，但電池組總電壓大于370V時，或者檢測到單個電池出現(xiàn)過壓報警，即使電池組總電壓未達到370V，則先斷開交流接觸器KM2，再吸合交流接觸器KM1，交流接觸器KM3保持?jǐn)嚅_， 此時充電電流下降至總充電電流的17% ；充電結(jié)束階段如圖8g所示，充電過程中，通過CAN總線讀取單個電池?zé)o過壓報警，但電池組總電壓大于370V時，或者檢測到單個電池出現(xiàn)過壓報警，即使電池組總電壓未達到370V，則立即斷開交流接觸器KM1、KM2、KM3，此時充電電流變?yōu)榱?，不再給電池充 H1^ ο以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限定本發(fā)明。凡在本發(fā)明的理念和原則下所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種充電站，包括電力變壓器(1)、充電機房O)，其特征在于所述充電機房O)中設(shè)置有集群式電柜，集群式電柜由一個主控開關(guān)柜和若干個標(biāo)準(zhǔn)充電柜0 組成， 每個標(biāo)準(zhǔn)充電柜0 中設(shè)置至少一組充電模塊O20)；電力變壓器(1)的輸入端接高壓電網(wǎng)，電力變壓器(1)的輸出端連接主控開關(guān)柜的輸入端，所有充電模塊(220)相并聯(lián)， 主控開關(guān)柜的輸出端連接充電模塊O20)的輸入端，所述充電模塊(220)包括限流模塊021)、整流橋022)、充電插座023)，所述限流模塊021)由若干電容器(C)組成，由接觸器控制各電容器(C)的輸出狀態(tài)；從充電模塊(220)輸入端進入的交流電經(jīng)限流模塊 021)、整流橋(22 后變成直流電由充電插座(22 輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電站，其特征在于電力變壓器(1)為星形連接的三相變壓器，中性點不接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電站，其特征在于所述充機房中還設(shè)置有中控電腦(3)， 中控電腦⑶監(jiān)視和控制充電模塊O20)的輸出；所述充電模塊(220)還包括電能計量器 024)、485轉(zhuǎn)CAN模塊、通訊控制模塊、溫度控制模塊、顯示模塊，充電電壓、電流、充電模塊的溫度、被充電蓄電池的狀態(tài)參數(shù)及充電量、充電電費等參數(shù)通過通訊控制模塊的傳輸顯示于充電柜02)的顯示屏及中控電腦(3)的顯示屏上并存儲于中控電腦(3)的儲存裝置中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的充電站，其特征在于所述主控開關(guān)柜和標(biāo)準(zhǔn)充電柜0 的上部設(shè)置散熱裝置03)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的充電站，其特征在于所述充電站還包括與充電模塊數(shù)量相同的充電樁G)，充電樁以利于電動汽車靠停充電的方式分散設(shè)置；充電模塊O20)的輸出端通過電纜線連接充電樁G)，充電樁(4)設(shè)置有充電插頭、充電開關(guān)、通訊控制模塊及顯示屏。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的充電站，其特征在于所述充電樁(4)上部設(shè)置有防雨棚 01)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的充電站，其特征在于所述中控電腦C3)還連接有UPS和大屏幕顯示屏04)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的充電站，其特征在于它還包括與充電模塊數(shù)量相同的充電樁G)，充電樁以利于電動汽車靠停充電的方式分散設(shè)置；充電模塊O20)的輸出端通過電纜線連接充電樁G)，充電樁(4)設(shè)置有充電插頭、充電開關(guān)、通訊控制模塊及顯示屏。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的充電站，其特征在于所述充電樁(4)上部設(shè)置有防雨棚 01)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的充電站，其特征在于所述中控電腦C3)還連接有UPS和大屏幕顯示屏04)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種成本低、可靠性及充電效率高的充電站。該充電站包括電力變壓器、充電機房，所述充電機房中設(shè)置有集群式電柜，集群式電柜由一個主控開關(guān)柜和若干個標(biāo)準(zhǔn)充電柜組成，每個標(biāo)準(zhǔn)充電柜中設(shè)置至少一組充電模塊；所述充電模塊包括限流模塊(221)、整流橋(222)、充電插座(223)，所述限流模塊(221)由若干電容器(C)組成，由接觸器控制各電容器(C)的輸出狀態(tài)；從充電模塊輸入端進入的交流電經(jīng)限流模塊(221)、整流橋(222)后變成直流電由充電插座(223)輸出。本發(fā)明用于給電動汽車上的動力蓄電池充電。
文檔編號H02J7/00GK102222959SQ201110167990
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者覃美蓮 申請人:珠海銀通新動力科技有限公司, 覃美蓮