專利名稱：電動汽車直流充電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電動汽車充電裝置，具體是一種電動汽車直流充電機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，環(huán)境污染和能源緊缺問題日益嚴(yán)峻，傳統(tǒng)燃油汽車因能源消耗大，對環(huán)境污染嚴(yán)重，越來越引起人們的關(guān)注和擔(dān)憂，因此世界 各國都在積極實施節(jié)能減排戰(zhàn)略。而電動汽車作為其中的一項重要組成部分，在近些年得到了飛速的發(fā)展，對公共充電裝置的需要越來越大。國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)分別投入巨資建設(shè)電動車充電站和充電樁等與新能源汽車相關(guān)的配套充電設(shè)施，隨著兩大電網(wǎng)制定了在全國大規(guī)模建設(shè)電動汽車充電站和充電樁的計劃，電動車充電站建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入快車道，具有無污染、噪音低，能源效率高，結(jié)構(gòu)簡單、使用維護(hù)方便等優(yōu)點，成為解決這些問題的最好方法。然而，交流充電樁，只能供慢速充電，耗時長，無法快速給電動汽車充電，尤其是電動公交車、大型電動汽車，無法滿足緊急充電需要，而且無智能判斷設(shè)備，對電池的狀態(tài)無法實時監(jiān)測，智能化程度不夠。現(xiàn)有的直流充電機(jī)，電源模塊使用傳統(tǒng)的散熱設(shè)計，是用風(fēng)扇對著所有元件、硬件PCB板和散熱器一起吹，灰塵被吹到硬件PCB板上，使模塊各種性能下降或損壞。而且現(xiàn)有的直流充電機(jī)多數(shù)采用硬開關(guān)拓?fù)?，輸入電壓要求?80VAC±10%，頻率50±1Ηζ，半載以上效率轉(zhuǎn)化只有90%，重量偏重，效率與功率因素相對較低，整機(jī)功率也相對較低。另外各支流電源模塊的整合過程中，電氣傳導(dǎo)可靠性不強(qiáng)，不支持帶電插拔，外圍走線一致性不強(qiáng)，不夠美觀，而且會對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染和無功干擾，整流裝置對電網(wǎng)發(fā)射總諧波很大；非線性負(fù)荷對公共電網(wǎng)造成的諧波污染以及諧波檢測和諧波問題，影響直流充電機(jī)的整體效率。

實用新型內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種電動汽車直流充電機(jī)。—種電動汽車直流充電機(jī)，其特征在于包括主控模塊、電源模塊、漏電保護(hù)模塊、電表模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、人機(jī)交互模塊和監(jiān)控模塊，所述主控模塊分別與電源模塊、漏電保護(hù)模塊、電表模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、人機(jī)交互模塊和監(jiān)控模塊連接。所述的電動汽車直流充電機(jī)，其特征在于所述主控模塊由控制電路組成，所述控制電路包括嵌入式ARM處理器，所述嵌入式ARM處理器通過CAN總線、485總線與以太網(wǎng)連接組建各級網(wǎng)絡(luò)。所述的電動汽車直流充電機(jī)，其特征在于所述電源模塊包括保護(hù)電路、均流電路、控制電路和輔助電源，所述電源模塊中設(shè)置有全橋移相LLC諧振全軟開關(guān)。所述的電動汽車直流充電機(jī)，其特征在于所述漏電保護(hù)模塊中設(shè)置有交流接觸器、熔斷器和互感器。所述的電動汽車直流充電機(jī)，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳輸模塊中設(shè)置有以太網(wǎng)模塊、CAN模塊、串口模塊和485模塊。所述的電動汽車直流充電機(jī)，其特征在于所述人機(jī)交互模塊包括I個7寸觸摸液晶屏，以及三個用于指示“運(yùn)行”、“充電”、“故障”的指示燈。所述的電動汽車直流充電機(jī)，其特征在于所述電動汽車直流充電機(jī)電源模塊中的發(fā)熱元件直接貼在散熱片上。所述的電動汽車直流充電機(jī)，其特征在于所述電動汽車直流充電機(jī)電源模塊中的熱插拔端子與PCB板直接焊接在一起。本實用新型的電動汽車直流充電機(jī)，縮短了電動汽車充電時間，加速了電動汽車的發(fā)展，為用戶節(jié)約了時間；直流充電機(jī)產(chǎn)生的諧波得以有效的抑制，這將有利于提高整套充電系統(tǒng)的效率，減少系統(tǒng)損耗，保證電能計量與計費(fèi)的準(zhǔn)確性，保障直流充電機(jī)通信系統(tǒng) 的穩(wěn)定性，使電動汽車充電裝置更加滿足堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的要求，更好地促進(jìn)電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；整機(jī)效率轉(zhuǎn)化在普通90%基礎(chǔ)上提升5%，節(jié)能效率顯著；可靠性得到進(jìn)一步提高，特別是采用的先進(jìn)的散熱，支持熱插拔等處理，能保證整機(jī)在長時間使用后可靠性一致。

圖I是本實用新型的電動汽車直流充電機(jī)的模塊結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型的電動汽車直流充電機(jī)的工作流程示意圖；圖中，I一主控模塊；2—電源模塊；3—漏電保護(hù)模塊；4一電表模塊；5—數(shù)據(jù)傳輸模塊；6—人機(jī)交互模塊；7—監(jiān)控模塊。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖I所示，電動汽車直流充電機(jī)主要包括7大部分主控制模塊I、電源模塊2、漏電保護(hù)模塊3、電表模塊4、數(shù)據(jù)傳輸模塊5、人機(jī)交互模塊6、監(jiān)控模塊7。主控制模塊I主要由控制電路組成，控制電路主要由嵌入式ARM處理器完成，通過CAN總線、485總線、以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和采集的數(shù)據(jù)作出判斷，并根據(jù)準(zhǔn)照標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行與后臺保持網(wǎng)絡(luò)的連接承擔(dān)起通訊管理功能。電源模塊2由AC380V供電，經(jīng)過整流、整流濾波，輸出額定電壓DC350V_400V可調(diào)；輸出額定電流DC100A，整機(jī)最大輸出功率可達(dá)40kW。引入了高效率、高可靠的全橋移相LLC諧振全軟開關(guān)功率變換技術(shù)。由于LLC諧振變換器工作模式的特殊性及固有特征的存在，使得充電機(jī)的功率開關(guān)器件處于零電壓開關(guān)、快速整流二極管處于斷續(xù)或臨界斷續(xù)狀態(tài)下工作，較少存在開關(guān)應(yīng)力及二極管反向恢復(fù)帶來的高頻噪聲損耗、EMI、EMC等不良現(xiàn)象，解決了其它類功率變換器諸多不良問題，使得充電機(jī)具有更高頻、高效、高功率密度、低EMI噪聲等諸多優(yōu)點。整機(jī)效率最高達(dá)95%以上，性能更可靠。電源模塊2還包括保護(hù)電路、均流電路、控制電路、輔助電源。漏電保護(hù)模塊3與主控制模塊I相連，主要由交流接觸器、熔斷器、互感器組成，完成充電、斷電和漏電保護(hù)操作，確保充電過程中安全。直流充電機(jī)具有直流側(cè)的限流保護(hù)功能，根據(jù)從BMS獲取的允許充電電流值進(jìn)行限流充電，以防止直流側(cè)充電電流過大；具備輸出側(cè)過流保護(hù)功能以及防止輸出短路功能，最大允許充電電流為100A，模塊輸出具有短路V、I值自回縮特性，即使處于長期短路狀態(tài)，模塊也不致?lián)p壞。所述的電表模塊4選用O. 5S級電能表來計量電量，充電機(jī)與電動汽車之間采用多功能直流電能表來計量電量，電能表連接互感器，保證電能表計量的準(zhǔn)確。數(shù)據(jù)傳輸模塊5包括以太網(wǎng)模塊、串口模塊、485模塊，數(shù)據(jù)通訊方式包括485總線、CAN總線、Modbus。主控制模塊I與電能表是采用485通信方式；主控制模塊I與液晶屏是采用Modbus協(xié)議通信；充電機(jī)通過CAN總線與車載BMS進(jìn)行通訊，通過CAN通訊握手的方式判斷充電機(jī)是否與BMS正確連接，如未正確連接，則無法啟動充電過程；獲得蓄電池的相關(guān)參數(shù)信息，如蓄電池電壓、剩余電量、電池溫度等；獲得充電過程中蓄電池的狀態(tài)參數(shù)，如充電電壓、充電電流、電池電量、電池溫度等。充電機(jī)通過CAN2. O、以太網(wǎng)與后臺監(jiān)控系統(tǒng)通訊的功能將充電機(jī)和蓄電池的狀態(tài)信息上傳給監(jiān)控系統(tǒng)，如充電機(jī)的狀態(tài)(運(yùn)行、充電、故障)、蓄電池的電量、蓄電池的溫度等信息上傳給后臺監(jiān)控系統(tǒng)；也可接收監(jiān)控系統(tǒng)傳遞的各種控制信息，如充電電壓、充電電流、充電電量、充電時間等信息，對電動汽車進(jìn)行充電管理。人機(jī)交互模塊6主要由一個7寸液晶屏，三個“運(yùn)行”、“充電”、“故障”指示燈構(gòu)成，與主控制模塊I采用Modbus協(xié)議通訊，充電的操作容易、方便，并顯示充電記錄、報警信息、電池信息、系統(tǒng)信息、蓄電池的電量。也可以設(shè)置設(shè)備參數(shù)、單價。指示燈在充電時“運(yùn)行”、“充電”指示燈會常亮；液晶屏幕上顯示“正在充電”。待機(jī)時“運(yùn)行”指示燈會常亮；液晶屏幕上顯示“待機(jī)”。故障狀態(tài)“故障”指示燈會常亮；液晶屏幕上顯示“故障”。監(jiān)控模塊7對系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)測和控制，對系統(tǒng)實施“遙測、遙控、遙信、遙調(diào)”四遙功能，確保了系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。直流充電機(jī)監(jiān)控BMS的電池實時溫度狀態(tài)，當(dāng)電池過溫時，自動停止充電；通過CAN通信與電動汽車進(jìn)行通信，在充電機(jī)與電動汽車充電接口沒連接時，充電機(jī)會給電動汽車發(fā)出禁止汽車啟動信號。本實用新型針對現(xiàn)有直流充電機(jī)在某些充電性能上的不足，采用高效率拓?fù)浞绞剑瑢崿F(xiàn)高轉(zhuǎn)化效率，提升節(jié)能減排的效率；低空載損耗、降低輸出電壓、電流誤差，提高充電機(jī)精度。本實用新型采用發(fā)熱元件貼在散熱片上的處理方式，解決直流機(jī)散熱等問題，風(fēng)扇把散熱片上的熱量和發(fā)熱的磁性元件的熱量一并帶出，使PCB板上沒有風(fēng)吹到，更沒有灰塵，使得整機(jī)的可靠性得到更一步提高。本實用新型采用獨(dú)特的熱插拔端子，與硬件PCB板直接焊接一起，提高電源的電氣傳導(dǎo)整合可靠性，支持熱插拔等方式，使得整機(jī)布線等美觀，一致性加強(qiáng)。本實用新型針對現(xiàn)有直流充電機(jī)諧波污染和無功干擾，采用先進(jìn)的技術(shù)降低諧波的污染，無功補(bǔ)償?shù)霓k法減少無功的干擾。如圖2所示，電動汽車直流充電機(jī)充電流程如下I)用戶在刷卡區(qū)刷卡后，在觸摸液晶屏上輸入用戶名、密碼；液晶屏讀取用戶名、密碼、操作時間等并發(fā)送給主控制模塊等待鑒權(quán)認(rèn)證。2)直流充電機(jī)的主控制模塊判斷用戶是否正確，是否有足夠的剩余金額。如果用戶正確并有足夠的金額，則打開插座門鎖，連接充電插頭。3)直流充電機(jī)主控制模塊判斷是否收到充電插頭連接成功信號，與電池連接是否正常。如果主控制模塊收到充電插頭連接成功，電池連接正常信號，主控制模塊確認(rèn)可以充電，并顯示在液晶屏上。4)用戶在觸摸液晶屏上選擇自動充滿模式、金額模式、電量模式、時間模式中的一種，輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，確認(rèn)充電。5)充電過程中，主控制模塊定時檢測直流充電機(jī)充電狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)過壓、欠壓、漏電等異常時，充電機(jī)立即停止通電，報警燈亮，并將報警信息上傳到充電管理服務(wù)主站。6)充電過程中，用戶可以瀏覽充電記錄、報警信息、系統(tǒng)信息、電池信息。7)電池充滿結(jié)束充電或手動結(jié)束充電，同時結(jié)算充電金額，用戶輸入卡號密碼，結(jié)束本次充電。直流充電機(jī)將相關(guān)信息通過以太網(wǎng)方式上傳到充電管理服務(wù)主站。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)?！?br> 權(quán)利要求1.一種電動汽車直流充電機(jī),其特征在于包括主控模塊(I)、電源模塊(2)、漏電保護(hù)模塊(3)、電表模塊(4)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(5)、人機(jī)交互模塊(6)和監(jiān)控模塊(7)，所述主控模塊(I)分別與電源模塊(2)、漏電保護(hù)模塊(3)、電表模塊(4)、數(shù)據(jù)傳輸模塊(5)、人機(jī)交互模塊(6)和監(jiān)控模塊(7)連接。
2.如權(quán)利要求I所述的電動汽車直流充電機(jī)，其特征在于所述主控模塊(I)由控制電路組成，所述控制電路包括嵌入式ARM處理器，所述嵌入式ARM處理器通過CAN總線、485總線與以太網(wǎng)連接組建各級網(wǎng)絡(luò)。
3.如權(quán)利要求I所述的電動汽車直流充電機(jī)，其特征在于所述電源模塊(2)包括保護(hù)電路、均流電路、控制電路和輔助電源，所述電源模塊(2)中設(shè)置有全橋移相LLC諧振全軟開關(guān)。
4.如權(quán)利要求I所述的電動汽車直流充電機(jī)，其特征在于所述漏電保護(hù)模塊(3)中設(shè)置有交流接觸器、熔斷器和互感器。
5.如權(quán)利要求I所述的電動汽車直流充電機(jī)，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳輸模塊(5)中設(shè)置有以太網(wǎng)模塊、CAN模塊、串口模塊和485模塊。
6.如權(quán)利要求I所述的電動汽車直流充電機(jī)，其特征在于所述人機(jī)交互模塊(6)包括I個7寸觸摸液晶屏，以及三個用于指示“運(yùn)行”、“充電”、“故障”的指示燈。
7.如權(quán)利要求I所述的電動汽車直流充電機(jī)，其特征在于所述電動汽車直流充電機(jī)電源模塊(2)中的發(fā)熱元件直接貼在散熱片上。
8.如權(quán)利要求I所述的電動汽車直流充電機(jī)，其特征在于所述電動汽車直流充電機(jī)電源模塊(2)中的熱插拔端子與PCB板直接焊接在一起。
專利摘要本實用新型提供了一種電動汽車直流充電機(jī)，包括主控模塊、電源模塊、漏電保護(hù)模塊、電表模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、人機(jī)交互模塊和監(jiān)控模塊，本實用新型縮短了電動汽車充電時間，加速了電動汽車的發(fā)展，為用戶節(jié)約了時間；直流充電機(jī)產(chǎn)生的諧波得以有效的抑制，這將有利于提高整套充電系統(tǒng)的效率，減少系統(tǒng)損耗，保證電能計量與計費(fèi)的準(zhǔn)確性，保障直流充電機(jī)通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使電動汽車充電裝置更加滿足堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的要求，更好地促進(jìn)電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；整機(jī)效率轉(zhuǎn)化在普通90%基礎(chǔ)上提升5%，節(jié)能效率顯著；可靠性得到進(jìn)一步提高，特別是采用的先進(jìn)的散熱，支持熱插拔等處理，能保證整機(jī)在長時間使用后可靠性一致。
文檔編號G07F17/00GK202721469SQ20122037169
公開日2013年2月6日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者王耀, 賀新強(qiáng) 申請人:浙江萬馬新能源有限公司