本實用新型涉及電池快速充電技術領域，尤其涉及一種用于大容量電動車蓄電池的快速充電裝置。

背景技術：

目前，大容量蓄電池的快速充電是通過多個開關電源并聯(lián)而成的直流充電裝置完成的，控制單元根據(jù)蓄電池的充電需求對各個并聯(lián)的開關電源進行功率分配，使其均流輸出，上述裝置接線復雜，整體成本較高。另外，現(xiàn)有的直流充電樁使用電網(wǎng)配電變壓器低壓二次繞組供電，由于低壓二次繞組采用星型接線，中性點直接接地，為防止短路故障，直流充電樁的充電部分必須與低壓二次繞組供電部分隔離，目前使用開關電源的高頻變壓器來進行前后級隔離，進一步增加了直流充電樁的投資成本。再者，每個直流充電樁只能輸出一個等級的電壓，但需充電的車輛種類繁多，且不同車輛的蓄電池端電壓規(guī)格不同，若直流充電樁的端電壓與蓄電池電壓等級不相匹配，如使用高電壓直流充電樁為低電壓蓄電池充電，則充電樁效率將大大降低。因此，充電服務區(qū)需要建設多個不同電壓等級的直流充電樁，以滿足不同車型的充電要求，不僅提高了充電服務區(qū)的投資費用，而且增加了后期維護成本。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種用于大容量蓄電池的快速充電裝置，能夠有效降低電動車充電服務區(qū)的投資成本，同時滿足不同電壓等級的蓄電池的充電要求。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種用于大容量蓄電池的快速充電裝置，包括配電變壓器和若干個充電樁，所述的配電變壓器設有若干組二次繞組，二次繞組與充電樁的數(shù)量相同，各組二次繞組相互獨立且不直接接地，所述的充電樁內設有整流濾波電路和斬波降壓電路，每組二次繞組均通過充電樁內的整流濾波電路和斬波降壓電路連接一個充電接口，整流濾波電路的輸入端連接二次繞組的輸出端，整流濾波電路的輸出端連接斬波降壓電路的輸入端，所述的斬波降壓電路包括主電路和控制電路，斬波降壓電路的控制電路包括PWM脈寬調制電路。

所述的配電變壓器采用移相整流變壓器，配電變壓器的每組二次繞組均包括兩個以上三相繞組，當配電變壓器的每組二次繞組包括兩個三相繞組時，一組三相繞組連接為星型，另一組三相繞組連接為三角形，當配電變壓器的每組二次繞組包括三個以上三相繞組時，一組三相繞組連接為星型，其余三相繞組連接為延邊三角形。

所述的整流濾波電路包括若干個三相整流橋堆和第一濾波電容，三相整流橋堆的數(shù)量與二次繞組包含的三相繞組的個數(shù)相同，一個三相繞組的輸出端對應連接一個三相整流橋堆的輸入端，第一濾波電容的正極分別連接各個三相整流橋堆的正輸出端，第一濾波電容的負極分別連接各個三相整流橋堆的負輸出端。

所述的斬波降壓電路的主電路包括IGBT開關管、續(xù)流二極管、儲能電感和第二濾波電容，所述的IGBT開關管的集電極連接第一濾波電容的正極，IGBT開關管的發(fā)射極分別連接續(xù)流二極管的負極和儲能電感的一端，儲能電感的另一端連接第二濾波電容的正極，第二濾波電容的負極和續(xù)流二極管的正極分別連接第一濾波電容的負極，PWM脈寬調制電路的輸出端連接IGBT開關管的柵極。

本實用新型利用整流濾波電路和斬波降壓電路將電網(wǎng)電壓轉換為滿足大容量蓄電池充電需求的直流電壓，使用的電子元器件較少，接線簡單，大大降低了充電設備的硬件成本；本實用新型的配電變壓器設置多組相互獨立且不直接接地的二次繞組，每組二次繞組為一個充電樁供電，充分解決了充電裝置與地隔離的問題；本實用新型的充電樁利用PWM脈寬調制技術使斬波降壓電路輸出不同的直流電壓，則充電服務區(qū)無需配置不同電壓等級的充電樁，大大降低充電服務區(qū)的投資費用，減少后期維護成本；

更進一步地，本實用新型的配電變壓器采用移相整流的接線方式，不僅減少了濾波電容容量，而且提高了充電裝置的功率因數(shù)，減少了充電裝置對電網(wǎng)的諧波污染。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路原理圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型所述的一種用于大容量蓄電池的快速充電裝置，包括配電變壓器和若干個充電樁，配電變壓器的一次繞組1連接電網(wǎng)，配電變壓器的二次側設置多組相互獨立的二次繞組，二次繞組的數(shù)量根據(jù)充電樁的個數(shù)確定，使得一組二次繞組只為一個充電樁供電。配電變壓器的各組二次繞組均不直接接地，現(xiàn)場安裝多個充電樁時，由于配電變壓器的二次繞組不直接接地，每個充電樁之間沒有電氣聯(lián)系，互不影響。圖中虛線框內為一個充電樁的電路原理圖，其余充電樁的電路原理圖與之完全相同，故只畫出一個，其他省略。

本實用新型的充電樁內設有整流濾波電路和斬波降壓電路，每組二次繞組均通過充電樁內的整流濾波電路和斬波降壓電路連接一個充電接口，整流濾波電路的輸入端連接二次繞組的輸出端，整流濾波電路的輸出端連接斬波降壓電路的輸入端，二次繞組輸出的交流電壓經(jīng)過整流濾波電路后變成相應的直流電壓，直流電壓經(jīng)過斬波降壓電路后通過充電接口對大容量蓄電池進行充電。本實用新型提供的充電裝置使用的電子元器件較少，接線簡單，大大降低了充電設備的硬件成本。

為了減少整流濾波電路中濾波電容的容量，提高充電裝置的功率因數(shù)，減少充電裝置對電網(wǎng)的諧波污染，本實用新型的配電變壓器采用移相整流變壓器，配電變壓器的每組二次繞組均包括兩個以上三相繞組，當配電變壓器的每組二次繞組包括兩個三相繞組時，一組三相繞組連接為星型，另一組三相繞組連接為三角形，實現(xiàn)12脈波移相整流；當配電變壓器的容量過大時，每組二次繞組包括三個以上三相繞組，一組三相繞組連接為星型，其余三相繞組連接為延邊三角形，延邊三角形繞組的個數(shù)根據(jù)需要增加的整流脈波數(shù)確定。相應地，整流濾波電路包括若干個三相整流橋堆和第一濾波電容，三相整流橋堆的數(shù)量與二次繞組包含的三相繞組的個數(shù)相同，一個三相繞組的輸出端對應連接一個三相整流橋堆的輸入端，第一濾波電容的正極分別連接各個三相整流橋堆的正輸出端，第一濾波電容的負極分別連接各個三相整流橋堆的負輸出端。

本實用新型在具體實施過程中，配電變壓器每組二次繞組包含的三相繞組的個數(shù)及其接法需根據(jù)配電變壓器的容量確定。本實施例中的每組二次繞組均包括兩個三相繞組，分別為第一三相繞組2和第二三相繞組3，第一三相繞組2為三角形連接，第二三相繞組3為星型連接，實現(xiàn)12脈波移相整流，適用于配電變壓器的容量在1000kVA以下、每個充電樁的容量在100kVA以下的充電裝置。相應地，本實施例中的整流濾波電路包括第一三相整流橋堆4、第二三相整流橋堆5和第一濾波電容C1，配電變壓器的第一三相繞組2的輸出端連接第一三相整流橋堆4的輸入端，第二三相繞組3的輸出端連接第二三相整流橋堆5的輸入端，第一濾波電容C1的正極分別連接第一三相整流橋堆4和第二三相整流橋堆5的正輸出端，第一濾波電容C1的負極分別連接第一三相整流橋堆4和第二三相整流橋堆5的負輸出端?？紤]到配電網(wǎng)的電壓波動，配電變壓器二次繞組輸出的電源電壓經(jīng)過整流濾波得到的直流電壓應高于蓄電池端的最高電壓15%左右，具體數(shù)值需要根據(jù)當?shù)仉妷旱膶嶋H情況確定。本實施例中整流濾波電路輸出的直流電壓為860V，滿足比當前蓄電池端的最高電壓750v高15%的要求。

本實施例的整流濾波電路中還串聯(lián)有限流電路，限流電路包括短路開關J和限流電阻R，短路開關J的一端分別連接第一三相整流橋堆4和第二三相整流橋堆5的正輸出端，短路開關J的另一端連接第一濾波電容C1的正極，限流電阻R并聯(lián)在短路開關J的兩端。此處限流電路的連接和組成均為本領域技術人員的慣用手段，不再贅述。

本實用新型的斬波降壓電路包括主電路和控制電路6，斬波降壓電路的控制電路6包括PWM脈寬調制電路，當需要充電的大容量蓄電池與充電接口連接后，充電樁與車載電池管理電腦握手，然后根據(jù)需要提供充電服務，具體過程為：控制電路6根據(jù)輸出電壓電流的反饋信號及電池充電策略，按照PWM脈寬調制原理對主電路的電子開關器件進行通斷控制，使得整流濾波電路輸出的直流電壓成為滿足蓄電池電壓等級的充電電壓，達到充電目的。本實用新型的充電樁與車載電池管理電腦握手并制定電池充電策略的過程和PWM脈寬調制技術均屬于成熟的現(xiàn)有技術，在此不再詳細敘述。

本實施例中斬波降壓電路的主電路包括IGBT開關管、續(xù)流二極管D、儲能電感L和第二濾波電容C2， IGBT開關管的集電極C連接第一濾波電容C1的正極，IGBT開關管的發(fā)射極E分別連接續(xù)流二極管D的負極和儲能電感L的一端，儲能電感L的另一端連接第二濾波電容C2的正極，第二濾波電容C2的負極和續(xù)流二極管D的正極分別連接第一濾波電容C1的負極，控制電路6中PWM脈寬調制電路的輸出端連接IGBT開關管的柵極G。本實施例的斬波降壓電路設置的調壓范圍為0-750V，通過控制電路6使得一個充電樁可為不同電壓等級的大容量蓄電池快速充電，如大型客車750v的蓄電池和小型轎車400v的蓄電池等，減少了充電樁的建設數(shù)量，大大降低了充電服務區(qū)的投資費用和后期維護成本。

本實用新型的充電接口能夠輸出不同等級的充電電壓，滿足多種車型的充電要求，大大降低了充電服務區(qū)的投資費用，減少了后期維護成本。