本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車直流充電技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種超級(jí)電容城市客車充電站。

背景技術(shù)：

超級(jí)電容是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種能夠快速大容量?jī)?chǔ)能的器件，具有大功率充、放電的特性，是一種介于電容器與電池的新型儲(chǔ)能器件。

隨著超級(jí)電容的發(fā)展，越來(lái)越多的城市客車選擇以超級(jí)電容為動(dòng)力源，但目前超級(jí)電容城市客車的充電站產(chǎn)品少同時(shí)存在著諸多不足。目前市場(chǎng)上大多數(shù)的超級(jí)電容城市客車充電站采用的是一體式設(shè)計(jì)，即采用可控硅或者絕緣柵雙極型晶體管做為主功率器件進(jìn)行整體化設(shè)計(jì)，當(dāng)電源出現(xiàn)某個(gè)器件損壞則會(huì)使得整個(gè)充電站運(yùn)轉(zhuǎn)不起來(lái)，容錯(cuò)性較差。當(dāng)有擴(kuò)容需求時(shí)不能夠快速的投入使用，擴(kuò)容性差。然而超級(jí)電容城市客車是需要頻繁充電的，如果充電站運(yùn)行不起來(lái)，會(huì)使得城市客車停運(yùn)，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)這種充電站還存在著起始充電時(shí)電源與超級(jí)電容存在著較大的壓差，對(duì)電源與超級(jí)電容都具有較大的沖擊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種超級(jí)電容城市客車充電站，可以有效解決背景技術(shù)中存在的問(wèn)題。

實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種超級(jí)電容城市客車充電站，其特征在于：包括人機(jī)交互觸摸屏、電能計(jì)量模塊、可調(diào)直流電源模塊和主控制模塊，所述可調(diào)直流電源模塊的輸入端連接380V交流電源，380V交流電源與可調(diào)直流電源模塊的輸入端之間依次串接有總斷路器和交流接觸器，可調(diào)直流電源模塊的輸出端連接有輸出繼電器，輸出繼電器的輸出端用于連接超級(jí)電容。

所述電能計(jì)量模塊連接在輸出繼電器與超級(jí)電容之間，用于獲取直流端的電流、電壓以及電能數(shù)據(jù)；所述人機(jī)交互觸摸屏與主控制模塊連接；所述可調(diào)直流電源模塊連接在主控制模塊的輸出端。

進(jìn)一步地，可調(diào)直流電源模塊包括多個(gè)分路斷路器，分路斷路器的輸入端相互并聯(lián)、并連接在交流接觸器的輸出端，分路斷路器的輸出端分別串接有可控開關(guān)電源，可控開關(guān)電源的控制端分別連接主控制模塊，可控開關(guān)電源的輸出端之間相互并聯(lián)、并與輸出繼電器的輸入端連接。

進(jìn)一步地，輸出繼電器的負(fù)極端串接有分流器。

進(jìn)一步地，電能計(jì)量模塊的電流檢測(cè)端連接在分流器的兩端，電能計(jì)量模塊的電壓檢測(cè)端連接在超級(jí)電容的正極端和負(fù)極端之間。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型能夠滿足超級(jí)電容城市客車的高功率充電，即使某個(gè)可控開關(guān)電源損壞不影響整個(gè)充電站的運(yùn)行，具有很好的容錯(cuò)性，維護(hù)性好。

本實(shí)用新型在起始充電時(shí)，通過(guò)電能計(jì)量模塊檢測(cè)超級(jí)電容電壓，并作為可調(diào)直流電源模塊的指令電壓，當(dāng)可調(diào)直流電源模塊達(dá)到超級(jí)電容電壓時(shí)才閉合輸出繼電器，達(dá)到零壓差的效果，對(duì)電源模塊以及超級(jí)電容無(wú)沖擊。

本實(shí)用新型根據(jù)超級(jí)電容城市客車所需的最大供電功率，計(jì)算出所需可控開關(guān)電源的數(shù)量，所有可控開關(guān)電源并聯(lián)，在擴(kuò)容時(shí)只需要增加相對(duì)應(yīng)的可控開關(guān)電源模塊的數(shù)量即可，能夠較為容易的進(jìn)行擴(kuò)容改造，只需要增加電源模塊即可。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的工作原理圖；

圖2為本實(shí)用新型的工作流程圖；

圖3是本實(shí)用新型的人機(jī)交互觸摸屏的參數(shù)設(shè)置界面。

圖4是本實(shí)用新型的人機(jī)交互觸摸屏的參數(shù)運(yùn)行界面。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型以一個(gè)700V500A的超級(jí)電容城市客車充電站為例，對(duì)其具體說(shuō)明：

如圖1所示，本實(shí)用新型包括人機(jī)交互觸摸屏1、電能計(jì)量模塊2、可調(diào)直流電源模塊3和主控制模塊4，可調(diào)直流電源模塊3的輸入端連接380V交流電源，380V交流電源與可調(diào)直流電源模塊3的輸入端之間依次串接有總斷路器5和交流接觸器6，可調(diào)直流電源模塊3的輸出端連接有輸出繼電器7，輸出繼電器的負(fù)極端串接有分流器8，輸出繼電器7的輸出端用于連接超級(jí)電容9。

可調(diào)直流電源模塊3包括25個(gè)分路斷路器10和25個(gè)可控開關(guān)電源11，因?yàn)楸緦?shí)施例的可控開關(guān)電源11采用英可瑞的EVR700-15000可控開關(guān)電源，最高輸出電壓為750V，最高輸出電流為20A，因此需要25個(gè)該開關(guān)電源來(lái)滿足700V500A的超級(jí)電容的充電要求。

25個(gè)分路斷路器10的輸入端相互并聯(lián)、并連接在交流接觸器6的輸出端，每個(gè)分路斷路器10的輸出端分別串接1個(gè)可控開關(guān)電源11，可控開關(guān)電源11的控制端分別連接主控制模塊4，可控開關(guān)電源11的輸出端之間相互并聯(lián)、并與輸出繼電器7的輸入端連接。

電能計(jì)量模塊2的電流檢測(cè)端連接在分流器8的兩端，電能計(jì)量模塊2的電壓檢測(cè)端連接在超級(jí)電容9的正極端和負(fù)極端之間，電能計(jì)量模塊9用于獲取直流端的電流、電壓以及電能數(shù)據(jù)。

人機(jī)交互觸摸屏1與主控制模塊4連接，可以設(shè)定超級(jí)電容城市客車充電的電流電壓，以及截止電流，充電時(shí)間，充電站的整體參數(shù)等，具體如下：

圖3是本實(shí)用新型的人機(jī)交互觸摸屏的參數(shù)設(shè)置界面，包括客戶配置信息和出廠配置信息，客戶配置信息包括充電截止電流，最長(zhǎng)充電時(shí)間、電池（即超級(jí)電容）啟動(dòng)電壓以及管理密碼，還將超級(jí)電容充電分為四個(gè)不同階段（階段一、階段二、階段三、階段四），每個(gè)階段設(shè)定對(duì)應(yīng)的電流電壓，上述參數(shù)均可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。

出廠配置信息包括模塊分組、單組數(shù)量、模塊最高電壓、模塊最低電壓、模塊最大電流、多組間模塊連接方式、單組內(nèi)模塊連接方式、整機(jī)最高電壓、整機(jī)最低電壓和整機(jī)最大電流；其中相互串接的380V交流電源、總斷路器5、交流接觸器6、可調(diào)直流電源模塊3、輸出繼電器7組成一個(gè)模塊組，本實(shí)用新型可以有由多個(gè)模塊組成；單組數(shù)量是指每個(gè)模塊組中可控開關(guān)電源11的數(shù)量。

圖4是本實(shí)用新型的人機(jī)交互觸摸屏的參數(shù)運(yùn)行界面，用于在充電站工作時(shí)，顯示超級(jí)電容四個(gè)階段充電的電流電壓、輸出電壓、輸出電流、累計(jì)電量、充電時(shí)間，同時(shí)還設(shè)置有停止充電按鈕。

圖2示出了本實(shí)用新型的充電流程，主要包括下列步驟：

步驟001 先將超級(jí)電容9連接在輸出繼電器7的輸出端，電能計(jì)量模塊2獲取超級(jí)電容城市客車的超級(jí)電容9正、負(fù)兩端的電壓，并將信號(hào)發(fā)送給主控制器4；同時(shí)人機(jī)交互觸摸屏1向主控制器4發(fā)送超級(jí)電容最低啟動(dòng)電壓；

步驟002 主控制器4得到電能計(jì)量模塊2發(fā)送的實(shí)時(shí)超級(jí)電容9的電壓，并且主控制器4得到人機(jī)交互觸摸屏1發(fā)送的電池最低啟動(dòng)電壓后，主控制器4進(jìn)行判斷：如果超級(jí)電容9的電壓小于超級(jí)電容最低啟動(dòng)電壓則繼續(xù)執(zhí)行步驟001，否則執(zhí)行步驟003；

步驟003 超級(jí)電容9的電壓大于電池最低啟動(dòng)電壓，主控制器4把超級(jí)電容9的電壓作為電壓指令發(fā)送給可調(diào)直流電源模塊3，使可調(diào)直流電源模塊3工作，輸出電壓開始上升；

步驟004 主控制器4接收可調(diào)直流電源模塊3輸出的電壓數(shù)值，當(dāng)主控制器4接收的可調(diào)直流電源模塊3輸出的電壓數(shù)值達(dá)到超級(jí)電容9的電壓數(shù)值時(shí)則閉合輸出繼電器7，達(dá)到零壓差的閉合，沒(méi)有沖擊電流，同時(shí)主控制器4向可調(diào)直流電源模塊3下發(fā)階段一的電壓電流數(shù)值（即圖3中的階段一的電壓電流數(shù)值）；

步驟005 主控制器4接收電能計(jì)量模塊2發(fā)送的實(shí)時(shí)超級(jí)電容9的電壓，并判斷超級(jí)電容9的電壓是否達(dá)到階段一的電壓數(shù)值：如果未達(dá)到則繼續(xù)接收接收電能計(jì)量模塊2發(fā)送的實(shí)時(shí)超級(jí)電容9的電壓，達(dá)到則執(zhí)行步驟006；

步驟006 超級(jí)電容9的電壓達(dá)到階段一的電壓數(shù)值，則主控制器4向可調(diào)直流電源模塊3下發(fā)階段二的電壓電流數(shù)值（即圖3中的階段二的電壓電流數(shù)值）；

步驟007 依次類推，直到主控制器4接收的超級(jí)電容9的電壓接近第四階段（即圖3中的階段四的電壓電流數(shù)值）的數(shù)值就會(huì)判斷輸出電流是否小于截止電流，小的話就會(huì)判斷電池充滿，大的話就繼續(xù)充電。達(dá)到截止條件之后就會(huì)顯示“電池充滿停止”，運(yùn)行階段處于充電結(jié)束階段，會(huì)停止計(jì)時(shí)并且計(jì)時(shí)清零，主控制器4向可調(diào)直流電源模塊3下發(fā)電壓電流數(shù)值為零的指令；并且主控制器4控制輸出繼電器7斷開，準(zhǔn)備下一次的充電。

充電過(guò)程中手動(dòng)停止或者超時(shí)停止：只要是停止，充滿停止、超時(shí)停止、手動(dòng)停止，均執(zhí)行停止指令由正在充電階段轉(zhuǎn)入到充電結(jié)束階段，輸出繼電器7斷開，此時(shí)電池在線；當(dāng)電池?cái)嚅_之后，電池處于離線狀態(tài)，則由充電截止階段轉(zhuǎn)入準(zhǔn)備充電階段，并且刷新狀態(tài)顯示。準(zhǔn)備下一次的電池在線進(jìn)行充電。

當(dāng)有可控開關(guān)電源11發(fā)生故障時(shí)，主控制器4會(huì)發(fā)指令使存在故障的可控開關(guān)電源11停機(jī)，對(duì)超級(jí)電容充電站降額使用，避免了整個(gè)充電站不能使用的現(xiàn)象。在進(jìn)行維修時(shí)，只需要斷開與故障的可控開關(guān)電源11相對(duì)應(yīng)的分路斷路器10，進(jìn)行更換可控開關(guān)電源11即可，維護(hù)簡(jiǎn)單方便。在滿足充電站各個(gè)器件預(yù)留的余量時(shí)，可以增加可控開關(guān)電源模塊的數(shù)量來(lái)達(dá)到充電站擴(kuò)容的目的。