專利名稱：電動汽車直流充電機的制作方法
技術領域：
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。
背景技術：
目前，環境污染和能源緊缺問題日益嚴峻，傳統燃油汽車因能源消耗大，對環境污染嚴重，越來越引起人們的關注和擔憂，因此世界 各國都在積極實施節能減排戰略。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展，對公共充電裝置的需要越來越大。國家電網和南方電網分別投入巨資建設電動車充電站和充電樁等與新能源汽車相關的配套充電設施，隨著兩大電網制定了在全國大規模建設電動汽車充電站和充電樁的計劃，電動車充電站建設已經進入快車道，具有無污染、噪音低，能源效率高，結構簡單、使用維護方便等優點，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，而且無智能判斷設備，對電池的狀態無法實時監測，智能化程度不夠。現有的直流充電機，電源模塊使用傳統的散熱設計，是用風扇對著所有元件、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。而且現有的直流充電機多數采用硬開關拓撲，輸入電壓要求是380VAC±10%，頻率50±1Ηζ，半載以上效率轉化只有90%，重量偏重，效率與功率因素相對較低，整機功率也相對較低。另外各支流電源模塊的整合過程中，電氣傳導可靠性不強，不支持帶電插拔，外圍走線一致性不強，不夠美觀，而且會對電網產生諧波污染和無功干擾，整流裝置對電網發射總諧波很大；非線性負荷對公共電網造成的諧波污染以及諧波檢測和諧波問題，影響直流充電機的整體效率。
實用新型內容為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種電動汽車直流充電機。—種電動汽車直流充電機，其特征在于包括主控模塊、電源模塊、漏電保護模塊、電表模塊、數據傳輸模塊、人機交互模塊和監控模塊，所述主控模塊分別與電源模塊、漏電保護模塊、電表模塊、數據傳輸模塊、人機交互模塊和監控模塊連接。所述的電動汽車直流充電機，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總線與以太網連接組建各級網絡。所述的電動汽車直流充電機，其特征在于所述電源模塊包括保護電路、均流電路、控制電路和輔助電源，所述電源模塊中設置有全橋移相LLC諧振全軟開關。所述的電動汽車直流充電機，其特征在于所述漏電保護模塊中設置有交流接觸器、熔斷器和互感器。所述的電動汽車直流充電機，其特征在于所述數據傳輸模塊中設置有以太網模塊、CAN模塊、串口模塊和485模塊。所述的電動汽車直流充電機，其特征在于所述人機交互模塊包括I個7寸觸摸液晶屏，以及三個用于指示“運行”、“充電”、“故障”的指示燈。所述的電動汽車直流充電機，其特征在于所述電動汽車直流充電機電源模塊中的發熱元件直接貼在散熱片上。所述的電動汽車直流充電機，其特征在于所述電動汽車直流充電機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，縮短了電動汽車充電時間，加速了電動汽車的發展，為用戶節約了時間；直流充電機產生的諧波得以有效的抑制，這將有利于提高整套充電系統的效率，減少系統損耗，保證電能計量與計費的準確性，保障直流充電機通信系統 的穩定性，使電動汽車充電裝置更加滿足堅強智能電網的要求，更好地促進電動汽車產業的發展；整機效率轉化在普通90%基礎上提升5%，節能效率顯著；可靠性得到進一步提高，特別是采用的先進的散熱，支持熱插拔等處理，能保證整機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的模塊結構圖；圖2是本實用新型的電動汽車直流充電機的工作流程示意圖；圖中，I一主控模塊；2—電源模塊；3—漏電保護模塊；4一電表模塊；5—數據傳輸模塊；6—人機交互模塊；7—監控模塊。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行詳細說明。如圖I所示，電動汽車直流充電機主要包括7大部分主控制模塊I、電源模塊2、漏電保護模塊3、電表模塊4、數據傳輸模塊5、人機交互模塊6、監控模塊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、以太網進行數據的采集，傳輸的數據和采集的數據作出判斷，并根據準照標準協議進行與后臺保持網絡的連接承擔起通訊管理功能。電源模塊2由AC380V供電，經過整流、整流濾波，輸出額定電壓DC350V_400V可調；輸出額定電流DC100A，整機最大輸出功率可達40kW。引入了高效率、高可靠的全橋移相LLC諧振全軟開關功率變換技術。由于LLC諧振變換器工作模式的特殊性及固有特征的存在，使得充電機的功率開關器件處于零電壓開關、快速整流二極管處于斷續或臨界斷續狀態下工作，較少存在開關應力及二極管反向恢復帶來的高頻噪聲損耗、EMI、EMC等不良現象，解決了其它類功率變換器諸多不良問題，使得充電機具有更高頻、高效、高功率密度、低EMI噪聲等諸多優點。整機效率最高達95%以上，性能更可靠。電源模塊2還包括保護電路、均流電路、控制電路、輔助電源。漏電保護模塊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、斷電和漏電保護操作，確保充電過程中安全。直流充電機具有直流側的限流保護功能，根據從BMS獲取的允許充電電流值進行限流充電，以防止直流側充電電流過大；具備輸出側過流保護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，模塊也不致損壞。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確。數據傳輸模塊5包括以太網模塊、串口模塊、485模塊，數據通訊方式包括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協議通信；充電機通過CAN總線與車載BMS進行通訊，通過CAN通訊握手的方式判斷充電機是否與BMS正確連接，如未正確連接，則無法啟動充電過程；獲得蓄電池的相關參數信息，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參數，如充電電壓、充電電流、電池電量、電池溫度等。充電機通過CAN2. O、以太網與后臺監控系統通訊的功能將充電機和蓄電池的狀態信息上傳給監控系統，如充電機的狀態(運行、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控系統；也可接收監控系統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，對電動汽車進行充電管理。人機交互模塊6主要由一個7寸液晶屏，三個“運行”、“充電”、“故障”指示燈構成，與主控制模塊I采用Modbus協議通訊，充電的操作容易、方便，并顯示充電記錄、報警信息、電池信息、系統信息、蓄電池的電量。也可以設置設備參數、單價。指示燈在充電時“運行”、“充電”指示燈會常亮；液晶屏幕上顯示“正在充電”。待機時“運行”指示燈會常亮；液晶屏幕上顯示“待機”。故障狀態“故障”指示燈會常亮；液晶屏幕上顯示“故障”。監控模塊7對系統進行全面監測和控制，對系統實施“遙測、遙控、遙信、遙調”四遙功能，確保了系統安全可靠運行。直流充電機監控BMS的電池實時溫度狀態，當電池過溫時，自動停止充電；通過CAN通信與電動汽車進行通信，在充電機與電動汽車充電接口沒連接時，充電機會給電動汽車發出禁止汽車啟動信號。本實用新型針對現有直流充電機在某些充電性能上的不足，采用高效率拓撲方式，實現高轉化效率，提升節能減排的效率；低空載損耗、降低輸出電壓、電流誤差，提高充電機精度。本實用新型采用發熱元件貼在散熱片上的處理方式，解決直流機散熱等問題，風扇把散熱片上的熱量和發熱的磁性元件的熱量一并帶出，使PCB板上沒有風吹到，更沒有灰塵，使得整機的可靠性得到更一步提高。本實用新型采用獨特的熱插拔端子，與硬件PCB板直接焊接一起，提高電源的電氣傳導整合可靠性，支持熱插拔等方式，使得整機布線等美觀，一致性加強。本實用新型針對現有直流充電機諧波污染和無功干擾，采用先進的技術降低諧波的污染，無功補償的辦法減少無功的干擾。如圖2所示，電動汽車直流充電機充電流程如下I)用戶在刷卡區刷卡后，在觸摸液晶屏上輸入用戶名、密碼；液晶屏讀取用戶名、密碼、操作時間等并發送給主控制模塊等待鑒權認證。2)直流充電機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，輸入相應的數據，確認充電。5)充電過程中，主控制模塊定時檢測直流充電機充電狀態，當出現過壓、欠壓、漏電等異常時，充電機立即停止通電，報警燈亮，并將報警信息上傳到充電管理服務主站。6)充電過程中，用戶可以瀏覽充電記錄、報警信息、系統信息、電池信息。7)電池充滿結束充電或手動結束充電，同時結算充電金額，用戶輸入卡號密碼，結束本次充電。直流充電機將相關信息通過以太網方式上傳到充電管理服務主站。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所作的任何修改、等同替換和改進等，均包含在本實用新型的保護范圍之內。·
權利要求1.一種電動汽車直流充電機,其特征在于包括主控模塊(I)、電源模塊(2)、漏電保護模塊(3)、電表模塊(4)、數據傳輸模塊(5)、人機交互模塊(6)和監控模塊(7)，所述主控模塊(I)分別與電源模塊(2)、漏電保護模塊(3)、電表模塊(4)、數據傳輸模塊(5)、人機交互模塊(6)和監控模塊(7)連接。
2.如權利要求I所述的電動汽車直流充電機，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總線與以太網連接組建各級網絡。
3.如權利要求I所述的電動汽車直流充電機，其特征在于所述電源模塊(2)包括保護電路、均流電路、控制電路和輔助電源，所述電源模塊(2)中設置有全橋移相LLC諧振全軟開關。
4.如權利要求I所述的電動汽車直流充電機，其特征在于所述漏電保護模塊(3)中設置有交流接觸器、熔斷器和互感器。
5.如權利要求I所述的電動汽車直流充電機，其特征在于所述數據傳輸模塊(5)中設置有以太網模塊、CAN模塊、串口模塊和485模塊。
6.如權利要求I所述的電動汽車直流充電機，其特征在于所述人機交互模塊(6)包括I個7寸觸摸液晶屏，以及三個用于指示“運行”、“充電”、“故障”的指示燈。
7.如權利要求I所述的電動汽車直流充電機，其特征在于所述電動汽車直流充電機電源模塊(2)中的發熱元件直接貼在散熱片上。
8.如權利要求I所述的電動汽車直流充電機，其特征在于所述電動汽車直流充電機電源模塊(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，包括主控模塊、電源模塊、漏電保護模塊、電表模塊、數據傳輸模塊、人機交互模塊和監控模塊，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展，為用戶節約了時間；直流充電機產生的諧波得以有效的抑制，這將有利于提高整套充電系統的效率，減少系統損耗，保證電能計量與計費的準確性，保障直流充電機通信系統的穩定性，使電動汽車充電裝置更加滿足堅強智能電網的要求，更好地促進電動汽車產業的發展；整機效率轉化在普通90%基礎上提升5%，節能效率顯著；可靠性得到進一步提高，特別是采用的先進的散熱，支持熱插拔等處理，能保證整機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 優先權日2012年7月30日
發明者王耀, 賀新強 申請人:浙江萬馬新能源有限公司