專利名稱：一種充電柜的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電池加熱技術領域，特別涉及一種充電柜。
背景技術：
目前，人類正處于資源緊缺和環境污染的現實中，電動汽車的出現實現了廢氣零排放并使得交通不再依賴于緊缺的石油能源。因此對電動汽車進行充電是關鍵的技術問題。由于各種電動汽車的電池電壓不一樣，充電設備是否能夠提供較寬的充電范圍成為了電動汽車充電的關鍵技術之一。此外，當電動汽車在較低的外在環境中使用時，電動汽車上電池的溫度可能會較低，甚至會到零下，由于電池的特性，此時，電池幾乎充不進去電，必須把電池加熱到適合充電的溫度，這樣才可以提高充電的效率和電池容量的利用率。所以在電池進行恒流充電之 前，需要檢測電池的溫度，如果電池的溫度低于一定的閾值，需要對電池進行加熱。因此，對電池進行快速加熱也成為電動汽車充電的關鍵技術之一。現有一些通過外設加熱設備給電動汽車的電池加熱的方法，這些方法需要攜帶加熱設備，使用不方便，且加熱效果不太理想。
實用新型內容本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型提出一種充電柜，包括交流斷路器，所述交流斷路器與電網相連；交流接觸器，所述交流接觸器與所述交流斷路器相連；AC/DC模塊，所述AC/DC模塊與所述交流接觸器相連，所述AC/DC模塊對所述電網的電壓進行AC/DC轉換；DC/DC模塊，所述DC/DC模塊與所述AC/DC模塊相連，所述DC/DC模塊對所述AC/DC模塊輸出的直流電壓的占空比進行調節；直流接觸器，所述直流接觸器連接在所述DC/DC模塊與電池包之間；逆變控制器，所述逆變控制器分別與所述AC/DC模塊、直流接觸器和交流接觸器相連，所述逆變控制器對所述電網的輸入電壓和所述AC/DC模塊的輸出電壓進行采樣，并根據所述電網的輸入電壓和AC/DC模塊的輸出電壓控制所述交流接觸器和直流接觸器的吸合以及控制所述AC/DC模塊的整流輸出；以及直流控制器，所述直流控制器與DC/DC模塊相連，所述直流控制器對所述DC/DC模塊的輸入電壓和所述DC/DC模塊的輸出電壓進行采樣，并根據所述輸入電壓和輸出電壓控制所述DC/DC模塊的整流輸出。根據本實用新型實施例的充電柜，通過AC/DC模塊和DC/DC模塊結合的結構，可以調節輸出較低的直流電壓，增大了充電電壓范圍，而且無需使用變壓器，大大降低了成本。再通過調節輸出電流進行正負脈沖充電，可以實現給低溫的電池加熱，從而提高了低溫充電速度和電池的利用率。
本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I是本實用新型一個實施例的充電柜的示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附
圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示 所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，除非另有規定和限定，需要說明的是，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。圖I為本實用新型一個實施例的充電柜的示意圖。如圖I所示，該充電柜包括交流斷路器11、交流接觸器12、AC/DC模塊13、DC/DC模塊14、直流接觸器15、逆變控制器16和直流控制器17。交流斷路器11與電網2相連。交流接觸器12與交流斷路器11相連。AC/DC模塊13與交流接觸器12相連，對電網2的電壓進行AC/DC轉換。DC/DC模塊14與AC/DC模塊13相連，對AC/DC模塊13輸出的直流電壓的占空比進行調節從而輸出低于該直流電壓的任何電壓，增大充電的電壓范圍。直流接觸器15連接在DC/DC模塊14與電池包之間。逆變控制器16分別與AC/DC模塊13、直流接觸器15和交流接觸器12相連，逆變控制器16對電網2的輸入電壓和AC/DC模塊13的輸出電壓進行米樣,并根據電網2的輸入電壓和AC/DC模塊13的輸出電壓控制交流接觸器12和直流接觸器15的吸合以及控制AC/DC模塊13的整流輸出。直流控制器17與DC/DC模塊14相連，直流控制器17對DC/DC模塊14的輸入電壓和DC/DC模塊14的輸出電壓進行米樣，并根據輸入電壓和輸出電壓控制DC/DC模塊14的整流輸出。例如，對于480V的電網，AC/DC轉換后的輸出電壓為大于690V，對于240V的電網，AC/DC轉換后的輸出電壓為大于339V。如果電動汽車需要低于690V或者339V的充電電壓充電，則無法使用。因此，在本實用新型實施例中，通過DC/DC模塊13中的降壓轉換電路，調節直流電壓的占空比，就可以輸出低于690V或者339V的任何電壓，增大充電的電壓范圍。具體地,AC/DC模塊13可包括由三個IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)組成的三相全橋整流電路。DC/DC模塊14可由I GBT的上下管和直流電抗器組成。更具體地，如圖I所示，DC/DC模塊14包括第一 IGBT管NI、第二 IGBT管N2和電感LI。第一 IGBT管NI的集電極與AC/DC模塊相連，且第一 IGBT管NI的集電極與發射極之間連接有第一二極管D1，第二 IGBT管N2的集電極與第一 IGBT管NI的發射極相連，且第二 I GBT管N2的發射極與集電極之間連接有第二二極管D2，電感LI與第二 IGBT管N2并聯。此外，為了在恒流充電時能夠濾除電壓紋波，因此在本實用新型的一個實施例中，如圖I所示，DC/DC模塊還可包括與電感LI串聯的電容C3。加入電容C3后可以在進行恒流充電時起到濾除電壓紋波的作用，但是在進行快速充電時，會有大量電流流到此電容，使得DC/DC模塊14輸出的電流比電容前端的電流小很多，導致電容C3發熱，且脈沖充電的峰值電流減小。因此，在本實用新型的另一個實施例中，如圖I所示，DC/DC模塊還可包括與電容C3串聯的開關K1。在脈沖充電的時候先斷開K1，去掉電容C3。當需要進行恒流充電時，合上開關K1，加入電容C3。在本實用新型的一個實施例中，如圖I所示，充電柜還可以包括連接在交流接觸器12與AC/DC模塊13之間的濾波器18。通過濾波器18可以對電網2的輸入電壓進行濾波，提高電壓的采樣檢測精度，提高逆變控制器16的控制精度。此外，如圖I所示，充電柜還可以包括與DC/DC模塊14并聯的直流電容Cl和C2。通過直流電容Cl和C2可以對AC/ DC模塊13的輸出電壓進行濾波，提高電壓的采樣檢測精度，提高逆變控制器16的控制精度。充電柜還可以包括與電網2相連的交流避雷器19和與電池包相連的直流避雷器110。由此，避免雷電等對充電柜造成的危害，保證充電柜的安全使用。充電柜還可以包括連接在交流斷路器11與交流接觸器12之間的EMC濾波器111和連接在直流接觸器15與電池包之間的EMI濾波器112。由此，可以濾除充電柜周圍環境的強電磁干擾和聞頻干擾信號等。下面結合圖I詳細描述本實用新型實施例的充電柜的工作過程，其中以對電動汽車進行充電為例。應理解，本實用新型實施例的充電柜還可對其他電池包進行充電。當電動汽車需要充電時，將充電柜接到待充電的電動汽車上，合上交流斷路器11，通過觸摸屏輸入需要給電動汽車充電的電流，通過通信的方式，逆變控制器15接收到需要進行恒流充電的命令，吸合直流接觸器15的預充接觸器SI，通過預充電阻Rl對直流電容C3進行預充，當逆變控制器15檢測到直流電容C3預充到一定電壓后，吸合直流接觸器15的主接觸器S2，斷開直流預充接觸器SI。當逆變控制器15檢測到直流主接觸器S2處于吸合狀態后，開始吸合交流接觸器12的預充接觸器S3，通過交流的預充電阻R2對交流側進行預充，預充完成后，吸合交流接觸器12的主接觸器S4，斷開交流預充接觸器S 3。當逆變控制器15檢測到交流主接觸器S4和直流主接觸器S2都處于吸合狀態后，逆變控制器15發出PWM波給AC/DC模塊13，AC/DC模塊進行三相全橋整流輸出一個電壓Ul，直流控制器發出PWM波給DC/DC模塊14，控制DC/DC模塊14中IGBT管的上管開通和關斷，且IGBT管的下管也隨之開通和關斷以起到續流的作用，使得DC/DC模塊14處于降壓模式，并通過調節IGBT管的上管的占空比，將電壓Ul降到需要的電壓Uo，之后，通過通信的方式，逆變控制器15和直流控制器將從觸摸屏給出來的電流值作為目標值調節，使得充電柜輸出該電流值給電動汽車進行充電。當電動汽車的電池溫度低于可正常充電的溫度時，開機啟動充電柜，電動汽車會通過通訊的方式將需要進行脈沖充電以加熱的指令給到充電柜，充電柜接收到需要進行脈沖充電的指令，控制開關Kl斷開，啟動充電柜，調節DC/DC模塊14的IGBT的上管和下管的占空比相等，從而可以在輸出端產生正負的脈沖電流，進而進行脈沖充電來對電池進行加熱。待電池的溫度達到正常可以充電的溫度后，車上通信通知充電柜，使得充電柜處于待機狀態。根據本實用新型實施例的電池加熱裝置，至少具有以下的有益效果I、通過AC/DC模塊和DC/DC模塊結合的結構，可以調節輸出較低的直流電壓，相比于現有的AC/DC結構的充電柜的輸出直流電壓的范圍變廣，增大了充電電壓范圍，而且無需使用變壓器，大大降低了成本。2、通過正負脈沖充電，可以實現給低溫的電池加熱，從而提高了低溫充電速度和電池的利用率。3、由于使用工頻整流，較現有的高頻充電柜，受外界的干擾小。在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。盡管已經示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術人員可以理解在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求1.一種充電柜，其特征在于，包括 交流斷路器，所述交流斷路器與電網相連； 交流接觸器，所述交流接觸器與所述交流斷路器相連； AC/DC模塊，所述AC/DC模塊與所述交流接觸器相連，所述AC/DC模塊對所述電網的電壓進行AC/DC轉換； DC/DC模塊，所述DC/DC模塊與所述AC/DC模塊相連，所述DC/DC模塊對所述AC/DC模 塊輸出的直流電壓的占空比進行調節； 直流接觸器，所述直流接觸器連接在所述DC/DC模塊與電池包之間； 逆變控制器，所述逆變控制器分別與所述AC/DC模塊、直流接觸器和交流接觸器相連，所述逆變控制器對所述電網的輸入電壓和所述AC/DC模塊的輸出電壓進行采樣，并根據所述電網的輸入電壓和AC/DC模塊的輸出電壓控制所述交流接觸器和直流接觸器的吸合以及控制所述AC/DC模塊的整流輸出；以及 直流控制器，所述直流控制器與DC/DC模塊相連，所述直流控制器對所述DC/DC模塊的輸入電壓和所述DC/DC模塊的輸出電壓進行采樣，并根據所述輸入電壓和輸出電壓控制所述DC/DC模塊的整流輸出。
2.如權利要求I所述的充電柜，其特征在于，還包括 連接在所述交流接觸器與所述AC/DC模塊之間的濾波器。
3.如權利要求2所述的充電柜，其特征在于，所述濾波器為LC濾波器。
4.如權利要求I所述的充電柜，其特征在于，還包括 與所述DC/DC模塊并聯的直流電容。
5.如權利要求I所述的充電柜，其特征在于，還包括 與所述電網相連的交流避雷器；以及 與所述電池包相連的直流避雷器。
6.如權利要求I所述的充電柜，其特征在于，還包括 連接在所述交流斷路器和所述交流接觸器之間的EMC濾波器；以及 連接在所述直流接觸器和所述電池包之間的EMI濾波器。
7.如權利要求I所述的充電柜，其特征在于，所述AC/DC模塊包括由三個IGBT組成的三相全橋整流電路。
8.如權利要求I所述的充電柜，其特征在于，所述DC/DC模塊包括降壓式變換電路。
9.如權利要求8所述的充電柜，其特征在于，所述DC/DC模塊包括 第一 IGBT管，所述第一 IGBT管的集電極與所述AC/DC模塊相連，且所述第一 IGBT的集電極和發射極之間連接有第一二極管； 第二 IGBT管，所述第二 IGBT管的集電極與所述第一 IGBT管的發射極相連，且所述第二 IGBT管的集電極和發射極之間連接有第二二極管；以及與所述第二 IGBT管并聯的電感。
10.如權利要求9所述的充電柜，其特征在于，所述DC/DC模塊還包括 與所述電感串聯的開關和電容。
專利摘要本實用新型提出一種充電柜，包括交流斷路器，與電網相連；交流接觸器，與交流斷路器相連；AC/DC模塊，與交流接觸器相連，對電網的電壓進行AC/DC轉換；DC/DC模塊，與AC/DC模塊相連，對AC/DC模塊輸出的直流電壓的占空比進行調節；逆變控制器，分別與AC/DC模塊、直流接觸器和交流接觸器相連，對電網的輸入電壓和AC/DC模塊的輸出電壓進行采樣，并根據電網的輸入電壓和AC/DC模塊的輸出電壓控制交流接觸器和直流接觸器的吸合以及AC/DC模塊的整流輸出。直流控制器，與DC/DC模塊相連，對其輸入電壓和輸出電壓進行采樣，并據此控制DC/DC模塊的整流輸出。本實用新型的充電柜，能夠輸出較大范圍的充電電壓，且通過正負脈沖充電可以實現給低溫的電池加熱。
文檔編號H01M10/50GK202435108SQ201120560299
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者尹雪芹, 彭嵩, 段佐鳳, 王營輝 申請人:比亞迪股份有限公司