專利名稱：電動汽車蓄電池智能充電樁的制作方法
技術領域：
本發明提供一種電動汽車蓄電池智能充電樁，屬于蓄電池智能控制充電設備領域。
背景技術：
鉛酸蓄電池由于其制造成本低、容量大、價格低廉，而且，由于其在替代其他能源方面的作用而得到了廣泛的使用，具有廣闊的發展前景。但是，若生產和使用不當，其壽命將大大縮短。影響鉛酸蓄電池壽命的因素很多，而采用正確的充電方式，能有效延長蓄電池的使用壽命。研究發現電池在生產和使用過程中，充電工藝對電池壽命影響最大。也就是說，絕大多數的蓄電池在生產時已經決定了它的使用壽命。 現有的電動車充電器，充電方式簡單，充電容量不足，并且嚴重影響電動車電池壽命O
發明內容
根據以上現有技術中的不足，本發明要解決的問題是提供一種適應多種蓄電池，并且保護電動汽車蓄電池，充電飽滿，安全性能高，使用壽命長，操作簡單的電動汽車蓄電池智能充電樁。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是電動汽車蓄電池智能充電樁，包括殼體，接線端子連接電網電源，殼體內設置PLC工控系統，殼體外部設置電動汽車蓄電池組，其特征在于通過導線依次連接接線端子、整流逆變智能模塊和電動汽車蓄電池組，整流逆變智能模塊的控制端設置連接PLC工控系統，接線端子和整流逆變智能模塊之間的導線上設置交流接觸器的觸點，整流逆變智能模塊和蓄電池組之間的導線上設置充電逆變控制開關，交流接觸器和充電逆變控制開關的控制端連接PLC工控系統，PLC工控系統的數據端設置觸摸屏，殼體上設置接線端子、觸摸屏和蓄電池組接口。對蓄電池組進行充電時，交流接觸器接通電網電源，PLC工控系統控制整流逆變智能模塊為整流模式，通過充電逆變控制開關接通蓄電池組開始充電；對蓄電池組進行放電時，蓄電池組輸出電能經過充電逆變控制開關接通輸出直流電，PLC工控模塊控制整流逆變智能模塊為逆變模式，通過交流接觸器連接電網電源，上傳電量。PLC工控系統根據不同蓄電池智能控制充放電過程，充電安全，觸摸屏可視化操作，操作簡單。其中優選方案是所述的PLC工控系統包括SIEMENS-S7PLC芯片，充電逆變控制開關包括中間繼電器和接觸器，中間繼電器的觸點與接觸器的線圈串聯，接觸器的觸點連接在整流逆變智能模塊和蓄電池組之間的導線上，PLC工控系統的輸出端連接中間繼電器的線圈。SIEMENS-S7系列PLC作為核心控制部件，該系列PLC結構緊湊，功能強大，可靠性高，而且擴充性極佳，可方便地實現單機獨立控制、數據采集打印、多機聯網、遠程控制等功能，解決原有充電樁功能單一，操作繁瑣的問題。
所述的蓄電池組與充電逆變控制開關之間的導線上設置電壓傳感器和電流傳感器，電壓傳感器和電流傳感器的輸出端通過信號處理模塊連接PLC工控系統的數據輸入端。通過對蓄電池池電壓、電流等數據的實時采集，經過程序控制，使蓄電池始終處于最佳充電狀態。所述的PLC工控系統設置溫度傳感器，溫度傳感器的輸出端連接PLC工控系統，PLC工控系統設定溫度上限值，蓄電池組溫度超限后，PLC工控系統停機保護。通過對蓄電池組多種信息的采集，尤其是溫度的采集，既可以監控蓄電池組充電過程，也可以監控蓄電池組放電過程，保護充放電過程中安全性，控制充放電過程，避免電池組溫度過高損壞電池，避免過度放電造成安全隱患。 所述的PLC工控系統設置通訊接口連接上位機。本機可單機獨立工作，也可以通過上位機統一管理，方便充放電數據的采集和蓄電池組狀態的分析。所述的PLC工控系統設置控制程序，通過觸摸屏選擇電池類型，然后PLC工控系統控制整流逆變智能模塊進行充電，對免維護蓄電池、鎘鎳蓄電池充電工藝采用恒流一恒壓充電法；對鉛酸開口蓄電池，使用兩步恒流法。通過PLC工控系統的控制，實現對12 400伏之間的各種類型的蓄電池(鉛酸蓄電池、閥控免維護蓄電池、鎘鎳蓄電池組、)進行自動或手動的任意充放電；電壓、電流適應度寬。比傳統的充電時間節省20%左右，節能效果顯著。所述的PLC工控系統記錄和存儲充電時的運行時間、電流、電壓和溫度變化，并且通過觸摸屏顯示。采用觸摸屏作為人機接口，操作都在觸摸屏上實現，所有功能通過中文菜單顯示，界面友好，功能齊全，能實現自動、手動、新電池初充充等多種功能，改變了傳統充電機采用繁瑣的按鈕操作方式。而且，該機在改變充電工藝時只需變換軟件，硬件無需改動。本發明的電動汽車蓄電池智能充電樁所具有的有益效果是通過一體化設置，整體上可以實現I、采用了目前先進的控制系統SIEMENS — S7系列PLC作為核心控制部件，該系列PLC結構緊湊，功能強大，可靠性高，而且擴充性極佳，可方便地實現單機獨立控制、數據采集打印、多機聯網、遠程控制等功能；2、充放電系統采用國內最先進的一體化充放電功率模塊，該模塊結構小巧，性能穩定，DCB (陶瓷覆銅)工藝，充電、放電一體化，而且放電采用對系統電網放電，可自動檢測電網相序,實現對電網無污染放電；3、對免維護蓄電池、鎘鎳蓄電池充電工藝采用最佳優化系數的“恒流-恒壓”充電法；對鉛酸開口蓄電池，使用兩步恒流法，由于充電工藝科學先進，使充電時間大大縮短，能源節約明顯；通過對蓄電池電壓、電流、溫度等數據的實時采集，經過程序控制，使蓄電池始終處于最佳充電狀態；4、通過軟件控制，采用觸摸屏作為人機接口，操作都在觸摸屏上實現，所有功能通過中文菜單顯示，界面友好，功能齊全，能實現自動、手動、新電池初充充等多種功能，改變了傳統充電機采用繁瑣的按鈕操作方式；而且，該機在改變充電工藝時只需變換軟件，硬件無需改動。本發明具有功能完善、外形美觀、人機界面新穎，能實時全面的顯示各運行狀態、功率因數高、節能等特點；自動化程度高，將自動檢測、恒流、恒壓功能、時間設定、階段自動轉換循環等技術融于整個充放電過程；充放電方式科學合理，規格品種齊全，既可以是分臺式，也可以是立式；適用于各種大、中、小容量的酸性、堿性蓄電池、膠體電池的化成、充放電等，以及用于無人值守的工作場所。
圖I為本發明的電氣原理方框具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例做進一步描述如圖I所示，電動汽車蓄電池智能充電樁，包括殼體，接線端子連接電網電源，殼體內設置PLC工控系統，殼體外部設置電動汽車蓄電池組，通過導線依次連接接線端子、整流逆變智能模塊和電動汽車蓄電池組，整流逆變智能模塊的控制端設置連接PLC工控系統，接線端子和整流逆變智能模塊之間的導線上設置交流接觸器的觸點，整流逆變智能模塊和蓄電池組之間的導線上設置充電逆變控制開關，交流接觸器和充電逆變控制開關的控制端連接PLC工控系統，PLC工控系統的數據端設置觸摸屏，殼體上設置接線端子、觸摸屏和蓄電池組接口。 對蓄電池組進行充電時，交流接觸器接通電網電源，PLC工控系統控制整流逆變智能模塊為整流模式，通過充電逆變控制開關接通蓄電池組開始充電；對蓄電池組進行放電時，蓄電池組輸出電能經過充電逆變控制開關接通輸出直流電，PLC工控模塊控制整流逆變智能模塊為逆變模式，通過交流接觸器連接電網電源，上傳電量。PLC工控系統根據不同蓄電池智能控制充放電過程，充電安全，觸摸屏可視化操作，操作簡單。PLC工控系統包括SIEMENS — S7PLC芯片，充電逆變控制開關包括中間繼電器和接觸器，中間繼電器的觸點與接觸器的線圈串聯，接觸器的觸點連接在整流逆變智能模塊和蓄電池組之間的導線上，PLC工控系統的輸出端連接中間繼電器的線圈。SIEMENS — S7系列PLC作為核心控制部件，該系列PLC結構緊湊，功能強大，可靠性高，而且擴充性極佳，可方便地實現單機獨立控制、數據采集打印、多機聯網、遠程控制等功能，解決原有充電樁功能單一，操作繁瑣的問題。蓄電池組與充電逆變控制開關之間的導線上設置電壓傳感器和電流傳感器，電壓傳感器和電流傳感器的輸出端通過信號處理模塊連接PLC工控系統的數據輸入端。通過對蓄電池池電壓、電流等數據的實時采集，經過程序控制，使蓄電池始終處于最佳充電狀態。所述的PLC工控系統設置溫度傳感器，溫度傳感器的輸出端連接PLC工控系統，PLC工控系統設定溫度上限值，蓄電池組溫度超限后，PLC工控系統停機保護。通過對蓄電池組多種信息的采集，尤其是溫度的采集，既可以監控蓄電池組充電過程，也可以監控蓄電池組放電過程，保護充放電過程中安全性，控制充放電過程，避免電池組溫度過高損壞電池，避免過度放電造成安全隱患。PLC工控系統設置通訊接口連接上位機。本機可單機獨立工作，也可以通過上位機統一管理，方便充放電數據的采集和蓄電池組狀態的分析。所述的PLC工控系統設置控制程序，通過觸摸屏選擇電池類型，然后PLC工控系統控制整流逆變智能模塊進行充電，對免維護蓄電池、鎘鎳蓄電池充電工藝采用恒流一恒壓充電法；對鉛酸開口蓄電池，使用兩步恒流法。通過PLC工控系統的控制，實現對12 400伏之間的各種類型的蓄電池(鉛酸蓄電池、閥控免維護蓄電池、鎘鎳蓄電池組、)進行自動或手動的任意充放電；電壓、電流適應度寬。比傳統的充電時間節省20%左右，節能效果顯著。PLC工控系統記錄和存儲充電時的運行時間、電流、電壓和溫度變化，并且通過觸摸屏顯示。采用觸摸屏作為人機接口，操作都在觸摸屏上實現，所有功能通過中文菜單顯示，界面友好，功能齊全，能實現自動、手動、新電池初充充等多種功能，改變了傳統充電機采用繁瑣的按鈕操作方式。而且，該機在改變充電工藝時只需變換軟件，硬件無需改動。工作原理電源采用全控橋式可逆變原理而工作，三相電網(或單相)交流輸入電壓經交流接觸器電源開關進入蓄電池充放電電源后，首先送入隔離降壓變壓器，經隔離降壓后再進入晶閘管智能模塊進行整流，得到降壓后輸入電壓I. 35倍，單相為O. 9倍的直流電壓，然后經平滑濾波后生成平滑的直流電壓，提供給蓄電池組使用。逆變時，通過液晶顯示器面板參數設置，PLC工控系統控制設備進行自動換相，蓄電池組的直流電壓經充電逆變控制開關進入整流逆變智能模塊，逆變成可控的交流電壓，然后回饋到電網上。輸出端分別接有穩壓、限流和穩流、限壓反饋環路，當設置于穩壓狀態時，穩壓和限流電路起作用，當輸出電壓升高或下降時，取樣電壓通過穩壓電路內部電壓跟基準電壓 比較，其誤差信號電壓加到PLC工控系統，使PLC輸出脈寬作相應變化，從而穩定輸出電壓，如負載電流過高時，限流電路工作，使輸出電流限制在限流設定值內。同樣，在穩流狀態下，穩流電路作用，使輸出電流穩定在設定值內，而當過壓時限壓電路使輸出電壓鉗壓在限壓值。當有異常情況(如輸入過壓或欠壓，過流或過熱等)，產生保護信號加到保護控制電路時，保護電路輸出一個電壓加到PLC工控系統，使PLC工控系統停止輸出，同時，點亮故障報警指示燈，引鳴報警器，從而達到保護設備的目的。蓄電池充放電電源控制系統的主要功能可由觸摸屏設置完成。系統運行時，只要通過外擴的觸摸屏輸入控制參數信息(即工藝文件設置)對蓄電池進行充放電控制。在整個系統運行過程中，PLC工控系統通過信號檢測電路檢測運行過程中的電流和電壓參數，并將這些信息實時的顯示在觸摸屏上。當運行過程中遇到鍵盤操作、系統出現故障或者采集到的參數越限時，觸摸屏將自動切換到相關信息的顯示界面中去，以上數據全中文顯示，創建了完好的人機環境。以上實施例是本專利較佳實施方式，本領域技術人員在本專利的思想指引下聯想到的其他變形實施方式，也在本保護范圍內。實驗效果經過一體化設置，本發明整體上，具有和實現了 I. I.采用多檔電壓輸出技術，充電范圍寬、功率因數高。充/放電電壓、充/放電電流在額定范圍內可連續無級調節。I. 2.設置采用液晶觸摸屏輸入方式，直觀明了 ；并且保留手動設置控制功能。1.3.可實現充電、放電、循環控制等多種控制方式。1.4.具有恒壓限流充電、恒流放電等多種充放電功能。1.5.充、放電過程全自動控制，無須人工干預。充電、放電自由切換，無須改變蓄電池極性。1.6.可以允許每臺蓄電池充放電電源獨立的多路控制，每路控制都有一個顯示界面。1.7.備用智能溫控散熱風扇，機內散熱可自動控制。1.8.具有過壓、過載、短路等完善的故障保護和報警功能。
I. 9.設備具備斷電后程序和數據保存、記憶功能，具備暫停后再開機可繼續執行程序功能。設定的程序可根據需要進行調出查看和修改。I. 10.各階段的轉換支持優先轉換，即當在一個工作階段同時設定兩種或兩種以上的轉化條件時，先達到的一個優先，此時可不必等所有設置都同時達到，而直接轉換到下一工藝狀態。I. 11.顯示屏可實時監控顯示工作階段、充電電壓、充電電流、電池充入容量、累計充電時間、故障發生信息等內容。I. 12.控制系統預留通訊端口，可以方便以后增加存儲、打印設置的工作參數、運行狀態等，以便能夠遠程集中控制。技術指標
2. I、工作溫度-20 50°C ;貯存溫度_40 70°C ;2. 2、相對濕度:彡 90%(40±2°C );大氣壓力(70 106) kPa ；2. 3、輸入電壓AC380V，頻率50Hz輸出電壓調節范圍DC O 400V±2V輸出電流調節范圍DC O 240A±2A放電電流調節范圍DC O 240A±2A2. 4、效率彡 92%2. 5、功率因數彡O. 852. 6、整機過熱保護閾值80 85 °C2. 7、充電過壓保護鉛酸蓄電池超過標稱電壓I. 35倍免維護蓄電池超過標稱電壓I. 25倍鎘鎳蓄電池超過標稱電壓I. 2倍安全保護功能a電池反接保護b輸出短路保護c過流保護2. 8、絕緣電阻彡20ΜΩ2. 9、輸入對機殼耐壓彡AC1500V2. 10、輸入對輸出耐壓彡AC1500V ;輸出對機殼耐壓彡AC1500V2. 11、平均無故障時間彡30000h2. 12、冷卻方式風冷。
權利要求
1.一種電動汽車蓄電池智能充電樁，包括殼體，接線端子連接電網電源，殼體內設置PLC工控系統，殼體外部設置電動汽車蓄電池組，其特征在于通過導線依次連接接線端子、整流逆變智能模塊和電動汽車蓄電池組，整流逆變智能模塊的控制端設置連接PLC工控系統，接線端子和整流逆變智能模塊之間的導線上設置交流接觸器的觸點，整流逆變智能模塊和蓄電池組之間的導線上設置充電逆變控制開關，交流接觸器和充電逆變控制開關的控制端連接PLC工控系統，PLC工控系統的數據端設置觸摸屏，殼體上設置接線端子、觸摸屏和蓄電池組接口。
2.根據權利要求I所述的電動汽車蓄電池智能充電樁，其特征在于所述的PLC工控系統包括SIEMENS - S7PLC芯片，充電逆變控制開關包括中間繼電器和接觸器，中間繼電器的觸點與接觸器的線圈串聯，接觸器的觸點連接在整流逆變智能模塊和蓄電池組之間的導線上，PLC工控系統的輸出端連接中間繼電器的線圈。
3.根據權利要求I所述的電動汽車蓄電池智能充電樁，其特征在于所述的蓄電池組與充電逆變控制開關之間的導線上設置電壓傳感器和電流傳感器，電壓傳感器和電流傳感器的輸出端通過信號處理模塊連接PLC工控系統的數據輸入端。
4.根據權利要求I所述的電動汽車蓄電池智能充電樁，其特征在于所述的PLC工控系統設置溫度傳感器，溫度傳感器的輸出端連接PLC工控系統，PLC工控系統設定溫度上限值，蓄電池組溫度超限后，PLC工控系統停機保護。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的電動汽車蓄電池智能充電樁，其特征在于所述的PLC工控系統設置通訊接口連接上位機。
6.根據權利要求1、2、3或4所述的電動汽車蓄電池智能充電樁，其特征在于所述的PLC工控系統設置控制程序，通過觸摸屏選擇電池類型，然后PLC工控系統控制整流逆變智能模塊進行充電，對免維護蓄電池、鎘鎳蓄電池充電工藝采用恒流一恒壓充電法；對鉛酸開口蓄電池，使用兩步恒流法。
7.根據權利要求1、2、3或4所述的電動汽車蓄電池智能充電樁，其特征在于所述的PLC工控系統記錄和存儲充電時的運行時間、電流、電壓和溫度變化，并且通過觸摸屏顯示。
全文摘要
電動汽車蓄電池智能充電樁，屬于蓄電池智能充放電設備領域。包括殼體內設置PLC工控系統，殼體外部設置電動汽車蓄電池組，其特征在于通過導線依次連接接線端子、整流逆變智能模塊和電動汽車蓄電池組，整流逆變智能模塊的控制端設置連接PLC工控系統，進線導線上設置交流接觸器觸點，整流逆變智能模塊和蓄電池組之間導線上設置充電逆變控制開關，交流接觸器和充電逆變控制開關的控制端連接PLC工控系統，PLC工控系統的數據端設置觸摸屏，殼體上設置接線端子、觸摸屏和蓄電池組接口。本發明適應多種蓄電池，如鉛酸蓄電池、免維護蓄電池、鎳鎘蓄電池、磷酸鐵鋰蓄電池等，并且保護電動汽車蓄電池，快速充電，充電飽滿，安全性能高，使用壽命長，操作簡單。
文檔編號H02J7/04GK102969777SQ20121049246
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者郭源生, 石光峰, 董義鵬, 郭文杰, 李明賢 申請人:郭源生, 石光峰, 董義鵬, 郭文杰, 李明賢