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大功率智能充電機
來源： 北京交通大學
作者：產(chǎn)學研科技成果轉(zhuǎn)化中心
日期：
2014-06-08
項目簡介：針對電動汽車充電要求快速，可靠，充電過程復雜等特點，開發(fā)出一系列大功率電動汽車用充電機。在高頻大功率開關(guān)電源的基礎(chǔ)上，加入一套完善的控制系統(tǒng)和保護機制，能夠使電池的充電過程最優(yōu)化和多樣化。可以適應(yīng)不同類型電池充電的要求。同時根據(jù)大量的實踐經(jīng)驗，對電動汽車充電過程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為誤操作，作了完善的保護。充電機配置友好的人機界面，方便操作人員使用。
目前，已經(jīng)形成產(chǎn)品的有10kW、30kW、50kW 三種類型的充電機。其中北京市公交電動汽車運行示范線采用我們研發(fā)的30kW 充電機30 臺（可并聯(lián)使用）。密云電動汽車運行示范線采用我們研發(fā)的50kW 充電機10 臺（配有觸摸屏）。10kW 充電機主要應(yīng)用于鐵路系統(tǒng)，目前已經(jīng)有多個鐵路局的機務(wù)段和車輛段采用我們研發(fā)的10kW 充電機。
技術(shù)特點：
（1）高頻化，小型化對于充電機的主電路部分，我們采用先進的高頻開關(guān)電源技術(shù)，主開關(guān)器件主要采用IGBT，提高開關(guān)頻率，使充電機相對老式相控充電機體積和重量大大縮小，同時主電路所產(chǎn)生的噪音也大為降低。
（2）高安全性，因為電動汽車充電涉及到充電操作人員、司機、乘客等人員安全，所以我們設(shè)計的充電機都采用隔離式主電路，主要的隔離變壓器的耐壓等級可達DC4000V，同時有良好的接地設(shè)計保證人身安全。
（3）高可靠性，我們在研發(fā)中，始終把產(chǎn)品的可靠性放在第一位，通過大量的各種試驗和長期的實踐運行不斷改進，使我們的產(chǎn)品有很好的可靠性，高的電磁兼容性。
（4）高度智能化控制，在電動汽車充電過程中，為達到最優(yōu)化的充電效果和最短的充電時間，以及不同的充電需要，我們設(shè)計了一套行之有效控制系統(tǒng)，以高可靠性16 位CPU 為基礎(chǔ)，可以完成整個充電過程的自動化，無需人工干預。在整個充電過程中可采用不同的充電模式，不同的參數(shù)，可以將不同的充電模式和參數(shù)組合，一旦參數(shù)和模式整定完，整個充電過程完全由控制系統(tǒng)完成。同時在充電過程中實時計算輸入電能和輸出電能，防止電池過充電。
（5）完善的通信接口，充電機帶有485、232 以及CAN 接口，485 和232 接口可用于大量充電機組成一個充電站的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，可通過上位機實現(xiàn)對所有充電機的遙控、遙測等功能。CAN 接口可以和車輛或地面的電池管理系統(tǒng)相連接，可以和電池管理系統(tǒng)做到數(shù)據(jù)共享，這樣更加智能的充電和充電過程中的電池安全和人身安全。
（6）完善的上位機軟件，為了充電機集中控制和數(shù)據(jù)統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析，我們研發(fā)了功能強大的計算機監(jiān)控軟件，可同時監(jiān)控128 臺甚至更多的充電機，不僅可以監(jiān)視充電機運行參數(shù)，還可以控制充電機的運行和停機和修改充電機的運行參數(shù)。本軟件有數(shù)據(jù)記錄功能，可以記錄每次充電的所消耗的電能，畫出充電機的充電曲線，記錄電池的充電循環(huán)次數(shù)以及充電過程中發(fā)生的故障。所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)都可形成報表并打印。
（7）高電壓、電流控制精度，電池對充電機輸出電壓和電流的控制精度有很高的要求，例如：鋰電池對充電機的輸出電壓的范圍有很高的精度，為保證充電過程中的電池安全，本充電機對輸出電壓和輸出電流有很高的控制精度，電壓和電流控制精度可達1％內(nèi)，同時控制系統(tǒng)會自動補償充電線和充電插頭中的線路壓降，保證電池側(cè)的輸出電壓精度。
（8）完善的人為故障保護，在充電機的使用過程中，所出現(xiàn)的故障90％由人為所致，根據(jù)長期的使用經(jīng)驗，本充電機對各種人為故障作了相應(yīng)的保護。例如：電池極性反接，本充電機內(nèi)部帶有電池反接保護電路，即使輸出電池極性接反，也不會形成短路和充電機損壞，同時充電機會提示故障代碼方便操作人員查找故障原因。再例如：經(jīng)常出現(xiàn)車輛正在充電，司機就駕駛車輛行駛，而造成充電插頭損害，本充電機帶有充電工作信號，一旦充電插頭連接到車輛上，充電工作信號有效，車輛控制系統(tǒng)可根據(jù)此信號，禁止車輛啟動。同時充電機接受車輛的禁止充電信號，若此信號無效，即使操作人員運行充電機，充電機也不會啟動，保證司機、車輛維修人員和乘客的安全。
（9）很強的充電適應(yīng)型，本充電機的輸出電壓范圍可根據(jù)用戶的要求定制，同時輸出電壓的可調(diào)范圍很寬。
對于輸出電流的不同，所有充電機均有并聯(lián)功能，可以多臺充電機并聯(lián)工作，提高充電機的輸出電流。
技術(shù)指標：
（1）使用環(huán)境溫度可根據(jù)用戶需要定制。
民品級：－0℃～＋55℃
工業(yè)級：－20℃～＋55℃
（2）輸入電源可根據(jù)用戶需要定制
a、三相AC380±20％
b、直流輸入（最高可達800V）
（3）輸出電壓可根據(jù)用戶需要定制，最高可達500VDC
（4）輸出電流可根據(jù)用戶需要定制，最大可到300A
（5）效率滿載效率可達90％
（6）功率因數(shù)滿載功率因數(shù)可達90％
應(yīng)用范圍：使用于各種電池的充電和測試以及維護，同時也可作為通用直流電源。
市場前景：目前電動汽車領(lǐng)域剛剛起步，對于充電設(shè)備的研究和生產(chǎn)廠家很少，掌握有成熟的技術(shù)核心的廠家更少，隨著電動汽車的使用量的增加，充電機作為電動汽車的必備設(shè)備的應(yīng)用量會逐漸增加，同時因為科技含量高，生產(chǎn)廠家少，產(chǎn)品的利潤率比較高。應(yīng)該有很好的市場前景。
效益分析：按目前的市場情況和發(fā)展趨勢，按年產(chǎn)500 臺電源的產(chǎn)量計算，利潤可到1500 萬元。
合作方式：技術(shù)轉(zhuǎn)讓；技術(shù)合作；產(chǎn)品代理。
對投資者的要求：有良好市場運作能力，充足的資金，最好有一定的技術(shù)開發(fā)能力和生產(chǎn)能力。
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