直流充电双枪输出功率调度装置和充电机的制作方法

1.本实用新型涉及一种充电机，更具体地说，涉及一种直流充电双枪输出功率调度装置和充电机。


背景技术：

2.充电机分为单枪输出和双枪输出，现有双枪输出充电机中，各充电枪的母线上通常配置固定功率的电源模块，充电机内部不能调拨电源模块以调度充电枪的输出功率。
3.中国专利文献cn 207809088u公开了一种利用直流接触器实现任意功率调度的双枪直流充电机，在该充电机中，n个电源模块，在相邻的两电源模块之间设置功率调度直流接触器，通过控制功率调度直流接触器的通断而使相邻两电源模块并联连接或者相互断开。两把充电枪连接的直流母线各自通过输出直流接触器对应与第一电源模块和第n电源模块连接。
4.在上述文献所公开的技术中，可以通过控制输出直流接触器和功率调度直流接触器的通断，可将n个电源模块任意调度挂载在两充电枪连接的直流母线上。但是在该技术方案中，进行双枪输出对两台电动车辆进行充电时，需要将n-1个功率调度直流接触器中的至少一个断开，否则可能会由于两台车辆上的电池电压不同而在两台车辆电池之间形成环流，造成电池及充电设备损坏。上述技术方案在双枪输出充电时，功率调度单元依靠软件运行控制相关的功率调度直流接触器通断，避免出现电池间出现环流。但当程序出现错误时则有可能在充电中的两车辆电池之间形成环流。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是现有充电机双枪输出时可能因故障而引起的电池间环流风险的问题而提供一种直流充电双枪输出功率调度装置和充电机，避免因故障而引起的电池间环流风险。
6.本实用新型为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种直流充电双枪输出功率调度装置，其包括低压控制电源、控制单元、依次排列的n+1个电源模块，每相邻两电源模块之间设置有使两相邻所述电源模块并联连接或者相互断开的功率调度直流接触器；连接第一充电枪的第一直流母线通过第一输出直流接触器与第一电源模块连接，连接第二充电枪的第二直流母线通过第二输出直流接触器与第n+1个电源模块连接，n≥1；其特征在于还包括互锁装置；
7.所述互锁装置包括第一输出控制继电器、第二输出控制继电器、n个功率调度控制继电器、第一中间继电器和第二中间继电器；
8.所述第一输出控制继电器、第二输出控制继电器、n个功率调度控制继电器均为单刀双掷继电器且各电磁线圈均与所述控制单元相应控制端电连接、各动触点均与低压控制电源正极电连接、各第二静触点相互电连接后经第一中间继电器触点与第一输出直流接触器的电磁线圈一端电连接和经第二中间继电器触点与第二输出直流接触器的电磁线圈一
端电连接；
9.n个功率调度控制继电器的第一静触点与n个功率调度直流接触器的电磁线圈一端一对一地对应电连接；
10.第一输出控制继电器的第一静触点与第一中间继电器的电磁线圈一端电连接；第二输出控制继电器的第一静触点与第二中间继电器的电磁线圈一端电连接；
11.各直流接触器的电磁线圈、第一中间继电器的电磁线圈、第二中间继电器的电磁线圈另一端均接入低压控制电源负极。
12.在本实用新型中，若双枪同时输出对两台车辆分别充电时，控制单元控制第一输出控制继电器和第二输出控制继电器均得电闭合，第一输出控制继电器和第二输出控制继电器的动触点与第一静触点闭合，n个所述功率调度控制继电器中必须要有一个继电器处于动触点与第二触点闭合，使得第一输出控制继电器的动触点和第二输出控制继电器的动触点通过动触点与第二触点闭合的功率调度控制继电器与低压控制电源正极连接，第一输出直流接触器和第二输出直流接触器的线圈得电而闭合，而动触点与第二触点闭合的功率调度控制继电器的第一静触点所连接的功率调度直流接触器由于电磁线圈不得电而处于断开状态，从而使得第一直流母线与第二直流母线处于断开状态，充电机通过两充电枪同时输出对两台车辆进行充电时不会在两车辆电池之间发生环流风险。倘若控制单元由于运行程序错误，其控制输出电流使得控制第一输出控制继电器、第二输出控制继电器以及n个功率调度控制继电器的各继电器的动触点各自与对应的第一静触点闭合，虽然n个功率调度直流接触器的电磁线圈均得电而闭合，但是由于第一输出控制继电器的动触点和第二输出控制继电器的动触点不能通过功率调度控制继电器与低压控制电源的正极连通，致使第一输出直流接触器和过第二输出直流接触器的电磁线圈均不得电而都处于断开状态，与充电枪连接的直流母线与所有的电源模块都处于断开状态，不能对车辆充电。
13.本实用新型中，通过互锁装置将第一输出直流接触器和第二输出直流接触器同时闭合与n个功率调度控制继电器中必须有一个功率调度直流接触器处于断开状态形成互锁关系，从而避免充电机在双枪输出充电时因程序出错而在两充电电池间形成环流的风险。
14.上述直流充电双枪输出功率调度装置中，所述第一输出控制继电器、第二输出控制继电器、n个功率调度控制继电器中各继电器的第二静触点为常闭触点，各第一输出直流接触器、第二输出直流接触器、n个功率调度直流接触器中各直流接触器为常开型接触器，也即各直流接触器的常态均为断开状态。第一中间继电器和第二中间继电器为常开型继电器。
15.上述直流充电双枪输出功率调度装置中，第一输出直流接触器、第二输出直流接触器、n个功率调度直流接触器中各接触器均包括与电源模块正极连接的正极直流接触器和与电源模块负极连接的负极直流接触器，正极直流接触器的电磁线圈与负极直流接触器的电磁线圈并联连接。
16.上述直流充电双枪输出功率调度装置中，第一输出直流接触器、第二输出直流接触器、n个功率调度直流接触器中各直流接触器设置有接触器状态反馈电路，各直流接触器的接触器状态反馈电路包括对应直流接触器中正极直流接触器的辅助触点和负极直流接触器的辅助触点，每个接触器的辅助触点的两接线端中的一端与低压控制电源正极电连接，另一端与控制单元中对应的接触器状态反馈信号接线端电连接。或者各直流接触器的
接触器状态反馈电路包括对应直流接触器中正极直流接触器的辅助触点和负极直流接触器的辅助触点，正极直流接触器的辅助触点和负极直流接触器的辅助触点串联后的两端分别与低压控制电源正极和控制单元中对应的反馈信号接线端电连接。当直流接触器闭合时，该输出直流接触器的辅助触点也闭合，与该输出直流接触器对应的接触器状态反馈电路导通，向低压控制电源正极的电位传递至控制单元。
17.上述直流充电双枪输出功率调度装置中，所述第一输出控制继电器、第二输出控制继电器、n个功率调度控制继电器均布置在所述控制单元的系统控制板上。
18.本实用新型为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种充电机，其特征在于具有前述的直流充电双枪输出功率调度装置。
19.本实用新型与现有技术相比，本实用新型通过互锁装置将双枪同时输出充电与n个功率调度控制继电器中必须有一个处于断开形成互锁，从而避免充电机在双枪输出充电时因程序出错而在两充电电池间形成环流的风险。
附图说明
20.图1是本实用新型直流充电双枪输出功率调度装置的电路原理图。
21.图中零部件名称及序号：
22.第一直流母线11、第二直流母线12、第一输出直流接触器21、接触器状态反馈电路211、第二输出直流接触器22、功率调度直流接触器30、电源模块40、第一输出控制继电器51、第二输出控制继电器52、功率调度控制继电器60、系统控制板70、接触器状态反馈接线端子71、低压控制电源80、第一中间继电器91、第二中间继电器92。
具体实施方式
23.下面结合附图说明具体实施方案。
24.在本实施例中的充电机中，直流充电双枪输出功率调度装置如图1所示，其包括低压控制电源80、控制单元(图中未示)、电源模块40、直流接触器、互锁装置等。
25.低压控制电源80为通常为12伏直流电源或者是其他电压的安全电压直流电源，为各继电器和接触器的电磁线圈提供电能。
26.电源模块40为n+1个，n≥1，可根据需要进行配置数量。n+1个电源模块40分依次排列布置。
27.直流接触器包括第一输出直流接触器21、第二输出直流接触器22和n个功率调度直流接触器30。各直流接触器为常开型直流接触器。在相邻的两个电源模块40之间布置一个功率调度直流接触器30，各功率调度直流接触器30的闭合或者断开对应地将与该功率调度直流接触器30连接的相邻两个电源模块40并联连接或者断开。
28.连接第一充电枪(图中未示出)的第一直流母线11通过第一输出直流接触器21与第一个电源模块30连接。第一输出直流接触器21断开时，第一直流母线11不与任何电源模块30连通，第一充电枪没有输出；第一输出直流接触器21闭合时，第一直流母线11通过第一输出直流接触器21与第1个电源模40块连通，第一充电枪具有充电功率输出。
29.连接第二充电枪(图中未示出)的第二直流母线12通过第二输出直流接触器22与第n+1个电源模块40连接，第二输出直流接触器断开时，第二直流母线不与任何电源模块连
通，第二充电枪没有输出；第二输出直流接触器闭合时，第二直流母线通过第二输出直流接触器与第n+1个电源模块连通，第二充电枪具有充电功率输出。
30.第一输出直流接触器21包括正极直流接触器ka2h和负极直流接触器ka2l，正极直流接触器ka2h的电磁线圈和负极直流接触器ka2l的电磁线圈并联连接，正极直流接触器ka2h的主触点两接线端分别与第一直流母线中的正极母线dc+和第一个电源模块40的正极电连接，负极直流接触器ka2l的主触点两接线端分别与第一直流母线11中的负极母线dc-和第一个电源模块40的负极电连接。
31.第二输出直流接触器12包括电磁线圈并联连接的正极直流接触器kb2h和负极直流接触器kb2l，正极直流接触器kb2h与第二直流母线12中的正极母线dc+和第n+1个电源模块40的正极电连接，负极直流接触器kb2l与第二直流母线12中的负极母线dc-和第n+1个电源模块40的负极电连接。
32.各功率调度直流接触器同样包括电磁线圈并联连接的正极直流接触器和负极直流接触器，正极直流接触器与相邻两电源模块的正极连接，负极直流接触器与相邻两电源模块的负极电连接。
33.在第一输出直流接触器21具有接触器状态反馈电路211，该接触器状态反馈电路211包括正极直流接触器ka2h的辅助触点和负极直流接触器ka2l的辅助触点，正极直流接触器ka2h的辅助触点和负极直流接触器ka2l的辅助触点串联连接后，其一端与低压控制电源80的正极连接，另一端接入控制单元上的对应接触器状态反馈接线端子71上。当第一输出直流接触器21的电磁线圈通电闭合时，直流接触器的辅助触点闭合，接触器状态反馈电路211导通，控制单元上与第一输出直流接触器21对应的接触器状态反馈输入端接收到低压控制电源80正极电位信号。上述结构中，正极直流接触器ka2h和负极直流接触器ka2l共用一路接触器状态反馈电路211，在具体实施时，也可以分开而使用两路接触器状态反馈电路反馈正极直流接触器ka2h和负极直流接触器ka2l的状态，即正极直流接触器的辅助触点和负极直流接触器的辅助触点各自与低压控制电源正极和控制单元上对应接触器状态反馈接线端电连接，形成两路电路，分别反馈正极直流接触器和负极直流接触器的状态。
34.在第二输出直流接触器以及各个功率调度直流接触器上均具有与第一输出直流接触器上接触器状态反馈电路相同结构的接触器状态反馈电路。
35.互锁装置包括均为第一输出控制继电器51、第二输出控制继电器52、n个功率调度控制继电器60、第一中间继电器91和第二中间继电器92。第一中间继电器91和第二中间继电器92布置在充电机的机箱中，其他各继电器布置在控制单元的系统控制板70上。
36.第一输出控制继电器51、第二输出控制继电器52、各功率调度控制继电器60均为单刀双掷继电器，且各继电器的电磁线圈与控制单元相应控制端电连接，各动触点a均与低压控制电源正极电连接、各第二静触点c相互电连接后经第一中间继电器91的触点与第一输出直流接触器21的电磁线圈一端电连接，另外各第二静触点c相互电连接后还经第二中间继电器92的触点与第二输出直流接触器22的电磁线圈一端电连接。
37.n个功率调度控制继电器60的第一静触点b与n个功率调度直流接触器30的电磁线圈一端一对一地对应电连接。
38.第一输出控制继电器51的第一静触点b与第一中间继电器91的电磁线圈一端电连接；第二输出控制继电器52的第一静触点b与第二中间继电器92的电磁线圈一端电连接。
39.各直流接触器30的电磁线圈、第一中间继电器91的电磁线圈、第二中间继电器92的电磁线圈另一端均接入低压控制电源80的负极。
40.第一输出控制继电器51、第二输出控制继电器52、各功率调度控制继电器60中各继电器的第二静触点c为常闭触点，第一静触点b为常开触点，第一中间继电器91和第二中间继电器92为常开型继电器。
41.本实施例还提供一种双枪输出的充电机，该充电机包含上述的直流充电双枪输出功率调度装置。
42.本实施例中，直流充电双枪输出功率调度装置的工作原理如下：
43.1、双枪闲置。
44.两枪均不输出充电，控制单元控第一输出控制继电器51和第二输出控制继电器52均断电，第一中间继电器和第二中间继电器因电磁线圈处于断电状态二处于断开状态，第一输出直流接触器21和第二直流接触器22的电磁线圈均不通电，两充电枪均与所有电源模块断开连接。
45.2、单枪充电。
46.第一充电枪输出充电，第二充电枪不充电。控制单元控制第一输出控制继电器51通电、第二输出控制继电器52断电。第一输出控制继电器51的动触点a与第一静触点b闭合，第一中间继电器得电而触点闭合，第二输出控制继电器52的动触点a与第二静触点c闭合使得低压控制电源正极经第二输出控制继电器52的动触点a与第二静触点c、第一中间继电器的触点与第一输出直流接触器的电磁线圈导通，第一输出直流接触器因其电磁线圈通电而闭合，第一充电枪通过第一直流母线11经第一输出直流接触器21与第一个电源模块40连通，向外输出充电电流。相应地，由于第二输出控制继电器52的动触点a与第一静触点b断开，第二中间继电器的电磁线圈与低压控制电源正极之间为断路，第一中间继电器的触点断开，第二输出直流接触器22因其电磁线圈不得电而断开，连接第二充电枪的第一直流母线12与第n+1个电源模块断开40连接，第二充电枪不能向外输出充电流量。控制单元运行程序输出控制电流，使自第一个电源模块起至第m个功率调度控制继电器60的电磁线圈得电，该m个功率调度直流接触器30因电磁线圈得电而闭合，第1个至第m+1个共计m+1个电源模块挂载在第一直流母线11上，通过第一充电枪对车辆进行充电，其中m为整数且0≤m≤n。
47.同理，第二充电枪输出充电，第一充电枪不充电，控制单元通过输出控制电流使得第二输出直流接触器22闭合，第一输出直流接触器21断开，靠近第n+1个电源模块30的m个功率调度控制继电器闭合，通过控制相应的功率调度控制继电器60，使挂载在第二直流母线上的m+1个电源模块通过第二充电枪对车辆进行充电。
48.3、双枪充电。
49.控制单元控制第一输出控制继电器51和第二输出控制继电器52通电，第一输出控制继电器51和第二输出控制继电器52均是动触点a与第一静触点b闭合，第一中间继电器和第二中间继电器因各自的电磁线圈通电而使其触点闭合。
50.控制单元依据程序运行结果控制n个功率调度控制继电器中的某个功率调度控制继电器，例如控制第m个功率调度控制继电器断开，第m个功率调度控制继电器的动触点与第二触点闭合，使得低压控制电源正极经第m个功率调度控制继电器的动触点与第二触点、第一中间继电器的触点与第一输出直流接触器21的电磁线圈导通，第一输出直流接触器21
闭合。同时低压控制电源正极经第m个功率调度控制继电器的动触点与第二触点、第二中间继电器的触点与第二输出直流接触器22的电磁线圈导通，第二输出直流接触器21闭合。与第m个功率调度控制继电器对应的第m个功率调度直流接触器因其电磁线圈断电而处于断开状态，第一输出直流接触器与第m个功率调度直流接触器之间的电源模块挂载在在第一直流母线上，通过第一充电枪对车辆进行充电。第二输出直流接触器与第m个功率调度直流接触器之间的电源模块挂载在在第二直流母线上，通过第二充电枪对车辆进行充电。挂载在第一直流母线和第二直流母线上的电源模块的总数等于充电机配备的电源模块总数。
51.双枪充电时，控制单元也可向n个功率调度控制继电器中的多个输出控制电流，对应地使多个功率调度直流接触器30断开。第一输出直流接触器21与离其最近且处于断开状态下的功率调度直流接触器30之间的电源模块40挂载在第一直流母线11上，通过第一充电枪对车辆进行充电。第二输出直流接触器22与离其最近且处于断开状态下的功率调度直流接触器30之间的电源模块40挂载在第二直流母线12上，通过第二充电枪对车辆进行充电。挂载在第一直流母线11和第二直流母线12上的电源模块30的总数小于充电机配备的电源模块总数。
52.在双枪输出充电时，若控制单元运行程序出错，控制单元输出控制电流使得第一输出控制继电器51、第二输出控制继电器52以及n个功率调度控制继电器60的电磁线圈均得电，各继电器的动触点a均与第一静触点b闭合，第一中间继电器的电磁线圈和第二中间继电器的电磁线圈均不能与低压控制电源80的正极导通，致使第一中间继电器和第二中间继电器均断开，第一输出直流接触器21和过第二输出直流接触器22均因电磁线圈均不得电而都处于断开状态，与充电枪连接的直流母线与所有的电源模块都处于断开状态，不能对车辆充电。从而避免充电机在双枪输出充电时因程序出错二在两充电电池间形成环流的风险。
53.在本实用新型中，通过互锁装置将第一输出直流接触器和第二输出直流接触器同时闭合与n个功率调度控制继电器中必须有一个功率调度控制继电器处于断开状态形成互锁关系，从而避免充电机在双枪输出充电时因程序出错而在两充电电池间形成环流的风险。该互锁装置由继电器构成，为机械硬件互锁，可靠性高，即使控制单元运行程序出错也能避免两充电电池间的环流风险。