本發(fā)明涉及電動汽車直流充電技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種超級電容城市客車充電站。

背景技術(shù)：

超級電容是近幾年發(fā)展起來的一種能夠快速大容量儲能的器件，具有大功率充、放電的特性，是一種介于電容器與電池的新型儲能器件。

隨著超級電容的發(fā)展，越來越多的城市客車選擇以超級電容為動力源，但目前超級電容城市客車的充電站產(chǎn)品少同時存在著諸多不足。目前市場上大多數(shù)的超級電容城市客車充電站采用的是一體式設(shè)計，即采用可控硅或者絕緣柵雙極型晶體管做為主功率器件進行整體化設(shè)計，當電源出現(xiàn)某個器件損壞則會使得整個充電站運轉(zhuǎn)不起來，容錯性較差。當有擴容需求時不能夠快速的投入使用，擴容性差。然而超級電容城市客車是需要頻繁充電的，如果充電站運行不起來，會使得城市客車停運，造成較大的經(jīng)濟損失。同時這種充電站還存在著起始充電時電源與超級電容存在著較大的壓差，對電源與超級電容都具有較大的沖擊。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種超級電容城市客車充電站，可以有效解決背景技術(shù)中存在的問題。

實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種超級電容城市客車充電站，其特征在于：包括人機交互觸摸屏、電能計量模塊、可調(diào)直流電源模塊和主控制模塊，所述可調(diào)直流電源模塊的輸入端連接380V交流電源，380V交流電源與可調(diào)直流電源模塊的輸入端之間依次串接有總斷路器和交流接觸器，可調(diào)直流電源模塊的輸出端連接有輸出繼電器，輸出繼電器的輸出端用于連接超級電容。

所述電能計量模塊連接在輸出繼電器與超級電容之間，用于獲取直流端的電流、電壓以及電能數(shù)據(jù)；所述人機交互觸摸屏與主控制模塊連接；所述可調(diào)直流電源模塊連接在主控制模塊的輸出端。

進一步地，可調(diào)直流電源模塊包括多個分路斷路器，分路斷路器的輸入端相互并聯(lián)、并連接在交流接觸器的輸出端，分路斷路器的輸出端分別串接有可控開關(guān)電源，可控開關(guān)電源的控制端分別連接主控制模塊，可控開關(guān)電源的輸出端之間相互并聯(lián)、并與輸出繼電器的輸入端連接。

進一步地，輸出繼電器的負極端串接有分流器。

進一步地，電能計量模塊的電流檢測端連接在分流器的兩端，電能計量模塊的電壓檢測端連接在超級電容的正極端和負極端之間。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明能夠滿足超級電容城市客車的高功率充電，即使某個可控開關(guān)電源損壞不影響整個充電站的運行，具有很好的容錯性，維護性好。

本發(fā)明在起始充電時，通過電能計量模塊檢測超級電容電壓，并作為可調(diào)直流電源模塊的指令電壓，當可調(diào)直流電源模塊達到超級電容電壓時才閉合輸出繼電器，達到零壓差的效果，對電源模塊以及超級電容無沖擊。

本發(fā)明根據(jù)超級電容城市客車所需的最大供電功率，計算出所需可控開關(guān)電源的數(shù)量，所有可控開關(guān)電源并聯(lián)，在擴容時只需要增加相對應(yīng)的可控開關(guān)電源模塊的數(shù)量即可，能夠較為容易的進行擴容改造，只需要增加電源模塊即可。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工作原理圖；

圖2為本發(fā)明的工作流程圖；

圖3是本發(fā)明的人機交互觸摸屏的參數(shù)設(shè)置界面。

圖4是本發(fā)明的人機交互觸摸屏的參數(shù)運行界面。

具體實施方式

本發(fā)明以一個700V500A的超級電容城市客車充電站為例，對其具體說明：

如圖1所示，本發(fā)明包括人機交互觸摸屏1、電能計量模塊2、可調(diào)直流電源模塊3和主控制模塊4，可調(diào)直流電源模塊3的輸入端連接380V交流電源，380V交流電源與可調(diào)直流電源模塊3的輸入端之間依次串接有總斷路器5和交流接觸器6，可調(diào)直流電源模塊3的輸出端連接有輸出繼電器7，輸出繼電器的負極端串接有分流器8，輸出繼電器7的輸出端用于連接超級電容9。

可調(diào)直流電源模塊3包括25個分路斷路器10和25個可控開關(guān)電源11，因為本實施例的可控開關(guān)電源11采用英可瑞的EVR700-15000可控開關(guān)電源，最高輸出電壓為750V，最高輸出電流為20A，因此需要25個該開關(guān)電源來滿足700V500A的超級電容的充電要求。

25個分路斷路器10的輸入端相互并聯(lián)、并連接在交流接觸器6的輸出端，每個分路斷路器10的輸出端分別串接1個可控開關(guān)電源11，可控開關(guān)電源11的控制端分別連接主控制模塊4，可控開關(guān)電源11的輸出端之間相互并聯(lián)、并與輸出繼電器7的輸入端連接。

電能計量模塊2的電流檢測端連接在分流器8的兩端，電能計量模塊2的電壓檢測端連接在超級電容9的正極端和負極端之間，電能計量模塊9用于獲取直流端的電流、電壓以及電能數(shù)據(jù)。

人機交互觸摸屏1與主控制模塊4連接，可以設(shè)定超級電容城市客車充電的電流電壓，以及截止電流，充電時間，充電站的整體參數(shù)等，具體如下：

圖3是本發(fā)明的人機交互觸摸屏的參數(shù)設(shè)置界面，包括客戶配置信息和出廠配置信息，客戶配置信息包括充電截止電流，最長充電時間、電池（即超級電容）啟動電壓以及管理密碼，還將超級電容充電分為四個不同階段（階段一、階段二、階段三、階段四），每個階段設(shè)定對應(yīng)的電流電壓，上述參數(shù)均可以根據(jù)實際情況設(shè)定。

出廠配置信息包括模塊分組、單組數(shù)量、模塊最高電壓、模塊最低電壓、模塊最大電流、多組間模塊連接方式、單組內(nèi)模塊連接方式、整機最高電壓、整機最低電壓和整機最大電流；其中相互串接的380V交流電源、總斷路器5、交流接觸器6、可調(diào)直流電源模塊3、輸出繼電器7組成一個模塊組，本發(fā)明可以有由多個模塊組成；單組數(shù)量是指每個模塊組中可控開關(guān)電源11的數(shù)量。

圖4是本發(fā)明的人機交互觸摸屏的參數(shù)運行界面，用于在充電站工作時，顯示超級電容四個階段充電的電流電壓、輸出電壓、輸出電流、累計電量、充電時間，同時還設(shè)置有停止充電按鈕。

圖2示出了本發(fā)明的充電流程，主要包括下列步驟：

步驟001 先將超級電容9連接在輸出繼電器7的輸出端，電能計量模塊2獲取超級電容城市客車的超級電容9正、負兩端的電壓，并將信號發(fā)送給主控制器4；同時人機交互觸摸屏1向主控制器4發(fā)送超級電容最低啟動電壓；

步驟002 主控制器4得到電能計量模塊2發(fā)送的實時超級電容9的電壓，并且主控制器4得到人機交互觸摸屏1發(fā)送的電池最低啟動電壓后，主控制器4進行判斷：如果超級電容9的電壓小于超級電容最低啟動電壓則繼續(xù)執(zhí)行步驟001，否則執(zhí)行步驟003；

步驟003 超級電容9的電壓大于電池最低啟動電壓，主控制器4把超級電容9的電壓作為電壓指令發(fā)送給可調(diào)直流電源模塊3，使可調(diào)直流電源模塊3工作，輸出電壓開始上升；

步驟004 主控制器4接收可調(diào)直流電源模塊3輸出的電壓數(shù)值，當主控制器4接收的可調(diào)直流電源模塊3輸出的電壓數(shù)值達到超級電容9的電壓數(shù)值時則閉合輸出繼電器7，達到零壓差的閉合，沒有沖擊電流，同時主控制器4向可調(diào)直流電源模塊3下發(fā)階段一的電壓電流數(shù)值（即圖3中的階段一的電壓電流數(shù)值）；

步驟005 主控制器4接收電能計量模塊2發(fā)送的實時超級電容9的電壓，并判斷超級電容9的電壓是否達到階段一的電壓數(shù)值：如果未達到則繼續(xù)接收接收電能計量模塊2發(fā)送的實時超級電容9的電壓，達到則執(zhí)行步驟006；

步驟006 超級電容9的電壓達到階段一的電壓數(shù)值，則主控制器4向可調(diào)直流電源模塊3下發(fā)階段二的電壓電流數(shù)值（即圖3中的階段二的電壓電流數(shù)值）；

步驟007 依次類推，直到主控制器4接收的超級電容9的電壓接近第四階段（即圖3中的階段四的電壓電流數(shù)值）的數(shù)值就會判斷輸出電流是否小于截止電流，小的話就會判斷電池充滿，大的話就繼續(xù)充電。達到截止條件之后就會顯示“電池充滿停止”，運行階段處于充電結(jié)束階段，會停止計時并且計時清零，主控制器4向可調(diào)直流電源模塊3下發(fā)電壓電流數(shù)值為零的指令；并且主控制器4控制輸出繼電器7斷開，準備下一次的充電。

充電過程中手動停止或者超時停止：只要是停止，充滿停止、超時停止、手動停止，均執(zhí)行停止指令由正在充電階段轉(zhuǎn)入到充電結(jié)束階段，輸出繼電器7斷開，此時電池在線；當電池斷開之后，電池處于離線狀態(tài)，則由充電截止階段轉(zhuǎn)入準備充電階段，并且刷新狀態(tài)顯示。準備下一次的電池在線進行充電。

當有可控開關(guān)電源11發(fā)生故障時，主控制器4會發(fā)指令使存在故障的可控開關(guān)電源11停機，對超級電容充電站降額使用，避免了整個充電站不能使用的現(xiàn)象。在進行維修時，只需要斷開與故障的可控開關(guān)電源11相對應(yīng)的分路斷路器10，進行更換可控開關(guān)電源11即可，維護簡單方便。在滿足充電站各個器件預(yù)留的余量時，可以增加可控開關(guān)電源模塊的數(shù)量來達到充電站擴容的目的。