多路蓄電池充電間充電機(jī)充電系統(tǒng)設(shè)計方案

充電間充電機(jī)主要是為各種蓄電池廠家及裝甲車,，觀光車進(jìn)行集中充電的蓄電池充電機(jī)設(shè)備，采用5套大功率充電柜,、水箱及外置充電線組成,。整套系統(tǒng)采用水冷散熱方式,，充電主機(jī)安裝在指定機(jī)房內(nèi)，單獨的每個充電柜采用60KW的充電機(jī)并聯(lián)組成,，5套充電柜最終用銅排并聯(lián)到直流母排上,。其中1-4號充電柜采用8個單機(jī)功率60KW充電模塊并聯(lián)，5號充電柜包括水箱,、水泵,、2套60KW充電模塊以及監(jiān)控系統(tǒng)組成。整套控制采用分層式CAN總線控制,，整個充電柜參數(shù)設(shè)置靈活,，既可以對單個電池充電也可以對不同電池組進(jìn)行關(guān)聯(lián)充電。還可以根據(jù)需要將電池組數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)監(jiān)控以及信息記錄,，方便記錄以及打印整個充電數(shù)據(jù),。每路充電機(jī)采用手動人為選擇啟動、停止,、急停以及參數(shù)設(shè)定（或通過CAN總線與BMS進(jìn)行通信）,。充電機(jī)通過檢測電池狀態(tài)自動調(diào)整充電機(jī)的工作，并且將實時數(shù)據(jù)上傳給充電機(jī),。

充電模塊采用脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù),，核心元器件采用軍品級IC，以英飛凌第四代IGBT功率模塊作為開關(guān)元器件，由濾波模塊,、整流模塊,、逆變模塊、功率變換模塊以及控制單元組成整個完善的系統(tǒng)體系,。整機(jī)具有體積小,、重量輕、高效節(jié)能,、可靠性高等突出特點,。

源條件：

（1）???????交流輸入電壓：380V±15％；

（2）???交流電源頻率：50Hz±1Hz,；

（3）???配電總功率：2300KW,。

5.6???規(guī)格參數(shù)：

(1)?????直流額定電壓：?0-660V（手動設(shè)定或程控）；

(2)?????直流額定電流：0-3000A（手動設(shè)定或程控）,；

(3)?????單機(jī)模塊功率：不小于60KW,；

(4)?????????穩(wěn)壓精度：≤0.5％；

(5)?????????穩(wěn)流精度：≤0.5％,；

(6)?????????輸出紋波系數(shù)：≤1%,；

(7)?????????工作效率：?92%；

(8)?????????工作溫度：-20℃～+50℃,；

(9)?????????工作濕度：≤90%?防結(jié)露,；

(10)??????????????????總諧波電流（THDi）:?≤5%（額定輸入電壓，?100%?負(fù)載）,；

(11)??????通??信 接 口????兩路CAN-bus,，預(yù)留GPRS、以太網(wǎng)接口,，可擴(kuò)展,；

(12)??????顯示方式：電池電壓,、電流,、溫度、時間,、狀態(tài),、容量、報警（充電柜5有操作監(jiān)????控觸摸屏）,；

(13)??????工作方式：手動或BMS智能控制,；

(14)??????充電模塊：具有多種充電模式可選；

(15)??????能提供多種充電方式（如按照能量,、容量,、時間等方式充電）；

(16)??????脫機(jī)工作功能：上位機(jī)出現(xiàn)問題、通信中斷或者接其他負(fù)載后,，設(shè)備能繼續(xù)進(jìn)行測試,；

(17)??????具備管理員操作或身份識別，可以識別用戶身份,，提供相關(guān)的用戶權(quán)限及操作功能,；

(18)??????負(fù)載選擇：阻性、容性及其他任何形式負(fù)載,；

(19)??????硬件雙閉環(huán)功能：恒流轉(zhuǎn)恒壓平滑過渡,，無電流尖峰，無電流斷點,；

(20)??????工作時間：連續(xù)運行,；

(21)??????保護(hù)功能：短路、防反接,、過流,、過壓、欠壓,；

(22)??????冷卻方式：水冷,；

(23)??????安裝方式：移動式（機(jī)柜底部安裝腳輪方便移動）；

(24)??????防護(hù)等級：連接器處IP65,；整機(jī)IP33,；

(25)??????報警方式：聲光報警；

(26)??????充電模塊外形尺寸：≤480×800×300mm（長X寬X高）,；

(27)??????充電柜外形尺寸：≤700×1000×2200mm（長X寬X高）,；

(28)??????特殊要求：在充電柜總的輸出直流母排正端串聯(lián)大電流高壓電磁繼電器一套；

(29)??????其他指標(biāo)：符合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并且滿足各種蓄電池充電方法,，滿足車載設(shè)備防護(hù)標(biāo)準(zhǔn),；

5.7結(jié)構(gòu)形式：

（1）??????????????分體式并機(jī)模式：充電柜由若干個充電模塊并聯(lián)組成，交直流變換和直流輸出控制兩部分結(jié)構(gòu)分立,，它們之間通過電纜連接組成一套完整的充電機(jī),。充電機(jī)整流部分應(yīng)為模塊化設(shè)計，當(dāng)部分模塊出現(xiàn)故障時,，應(yīng)不影響其他模塊和整臺設(shè)備的正常使用,。

（2）??????????????充電機(jī)應(yīng)具備通過加裝新的整流模塊，實現(xiàn)充電機(jī)增容改造,，且改造方案不應(yīng)存在技術(shù)壁壘,。

5.8??功能要求：

5.8.1??????????????充電設(shè)定方式

a)????????自動設(shè)定方式：在充電過程中，充電機(jī)依據(jù)蓄電池本身特性動態(tài)調(diào)整充電參數(shù),、執(zhí)行相應(yīng)動作,，完成充電過程,。

b)????????手動設(shè)定方式：由操作人員設(shè)置充電電壓、充電電流,、充電時間,、充電容量等參數(shù)，充電機(jī)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)執(zhí)行相應(yīng)操作,，自動完成充電過程,。

c)????????充電機(jī)應(yīng)具備充電模塊自動投切功能。當(dāng)檢測到某一充電模塊發(fā)生故障,，能夠自動切除該模塊,，不影響充電機(jī)其他功率模塊的正常輸出

5.8.2??????????????人機(jī)交互功能

a)????????充電機(jī)應(yīng)顯示的信息：電源、充電,、故障狀態(tài)指示,；充電電壓、充電電流,、已充電量,、故障及報警信息；在手動設(shè)定過程中的交互信息,；充電結(jié)束之后,，顯示本次消費電量、以及已充容量等信息,。

b)????????充電機(jī)可顯示的信息：充電時間,、設(shè)定參數(shù)、溫度,、電壓,、電流、容量等,。

c)????????信息顯示字符清晰,、完整，應(yīng)不依靠環(huán)境光源即可辨認(rèn),。

5.8.3??????????????計量功能

充電機(jī)應(yīng)具有對電能量進(jìn)行計量的功能,。電能計量裝置應(yīng)符合國家電網(wǎng)公司相關(guān)要求。

5.8.4??????????????刷卡開機(jī)功能

充電機(jī)應(yīng)具備IC卡讀卡裝置,，讀卡器支持M1卡片讀取,，能夠與?內(nèi)置電能計量裝置進(jìn)行通信,，配合IC卡實現(xiàn)充電控制及充電計費,。

5.8.5??????????????通信功能

充電柜與充電柜，充電模塊與充電模塊之間采用穩(wěn)定性極高的CAN總線控制,。

5.8.6??????????????保護(hù)功能

a)????????充電機(jī)應(yīng)具備電源輸入側(cè)的過壓,、欠壓保護(hù),。當(dāng)出現(xiàn)交流輸入過壓、欠壓時,，充電機(jī)應(yīng)能自動切斷直流輸出并發(fā)出告警提示,。

b)????????充電機(jī)應(yīng)具備輸出過壓保護(hù)。在電流指令值發(fā)生急劇變化或突然失去負(fù)荷時,，輸出電壓也不得超過當(dāng)前輸出的10%,。

c)????????充電機(jī)應(yīng)具備防止電池電流倒灌功能。

d)????????充電機(jī)在啟動充電時應(yīng)需人工確認(rèn)啟動,。

e)????????充電機(jī)應(yīng)具備急停功能,，能通過手動開關(guān)或上級監(jiān)控通信指令緊急停止充電。

f)?????????充電機(jī)在充電過程中,，應(yīng)保證蓄電池的充電電壓,、充電電流不超過允許值。

g)????????充電機(jī)在充電過程中,，當(dāng)出現(xiàn)蓄電池的溫度,、電壓超過允許限值時，充電機(jī)應(yīng)停止充電,。

h)????????充電機(jī)應(yīng)具備過溫保護(hù)功能,。當(dāng)出現(xiàn)交直流變換功率單元過溫時，充電機(jī)應(yīng)能自動切斷直流輸出并發(fā)出告警信號,。

i)?????????充電機(jī)應(yīng)具備直流輸出側(cè)的過壓,、短路保護(hù)。當(dāng)出現(xiàn)直流輸出過壓時,，充電機(jī)應(yīng)能自動切斷直流輸出并發(fā)出告警信號,；當(dāng)出現(xiàn)直流輸出短路時，充電機(jī)應(yīng)能自動進(jìn)入限流輸出狀態(tài),。

j)?????????充電機(jī)應(yīng)具備直流輸出側(cè)的絕緣監(jiān)察及絕緣降低報警功能,。

k)????????充電機(jī)在停止充電時，應(yīng)保證直流輸出回路處于斷開狀態(tài),。

5.8.7??????????自動負(fù)荷分配

具備多個直流輸出接口的同時,，如多輛車的充電功率合計需求大于充電機(jī)可以提供的最大功率，可根據(jù)充電的次序,、上級互動平臺對用戶級別的認(rèn)證等策略,，進(jìn)行自動負(fù)荷分配。

5.8.8??????????定時充電

支持設(shè)定時間后定時充電,。

5.8.9??????????有序充電

支持接受上級互動平臺遠(yuǎn)程控制,，進(jìn)行有序充電。

5.9????????性能要求

5.9.1??????????????環(huán)境防護(hù)要求

a)???IP防護(hù)等級：充電機(jī)外殼防護(hù)等級不應(yīng)低于GB 4208-2008中IP32（室內(nèi)）的規(guī)定,。

b)???三防(防潮濕,，防霉變,，防鹽霧)保護(hù)：充電機(jī)內(nèi)印刷線路板、接插件等電路應(yīng)具有防潮濕,、防霉變,、防鹽霧處理，保證充電機(jī)在潮濕,、鹽霧環(huán)境下正常運行,。

c)???防銹(防氧化)保護(hù)：充電機(jī)鐵質(zhì)外殼和暴露的鐵質(zhì)支架、零件應(yīng)采用雙層防銹措施,，非鐵質(zhì)的金屬外殼也應(yīng)具有防氧化保護(hù)膜或防氧化處理,。

5.9.2??????????????電擊防護(hù)要求

充電機(jī)的電擊防護(hù)要求應(yīng)符合GB/T?18487.1-2001中第9章的要求。

5.9.3??????????????電氣間隙和爬電距離

充電機(jī)的電氣間隙和爬電距離應(yīng)符合表1的規(guī)定,。

表1??電氣間隙和爬電距離

額定絕緣電壓Ui （V）	電氣間隙 （mm）	爬電距離 （mm）
Ui≤60	3	3
60＜Ui≤300	5	6
300＜Ui≤700	8	10
注1：當(dāng)主電路與控制電路或輔助電路的額定絕緣電壓不一致時,，其電氣間隙和爬電距離可分別按其額定值選取。 注2：具有不同額定值主電路或控制電路導(dǎo)電部分之間的電氣間隙與爬電距離,，應(yīng)按最高額定絕緣電壓選取,。

5.9.4??????????????絕緣性能要求

a)???絕緣電阻：用開路電壓為表3規(guī)定電壓的測試儀器測量，充電機(jī)非電氣連接的各帶電回路之間,、各獨立帶電回路與地（金屬外殼）之間絕緣電阻應(yīng)大于等于10MΩ,。

b)???工頻耐壓：充電機(jī)非電氣連接的各帶電回路之間、各獨立帶電回路與地（金屬外殼）之間,，按其工作電壓應(yīng)能承受表3所規(guī)定歷時1 min的工頻耐壓試驗（也可采用直流電壓,，試驗電壓為交流電壓有效值的1.4倍）。試驗過程中應(yīng)無絕緣擊穿和閃絡(luò)現(xiàn)象,。

c)???沖擊電壓：充電機(jī)各帶電回路,、各帶電電路對地（金屬外殼）之間，按其工作電壓應(yīng)能承受表2所規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)雷電波的短時沖擊電壓試驗,。試驗過程中應(yīng)無擊穿放電,。

表2??絕緣試驗的試驗等級

5.9.5??????????????電壓調(diào)節(jié)范圍

充電機(jī)的直流穩(wěn)壓輸出電壓應(yīng)在額定值的0～100%范圍內(nèi)可調(diào),。

5.9.6??????????????電壓誤差

在恒壓狀態(tài)下,，在規(guī)定的輸出電壓可調(diào)范圍內(nèi)，充電機(jī)輸出直流電壓誤差不應(yīng)超過±0.5%,。

5.9.7??????????????電流誤差

在恒流狀態(tài)下,，輸出直流電流設(shè)定在額定值的0～100%范圍內(nèi)，在設(shè)定的輸出直流電流≥300A時,，充電機(jī)輸出直流電流誤差不應(yīng)超過±1%,；在設(shè)定的輸出直流電流<30A時，充電機(jī)輸出直流電流誤差不應(yīng)超過±0.3A,。

5.9.8??????????????穩(wěn)壓精度

當(dāng)交流電源電壓在額定值的±15%范圍內(nèi)變化,、輸出直流電流在額定值的0～100%范圍內(nèi)變化時,，輸出直流電壓在規(guī)定的可調(diào)范圍內(nèi)任一數(shù)值上,，充電機(jī)輸出電壓穩(wěn)壓精度不應(yīng)超過±0.5%,。

5.9.9??????????????穩(wěn)流精度

a)???當(dāng)交流電源電壓在額定值的±15%范圍內(nèi)變化、輸出直流電壓在規(guī)定的可調(diào)范圍內(nèi)變化時,，輸出直流電流在額定值的0～100%范圍內(nèi)任一數(shù)值上,，充電機(jī)輸出電流穩(wěn)流精度不應(yīng)超過±1%。

b)???充電機(jī)輸出電流跟蹤蓄電池特性電流指令速度>20A/s,。

5.9.10??????????紋波系數(shù)

當(dāng)交流電源電壓在額定值的±15%范圍內(nèi)變化,、輸出直流電流在額定值的0～100%范圍內(nèi)變化時，輸出直流電壓在規(guī)定的可調(diào)范圍任一數(shù)值上,，充電機(jī)輸出紋波有效值系數(shù)不應(yīng)超過±0.5%,，紋波峰值系數(shù)不應(yīng)超過±1%。

5.9.11??????????限壓,、限流特性

a)???充電機(jī)在恒流狀態(tài)下運行時,，當(dāng)輸出直流電壓超過限壓整定值時，應(yīng)能立即進(jìn)入恒壓狀態(tài),，自動限制其輸出電壓的增加,。

b)???充電機(jī)在恒壓狀態(tài)下運行時，當(dāng)輸出直流電流超過限流整定值時,，應(yīng)能立即進(jìn)入限流狀態(tài),，自動限制其輸出電流的增加。

5.9.12??????????啟動性能

a)???軟啟動時間：在額定輸入電壓及輸出100%額定負(fù)載條件下,，充電機(jī)從開機(jī)啟動至輸出直流電壓上升到額定整定值的過程時間范圍為（3～8）s,。

b)???輸入沖擊電流：在額定輸入電壓及輸出100%額定負(fù)載條件下，充電機(jī)開機(jī)啟動過程引起的輸入沖擊（浪涌）電流峰值不應(yīng)大于額定輸入電流的120%,。

c)???輸出過沖電壓：在額定輸入電壓及輸出空載,、50%額定負(fù)載、100%額定負(fù)載條件下,，充電機(jī)開機(jī)啟動過程引起的輸出過沖電壓峰值不應(yīng)大于穩(wěn)態(tài)輸出電壓的110%,。

5.9.13??????????待機(jī)功耗

在額定輸入電壓下，當(dāng)充電機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)時,，其整機(jī)功耗不應(yīng)大于輸出額定功率的0.15％,。

5.9.14??????????效率

在額定輸入電壓下，當(dāng)輸出功率為額定功率的50%～100%時,，充電機(jī)效率不應(yīng)小于92％,。

5.9.15??????????功率因數(shù)

在額定輸入電壓下，當(dāng)輸出功率為額定功率的50%～100%時,，充電機(jī)功率因數(shù)不應(yīng)小于0.92（B級設(shè)備）,。

5.9.16??????????溫升

正常試驗條件下,，交流輸入為額定值，在額定負(fù)載下長期連續(xù)運行,，充電機(jī)內(nèi)部各發(fā)熱元器件及各部位的溫升不應(yīng)超過表3中的規(guī)定,。

表3??充電機(jī)各部件極限溫升

5.9.17??????????高低溫和濕熱性能

a)???低溫性能：按GB/T 2423.1-2008中試驗Ad規(guī)定的方法進(jìn)行試驗,，試驗溫度為規(guī)定的下限值,，待達(dá)到試驗溫度后啟動充電機(jī)，充電機(jī)應(yīng)能正常工作,。試驗溫度持續(xù)2小時后,，測試充電機(jī)的穩(wěn)壓精度應(yīng)符合的規(guī)定，紋波系數(shù)應(yīng)符合的規(guī)定,。

b)???高溫性能：按GB/T 2423.2-2008中試驗Bd規(guī)定的方法進(jìn)行試驗,，試驗溫度為規(guī)定的上限值，待達(dá)到試驗溫度后啟動充電機(jī),，充電機(jī)應(yīng)能正常工作,。試驗溫度持續(xù)2小時后，測試充電機(jī)的穩(wěn)壓精度應(yīng)符合的規(guī)定,，紋波系數(shù)應(yīng)符合的規(guī)定,。

c)???濕熱性能：按GB/T 2423.4-2008中試驗Db規(guī)定的方法進(jìn)行試驗，試驗溫度為（40±2）℃,，循環(huán)次數(shù)為2次,，在試驗結(jié)束前2h進(jìn)行絕緣電阻和介電強(qiáng)度檢測，其中絕緣電阻不應(yīng)小于1MΩ,，介電強(qiáng)度按表3規(guī)定值的75％施加測量電壓,。試驗結(jié)束后，恢復(fù)至正常大氣條件,，通電后檢查充電機(jī)各項功能應(yīng)正常,。

5.9.18??????????機(jī)械強(qiáng)度

按GB/T 2423.55-2006規(guī)定的方法進(jìn)行試驗，劇烈沖擊能量為20J（5kg,，在0.4m）,。試驗結(jié)束后，充電機(jī)的IP等級不受影響,，絕緣性能不應(yīng)降低,，門的操作和鎖止點不應(yīng)損壞。

5.9.19??????????電磁兼容

2.3.21.1?抗擾度要求

a)???振蕩波抗擾度：充電機(jī)應(yīng)能承受GB/T 17626.12-1998中第5章規(guī)定的試驗等級為3級的1MHz和100kHz振蕩波抗擾度試驗,。

b)???靜電放電抗擾度：充電機(jī)應(yīng)能承受GB/T 17626.2-2006中第5章規(guī)定的試驗等級為3級的靜電放電抗擾度試驗,。

c)???射頻電磁場輻射抗擾度：充電機(jī)應(yīng)能承受GB/T 17626.3-2006中第5章規(guī)定的試驗等級為3級的射頻電磁場輻射抗擾度試驗。

d)???電快速瞬變脈沖群抗擾度?：充電機(jī)應(yīng)能承受GB/T 17626.4-2008中第5章規(guī)定的試驗等級為3級的電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗。

e)???浪涌（沖擊）抗擾度：充電機(jī)應(yīng)能承受GB/T 17626.5-2008中第5章規(guī)定的試驗等級為3級的浪涌（沖擊）抗擾度試驗,。

f)???射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度：充電機(jī)應(yīng)能承受GB/T 17626.6-2008中第5章規(guī)定的試驗等級為3級射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗,。

g)???工頻磁場抗擾度：充電機(jī)應(yīng)能承受GB/T 17626.8-2006中第5章規(guī)定的試驗等級為4級的工頻磁場抗擾度試驗。

h)???阻尼振蕩磁場抗擾度：充電機(jī)應(yīng)能承受GB/T 17626.10-1998中第5章規(guī)定的試驗等級為4級的阻尼振蕩磁場抗擾度試驗,。

2.3.21.2?電磁發(fā)射限制要求

a)???傳導(dǎo)和輻射發(fā)射限值要求：充電機(jī)的電源端口應(yīng)符合表5規(guī)定的傳導(dǎo)發(fā)射限值,，外殼端口應(yīng)符合表4規(guī)定的輻射發(fā)射限值。

表4??傳導(dǎo)發(fā)射限值

頻率范圍/MHz	發(fā)射限值/dB(μV)
	準(zhǔn)峰值	平均值
0.15～0.5（不含0.5）	79	66
0.5～30	73	60

表6??輻射發(fā)射限值

頻率范圍/MHz	在10 m測量距離處輻射發(fā)射限值/dB(μV/m)
	準(zhǔn)峰值
30～230	40
230～1000（不含230）	47

b)???諧波電流限值要求：A級設(shè)備諧波電流限值應(yīng)小于5%,，B級設(shè)備諧波電流限值應(yīng)小于30%,。