多路蓄電池充電間充電機充電系統(tǒng)設(shè)計方案

充電間充電機主要是為各種蓄電池廠家及裝甲車，觀光車進行集中充電的蓄電池充電機設(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，充電主機安裝在指定機房內(nèi)，單獨的每個充電柜采用60KW的充電機并聯(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進行通信）。充電機通過檢測電池狀態(tài)自動調(diào)整充電機的工作，并且將實時數(shù)據(jù)上傳給充電機。

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%?負載）；

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

(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)??????脫機工作功能：上位機出現(xiàn)問題、通信中斷或者接其他負載后，設(shè)備能繼續(xù)進行測試；

(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)??????負載選擇：阻性、容性及其他任何形式負載；

(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（機柜底部安裝腳輪方便移動）；

(24)??????防護等級：連接器處IP65；整機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：符合相關(guān)行業(yè)標準并且滿足各種蓄電池充電方法，滿足車載設(shè)備防護標準；

5.7結(jié)構(gòu)形式：

（1）??????????????分體式并機模式：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。充電機整流部分應(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）??????????????充電機應(yīng)具備通過加裝新的整流模塊，實現(xiàn)充電機增容改造，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，不影響充電機其他功率模塊的正常輸出

5.8.2??????????????人機交互功能

a)????????充電機應(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。

5.8.3??????????????計量功能

充電機應(yīng)具有對電能量進行計量的功能。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??????????????刷卡開機功能

充電機應(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??????????????保護功能

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

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

c)????????充電機應(yīng)具備防止電池電流倒灌功能。

d)????????充電機在啟動充電時應(yīng)需人工確認啟動。

e)????????充電機應(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，充電機應(yīng)停止充電。

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

i)?????????充電機應(yīng)具備直流輸出側(cè)的過壓、短路保護。當(dāng)出現(xiàn)直流輸出過壓時，充電機應(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，充電機應(yīng)能自動進入限流輸出狀態(tài)。

j)?????????充電機應(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證等策略，進行自動負荷分配。

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程控制，進行有序充電。

5.9????????性能要求

5.9.1??????????????環(huán)境防護要求

a)???IP防護等級：充電機外殼防護等級不應(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：充電機內(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，保證充電機在潮濕、鹽霧環(huán)境下正常運行。

c)???防銹(防氧化)保護：充電機鐵質(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)具有防氧化保護膜或防氧化處理。

5.9.2??????????????電擊防護要求

充電機的電擊防護要求應(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)定標準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，充電機輸出電流穩(wěn)流精度不應(yīng)超過±1%。

b)???充電機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)能立即進入恒壓狀態(tài)，自動限制其輸出電壓的增加。

b)???充電機在恒壓狀態(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%額定負載條件下，充電機從開機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%額定負載條件下，充電機開機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%額定負載、100%額定負載條件下，充電機開機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??????????待機功耗

在額定輸入電壓下，當(dāng)充電機處于待機狀態(tài)時，其整機功耗不應(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，在額定負載下長期連續(xù)運行，充電機內(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)定的方法進行試驗，試驗溫度為規(guī)定的下限值，待達到試驗溫度后啟動充電機，充電機應(yīng)能正常工作。試驗溫度持續(xù)2小時后，測試充電機的穩(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)定的方法進行試驗，試驗溫度為規(guī)定的上限值，待達到試驗溫度后啟動充電機，充電機應(yīng)能正常工作。試驗溫度持續(xù)2小時后，測試充電機的穩(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進行絕緣電阻和介電強度檢測，其中絕緣電阻不應(yīng)小于1MΩ，介電強度按表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，通電后檢查充電機各項功能應(yīng)正常。

5.9.18??????????機械強度

按GB/T 2423.55-2006規(guī)定的方法進行試驗，劇烈沖擊能量為20J（5kg，在0.4m）。試驗結(jié)束后，充電機的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%。