电动汽车整车充电机使用说明书.doc
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1、电动汽车整车充电机使用说明书许继电动汽车充电站事业部1. 概述电动汽车整车充电机可以用来为纯电动汽车充电,蓄电池不用从车上拆卸下来,充电快捷方便。充电机可与电动车上的电池进行通讯,按照电池的信息,自动、快速、安全地完成充电,无需人在旁边看守和手动操作。充电机主要由交直流功率变换和直流输出控制两部分组成,按组合形式分为一体式和分体式两种。一体式充电机指交直流功率变换和直流输出控制两部分组合为一体的形式,适用于室外安装使用。分体式充电机指交直流功率变换和直流输出控制两部分分立为两个单体的形式,它们之间通过电缆连接组成一套完整的充电机。分体式充电机中完成交直流功率变换的部分称为整流器柜,一般采用标准
2、机柜形式提供,适用于室内安装;分体式充电机中完成直流输出控制的部分称为直流充电桩,提供用户交互界面和直流输出接口,在室外安装使用。2使用环境条件1) 工作温度:1040(室内);2050(室外)。2) 相对湿度:595。3) 海拔高度:2000米。特殊地区使用时,根据当地的环境条件确定。如西北与东北地区的室外工作温度满足3050。3规格型号充电机系统由充电功率模块、充电监控模块和保护开关、接触器、用户终端设备等组成,其型号规格定义如下。ZCD 10 - / 标称输出电压(单位:V,指最高输出电压) 额定输出电流(单位:A) 产品系列号 智能充电机产品系列号定义如下:11指充电机由ZCD11系列
3、充电模块和ZCDK-11监控模块构成;12指充电机由ZCD12系列充电模块和ZCDK-12监控模块构成。4技术参数1) 输入电压:三相五线;电压范围380VAC20%;频率50HZ2%2) 输入功率因数:0.94。3) 输入谐波电流总畸变率:27。4) 额定输出功率:N10kW(N=1、2、3.)。5) 输出电压范围:100200V;200400V;250500V;350700V。6) 输出电压误差:不超过1。7) 输出电流误差:在设定的输出直流电流30A时,不超过1;在设定的输出直流电流30A时,不超过0.3A。8) 输出稳流精度:不超过1。9) 输出稳压精度:不超过0.5。10) 输出纹波
4、系数:0.5。11) 均流不平衡度:不超过5。12) 满载工作效率:92。13) 满载工作噪声:60dB。14) 智能电能表准确度等级:1级。15) 连接器动力线触头:DC400V/750V,125A、250A、400A。16) 连接器控制线触头:DC36V,5A。17) 连接器机械操作寿命:10000次。18) 平均故障间隔时间:MTBF20000h。19) 充电柜外形尺寸:高2260mm,宽800mm,深600(800)mm。20) 充电桩外形尺寸:高1520mm,宽450mm,深335mm。5充电机功能5.1 电池适应能力充电机能够对下述电池中的一种或多种充电:锂离子蓄电池、镍氢蓄电池和
5、铅酸蓄电池。充电机控制器能自动识别并选择相应的充电程序和管理参数,具有为电动汽车动力电池系统安全、自动充满电的能力。5.2 充电方式设定充电机的充电设定方式可以分为手动设定方式和自动设定方式两种:1) 手动设定方式通过专业操作人员设置充电方式、充电电压、充电电流等参数,当充电机与电动汽车连接正常时,充电机根据设定参数执行相应操作,完成充电过程。手动设定方式下,充电机与电池管理系统(BMS)无数据交换,BMS不对充电机作任何控制,适用于充电机调试状态,或无BMS管理状态下应急对电动汽车充电。2) 自动设定方式充电过程中,充电机控制器依据电池管理系统(BMS)提供的数据,自动动态调节充电电流和电压
6、参数,执行相应的动作,完成充电过程。5.3 通信管理功能充电机的智能控制器不但是充电机的控制中心,而且是通信枢纽,实现下述通信管理功能:a) 具备高速CAN网络与电动汽车BMS通信,用于判断电动汽车动力电池类型;获得动力电池系统参数,充电前和充电过程中动力电池的电压、电流、温度等状态数据,完成充电机的充电控制。b) 通过RS485网络与智能电能表通信,获取电能计量信息,完成充电计费与充电过程的联动控制。c) 通过RS485网络与高频充电模块通信,获取充电模块状态和运行信息,完成充电模块状态监测与充电过程的联动控制。d) 通过RS485网络与智能变送器通信,获取充电机的输出电压和电流信息,完成充
7、电输出数据监测与充电过程的联动控制。e) 通过高速CAN网络将电能计量、充电机工作信息传送给用户终端(UT),获取并执行UT上送的控制命令。f) 通过高速CAN网络或工业以太网与充电站后台监控系统交换数据,上传充电机和动力电池的工作状态和运行信息,获取并执行后台下发的启动或停止充电控制命令。5.4 人机交互功能1、充电机人机交互界面:a) 显示输出功能充电机具有LCD显示器,显示下列信息:n 充电方式、充电电流、充电电压、充电时间;n 在手动设定过程中显示人工输入信息;n 在出现故障时显示相应的提示信息。可根据充电站的建设需要选择显示:电池电压、电池温度、荷电状态等。充电机具有LED信号灯,指
8、示下列状态:n 绿色信号灯指示充电机“待机”状态;n 红色信号灯指示充电机“充电”状态;n 黄色信号灯指示充电机“充满”状态。b) 手动输入功能充电机具有实现外部手动控制的输入设备即触摸屏,以便对充电机参数进行设定,或对充电机进行启动或停止控制。2、用户终端(UT)人机交互界面:a) 配置彩色触摸液晶显示屏,充电计费方式可设置按电量、按金额、按时间和充满为止;充电启动方式可选择立即充电和预约充电;充电过程中实时显示充电方式、时间、电量及计费信息。b) 设置射频读卡器,支持IC卡付费方式,刷卡的交易流程如图5-1所示,按照“预扣费与实结账”相结合的方式。c) 直流充电桩设置有运行状态指示发光条,
9、绿色常亮指示充电机“待机”状态,红色常亮指示充电机“充电”状态,黄色常亮指示充电机“充满”状态,黄色闪烁时指示充电机“异常”状态。图5-1直流充电桩刷卡交易流程图5.5 安全保护功能a) 充电机交流输入配置断路器,具备输入侧的过流保护和短路保护功能。b) 充电机交流输入配置C和D两级防雷器,具备防感应雷、防静电、防操作过电压的保护功能。c) 充电机具备交流输入的过压、欠压和缺相保护功能。d) 充电机直流输出配置断路器,具备输出侧的过流保护和短路保护功能。e) 充电机具备软启动功能,防止直流冲击电流输出。f) 充电机具备急停按钮,能快速切断充电模块电源和分断直流输出开关。g) 充电机能自动判断充
10、电连接器、充电电缆是否正确连接。当充电机与电动汽车正确连接后,充电机才能允许启动充电过程;当充电机检测到与电动汽车连接不正常时,立即停止充电。h) 在充电过程中,充电机能自动监测各设备的运行和通信状态是否正常,当设备出现异常时,立即停止充电。i) 在充电过程中,充电机能自动根据BMS发送的电池状态和运行信息动态调整充电电流和电压,保证动力电池的温度、充电电压和电流不超过允许值。j) 充电机具备充电限制功能,能根据BMS发送的电池信息,自动选择并限制最大充电电压、充电电流、充电时间和充电电量,保证充电过程的电池不会出现过充。k) 充电机具备阻燃功能。6 整车充电机系统原理点动汽车整车充电机由充电
11、功率模块、充电监控模块和保护开关、接触器、用户终端设备等组成,各部分的连接关系如下图6-1图6-1 整车充电机系统图7 充电机屏体7.1 屏体组成如下图7-1为典型的150A/700V中型充电机屏体组成图图7-1 充电机屏说明:不同容量和型号的充电机屏, 上面的整流模块单元AU*数量、型号可能不一样。 整流模块单元AU、直流监控装置AM、交流进线开关QF放置位置可能不一样。 门楣上的铭牌可能不一样。7.2 充电机屏体端子接线图充电机屏体与外部的接线端子及定义如下图7-2:图7-2 充电机屏体接线图 充电机屏体与外部的接线有:与电网的交流进线、与直流充电桩之间的功率、信号连接线、与电表的信号采集
12、线。8ZCD12充电功率模块8.1 概述ZCD12整车充电模块,是针对纯电动汽车而专门研发设计的新型智能充电模块。该系列产品采用高频软开关变换技术,具有效率高、保护功能齐全和可靠性高的优点;同时,采用模块化的结构和先进的并联均流技术,可实现不同电流等级的充电机的配置,广泛适用于不同容量的电动车充电的场合,满足不同用户的需求。8.2 型号说明ZCD 12- 额定直流电压(伏)额定直流电流(安)系列编号直流充电模块ZCD12系列整车充电模块共有如下规格:n ZCD12-50200:输出额定直流电压为200V,额定直流电流为50An ZCD12-25400:输出额定直流电压为400V,额定直流电流为
13、25An ZCD12-20500:输出额定直流电压为500V,额定直流电流为20An ZCD12-15700:输出额定直流电压为700V,额定直流电流为15A8.3 产品外形8.3.1 产品外形结构ZCD12系列充电模块外形结构如图8-1所示。图8-1 ZCD12系列产品外形8.3.2 产品重量ZCD12系列充电模块整机重量不大于25Kg。8.3.3 端子功能定义ZCD12系列充电模块的端子功能定义见表8-1。表8-1 端子功能定义代 号功 能+输出正极-输出负极U交流输入A相端V交流输入B相端W交流输入C相端PE大地ARS485通讯A端BRS485通讯B端CS均流端8.4 主要功能和特点8.
14、4.1 稳压、限流运行功能模块能以设定的电压值和限流值长期对电池组充电并带负载运行。当输出电流大于限流值时模块自动进入稳流运行状态,输出电流小于限流值时模块自动进入稳压运行状态。8.4.2 输出电压、输出电流本机调节功能同时按下“”,“”两键一次,进入“H-1”界面,调节“”或“”可设定模块输出的直流电压值,按“V/A”确定后有效;同时按下“”,“”两键两次,进入“H-2”界面,调节“”或“”可调节该整流模块最大限流点, 按“V/A”确定后有效。8.4.3 具有LED显示功能单按面板上的“V/A” 键,显示模块当前输出的电压、电流值。8.4.4 并机功能多台同型号的模块可以并联运行并自动均流。
15、若其中某台故障时可自动退出,且不影响其它模块的正常运行。8.4.5热插拔功能并联工作在机架上的多台充电模块,在不停电状态下,可以任意插拔其中任一台模块使其接入或脱离系统,而不影响其他模块的正常工作。8.4.6散热方式独立风道的智能风冷。8.4.7 保护及报警功能l 输入保护若充电模块的交流输入电源出现过、欠压时,模块即刻停机,无输出电压,面板上“保护ALM”黄灯亮。当交流输入电源恢复正常后,面板上“保护ALM”黄灯灭,模块自动启动,正常运行。l 过流保护无论何种原因引起过流,充电模块都将保护停机,面板上“保护ALM”黄灯亮。过一段时间后,可自动启动,进入正常运行。多台模块在并机运行时,若输出有
16、短路或有突加大的负载情况下,模块可能会出现过流保护,并再启动工作于限流状态,此种现象属正常。l 短路保护充电模块内部设有输出短路回缩限流功能,模块短路时输出电流降低到小于4A,可承受连续短路而不损坏模块。l 过温保护当充电模块中的散热器温度超过75时,模块将自动停机,面板上“保护ALM”黄灯亮。温度降低至正常后,整流模块会自动启动,进入正常运行。l 输出过压保护充电模块的直流输出电压大于设定的直流输出过压保护值时,模块停机;面板上“故障FAULT”红灯亮,无直流输出电压;并重新启动,如输出电压恢复正常,模块即刻正常运行;若模块三次连续出现输出过压报警,模块将被锁定无输出,需输入掉电才能重起。l
17、 报警及显示整流模块设有各种报警指示,各种报警也可通过RS485通讯口上传到上层监控装置。说明:若某整流模块处于保护动作状态下,此时该整流模块的均流和外控功能将自动退出。即该故障模块不影响其余整流模块的正常均流运行。8.5 工作原理 ZCD12系列充电模块采用全桥移相软开关技术,其工作原理是:四个主功率开关管的驱动脉冲为占空比不变(D=50%)的固定频率脉冲。其中一个桥臂功率开关管的驱动脉冲的相位固定不变,另一个桥臂功率开关管的驱动脉冲的相位是可调的。通过调节该桥臂功率开关管的驱动脉冲的相位,即调节对角桥臂功率开关管在该周期内同时导通时间,来调节直流输出电压。在对角桥臂功率开关管在该周期内同时
18、导通时,全桥逆变部分对后一级输出功率。在全桥逆变电路内部存在环流,该环流创造了功率开关管的零电压、零电流开关条件,实现了整个模块的软开关。从而极大地减少了功率开关管的电压、电流应力和损耗。极大地减少了功率开关管在开关状态下产生的EMI噪声。进而提高了整机的可靠性、使用寿命和效率。ZCD12系列充电模块原理框图如图8-2所示。图8-2 ZCD12系列充电模块的原理框图8.6 技术参数 ZCD12系列充电模块的技术参数如表8-2所示。表8-2 ZCD12系列充电模块的技术参数 产品型号参数ZCD12-50200ZCD12-25400ZCD12-20500ZCD12-15700输入电压三相AC380
19、V20%电网频率50Hz2输入过压保护值460V5输入欠压保护值315V5功率因数0.94效率0.92音响噪声55dB纹波系数0.5稳流精度0.5稳压精度0.5最大输入功率11.4kW输出电压DC100-200 VDC200-400 VDC250-500 VDC350-700 V最大输出电流50A25A20A15A输出过压保护值210V5410V5510V5710V5限流值设定范围10A50A5A25A4A20A3A15A8.7 使用说明8.7.1 安装及接线ZCD12系列充电模块一般组屏放置,可并排放亦可多层叠放;外部接线端子按8.3.3节所示。若多台并联直流侧连线应尽量短且负极线一样长,接
20、线方式如图8-3 。 图8-3 ZCD12系列充电模块的接线方式8.7.2调试确认连线正确后即可送上交流电,整流模块将启动,按照8.4.2节所描述的方法可设定及改变整流器模块的输出电压。8.7.3 正常使用如系统无监控装置,则充电模块以面板设定电压值、限流值稳压限流运行。如有监控装置,则按监控装置设定的电压值、限流值稳压限流运行。8.7.4 模块地址设定打开模块的前面板,可以看到一个6键的拨码开关,用来设定模块地址:“1”为自动、手动设置位;“2、3、4、5、6”为本模块地址设定位。“1”拨到上面为手动,拨到下面为自动。“6”为地址最低位“2”为地址最高位,地址位拨到上面为1,拨到下面为0。地
21、址拨码的位置与模块实际地址对应关系如表8-3所示。表8-3 模块地址设定 拨码位置模块地址 2345610000001100001120001013000111400100150010116001101700111180100019010011A010101B010111C011001D011011E01110不可用0111120100002110001221001023100112410100251010126101102710111281100029110012A110102B110112C111002D111012E11110不可用111118.8 运输、贮存8.8.1 运输产品出厂已打
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