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大功率智能充電機
來源： 北京交通大學
作者：產學研科技成果轉化中心
日期：
2014-06-08
項目簡介：針對電動汽車充電要求快速，可靠，充電過程復雜等特點，開發出一系列大功率電動汽車用充電機。在高頻大功率開關電源的基礎上，加入一套完善的控制系統和保護機制，能夠使電池的充電過程最優化和多樣化。可以適應不同類型電池充電的要求。同時根據大量的實踐經驗，對電動汽車充電過程中經常出現的人為誤操作，作了完善的保護。充電機配置友好的人機界面，方便操作人員使用。
目前，已經形成產品的有10kW、30kW、50kW 三種類型的充電機。其中北京市公交電動汽車運行示范線采用我們研發的30kW 充電機30 臺（可并聯使用）。密云電動汽車運行示范線采用我們研發的50kW 充電機10 臺（配有觸摸屏）。10kW 充電機主要應用于鐵路系統，目前已經有多個鐵路局的機務段和車輛段采用我們研發的10kW 充電機。
技術特點：
（1）高頻化，小型化對于充電機的主電路部分，我們采用先進的高頻開關電源技術，主開關器件主要采用IGBT，提高開關頻率，使充電機相對老式相控充電機體積和重量大大縮小，同時主電路所產生的噪音也大為降低。
（2）高安全性，因為電動汽車充電涉及到充電操作人員、司機、乘客等人員安全，所以我們設計的充電機都采用隔離式主電路，主要的隔離變壓器的耐壓等級可達DC4000V，同時有良好的接地設計保證人身安全。
（3）高可靠性，我們在研發中，始終把產品的可靠性放在第一位，通過大量的各種試驗和長期的實踐運行不斷改進，使我們的產品有很好的可靠性，高的電磁兼容性。
（4）高度智能化控制，在電動汽車充電過程中，為達到最優化的充電效果和最短的充電時間，以及不同的充電需要，我們設計了一套行之有效控制系統，以高可靠性16 位CPU 為基礎，可以完成整個充電過程的自動化，無需人工干預。在整個充電過程中可采用不同的充電模式，不同的參數，可以將不同的充電模式和參數組合，一旦參數和模式整定完，整個充電過程完全由控制系統完成。同時在充電過程中實時計算輸入電能和輸出電能，防止電池過充電。
（5）完善的通信接口，充電機帶有485、232 以及CAN 接口，485 和232 接口可用于大量充電機組成一個充電站的監控網絡，可通過上位機實現對所有充電機的遙控、遙測等功能。CAN 接口可以和車輛或地面的電池管理系統相連接，可以和電池管理系統做到數據共享，這樣更加智能的充電和充電過程中的電池安全和人身安全。
（6）完善的上位機軟件，為了充電機集中控制和數據統計和數據分析，我們研發了功能強大的計算機監控軟件，可同時監控128 臺甚至更多的充電機，不僅可以監視充電機運行參數，還可以控制充電機的運行和停機和修改充電機的運行參數。本軟件有數據記錄功能，可以記錄每次充電的所消耗的電能，畫出充電機的充電曲線，記錄電池的充電循環次數以及充電過程中發生的故障。所有統計數據都可形成報表并打印。
（7）高電壓、電流控制精度，電池對充電機輸出電壓和電流的控制精度有很高的要求，例如：鋰電池對充電機的輸出電壓的范圍有很高的精度，為保證充電過程中的電池安全，本充電機對輸出電壓和輸出電流有很高的控制精度，電壓和電流控制精度可達1％內，同時控制系統會自動補償充電線和充電插頭中的線路壓降，保證電池側的輸出電壓精度。
（8）完善的人為故障保護，在充電機的使用過程中，所出現的故障90％由人為所致，根據長期的使用經驗，本充電機對各種人為故障作了相應的保護。例如：電池極性反接，本充電機內部帶有電池反接保護電路，即使輸出電池極性接反，也不會形成短路和充電機損壞，同時充電機會提示故障代碼方便操作人員查找故障原因。再例如：經常出現車輛正在充電，司機就駕駛車輛行駛，而造成充電插頭損害，本充電機帶有充電工作信號，一旦充電插頭連接到車輛上，充電工作信號有效，車輛控制系統可根據此信號，禁止車輛啟動。同時充電機接受車輛的禁止充電信號，若此信號無效，即使操作人員運行充電機，充電機也不會啟動，保證司機、車輛維修人員和乘客的安全。
（9）很強的充電適應型，本充電機的輸出電壓范圍可根據用戶的要求定制，同時輸出電壓的可調范圍很寬。
對于輸出電流的不同，所有充電機均有并聯功能，可以多臺充電機并聯工作，提高充電機的輸出電流。
技術指標：
（1）使用環境溫度可根據用戶需要定制。
民品級：－0℃～＋55℃
工業級：－20℃～＋55℃
（2）輸入電源可根據用戶需要定制
a、三相AC380±20％
b、直流輸入（最高可達800V）
（3）輸出電壓可根據用戶需要定制，最高可達500VDC
（4）輸出電流可根據用戶需要定制，最大可到300A
（5）效率滿載效率可達90％
（6）功率因數滿載功率因數可達90％
應用范圍：使用于各種電池的充電和測試以及維護，同時也可作為通用直流電源。
市場前景：目前電動汽車領域剛剛起步，對于充電設備的研究和生產廠家很少，掌握有成熟的技術核心的廠家更少，隨著電動汽車的使用量的增加，充電機作為電動汽車的必備設備的應用量會逐漸增加，同時因為科技含量高，生產廠家少，產品的利潤率比較高。應該有很好的市場前景。
效益分析：按目前的市場情況和發展趨勢，按年產500 臺電源的產量計算，利潤可到1500 萬元。
合作方式：技術轉讓；技術合作；產品代理。
對投資者的要求：有良好市場運作能力，充足的資金，最好有一定的技術開發能力和生產能力。
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