【文章內(nèi)容簡介】 圖 32 均充界面 在均衡充電模式時采用手動操作模式。當(dāng) AGV 自動小車到位后，需輕輕觸摸 “ 開始 ” 按鈕設(shè)備便啟動運(yùn)行均衡充電。界面中適時顯示 “ 電池電壓 ” 、 “ 充電電流 ” 、 “ 充電量 ” 、 “ 已充時間 ” 等信息同時給上位機(jī)報(bào) “ 工作 ” 信號。在充電運(yùn)行過程中如果出現(xiàn)情況需要停機(jī)，只需觸摸按鍵 “ 停止 ” 接著設(shè)備便可自動停止充電 。 當(dāng)均充時間 到充電結(jié)束設(shè)備自動停止，均充界面顯示 “ 完成 ” ； 同時給上位機(jī)報(bào) “ 充滿 ” 信號，接著自動小車離位。智能充電設(shè)備重新回到待機(jī)狀態(tài)并給上位機(jī)報(bào) “ 待機(jī) ” 信號。 活化模式 AGV 自動智能充電站增加了 “ 活化充放電 ” 功能。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 論文 10 活化運(yùn)行模式里面共有三個工作階段：恒流放電階段、靜止擱置階段和均衡充電階段。放電電流應(yīng)設(shè)為 ； 當(dāng)放電結(jié)束后不能立刻對電池組進(jìn)行均衡充電，因此就進(jìn)入擱置階段；當(dāng)擱置結(jié)束后設(shè)備自動進(jìn)入均衡充電階段，整個活化過程實(shí)現(xiàn)全部自動化，在運(yùn)行過程中人機(jī)界面會自動顯示設(shè)備工作狀態(tài)。如圖 33 所示： 圖 33 活化界面 放電模式 放電采用恒流放電方式（有源逆變電能回饋電網(wǎng)）。 在參數(shù)設(shè)置項(xiàng)目里根據(jù)接入實(shí)際電池組的種類，設(shè)置好相應(yīng)的放電結(jié)束電壓值、放電電流值和放電時間。在主菜單下選擇 “ 放電 ” 模式后，點(diǎn)擊 “ 監(jiān)控窗口 ”進(jìn)入放電監(jiān)控畫面，如圖 34 所示。 圖 34 放電界面 在此畫面下，按下 “ 啟動 ” 設(shè)備開始運(yùn)行放電，運(yùn)行狀態(tài)下界面上顯示一個電池動畫，并不斷顯示，界面左邊狀態(tài)欄顯示充電機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)；人機(jī)界面顯示此時放電電池組電壓、放電電流和放電時間。放電全過程為恒流放電。當(dāng)放電電時間到達(dá)設(shè)定的放電時間 值或電池組電壓降到設(shè)定放電結(jié)束電壓值時，設(shè)備將自動停機(jī)，左邊狀態(tài)欄顯示 “ 完成 ” ，同時給上位機(jī)報(bào) “ 充滿 ” 信號，接著自動小車AGV 智能充電站的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 11 離位。智能充電設(shè)備重新回到待機(jī)狀態(tài)并給上位機(jī)報(bào) “ 待機(jī) ” 信號（均充）。在放電狀態(tài)下如果想人為停機(jī)只需按下 “ 停止 ” 鍵，設(shè)備便自動安全關(guān)機(jī)停止放電特別注意：在放電過程中禁止斷開交流進(jìn)線電源，否則逆變失敗造成事故。 放電結(jié)束后，斷開面板開關(guān) AN 和開關(guān) OF，關(guān)掉設(shè)備；取下電池組即可。 故障顯示 本充放電設(shè)備具有四種故障信息分別如圖 35 所示： 圖 35 故障信息 人機(jī)界面顯 示 “ 充電機(jī)過流 ” 時需斷開面板開關(guān) AN 和斷路器開關(guān) QF，檢查輸出段端是否有短路現(xiàn)象。 人機(jī)界面顯示 “ 充電機(jī)故障請檢查熔斷器和相序 ” 時需斷開面板開關(guān) AN 和斷路器開關(guān) QF 并 且斷開智能充電站的輸入電源 。 首先檢查輸入三相電源相序是否錯誤（反接任意兩相即可），接著檢查輸入電源熔斷器和電池組熔斷器是否熔斷，若熔斷器熔斷更換相應(yīng)型號熔芯即可。 當(dāng)人機(jī)界面顯示 “ 電池反接 ” 時，檢查接入電池組極性（正負(fù)極）是否接反，河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 論文 12 若接反請糾正，故障解除后點(diǎn)擊 “ 停止 ” ，接著點(diǎn)擊 “ 返回 ” 再點(diǎn)擊需要的工作模式，即可實(shí)現(xiàn)不關(guān)機(jī)解除報(bào)警。 人機(jī)界 面顯示 “ 蓄電池異常請查電池 ” 時，此時為充電站沒有檢測到 AGV小車電池，此時應(yīng)檢查充電極柱是否與電池連接正確，故障解除后點(diǎn)擊 “ 停止 ” ，接著點(diǎn)擊 “ 返回 ” 再點(diǎn)擊需要的工作模式，即可實(shí)現(xiàn)不關(guān)機(jī)解除報(bào)警。 如果采取以上措施還不能夠排除故障原因請馬上與制造商聯(lián)系。 萬年歷 本設(shè)備具有時鐘功能，因?yàn)閮?nèi)部具有后備電池，所以即使在設(shè)備關(guān)機(jī)的情況下時鐘繼續(xù)運(yùn)行。人機(jī)界面可以顯示年、 月、日以及時間和星期。若時鐘出現(xiàn)誤差用戶可以設(shè)定校準(zhǔn)；具體方法 ： 在系統(tǒng)菜單下觸摸 “ 時鐘設(shè)置 ” 進(jìn)入時鐘設(shè)定界面。如圖 36 所示： 圖 36 時鐘設(shè)定 故障查詢 在系統(tǒng)主菜單中觸摸 “ 故障查詢 ” 查看警報(bào)表如圖 37 所示：表中主要記錄警報(bào)內(nèi)容。最后按 “ 返回 ” 按鈕返回主菜單。 AGV 智能充電站的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 13 圖 37 歷史警報(bào)表 歷史記錄查詢 在 “ 主菜單 ” 下，按下 “ 記錄查詢 ” ，進(jìn)入數(shù)據(jù)資料畫面，此畫面將顯示并記錄充電站各種工作狀態(tài)的歷史數(shù)據(jù)，如圖 38 所示。在此畫面下點(diǎn)擊 “ 快充記錄 ”如圖 3 “ 活化記錄 ” 如圖 3 “ 均充記錄 ” 如圖 31 “ 放電記錄 ” 如圖 312。 圖 38 歷史記錄 圖 39 快充 記錄 圖 310 活化記錄 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 論文 14 圖 311 均充記錄 圖 312 放電記錄 上位機(jī)接點(diǎn)信號圖 本智能充電站給上位機(jī)提供待機(jī)、快充、充滿、故障等常開干接點(diǎn)信號。平時為常開干接點(diǎn)，動作時閉合。 圖 313 上位機(jī)接點(diǎn)信號圖 AGV 智能充電站的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 15 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 論文 16 第 4章 充電機(jī)回路 第 4 章充電機(jī)回路 充電機(jī)主回路 主電路采用三相可控硅全橋式整流電路，采用數(shù)字觸發(fā)電路。三相交流經(jīng)整流后變?yōu)橹绷麟姴⒂煽刂浦行陌l(fā)出命令給電池組充電?？煽毓栌|發(fā)電路以 數(shù)字電路為基礎(chǔ)，對系統(tǒng)輸出電壓、電流反饋信號先進(jìn)行隔離放大并與給定信號比較后，將其誤差信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸入到邏輯處理單元和其它控制信號一同進(jìn)行邏輯控制、適時計(jì)算最終發(fā)出觸發(fā)脈沖，從而保證其準(zhǔn)確性、可靠性。由于采用了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（ PLC）為控制中心，用戶可通過觸摸屏人機(jī)界面來指示設(shè)備輕松完成對蓄電池組的快速充電、均衡充電等任務(wù)。 圖 41 電氣原理圖 、整流 部分 半波整流是利用二極管的單向?qū)щ娦赃M(jìn)行整流的最常用的電路，常 用來將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。半波整流利用二極管單向?qū)ㄌ匦?，在輸入為?biāo)準(zhǔn)正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負(fù)半部分則損失掉。 全波整流使交流電的兩半周期都得到了利用 。 全波整流輸出電壓的直流成分（較半波）增大，脈動程度減小，但變壓器需要中心抽頭、制造麻煩，整流二極管需承受的反向電壓高，故一般適用于要求輸出電壓不太高的場合。 本文選用的AGV 智能充電站的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 17 是全波整流。 電網(wǎng)隔離變壓器可控硅全橋整流 逆 變電路濾波直流輸出 電壓 反饋 電流 反饋鎘鎳電池組觸發(fā)控制板脈沖輸出運(yùn)行指示故障指示模擬量輸入模擬量輸出人機(jī)界面控制中心運(yùn)行狀態(tài) 及故 障開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出接觸器、繼電器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖 42 原理框圖 、整流 逆變電路 針對電動汽車的電壓較高問題 ， 充電電源通常需要 380V 市電供電 ， 所以首先把 380V 市電由隔離變壓器變壓至 35V 再由整流電路把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能。整流電路按組成的器件不同可分為不可控電路、半控電路、全控電路三種 。按電路結(jié)構(gòu)不同可分為半波整流、全波整流和橋式整流三種。三相半波可控整流電路各項(xiàng)指標(biāo)都一般 ， 所以用的不多。三相橋式可控整流電路各項(xiàng)指標(biāo)都好 ， 在要求一定輸出電壓的情況下 ， 元件承受的峰值電壓最低 ， 最適合于大功率高壓電路。為了節(jié)約能量 ， 整流電路可以根據(jù)充電電池的性能實(shí)時調(diào)節(jié)整流輸出 ， 達(dá)到電壓有效利用的效果。直流側(cè)采用 LC 濾波電路結(jié)構(gòu)。輸入濾波環(huán)節(jié)包括濾波 電容和濾波電感兩個部分。濾波電容主要起平滑該直流電壓的作用 ， 同時向半橋回路提供較穩(wěn)定的輸入電壓 ， 實(shí)際設(shè)計(jì)中須考慮容量、耐壓、材質(zhì)等方面的因素。濾波電感加大了整流電路二極管的導(dǎo)通角 ， 抑制輸入電流脈動 ， 使濾波后輸入電流連續(xù) ，并能減小電容兩端電壓紋波 ， 同時提高充電機(jī)的功率因數(shù)。在本設(shè)計(jì)中選取容量 0。5F， 耐壓值 600V 的濾波電容 Cll， 電感 Ll 大小為 2mH/80A。 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 論文 18 充電機(jī)控制變量 AGV 智能充電站工作的 PLC 控制方式 智能充電站由 PLC 控制充電站的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，通過觸摸屏來實(shí)現(xiàn)各參數(shù)的設(shè)定， 滿足不同用戶的需要。采用自動定位系統(tǒng)定位于智能充電站站臺，采用快速充電模式進(jìn)行充電，全過程保持與上位機(jī)和 AGV 自動引導(dǎo)車的通信。 PLC 主機(jī) CPU 初次上電則自動初始化各參數(shù)，然后進(jìn)入正常工作狀態(tài)。平時無電池時則通過觸摸屏顯示： ”電池電壓 =0V”、 ”充電電流 =0A”和 ”待機(jī) ”信息。 如果有電池接入則 CPU 通過觸摸屏顯示實(shí)測值。如充電機(jī)檢測電池電壓高于3V 則進(jìn)入快速充電狀態(tài)，同時觸摸屏顯示： ”電池電壓 =V”、 ”充電電流 =A”和 ”快充時間 =分 ”信息。當(dāng)充電電流達(dá)到預(yù)設(shè)值后，則 CPU 判定充電結(jié)束，觸摸屏 顯示： ”電池電壓 =V”、 ”充電電流 =0A”和 ”充電結(jié)束 ”信息，同時向上位機(jī)發(fā)出 ”充電結(jié)束 ”信號。 當(dāng)自動引導(dǎo)車 AGV 開走時，充電站又重新回到待機(jī)狀態(tài)。根據(jù)電池的實(shí)際狀態(tài)接上位機(jī)的通訊信號，進(jìn)入均充或活化狀態(tài)， 觸摸屏顯示 ”電池電壓＝ V 充電電流＝ A ”、 ”均充時間＝ 小時 ”、 ”活化狀態(tài) ”、 ”放電時間 ”、 ”活化結(jié)束 ”等信息，如 CPU 檢測出主整流器有故障，則觸摸屏顯示 ”電池電壓＝ V”、 ”充電電流＝ 0A”和 ”充電機(jī)故障 ”信息，同時向上位機(jī)發(fā)出 ”充電機(jī)故障 ”信號以待維修。 打開前門，合上相應(yīng)的斷路器 開關(guān) QF 和面板上的開關(guān) AN，智能充電站自檢后觸摸屏進(jìn)入 ”系統(tǒng)主畫面 ”，如圖 19 所示： 圖 44 系統(tǒng)主界面 、充電電流、充電電壓采集 帶程序 充電電流的采集只需在主回路中接入一合適的分流器，在本設(shè)計(jì)中選用的是100A75mV。但分流器采集的信號不建議直接給 PLC 處理之間經(jīng)一電量傳感器75mV/5V。充電電壓的采集跟觸摸屏顯示中 ”電池電壓 ”為同一處理。電量傳感器選用 50V/5V。相關(guān)程序： AGV 智能充電站的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 19 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 論文 20 第 5 章充電機(jī)控制回路 快充、均充、放電、活化終止判斷以快充為 例 充電終止判斷是完成智能充電的關(guān)鍵技術(shù) ， 恰當(dāng)合理的充電終止 ， 是保證蓄電池不出現(xiàn)過充電問題的重要保障 ， 對保護(hù)蓄電池具有重要意義 ， 因此充電終止判斷方法的合理與否直接決定智能充電功能的優(yōu)劣。 動力電池組中各鉛酸蓄電池由于在制造工藝、材質(zhì)、電解液密度、溫度和通風(fēng)條件、自放電程度等存在差異 ， 使得各電池的容量、電壓及內(nèi)阻存在不一致性。電池的這種不一致性會導(dǎo)致其在不斷的充放電過程中出現(xiàn)過充或欠充現(xiàn)象。例如容量偏低的電池容易出現(xiàn)過充電 ， 并使電池不一致性擴(kuò)大 ， 這就加劇了電池組中容量低的電池過充電現(xiàn)象 ， 造成個別電池性能迅速下 降而過早報(bào)廢 ， 從而影響整個電池組的使用性能 ， 降低了電動汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。因此 ， 需要準(zhǔn)確、及時而又可靠地判斷電池終止放電 ， 以便采取適當(dāng)?shù)目刂坪凸芾矸椒?， 避免電池出現(xiàn)過充。均可根據(jù)二階段充電曲線來設(shè)定。 在本設(shè)計(jì)中快充的停止條件有三種分別是：電流到、人工停、時間到。其中電流到跟電壓到是同一道理。 AGV 智能充電站的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 21 手動停 時間到停 電流到 其中 VW912 是用來用作功能 ”記錄查詢 ”子菜單 ”快充記錄 ”觸控的觸發(fā)信號給VW912 賦值為 0 是觸摸屏將記錄電流到的畫面并記錄相關(guān)參數(shù)。 VW912 值為 1時為時間到、 VW912 值 為 2 時為人工停。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 論文 22 智能充電控制流程以快充為例 相關(guān)程序的控制思想流程圖如下： 開 始參 數(shù) 設(shè) 置上 限 電 壓 工 作 電 流電 池 是 否 反 接工 作 模 式 選 者接 通 均 充 接 通 快 充等 待 故 障 解 除接 通 活 化YN接 通 放 電等 待 故 障 排 除調(diào) 整 導(dǎo) 通 角 減 小調(diào) 整 導(dǎo) 通 角 增 大停 止停 止故 障 檢 測計(jì) 時 到 時電 壓 檢 測 電 壓是 否 大 于 上 限 電 壓電 流 大 于 快 充 電 流電 流 小 于 1 A記 錄 “ 電 流 到 ”NYNNYYNNYYN 圖 43 工作流程圖 均充放電活化的工作過程和控制思想與快充類似。 系統(tǒng)通電以后 ， 首先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化。初始化對整個充電過程非常重要 ，是充電進(jìn)行的基礎(chǔ)。然后進(jìn)行電池檢測 ， 檢測蓄電池組是否連接正確 ， 如果檢測發(fā)現(xiàn)無蓄電池或者蓄電池連接不正確 ， 則提示 “ 請接入或正確連接電池組 ” ， 并重新連接。 AGV 智能充電站的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 23 若檢測到電路及蓄電池組連接正確 ， 則確定電池充電模式是涓流充電還是快速充電。首