【文章內容簡介】 備自動進入均衡充電階段，整個活化過程實現(xiàn)全部自動化，在運行過程中人機界面會自動顯示設備工作狀態(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)設置項目里根據(jù)接入實際電池組的種類，設置好相應的放電結束電壓值、放電電流值和放電時間。在主菜單下選擇“放電” 模式后，點擊“監(jiān)控窗口”進入放電監(jiān)控畫面，如圖 34 所示。圖 34 放電界面在此畫面下，按下“啟動”設備開始運行放電，運行狀態(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)欄顯示充電機當前的狀態(tài)；人機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。當放電電時間到達設定的放電時間值或電池組電壓降到設定放電結束電壓值時，設備將自AGV 智能充電站的設計與應用11動停機，左邊狀態(tài)欄顯示“完成” ，同時給上位機報“充滿”信號，接著自動小車離位。智能充電設備重新回到待機狀態(tài)并給上位機報“待機”信號（均充） 。在放電狀態(tài)下如果想人為停機只需按下“停止”鍵，設備便自動安全關機停止放電特別注意：在放電過程中禁止斷開交流進線電源，否則逆變失敗造成事故。放電結束后，斷開面板開關 AN 和開關 OF，關掉設備；取下電池組即可。 故障顯示本充放電設備具有四種故障信息分別如圖 35 所示：圖 35 故障信息人機界面顯示“充電機過流”時需斷開面板開關 AN 和斷路器開關 QF，檢查輸出段端是否有短路現(xiàn)象。人機界面顯示“充電機故障請檢查熔斷器和相序”時需斷開面板開關 AN 和斷路器開關 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型號熔芯即可。河南機電高等專科學校畢業(yè)論文12當人機界面顯示“電池反接”時，檢查接入電池組極性（正負極）是否接反，若接反請糾正，故障解除后點擊“停止” ，接著點擊“返回”再點擊需要的工作模式，即可實現(xiàn)不關機解除報警。 人機界面顯示“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，此時應檢查充電極柱是否與電池連接正確，故障解除后點擊“停止” ，接著點擊“返回”再點擊需要的工作模式，即可實現(xiàn)不關機解除報警。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。 萬年歷本設備具有時鐘功能，因為內部具有后備電池，所以即使在設備關機的情況下時鐘繼續(xù)運行。人機界面可以顯示年、月、日以及時間和星期。若時鐘出現(xiàn)誤差用戶可以設定校準；具體方法：在系統(tǒng)菜單下觸摸“時鐘設置”進入時鐘設定界面。如圖 36 所示： 圖 36 時鐘設定 故障查詢在系統(tǒng)主菜單中觸摸“故障查詢”查看警報表如圖 37 所示：表中主要記錄警報內容。最后按“返回”按鈕返回主菜單。AGV 智能充電站的設計與應用13圖 37 歷史警報表 歷史記錄查詢在“主菜單”下，按下“記錄查詢” ，進入數(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 快充記錄河南機電高等?？茖W校畢業(yè)論文14圖 310 活化記錄圖 311 均充記錄 圖 312 放電記錄 上位機接點信號圖 本智能充電站給上位機提供待機、快充、充滿、故障等常開干接點信號。平時為常開干接點，動作時閉合。 AGV 智能充電站的設計與應用15圖 313 上位機接點信號圖河南機電高等?？茖W校畢業(yè)論文16第4章 充電機回路第 4 章充電機回路 充電機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，對系統(tǒng)輸出電壓、電流反饋信號先進行隔離放大并與給定信號比較后，將其誤差信號進行模數(shù)轉換成數(shù)字信號，輸入到邏輯處理單元和其它控制信號一同進行邏輯控制、適時計算最終發(fā)出觸發(fā)脈沖，從而保證其準確性、可靠性。由于采用了工業(yè)控制計算機（PLC）為控制中心，用戶可通過觸摸屏人機界面來指示設備輕松完成對蓄電池組的快速充電、均衡充電等任務。圖 41 電氣原理圖、整流部分半波整流是利用二極管的單向導電性進行整流的最常用的電路，常用來將交流電轉變?yōu)橹绷麟?。半波整流利用二極管單向導通特性，在輸入為標準正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負半部分則損失掉。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 智能充電站的設計與應用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 行 指 示故 障 指 示模 擬 量 輸 入 模擬量輸出 人 機 界 面控 制 中 心 運 行 狀 態(tài) 及 故 障開 關 量 輸 入開 關 量 輸 出接 觸 器 、 繼 電器 等 執(zhí) 行 機 構圖 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。按電路結構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指標都一般，所以用的不多。三相橋式可控整流電路各項指標都好，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)充電電池的性能實時調節(jié)整流輸出，達到電壓有效利用的效果。直流側采用 LC 濾波電路結構。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，實際設計中須考慮容量、耐壓、材質等方面的因素。濾波電感加大了整流電路二極管的導通角，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，同時提高充電機的功率因數(shù)。在本設計中選取容量 0。5F，耐壓值 600V 的濾波電容 Cll，電感 Ll 大小為 2mH/80A。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)論文18 充電機控制變量 AGV 智能充電站工作的 PLC 控制方式智能充電站由 PLC 控制充電站的運行參數(shù)和狀態(tài)，通過觸摸屏來實現(xiàn)各參數(shù)的設定，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行充電，全過程保持與上位機和 AGV 自動引導車的通信。PLC 主機 CPU 初次上電則自動初始化各參數(shù)，然后進入正常工作狀態(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” 信息。如果有電池接入則 CPU 通過觸摸屏顯示實測值。如充電機檢測電池電壓高于 3V 則進入快速充電狀態(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。當充電電流達到預設值后，則 CPU 判定充電結束，觸摸屏顯示：” 電池電壓 =V”、”充電電流=0A”和”充電結束” 信息，同時向上位機發(fā)出” 充電結束” 信號。當自動引導車 AGV 開走時，充電站又重新回到待機狀態(tài)。根據(jù)電池的實際狀態(tài)接上位機的通訊信號，進入均充或活化狀態(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”充電機故障” 信息，同時向上位機發(fā)出”充電機故障”信號以待維修。打開前門，合上相應的斷路器開關 QF 和面板上的開關 AN，智能充電站自檢后觸摸屏進入” 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，在本設計中選用的是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AGV 智能充電站的設計與應用19選用 50V/5V。相關程序：河南機電高等?？茖W校畢業(yè)論文20第 5 章充電機控制回路 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鍵技術，恰當合理的充電終止，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、電解液密度、溫度和通風條件、自放電程度等存在差異，使得各電池的容量、電壓及內阻存在不一致性。電池的這種不一致性會導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)濟性。因此，需要準確、及時而又可靠地判斷電池終止放電，以便采取適當?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定。在本設計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 智能充電站的設計與應用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參數(shù)。VW912 值為1 時為時間到、VW912 值為 2 時為人工停。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)論文22 智能充電控制流程以快充為例相關程序的控制思想流程圖如下：開始參數(shù)設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整導通角減小調整導通角增大停止停止故障檢測計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，是充電進行的基礎。然后進行電池檢測，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 智能充電站的設計與應用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。首先，檢測電池組的初始狀態(tài)，包括初始電壓 U0。如果電池組的電壓U0 低于參數(shù)設定中的上限電壓，則說明電路允許充電。此時，如果電池組初始電壓電流參數(shù)值小于涓流充電設定的門限值，則在一定延時后進入涓流充電狀態(tài)，對電池組進行小電流涓流充電直至達到快速充電狀態(tài)。如果初始電壓電流參數(shù)值大于涓流參數(shù)的門限值，即一開始就滿足快速充電條件，則進入快速充電模式。此時，將電池組的初始狀態(tài)參數(shù)與設定的充電電壓和電流曲線進行比較，得到合適的充電點，并將此時的充電電壓和電流值反饋到控制器中，進行分析處理，算出合適的移相控制角 a，進而輸出合適的 PWM 波形控制 IGBT 的關斷，從而得到需要的充電電壓值和電流值。此外，隨著電池使用年限的增長，電池的荷電狀態(tài)以及可接受充電電流存在一定的差異。因此，本文中的充電電流設定值、充電電壓閥值以及后面將提到的負脈沖放電寬度，都將隨著充電電池狀態(tài)的不同而改變，從而使充電機根據(jù)電池的荷電狀態(tài)采取不同的智能充電技術，達到智能化充電的效果。同時，在充電過程中，處理器對蓄電池組的實時狀態(tài)進行檢測，對充電電路進行實時保護。每隔一定時間周期對每一個蓄電池的電壓、電流、溫度以及整個蓄電池組的電壓進行采樣分析，對三相輸入的電壓、電流值進行周期采樣分析，對 IGBT 的溫度進行周期采樣分析，如果發(fā)現(xiàn)異常，立即調用相應的保護中斷程序，確保電路的安全正常工作。河南機電高等?？茖W校畢業(yè)論文24第6章 總結與展望 全文總結本文針對 AGV 智能充電機進行了研究，主要完成了以下工作:首先，對 AGV車用動力蓄電池及其相關特性作了深入的研究學習，分析了蓄電池的充放電特性。其次，研究了蓄電池充電的可接受充電電流曲線，分析了蓄電池的常規(guī)充電方法和快充電方法及充電終止控制方法的優(yōu)缺點，并在此基礎上提出了帶放電極化的三段式可變脈沖智能充電方法，采用三相全控整流電路，能夠安全，快速，高效，無損的實現(xiàn)用于電動汽車的各個種類的蓄電池組的快速充電，并具有故障自診斷功能，最后，重點設計了智能充電機的硬件電路、PLC 控制方式，觸摸屏界面設計等。 課題展望本文論述的 AGV 智能充電機在理論上己達到設計的性能指標，但由于時間，精力，條件的限制，還沒有做出實物，沒有現(xiàn)場驗證，而且有些問題需要更進一步的研究。(l)蓄電池串聯(lián)均