一种一体式直流充电机的制作方法

本实用新型涉及电动汽车充电装置技术领域，尤其涉及一种一体式直流充电机。

背景技术：

电动汽车以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，由于对环境影响相对传统汽车较小，具有低碳、环保的优点，渐渐得到了社会各界的认可，越来越多的人选择使用电动汽车出行。

基于电动汽车采用电能提供动力的特点，随着电动汽车的发展，为电动汽车充电的充电机也得到了广泛的发展。

现有技术中，为实现电动汽车的快速充电，通常采用直流充电机进行充电。其中，直流充电机主要有一体式和分立式两种结构，分立式直流充电机的电源装置在室内，充电桩安装于室外，室内电源装置需单独建设配电室，并且对通风散热性能要求较高，同时，为保证充电桩运行安全可靠，需在配电室及充电区域分别安装监控报警设备，因而，若充电站整体采用分立式直流充电机，建设成本高。另一种一体式直流充电机，输出功率固定，对大功率电池而言，充电时间长，对小功率电池而言，容易使电池温度过高，从而影响电池寿命。

综上所述，针对相关技术中存在的上述技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种根据负荷进行功率自动分配、充电组合方式灵活、综合成本较低、电源模块利用率高的一体式直流充电机，以解决上述的技术问题。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：一种一体式直流充电机，该充电机包括：控制单元；智能电能表，与控制单元相连接，用于计量充电机的输出电量；人机交互模块，与控制单元相连接，用于显示信息和接收用户输入；电源模块，与控制单元相连接，用于提供电动汽车充电时所需的电能；其中，控制单元用于在充电机连接至电动汽车时，获取电动汽车的车载电池的信息，并根据车载电池的信息分配与车载电池功率相适配的电源模块对车载电池进行充电。

进一步地，该充电机还包括：刷卡模块，与控制单元相连接，用于验证用户身份和结算充电费用。

进一步地，该充电机还包括：通信模块，与控制单元相连接，用于与运营管理系统进行通信，以向运营管理系统上报运行数据，还用于接收运营管理系统下发的控制信息，以使控制单元根据控制信息对充电机进行管理和配置。

进一步地，控制单元还用于实时监测充电机的运行状态、充电机与电动汽车的连接状态、车载电池管理系统状态和车载电池状态，以在上述任意一种状态出现异常时，切断电源输出。

进一步地，该充电机还包括：运行状态指示灯，与控制单元相连接，用于指示充电机的运行状态和充电机与电动汽车的连接状态。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型采用一种一体式直流充电机为电动汽车进行充电，其中，由智能电能表计量充电机的输出电量，由人机交互模块显示信息和接收用户输入，由电源模块提供电动汽车充电时所需的电能，由控制单元在充电机连接至电动汽车时，获取电动汽车的车载电池的信息，并根据车载电池的信息分配与车载电池功率相适配的电源模块对车载电池进行充电，解决了直流充电机输出功率固定时，对大功率电池而言，充电时间长，对小功率电池而言，容易使电池温度过高，从而影响电池寿命的问题，进而达到了能够根据负荷进行功率自动分配、充电组合方式灵活、综合成本较低、电源模块利用率高的效果。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的一体式直流充电机的框图；

图2是根据本发明第一实施例的一体式直流充电机的电路示意图；

图3是根据本发明第三实施例的电动汽车的充电方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。

第一实施例

图1是根据本发明第一实施例的一体式直流充电机的框图，如图1所示，该充电机包括控制单元、智能电能表、人机交互模块和电源模块。

其中，控制单元是一体式直流充电机的核心，对充电机的各模块输入的数据进行实时运算、处理、实现充电机的逻辑控制功能。各功能模块实时上传控制单元所需要的数据，接受控制单元下发的命令，通过有机合理的配置共同完成充电工作。

具体地，智能电能表与控制单元相连，用于计量充电机的输出电量，实现对输出电量的准确计量，优选地，智能电能表与控制单元采用RS485通信方式进行通信，智能电能表的计量值上传至控制单元，由控制单元根据该计量值进行计费。

人机交互模块与控制单元相连，用于显示信息和接收用户输入，用户通过操作人机交互模块向充电机输入充电所需操作，优选的，人机交互模块与控制单元采用RS232通信方式，将用户的操作输入至控制单元，控制单元进行处理后，再将需要显示的信息返回至人机交互模块显示给用户。

电源模块与控制单元相连接，用于提供电动汽车充电时所需的电能，其中，充电机包括多个电源模块，在向电动汽车提供电能时，至少一个电源模块连接至充电电路，优选地，电源模块与控制单元采用CAN通信方式进行通信，具体哪些电源模块连接至充电电路，由控制单元进行控制，在一种实施例中，如图2所示，电源模块通过接触器与充电接口相连接，由充电接口输出电能，与电源模块相连接的还包括防雷器。

其中，控制单元用于在充电机连接至电动汽车时，获取电动汽车的车载电池的信息，并根据车载电池的信息分配与车载电池功率相适配的电源模块对车载电池进行充电，也即，控制与车载电池功率相适配的数量的电源模块连接至充电电路。

采用该实施例提供的充电机，输出功率可随电动汽车的车载电池变化而变化，对大功率电池而言，连接至充电电路的电源模块输出功率大，能够快速实现充电，对小功率电池而言，连接至充电电路的电源模块输出功小，能够避免电池温度过高，因而达到了能够根据负荷进行功率自动分配、充电组合方式灵活、综合成本较低、电源模块利用率高的效果。

优选地，该充电机还包括刷卡模块，刷卡模块与控制单元相连接，用于验证用户身份和结算充电费用，在充电前，用户利用充电卡对刷卡模块进行操作后，刷卡模块对充电卡所表征的用户身份进行验证，当用户身份属于合法用户时，记录用户信息，并进行充电，否则提示用户身份非法。在充电完成后，根据智能电能表对当前记录的用户信息的账户进行扣款，以结算充电费用。其中，刷卡模块同控制单元采用RS232通信方式。

优选地，该充电机还包括通信模块与控制单元相连接，二者采用RS232通信方式进行通信。通信模块用于实现控制单元与运营管理系统经由以太网接口或无线通信方式进行通信，以向运营管理系统上报运行数据，从而在远端的运营管理系统可实时获取到运行数据，还用于接收运营管理系统下发的控制信息，以使控制单元根据控制信息对充电机进行管理和配置。例如，充电机通过CAN网络与电动汽车进行通信，获取电动汽车的车载电池的电池类型、动力电池系统参数、充电前和充电中车载电池的状态参数等，与运营管理系统通信，上传充电机和动力电池的工作状态、工作参数、故障报警等信息，并接受运营管理系统的控制命令，执行遥控动作。其中，充电机具备绝缘监测功能，绝缘降低时自动关闭输出，确保充电安全。

优选地，控制单元还用于实时监测充电机的运行状态，包括充电机的进线输入电压，充电输出电压、电流，保证充电过程的安全、可靠；控制单元还用于实时监测充电机与电动汽车的连接状态，当充电机的充电枪与电动汽车充电接口正确连接时，充电机才允许启动充电过程，当充电机检测与电动汽车充电接口的连接不正常时，能立即停止充电，并发出报警信息；控制单元还用于实时监测车载电池管理系统状态和车载电池状态等。在上述任意一种状态出现异常时，能够及时切断电源输出，保护电动汽车、电池及充电机的安全。

优选地，该充电机还包括运行状态指示灯，与控制单元相连接，各指示灯用于指示充电机的运行状态和充电机与电动汽车的连接状态等。

第二实施例

该实施例提供了一种电动汽车的充电方法，在该方法中，采用上述任意一种一体式直流充电机向电动汽车充电，该方法具体包括如下的步骤。

步骤S102：检测充电机的运行状态和充电机与电动汽车的连接状态是否满足充电要求。

在该步骤中，检测充电机是否处于可用的状态，并检测充电机与电动汽车是否可靠连接。优选地，在该步骤S102之前，该方法还包括：接收用户的刷卡信息；根据刷卡信息验证用户身份合法性；若用户身份非法，则充电机无法启动并显示用于提示用户更换充电卡的信息；如用户身份合法，显示用于提示用户充电机处于可用状态的信息，以及显示用于提示用户将充电机的充电枪连接至电动汽车的信息，通过该优选的步骤，可以对充电用户进行有效管理。

步骤S104：在充电机的运行状态和充电机与电动汽车的连接状态均满足充电要求时，获取电动汽车的车载电池的信息。

步骤S106：根据车载电池的信息分配与车载电池功率相适配的电源模块对车载电池进行充电。

具体地，在该步骤中，根据车载电池的信息判断当前连接的电源模块输出的电能是否满足车载电池的充电需求；若当前连接的电源模块输出的电能能够满足车载电池的充电需求，则采用现有方式为车载电池供电；若当前连接的电源模块输出的电能无法满足车载电池的充电需求，则增加接入充电电路的电源模块为车载电池供电；若当前连接的电源模块输出的电能超出车载电池的充电需求，则减少接入充电电路的电源模块为车载电池供电。

在充电完成时，该方法还包括：显示提示用户刷卡结算的信息，用户在进行刷卡结算操作时，响应用户的刷卡操作，根据充电机的输出电量计算充电费用并从卡中扣除。

采用该实施例提供的电动汽车的充电方法，能够电动汽车的车载电池的充电需求控制充电时的输出功率，对大功率电池而言，控制较多的电源模块接入充电电路，使得充电输出功率大，快速实现充电，对小功率电池而言，控制较少的电源模块接入充电电路，使得充电输出功率小，避免电池温度过高，因而达到了能够根据负荷进行功率自动分配、充电组合方式灵活、综合成本较低、电源模块利用率高的效果。

第三实施例

在上述实施例2的基础上，该实施例提供了一种优选地电动汽车的充电方法，如图3所示，在该方法中，具体包括如下的步骤。

第一，用户刷卡，充电机的控制系统读取卡内信息，验证用户身份合法性，如用户身份非法，充电机无法启动，系统通过显示屏提示用户更换充电卡，如果用户通过身份合法性验证，进行下一步骤；

第二，系统启动，显示充电机处于可用状态，提示用户将充电枪连接至电动汽车，充电机通过检测与电动汽车电池组的通信验证充电枪是否可靠连接，如果充电枪未可靠连接，系统提示用户检查充电枪连接，以重新连接充电枪，如果充电枪可靠连接，系统进行检测绝缘、母线电压参数检测，如果不正常，控制充电机的报警指示灯亮，充电结束，如果正常，开启辅助电源开关，此时充电机同电动汽车通信获取汽车电池组信息，进行下一步骤；

第三，充电机判断电池组极性是否正常，如不正常，控制充电机的报警指示灯亮，充电结束，如果正常，充电机获取电池组信息，并提示用户选择充电方式，在用户选定充电方式后，充电机的控制单元根据电池信息智能分配电源模块，为电池组进行供电。

具体地，充电机判断当前的电流能否满足需求，如果正好满足，充电开始；如果电源模块整体输出的电流大于需求电流，断开部分电源模块，充电开始；如果电源模块整体输出的电流小于需求电流，接入其他电源模块，充电开始。

第四，在充电过程中，监测充电过程状态，包括充电机的运行状态、充电机与电动汽车的连接状态、车载电池管理系统状态和车载电池状态等，在充电过程状态异常时，控制充电机的报警指示灯亮，充电结束，一直正常时，持续充电。

第五，充电完成，系统提示用户刷卡结算，用户刷卡结束充电过程后，用户断开充电枪与电动汽车的连接，充电过程结束。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。