一种设有一键延时充电功能的充电桩的制作方法

本发明属于汽车动力电池充电技术领域。尤其涉及到新能源车动力电池的一种节能环保的充电方式。

背景技术：

随着环保意识增强和国家政策的大力引导，可充电的电动汽车已快速的进入到了我们的生活当中，2018年我国的可充电的电动汽车保有量已经达到了200万辆，并以几何级数的快速增长着。据预测到2030年左右可充电电动汽车保有量有望突破1亿辆，2040年左右基本会完全替代掉燃油汽车。

我国现有汽车保有量约有2.3亿辆左右，如果不远的将来有一半是纯电动汽车，按每辆车50度电的续航电量计算则蓄能可达50多亿度电，是个非常可观的蓄电量了。如果有一半的电动汽车每天要充一次电，而充电功率在7kw的话，则同一时刻启动充电的功率将达到3.5亿kw。大家看看图2，全广东省2017年某一天的日用电负荷才有8000万kw左右。当然电动汽车不可能同一时刻启动充电，但是有一个时间段确实是特殊。

大家知道汽车保有量中大部分是小型家用轿车，早上开车上班傍晚回家停小区停车位，第二天再开车上班周而复始。而未来开着电动汽车上下班，不可避免的下班后就连上充电桩给汽车充电。那么问题来了，这个下班的时间段非常的集中，且在晚高峰用电时段上。这一叠加必将产生一个电网用电的尖峰时刻。以广东省为例，广东的汽车保有量约占到了全国的十分之一，那么一半的电动汽车同时充电的功率将达到3500万kw，从图2可以看出如果在晚高峰用电时段再叠加个3500万kw，电网负荷直接跳升到12300万kw左右，将大大超出广东省电网的最高峰负荷量，为此疏导此部分汽车动力电池充电负荷将会是未来必须面对的一大课题。

我们知道，一天24小时电网的用电负荷是极不均匀的。一般情况下晚上12点后到凌晨7点时段，用电负荷比较少，而白天及初夜时段用电负荷比较多。图2为广东电网2017年某日的用电负荷曲线图，从图中可以看出电网用电负荷起伏很大，上下峰值差有40%多。电能是一种生产出来后就必须消耗掉的能源，由于电网用电端数值的不确定性，导致了供电端和电网运行段，就必须采取必要的技术措施来保证电网电压值的稳定。而很多措施都会降低发电效率或用电效率，导致巨大的能源浪费，也间接增加了环境负担。比如：在发电端降低或增加单机发电量，将会导致发电机组运行在非最佳效能状态。导致发电效率降低，浪费能源，也会对发电机组产生不良影响，增加检修频率和费用等。还比如抽水蓄能电站，可比较好的解决电网的削峰填谷，可是额外建一座占地很大的蓄能电站，不但投资巨大，也有近1/4的电能在转换过程中损失掉。

为了解决电网电能的利用效率，很多地区都会对电网峰谷电价单独计量和核算，以鼓励用电户在谷值段多用电而在峰值段尽可能少用电。以图3广东省大工业用电（1kv-10kv）峰平谷电价来看，峰值电价每度电达1.0335元、夜间谷值电价0.3338元，峰谷电价差达到了3倍，从全国情况看电价峰谷值差基本相仿。可想而知，调和峰谷用电是国家电力部门的一大目标。

由此看来电动汽车动力电池可以是个很好的蓄能装置，但也可能会变成冲击电网最高负荷使电网运行不稳定的一大诱因。因此有很多研究机构在研究智能电网管理充电设施，主动调整充电桩的充电时间段到电网负荷谷值阶段充电，但这可能会与电动汽车个别用户用车时间产生冲突，从而降低用户对电力部门的满意度。还有有些充电桩生产企业为了产品具有竞争力，在充电桩上设置有选项来调节设定具体充电时间，但是这种调节设定比较繁琐，也就成了一部分人的个人行为，达不到高效的系统的解决大量充电负荷对电网最高负荷的冲击。为此是否有一种更简单直接的方法，来直截了当的解决这种大量充电负荷后移至电网负荷谷值阶段的方法呢，于是本发明方案便应运而生。

技术实现要素：

本发明为一种设有“一键延时充”功能的充电桩。其主要特征为如图5、图6充电桩面板上或者操控触摸屏上设置有如101、201所指，鲜明的“一键延时充”按钮。其用途主要为充电桩与电动汽车待充电电池连通匹配后，可方便的一键设定延时充电。而此处延时充电是指，充电桩给汽车动力电池充电是在凌晨电网负荷谷值阶段才正式启动充电。

上述“一键延时充”按钮还将对应设定有一些默认的充电参数，如：设定充电方案为“充满电为止”，充电功率为缺省的7kw慢充等等，如果选按“一键延时充”按钮，就说明选择了对应的默认充电参数。

充电桩给汽车动力电池充电是在凌晨电网负荷谷值阶段才正式启动充电。而此处所指主要为电网负荷谷值阶段的前半段的一个不特定时间，通常在00：00-3：00之间，但不限于此时间段，可根据各地的用电负荷进入谷值阶段时间及充电功率的变化灵活确定。

对于连接到充电桩的单个电动汽车来说，具体的充电时间点是通过对动力电池待充满电时长进行判断后通过随机运算而来，如图4，其判断运算及流程大致如下：

a)通过充电桩面板上“一键延时充”按钮快速启动延时充功能；

b)主控电路得到“一键延时充”启动信号后，将首先判断电池充满电所需时长，然后将进行启动时间点运算；

c)当充满电所需时长(t)：

i.t≥5小时，则通过随机运算产生个大致00:00-0:30之间的随机启动时间点；

ii.3小时≤t＜5小时，则通过随机运算产生个大致0:30-1:30之间的随机启动时间点；

iii.t＜3小时,则通过随机运算产生个大致1:30-2:00之间的随机启动时间点；

d)当时间到达随机启动时间点，主控电路控制主负继电器闭合，正式启动充电进程。

上述充电流程，所划分的充满电时长段和充电时间点段不是固定不变的，可根据各地方的用电负荷进入谷值阶段的时间及动力电池充电特性等灵活确定。充满电所需时长段数也可根据实际情况划分为1段、2段、3段或更多段数。

产生一个随机时间来启动充电进程，主要是避免大量充电桩设定同一时间点启动充电，所带来的对电网负荷的突变冲击，这有可能产生对电网设备的一系列损害。

还有一种反向设定“一键延时充”功能的充电桩，其充电桩的操作步骤为：

a)按步就搬的设定充电或选择“即时充”功能后，按确认按钮，然后正常启动充电；

b)而任何选项及按钮不按，直接把充电桩与电动汽车待充电电池连通匹配后，经一定时长就默认设定到延时充电状态，而其延时充电是延时至深夜电网负荷谷值阶段才启动实质充电的，既是反向设定“一键延时充”功能。此种反向设定“一键延时充”功能，可认为是“一键延时充”功能的极简模式，同样落入本专利的保护范围内。

充电桩操控面板的延伸，通过手机app端无线操控，如app操控界面上设置有“一键延时充”功能或按钮，而此“一键延时充”功能是一键设定到深夜电网负荷谷值阶段才启动实质性充电的，也同样落入本专利的保护范围内。

从图3“广东省新能源汽车充电桩电度电价分时图”可以看出，汽车动力电池延时到电网负荷谷值阶段进行充电，可为充电用户节约大笔电费支出，同时因为是利用很少用到车的后半夜时间段充电，所以与即时启动充电相比，对车主正常用车影响很小。

如用户急需用车或在晚上有用车需求，等不急凌晨才进行充电，那么用户可以按照通常的操作方法选择充电模式及充电参数后，选择开始充电或选择“即时充”模式来启动即时充电服务；但选择此种充电模式，车主应该会留意到，充电电费会比选择“一键延时充”按钮充电高出很多。

设置的“一键延时充”按钮，其名称“一键延时充”只是一种描述此按钮功能的字眼，而非固定不可变化的；只要描述的贴切，只要此功能按钮是一键设定到深夜电网负荷谷值阶段才进行实质充电的，不限定其具体取的名字是什么。

“一键延时充”按钮应是鲜明的，设在显著位置的当眼处，大小及颜色都应足够惹人注意到，而非细小的容易让人忽略的按钮。

附图说明

图1为设有“一键延时充”按钮的充电桩面板示意图。

图2为广东省2017年某日日电力负荷曲线图。

图3为广东省新能源汽车充电桩电度电价分时图。

图4为充电桩“一键延时充”功能流程图。

图5为应用场景1：设有“一键延时充”按钮的充电桩充电示意图。

图6为应用场景2：设有“一键延时充”触控按钮的充电桩操作界面示意图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例，对本发明技术方案进行更清楚的描述；显然，所描述的实施列仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图5是本发明的一个具体实施例，应用场景1：设有“一键延时充”按钮的充电桩充电示意图。

充电桩的面板101当眼处设置有很大的“一键延时充”机械按钮102，充电用户很容易一键操控设定“一键延时充”功能。

当充电桩与电动汽车待充电电池连通匹配后，按下此“一键延时充”机械按钮102，则会快速启动延时充功能，并自动进入到图4流程的充电进程：

a)通过充电桩面板上“一键延时充”102按钮快速启动延时充功能301；

b)主控电路得到“一键延时充”启动信号后，将首先判断电池充满电所需时长，然后将进行启动时间点运算302；

c)当充满电所需时长(t)：

i.t≥5小时303，则通过随机运算产生个大致00:00-0:30之间的随机启动时间点306；

ii.3小时≤t＜5小时304，则通过随机运算产生个大致0:30-1:30之间的随机启动时间点307；

iii.t＜3小时305，则通过随机运算产生个大致1:30-2:00之间的随机启动时间点308；

d)当时间到达随机启动时间点，主控电路控制主负继电器闭合，正式启动充电进程309。

给电池充电的具体启动时刻是通过以上流程随机运算而来，其目的是避免大量充电桩同一时刻启动充电对电网负荷的突变冲击，以避免影响到电网设备的稳定运行；同时可把充电负荷更均匀的分布到凌晨电网负荷谷值阶段。

上述“一键延时充”按钮还将默认设定一些基本充电参数。如：设定充电方案为“充满电为止”、充电功率为缺省的7kw慢充等等。

此实施例为对应当前的动力电池技术和充电技术，如当动力电池技术和充电技术有新的突破，上述所设定的参数值都可以灵活的优化调整。

未来大量充电桩启动“一键延时充”功能，将会对电网负荷有很大的削峰填谷作用，也会给充电用户节约不少电费开支，同时又有了节能环保的良好社会效果。所以为了提高用户使用“一键延时充”按钮的主动性和自觉性，可在此按键旁边显著位置注明使用此按钮的好处。如，使用“一键延时充”可为您节省50%的电费支出，或者使用“一键延时充”为国家的节能环保事业尽一份力等等，使车主自觉不自觉中养成使用“一键延时充”按钮充电的良好习惯，从而达到电网、用户、社会三方都得利的最优效果。

为了“一键延时充”按钮操控的方便性和更好的得到利用，“一键延时充”按钮应设在显著位置的当眼处，大小及颜色都应足够鲜明惹眼，而非细小的容易让人忽略的按钮。如图5的102所指的按钮足够显眼，容易被注意到和操作到。

“一键延时充”按钮的颜色应是引导启动的颜色，如绿色、蓝色等，而不应该是引导禁止的红色。

图6为本发明的另一个具体实施例，应用场景2：设有“一键延时充”触控按钮的充电桩操作界面示意图。图中201为充电桩的一液晶屏触控操作界面，202为“一键延时充”触控按钮，203为“即时充”按钮，204为对上面按键作用的文字说明。图中很容易就让人注意到202“一键延时充”触控按钮，并了解到他的好处，即他可以为充电用户大大节约电费支出，同时因为是很少用到车的后半夜时间段充电，所以与即时启动充电相比，对车主正常用车影响很小。如果晚上有事急需用车，那么也可以选择203的“即时充”按钮，但通过强调的注释可以知道，充电成本是相对很高的，非一般情况下，是没人愿意选择“即时充”按钮去充电的。

图6里201“一键延时充”按钮对应的功能与图5里101所对应的“一键延时充”功能基本一致，这里就不再重复赘述了。

以上阐述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。