覆盖式动态管理交流充电桩的制作方法

本实用新型涉及交流充电桩，更具体地说，涉及在覆盖多个充电单元的交流充电桩。

背景技术：

电动汽车以其节能环保的优势，已经得到了社会的广泛认可。但是，由于电动汽车的使用正处在起步阶段，相关基础设施，比如充电桩、充电站的建设，还比较滞后，致使电动汽车使用十分不便，并且直接影响了电动汽车工业的发展。

充电桩是利用专用充电单元为具有车载充电机的电动汽车提供电功率的设备。充电桩一般固定在路边或停车场内，并具有相应的通信、计费和安全防护功能，以方便调试、运行、维护等。

通常，充电桩分为直流充电桩和交流充电桩。交流充电桩采用交流电能直接输入输出方式，为具有车载充电机的电动汽车提供充电服务。交流充电桩由于设备本身比较简单，因而具有设备成本比较低，安装场所比较小等优点。这种交流充电桩可以适于在充电时间要求不高的场合，为电动汽车进行慢速充电。

传统的电动汽车交流充电桩多采用单充电单元独立供电、独立运行的方式。这样的交流充电桩只能实现一个充电桩对应一个充电接口。因而，在大型商场或停车场之类的要求给大量电动汽车同时充电的场合，需要安装多个这样的交流充电桩来适应充电需求。要在大型商场或停车场之类的场合同时安装多台交流充电桩，这极大地增加了占地面积和充电桩的安装维护成本。充电汽车停车成本都是不可忽视。因而，传统交流充电桩综合利用效率比较低。

因此，需要能够同时给多台电动汽车充电的一种交流充电设备。

技术实现要素：

本实用新型的发明者考虑到本领域现有技术的上述技术问题，提出在一个充电桩上利用多充电单元，动态地为多台电动汽车或其他用电设备充电的交流充电桩，从而实现充电桩安装建设成本的减低和安装占用场地的减少。

本实用新型的发明者考虑到本领域现有技术的上述技术问题，提出一种交流充电桩，包括充电主机、与充电主机通信连接的充电控制器、总电量计量单元、通过充电线与所述充电主机连接并且与所述充电控制器通信连接的多个电量计量单元以及与所述多个电量计量单元对应的多个充电单元，其特征在于所述充电控制器在所述多个充电单元中的一个或多个连接到同样数量的一个或多个被充电设备的充电接口时，获取所述充电单元与对应充电接口之间彼此连接的连接信号以及所述被充电设备的电源管理单元发送来的充电配置信息，并基于所获取的充电配置信息接通与所述充电单元对应的所述多个电量计量单元，使得所述充电单元采用从所述充电主机分配的与所述充电配置信息对应的充电功率对对应的所述被充电设备进行充电。

根据本实用新型的交流充电桩，所述电量计量单元包含可受所述充电控制器控制的继电器开关。

根据本实用新型的交流充电桩，所述充电控制器比较所述总电量计量单元的剩余充电功率与新加入的被充电设备的充电功率，并且当所述总电量计量单元的剩余充电功率小于新加入的被充电设备的充电功率时，赋予所述新加入的被充电设备的等待排序次序，且不向所述新加入的被充电设备对应的电量计量单元中的继电器开关发出接通信号。

根据本实用新型的交流充电桩，所述充电控制器在接收到正在被充电的被充电设备之一发出的充电结束信号时，向与发出所述充电结束信号的被充电设备对应的电量计量单元中的继电器开关发出断开信号，同时比较所述总电量计量单元的剩余充电功率与等待排序次序为第一位的被充电设备的充电功率，并且当所述总电量计量单元的剩余充电功率大于等待排序次序为第一位的被充电设备的充电功率时，向所述等待排序次序为第一位的被充电设备对应的电量计量单元中的继电器开关发出接通信号。

根据本实用新型的交流充电桩，所述充电控制器还包括时段控制单元，所述时段控制单元在所述被充电设备处于常规空闲时段时触发所述充电控制器向所有处于连接状态的电量计量单元中的继电器开关发出接通信号，并指令所述充电主机在所有处于连接状态的电量计量单元中平均分配充电功率。

根据本实用新型的交流充电桩，所述常规空闲时段为所述被充电设备不被使用的深夜时段。

根据本实用新型的交流充电桩，所述充电单元的数量等于所述充电桩所在场所中能停放所述被充电设备的位置的数量。

根据本实用新型的交流充电桩，所述充电主机由多个独立充电模块构成，其总充电功率为160千瓦、120千瓦或80千瓦。

根据本实用新型的交流充电桩，所述充电单元的输出充电功率上限可以为80千瓦、40千瓦或、20千瓦、10千瓦或者6千瓦。

如上所述，本实用新型的多充电单元式交流充电桩可以用一个充电桩为多台电动汽车充电，因而可以减少在充电站设置多台充电桩而占用场地多的问题。

另外，本实用新型的多充电单元式交流充电桩由于采用交流充电，设备简单，可以节约设备成本。而且一个充电桩的充电单元可以遍布甚至一个停车场，因而可以以低成本方便停车场的用户。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1所示的是根据本实用新型的包含多个充电单元的交流充电桩的框图。

图2所示的是根据本实用新型的包含多个充电单元的交流充电桩的功率分配流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一充电单元也可以被称为第二充电单元，类似地，第二充电单元也可以被称为第一充电单元。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

为了使本领域技术人员更好地理解本公开，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细说明。

下面结合附图及具体的实施方式对本实用新型进行详细描述。

图1示出根据本实用新型的包含多个充电单元的交流充电桩的框图。如图1所示，本实用新型的多充电单元式交流充电桩包括充电主机10、总电量计量单元100、控制器200、多个电量计量单元300₁-300_N(以下在不需要区别各个电量计量单元时，将其统称为电量计量单元300)以及多个充电单元400₁-400_N(以下在不需要区别各个充电单元时，将其统称为充电单元400)。

参考图1，充电主机10一端连接到市电网(未在图1中示出)，一端连接到总电量计量单元100。总电量计量单元100的另一端分出多个分支，分别连接到各个电量计量单元300。每个电量计量单元300对应连接到一个充电单元400。控制器200通过控制信号线分别连接到充电主机10、总电量计量单元100、控制器200、电量计量单元300以及充电单元400。总电量计量单元100用于计量正在输出的总用电功率。电量计量单元300则计量正在输出到被充电设备的功率。

充电单元400中的每一个的一端通过电量计量单元300连接到总电量计量单元100，而另一端还可插拔地连接到电动汽车的蓄电池(图中未示出)。充电单元400还通过信号线与控制器200相连。当一个充电单元400连接到电动汽车的蓄电池时，该充电单元400就将关于电动汽车蓄电池已经连接的连接信息发送给控制器200，同时将从被充电设备(例如电动汽车蓄电池)发送来的充电配置信息通过信号线传递给控制器200。控制器也可以基于充电单元400发出的连接触发信号主动采集被充电设备的充电配置信息。这些充电配置信息包括电池的容量(例如，充电功率)、充电电压以及最大充电电流等。

当控制器200基于来自与被充电设备连接充电单元400发送的连接信号以及从该被充电设备转发来的充电配置信息，调取总电量计量单元100内的存储的剩余功率数据。所述总电量计量单元100内包含存储剩余输出功率的存储单元(未示出)。当然，该存储单元也可以直接包含在所述控制器200中。所述充电控制器200比较所述总电量计量单元的剩余充电功率与包含在所述充电配置信息中的被充电设备的充电功率。当所述总电量计量单元的剩余充电功率小于的被充电设备的充电功率时，则控制器将该充电单元400的序列号编排到等待充电序列中。如果该充电单元400的序列号为“400₃”，并且前面已经有一个(序列号为“400₂”)正处于排队状态，则将该序列号为“400₃”充电单元400排在等待队伍中的第2个。也就是说，等待队伍的排序并不是按照充电单元的自身的序号进行排列。在将该充电单元400编排的等待队伍中的同时，不向所述被充电设备对应的电量计量单元300中的继电器开关发出接通信号。反之，当所述总电量计量单元的剩余充电功率大于或等于的被充电设备的充电功率时，控制器200直接向充电单元400对应的电量计量单元300中的继电器开关(未示出)发出接通信号，由此开始以所述被充电设备的充电配置参数对电池进行充电。同时控制器200向电量计量单元300中的限流单元(未示出)发出最高电流信号，将充电电流保持在所述充电配置数据中的电流上限值之下。可选择地，也可以电量计量单元300不含有限流单元，电流的限制可以直接由被充电设备中的充电机来执行。

通过上述安排，当任何一辆电动汽车接入到其中一个充电单元400时，如果充电桩的剩余功率大于电动汽车的电池的总功率时，就可以采用相对于该电动汽车的最大充电功率和最高的充电电流进行充电，因此能够实现对该电动汽车的交流快速充电。这种快速充电能够在很短的时间内(例如，几分钟、几十分钟、一个小时等)达到满电量的80％-90％。这样，该汽车随后进入涓流充电状态，由此，通过对应电量计量单元300的电流会迅速下降，这时，电量计量单元300会将电流量或输出功率量反馈到控制器200。可选择地，控制器200可以随时采集正处于充电模式的电量计量单元300中的电流。控制器200根据该电量计量单元300充电时间和之前接收到的充电配置参数判断目前涓流的功率，由此获取该电量计量单元300所释放的充电功率，从而更新总充电功率的剩余充电功率。也就是说，控制器200随时根据正在充电的充电单元400的充电情况，修正剩余充电功率，以便及时将剩余的充电功率按照排队次序分配到正在排队的充电单元400中。这样通过实时释放剩余充电功率，可以使得充电桩尽可能始终处于满负荷工作状态，并且减少排队时间。。

通常的一个充电桩只有一个充电单元，只能对一个被充电设备进行充电，并且只能对某种型号的被充电设备进行充电。根据本实用新型的充电桩能够同时对多个被充电设备进行充电。为此，该充电桩的输出功率通常会达到目前常规被充电设备的功率的3-20倍，甚至可以更高。目前的电动汽车的功率通常为6-60千瓦之间。因此，根据本实用新型的充电桩的总输出功率可高达60、70、80、90、120、160千瓦等。因此，其可以同时为多台车辆充电。由于每个充电单元的充电功率由控制器根据被充电设备的充电配置参数进行分配，因此，每个充电单元都具有很强的兼容性。

因此，如图1所示，根据本实用新型的充电桩可以为每一个充电单元400提供相应的独立电量计量单元300，来实现对控制器200对总电量计量单元提供的总电能的分配。不管连接到充电桩的电动汽车的蓄电池的数量多少，均按照电动汽车连接到充电桩的先后顺序，优先满足最先连接的一台或多台电动汽车的充电需要，而对靠后连接的电动汽车，仅提供少量电能。待到其之前的电动汽车充足电后，再提供充足的电能进行充电。

尽管控制器200可以对本实用新型的包含多个充电单元400的充电桩进行控制以便对先到的充电设备进行快速充电，但是，控制器200也可以采用其他功率分配模式来对被充电设备进行充电。对于汽车而言，在深夜时分通常很少被使用，因此，其在充电场所会停放的时间更长一些，这就为车辆进行长时间充电提供了可能。为此，控制器200在某一些特定时段会采用平均分配功率的方式对所有被连接到充电单元的车辆进行充电，例如，在深夜22点到临晨6点这一时段，可以利用这种平均分配功率的方式对该充电主机10所连接的充电单元400操作，以便所有被连接的电动车辆都能够被充电。因此，控制器200中会带有时间段触发单元(未示出)，当该触发单元在时间进入上述时间段时，直接触发功率平均分配模式，以便对所有被充电设备进行充电。

图2所示的是根据本实用新型的包含多个充电单元的充电桩的功率分配流程图。如图2所示，在步骤S205处，控制器200判断是否接收到来自充电单元400的关于充电单元400与被充电设备之间的连接信号，如果接收到或采集到充电单元400与被充电设备之间的连接信号，则进一步获取被充电设备的充电配置信息(S210)，并从充电配置信息中获取该充电设备的充电功率。随后，控制器200调取总电量计量单元100中的剩余总功率，即充电桩可以输出的剩余功率，并且比较所述剩余总功率与被充电设备的充电功率(S215)。如果所述剩余总功率小于充电设备的充电功率，则将与该被充电设备连接的充电单元400排列到等待充电的队伍的最末尾(S225)，并返回到步骤S205。如果所述剩余总功率不小于被充电设备的充电功率，则所述控制器200按照不高于被充电设备的充电功率配置充电输出功率，并同时向充电单元400中的继电器开关发出接通信号，从而开始进行充电过程(S220)。随着时间的推移，正被充电的被充电设备可能已经进入涓流充电状态，并降低对充电功率的需求，因此，与处于涓流充电状态的被充电设备对应的充电单元400会释放大部分充电功率，这会增加剩余的总功率。因此，随后，控制器会再次比较剩余总功率与排列在等待充电队列中排序为第一位的充电单元400对应的被充电设备的充电功率(S230)。如果剩余总功率不小于与排列在等待充电队列中排序为第一位的充电单元400对应的被充电设备的充电功率，则返回到步骤S220，即，所述控制器200按照不高于排列在等待充电队列中排序为第一位的充电单元400对应的被充电设备的充电功率配置充电输出功率，并同时向充电单元400中的继电器开关发出接通信号，从而开始进行充电过程(S220)。如果在步骤S205处没有接收到任何新的连接信号，则直接进入步骤S230处，进行上述操作。在步骤S230处的判断结果为“是”，则在步骤S235处，控制器200判断当前时间是否处于预定或特定时段内。例如是否在深夜9点到临晨6点之间，即是否在电动汽车使用比较少而又充分充电时间期间。如果当前时刻处于该预定时间段内，则控制器200基于所有已经被连接的充电单元的数量，平均分配充电功率。需要指出的是，控制器会基于被连接的被充电单元的充电功率，进行输出功率的平均分配。也就是说，如果车辆较少时，可能所平均分配的功率会高于某些被充电设备的充电功率。因此，此处所述的平均分配不是绝对平均分配，而是在不超过被充电设备的充电功率的基础上的平均分配，即以不损害被充电设备为前提。在上述根据本实用新型的充电桩中，在同时连接到充电桩的电动汽车数量较少时或者充电时间长度不紧要时(例如夜间或停车时间较长时)，控制器200可以向已经连接的充电单元平均分配总电量计量单元100所能够提供的最大电能，来对所连接的所有电动汽车的蓄电池充电。

根据本实用新型的优选实施方式，充电单元400的数量可以是一个停车场的车位数量，以便用一个充电桩就可以覆盖整个停车场的车位。这样，每一辆电动汽车在自己的停车位上就可以得到充电服务。

如上所述，本实用新型的多充电单元式交流充电桩可以用一个充电桩为多台电动汽车充电。安装一台充电桩同时为多台电动汽车充电，与安装多台传统充电桩为多台电动汽车充电相比，可以减少设置多台充电桩而占用场地多的问题。

以上对本实用新型具体实施方式的描述，仅仅为了帮助理解本实用新型的发明构思，这并不意味着本实用新型所有应用只能局限在这些特定的具体实施方式。本领域技术人员应当理解，以上所述的具体实施方式，只是多种优选实施方式中的一些示例。任何体现本实用新型权利要求的具体实施方式，均应在本实用新型权利要求所要求保护的范围之内。本领域技术人员能够对上文各具体实施方式中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。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换或者改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。