充电系统及具有其的充电桩的制作方法

1.本发明涉及充电技术领域，具体而言，涉及一种充电系统及具有其的充电桩。


背景技术：

2.随着电动汽车的快速发展，动力电池的充电倍率也越来越大，充电桩的功率也随着增大。现在市面上的大功率充电桩其本上都是一机双枪。大功率充电桩用于白天快速补电，晚上则可以选择使用小功率慢充桩(30
‑
60kw)。
3.充电情况有两种：第一种是使用快充桩充电，充满一台之后，人工移走车辆，再充另一台，直到所需充电车辆全部充满，这种方式浪费人力；另一种是分别人每个车位安装小功率慢充桩，每车一枪，插枪即充，不用移走车辆，但是在白天车辆需要补电时，由于慢充桩的功率小，充电时间较长。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种充电系统及具有其的充电桩，以解决现有技术中的充电功率调节不便的问题。
5.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种充电系统。充电系统包括至少一个充电单元，充电单元包括：充电桩控制器；充电模组，充电模组为多个，多个充电模组与充电桩控制器电性连接；充电功率分配器，充电功率分配器与各充电模组和充电桩控制器电性连接；充电枪，充电枪与充电桩控制器和充电功率分配器电性连接，充电枪用于与待充电设备电性连接以提供电能；其中，充电枪在每次充电过程中，充电功率分配器控制一个充电模组仅为一个待充电设备进行充电作业。
6.进一步地，充电功率分配器包括输入接口和输出接口，各充电模组并列地设置于输入接口和输出接口之间，输出接口与充电枪连接，多个充电模组并联地设置。
7.进一步地，充电功率分配器还包括：功率分配控制器，功率分配控制器具有通讯口，功率分配控制器通过通讯口与充电桩控制器电性连接以进行通讯；控制开关，控制开关为多个，多个控制开关与多个充电模组一一对应地设置，各充电模组通过控制开关连接于输入接口和输出接口之间，功率分配控制器用于控制控制开关的开闭状态，以控制充电模组是否与充电枪导通。
8.进一步地，功率分配控制器包括至少两个常开触点开关合至少两个常闭触点开关，位于各常闭触点开关处均设置有一个控制线圈，控制线圈与控制开关配合。
9.进一步地，控制开关包括辅助常开触点开关合辅助常闭触点开关。
10.进一步地，充电单元至少包括至少两个，相邻的两个充电单元中的一个输出接口与另一个充电单元的输入接口电性连接，另一个充电单元的述输出接口与充电枪连接，充电桩控制器与各充电单元的充电模组电性连接，充电桩控制器与各充电单元的通讯口电性连接并进行通信。
11.进一步地，充电功率分配器为多个，各充电功率分配器均与充电模组电性连接，各
充电功率分配器均具有至少一个充电枪，充电枪的个数小于或等于充电模组的个数。
12.进一步地，各充电单元中的充电模组的功率均相同。
13.进一步地，各充电单元中至少一个充电模组的功率与其余充电模组的功率不同地设置。
14.根据本发明的另一方面，提供了一种充电桩，包括充电系统，充电系统上述的充电系统。
15.应用本发明的技术方案，充电桩控制器根据待充电设备所需的电压和电流，控制充电模组的输出电压和输出电流为所需的电压和电流，充电桩控制器通过控制充电功率分配器控制相应充电模组为待充电设备进行充电作业，充电枪用于与待充电设备连接以提供电能。通过这一设置，充电桩控制器可以根据待充电设备所需电压和电流的大小控制充电模块的输出电压和电流，保证了充电枪的输出功率大小可调，使得一个充电系统可以应用于各种不同充电功率的设备，解决了现有技术中充电功率调节不便的技术问题。
附图说明
16.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
17.图1示出了根据本发明的充电单元的实施例的结构示意图；
18.图2示出了根据本发明的两枪输出防电池组并联的实施例的控制原理图；
19.图3示出了根据本发明的三枪输出防电池组并联的实施例的控制原理图；
20.图4示出了根据本发明的充电系统的第一实施例的结构示意图；
21.图5示出了图4中a部分的放大示意图；
22.图6示出了图4中b部分的放大示意图；
23.图7示出了根据本发明的充电系统的第二实施例的结构示意图；
24.图8示出了图7中i部分的放大示意图；
25.图9示出了图7中ii部分的放大示意图。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
27.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
28.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方
法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
29.现在，将参照附图更详细地描述根据本技术的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本技术的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
30.结合图1至图9，根据本技术的具体实施例，提供了一种充电系统。
31.充电系统包括至少一个充电单元，充电单元包括：充电桩控制器；充电模组，充电模组为多个，多个充电模组与充电桩控制器电性连接；充电功率分配器，充电功率分配器与各充电模组和充电桩控制器电性连接；充电枪，充电枪与充电桩控制器和充电功率分配器电性连接，充电枪用于与待充电设备电性连接以提供电能；其中，充电枪在每次充电过程中，充电功率分配器控制一个充电模组仅为一个待充电设备进行充电作业。
32.如图1所示，充电桩控制器根据待充电设备所需的电压和电流，控制充电模组的输出电压和输出电流为所需的电压和电流，充电桩控制器通过控制充电功率分配器控制相应充电模组为待充电设备进行充电作业，充电枪用于与待充电设备连接以提供电能。通过这一设置，充电桩控制器可以根据待充电设备所需电压和电流的大小控制充电模块的输出电压和电流，保证了充电枪的输出功率大小可调，使得一个充电系统可以应用于各种不同充电功率的设备，解决了现有技术中充电功率调节不便的技术问题。
33.充电功率分配器包括输入接口和输出接口，各充电模组并列地设置于输入接口和输出接口之间，输出接口与充电枪连接，多个充电模组并联地设置。
34.充电模组并联设置，在充电时，只需接通其中一个充电模组即可实现充电，可以节省成本。充电功率分配器的输出接口与充电枪连接，充电模组的输出电压和输出电流通过输出接口进入充电枪，实现充电。
35.充电功率分配器还包括功率分配控制器，功率分配控制器具有通讯口，功率分配控制器通过通讯口与充电桩控制器电性连接以进行通讯；控制开关，控制开关为多个，多个控制开关与多个充电模组一一对应地设置，各充电模组通过控制开关连接于输入接口和输出接口之间，功率分配控制器用于控制控制开关的开闭状态，以控制充电模组是否与充电枪导通。
36.如图1所示，充电模组为5个，5个充电模组相应具有5组控制开关，每一组控制开关对应控制每一充电模组，各充电模组通过控制开关连接于输入接口和输出接口之间，功率分配控制器通过对控制开关的开闭状态的控制，实现控制开关对应的充电模组与充电枪的导通。这样设置可使得在充电系统的应用过程中，便于根据不同待充电设备的所需电压、电流切换充电模块，实现对多种待充电设备的充电。
37.功率分配控制器包括至少两个常开触点开关和至少两个常闭触点开关，位于各常闭触点开关处均设置有一个控制线圈，控制线圈与控制开关配合。
38.控制开关包括辅助常开触点开关和辅助常闭触点开关。
39.可选择地，可以使功率分配控制器的常开触点开关和常闭触点开关为控制开关的辅助常开触点开关和辅助常闭触点开关。
40.图4所示为具有两个充电枪的充电系统，如图2所示为功率分配控制器的示意图。常开触点开关1
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1k1、常闭触点开关1
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1k1、常开触点开关1
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1k2、常闭触点开关1
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1k2为a充电功率分配器中控制开关1k1、1k2的辅助常开触点开关和辅助常闭触点开关，控制线圈1
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k1m、1
‑
k2m与a充电功率分配器的控制开关1k1、1k2相配合；常开触点开关2
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1k1、常闭触点开关2
‑
1k1、常开触点开关2
‑
1k2、常闭触点开关2
‑
1k2为b充电功率分配器中控制开关1k1、1k2的辅助常开触点开关和辅助常闭触点开关，控制线圈2
‑
k1m、2
‑
k2m与b充电功率分配器的控制开关1k1、1k2相配合。
41.以对电动车充电为例，当充电枪1有充电需求时，充电桩控制器下发命令，假设此时需要一个充电模组，a充电功率分配器的端口1和端口2分别经过了b充电功率分配器中控制开关1k1、1k2的常闭触点开关2
‑
1k1和2
‑
1k2再控制与a充电功率分配器的控制开关1k1、1k2相配合的控制线圈1
‑
k1m、1
‑
k2m，控制线圈1
‑
k1m、1
‑
k2m得电后，a充电功率分配器的控制开关1k1、1k2闭合，常开触点开关1
‑
1k1和1
‑
1k2也闭合，充电枪1给待充电设备充电，同时把a充电功率分配器的控制开关1k1、1k2闭合的信息发送给充电桩控制器。
42.如果在充电枪1给电动车1充电时，充电枪2也有充电需求，在正常情况下充电桩控制器收到a充电功率分配器的控制开关1k1、1k2已闭合的信息的情况下，是不再让b充电功率分配器的控制开关1k1、1k2闭合的，这样会造成两电动车的电池组并联，电压高的电池组与电压低的电池组瞬间发生大电流充电，造成安全隐患。充电桩控制器下发了错误指令，让b充电功率分配器的控制开关1k1、1k2闭合，这时由于b充电功率分配器端口1和端口2分别经过了a充电功率分配器中控制开关1k1、1k2的常闭触点开关1
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1k1和1
‑
1k2再控制1k1和1k2的控制线圈2
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k1m、2
‑
k2m。a充电功率分配器的1k1和1k2线圈1
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k1m、1
‑
k2m已经得电闭合了，它的常闭触点开关1
‑
1k1和1
‑
1k2是断开的，所以b充电功率分配器的控制开关1k1、1k2的线圈2
‑
k1m、2
‑
k2m不得电，不闭合，有效防止两电动车的电池组并联的问题。
43.在充电枪2先充电时，b充电功率分配器的端口1和端口2分别经过了a充电功率分配器中控制开关1k1、1k2的常闭触点开关1
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1k1和1
‑
1k2再控制1k1和1k2的控制线圈2
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k1m、2
‑
k2m,线圈得电后，控制开关1k1和1k2闭合，辅助常开触点开关1
‑
1k1、1
‑
1k2也闭合，充电枪2给电动车充电，并把1k1和1k2闭合的信息发送给充电桩控制器。
44.若在充电枪2充电时充电枪1想充电，a充电功率分配器的端口1和端口2分别经过了b充电功率分配器中控制开关1k1、1k2的常闭触点开关2
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1k1和2
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1k2再控制与a充电功率分配器的控制开关1k1、1k2相配合的控制线圈1
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k1m、1
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k2m，b充电功率分配器的与控制开关1k1和1k2配合的控制线圈2
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k1m、2
‑
k2m已经得电闭合，b充电功率分配器的常闭触点开关2
‑
1k1和2
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1k2是断开的，所以a充电功率分配器的控制开关1k1、1k2的控制线圈1
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k1m、1
‑
k2m不得电，不能闭合。
45.同理，a充电功率分配器中控制开关1k1、1k2回路因故障闭合而不能分断(即发生粘连)时，a充电功率分配器的常闭辅助触点开关1
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1k1和1
‑
1k2是常开的，b充电功率分配器的与控制开关1k1和1k2相配合的控制线圈2
‑
k1m、2
‑
k2m也不能得电闭合。
46.可选择地，当系统中包含三个充电枪时，工作原理与上述相同(如图3所示)，在实际应用中，可以采用上述方法设置多个充电枪，避免发生多充电枪模式下因控制出错或控制开关粘连早晨的电池组并联问题，解决电池组并联引起的安全隐患。
47.充电单元至少包括至少两个，可选择地，两个充电单元的连接方式可以为：相邻的
两个充电单元中的一个输出接口与另一个充电单元的输入接口电性连接，另一个充电单元的输出接口与充电枪连接，充电桩控制器与各充电单元的充电模组电性连接，充电桩控制器与各充电单元的通讯口电性连接并进行通信。
48.如图7所示，充电单元为两个，包括i和ii两个部分，i的输出接口与ii的输入接口电性连接，ii的输出接口与充电枪1连接，充电桩控制器与i和ii的充电模组电性连接，充电桩控制器与a充电功率分配器和b充电功率分配器的通讯口电性连接，充电枪1与电动车相连。具体地，i部分的各组成部分如图8所示，ii部分的各组成部分如图9所示。这样设置可以增加充电系统的功率，以适应更大的充电功率需求。
49.以将上述包含两个充电单元的充电系统应用于电动车充电为例，电动车1与充电桩控制器通讯，告知电动车1所需的电压与电流，充电桩控制器收到信息，经信息处理，与充电模组通讯，控制充电模组的输出电压和输出电流为所需电压和电流，再通过a充电功率分配器和b充电功率分配器的通讯口与a充电功率分配器和b充电功率分配器进行通讯，控制所需充电模组对应的控制开关闭合，以完成电动车的充电。
50.在实际应用中，根据待充电设备所需要的功率大小，可以按照上述方式合理设置充电单元的个数并进行连接。
51.可选择地，充电系统包含至少两个充电单元时，两个充电单元之间的连接方式还可以为图4所示的方法：图中包含两个充电单元a和b，充电单元a中的充电模组的通讯口与充电桩控制器连接，a充电功率分配器的通讯口和b充电功率分配器的通讯口连接，再与充电桩控制器连接，a充电单元的1m1
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5m1接口分别借充电模组1
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充电模组5的输出，a充电单元的1m2
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5m2接口分别与b充电单元的1m2
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5m2连接。a充电单元的输出接口与充电枪1连接，再与待充电设备1连接，b充电单元的输出接口与充电枪2连接，再与待充电设备2连接。这样设置可以实现对充电枪的扩容，使得当待充电设备增加时，充电系统可以同时为待充电设备进行充电，避免充电枪数不够的情况。
52.具体地，采用上述连接方式的充电系统可以用于对两台电动车充电：
53.当只有电动车1充电时，电动车1与充电桩控制器通讯，告知电动车1所需的电压与电流，充电桩控制器收到信息，经信息处理，与充电模组通讯，控制充电模组的输出电压和输出电流为所需电压和电流，再通过a充电功率分配器的通讯口与功率分配控制器通讯，控制所需功率的充电模组对应的控制开关闭合，以完成电动车1的充电。
54.当只有电动车2充电时，电动车2与充电桩控制器通讯，告知电动车2所需的电压与电流，充电桩控制器收到信息，经信息处理，与充电模组通讯，控制充电模组的输出电压和输出电流为所需电压和电流，再通过b充电功率分配器的通讯口与功率分配控制器通讯，控制所需功率的充电模组对应的控制开关闭合，以完成电动车2的充电。
55.当电动车1和电动车2同时需求充电时，电动车1和电动车2与充电桩控制器通讯，告知电动车1和电动车2所需的电压与电流，充电桩控制器收到信息，例如，电动车需要2个充电模组的功率，电动车2需要3个充电模组的功率，经信息处理，充电桩控制器与充电模组通讯，控制充电模组的的输出电压与输出电流，通过a充电功率分配器的通讯口与a充电功率分配器的功率分配控制器通讯，控制所需功率的充电模组对应的控制开关1k1、1k2、2k1、2k2闭合，以完成电动车1的充电，同时，充电桩控制器通过b充电功率分配器的通讯口与b充电功率分配器的功率分配控制器通讯，控制所需功率的充电模组对应的控制开关3k1、3k2、
4k1、4k2、5k1、5k2闭合，以完成电动车2的充电。
56.上述技术方案可根据待充电设备的个数合理增加充电枪的个数。在实际应用中，当既需要多枪输出以同时对多个待充电设备进行充电并需要增加充电枪输出功率时，可将上述两种结合以实现所需的技术效果。
57.充电功率分配器为多个，各充电功率分配器均与充电模组电性连接，各充电功率分配器均具有至少一个充电枪，充电枪的个数小于或等于充电模组的个数。充电枪个数应不多于充电模组的个数，以保证每一把充电枪至少能分配一个充电模组。
58.可选择地，各充电单元中的充电模组的功率均相同。这样设置可使得在计算需要使用的充电模组个数时更为方便。
59.可选择地，各充电单元中至少一个充电模组的功率与其余充电模组的功率不同地设置。这样设置可使得充电模组可以提供的功率范围更大，适应更多种待充电设备的需求，提升充电系统的实用性。
60.上述实施例中的充电系统可以用于充电桩设备技术领域，即根据本技术的另一个方面，提供了一种充电桩，包括充电系统，充电系统为上述实施例中的充电系统。
61.采用上述技术方案的充电桩，在实现大功率充电机多枪输出时，通过充电功率分配器的串并联方式，充电桩的每枪功率输出大小可以自由切换，同时可以防止因控制出错或接触动器粘连造成电池组并联引起的安全隐患。同时，采用上述充电桩，可以实现快速增加功率，功率大小可随电动汽车需求动态自动分配与切换，该产品使用方便，可以使充电桩使用更加方便，且有明显的经济效益。
62.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
63.除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本技术概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
64.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
65.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。