一种充电桩以及充电系统的制作方法

1.本实用新型实施例涉及新能源技术领域，尤其涉及一种充电桩以及充电系统。


背景技术：

2.随着新能源技术的快速发展，尤其是新能源电动汽车领域，充电桩可以为新能源电动汽车的续航提高能量来源。
3.现有的充电桩为了节省新能源电动汽车的充电时间，大多采用快充充电方式为其充电。但是对于新能源电动汽车的锂电池来说，长时间进行大电流快充，充电温度升温过快，加剧了锂电池的老化速度，同时还会导致锂电池内部产生极化现象，严重的导致金属锂的析出，导致锂电池的充电过程存在很大的安全隐患。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种充电桩以及充电系统，以降低充电桩为负载充电过程的安全隐患。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种充电桩，包括：处理器、快充电源模块、电量回收模块和充电连接接口；
6.所述快充电源模块的第一输出端与所述充电连接接口的第一输入端连接，所述快充电源模块的第二输出端与所述充电连接接口的第二输入端连接，所述充电连接接口的第一输出端与负载的第一电源信号输入端连接，所述充电连接接口的第二输出端与所述负载的第二电源信号输入端连接；
7.电量回收模块，所述电量回收模块包括储能单元和第一开关单元；所述第一开关单元的第一端与所述储能单元的第一输入端连接，所述第一开关单元的第二端与所述快充电源模块的第一输出端连接，所述储能单元的第二输入端与所述快充电源模块的第二输出端连接，所述第一开关单元的控制端与所述处理器的第一输出端连接，所述处理器用于所述负载的电量在第一时间间隔内的增量满足第一预设条件时，控制所述第一开关单元的第一端与所述第一开关单元的第二端连接第一预设时间，所述储能单元的输出端与所述处理器的电源信号输入端连接。
8.可选的，所述电量回收模块还包括第二开关单元，所述第二开关单元的第一端与所述储能单元的第一输入端连接，所述第二开关单元的第二端与所述充电连接接口的第一输入端连接，所述第二开关单元的第三端与所述快充电源模块的第一输出端连接，所述第二开关单元的控制端与所述处理器的第二输出端连接，所述处理器用于所述负载的电量在第二时间间隔内的增量满足第二预设条件时，控制所述第二开关单元的第一端与所述第二开关单元的第二端连接第二预设时间，所述第二开关单元的第二端与所述第二开关单元的第三端断开所述第二预设时间，并控制所述第一开关单元的第一端与所述第一开关单元的第二端断开或者连接所述第二预设时间；
9.对应的，所述处理器用于所述负载的电量在所述第一时间间隔内的增量满足所述
第一预设条件时，控制所述第一开关单元的第一端与所述第一开关单元的第二端连接所述第一预设时间，控制所述第二开关单元的第一端与所述第二开关单元的第二端断开所述第一预设时间，控制第二开关单元的第二端与所述第二开关单元的第三端连接所述第一预设时间。
10.可选的，所述电量回收模块还包括第一二极管，所述第一二极管的阳极与所述第二开关单元的第一端连接，所述第一二极管的阴极与所述储能单元的第一输入端连接，所述处理器用于控制所述第二开关单元的第二端与所述第二开关单元的第一端连接或者断开。
11.可选的，所述储能单元包括逆变器和超级电容器，所述逆变器的第一端作为所述储能单元的第一输入端，所述逆变器的第二端与所述超级电容器的第一端连接，所述超级电容器的第二端作为所述储能单元的第二输入端，所述逆变器用于将直流信号转换为交流信号。
12.可选的，还包括电流检测单元，所述电流检测单元的第一端与所述快充电源模块的第一输出端连接，所述电流检测单元的第二端与所述充电连接接口的第一输入端连接，所述电流检测单元的输出端与所述处理器的第一输入端连接，所述电流检测单元用于检测所述负载的充电电流，所述处理器用于根据所述负载的充电电流，确定所述负载的电量。
13.可选的，所述充电桩还包括输入器件，所述输入器件的输出端与所述处理器的第二输入端连接，所述输入器件用于获取所述负载的电量信息，其中，所述电量信息包括当前电量和目标充电电量。
14.可选的，所述充电桩还包括打印机，所述打印机的输入端与所述处理器的第三输出端连接。
15.可选的，所述快充电源模块包括变压器和第二二极管，所述变压器的第一输入端用于接入第一电源信号，所述变压器的第二输入端用于接入第二电源信号，所述变压器的第一输出端与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极作为所述快充电源模块的第一输出端；所述变压器的第二输出端作为所述快充电源模块的第二输出端。
16.可选的，所述充电桩还包括第三开关单元和第四开关单元，所述第三开关单元的第一端与所述快充电源模块的第一输出端连接，所述第三开关单元的第二端与所述充电连接接口的第一输入端连接，所述第四开关单元的第一端与所述快充电源模块的第二输出端连接，所述第四开关单元的第二端与所述充电连接接口的第二输入端连接，所述第三开关单元的控制端与所述处理器的第四输出端连接，所述第四开关单元的控制端与所述处理器的第四输出端连接，所述处理器用于所述充电桩和所述负载之间的充电状态异常时，控制所述第三开关单元的第一端和所述第三开关单元的第二端断开，并控制所述第四开关单元的第一端和所述第四开关单元的第二端断开。
17.第二方面，本实用新型实施例还包括了一种充电系统，包括第一方面任意所述的充电桩，还包括：汽车，所述汽车包括电池包，所述电池包的电源信号输入端通过所述充电桩的充电连接接口与所述充电桩的快速电源模块连接。
18.在本实施例中，负载的电量在第一时间间隔内的增量满足第一预设条件时，处理器控制第一开关单元的第一端与第一开关单元的第二端连接第一预设时间，实现了快充电源模块输出的充电电流在给负载充电的同时，也会给电量回收模块的储能单元充电，同时
负载和电量回收模块组成回路，负载也可以为电量回收模块进行小电流脉冲充电。上述技术方案降低了负载的实际充电电流，避免负载充电温度升温过快，加剧负载的老化速度以及内部产生极化现象的问题，进而降低了充电桩为负载充电过程的安全隐患。且储能单元的输出端与处理器的电源信号输入端连接，储能单元可以为处理器提供电源信号，无需单独为处理器设置电源模块，简化了充电桩的结构，降低了充电桩的制作成本。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例提供的一种充电桩的结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例提供的另一种充电桩的结构示意图；
21.图3为本实用新型实施例提供的一种充电系统的结构示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
23.本实用新型实施例提供了一种充电桩。图1为本实用新型实施例提供的一种充电桩的结构示意图。参见图1，该充电桩100包括：处理器10、快充电源模块20、电量回收模块30和充电连接接口40；快充电源模块20的第一输出端20a与充电连接接口40的第一输入端40a连接，快充电源模块20的第二输出端20b与充电连接接口40的第二输入端40b连接，充电连接接口40的第一输出端40c与负载200的第一电源信号输入端200a连接，充电连接接口40的第二输出端40d与负载200的第二电源信号输入端200b连接；电量回收模块30，电量回收模块包括储能单元31和第一开关单元32；第一开关单元32的第一端k1与储能单元31的第一输入端31a连接，第一开关单元32的第二端k2与快充电源模块20的第一输出端20a连接，储能单元31的第二输入端31b与快充电源模块20的第二输出端20b连接，第一开关单元32的控制端k3与处理器10的第一输出端10a连接，处理器10用于负载200的电量在第一时间间隔内的增量满足第一预设条件时，控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2连接第一预设时间；储能单元31的输出端31c与处理器10的电源信号输入端10b连接。
24.具体的，本实施例中的充电桩100包括快充电源模块20，快充电源模块20可以为负载200提供大电流充电的快充过程，快速完成负载200的充电过程。
25.负载200的电量在第一时间间隔内的增量满足第一预设条件，可以理解为：负载200的电量在第一时间间隔内的增量等于第一预设值，第一预设值示例性的可以为5％预设荷电状态(soc)、10％预设荷电状态(soc)、15％预设荷电状态(soc)等。第一预设值大于0，且小于或等于预设荷电状态(soc)。
26.示例性的，第一预设时间可以是10s、20s、30s等。本实施例对于第一预设时间的具体数值不作限定。
27.本实施例中充电桩100为负载200的充电过程如下：
28.负载200的电量在第一时间间隔内的增量不满足第一预设条件，处理器10控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2断开。快充电源模块20为负载200提供大电流充电的快充过程。
29.负载200的荷电状态在第一时间间隔内的增量满足第一预设条件，快充电源模块20控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2连接第一预设时间，以实现快充电源模块20输出的充电电流在给负载200充电的同时，也会给电量回收模块30的储能单元31充电。同时负载200和电量回收模块30组成回路，负载200也可以为电量回收模块30进行小电流脉冲充电。需要说明的是，充电桩100可以设置一个限流模块，限流模块、负载200和电量回收模块30组成回路，用于实现负载200以小电流脉冲方式为电量回收模块30充电。其中，小电流示例性的可以为0.01c、0.0.2c、0.05c或者0.1c中的任意一个数值。
30.以负载200的电量在第一时间间隔内的增量等于10％预设荷电状态(soc)，处理器10控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2连接10s为例进行说明。一旦负载200的电量在第一时间间隔内的增量等于10％预设荷电状态(soc)，处理器10控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2连接10s。之后处理器10控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2断开，快充电源模块20为负载200提供大电流充电的快充过程。如果在此过程中负载200的电量在第一时间间隔内的增量等于10％预设荷电状态(soc)，处理器10控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2连接10s。
31.在本实施例中，负载200的电量在第一时间间隔内的增量满足第一预设条件时，处理器10控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2连接第一预设时间，实现了快充电源模块20输出的充电电流在给负载200充电的同时，也会给电量回收模块30的储能单元31充电，同时负载200和电量回收模块30组成回路，负载200也可以为电量回收模块30进行小电流脉冲充电。上述技术方案降低了负载200的实际充电电流，避免负载200充电温度升温过快，加剧负载200的老化速度以及内部产生极化现象的问题，进而降低了充电桩100为负载200充电过程的安全隐患。且储能单元31的输出端31c与处理器10的电源信号输入端10b连接，储能单元31可以为处理器10提供电源信号，无需单独为处理器10设置电源模块，简化了充电桩100的结构，降低了充电桩100的制作成本。
32.可选的，储能单元31除了可以为处理器10提供电源信号外，还可以包括并网接口，通过并网接口将电量进行并网处理。
33.图2为本实用新型实施例提供的另一种充电桩的结构示意图。可选的，在上述技术方案的基础上，结合图1，参见图2，电量回收模块30还包括第二开关单元33，第二开关单元33的第一端k4与储能单元31的第一输入端31a连接，第二开关单元33的第二端k5与充电连接接口40的第一输入端40a连接，第二开关单元33的第三端k6与快充电源模块20的第一输出端20a连接，第二开关单元33的控制端k7与处理器10的第二输出端10c连接，处理器10用于负载200的电量在第二时间间隔内的增量满足第二预设条件时，控制第二开关单元33的第一端k4与第二开关单元33的第二端k5连接第二预设时间，第二开关单元33的第二端k5与第二开关单元33的第三端k6断开第二预设时间，并控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2断开或者连接第二预设时间；对应的，处理器10用于负载200的电量在第一时间间隔内的增量满足第一预设条件时，控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2连接第一预设时间，控制第二开关单元33的第一端k4与第二开关单元33的第二端k5断开第一预设时间，控制第二开关单元33的第二端k5与第二开关单元33的第三端k6连接第一预设时间。
34.需要说明的是，第一时间间隔和第二时间间隔可以相等，也可以不相等。负载200的电量在第一时间间隔内的增量满足第一预设条件时对应的单位时间间隔的增量小于负载200的电量在第二时间间隔内的增量满足第二预设条件的单位时间间隔的增量。可选的，单位时间间隔可以是1s。
35.负载200的电量在第二时间间隔内的增量满足第二预设条件，可以理解为：负载200的电量在第二时间间隔内的增量等于第二预设值，第二预设值示例性的可以为5％预设荷电状态(soc)、10％预设荷电状态(soc)、15％预设荷电状态(soc)等。第二预设值大于0，且小于或等于预设荷电状态(soc)。示例性的，第二预设时间可以是10s、20s、30s等。本实施例对于第二预设时间的具体数值不作限定。
36.本实施例提供的充电桩100可以实现如下过程：
37.负载200的电量在第一时间间隔内的增量满足第一预设条件时，处理器10控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2连接第一预设时间，控制第二开关单元33的第一端k4与第二开关单元33的第二端k5断开第一预设时间，控制第二开关单元33的第二端k5与第二开关单元33的第三端k6连接第一预设时间，实现了快充电源模块20输出的充电电流在给负载200充电的同时，也会给电量回收模块30的储能单元31充电。同时负载200和电量回收模块30组成回路，负载200也可以为电量回收模块30进行小电流脉冲充电。
38.负载200的电量在第二时间间隔内的增量满足第二预设条件时，处理器10控制第二开关单元33的第一端k4与第二开关单元33的第二端k5连接第二预设时间，第二开关单元33的第二端k5与第二开关单元33的第三端k6断开第二预设时间，并控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2断开或者连接第二预设时间，快充电源模块20停止为负载200进行充电，负载200为电量回收模块30的储能单元31。需要说明的是，在快充电源模块20停止为负载200进行充电，负载200为电量回收模块30的储能单元31过程中，处理器10还可以控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2连接，实现负载200为电量回收模块30的储能单元31充电过程中，电量回收模块30的储能单元31同时为负载200进行充电的过程。可以通过控制负载200为电量回收模块30的储能单元31充电的电流和电量回收模块30的储能单元31同时为负载200进行充电的电流的大小关系，实现快速降低负载200的电量的效果。
39.本实施例提供的技术方案，在负载200的电量在第一时间间隔内的增量满足第一预设条件时，快充电源模块20输出的充电电流在给负载200充电的同时，也会给电量回收模块30的储能单元31充电。当负载200的电量在单位时间间隔内的增量继续增加直至满足第二预设条件时，处理器10控制第二开关单元33的第一端k4与第二开关单元33的第二端k5连接第二预设时间，第二开关单元33的第二端k5与第二开关单元33的第三端k6断开第二预设时间，并控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2断开或者连接第二预设时间。其中，在快充电源模块20停止为负载200进行充电，负载200为电量回收模块30的储能单元31过程中，处理器10还可以控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2连接，实现负载200为电量回收模块30的储能单元31充电过程中，电量回收模块30的储能单元31同时为负载200进行充电的过程。上述技术方案通过停止快充电源模块20为负载200进行充电，负载200为电量回收模块30的储能单元31，快速降低了负载200的电量，避免了负载200充电温度升温过快，加剧负载200的老化速度以及内部产生极化现象的问
题，进而降低了充电桩100为负载200充电过程的安全隐患。
40.可选的，在上述技术方案的基础上，参见图2，电量回收模块30还包括第一二极管d1，第一二极管d1的阳极与第二开关单元33的第一端k4连接，第一二极管d1的阴极与储能单元31的第一输入端31a连接，处理器10用于控制第二开关单元33的第二端k5与第二开关单元33的第一端k4连接或者断开。
41.本实施例中充电桩100为负载200的充电过程如下：
42.负载200的电量在第一时间间隔内的增量满足第一预设条件时，处理器10控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2连接第一预设时间，控制第二开关单元33的第二端k5与第二开关单元33的第一端k4断开第一预设时间，控制第二开关单元33的第二端k5与第二开关单元33的第三端k6连接第一预设时间，实现了快充电源模块20输出的充电电流在给负载200充电的同时，也会给电量回收模块30的储能单元31充电。同时负载200和电量回收模块30组成回路，负载200也可以为电量回收模块30进行小电流脉冲充电。
43.负载200的电量在第二时间间隔内的增量满足第二预设条件时，处理器10控制第二开关单元33的第二端k5与第二开关单元33的第一端k4连接第二预设时间，第二开关单元33的第二端k5与第二开关单元33的第三端k6断开第二预设时间，并控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2断开或者连接第二预设时间，快充电源模块20停止为负载200进行充电，负载200为电量回收模块30的储能单元31。在快充电源模块20停止为负载200进行充电，负载200为电量回收模块30的储能单元31过程中，处理器10还可以控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2连接，实现负载200为电量回收模块30的储能单元31充电过程中，电量回收模块30的储能单元31同时为负载200进行充电的过程。
44.本实施例提供的技术方案，在负载200的电量在第一时间间隔内的增量满足第一预设条件时，快充电源模块20输出的充电电流在给负载200充电的同时，也会给电量回收模块30的储能单元31充电。当负载200的电量在单位时间间隔内的增量继续增加直至满足第二预设条件时，处理器10控制第二开关单元33的第二端k5与第二开关单元33的第一端k4连接第二预设时间，第二开关单元33的第二端k5与第二开关单元33的第三端k6断开第二预设时间，并控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2断开第二预设时间，上述技术方案通过停止快充电源模块20为负载200进行充电，负载200为电量回收模块30的储能单元31，快速降低了负载200的电量，避免了负载200充电温度升温过快，加剧负载200的老化速度以及内部产生极化现象的问题，进而降低了充电桩100为负载200充电过程的安全隐。其中，第一二极管d1的阴极与储能单元31的第一输入端31a连接连接，可以避免电量回收模块30为负载200进行充电。在快充电源模块20停止为负载200进行充电，负载200为电量回收模块30的储能单元31过程中，处理器10还可以控制第一开关单元32的第一端k1与第一开关单元32的第二端k2连接，实现负载200为电量回收模块30的储能单元31充电过程中，电量回收模块30的储能单元31同时为负载200进行充电的过程。
45.可选的，在上述技术方案的基础上，参见图2，储能单元31包括逆变器310和超级电容器311，逆变器310的第一端作为储能单元31的第一输入端31a，逆变器310的第二端与超级电容器311的第一端连接，超级电容器311的第二端作为储能单元31的第二输入端31b，逆变器310用于将直流信号转换为交流信号。
46.具体的，逆变器310可以将直流信号转换为交流信号，该交流信号作为超级电容器311的电源信号，在该交流信号的作用下，负载200为超级电容器311完成充电过程。超级电容器311既具有电容器快速充电放电的特性，同时又具有电池的储能特性，有助于实现负载、充电桩、电网三者双向商业运作，如充电桩100的储能属性可实现负载给充电桩或电网卖电储能，减小城市高峰期用电压力。
47.可选的，在上述技术方案的基础上，参见图2，该充电桩100还包括电流检测单元50，电流检测单元50的第一端与快充电源模块20的第一输出端20a连接，电流检测单元50的第二端与充电连接接口40的第一输入端40a连接，电流检测单元50的输出端与处理器10的第一输入端10d连接，电流检测单元50用于检测负载200的充电电流，处理器10用于根据负载200的充电电流，确定负载200的当前荷电状态。
48.具体的，在电流检测单元50用于检测负载200的充电电流，处理器10用于根据负载200的充电电流，确定负载200的电量，以实现在负载200的电量在第一时间间隔内的增量满足第一预设条件以及负载200的电量在第二时间间隔内的增量满足第二预设条件，处理器10控制第一开关单元32以及第二开关单元33的连接状态。
49.可选的，在上述技术方案的基础上，参见图2，充电桩100还包括输入器件60，输入器件60的输出端与处理器10的第二输入端10e连接，输入器件60用于获取负载的电量信息，其中，电量信息包括当前电量和目标充电电量。
50.可选的，输入器件60包括触摸屏61和读卡器62，触摸屏61用于获取负载的目标充电电量，读卡器62用于识别负载200的射频器件，得到充电协议，从中获取负载200的当前电量以及预设荷电状态(soc)。
51.可选的，在上述技术方案的基础上，参见图2，充电桩100还包括打印机70，打印机70的输入端70a与处理器10的第三输出端10f连接。
52.具体的，打印机70可以将负载200的充电信息打印出来，其中，充电信息包括初始电量、充电电量、当前电量以及充电花费等。
53.可选的，在上述技术方案的基础上，参见图2，快充电源模块20包括变压器21和第二二极管d2，变压器21的第一输入端用于接入第一电源信号e1，变压器21的第二输入端用于接入第二电源信号e2，变压器21的第一输出端与第二二极管d2的阳极连接，第二二极管d2的阴极作为快充电源模块20的第一输出端20a；变压器21的第二输出端作为快充电源模块20的第二输出端20b。
54.具体的，变压器21和第二二极管d2作为快充电源模块20，变压器21可以将第一电源信号e1和第二电源信号e2转变为与负载200匹配的充电信号。第二二极管d2可以避免外部电流流入变压器21。
55.可选的，在上述技术方案的基础上，参见图2，充电桩100还包括第三开关单元80和第四开关单元81，第三开关单元80的第一端与快充电源模块20的第一输出端20a连接，第三开关单元80的第二端与充电连接接口40的第一输入端40a连接，第四开关单元81的第一端与快充电源模块20的第二输出端20b连接，第四开关单元81的第二端与充电连接接口40的第二输入端40b连接，第三开关单元80的控制端与处理器10的第四输出端10g连接，第四开关单元81的控制端与处理器10的第四输出端10g连接，处理器10用于充电桩100和负载200之间的充电状态异常时，控制第三开关单元80的第一端和第三开关单元80的第二端断开，
并控制第四开关单元81的第一端和第四开关单元81的第二端断开。
56.具体的，充电桩100和负载200之间的充电状态异常时，处理器10的第四输出端10g可以控制第三开关单元80的第一端和第三开关单元80的第二端断开，并控制第四开关单元81的第一端和第四开关单元81的第二端断开，快速切断快充电源模块20为负载200的充电电流，进而增加了充电桩100和负载200构成的充电系统的安全系数。
57.可选的，在上述技术方案的基础上，参见图2，充电连接接口40内部还包括第五开关单元82和第六开关单元83，当负载200的充电插头插入充电连接接口40之后，第五开关单元82和第六开关单元83处于闭合状态，以开启充电桩100为负载200的快速且安全的充电过程。
58.本实用新型实施例还提供了一种充电系统。图3为本实用新型实施例提供的一种充电系统的结构示意图。参见图3，该充电系统包括上述技术方案中任意所述的充电桩100，还包括：汽车201，汽车201包括电池包，电池包的电源信号输入端通过充电桩100的充电连接接口与充电桩100的快充电源模块连接。本实用新型实施例提供的充电系统包括上述实施例中的充电桩，因此本实用新型实施例提供的充电系统也具有上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。
59.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。