CN103532206B - 一种充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种充电桩，其包括充电模块、供电模块和切换模块。充电模块用于对从电网中获取的交流电进行处理，以实现对蓄电池进行充电；供电模块用于对从蓄电池中获取的直流电进行处理，以实现对电网进行供电；切换模块用于基于充电或供电需求，相应触发充电模块或供电模块工作。可见，在电动汽车的蓄电池需要充电时，切换模块触发充电模块进行工作，进而充电模块利用电网电能对接入本发明的电动汽车蓄电池进行充电；相应地，在电网需要供电时，切换模块触发供电模块进行工作，进而供电模块利用接入本发明的蓄电池中的电能对电网进行供电。从而本发明实现了即能利用电网电能对蓄电池进行充电，又能利用蓄电池电能对电网进行供电的功能。

Description

一种充电桩

技术领域

本发明属于智能充电、供电技术领域，尤其涉及一种充电桩。

背景技术

当前，电动汽车充电桩只能实现利用电网电能对电动汽车的蓄电池进行充电的功能，而不能实现利用电动汽车蓄电池中的电能对电网进行供电的功能。

因此，研究、提供一种即能利用电网电能向蓄电池进行充电，又能利用蓄电池中的电能向电网进行供电的充电桩成为本领域的重要课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种充电桩，实现即能利用电网电能对蓄电池进行充电，又能利用蓄电池中的电能对电网进行供电的功能。

为此，本发明公开如下技术方案：

一种充电桩，包括充电模块、供电模块和切换模块，其中：

所述充电模块，用于对从电网中获取的交流电进行处理，以实现对蓄电池进行充电；

所述供电模块，用于对从蓄电池中获取的直流电进行处理，以实现对电网进行供电；

所述切换模块，用于在有充电需求时，触发所述充电模块工作，以及在有供电需求时，触发所述供电模块工作。

优选的，所述充电模块具体为整流回路，所述整流回路包括整流器以及与所述整流器相连的直流滤波器，其中：

所述整流器，用于将从电网获取的交流电转换成直流电；

所述直流滤波器，用于对所述交流电转换成的直流电进行滤波，得到实现对蓄电池进行充电所需的滤波后的直流电。

优选的，所述供电模块具体为逆变回路，所述逆变回路包括逆变器以及与所述逆变器相连的交流滤波器，其中：

所述逆变器，用于将从蓄电池获取的直流电转换成交流电；

所述交流滤波器，用于对所述直流电转换成的交流电进行滤波，得到实现对电网进行供电所需的滤波后的交流电。

优选的，所述切换模块包括转换开关。

优选的，所述充电桩还包括智能控制模块，所述智能控制模块包括计量器、计费器、人机交互器、监控器和通信器，其中：

所述计量器，与所述充电模块和所述供电模块相连，用于记录对蓄电池进行充电时的充电参数数据，以及用于记录对电网进行供电时的供电参数数据；

所述计费器，与所述计量器相连，用于基于所述充电参数数据，获取对蓄电池进行充电时的充电费用，以及用于基于所述供电参数数据，获取对电网进行供电时的供电费用；

所述人机交互器，与所述计费器、所述监控器和所述通信器相连，用于实现人机交互功能；

监控器，与所述转换开关、所述整流器、所述逆变器、所述计量器、所述计费器以及所述人机交互器相连，用于对所述计量器、所述计费器以及接入所述计量器的蓄电池进行监视，基于所述监视或在所述人机交互器的指示下对所述转换开关、所述整流器或所述逆变器进行控制；

通信器，与所述计费器、所述人机交互器以及所述监控器相连，用于进行远程通信。

优选的，所述充电参数数据包括对蓄电池进行充电时的电流、电压、蓄电池容量和充电电量的数值。

优选的，所述供电参数数据包括对电网进行供电时的电流、电压、蓄电池容量和充电电量的数值。

优选的，所述对蓄电池进行充电具体为基于充电模式对蓄电池进行充电，所述充电模式包括：快充模式、慢充模式、经济充电模式。

优选的，所述对电网进行供电具体为基于电网供电允许模式对电网进行供电。

本发明实施例提供的充电桩包括充电模块、供电模块和切换模块，其中，充电模块，用于对从电网中获取的交流电进行处理，以实现对蓄电池进行充电；供电模块，用于对从蓄电池中获取的直流电进行处理，以实现对电网进行供电；切换模块，用于基于充电或供电需求，相应触发充电模块或供电模块工作。可见，在电动汽车的蓄电池需要充电时，切换模块触发充电模块进行工作，进而充电模块利用电网电能对接入本发明的电动汽车蓄电池进行充电；相应地，在电网需要供电时，切换模块触发供电模块进行工作，进而供电模块利用接入本发明的蓄电池中的电能对电网进行供电。从而本发明实现了即能利用电网电能对蓄电池进行充电，又能利用蓄电池电能对电网进行供电的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的充电桩的一种结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的充电桩的另一种结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开一种充电桩，适用于对电动汽车蓄电池进行充电，以及利用电动汽车蓄电池中的电能对电网进行供电，以下将通过各实施例对本发明的充电桩进行详细说明。

实施例一

本发明实施例一公开一种充电桩，请参见图1，该充电桩包括充电模块100、供电模块200和切换模块300，其中：

充电模块100，用于对从电网中获取的交流电进行处理，以实现对蓄电池进行充电。

其中，本实施例中，充电模块100具体为整流回路，即充电模块100通过整流回路实现其功能，如图1所示，整流回路包括整流器110和直流滤波器120。整流器110，用于将从电网获取的交流电转换成直流电；直流滤波器，用于对所述交流电转换成的直流电进行滤波，得到滤波后的直流电，以实现对蓄电池进行充电。直流滤波器120滤波后可以输出电动汽车蓄电池充电所需的纯净的直流电，减小了对电动汽车蓄电池的影响。

对蓄电池进行充电具体为基于充电模式对蓄电池进行充电，本实施例中充电模式包括：快充模式、慢充模式、经济充电模式。

供电模块200，用于对从蓄电池中获取的直流电进行处理，以实现对电网进行供电。

其中，供电模块200具体为逆变回路，如图1所示，逆变回路包括逆变器210以及与逆变器210相连的交流滤波器220。逆变器210，用于将从蓄电池获取的直流电转换成交流电；交流滤波器220，用于对所述直流电转换成的交流电进行滤波，得到对电网进行供电所需的滤波后的交流电。具体地，交流滤波器220对交流电滤波后，可以消除交流电中的交流谐波使之接近于正弦的交流电，从而在利用蓄电池电能向电网供电时减小了对电网的冲击。

对电网进行供电具体为基于电网供电允许模式对电网进行供电。

切换模块300，用于在有充电需求时，触发充电模块100工作，以及在有供电需求时，触发供电模块200工作。

其中，如图1所示，切换模块300包括转换开关310，通过转换开关310控制电流的方向，决定充电桩是对电动汽车蓄电池充电，还是电动汽车蓄电池对电网反供电，抑或是使充电桩处于停用状态。具体地，当需要通过本发明利用电网电能向蓄电池充电时，转换开关310接通整流回路，使整流回路工作、逆变回路闲置，通过整流回路的电流转换及直流滤波作用实现向蓄电池充电；相应地，当需要通过本发明利用蓄电池电能向电网供电时，转换开关310接通逆变回路，使逆变回路工作，整流回路闲置，通过逆变回路的电流转换及交流滤波作用，实现向电网供电；当不需要充电也不需要供电时，转换开关310断开，整流回路和逆变回路均不工作，充电桩处于停用状态。

综上，本发明实施例提供的充电桩包括充电模块100、供电模块200和切换模块300，其中，充电模块100用于对从电网中获取的交流电进行处理，以实现对蓄电池进行充电；供电模块200用于对从蓄电池中获取的直流电进行处理，以实现对电网进行供电；切换模块300用于基于充电或供电需求，相应触发充电模块100或供电模块200工作。可见，在电动汽车的蓄电池需要充电时，切换模块300触发充电模块100进行工作，进而充电模块100利用电网电能对接入本发明的电动汽车蓄电池进行充电；相应地，在电网需要供电时，切换模块300触发供电模块200进行工作，进而供电模块200利用接入本发明的蓄电池中的电能对电网进行供电。从而本发明实现了即能利用电网电能对蓄电池进行充电，又能利用蓄电池电能对电网进行供电的功能。

实施例二

本发明实施例二公开了充电桩的另一种结构，请参见图2，其除了包括实施例一中充电桩的充电模块100、供电模块200和切换模块300之外，还包括智能控制模块400。括智能控制模块400包括计量器410、计费器420、人机交互器430、监控器440和通信器450。

计量器410，与充电模块100和供电模块200相连，用于记录对蓄电池进行充电时的充电参数数据，以及用于记录对电网进行供电时的供电参数数据。

其中，充电参数数据包括对蓄电池进行充电时的电流、电压、蓄电池容量、充电电量等参数的数值；供电参数数据包括对电网进行供电时的电流、电压、蓄电池容量、充电电量等参数的数值。计量器410实时记录充电或供电时的相应的上述各充电参数或各供电参数的数值，以供后续计费或监控使用，方便用户实时对充电或供电情况进行了解。

计费器420，与计量器410相连，用于基于所述充电参数数据，获取对蓄电池进行充电时的充电费用，以及基于所述供电参数数据，获取对电网进行供电时的供电费用。

具体地，向电动汽车蓄电池充电时，计费器420根据计量器410记录的蓄电池充电电量，结合充电时的电网电价计算充电费用，即电动汽车充电时车主应缴的费用；利用电动汽车蓄电池电能向电网供电时，计费器420根据计量器410记录的供电电量，根据供电时的电网电价，计算供电费用，即电动汽车车主因供电而应获取的报酬。为用户实时掌握充电或供电费用提供了便利。

人机交互器430，与计费器420、监控器440和通信器450相连，用于实现人机交互功能。

具体地，人机交互器430提供操作按钮和显示屏幕，用于方便用户实现对充电桩的各项人工操作，例如，设定充电或供电模式、定电量、定时间、自动断电等。并可直观显示当前充电模式、时间、电量及计费信息等各类信息。

监控器440，与转换开关310、整流器110、逆变器210、计量器410、计费器420以及人机交互器430相连，用于对计量器410、计费器420以及接入计量器410的蓄电池进行监视，基于所述监视或在人机交互器430的指示下对转换开关310、整流器110或逆变器210进行控制。

概括来讲，监控器440具有监视及控制功能。具体地，监控器440在其监控的基础上实现对充电桩相应器件、接入的蓄电池进行控制或在人机交互器430下发操作指令时对相应器件、蓄电池进行控制。例如电动汽车蓄电池需要充电时，用户在人机交互器430上选择某种充电模式，则人机交互器430将相应的充电模式指令下发至监控器440，监控器440接收到充电模式指令时，控制转换开关切换至整流回路，并控制整流器整流可控硅以与指令中的充电模式相对应的状态实现对蓄电池充电。

充电或供电时，监控器440监视充电桩的工作状态并通过计量器410监视所接入的电动汽车蓄电池的电池容量、充电电量、供电电量等实时数据，并将监视的情况反馈至人机交互器430方便用户掌握充电或供电的实时情况，进而方便用户根据实时充、供电情况进行决策。用户在决策的基础上，对人机交互器进行操作，并下发相应操作指令至监控器440，监控器440根据用户下发的操作指令对相应器件进行控制；当然，监控器440也可通过预先设定的处理规则根据其监视的各器件的状态对接入的蓄电池或充电桩包括的其他器件进行相应智能控制。

通信器450，与计费器420、人机交互器430以及监控器相连440，用于进行远程通信。

具体地，通信器450用于远程通信，以方便远程对充电桩进行检查、计费和统一管理。

本发明实施例二是对实施例一种充电桩的完善和补充，实施例二中的智能控制模块400通过其包括的各个器件实现了对充电或供电的各参数的实时记录、费用的计量、充供电状态的智能监控，方便了用户实时掌握充供电状况以及方便了用户的各项操作。

实施例三

本发明实施例三在实施例一和实施例二的基础上，对各种充、供电模式下时充电桩的工作过程进行介绍。

1）快充模式

电动汽车蓄电池连接充电桩的充电把手，随即监控器监控到蓄电池处于已连接状态，并通过人机交互器显示。此时，用户在人机交互器界面上选择快充模式，监控器接收到人机交互器下发的快充模式指令，并响应该快充模式指令向转换开关下发切至整流回路的指令，之后发出指令控制整流器整流可控硅以脉冲电流对蓄电池充电，然后控制电池停充一段时间，之后继续以脉冲电流对蓄电池充电、停充，如此循环，并随着充电电池电量的增加逐步降低充电电流等级，直至对电动汽车蓄电池充电完成为止。后续计量器将充电所使用电能值传输给计费器，计费器以快充模式价格系数计算充电消费费用，并将该费用传输至人机交互器显示。

本快充模式下，蓄电池充电接收率较高，即短时间可以接收很多电量，从而大大缩短了充电时间。

2）慢充模式

监控器监控到蓄电池处于已连接状态并反馈至人机交互器后，用户在人机交互器选择慢充模式，之后人机交互器向监控器下发慢充模式指令，监控器响应该慢充模式指令，通过指令方式控制转换开关切至整流回路，并控制整流器整流可控硅以先恒流后恒压的方式对电动汽车蓄电池进行充电，直至电池满电为止。之后，计量器将充电使用电能值传输给计费器，计费器以慢充模式价格系数计算充电消费费用，并将该费用传输给人机交互器显示。

该慢充模式下，充电相同电量的充电时间较长。

3）经济充电模式

蓄电池连接充电桩的充电把手，监控器监控到已连接状态，并反馈至人机交互器后，用户在人机交互器选择经济充电模式，随即监控器接收到人机交互器的经济充电模式指令，并响应该指令，监控蓄电池当前剩余电量并基于剩余电量计算蓄电池需要的充电时长，之后将所需的充电时长通过通信器上送至电网公司充电桩实时监控平台。充电桩实时监控平台会根据电网负荷情况安排蓄电池的充电时段，并在到充电时间时通过通信器下发充电指令给监控器，监控器发出指令控制转换开关切至整流回路，并控制整流器整流可控硅以先恒流后恒压对电动汽车电池进行充电，直至蓄电池充分充满电。之后，计量器将使用电能值传输给计费器，计费器以经济充电模式价格系数计算充电消费费用，并将其传输给人机交互器显示。

需要说明的是，经济充电模式是由电网公司根据电网供电能力和电池剩余电量安排充电时间进行充电的模式。

4）经济充电模式兼电网供电允许模式

监控器监控到蓄电池处于已连接状态并反馈至人机交互器后，用户在人机交互器选择经济充电模式同时又选择电网供电允许模式。此时，监控器在人机交互器的指示下监视蓄电池剩余电量并计算蓄电池需要充电的充电时长，将该充电时长通过通信器上送至电网公司充电桩实时监控平台，此时若电网供电能力较强，则充电桩实时监控平台根据电网负荷情况安排该蓄电池的充电时段，并在到时间时通过通信器向监控器下发充电指令，随即监控器发出控制指令控制转换开关切至整流回路，并控制整流器整流可控硅以先恒流后恒压对电动汽车蓄电池进行充电，直至电池充分充满电。计量器将使用电能值传输给计费器，计费器以经济充电模式价格系数计算充电消费费用，并将该费用传输给人机交互器显示。若电网供电能力较弱，需利用蓄电池电能对其反供电，则实时监控平台通过通信器向监控器下发逆变指令，监控器接收到逆变指令时下发指令控制转换开关切至逆变回路，并发出指令控制逆变器逆变可控硅对电动汽车蓄电池进行放电，利用蓄电池电能对电网进行反供电。之后，计量器将供电电能值传输给计费器，计费器以供电模式价格系数计算供电费用，并将该费用传输给人机交互器显示。

此种模式下，电网可以根据其供电情况，在电网供电低谷时对电动汽车电池充电，用电高峰时让电动汽车电池反供电，起到移峰填谷的作用，减少了备用电厂的投资，且电动汽车用户也可以利用用电高峰和用电低谷时的电价差获取利润。

综上所述，本发明的充电桩，既能利用电网电能对电动汽车蓄电池进行充电，又能利用电动汽车蓄电池中的电能对电网进行供电，从而可在电网用电低谷时段对电动汽车蓄电池进行充电，电网用电负荷高峰时，利用蓄电池电能给电网反供电，将电动汽车空余的蓄电池电能反馈给电网提供电能，实现降低充电成本，提高电能使用效率和缓解电荒一举三得。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种充电桩，其特征在于，包括充电模块、供电模块和切换模块，其中：

所述充电模块，用于对从电网中获取的交流电进行处理，以实现对蓄电池进行充电；

所述供电模块，用于对从蓄电池中获取的直流电进行处理，以实现对电网进行供电；

所述切换模块，用于在有充电需求时，触发所述充电模块工作，以及在有供电需求时，触发所述供电模块工作；

其中，所述切换模块包括转换开关；

其中，所述充电模块具体为整流回路，所述整流回路包括整流器以及与所述整流器相连的直流滤波器，其中：

所述整流器，用于将从电网获取的交流电转换成直流电；

所述直流滤波器，用于对所述交流电转换成的直流电进行滤波，得到实现对蓄电池进行充电所需的滤波后的直流电；

其中，所述供电模块具体为逆变回路，所述逆变回路包括逆变器以及与所述逆变器相连的交流滤波器，其中：

所述逆变器，用于将从蓄电池获取的直流电转换成交流电；

所述交流滤波器，用于对所述直流电转换成的交流电进行滤波，得到实现对电网进行供电所需的滤波后的交流电；

其中，所述充电桩还包括智能控制模块，所述智能控制模块包括计量器、计费器、人机交互器、监控器和通信器，其中：

所述计量器，与所述充电模块和所述供电模块相连，用于记录所述充电模块对蓄电池进行充电时的充电参数数据，以及用于记录所述供电模块对电网进行供电时的供电参数数据；

所述计费器，与所述计量器相连，用于基于所述充电参数数据，获取对蓄电池进行充电时的充电费用，以及用于基于所述供电参数数据，获取对电网进行供电时的供电费用；

所述人机交互器，分别与所述计费器、所述监控器和所述通信器相连，用于实现人机交互功能；

监控器，与所述转换开关、所述整流器、所述逆变器、所述计量器、所述计费器以及所述人机交互器相连，用于对所述计量器、所述计费器以及接入所述计量器的蓄电池进行监视，基于所述监视或在所述人机交互器的指示下对所述转换开关、所述整流器或所述逆变器进行控制；

通信器，与所述计费器、所述人机交互器以及所述监控器相连，用于进行远程通信；

其中，所述充电参数数据包括对蓄电池进行充电时的电流、电压、蓄电池容量和充电电量的数值；

其中，所述供电参数数据包括对电网进行供电时的电流、电压、蓄电池容量和充电电量的数值；

其中，所述对蓄电池进行充电具体为基于充电模式对蓄电池进行充电，所述充电模式包括：快充模式、慢充模式、经济充电模式。

2.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述对电网进行供电具体为基于电网供电允许模式对电网进行供电。