CN106992584A - 充电系统及充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种充电装置，具体涉及一种充电系统及充电方法，属于能源技术领域，包括电源模块，电源模块的AC电源通过耦合继电器和交直变压单元B连接变控模块，变控模块连接充电口，电源模块的AC电源通过交直变压单元A连接主控模块，主控模块连接变控模块。本发明结构简单紧凑，设计合理，体积小，安装方便，用户可以根据自己的需求进行充电模式的选择，使用灵活方便，实用性强，适用范围广泛，可以更好地解决电动车辆的充电问题，促进电动车辆的推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电装置，具体涉及一种充电系统及充电方法，属于能源技术领域。
背景技术
由于使用成本较低、便捷方便以及群众环保意识的增强，电动车辆的保有量和使用率越来越高，但与传统的燃油车辆相比，电动车辆受电池容量和季节温差等客观条件影响，其稳定续航能力存在较大短板，在一定程度上影响了电动车辆的推广，降低了用户体验。比如以下场景：用户居住地与工作地距离较远，电动车辆无法行驶一个来回；由于行程变化，中途电量不足；冬天气温较低，电池性能下降较大，原本可完成的行程无法完成等等。根据普遍充电需求，目前部分小区以及电动车维修点安装了充电桩，但是现有充电桩存在体积较大、安全性不高、充电模式单一、附加价值开发不足等问题，造成客户体验较差，无法达到便民需求。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种结构简单，设计合理，小型化，壁挂式，客户可根据需求自行选择充电模式，同时附加价值高，整体美观，可极大提升充电用户体验的充电系统及充电方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
所述的充电系统，包括电源模块，其特征在于：电源模块的AC电源通过耦合继电器和交直变压单元B连接变控模块，变控模块连接充电口，电源模块的AC电源通过交直变压单元A连接主控模块，主控模块连接变控模块；
所述的电源模块，用于给充电系统内主控模块进行供电，经变控模块转换后给充电口进行供电；
所述的主控模块，进行充电模式的选择和控制充电的输出；
所述的变控模块，调控输出电压，检测输出电流和电池充电口的接入。
充电系统的AC电源采用220V电源输入，交直变压单元A能够将220V交流电变为12V直流电，给主控模块进行供电，交直变压单元B将220V交流电变为直流电，经过变控模块转换后给充电口供电。
进一步的优选，主控模块包括中央控制单元、人机交互界面、模式选择单元、计时单元和语音输出单元，中央控制单元与人机交互界面、模式选择单元相连接，中央控制单元的控制端口连接语音输出单元，计时单元连接人机交互界面，计时单元还与电源模块的耦合继电器相连接，控制耦合继电器的通断。所述的中央控制单元与变控模块进行交互，接收系统反馈的电流、电压等数据，根据用户选择的模式，发出控制命令；语音输出单元根据中央控制单元指令，向用户播报语音，如播报电池接口是否正确，提醒用户扫码付款，当前充电状态、充电已完成等。所述的人机交互界面和模式选择单元由多功能显示屏和模式选择按键组成，显示屏主要显示当前充电电压、电流、电池接口是否插入正确、充电时长等。
进一步的优选，变控模块包括电压控制单元、电流检测单元和电极检测单元，电压控制单元、电流检测单元和电极检测单元均与中央控制单元相连接，电极检测单元还连接充电口。电压控制单元根据中央控制单元指令，调控输出电压，电流检测单元能够实时测定当前输出电流，并反馈给中央控制单元，电极检测单元用于检测用户接入电池的充电口是否正确，并将结果反馈给中央控制单元。
所述的充电系统的充电方法，包括以下步骤：
(1)将待充电电池接入充电口后，电极检测单元检测用户接入的充电插头是否与电池相匹配，将检测结果反馈至中央控制单元，中央控制单元将信息传送至人机交互界面单元进行显示，同时传送至语音输出单元进行语音报对/报错提示；
(2)用户将充电口正确接入电池后，通过人机交互界面模式的模式选择单元选择充电模式，充电模式选定后将充电开启信号同时发送至计时单元和中央控制单元，计时单元接收到充电开启信号后触发耦合继电器闭合且开始倒计时，同时将信息发送至人机交互界面进行显示，中央控制单元接收到充电开启信号后控制变控模块对插入电池按照所选择的模式进行充电；
(3)计时单元倒计时完成后，耦合继电器断开，中央控制单元停止动作，充电完成。
所述的充电模式包括常充模式、快充模式和智能充模式；
所述的常充模式的充电方法包括以下步骤：
(1)用户插入电池，通过电极检测单元检测接口是否使用正确，并指导用户使用正确的充电接口；
(2)通过电压控制单元检测当前接入电池的电压数值，根据接入电池的电压判定其额定电压；
(3)根据所判定的电池额定电压确定恒压充电电压，并启动充电；
(4)在充电过程中，通过电流检测单元实时监测充电电流，当电流低于设定值时，将电压降低到当前接入电池所对应的涓流充电电压，进入涓流充电状态；
(5)涓流充电状态进行1小时后，无论是否达到用户预设充电时长，均由主控模块控制耦合继电器断电，停止充电。
所述的快充模式的充电方法包括以下步骤：
(1)用户插入电池，通过电极检测单元检测接口是否使用正确，并指导用户使用正确的充电接口；
(2)通过电压控制单元检测当前接入电池的电压数值，根据接入电池的电压判定其额定电压；
(3)根据所判定的电池额定电压确定恒流充电电流，并以设定的起始电压启动充电，若起始电压下无法达到恒流充电电流，则以0.1伏为阶梯，逐渐升高充电电压，直至电流达到所确定的恒流充电电流；
(4)在充电过程中，通过电流检测单元实时监测充电电流，当电流持续低于恒流充电电流30秒时，以0.1伏为阶梯，逐渐升高充电电压，直至电流达到所确定的恒流充电电流，保持输出恒流电流进行充电；
所述的充电电压在升高过程中不能超过所设定的上限，若充电电压达到上限电压1分钟后，无论是否达到用户预设充电时长，均由主控模块控制耦合继电器断电，停止充电。
所述的智能充模式的充电方法包括以下步骤：
(1)用户插入电池，通过电极检测单元检测接口是否使用正确，并指导用户使用正确的充电接口；
(2)通过电压检测单元检测当前接入电池的电压数值，根据接入电池的电压判定其额定电压；
(3)根据所判定的电池额定电压确定恒流充电电流，并以设定的起始电压启动充电，若起始电压下无法达到恒流充电电流，则以0.1伏为阶梯，逐渐升高充电电压，直至电流达到所确定的恒流充电电流；
(4)当电流保持恒流充电电流10分钟后，以当前的电压为恒定值转为恒压充电，同时通过电流检测单元实时监测充电电流，当电流低于设定值时，将电压降低到当前接入电池所对应的涓流充电电压，进入涓流充电状态；
(5)涓流充电状态进行1小时后，无论是否达到用户预设充电时长，均由主控模块控制耦合继电器断电，停止充电。
本发明所具有的有益效果是：
本发明所述的充电系统结构简单紧凑，设计合理，体积小，安装方便，用户可以根据自己的需求进行充电模式的选择，使用灵活方便，实用性强，适用范围广泛，可以更好地解决电动车辆的充电问题，促进电动车辆的推广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
如图1所示，本发明所述的充电系统，包括电源模块，其特征在于：电源模块的AC电源通过耦合继电器和交直变压单元B连接变控模块，变控模块连接充电口，电源模块的AC电源通过交直变压单元A连接主控模块，主控模块连接变控模块；
所述的电源模块，用于给充电系统内主控模块进行供电，经变控模块转换后给充电口进行供电；
所述的主控模块，进行充电模式的选择和控制充电的输出；
所述的变控模块，调控输出电压，检测输出电流和电池充电口的接入。
所述的主控模块包括中央控制单元、人机交互界面、模式选择单元、计时单元和语音输出单元，中央控制单元与人机交互界面、模式选择单元相连接，中央控制单元的控制端口连接语音输出单元，计时单元连接人机交互界面，计时单元还与电源模块的耦合继电器相连接，控制耦合继电器的通断。
所述的变控模块包括电压控制单元、电流检测单元和电极检测单元，电压控制单元、电流检测单元和电极检测单元均与中央控制单元相连接，电极检测单元还连接充电口。
所述的充电系统的充电方法，包括以下步骤：
(1)将待充电电池接入充电口后，电极检测单元检测用户接入的充电插头是否与电池相匹配，将检测结果反馈至中央控制单元，中央控制单元将信息传送至人机交互界面单元进行显示，同时传送至语音输出单元进行语音报对/报错提示；
(2)用户将充电口正确接入电池后，通过人机交互界面模式的模式选择单元选择充电模式，充电模式选定后将充电开启信号同时发送至计时单元和中央控制单元，计时单元接收到充电开启信号后触发耦合继电器闭合且开始倒计时，同时将信息发送至人机交互界面进行显示，中央控制单元接收到充电开启信号后控制变控模块对插入电池按照所选择的模式进行充电；
(3)计时单元倒计时完成后，耦合继电器断开，中央控制单元停止动作，充电完成。
所述的充电模式包括常充模式、快充模式和智能充模式；
所述的常充模式的充电方法包括以下步骤：
(1)用户插入电池，通过电极检测单元检测接口是否使用正确，并指导用户使用正确的充电接口；
(2)通过电压控制单元检测当前接入电池的电压数值，根据接入电池的电压判定其额定电压；
(3)根据所判定的电池额定电压确定恒压充电电压，并启动充电；
(4)在充电过程中，通过电流检测单元实时监测充电电流，当电流低于设定值时，将电压降低到当前接入电池所对应的涓流充电电压，进入涓流充电状态；
(5)涓流充电状态进行1小时后，无论是否达到用户预设充电时长，均由主控模块控制耦合继电器断电，停止充电。
常充模式下，充电数据判断参数如下表所示
| 检测的电压数值 | 所判定的额定电压 | 所确定的恒压充电电压 | 所对应的涓流充电电压 |
| 42-56V | 48V | 59V | 55V |
| 30-41.9V | 36V | 44V | 41V |
| 19-27.5V | 24V | 30V | 27V |
| 56.1-69V | 60V | 72V | 68.5V |
| 69.1-83V | 72V | 86V | 82.5V |
| 83.1V以上 | 96V | 110V | 108V |
所述的快充模式的充电方法包括以下步骤：
(1)用户插入电池，通过电极检测单元检测接口是否使用正确，并指导用户使用正确的充电接口；
(2)通过电压控制单元检测当前接入电池的电压数值，根据接入电池的电压判定其额定电压；
(3)根据所判定的电池额定电压确定恒流充电电流，并以设定的起始电压启动充电，若起始电压下无法达到恒流充电电流，则以0.1伏为阶梯，逐渐升高充电电压，直至电流达到所确定的恒流充电电流；
(4)在充电过程中，通过电流检测单元实时监测充电电流，当电流持续低于恒流充电电流30秒时，以0.1伏为阶梯，逐渐升高充电电压，直至电流达到所确定的恒流充电电流，保持输出恒流电流进行充电；
所述的充电电压在升高过程中不能超过所设定的上限，若充电电压达到上限电压1分钟后，无论是否达到用户预设充电时长，均由主控模块控制耦合继电器断电，停止充电。
快充模式下，充电数据判断参数如下表所示
| 检测的电压数值 | 所判定的额定电压 | 起始电压 | 确定的恒流充电电流 | 上限电压 |
| 42-56V | 48V | 59V | 4A | 70V |
| 30-41.9V | 36V | 44V | 3A | 52V |
| 19-27.5V | 24V | 30V | 2A | 34V |
| 56.1-69V | 60V | 72V | 5A | 86V |
| 69.1-83V | 72V | 86V | 6A | 102V |
| 83.1V以上 | 96V | 110V | 8A | 133V |
所述的智能充模式的充电方法包括以下步骤：
(1)用户插入电池，通过电极检测单元检测接口是否使用正确，并指导用户使用正确的充电接口；
(2)通过电压检测单元检测当前接入电池的电压数值，根据接入电池的电压判定其额定电压；
(3)根据所判定的电池额定电压确定恒流充电电流，并以设定的起始电压启动充电，若起始电压下无法达到恒流充电电流，则以0.1伏为阶梯，逐渐升高充电电压，直至电流达到所确定的恒流充电电流；
(4)当电流保持恒流充电电流10分钟后，以当前的电压为恒定值转为恒压充电，同时通过电流检测单元实时监测充电电流，当电流低于设定值时，将电压降低到当前接入电池所对应的涓流充电电压，进入涓流充电状态；
(5)涓流充电状态进行1小时后，无论是否达到用户预设充电时长，均由主控模块控制耦合继电器断电，停止充电。
智能充模式下，充电数据判断参数如下表所示
| 检测的电压数值 | 所判定的额定电压 | 起始电压 | 确定的恒流充电电流 | 涓流充电电压 |
| 42-56V | 48V | 59V | 2.8A | 55V |
| 30-41.9V | 36V | 44V | 2A | 41V |
| 19-27.5V | 24V | 30V | 1.4A | 27V |
| 56.1-69V | 60V | 72V | 3.5A | 68.5V |
| 69.1-83V | 72V | 86V | 4.2A | 82.5V |
| 83.1V以上 | 96V | 110V | 5.6A | 108V |
本发明结构简单紧凑，设计合理，体积小，安装方便，用户可以根据自己的需求进行充电模式的选择，使用灵活方便，实用性强，适用范围广泛。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (8)
1.一种充电系统，包括电源模块，其特征在于：电源模块的AC电源通过耦合继电器和交直变压单元B连接变控模块，变控模块连接充电口，电源模块的AC电源通过交直变压单元A连接主控模块，主控模块连接变控模块；
所述的电源模块，用于给充电系统内主控模块进行供电，经变控模块转换后给充电口进行供电；
所述的主控模块，进行充电模式的选择和控制充电的输出；
所述的变控模块，调控输出电压，检测输出电流和电池充电口的接入。
2.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于：所述的主控模块包括中央控制单元、人机交互界面、模式选择单元、计时单元和语音输出单元，中央控制单元与人机交互界面、模式选择单元相连接，中央控制单元的控制端口连接语音输出单元，计时单元连接人机交互界面，计时单元还与电源模块的耦合继电器相连接，控制耦合继电器的通断。
3.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于：所述的变控模块包括电压控制单元、电流检测单元和电极检测单元，电压控制单元、电流检测单元和电极检测单元均与中央控制单元相连接，电极检测单元还连接充电口。
4.一种如权利要求1-3所述的充电系统的充电方法，其特征在于(包括以下步骤)：
(1)将待充电电池接入充电口后，电极检测单元检测用户接入的充电插头是否与电池相匹配，将检测结果反馈至中央控制单元，中央控制单元将信息传送至人机交互界面单元进行显示，同时传送至语音输出单元进行语音报对/报错提示；
(2)用户将充电口正确接入电池后，通过模式选择单元选择充电模式，充电模式选定后将充电开启信号同时发送至计时单元和中央控制单元，计时单元接收到充电开启信号后触发耦合继电器闭合且开始倒计时，同时将信息发送至人机交互界面进行显示，中央控制单元接收到充电开启信号后控制变控模块对插入电池按照所选择的模式进行充电；
(3)计时单元倒计时完成后，耦合继电器断开，中央控制单元停止动作，充电完成。
5.根据权利要求4所述的充电系统的充电方法，其特征在于：所述的充电模式包括常充模式、快充模式和智能充模式。
6.根据权利要求5所述的充电系统的充电方法，其特征在于：所述的常充模式的充电方法包括以下步骤：
(1)用户插入电池，通过电极检测单元检测接口是否使用正确，并指导用户使用正确的充电接口；
(2)通过电压控制单元检测当前接入电池的电压数值，根据接入电池的电压判定其额定电压；
(3)根据所判定的电池额定电压确定恒压充电电压，并启动充电；
(4)在充电过程中，通过电流检测单元实时监测充电电流，当电流低于设定值时，将电压降低到当前接入电池所对应的涓流充电电压，进入涓流充电状态；
(5)涓流充电状态进行1小时后，无论是否达到用户预设充电时长，均由主控模块控制耦合继电器断电，停止充电。
7.根据权利要求5所述的充电系统的充电方法，其特征在于：所述的快充模式的充电方法包括以下步骤：
(1)用户插入电池，通过电极检测单元检测接口是否使用正确，并指导用户使用正确的充电接口；
(2)通过电压控制单元检测当前接入电池的电压数值，根据接入电池的电压判定其额定电压；
(3)根据所判定的电池额定电压确定恒流充电电流，并以设定的起始电压启动充电，若起始电压下无法达到恒流充电电流，则以0.1伏为阶梯，逐渐升高充电电压，直至电流达到所确定的恒流充电电流；
(4)在充电过程中，通过电流检测单元实时监测充电电流，当电流持续低于恒流充电电流30秒时，以0.1伏为阶梯，逐渐升高充电电压，直至电流达到所确定的恒流充电电流，保持输出恒流电流进行充电；
所述的充电电压在升高过程中不能超过所设定的上限，若充电电压达到上限电压1分钟后，无论是否达到用户预设充电时长，均由主控模块控制耦合继电器断电，停止充电。
8.根据权利要求5所述的充电系统的充电方法，其特征在于：所述的智能充模式的充电方法包括以下步骤：
(1)用户插入电池，通过电极检测单元检测接口是否使用正确，并指导用户使用正确的充电接口；
(2)通过电压检测单元检测当前接入电池的电压数值，根据接入电池的电压判定其额定电压；
(3)根据所判定的电池额定电压确定恒流充电电流，并以设定的起始电压启动充电，若起始电压下无法达到恒流充电电流，则以0.1伏为阶梯，逐渐升高充电电压，直至电流达到所确定的恒流充电电流；
(4)当电流保持恒流充电电流10分钟后，以当前的电压为恒定值转为恒压充电，同时通过电流检测单元实时监测充电电流，当电流低于设定值时，将电压降低到当前接入电池所对应的涓流充电电压，进入涓流充电状态；
(5)涓流充电状态进行1小时后，无论是否达到用户预设充电时长，均由主控模块控制耦合继电器断电，停止充电。
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