CN109435752A - 一种功率可调节充电桩以及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式涉及充电装置技术领域，公开了一种功率可调节充电桩，包括：人机交互装置、充电装置以及分别与人机交互装置及充电装置连接的控制装置；人机交互装置用于接收用户输入的充电设定，并将充电设定传送至控制装置；控制装置根据充电设定调节充电装置的充电功率以为负载充电。本发明提供的一种功率可调节充电桩以及充电方法，使得充电桩可以满足不同用户对于不同充电功率的需求以及不同的场景需求。

Description

一种功率可调节充电桩以及充电方法

技术领域

本发明实施方式涉及充电装置技术领域，特别涉及一种功率可调节充电桩以及充电方法。

背景技术

自21世纪以来，面对全球能源短缺和环境污染问题的日益严峻，以美国、日本、欧盟以及中国为代表的国家和地区纷纷开始转型，相继将新能源的利用转变为国家战略，作为缓解能源压力、减轻环境污染的重要手段之一，并相继出台了一系列政策措施鼓励新能源汽车的发展和市场推广，然而新能源汽车发展的前提条件是充电站点能够满足新能源汽车的充电需求并且能够充分覆盖相关地区。

目前新能源电动汽车充电的模式主要有快充和慢充两种，快充和慢充是采用的是两种不同的充电器或充电桩。快充是利用公共充电桩给电动汽车进行直流充电，一般2-3小时可充满80％的电量；慢充是采用随车配备的便携式充电设备进行充电，使用家用电源对电动车进行交流充电，一般5-8小时可以充满，且不同充电器/桩与电动车相连的电源插头也不一样。

对于不同车型的电池，其充电性能并不一样，高端车型的电池可耐受10C充电倍率而电池性能不衰减，但普通车型的电池最大仅能耐受3C的充电倍率；同时充电的时候电池的亏电情况不尽相同，用户所能等待的时间不尽相同，车辆下一行程所需的运行距离也不尽相同，这就决定了用户对充电快慢的要求有所差异。例如，一款能承受10C充电倍率快充型高端车型，在时间及其他条件允许的情况下，选择低倍率慢充电的方式，无疑更经济合算。

但是本发明的发明人发现：常见的充电桩是具有特定的充电功率的并不能够满足在现实生活中不同用户的不同充电功率/速度需求。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种功率可调节充电桩以及充电方法，使得充电桩可以满足不同用户对于不同充电功率的需求以及在不同场景下的需求。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种功率可调节充电桩，包括：人机交互装置、充电装置以及分别与人机交互装置及充电装置连接的控制装置；人机交互装置用于接收用户输入的充电设定，并将充电设定传送至控制装置；控制装置根据充电设定调节充电装置的充电功率以为负载充电。

本发明的实施方式还提供了一种，充电方法，应用于上述的功率可调节充电桩，充电方法包括：接收用户输入的充电设定；根据充电设定调节充电装置的充电功率以为负载充电。

本发明的实施方式相比于现有技术而言，提供了一种功率可调节充电桩，包括：人机交互装置、充电装置以及分别与人机交互装置及充电装置连接的控制装置；人机交互装置用于接收用户输入的充电设定，并将充电设定传送至控制装置；控制装置根据充电设定调节充电装置的充电功率以为负载充电。通过人机交互装置接收用户输入的充电设定，用户可根据实际应用场景或实际的功率需求来输入充电设定(例如，充电量、充电时长、充电功率等等)；控制装置根据用户输入的充电设定来调节充电功率为负载充电，因此，在用户可根据实际应用场景或实际的充电功率需求来输入充电设定时，充电桩便可在不同场景下满足不同的充电功率/速度需求。

另外，控制装置还用于根据充电设定计算消费金额，并将消费金额输出至人机交互装置；人机交互装置还用于接收用户的付款信息。如此设置，充电桩可以计算出不同的充电设定产生的充电费用，供用户参考并付款。

另外，充电装置包含多个分支电路；控制装置改变多个分支电路之间的连接关系以调节充电装置的充电功率。如此设置，控制装置可以通过改变其内部具有特定充电功率的多个分支电路的连接关系，来实现充电桩的充电功率调节。

另外，控制装置上设置有调节档；调节档用于在不同的充电功率档位时改变多个分支电路之间的连接关系以调节充电装置的充电功率与充电功率档位相匹配。

另外，功率可调节充电桩还包含：安全防护装置，安全防护装置分别与控制装置及充电装置连接；安全防护装置包含：过流保护电路、过压保护电路、短路保护电路、漏电保护电路、急停保护电路、欠压保护电路以及充电枪插拔保护电路中的至少一者。该安全防护装置可以避免过流、过压、短路、漏电或欠压等带来的用电风险，保证了充电桩的使用安全。

另外，功率可调节充电桩还包含：辅助电源；辅助电源分别与控制装置及安全防护装置连接；辅助电源用于分别为控制装置及安全防护装置供电。辅助电源分别为控制装置和安全防护装置供电，可以保证控制装置和安全防护装置的运作不受充电装置的影响。

另外，功率可调节充电桩还包含一插头，插头与充电装置连接；充电装置在不同充电功率下经由插头与负载相连以实现充电。单个插头即可实现在不同的充电功率下为负载供电。

另外，充电装置的可调节功率范围为2.5kW至500kW。

另外，在控制充电装置输出充电功率为车辆充电之前，还包括：根据充电设定计算消费金额，并显示消费金额；在根据充电设定调节充电装置的充电功率以为负载充电步骤之前，还包括：判断是否接收到用户的付款成功的信息，若判定接收到付款成功的信息，则再控制充电装置输出充电功率为车辆充电。在判定接收到付款成功的消息时再控制充电装置输出充电功率为车辆充电，实现了先付款后充电的运作模式。

附图说明

一个或多个实施方式通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施方式的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明第一实施方式提供的功率可调节充电桩的结构示意图；

图2是本发明第二实施方式提供的功率可调节充电桩的结构示意图；

图3是本发明第二实施方式提供的功率可调节充电桩的充电示意图；

图4是本发明第三实施方式提供的充电方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种功率可调节充电桩，其结构示意图如图1所示，包括：人机交互装置11、控制装置12、充电装置13。

控制装置12分别与人机交互装置11和充电装置13连接。

人机交互装置11用于接收用户输入的充电设定，并将充电设定传送至控制装置12；控制装置12根据充电设定调节充电装置13的充电功率以为负载充电。

具体的说，通过人机交互装置11接收用户输入的充电设定，用户可根据实际应用场景或实际的充电功率需求来输入充电设定，控制装置12根据用户输入的充电设定来调节充电功率为负载充电，因此，在用户可根据实际应用场景或实际的充电功率需求来输入充电设定时，便可实现充电桩对不同场景下充电需求或者充电功率需求的满足。

以充电设定为充电功率举例说明，由于有的负载必须以额定的充电功率进行充电，因此，用户可直接将充电功率输入充电桩的人机交互装置11中，由人机交互装置11将用户输入的充电功率值传送至控制装置12，控制装置12则根据用户输入的充电功率值来调节充电装置13的充电功率，使得出充电装置13的输出功率与用户输入的充电功率值相同，从而为负载充电，使得充电桩可以满足不同用户的不同充电功率需求。

以充电设定为充电时间和充电量举例说明，由于有的负载可以允许以不同的充电功率对其充电，且并不会影响到负载的电池性能。因此，当用户所能停留的时间不尽相同，或车辆下一行程所需的运行距离不尽相同时，就决定了用户对负载充电快慢的要求有所差异。用户可根据自身当前场景的不同在充电桩的人机交互装置11输入其所需的充电时间以及充电量，由人机交互装置11将用户输入的充电时间以及充电量传送至控制装置12，控制装置12则根据用户输入的充电时间以及充电量计算当前所需的充电功率(充电功率＝充电电量/充电时间)，控制装置12根据计算得出的充电功率值来调节充电装置13的充电功率，使得出充电装置13的输出功率与计算得出的充电功率值相同，从而为负载充电，使得充电桩可以满足不同用户在不同场景下的不同充电需求。

需要说明的是，上述的充电设定仅为举例说明，不应以本实施方式中的充电设定为限，具体的充电设定可以根据用户自身的需求自行设定。

进一步地，控制装置12还用于根据充电设定计算消费金额，并将消费金额输出至人机交互装置11；人机交互装置11还用于接收用户的付款信息。

具体地说，控制装置12还用于根据用户输入的充电设定计算消费金额，并将消费金额显示在人机交互装置11上，反馈给用户。用户则可根据人机交互装置11上反馈的消费信息来进行付款操作。人机交互装置11提供的付款方式包括但不仅限于使用现金、IC卡支付、支付宝支付、微信支付、银联支付。

值得说明的是，人机交互装置11反馈消费信息给用户的操作可以在为负载充电之前，也可在为负载充满电之后，更加的灵活方便。

进一步说，充电装置13包含多个分支电路；控制装置12改变多个分支电路之间的连接关系以调节充电装置13的充电功率。

具体地说，充电装置13由能够将恒定功率的交流电转变为不同输出功率的直流电的多个分支电路组成。充电装置13的多个分支电路之间采用串联、并联的方式进行连接，具体连接方式由控制装置12根据用户所输入的充电设定进行组合连接，当控制装置12确定好充电功率值时，便会改变充电装置13的多个分支电路之间的连接关系以调节充电装置13的充电功率与该充电功率值相符合。

进一步地，控制装置12上设置有调节档；调节档用于在不同的充电功率档位时改变多个分支电路之间的连接关系以调节充电装置13的充电功率与充电功率档位相匹配。

具体地说，控制装置12上设置有调节档，该调节档具有转换转拨功能。当调节档处于不同的充电功率档位时，会改变充电装置13的多个分支电路之间的连接关系以调节充电装置13的充电功率与充电功率档位相匹配。

需要说明的是，此处的调节档可以根据用户充电设定计算出的充电功率实行自动调节，但也可增加手动转换档位，对充电功率实现手动调节或干预。

值得一提的是，本实施方式中充电装置13的输入端是功率为500kW的交流电,输出端功率为2.5kW至500kW的直流电，优选地，可输出5kW至350kW的直流电。具体的充电装置13的输出功率范围可由用户通过改变充电装置的内部结构来自行设定。

下面以具体的实施场景为例对本实施方式进行说明：

场景一：假设用户有一台容量为60kWh的新能源汽车，能耐受的最大充电倍率为10C(其中，单位C表示C为电池的充放电的倍率，1C表示电池1小时放完电或充满电，0.2C表示5小时放完电或充满电)，6分钟可充满。现在电池电量已耗尽，需要10分钟内充满80％的电量(48kWh)。使用此功率可调节充电桩，只需在人机交互装置中设定充电时间10分钟，充电电量48kWh，控制装置会自动计算出充电功率为288kW，并控制充电装置改变其内部分支电路的连接关系以调节输出功率与计算出的充电功率相同，用户刷卡计费后开始充电。

场景二：假设用户有一台容量为60kWh的新能源汽车，能耐受的最大充电倍率为10C(其中，单位C表示C为电池的充放电的倍率，1C表示电池1小时放完电或充满电，0.2C表示5小时放完电或充满电)，6分钟可充满。现在电池电量已耗尽，但用户并不着急用车，只要一夜充满电量即可。使用此功率可调节充电桩，只需在人机交互装置中设定充电时间8小时，充电电量60kWh，控制装置会自动计算出充电功率为7.5kW，并控制充电装置改变其内部分支电路的连接关系以调节输出功率与计算出的充电功率相同，用户刷卡计费后开始充电。

场景三：假设用户有一台容量为40kWh的新能源汽车，能耐受的最大充电倍率为2C(其中，单位C表示C为电池的充放电的倍率，1C表示电池1小时放完电或充满电，0.2C表示5小时放完电或充满电)，30分钟可充满。现在汽车的电池容量还剩10kWh，用户需要10分钟内充满50％的电量，即20kWh。使用此功率可调节充电桩，只需在人机交互装置中设定充电时间10分钟，充电电量10kWh，控制装置会自动计算出充电功率为60kW，并控制充电装置改变其内部分支电路的连接关系以调节输出功率与计算出的充电功率相同，用户刷卡计费后开始充电。

与现有技术相比，本实施方式中提供了一种功率可调节充电桩，包括：人机交互装置、充电装置以及分别与人机交互装置及充电装置连接的控制装置；人机交互装置用于接收用户输入的充电设定，并将充电设定传送至控制装置；控制装置根据充电设定调节充电装置的充电功率以为负载充电。通过人机交互装置接收用户输入的充电设定，用户可根据实际应用场景或实际的功率需求来输入充电设定；控制装置根据用户输入的充电设定来调节充电功率为负载充电，因此，在用户可根据实际应用场景或实际的充电功率需求来输入充电设定时，便可实现充电桩对不同场景下充电需求或者充电功率需求的满足。

本发明的第二实施方式还提供了一种功率可调节充电桩，该实施方式是对第一实施方式的改进，其改进之处在于，功率可调节充电桩还包含：安全防护装置14，安全防护装置14分别与控制装置12及充电装置13相连接。保证了可调节充电桩的使用安全。

本实施方式的一种功率可调节充电桩的结构示意图如图2所示，具体包括：

人机交互装置11、控制装置12、充电装置13、安全防护装置14；控制装置12分别与人机交互装置11和充电装置13连接，安全防护装置14分别与控制装置12及充电装置13相连接。

其中，安全防护装置14包含：过流保护电路、过压保护电路、短路保护电路、漏电保护电路、急停保护电路、欠压保护电路以及充电枪插拔保护电路中的至少一者。

具体地，安全防护装置14通过实时监控控制装置12与充电装置13以及两者之间的通信，以实现对功率可调节充电桩的运行状态进行实时监控，并且安全防护装置14还可在发生异常情况时，对控制装置12或充电装置13进行控制调度。例如，若安全防护装置14监控到控制装置12失去响应和作用时，安全防护装置14可强制关停充电装置13。

进一步地，功率可调节充电桩还包含：辅助电源15；辅助电源15分别与控制装置12及安全防护装置14连接；辅助电源15用于分别为控制装置12及安全防护装置14供电。

具体地说，控制装置12及安全防护装置14由独立的辅助电源15供电，不受充电装置13的影响。其中，辅助电源15为220V的交流电，例如，辅助电源15可以为220V、16A的交流电。

进一步地，功率可调节充电桩还包含一插头，插头与充电装置13连接；充电装置13在不同充电功率下经由插头与负载相连以实现充电。

具体地说，如图3所示为充电桩1为车辆3充电的示意图。充电桩1输出端连接一插头2，该插头2有且仅有一种规格，且能够满足不同功率下的充电要求，从未实现为不同车辆3充电。。

需要说明的是，在实际应用中，功率可调节充电桩还包括一个充电桩外壳，用于容纳上述各个装置。

本实施方式相比于现有技术而言，提供了一种功率可调节充电桩，功率可调节充电桩还包含：安全防护装置，安全防护装置分别与控制装置及充电装置连接；安全防护装置包含：过流保护电路、过压保护电路、短路保护电路、漏电保护电路、急停保护电路、欠压保护电路以及充电枪插拔保护电路中的至少一者，保证了可调节充电桩的使用安全。

本发明的第三实施方式提供了一种充电方法，应用于上述任一实施方式中的功率可调节充电桩。

本实施方式的充电方法的流程示意图如图4所示，具体包括：

步骤101：接收用户输入的充电设定。

具体地说，通过充电桩的人机交互装置11接收用户输入的充电设定，由于负载特性的不同，有的负载必须以额定的充电功率进行充电，而有的负载可以允许以不同的充电功率对其充电，且并不会影响到负载的电池性能，因此，当用户所能停留的时间不尽相同，或车辆下一行程所需的运行距离不尽相同时，就决定了用户对负载充电快慢的要求有所差异。因此，充电设定由用户自行设定，实现对用户不同功率需求以及不同场景需求的满足。例如：充电设定可以为充电功率，也可以为充电时间和充电量。需要说明的是，上述的充电设定仅为举例说明，不应以本实施方式中的充电设定为限，具体的充电设定可以根据用户自身的需求自行设定。

步骤102：根据充电设定调节充电装置的充电功率以为负载充电。

具体的说，充电桩的控制装置12根据用户输入的充电设定来调节充电功率为负载充电，因此，在用户可根据实际应用场景或实际的充电功率需求来输入充电设定时，便可实现充电桩对不同场景下充电需求或者充电功率需求的满足。

以充电设定为充电功率举例说明，由于有的负载必须以额定的充电功率进行充电，因此，用户可直接将充电功率输入充电桩的人机交互装置11中，由人机交互装置11将用户输入的充电功率值传送至控制装置12，控制装置12则根据用户输入的充电功率值来调节充电装置13的充电功率，使得出充电装置13的输出功率与用户输入的充电功率值相同，从而为负载充电，使得充电桩可以满足不同用户的不同充电功率需求。

以充电设定为充电时间和充电量举例说明，由于有的负载可以允许以不同的充电功率对其充电，且并不会影响到负载的电池性能。因此，当用户所能停留的时间不尽相同，或车辆下一行程所需的运行距离不尽相同时，就决定了用户对负载充电快慢的要求有所差异。用户可根据自身当前场景的不同在充电桩的人机交互装置11输入其所需的充电时间以及充电量，由人机交互装置11将用户输入的充电时间以及充电量传送至控制装置12，控制装置12则根据用户输入的充电时间以及充电量计算当前所需的充电功率(充电功率＝充电电量/充电时间)，控制装置12根据计算得出的充电功率值来调节充电装置13的充电功率，使得出充电装置13的输出功率与计算得出的充电功率值相同，从而为负载充电，使得充电桩可以满足不同用户在不同场景下的不同充电需求。

进一步地，在控制充电装置13输出充电功率为车辆充电之前，还包括：根据充电设定计算消费金额，并显示消费金额；在根据充电设定调节充电装置的充电功率以为负载充电步骤之前，还包括：判断是否接收到用户的付款成功的信息，若判定接收到付款成功的信息，则再控制充电装置13输出充电功率为车辆充电。该步骤中通过在判定接收到付款成功的消息时再控制充电装置13输出充电功率为车辆充电，实现了先付款后充电。

当然，人机交互装置11反馈消费信息给用户的操作可以在为负载充电之前，也可在为负载充满电之后，更加的灵活方便。

值得一提的是，本实施方式中的控制装置12还可将消费信息、实时充电量状况、以及预计充电时间发送至负载用户的移动终端中，方便查看。

与现有技术相比，本实施方式中提供了一种充电方法，通过接收用户输入的充电设定，用户可根据实际应用场景或实际的功率需求来输入充电设定；根据充电设定调节充电装置的充电功率以为负载充电，因此，在用户可根据实际应用场景或实际的充电功率需求来输入充电设定时，便可实现充电桩对不同场景下充电需求或者充电功率需求的满足。

可以理解的是，本实施方式为与上述装置实施方式配套实施的方法实施方式，本实施方式中的细节可应用于上述任一实施方式中，上述任一实施方式中的细节也可应用于本实施方式中。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种功率可调节充电桩，其特征在于，包括：人机交互装置、充电装置以及分别与所述人机交互装置及所述充电装置连接的控制装置；

所述人机交互装置用于接收用户输入的充电设定，并将所述充电设定传送至所述控制装置；

所述控制装置根据所述充电设定调节所述充电装置的充电功率以为负载充电。

2.根据权利要求1所述的功率可调节充电桩，其特征在于，所述控制装置还用于根据所述充电设定计算消费金额，并将所述消费金额输出至人机交互装置；

所述人机交互装置还用于接收用户的付款信息。

3.根据权利要求1所述的功率可调节充电桩，其特征在于，所述充电装置包含多个分支电路；

所述控制装置改变所述多个分支电路之间的连接关系以调节所述充电装置的充电功率。

4.根据权利要求3所述的功率可调节充电桩，其特征在于，所述控制装置上设置有调节档；

所述调节档用于在不同的充电功率档位时改变所述多个分支电路之间的连接关系以调节所述充电装置的充电功率与所述充电功率档位相匹配。

5.根据权利要求1所述的功率可调节充电桩，其特征在于，所述功率可调节充电桩还包含：安全防护装置，所述安全防护装置分别与控制装置及充电装置连接；

所述安全防护装置包含：过流保护电路、过压保护电路、短路保护电路、漏电保护电路、急停保护电路、欠压保护电路以及充电枪插拔保护电路中的至少一者。

6.根据权利要求5所述的功率可调节充电桩，其特征在于，所述功率可调节充电桩还包含：辅助电源；所述辅助电源分别与所述控制装置及所述安全防护装置连接；

所述辅助电源用于分别为所述控制装置及所述安全防护装置供电。

7.根据权利要求1所述的功率可调节充电桩，其特征在于，所述功率可调节充电桩还包含一插头，所述插头与所述充电装置连接；所述充电装置在不同充电功率下经由所述插头与负载相连以实现充电。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的功率可调节充电桩，其特征在于，所述充电装置的可调节功率范围为2.5kW至500kW。

9.一种充电方法，其特征在于，应用于权利要求1至8中任一项所述的功率可调节充电桩，所述充电方法包括：

接收用户输入的充电设定；

根据所述充电设定调节所述充电装置的充电功率以为负载充电。

10.根据权利要求9所述的充电方法，其特征在于，在所述控制充电装置输出所述充电功率为车辆充电之前，还包括：

根据所述充电设定计算消费金额，并显示所述消费金额；

在所述根据所述充电设定调节所述充电装置的充电功率以为负载充电步骤之前，还包括：判断是否接收到用户的付款成功的信息，若判定接收到付款成功的信息，则再控制所述充电装置输出所述充电功率为车辆充电。