CN111959314A - 直流充电装置及充电系统 - Google Patents

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陈洪闯
陈斌
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Abstract

本发明涉及直流充电装置及充电系统。直流充电装置包括充电柜体、功率模块仓，功率模块设置在功率模块仓内，所述充电柜体包括前柜门和后柜门，功率模块仓与前柜门之间有用于安装低压器件的前低压器件安装空间，功率模块仓与后柜门之间有用于安装低压器件的后低压器件安装空间；功率模块仓的下方与充电柜体底板之间有用于安装高压器件的高压器件安装空间；高压器件安装空间内设置有用于与交流进线连接的交流进线连接模块和与功率模块连接的直流连接模块。将柜体内的高压器件和低压器件分区设置，降低了维护过程中安全隐患，解决了目前的直流充电装置的低压器件和高压器件设置在同一区域造成的维护过程中存在安全隐患大的技术问题。

Description

直流充电装置及充电系统
技术领域
本发明涉及直流充电装置及充电系统。
背景技术
随着电动汽车的快速普及，直流充电装置的需求也在不断提升。直流充电装置的功率越大，发热量也就越大，充电装置的体积也就越大，目前的直流充电装置大得多采用风冷的散热方式，例如授权公告号为CN210258068U、授权公告日为2020.04.07的中国专利公开的一种电动汽车用非车载直流充电桩，包括壳体，壳体内安装有安装板，安装板上设有主控板，主控板的上端设置有开关电源、辅助电源，中部安装有防雷器和小型断路器，防雷器的下方安装有直流接触器和进风熔断器，进风熔断器的底端设置有铜排，壳体内腔还安装有直流模块和交流风扇，其中直流模块有独立的散热风道，有效的减少充电桩内热量的集聚。这种直流充电桩的开关电源、断路器、防雷器、分流器等均布置在一个安装板上，安装板上既设置有高压器件，也有低压器件，维护过程中容易误触电，安全隐患大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直流充电装置，用于解决目前的直流充电装置的低压器件和高压器件设置在同一区域造成的维护过程中存在安全隐患大的技术问题；
另外，本发明的目的还在于提供一种使用上述直流充电装置的充电系统。
本发明的直流充电装置采用如下技术方案：
直流充电装置包括：
充电柜体；
功率模块仓，设置在充电柜体内，左右两侧开口，以在功率模块仓内形成左右延伸的散热风道，充电柜体的左侧板和右侧板上均开设有与散热通道相对的散热口；
功率模块，设置在功率模块仓内；
所述充电柜体包括前柜门和后柜门，功率模块仓与前柜门之间有用于安装低压器件的前低压器件安装空间，功率模块仓与后柜门之间有用于安装低压器件的后低压器件安装空间；
功率模块仓的下方与充电柜体底板之间有用于安装高压器件的高压器件安装空间；
高压器件安装空间内设置有用于与交流进线连接的交流进线连接模块和与功率模块连接的直流连接模块。
本发明的有益效果：通过在功率模块仓的前侧设置前低压器件安装空间，功率模块的后侧设置后低压器件安装空间，在功率模块的下侧设置高压器件安装空间，直流连接模块和交流进线连接模块设置在高压器件安装空间内，将柜体内的高压器件和低压器件分区设置，降低了维护过程中安全隐患，解决了目前的直流充电装置的低压器件和高压器件设置在同一区域造成的维护过程中存在安全隐患大的技术问题。
进一步的，直流接线连接模块与交流进线连接模块前后布置。
有益效果：便于直流接线连接模块和交流进线连接模块接线，同时降低功率模块仓下方的高度。
进一步的，充电柜体底部设有供交流进线引入充电柜体的交流进线孔，直流连接模块处于交流进线连接模块的后侧。
有益效果：交流进线从底部引入充电柜体，便于从后柜门引出直流电。
进一步的，所述功率模块仓内设置有与散热通道前后布置的过线通道，过线通道与前器件安装空间或者后器件安装空间左右布置，并由功率模块仓的仓壁隔开，过线通道内有与功率模块连接的导电排。
有益效果：过线通道与散热通道前后布置，减少导电排占用散热通道的空间，降低风阻，同时避免导电排受热风直吹影响导电排的寿命。
进一步的，所述过线通道为与散热通道贯通的过线槽。
有益效果：过线槽结构简单，方便走线。
进一步的，所述功率模块仓包括仓壳和设置在仓壳内的隔板，隔板的前后两侧均设置有功率模块组，功率模块组由从上至下布置的至少两个功率模块组成，隔板上设有用于支撑功率模块的隔板支撑结构。
有益效果：通过隔板支撑功率模块，提高功率模块的稳定性。
进一步的，所述功率模块仓内设置有与散热通道前后布置的前过线通道和后过线通道，前过线通道处于散热通道的前侧，后过线通道处于散热通道的后侧，前过线通道与前器件安装空间左右布置，后过线通道与后器件安装空间左右布置，其中前过线通道内的导电排用于与隔板前侧的功率模块连接，后过线通道内的导电排用于与隔板后侧的功率模块连接。
有益效果：隔板两侧的功率模块分别与两个过线通道内的导电排连接，布线合理，结构更紧凑。
进一步的，所述导电排与交流连接模块连接，功率模块连接有直流输出线，直流输出线固定在隔板上并从隔板的左侧或者右侧向下连接在直流连接模块上。
有益效果：降低直流输出线对散热风阻的影响。
进一步的，所述隔板包括前固定板、后固定板、固定在前固定板与后固定板之间的固定立柱，前固定板和后固定板的左右两端均设相向翻折的固定板翻边，直流输出线固定在固定板翻边上。
有益效果：双层板的结构强度更高，稳定性好。
本发明充电系统的技术方案：
充电系统包括直流充电装置和与直流充电装置连接的至少两个充电桩，直流充电装置向充电桩供电；
直流充电装置包括：
充电柜体；
功率模块仓，设置在充电柜体内，左右两侧开口，以在功率模块仓内形成左右延伸的散热风道，充电柜体的左侧板和右侧板上均开设有与散热通道相对的散热口；
功率模块，设置在功率模块仓内；
所述充电柜体包括前柜门和后柜门，功率模块仓与前柜门之间有用于安装低压器件的前低压器件安装空间，功率模块仓与后柜门之间有用于安装低压器件的后低压器件安装空间；
功率模块仓的下方与充电柜体底板之间有用于安装高压器件的高压器件安装空间；
高压器件安装空间内设置有用于与交流进线连接的交流进线连接模块和与功率模块连接的直流连接模块。
本发明的有益效果：通过在功率模块仓的前侧设置前低压器件安装空间，功率模块的后侧设置后低压器件安装空间，在功率模块的下侧设置高压器件安装空间，直流连接模块和交流进线连接模块设置在高压器件安装空间内，将柜体内的高压器件和低压器件分区设置，降低了维护过程中安全隐患，解决了目前的直流充电装置的低压器件和高压器件设置在同一区域造成的维护过程中存在安全隐患大的技术问题。
进一步的，直流接线连接模块与交流进线连接模块前后布置。
有益效果：便于直流接线连接模块和交流进线连接模块接线，同时降低功率模块仓下方的高度。
进一步的，充电柜体底部设有供交流进线引入充电柜体的交流进线孔，直流连接模块处于交流进线连接模块的后侧。
有益效果：交流进线从底部引入充电柜体，便于从后柜门引出直流电。
进一步的，所述功率模块仓内设置有与散热通道前后布置的过线通道，过线通道与前器件安装空间或者后器件安装空间左右布置，并由功率模块仓的仓壁隔开，过线通道内有与功率模块连接的导电排。
有益效果：过线通道与散热通道前后布置，减少导电排占用散热通道的空间，阿降低风阻，同时避免导电排受热风直吹影响导电排的寿命。
进一步的，所述过线通道为与散热通道贯通的过线槽。
有益效果：过线槽结构简单，方便走线。
进一步的，所述功率模块仓包括仓壳和设置在仓壳内的隔板，隔板的前后两侧均设置有功率模块组，功率模块组由从上至下布置的至少两个功率模块组成，隔板上设有用于支撑功率模块的隔板支撑结构。
有益效果：通过隔板支撑功率模块，提高功率模块的稳定性。
进一步的，所述功率模块仓内设置有与散热通道前后布置的前过线通道和后过线通道，前过线通道处于散热通道的前侧，后过线通道处于散热通道的后侧，前过线通道与前器件安装空间左右布置，后过线通道与后器件安装空间左右布置，其中前过线通道内的导电排用于与隔板前侧的功率模块连接，后过线通道内的导电排用于与隔板后侧的功率模块连接。
有益效果：隔板两侧的功率模块分别与两个过线通道内的导电排连接，布线合理，结构更紧凑。
进一步的，所述导电排与交流连接模块连接，功率模块连接有直流输出线，直流输出线固定在隔板上并从隔板的左侧或者右侧向下连接在直流连接模块上。
有益效果：降低直流输出线对散热风阻的影响。
进一步的，所述隔板包括前固定板、后固定板、固定在前固定板与后固定板之间的固定立柱，前固定板和后固定板的左右两端均设相向翻折的固定板翻边，直流输出线固定在固定板翻边上。
有益效果：双层板的结构强度更高，稳定性好。
附图说明
图1是本发明直流充电装置具体实施例1中的结构示意图；
图2是本发明直流充电装置具体实施例1中另一个结构示意图；
图3是本发明直流充电装置具体实施例1中风机和出风口百叶窗的装配结构示意图；
图4是本发明直流充电装置具体实施例1中隐藏右侧板和前柜门后的结构示意图；
图5是本发明直流充电装置具体实施例1中隐藏前柜门后的结构示意图；
图6是本发明直流充电装置具体实施例1中隐藏后柜门后的结构示意图；
图7是本发明直流充电装置具体实施例1中功率模块仓与功率模块的安装示意图；
图8是本发明直流充电装置具体实施例1中功率模块仓的结构示意图；
图9是本发明直流充电装置具体实施例1中隔板的结构示意图；
图10是本发明直流充电装置具体实施例1中功率模块仓的后侧板的结构示意图；
图11是8中A部分关于直流输出线线夹的安装状态的放大图；
图中：1-充电柜体；11-前柜门；12-后柜门；13-左侧板；14-右侧板；15-前低压器件安装空间；16-后低压器件安装空间；17-高压器件安装空间；2-功率模块仓；21-前过线通道；22-后过线通道；23-隔板；231-前固定板；232-后固定板；233-固定立柱-；234-固定板折边；235-后固定板右翻边；236-前固定板右翻边；237-前固定板左翻边；238-后固定板左翻边；24-支撑折边；25-前侧板；26-后侧板；27-导电排支架；28-导电排；29-端子固定板；3-风机；4-出风口百叶窗；5-进风口百叶窗；6-功率模块；7-主控制器；8-计量单元；9-直流连接模块；91-功率分配正极控制板；92-功率分配负极控制板；10-交流进线连接模块；101-交流进线固定板；102-浪涌保护器；103-交流接触器；104-塑壳断路器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
本发明直流充电装置的具体实施例1：
本实施例中的直流充电装置用于向多个充电桩供电，充电桩上带有充电枪，通过充电枪向电动汽车充电。其他实施例中，直流充电装置上也可以自带充电枪，可以直接向电动汽车供电。
如图1至图3所示，直流充电装置包括充电柜体1，充电柜体1包括前柜门11、后柜门12、左侧板13和右侧板14，充电柜体1内设有左右延伸的功率模块仓2，功率模块仓2左右两端开口，以在功率模块仓2内形成左右延伸的散热通道，左侧板13和右侧板14上均设有与散热通道两端开口相对的散热口。其中右侧板14上的散热口为出风口，出风口处设置有风机3，用于将功率模块仓2内热量抽走。左侧板13的散热口为进风口，出风口和进风口处分别设有出风口百叶窗4和进风口百叶窗5，外部冷风由进风口百叶窗5进入散热通道内，与功率模块仓2内的功率模块6进行热交换后通过出风口百叶窗4排出。通过功率模块仓2将功率模块6与其余元器件隔开，提高散热效率，同时避免对其他元器件影响。
出风口处的风机3设置出风口百叶窗4的内侧，出风口百叶窗4内侧还设有防尘棉，本实施例中，出风口百叶窗4通过铰链安装在右侧板14上，方便开合，便于对风机3和防尘棉进行维护。进风口百叶窗5通过铰链安装在左侧板13上，方便开合。
如图4至图11所示，功率模块仓2由四个模块侧板围成，功率模块仓2内的功率模块6分层设置在功率模块仓2内。功率模块仓2的前侧板25和后侧板26上均设有与功率模块固定的支撑折边24，支撑折边24与功率模块仓2的侧板一体成型，提高了侧板的加工效率。
功率模块仓2内设置有隔板23，隔板23将功率模块仓前后分隔开，隔板23的左侧和右侧均设置有功率模块组，一个功率模块组包括上下设置的十个功率模块。其他实施例中，功率模块组的功率模块数量可以是两个、三个、四个等任意数量。隔板23包括前固定板231、后固定板232、固定在前固定板231与后固定板232之间的固定立柱233，固定立柱为截面呈C形的立柱，固定立柱233设置两个，前固定板231和后固定板232的左右两端均设相向翻折的固定板翻边，前固定板231上的固定板翻边前后翻折，后固定板上的固定板翻边向前翻折。前固定板右端的固定板翻边为前固定板右翻边236，左端的固定板翻边为前固定板左翻边237，后固定板右端的固定板翻边为后固定板右翻边235，左端的固定板翻边为后固定板左翻边238。其中后固定板右翻边235上设有用于固定直流输出线的直流输出线线夹210。直流输出线线夹210通过螺钉固定在后固定板右翻边235上。
前固定板231和后固定板232上设有固定板折边234，固定板折边234与支撑折边24均用于支撑功率模块6。固定板折边构成用于支撑功率模块的隔板支撑结构。
本实施例中，功率模块仓2内还设有端子固定板29，端子固定板29的两端分别与功率模块仓的前侧板和后侧板固定，中部固定在隔板23上。本实施例中端子固定板29上设置四个端子，两个直流接线端子和两个交流接线端子，一个功率模块对应一个直流接线端子和一个交流接线端子，直流接线端子与直流输出线连接。前固定板右翻边236和后固定板右翻边235均与端子固定板固定，并且端子固定板与直流输出线线夹共用后固定板右翻边235上的固定孔。前固定板左翻边237和后固定板左翻边238上设有用于固定功率模块的丝孔。
本实施例中，功率模块安装好后，功率模块6的外壳将支撑折边24处的通孔和固定板折边234处的通孔遮住，端子固定板29将上下两层功率模块6之间的间隔封住，使气流尽可能从功率模块6内通过，提高散热效率。
为了便于维护，充电柜体1内高压器件和低压器件分区进行安装。如图4至图7所示，功率模块仓2与前柜门11之间有用于安装低压器件的前低压器件安装空间15，功率模块仓2与后柜门12之间有用于安装低压器件的后低压器件安装空间16，功率模块6的下方与充电柜体1底板之间有用于安装高压器件的高压器件安装空间17。
低压器件分装在前低压器件安装空间15和后低压器件安装空间16内，高压器件安装在高压器件安装空间17，前低压器件安装空间15安装有主控制器7，后低压器件安装空间16安装有计量单元8，高压器件安装空间17安装有直流连接模块9和交流进线连接模块10，交流进线连接模块10用于与交流进线和功率模块进行连接，交流进线连接模块10通过导电排与功率模块6连接，直流连接模块9通过直流输出线与功率模块6连接。
该布局在打开前柜门和后柜门后，便可方便的观察维护主控制器7和计量单元8。通过使充电柜体1内高压器件与低压器件分区布置，提高了充电装置日常维护的安全性。交流进线连接模块10设置在高压器件安装空间17内，方便电缆从底部的接入，也方便出线的接出。
交流进线连接模块10包括交流进线固定板101、浪涌保护器102、交流接触器103、连接铜排、塑壳断路器104。
直流连接模块9处于交流进线连接模块10的后侧，便于直流连接模块9连接的引出线从充电柜体1后侧引出，直流连接模块9包括功率分配正极控制板91和功率分配负极控制板92，功率分配正极控制板91和功率分配负极控制板92前后方向上背对背安装，使高压器件安装空间17内布置的更紧凑。功率分配正极控制板91和功率分配负极控制板92上设有一一对应的铜排，两控制板上还均设置有直流接触器93、直流接触器安装板、绝缘子支柱。功率分配正极控制板91和功率分配负极控制板92可以根据后端的用电需求控制输出功率大小，该部分结构为现有技术，此处不再赘述。
为了不影响功率模块仓2内功率模块6的安装，本实施例中，功率模块仓2内散热通道的前侧和后侧分别设有前过线通道21和后过线通道22，前过线通道21和后过线通道22均为上下延伸的过线槽，过线槽与功率模块仓2贯通。前过线通道21与前低压器件安装空间15左右布置，并由功率模块仓的仓壁隔开。后过线通道22与后低压器件安装空间16左右布置，并由功率模块仓的仓壁隔开。前过线通道21和后过线通道22内均设置有导电排支架27，导电排28固定在导电排支架27上，导电排28设置在过线通道内，不占用散热通道的空间，降低风阻，同时能够降低功率模块仓2内热量对导电排的影响。
本实施例中隔板23前侧的功率模块6与前走线通道21内的导电排28连接，且隔板23前侧的功率模块6共用前走线通道内的导电排28，隔板23后侧的功率模块6与后走线通道内的导电排连接，隔板23后侧的功率模块6共用后走线通道内的导电排28，功率模块的直流输出线均从隔板23的右侧向下连接至直流连接模块9，走线布局合理，不影响散热通道的散热，同时降低热量对导电排的影响。
本发明的直流充电装置对功率模块6、一次器件和二次器件按照功能进行了集中放置，结构更紧凑，维护方便。
本发明的直流充电装置在装配的过程中，交流进线自充电柜体1底部引入，与塑壳断路器的进线端子连接，塑壳断路器的出线端子和交流接触器的进线端子通过连接铜排连接，同时连接铜排上接线与浪涌保护器连接，交流接触器的出线端子通过电缆连接至导电排，导电排引线至功率模块6的交流接线端子，功率模块6的直流接线端子并联后，正极端子连接至功率分配正极控制板91上，负极端子连接至功率分配负极控制板92上。控制器通过控制控制板上的直流接触器93控制输出功率。
本发明的直流充电装置的具体实施例2，本实施例中的直流充电装置的结构与上述实施例的区别仅在于：本实施例中，与功率模块连接的导电排设置在功率模块仓内。
本发明的直流充电装置的具体实施例3，本实施例中的直流充电装置的结构与上述实施例的区别仅在于：本实施例中，功率模块仓的前侧设有过线筒，所述过线通道设置在过线筒内，过线通道通过过线筒与前低压器件安装空间隔开。同理，其他实施例中，功率模块仓的后侧也可以设置过线筒代替过线槽。
本发明的直流充电装置的具体实施例4，本实施例中的直流充电装置的结构与上述实施例的区别仅在于：风机设置在散热通道的进风口处。
本发明的直流充电装置的具体实施例5，本实施例中的直流充电装置的结构与上述实施例的区别仅在于：直流连接模块处于交流进线连接模块的前侧。其他实施例中，直流连接模块可以与交流进线连接模块左右布置或者上下布置。
本发明的直流充电装置的具体实施例6，本实施例中的直流充电装置的结构与上述实施例的区别仅在于：本实施例中直流充电装置为定功率输出，此时高压器件安装空间内没有功率分配正极控制板和功率分配负极控制板。
本发明的直流充电装置的具体实施例7，本实施例中的直流充电装置的结构与上述实施例的区别仅在于：本实施例中，导电排设置在散热通道内。其他实施例中，导电排也可以设置在隔板的前侧。其他实施例中，电池模组设置一组时，过线通道仅设置一个。
本发明的直流充电装置的具体实施例8，本实施例中的直流充电装置的结构与上述实施例的区别仅在于：隔板为单层固定板，此时隔板上另外加装有固定折板，用于固定功率模块。
本发明的充电系统的具体实施例，包括直流充电装置和与直流充电装置连接的至少两个充电桩，直流充电装置向充电桩供电，其中直流充电装置的结构与上述直流充电装置的任意一个实施例中所述的结构相同，不再赘述。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.直流充电装置，包括：
充电柜体；
功率模块仓，设置在充电柜体内，左右两侧开口，以在功率模块仓内形成左右延伸的散热风道，充电柜体的左侧板和右侧板上均开设有与散热通道相对的散热口；
功率模块，设置在功率模块仓内；
其特征在于，
所述充电柜体包括前柜门和后柜门，功率模块仓与前柜门之间有用于安装低压器件的前低压器件安装空间，功率模块仓与后柜门之间有用于安装低压器件的后低压器件安装空间；
功率模块仓的下方与充电柜体底板之间有用于安装高压器件的高压器件安装空间；
高压器件安装空间内设置有用于与交流进线连接的交流进线连接模块和与功率模块连接的直流连接模块。
2.根据权利要求1所述的直流充电装置，其特征在于，直流接线连接模块与交流进线连接模块前后布置。
3.根据权利要求2所述的直流充电装置，其特征在于，充电柜体底部设有供交流进线引入充电柜体的交流进线孔，直流连接模块处于交流进线连接模块的后侧。
4.根据权利要求1或2或3所述的直流充电装置，其特征在于，所述功率模块仓内设置有与散热通道前后布置的过线通道，过线通道与前器件安装空间或者后器件安装空间左右布置，并由功率模块仓的仓壁隔开，过线通道内有与功率模块连接的导电排。
5.根据权利要求4所述的直流充电装置，其特征在于，所述过线通道为与散热通道贯通的过线槽。
6.根据权利要求1或2或3所述的直流充电装置，其特征在于，所述功率模块仓包括仓壳和设置在仓壳内的隔板，隔板的前后两侧均设置有功率模块组，功率模块组由从上至下布置的至少两个所述功率模块组成，隔板上设有用于支撑功率模块的隔板支撑结构。
7.根据权利要求6所述的直流充电装置，其特征在于，所述功率模块仓内设置有与散热通道前后布置的前过线通道和后过线通道，前过线通道处于散热通道的前侧，后过线通道处于散热通道的后侧，前过线通道与前器件安装空间左右布置，后过线通道与后器件安装空间左右布置，其中前过线通道内的导电排用于与隔板前侧的功率模块连接，后过线通道内的导电排用于与隔板后侧的功率模块连接。
8.根据权利要求7所述的直流充电装置，其特征在于，所述导电排与交流连接模块连接，功率模块连接有直流输出线，直流输出线固定在隔板上并从隔板的左侧或者右侧向下连接在直流连接模块上。
9.根据权利要求6所述的直流充电装置，其特征在于，所述隔板包括前固定板、后固定板、固定在前固定板与后固定板之间的固定立柱，前固定板和后固定板的左右两端均设相向翻折的固定板翻边，直流输出线固定在固定板翻边上。
10.充电系统，包括直流充电装置和与直流充电装置连接的至少两个充电桩，直流充电装置向充电桩供电，其特征在于，所述直流充电装置为权利要求1-9任意一项所述的直流充电装置。
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