CN117485168B - 充电桩以及电动汽车的充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种充电桩以及电动汽车的充电方法，其中所述充电桩包括桩主体和被连接于所述桩主体的充电适配器，所述充电适配器包括适配器主板和被连接于所述适配器主板的超级电容，其中在所述充电适配器被插入所述电动汽车的充电口时，所述超级电容用于向所述适配器主板供电，以允许所述适配器主板在解析对接协议后使得市电被充入所述电动汽车的电池，并且在所述超级电容欠电时，所述适配器主板允许市电被充入所述超级电容。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车充电领域，特别涉及一种充电桩以及电动汽车的充电方法。
背景技术
近年来，随着电动汽车的日益普及，作为充电基础设施的充电桩被广泛应用，为了能够向不同的用户提供正常的充电服务，充电桩需要适配不同的充电协议，在用户将充电桩的充电适配器插入电动汽车的充电口时，充电适配器需要对电动汽车的充电协议进行解析，只有完成解析对接后，充电桩才能够正常为电动汽车充电。然而，在用户将充电桩的充电适配器插入电动汽车的充电口后，充电适配器无法自充电桩获取市电来进行充电协议的解析，此时充电桩无法对电动汽车进行充电。因此，在用户将充电桩的充电适配器插入电动汽车的充电口后，为了使充电适配器能够对充电协议进行解析，现有的充电桩在充电适配器的内部设置一个锂电池或聚合物电池，由该锂电池或聚合物电池为充电适配器提供电能来完成充电协议的解析，解析完成后，充电桩在为电动汽车充电的同时对该锂电池或聚合物电池进行充电。也就是说，该锂电池或聚合物电池是充电桩的工作启动电源，尽管该锂电池或聚合物电池能够提供电能来帮助充电适配器完成充电协议的解析，但是其存在诸多的缺陷。具体来说，首先，该锂电池或聚合物电池的充电循环次数少；其次，充电速率慢，安全考虑不可以进行高倍率充电，否则容易导致发热起火、缩短寿命；再次，放电倍率低，在需要高倍率放电时，容易掉电；第四，电池容量受温度影响很大，在寒冷的季节或地区，该锂电池或聚合物电池内存储的电能甚至无法支持充电适配器对充电协议进行解析。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种充电桩以及电动汽车的充电方法，其中所述充电桩使用超级电容替代现有的锂电池或聚合物电池作为充电适配器的工作启动电源，以减少所述充电桩的工作启动电源的维护次数、减少所述充电适配器解析对接协议时的失效次数、提高所述充电适配器的稳定性和增加所述充电适配器的使用寿命。
本发明的一个目的在于提供一种充电桩以及电动汽车的充电方法，其中所述充电适配器的充电管理电路能够对所述超级电容进行维护式充电，一方面，确保所述超级电容具有足够的电量支持所述充电适配器完成下次对接协议的解析，另一方面，有利于增加所述超级电容的使用寿命。
本发明的一个目的在于提供一种充电桩以及电动汽车的充电方法，其中所述充电管理电路能够限制向所述超级电容充电时的最大充电电流，在保证安全的前提下，以大电流对所述超级电容进行充电，以将所述超级电容快速充满。
本发明的一个目的在于提供一种充电桩以及电动汽车的充电方法，其中在用户将所述充电适配器插入电动汽车的充电口时，所述充电适配器允许适配器主板和所述超级电容自动地连通，以使所述超级电容为所述适配器主板供电而由所述适配器主板解析对接协议，在所述充电适配器脱离所述电动汽车的充电口时，所述充电适配器允许所述适配器主板和所述超级电容自动地断开，以降低所述超级电容的电能损耗，从而在所述充电桩被下次使用时，确保所述超级电容具有足够的电能支持所述充电适配器完成对接协议的解析。
依本发明的一个方面，本发明提供一种充电桩，用于向电动汽车充电，其中所述充电桩包括桩主体和被连接于所述桩主体的充电适配器，所述充电适配器包括适配器主板和被连接于所述适配器主板的超级电容，其中在所述充电适配器被插入所述电动汽车的充电口时，所述超级电容用于向所述适配器主板供电，以允许所述适配器主板在解析对接协议后使得市电被充入所述电动汽车的电池，并且在所述超级电容欠电时，所述适配器主板允许市电被充入所述超级电容。
根据本发明的一个实施例，所述充电适配器包括物理开关，所述物理开关被串联于所述适配器主板和所述超级电容之间，以控制所述适配器主板和所述超级电容之间的电路的通断。
根据本发明的一个实施例，所述充电适配器包括充电管理电路，所述充电管理电路包括降压稳压电路、检流电阻R1以及信号处理电路，所述检流电阻R1被串联于所述降压稳压电路和所述超级电容之间，所述信号处理电路连接所述检流电阻R1和所述降压稳压电路，其中在所述降压稳压电路向所述超级电容充电时，所述检流电阻R1对充电电流取样以获得电压降，所述信号处理电路用于放大电压降，所述降压稳压电路基于被放大后的电压降调整向所述超级电容充电时的电压。
根据本发明的一个实施例，所述降压稳压电路包括电源转换芯片U1、电感L1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二电阻R2以及第三电阻R3，所述电源转换芯片U1具有第一引脚BST、第二引脚GND、第三引脚FB、第四引脚EN、第五引脚IN以及第六引脚SW，所述电感L1和所述检流电阻R1串联在所述电源转换芯片U1的所述第六引脚SW与所述超级电容之间，所述第一电容C1和所述第一二极管D1串联在所述电源转换芯片U1的第一引脚BST与地之间，所述电源转换芯片U1的第六引脚SW连接在所述第一电容C1和所述第一二极管D1之间的节点，所述第二电阻R2和所述第三电阻R3串联在所述电感L1和所述检流电阻R1之间的节点与地之间，所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB连接在所述第二电阻R2和所述第三电阻R3之间的节点，所述电源转换芯片U1的所述第四引脚EN和所述第五引脚IN相连并连接至VIN电源引脚，所述第二电容C2和所述第三电容C3分别串联在所述VIN电源引脚与地之间。
根据本发明的一个实施例，所述信号处理电路包括第六电容C6、第七电容C7、第二二极管D2、第三二极管D3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第一运算放大器U2A以及第二运算放大器U2B，所述第七电阻R7和所述第六电阻R6串联在所述检流电阻R1和所述超级电容之间的节点与所述第一运算放大器U2A的第二接入口之间，所述第九电阻R9和所述第八电阻R8串联在所述电感L1和所述检流电阻R1之间的节点与所述第一运算放大器U2A的第三接入口之间，所述第七电容C7连接所述第六电阻R6和所述第七电阻R7之间的节点与所述第八电阻R8和所述第九电阻R9之间的节点，所述第十电阻R10连接所述第八电阻R8和所述第一运算放大器U2A的第三接入口之间的节点与地，所述第一运算放大器U2A的第四接入口接地，所述第一运算放大器U2A的第八接入口连接于VCC，所述第六电容C6连接所述第一运算放大器U2A的第八接入口和所述VCC之间的节点与地，所述第一运算放大器U2A的第一接入口连接于所述第二运算放大器U2B的第五接入口，所述第四电阻R4连接所述第一运算放大器U2A的第一接入口和所述第二运算放大器U2B的第五接入口之间的节点与所述第六电阻R6和所述第一运算放大器U2A的第二接入口之间的节点，所述第十一电阻R11连接所述第二运算放大器U2B的第六接入口与地，所述第二二极管D2、所述第三二极管D3和所述第十二电阻R12串联在所述第二电阻R2和所述第三电阻R3之间的节点与所述第十一电阻R11和所述第二运算放大器U2B的第六接入口之间的节点，所述第二运算放大器U2B的第七接入口连接所述第三二极管D3和所述第十二电阻R12之间的节点。
根据本发明的一个实施例，所述充电管理电路包括第四电容C4、第五电容C5以及第四二极管D4，所述检流电阻R1和所述超级电容之间具有VBAT引脚，所述第五电容C5连接所述VBAT引脚与地，所述第四电容C4连接所述检流电阻R1和所述VBAT引脚之间的节点与地，所述第四二极管D4连接所述VBAT引脚和所述超级电容之间的节点与所述适配器主板。
依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一种电动汽车的充电方法，其中所述充电方法包括如下步骤：
（a）在检测到充电桩的充电适配器插入电动汽车的充电口时，允许所述充电适配器的超级电容向所述充电适配器的适配器主板供电，以解析对接协议而使得市电经所述充电桩被充入所述电动汽车的电池；
（b）在所述超级电容欠电时，所述适配器主板允许市电被充入所述超级电容。
根据本发明的一个实施例，所述步骤（b）进一步包括步骤：
（b.1）在所述超级电容欠电时，通过充电管理电路的降压稳压电路将市电降压至适合电压，以给所述超级电容充电；
（b.2）通过串联于所述降压稳压电路和所述超级电容之间的检流电阻，对所述降压稳压电路向所述超级电容充电的充电电流进行取样，以获得所述检流电阻R1两端的电压降；
（b.3）通过所述充电管理电路的信号处理电路对电压降进行放大处理；
（b.4）所述降压稳压电路基于被放大后的电压降调整向所述超级电容充电时的电压。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤（b.1）之前，所述步骤（b）进一步包括步骤：
检测所述超级电容的电量；
在所述超级电容的电量低于阈值时，判断所述超级电容欠电。
根据本发明的一个实施例，在所述充电适配器插入所述电动汽车的充电口时，检测所述超级电容的电量；或者，在所述超级电容向所述适配器主板供电后，检测所述超级电容的电量。
根据本发明的一个实施例，所述步骤（b.4）进一步包括步骤：
（b.4.1）比较所述降压稳压电路的电源转换芯片U1的第三引脚FB处的电压和被放大后的电压降；
（b.4.2）在被放大后的电压降大于所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB处的电压时，拉高所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB处的电压，以降低所述电源转换芯片U1的第六引脚SW处的输出电压而降低充电电流。
根据本发明的一个实施例，所述降压稳压电路包括电源转换芯片U1、电感L1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二电阻R2以及第三电阻R3，所述电源转换芯片U1具有第一引脚BST、第二引脚GND、第三引脚FB、第四引脚EN、第五引脚IN以及第六引脚SW，所述电感L1和所述检流电阻R1串联在所述电源转换芯片U1的所述第六引脚SW与所述超级电容之间，所述第一电容C1和所述第一二极管D1串联在所述电源转换芯片U1的第一引脚BST与地之间，所述电源转换芯片U1的第六引脚SW连接在所述第一电容C1和所述第一二极管D1之间的节点，所述第二电阻R2和所述第三电阻R3串联在所述电感L1和所述检流电阻R1之间的节点与地之间，所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB连接在所述第二电阻R2和所述第三电阻R3之间的节点，所述电源转换芯片U1的所述第四引脚EN和所述第五引脚IN相连并连接至VIN电源引脚，所述第二电容C2和所述第三电容C3分别串联在所述VIN电源引脚与地之间。
根据本发明的一个实施例，所述信号处理电路包括第六电容C6、第七电容C7、第二二极管D2、第三二极管D3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第一运算放大器U2A以及第二运算放大器U2B，所述第七电阻R7和所述第六电阻R6串联在所述检流电阻R1和所述超级电容之间的节点与所述第一运算放大器U2A的第二接入口之间，所述第九电阻R9和所述第八电阻R8串联在所述电感L1和所述检流电阻R1之间的节点与所述第一运算放大器U2A的第三接入口之间，所述第七电容C7连接所述第六电阻R6和所述第七电阻R7之间的节点与所述第八电阻R8和所述第九电阻R9之间的节点，所述第十电阻R10连接所述第八电阻R8和所述第一运算放大器U2A的第三接入口之间的节点与地，所述第一运算放大器U2A的第四接入口接地，所述第一运算放大器U2A的第八接入口连接于VCC，所述第六电容C6连接所述第一运算放大器U2A的第八接入口和所述VCC之间的节点与地，所述第一运算放大器U2A的第一接入口连接于所述第二运算放大器U2B的第五接入口，所述第四电阻R4连接所述第一运算放大器U2A的第一接入口和所述第二运算放大器U2B的第五接入口之间的节点与所述第六电阻R6和所述第一运算放大器U2A的第二接入口之间的节点，所述第十一电阻R11连接所述第二运算放大器U2B的第六接入口与地，所述第二二极管D2、所述第三二极管D3和所述第十二电阻R12串联在所述第二电阻R2和所述第三电阻R3之间的节点与所述第十一电阻R11和所述第二运算放大器U2B的第六接入口之间的节点，所述第二运算放大器U2B的第七接入口连接所述第三二极管D3和所述第十二电阻R12之间的节点。
根据本发明的一个实施例，所述充电管理电路包括第四电容C4、第五电容C5以及第四二极管D4，所述检流电阻R1和所述超级电容之间具有VBAT引脚，所述第五电容C5连接所述VBAT引脚与地，所述第四电容C4连接所述检流电阻R1和所述VBAT引脚之间的节点与地，所述第四二极管D4连接所述VBAT引脚和所述超级电容之间的节点与所述适配器主板。
与现有技术相比，本发明的所述充电桩以及电动汽车的充电方法具有至少以下有益效果：
第1，本发明的所述充电桩使用所述超级电容替代现有的锂电池或聚合物电池作为所述充电适配器的工作启动电源，通过这样的方式，一方面，所述超级电容安全稳定，不易发生危险事故，因此所述充电桩的工作启动电源的维护次数可以被减少，再一方面，所述超级电容放电稳定，放电时无大的波动，放电倍率高，在所述充电桩有较大的用电需求时，所述超级电容可以稳定供电，因此所述充电适配器解析对接协议时的失效次数可以明显减少，另一方面，所述超级电容不易受温度的影响，在寒冷的季节或地区，所述超级电容能够提供足够的电能支持所述充电适配器进行对接协议的解析，以提高所述充电适配器的稳定性；
第2，所述充电管理电路能够对所述超级电容进行维护式充电，一方面，确保所述超级电容具有足够的电量支持所述充电适配器完成下次对接协议的解析，另一方面，有利于增加所述超级电容的使用寿命；
第3，所述充电管理电路在所述降压稳压电路和所述超级电容之间串联所述检流电阻R1，在所述降压稳压电路对所述超级电容充电时，所述检流电阻R1对充电电流取样获得电压降，所述信号处理电路对电压降进行放大处理，放大处理后的电压降被用于和所述降压稳压电路的所述电源转换芯片U1的第三引脚FB的电压进行比较，以调整所所述降压稳压电路向所述超级电容充电时的电压，以限制向所述超级电容充电时的最大充电电流，从而在保证安全的前提下，以大电流对所述超级电容进行充电，以将所述超级电容快速充满；
第4，所述充电适配器的所述物理开关被串联于所述适配器主板和所述超级电容之间，从而在用户将所述充电适配器插入电动汽车的充电口时，所述充电适配器允许所述适配器主板和所述超级电容自动地连通，以使所述超级电容为所述适配器主板供电而由所述适配器主板解析对接协议，在所述充电适配器脱离所述电动汽车的充电口时，所述充电适配器允许所述适配器主板和所述超级电容自动地断开，以降低所述超级电容的电能损耗，从而在所述充电桩被下次使用时，确保所述超级电容具有足够的电能支持所述充电适配器完成对接协议的解析。
附图说明
图1是依本发明的一较佳实施例的一充电桩的使用场景示意图。
图2是依本发明的上述较佳实施例的所述充电桩的一充电适配器的示意图。
图3是依本发明的上述较佳实施例的所述充电桩的所述充电适配器的一充电管理电路的示意图。
图4是依本发明的一较佳实施例的一电动汽车的充电方法的流程示意图。
图中：
100、充电桩；10、桩主体；20、充电适配器；21、适配器主板；22、超级电容；23、外壳；231、插入端；24、物理开关；25、充电管理电路；251、降压稳压电路；252、信号处理电路；
200、电动汽车。
具体实施方式
在详细说明本发明的任何实施方式之前，应理解的是，本发明在其应用中并不限于以下描述阐述或以下附图图示的部件的构造和布置细节。本发明能够具有其他实施方式并且能够以各种方式实践或进行。另外，应理解的是，这里使用的措辞和术语出于描述的目的并且不应该被认为是限制性的。本文中使用“包括”或“具有”及其变型意在涵盖下文中陈列的条目及其等同物以及附加条目。除非另有指定或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”及其变型被广泛地使用并且涵盖直接安装和间接的安装、连接、支撑和联接。此外，“连接”和“联接”不限于物理或机械的连接或联接。
并且，第一方面，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制；第二方面，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
参考本发明的说明书附图之附图1至图3，依本发明的一较佳实施例的一种充电桩100在接下来的描述中将被揭露和被阐述，其中所述充电桩100包括一桩主体10和被连接于所述桩主体10的一充电适配器20，所述充电适配器20适于被插入一电动汽车200的充电口，以为所述电动汽车200的电池充电。
可以理解的是，所述电动汽车200的对接协议与所述电动汽车200的种类和品牌相关，例如，附图1中被实施为大巴车的所述电动汽车200的对接协议和被实施为轿车的所述电动汽车200的对接协议不同，因此在所述充电适配器20被插入所述电动汽车200的充电口后，所述充电适配器20需要解析对接协议，并在对接协议解析完成后由所述充电桩100为所述电动汽车200的电池充电。如果所述充电适配器20无法解析对接协议，则所述充电桩100无法为所述电动汽车200的电池充电，例如所述充电适配器20没有被提供电能解析对接协议，则所述充电适配器20无法解析对接协议，此时所述充电桩100无法为所述电动汽车200的电池充电。
在所述充电桩100的所述充电适配器20插入所述电动汽车200的充电口后，为了保证所述充电适配器20被提供电能来完成对接协议的解析，所述充电适配器20包括一适配器主板21和被连接于所述适配器主板21的一超级电容22，在所述充电适配器20被插入所述电动汽车200的充电口时，所述超级电容22用于向所述适配器主板21供电，以允许所述适配器主板21在解析对接协议后使得市电被充入所述电动汽车200的电池，并且在所述超级电容22欠电时，所述适配器主板21允许市电被充入所述超级电容22。与现有技术的利用锂电池或聚合物电池作为充电桩的工作启动电源不同的是，本发明的所述充电桩100使用所述超级电容22作为工作启动电源，通过这样的方式，一方面，所述超级电容22安全稳定，不易发生危险事故，因此所述充电桩100的工作启动电源的维护次数可以被减少，再一方面，所述超级电容22放电稳定，放电时无大的波动，放电倍率高，在所述充电桩100有较大的用电需求时，所述超级电容22可以稳定供电，因此所述适配器主板21解析对接协议时的失效次数可以明显减少，另一方面，所述超级电容22不易受温度的影响，在寒冷的季节或地区，所述超级电容22能够提供足够的电能支持所述适配器主板21进行对接协议的解析，以提高所述充电适配器20的稳定性，从而确保所述充电桩100为所述电动汽车200的电池充电。
本领域技术人员可以理解的是，所述充电适配器20还包括一外壳23，所述适配器主板21和所述超级电容22被收容于所述外壳23的内部，以由所述外壳23保护所述适配器主板21和所述超级电容22。同时，所述外壳23便于用户操作所述充电适配器20，例如，用户可以通过所述外壳23方便地将所述充电适配器20插入所述电动汽车200的充电口，或者方便地将所述充电适配器20自所述电动汽车200的充电口移走。
另外，参考附图2，所述充电适配器20还包括一物理开关24，所述物理开关24被串联于所述适配器主板21和所述超级电容22之间，以控制所述适配器主板21和所述超级电容22之间的电路的通断，其中在所述物理开关24使所述适配器主板21和所述超级电容22之间的电路连通时，所述超级电容22能够为所述适配器主板21供电而由所述适配器主板21解析对接协议，相应地，在所述物理开关24使所述适配器主板21和所述超级电容22之间的电路断开时，所述超级电容22无法为所述适配器主板21供电，以降低所述超级电容22的电能耗损，从而在所述充电桩100被下次使用时，确保所述超级电容22具有足够的电能支持所述适配器主板21完成对接协议的解析，这对于减少所述适配器主板21解析对接协议时的失效次数以及确保所述充电桩100的可靠性来说是至关重要的。
值得一提的是，所述物理开关24的设置位置在本发明的所述充电桩100中不受限制。例如，在本发明的所述充电桩100的一个具体示例中，参考附图2，所述物理开关24被设置于所述外壳23且位于所述外壳23的插入端231，从而在用户将所述充电适配器20的所述外壳23的所述插入端231插入所述电动汽车200的充电口时，所述物理开关24被操作以使得所述充电适配器20允许所述适配器主板21和所述超级电容22自动地导通，此时所述超级电容22为所述适配器主板21供电而由所述适配器主板21解析对接协议，相应地，在所述充电适配器20的所述外壳23的所述插入端231脱离所述电动汽车200的充电口时，所述物理开关24使得所述充电适配器20允许所述适配器主板21和所述超级电容22自动地断开，以降低所述超级电容22的电能损耗，从而在所述充电桩100被下次使用时，确保所述超级电容22具有足够的电能支持所述适配器主板21完成对接协议的解析。
具体地，所述物理开关24稍微突出于所述外壳23的所述插入端231的周壁，从而在用户将所述外壳23的所述插入端231插入所述电动汽车200的充电口时，所述电动汽车200的充电口施压于所述物理开关24而使得所述物理开关24被操作，以使得所述充电适配器20允许所述适配器主板21和所述超级电容22自动地导通，在所述外壳23的所述插入端231脱离所述电动汽车200的充电口时，所述电动汽车200的充电口释放所述物理开关24而使得所述物理开关24复原，以使得所述充电适配器20允许所述适配器主板21和所述超级电容22自动地断开。
参考附图3，所述充电适配器20还包括一充电管理电路25，所述充电管理电路25可以被布置于所述适配器主板21，也可以独立于所述适配器主板21，其中所述充电管理电路25进一步包括一降压稳压电路251、一检流电阻R1（即，电阻Rsense）以及一信号处理电路252，所述检流电阻R1被串联于所述降压稳压电路251和所述超级电容22之间，所述信号处理电路252被连接于所述降压稳压电路251和所述检流电阻R1，在所述降压稳压电路251向所述超级电容22充电时，所述检流电阻R1对充电电流取样以获得电压降，所述信号处理电路252用于放大电压降，所述降压稳压电路251基于被放大后的电压降调整向所述超级电容22充电时的电压，这样，所述降压稳压电路251向所述超级电容22充电时的最大充电电流能够被限制，在保证安全的前提下，以大电流快速地对所述超级电容22进行充电。
具体地，所述充电管理电路25的所述降压稳压电路251包括一电源转换芯片U1、一电感L1、一第一电容C1、一第二电容C2、一第三电容C3、一第一二极管D1、一第二电阻R2以及一第三电阻R3，所述电源转换芯片U1具有一第一引脚BST、一第二引脚GND、一第三引脚FB、一第四引脚EN、一第五引脚IN以及一第六引脚SW，所述电感L1和所述检流电阻R1串联在所述电源转换芯片U1的所述第六引脚SW与所述超级电容22之间，所述第一电容C1和所述第一二极管D1串联在所述电源转换芯片U1的第一引脚BST与地之间，所述电源转换芯片U1的第六引脚SW连接在所述第一电容C1和所述第一二极管D1之间的节点，所述第二电阻R2和所述第三电阻R3串联在所述电感L1和所述检流电阻R1之间的节点与地之间，所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB连接在所述第二电阻R2和所述第三电阻R3之间的节点，所述电源转换芯片U1的所述第四引脚EN和所述第五引脚IN相连并连接至VIN电源引脚，所述第二电容C2和所述第三电容C3分别串联在所述VIN电源引脚与地之间，通过上述这样的电路结构，所述降压稳压电路251能够向所述超级电容22充电并由所述检流电阻R1对充电电流取样而获得电压降，同时所述降压稳压电路251向所述超级电容22充电时的电压能够被调整，以协调对所述超级电容22充电时的安全性和倍率。优选地，在本发明的一个具体示例中，所述降压稳压电路251的所述第一二极管D1是肖特基二极管。
所述充电管理电路25的所述信号处理电路252包括一第六电容C6、一第七电容C7、一第二二极管D2、一第三二极管D3、一第四电阻R4、一第五电阻R5、一第六电阻R6、一第七电阻R7、一第八电阻R8、一第九电阻R9、一第十电阻R10、一第十一电阻R11、一第十二电阻R12、一第一运算放大器U2A以及一第二运算放大器U2B，所述第七电阻R7和所述第六电阻R6串联在所述检流电阻R1和所述超级电容22之间的节点与所述第一运算放大器U2A的第二接入口之间，所述第九电阻R9和所述第八电阻R8串联在所述电感L1和所述检流电阻R1之间的节点与所述第一运算放大器U2A的第三接入口之间，所述第七电容C7连接所述第六电阻R6和所述第七电阻R7之间的节点与所述第八电阻R8和所述第九电阻R9之间的节点，所述第十电阻R10连接所述第八电阻R8和所述第一运算放大器U2A的第三接入口之间的节点与地，所述第一运算放大器U2A的第四接入口接地，所述第一运算放大器U2A的第八接入口连接于VCC，所述第六电容C6连接所述第一运算放大器U2A的第八接入口和所述VCC之间的节点与地，所述第一运算放大器U2A的第一接入口连接于所述第二运算放大器U2B的第五接入口，所述第四电阻R4连接所述第一运算放大器U2A的第一接入口和所述第二运算放大器U2B的第五接入口之间的节点与所述第六电阻R6和所述第一运算放大器U2A的第二接入口之间的节点，所述第十一电阻R11连接所述第二运算放大器U2B的第六接入口与地，所述第二二极管D2、所述第三二极管D3和所述第十二电阻R12串联在所述第二电阻R2和所述第三电阻R3之间的节点与所述第十一电阻R11和所述第二运算放大器U2B的第六接入口之间的节点，所述第二运算放大器U2B的第七接入口连接所述第三二极管D3和所述第十二电阻R12之间的节点。可以理解的是，所述第二二极管D2和所述第三二极管D3串联在所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB和所述第二运算放大器U2B的第七接入口之间。通过上述这样的电路结构，所述信号处理电路252能够对所述检流电阻R1的电压降进行放大，以用于后续和所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB处的电压进行比较，如果放大后的电压降大于所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB处的电压，则拉高所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB处的电压，使所述电源转换芯片U1的所述第一引脚BST处的输出电压下降，降低充电电流直至达到放大后的电压降和所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB处的电压稳定的状态，以使得所述超级电容22被恒流充电。随着充电的进行，所述超级电容22的电压逐渐上升，充电电流逐渐减小，最终通过所述信号处理电路252放大后的电压降不会影响到所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB处的电压，以使得所述超级电容22被恒流充电，直至充满。
继续参考附图3，所述充电管理电路25包括一第四电容C4、一第五电容C5以及一第四二极管D4，所述检流电阻R1和所述超级电容22之间具有VBAT引脚，所述第五电容C5连接所述VBAT引脚与地，所述第四电容C4连接所述检流电阻R1和所述VBAT引脚之间的节点与地，所述第四二极管D4连接所述VBAT引脚和所述超级电容22之间的节点与所述适配器主板21，通过这样的电路结构，所述充电桩100能够实现在为所述电动汽车200的电池充电的同时为所述超级电容22充电，并且在所述充电桩100对所述电动汽车200的电池充电完成后，所述超级电容22的充电电路也被断开。
参考附图4，依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一种充电方法，用于为所述电动汽车200的电池充电，其中所述充电方法包括如下步骤：
（a）在检测到所述充电桩100的所述充电适配器20插入所述电动汽车200的充电口时，允许所述充电适配器20的所述超级电容22向所述充电适配器20的所述适配器主板21供电，以解析对接协议而使得市电经所述充电桩100被充入所述电动汽车200的电池；
（b）在所述超级电容22欠电时，所述适配器主板21允许市电被充入所述超级电容22。
进一步地，所述步骤（b）进一步包括步骤：
（b.1）在所述超级电容22欠电时，通过所述降压稳压电路251将市电降压至适合电压，以给所述超级电容22充电；
（b.2）通过串联于所述降压稳压电路251和所述超级电容22之间的检流电阻，对所述降压稳压电路251向所述超级电容22充电的充电电流进行取样，以获得所述检流电阻R1两端的电压降；
（b.3）通过所述信号处理电路252对电压降进行放大处理；
（b.4）所述降压稳压电路251基于被放大后的电压降调整向所述超级电容22充电时的电压。
更进一步地，在所述步骤（b.1）之前，所述步骤（b）进一步包括步骤：检测所述超级电容22的电量；在所述超级电容22的电量低于阈值时，判断所述超级电容22欠电。
值得一提的是，检测所述超级电容22的时机在本发明的所述充电方法中不受限制，例如，在一个具体示例中，在所述充电适配器20被插入所述电动汽车200的充电口时，检测所述超级电容22的电量，在另一个示例中，在所述超级电容22向所述适配器主板21供电后，检测所述超级电容22的电量。
值得一提的是，该阈值可以根据实际需要被设置，例如该阈值至少大于所述适配器主板21解析对接协议一次所消耗的电能，以确保所述超级电容22能够提供足够的电量支持所述适配器主板21解析对接协议。优选地，在本发明的所述充电方法的一个具体示例中，该阈值大于所述适配器主板21解析对接协议三次所消耗的电能。
进一步地，所述步骤（b.4）进一步包括步骤：
（b.4.1）比较所述降压稳压电路251的所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB处的电压和被放大后的电压降；
（b.4.2）在被放大后的电压降大于所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB处的电压时，拉高所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB处的电压，以降低所述电源转换芯片U1的所述第六引脚SW处的输出电压而降低充电电流。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (13)
1.充电桩，用于向电动汽车充电，其特征在于，包括桩主体和被连接于所述桩主体的充电适配器，所述充电适配器包括适配器主板和被连接于所述适配器主板的超级电容，其中在所述充电适配器被插入所述电动汽车的充电口时，所述超级电容用于向所述适配器主板供电，以允许所述适配器主板在解析对接协议后使得市电被充入所述电动汽车的电池，并且在所述超级电容欠电时，所述适配器主板允许市电被充入所述超级电容；
其中所述充电适配器包括充电管理电路，所述充电管理电路包括降压稳压电路、检流电阻R1以及信号处理电路，所述检流电阻R1被串联于所述降压稳压电路和所述超级电容之间，所述信号处理电路连接所述检流电阻R1和所述降压稳压电路，其中在所述降压稳压电路向所述超级电容充电时，所述检流电阻R1对充电电流取样以获得电压降，所述信号处理电路用于放大电压降，所述降压稳压电路基于被放大后的电压降调整向所述超级电容充电时的电压。
2.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述充电适配器包括物理开关，所述物理开关被串联于所述适配器主板和所述超级电容之间，以控制所述适配器主板和所述超级电容之间的电路的通断。
3.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于，所述降压稳压电路包括电源转换芯片U1、电感L1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二电阻R2以及第三电阻R3，所述电源转换芯片U1具有第一引脚BST、第二引脚GND、第三引脚FB、第四引脚EN、第五引脚IN以及第六引脚SW，所述电感L1和所述检流电阻R1串联在所述电源转换芯片U1的所述第六引脚SW与所述超级电容之间，所述第一电容C1和所述第一二极管D1串联在所述电源转换芯片U1的第一引脚BST与地之间，所述电源转换芯片U1的第六引脚SW连接在所述第一电容C1和所述第一二极管D1之间的节点，所述第二电阻R2和所述第三电阻R3串联在所述电感L1和所述检流电阻R1之间的节点与地之间，所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB连接在所述第二电阻R2和所述第三电阻R3之间的节点，所述电源转换芯片U1的所述第四引脚EN和所述第五引脚IN相连并连接至VIN电源引脚，所述第二电容C2和所述第三电容C3分别串联在所述VIN电源引脚与地之间。
4.根据权利要求3所述的充电桩，其特征在于，所述信号处理电路包括第六电容C6、第七电容C7、第二二极管D2、第三二极管D3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第一运算放大器U2A以及第二运算放大器U2B，所述第七电阻R7和所述第六电阻R6串联在所述检流电阻R1和所述超级电容之间的节点与所述第一运算放大器U2A的第二接入口之间，所述第九电阻R9和所述第八电阻R8串联在所述电感L1和所述检流电阻R1之间的节点与所述第一运算放大器U2A的第三接入口之间，所述第七电容C7连接所述第六电阻R6和所述第七电阻R7之间的节点与所述第八电阻R8和所述第九电阻R9之间的节点，所述第十电阻R10连接所述第八电阻R8和所述第一运算放大器U2A的第三接入口之间的节点与地，所述第一运算放大器U2A的第四接入口接地，所述第一运算放大器U2A的第八接入口连接于VCC，所述第六电容C6连接所述第一运算放大器U2A的第八接入口和所述VCC之间的节点与地，所述第一运算放大器U2A的第一接入口连接于所述第二运算放大器U2B的第五接入口，所述第四电阻R4连接所述第一运算放大器U2A的第一接入口和所述第二运算放大器U2B的第五接入口之间的节点与所述第六电阻R6和所述第一运算放大器U2A的第二接入口之间的节点，所述第十一电阻R11连接所述第二运算放大器U2B的第六接入口与地，所述第二二极管D2、所述第三二极管D3和所述第十二电阻R12串联在所述第二电阻R2和所述第三电阻R3之间的节点与所述第十一电阻R11和所述第二运算放大器U2B的第六接入口之间的节点，所述第二运算放大器U2B的第七接入口连接所述第三二极管D3和所述第十二电阻R12之间的节点。
5.根据权利要求4所述的充电桩，其特征在于，所述充电管理电路包括第四电容C4、第五电容C5以及第四二极管D4，所述检流电阻R1和所述超级电容之间具有VBAT引脚，所述第五电容C5连接所述VBAT引脚与地，所述第四电容C4连接所述检流电阻R1和所述VBAT引脚之间的节点与地，所述第四二极管D4连接所述VBAT引脚和所述超级电容之间的节点与所述适配器主板。
6.电动汽车的充电方法，利用权利要求1至5中任一所述的充电桩向电动汽车充电，其特征在于，所述充电方法包括如下步骤：
（a）在检测到充电桩的充电适配器插入电动汽车的充电口时，允许所述充电适配器的超级电容向所述充电适配器的适配器主板供电，以解析对接协议而使得市电经所述充电桩被充入所述电动汽车的电池；
（b）在所述超级电容欠电时，所述适配器主板允许市电被充入所述超级电容。
7.根据权利要求6所述的电动汽车的充电方法，其特征在于，所述步骤（b）进一步包括步骤：
（b.1）在所述超级电容欠电时，通过充电管理电路的降压稳压电路将市电降压至适合电压，以给所述超级电容充电；
（b.2）通过串联于所述降压稳压电路和所述超级电容之间的检流电阻，对所述降压稳压电路向所述超级电容充电的充电电流进行取样，以获得所述检流电阻R1两端的电压降；
（b.3）通过所述充电管理电路的信号处理电路对电压降进行放大处理；
（b.4）所述降压稳压电路基于被放大后的电压降调整向所述超级电容充电时的电压。
8.根据权利要求7所述的电动汽车的充电方法，其特征在于，在所述步骤（b.1）之前，所述步骤（b）进一步包括步骤：
检测所述超级电容的电量；
在所述超级电容的电量低于阈值时，判断所述超级电容欠电。
9.根据权利要求8所述的电动汽车的充电方法，其特征在于，在所述充电适配器插入所述电动汽车的充电口时，检测所述超级电容的电量；或者，在所述超级电容向所述适配器主板供电后，检测所述超级电容的电量。
10.根据权利要求7、8或9所述的电动汽车的充电方法，其特征在于，所述步骤（b.4）进一步包括步骤：
（b.4.1）比较所述降压稳压电路的电源转换芯片U1的第三引脚FB处的电压和被放大后的电压降；
（b.4.2）在被放大后的电压降大于所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB处的电压时，拉高所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB处的电压，以降低所述电源转换芯片U1的第六引脚SW处的输出电压而降低充电电流。
11.根据权利要求7、8或9所述的电动汽车的充电方法，其特征在于，所述降压稳压电路包括电源转换芯片U1、电感L1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二电阻R2以及第三电阻R3，所述电源转换芯片U1具有第一引脚BST、第二引脚GND、第三引脚FB、第四引脚EN、第五引脚IN以及第六引脚SW，所述电感L1和所述检流电阻R1串联在所述电源转换芯片U1的所述第六引脚SW与所述超级电容之间，所述第一电容C1和所述第一二极管D1串联在所述电源转换芯片U1的第一引脚BST与地之间，所述电源转换芯片U1的第六引脚SW连接在所述第一电容C1和所述第一二极管D1之间的节点，所述第二电阻R2和所述第三电阻R3串联在所述电感L1和所述检流电阻R1之间的节点与地之间，所述电源转换芯片U1的所述第三引脚FB连接在所述第二电阻R2和所述第三电阻R3之间的节点，所述电源转换芯片U1的所述第四引脚EN和所述第五引脚IN相连并连接至VIN电源引脚，所述第二电容C2和所述第三电容C3分别串联在所述VIN电源引脚与地之间。
12.根据权利要求11所述的电动汽车的充电方法，其特征在于，所述信号处理电路包括第六电容C6、第七电容C7、第二二极管D2、第三二极管D3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第一运算放大器U2A以及第二运算放大器U2B，所述第七电阻R7和所述第六电阻R6串联在所述检流电阻R1和所述超级电容之间的节点与所述第一运算放大器U2A的第二接入口之间，所述第九电阻R9和所述第八电阻R8串联在所述电感L1和所述检流电阻R1之间的节点与所述第一运算放大器U2A的第三接入口之间，所述第七电容C7连接所述第六电阻R6和所述第七电阻R7之间的节点与所述第八电阻R8和所述第九电阻R9之间的节点，所述第十电阻R10连接所述第八电阻R8和所述第一运算放大器U2A的第三接入口之间的节点与地，所述第一运算放大器U2A的第四接入口接地，所述第一运算放大器U2A的第八接入口连接于VCC，所述第六电容C6连接所述第一运算放大器U2A的第八接入口和所述VCC之间的节点与地，所述第一运算放大器U2A的第一接入口连接于所述第二运算放大器U2B的第五接入口，所述第四电阻R4连接所述第一运算放大器U2A的第一接入口和所述第二运算放大器U2B的第五接入口之间的节点与所述第六电阻R6和所述第一运算放大器U2A的第二接入口之间的节点，所述第十一电阻R11连接所述第二运算放大器U2B的第六接入口与地，所述第二二极管D2、所述第三二极管D3和所述第十二电阻R12串联在所述第二电阻R2和所述第三电阻R3之间的节点与所述第十一电阻R11和所述第二运算放大器U2B的第六接入口之间的节点，所述第二运算放大器U2B的第七接入口连接所述第三二极管D3和所述第十二电阻R12之间的节点。
13.根据权利要求12所述的电动汽车的充电方法，其特征在于，所述充电管理电路包括第四电容C4、第五电容C5以及第四二极管D4，所述检流电阻R1和所述超级电容之间具有VBAT引脚，所述第五电容C5连接所述VBAT引脚与地，所述第四电容C4连接所述检流电阻R1和所述VBAT引脚之间的节点与地，所述第四二极管D4连接所述VBAT引脚和所述超级电容之间的节点与所述适配器主板。
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