本實用新型涉及交流充電樁，更具體地說，涉及在覆蓋多個充電單元的交流充電樁。

背景技術：

電動汽車以其節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，已經得到了社會的廣泛認可。但是，由于電動汽車的使用正處在起步階段，相關基礎設施，比如充電樁、充電站的建設，還比較滯后，致使電動汽車使用十分不便，并且直接影響了電動汽車工業(yè)的發(fā)展。

充電樁是利用專用充電單元為具有車載充電機的電動汽車提供電功率的設備。充電樁一般固定在路邊或停車場內，并具有相應的通信、計費和安全防護功能，以方便調試、運行、維護等。

通常，充電樁分為直流充電樁和交流充電樁。交流充電樁采用交流電能直接輸入輸出方式，為具有車載充電機的電動汽車提供充電服務。交流充電樁由于設備本身比較簡單，因而具有設備成本比較低，安裝場所比較小等優(yōu)點。這種交流充電樁可以適于在充電時間要求不高的場合，為電動汽車進行慢速充電。

傳統(tǒng)的電動汽車交流充電樁多采用單充電單元獨立供電、獨立運行的方式。這樣的交流充電樁只能實現(xiàn)一個充電樁對應一個充電接口。因而，在大型商場或停車場之類的要求給大量電動汽車同時充電的場合，需要安裝多個這樣的交流充電樁來適應充電需求。要在大型商場或停車場之類的場合同時安裝多臺交流充電樁，這極大地增加了占地面積和充電樁的安裝維護成本。充電汽車停車成本都是不可忽視。因而，傳統(tǒng)交流充電樁綜合利用效率比較低。

因此，需要能夠同時給多臺電動汽車充電的一種交流充電設備。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的發(fā)明者考慮到本領域現(xiàn)有技術的上述技術問題，提出在一個充電樁上利用多充電單元，動態(tài)地為多臺電動汽車或其他用電設備充電的交流充電樁，從而實現(xiàn)充電樁安裝建設成本的減低和安裝占用場地的減少。

本實用新型的發(fā)明者考慮到本領域現(xiàn)有技術的上述技術問題，提出一種交流充電樁，包括充電主機、與充電主機通信連接的充電控制器、總電量計量單元、通過充電線與所述充電主機連接并且與所述充電控制器通信連接的多個電量計量單元以及與所述多個電量計量單元對應的多個充電單元，其特征在于所述充電控制器在所述多個充電單元中的一個或多個連接到同樣數(shù)量的一個或多個被充電設備的充電接口時，獲取所述充電單元與對應充電接口之間彼此連接的連接信號以及所述被充電設備的電源管理單元發(fā)送來的充電配置信息，并基于所獲取的充電配置信息接通與所述充電單元對應的所述多個電量計量單元，使得所述充電單元采用從所述充電主機分配的與所述充電配置信息對應的充電功率對對應的所述被充電設備進行充電。

根據(jù)本實用新型的交流充電樁，所述電量計量單元包含可受所述充電控制器控制的繼電器開關。

根據(jù)本實用新型的交流充電樁，所述充電控制器比較所述總電量計量單元的剩余充電功率與新加入的被充電設備的充電功率，并且當所述總電量計量單元的剩余充電功率小于新加入的被充電設備的充電功率時，賦予所述新加入的被充電設備的等待排序次序，且不向所述新加入的被充電設備對應的電量計量單元中的繼電器開關發(fā)出接通信號。

根據(jù)本實用新型的交流充電樁，所述充電控制器在接收到正在被充電的被充電設備之一發(fā)出的充電結束信號時，向與發(fā)出所述充電結束信號的被充電設備對應的電量計量單元中的繼電器開關發(fā)出斷開信號，同時比較所述總電量計量單元的剩余充電功率與等待排序次序為第一位的被充電設備的充電功率，并且當所述總電量計量單元的剩余充電功率大于等待排序次序為第一位的被充電設備的充電功率時，向所述等待排序次序為第一位的被充電設備對應的電量計量單元中的繼電器開關發(fā)出接通信號。

根據(jù)本實用新型的交流充電樁，所述充電控制器還包括時段控制單元，所述時段控制單元在所述被充電設備處于常規(guī)空閑時段時觸發(fā)所述充電控制器向所有處于連接狀態(tài)的電量計量單元中的繼電器開關發(fā)出接通信號，并指令所述充電主機在所有處于連接狀態(tài)的電量計量單元中平均分配充電功率。

根據(jù)本實用新型的交流充電樁，所述常規(guī)空閑時段為所述被充電設備不被使用的深夜時段。

根據(jù)本實用新型的交流充電樁，所述充電單元的數(shù)量等于所述充電樁所在場所中能停放所述被充電設備的位置的數(shù)量。

根據(jù)本實用新型的交流充電樁，所述充電主機由多個獨立充電模塊構成，其總充電功率為160千瓦、120千瓦或80千瓦。

根據(jù)本實用新型的交流充電樁，所述充電單元的輸出充電功率上限可以為80千瓦、40千瓦或、20千瓦、10千瓦或者6千瓦。

如上所述，本實用新型的多充電單元式交流充電樁可以用一個充電樁為多臺電動汽車充電，因而可以減少在充電站設置多臺充電樁而占用場地多的問題。

另外，本實用新型的多充電單元式交流充電樁由于采用交流充電，設備簡單，可以節(jié)約設備成本。而且一個充電樁的充電單元可以遍布甚至一個停車場，因而可以以低成本方便停車場的用戶。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實施例，并與說明書一起用于解釋本公開的原理。

圖1所示的是根據(jù)本實用新型的包含多個充電單元的交流充電樁的框圖。

圖2所示的是根據(jù)本實用新型的包含多個充電單元的交流充電樁的功率分配流程圖。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本公開相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

在本公開使用的術語是僅僅出于描述特定實施例的目的，而非旨在限制本開。在本公開和所附權利要求書中所使用的單數(shù)形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數(shù)形式，除非上下文清楚地表示其他含義。還應當理解，本文中使用的術語“和/或”是指并包含一個或多個相關聯(lián)的列出項目的任何或所有可能組合。

應當理解，盡管在本公開可能采用術語第一、第二、第三等來描述各種信息，但這些信息不應限于這些術語。這些術語僅用來將同一類型的信息彼此區(qū)分開。例如，在不脫離本公開范圍的情況下，第一充電單元也可以被稱為第二充電單元，類似地，第二充電單元也可以被稱為第一充電單元。取決于語境，如在此所使用的詞語“如果”可以被解釋成為“在……時”或“當……時”或“響應于確定”。

為了使本領域技術人員更好地理解本公開，下面結合附圖和具體實施方式對本公開作進一步詳細說明。

下面結合附圖及具體的實施方式對本實用新型進行詳細描述。

圖1示出根據(jù)本實用新型的包含多個充電單元的交流充電樁的框圖。如圖1所示，本實用新型的多充電單元式交流充電樁包括充電主機10、總電量計量單元100、控制器200、多個電量計量單元300₁-300_N(以下在不需要區(qū)別各個電量計量單元時，將其統(tǒng)稱為電量計量單元300)以及多個充電單元400₁-400_N(以下在不需要區(qū)別各個充電單元時，將其統(tǒng)稱為充電單元400)。

參考圖1，充電主機10一端連接到市電網(未在圖1中示出)，一端連接到總電量計量單元100?？傠娏坑嬃繂卧?00的另一端分出多個分支，分別連接到各個電量計量單元300。每個電量計量單元300對應連接到一個充電單元400。控制器200通過控制信號線分別連接到充電主機10、總電量計量單元100、控制器200、電量計量單元300以及充電單元400?？傠娏坑嬃繂卧?00用于計量正在輸出的總用電功率。電量計量單元300則計量正在輸出到被充電設備的功率。

充電單元400中的每一個的一端通過電量計量單元300連接到總電量計量單元100，而另一端還可插拔地連接到電動汽車的蓄電池(圖中未示出)。充電單元400還通過信號線與控制器200相連。當一個充電單元400連接到電動汽車的蓄電池時，該充電單元400就將關于電動汽車蓄電池已經連接的連接信息發(fā)送給控制器200，同時將從被充電設備(例如電動汽車蓄電池)發(fā)送來的充電配置信息通過信號線傳遞給控制器200?？刂破饕部梢曰诔潆妴卧?00發(fā)出的連接觸發(fā)信號主動采集被充電設備的充電配置信息。這些充電配置信息包括電池的容量(例如，充電功率)、充電電壓以及最大充電電流等。

當控制器200基于來自與被充電設備連接充電單元400發(fā)送的連接信號以及從該被充電設備轉發(fā)來的充電配置信息，調取總電量計量單元100內的存儲的剩余功率數(shù)據(jù)。所述總電量計量單元100內包含存儲剩余輸出功率的存儲單元(未示出)。當然，該存儲單元也可以直接包含在所述控制器200中。所述充電控制器200比較所述總電量計量單元的剩余充電功率與包含在所述充電配置信息中的被充電設備的充電功率。當所述總電量計量單元的剩余充電功率小于的被充電設備的充電功率時，則控制器將該充電單元400的序列號編排到等待充電序列中。如果該充電單元400的序列號為“400₃”，并且前面已經有一個(序列號為“400₂”)正處于排隊狀態(tài)，則將該序列號為“400₃”充電單元400排在等待隊伍中的第2個。也就是說，等待隊伍的排序并不是按照充電單元的自身的序號進行排列。在將該充電單元400編排的等待隊伍中的同時，不向所述被充電設備對應的電量計量單元300中的繼電器開關發(fā)出接通信號。反之，當所述總電量計量單元的剩余充電功率大于或等于的被充電設備的充電功率時，控制器200直接向充電單元400對應的電量計量單元300中的繼電器開關(未示出)發(fā)出接通信號，由此開始以所述被充電設備的充電配置參數(shù)對電池進行充電。同時控制器200向電量計量單元300中的限流單元(未示出)發(fā)出最高電流信號，將充電電流保持在所述充電配置數(shù)據(jù)中的電流上限值之下?？蛇x擇地，也可以電量計量單元300不含有限流單元，電流的限制可以直接由被充電設備中的充電機來執(zhí)行。

通過上述安排，當任何一輛電動汽車接入到其中一個充電單元400時，如果充電樁的剩余功率大于電動汽車的電池的總功率時，就可以采用相對于該電動汽車的最大充電功率和最高的充電電流進行充電，因此能夠實現(xiàn)對該電動汽車的交流快速充電。這種快速充電能夠在很短的時間內(例如，幾分鐘、幾十分鐘、一個小時等)達到滿電量的80％-90％。這樣，該汽車隨后進入涓流充電狀態(tài)，由此，通過對應電量計量單元300的電流會迅速下降，這時，電量計量單元300會將電流量或輸出功率量反饋到控制器200。可選擇地，控制器200可以隨時采集正處于充電模式的電量計量單元300中的電流?？刂破?00根據(jù)該電量計量單元300充電時間和之前接收到的充電配置參數(shù)判斷目前涓流的功率，由此獲取該電量計量單元300所釋放的充電功率，從而更新總充電功率的剩余充電功率。也就是說，控制器200隨時根據(jù)正在充電的充電單元400的充電情況，修正剩余充電功率，以便及時將剩余的充電功率按照排隊次序分配到正在排隊的充電單元400中。這樣通過實時釋放剩余充電功率，可以使得充電樁盡可能始終處于滿負荷工作狀態(tài)，并且減少排隊時間。。

通常的一個充電樁只有一個充電單元，只能對一個被充電設備進行充電，并且只能對某種型號的被充電設備進行充電。根據(jù)本實用新型的充電樁能夠同時對多個被充電設備進行充電。為此，該充電樁的輸出功率通常會達到目前常規(guī)被充電設備的功率的3-20倍，甚至可以更高。目前的電動汽車的功率通常為6-60千瓦之間。因此，根據(jù)本實用新型的充電樁的總輸出功率可高達60、70、80、90、120、160千瓦等。因此，其可以同時為多臺車輛充電。由于每個充電單元的充電功率由控制器根據(jù)被充電設備的充電配置參數(shù)進行分配，因此，每個充電單元都具有很強的兼容性。

因此，如圖1所示，根據(jù)本實用新型的充電樁可以為每一個充電單元400提供相應的獨立電量計量單元300，來實現(xiàn)對控制器200對總電量計量單元提供的總電能的分配。不管連接到充電樁的電動汽車的蓄電池的數(shù)量多少，均按照電動汽車連接到充電樁的先后順序，優(yōu)先滿足最先連接的一臺或多臺電動汽車的充電需要，而對靠后連接的電動汽車，僅提供少量電能。待到其之前的電動汽車充足電后，再提供充足的電能進行充電。

盡管控制器200可以對本實用新型的包含多個充電單元400的充電樁進行控制以便對先到的充電設備進行快速充電，但是，控制器200也可以采用其他功率分配模式來對被充電設備進行充電。對于汽車而言，在深夜時分通常很少被使用，因此，其在充電場所會停放的時間更長一些，這就為車輛進行長時間充電提供了可能。為此，控制器200在某一些特定時段會采用平均分配功率的方式對所有被連接到充電單元的車輛進行充電，例如，在深夜22點到臨晨6點這一時段，可以利用這種平均分配功率的方式對該充電主機10所連接的充電單元400操作，以便所有被連接的電動車輛都能夠被充電。因此，控制器200中會帶有時間段觸發(fā)單元(未示出)，當該觸發(fā)單元在時間進入上述時間段時，直接觸發(fā)功率平均分配模式，以便對所有被充電設備進行充電。

圖2所示的是根據(jù)本實用新型的包含多個充電單元的充電樁的功率分配流程圖。如圖2所示，在步驟S205處，控制器200判斷是否接收到來自充電單元400的關于充電單元400與被充電設備之間的連接信號，如果接收到或采集到充電單元400與被充電設備之間的連接信號，則進一步獲取被充電設備的充電配置信息(S210)，并從充電配置信息中獲取該充電設備的充電功率。隨后，控制器200調取總電量計量單元100中的剩余總功率，即充電樁可以輸出的剩余功率，并且比較所述剩余總功率與被充電設備的充電功率(S215)。如果所述剩余總功率小于充電設備的充電功率，則將與該被充電設備連接的充電單元400排列到等待充電的隊伍的最末尾(S225)，并返回到步驟S205。如果所述剩余總功率不小于被充電設備的充電功率，則所述控制器200按照不高于被充電設備的充電功率配置充電輸出功率，并同時向充電單元400中的繼電器開關發(fā)出接通信號，從而開始進行充電過程(S220)。隨著時間的推移，正被充電的被充電設備可能已經進入涓流充電狀態(tài)，并降低對充電功率的需求，因此，與處于涓流充電狀態(tài)的被充電設備對應的充電單元400會釋放大部分充電功率，這會增加剩余的總功率。因此，隨后，控制器會再次比較剩余總功率與排列在等待充電隊列中排序為第一位的充電單元400對應的被充電設備的充電功率(S230)。如果剩余總功率不小于與排列在等待充電隊列中排序為第一位的充電單元400對應的被充電設備的充電功率，則返回到步驟S220，即，所述控制器200按照不高于排列在等待充電隊列中排序為第一位的充電單元400對應的被充電設備的充電功率配置充電輸出功率，并同時向充電單元400中的繼電器開關發(fā)出接通信號，從而開始進行充電過程(S220)。如果在步驟S205處沒有接收到任何新的連接信號，則直接進入步驟S230處，進行上述操作。在步驟S230處的判斷結果為“是”，則在步驟S235處，控制器200判斷當前時間是否處于預定或特定時段內。例如是否在深夜9點到臨晨6點之間，即是否在電動汽車使用比較少而又充分充電時間期間。如果當前時刻處于該預定時間段內，則控制器200基于所有已經被連接的充電單元的數(shù)量，平均分配充電功率。需要指出的是，控制器會基于被連接的被充電單元的充電功率，進行輸出功率的平均分配。也就是說，如果車輛較少時，可能所平均分配的功率會高于某些被充電設備的充電功率。因此，此處所述的平均分配不是絕對平均分配，而是在不超過被充電設備的充電功率的基礎上的平均分配，即以不損害被充電設備為前提。在上述根據(jù)本實用新型的充電樁中，在同時連接到充電樁的電動汽車數(shù)量較少時或者充電時間長度不緊要時(例如夜間或停車時間較長時)，控制器200可以向已經連接的充電單元平均分配總電量計量單元100所能夠提供的最大電能，來對所連接的所有電動汽車的蓄電池充電。

根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施方式，充電單元400的數(shù)量可以是一個停車場的車位數(shù)量，以便用一個充電樁就可以覆蓋整個停車場的車位。這樣，每一輛電動汽車在自己的停車位上就可以得到充電服務。

如上所述，本實用新型的多充電單元式交流充電樁可以用一個充電樁為多臺電動汽車充電。安裝一臺充電樁同時為多臺電動汽車充電，與安裝多臺傳統(tǒng)充電樁為多臺電動汽車充電相比，可以減少設置多臺充電樁而占用場地多的問題。

以上對本實用新型具體實施方式的描述，僅僅為了幫助理解本實用新型的發(fā)明構思，這并不意味著本實用新型所有應用只能局限在這些特定的具體實施方式。本領域技術人員應當理解，以上所述的具體實施方式，只是多種優(yōu)選實施方式中的一些示例。任何體現(xiàn)本實用新型權利要求的具體實施方式，均應在本實用新型權利要求所要求保護的范圍之內。本領域技術人員能夠對上文各具體實施方式中所記載的技術方案進行修改或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換或者改進等，均應包含在本實用新型權利要求的保護范圍之內。

以上結合具體實施例描述了本公開的基本原理，但是，需要指出的是，上述具體實施方式，并不構成對本公開保護范圍的限制。本領域技術人員應該明白的是，取決于設計要求和其他因素，可以發(fā)生各種各樣的修改、組合、子組合和替代。任何在本公開的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本公開保護范圍之內。