本實用新型涉及電動汽車充電裝置技術領域，尤其涉及一種一體式直流充電機。

背景技術：

電動汽車以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，由于對環境影響相對傳統汽車較小，具有低碳、環保的優點，漸漸得到了社會各界的認可，越來越多的人選擇使用電動汽車出行。

基于電動汽車采用電能提供動力的特點，隨著電動汽車的發展，為電動汽車充電的充電機也得到了廣泛的發展。

現有技術中，為實現電動汽車的快速充電，通常采用直流充電機進行充電。其中，直流充電機主要有一體式和分立式兩種結構，分立式直流充電機的電源裝置在室內，充電樁安裝于室外，室內電源裝置需單獨建設配電室，并且對通風散熱性能要求較高，同時，為保證充電樁運行安全可靠，需在配電室及充電區域分別安裝監控報警設備，因而，若充電站整體采用分立式直流充電機，建設成本高。另一種一體式直流充電機，輸出功率固定，對大功率電池而言，充電時間長，對小功率電池而言，容易使電池溫度過高，從而影響電池壽命。

綜上所述，針對相關技術中存在的上述技術問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素：

本實用新型目的是提供一種根據負荷進行功率自動分配、充電組合方式靈活、綜合成本較低、電源模塊利用率高的一體式直流充電機，以解決上述的技術問題。

本實用新型解決技術問題采用如下技術方案：一種一體式直流充電機，該充電機包括：控制單元；智能電能表，與控制單元相連接，用于計量充電機的輸出電量；人機交互模塊，與控制單元相連接，用于顯示信息和接收用戶輸入；電源模塊，與控制單元相連接，用于提供電動汽車充電時所需的電能；其中，控制單元用于在充電機連接至電動汽車時，獲取電動汽車的車載電池的信息，并根據車載電池的信息分配與車載電池功率相適配的電源模塊對車載電池進行充電。

進一步地，該充電機還包括：刷卡模塊，與控制單元相連接，用于驗證用戶身份和結算充電費用。

進一步地，該充電機還包括：通信模塊，與控制單元相連接，用于與運營管理系統進行通信，以向運營管理系統上報運行數據，還用于接收運營管理系統下發的控制信息，以使控制單元根據控制信息對充電機進行管理和配置。

進一步地，控制單元還用于實時監測充電機的運行狀態、充電機與電動汽車的連接狀態、車載電池管理系統狀態和車載電池狀態，以在上述任意一種狀態出現異常時，切斷電源輸出。

進一步地，該充電機還包括：運行狀態指示燈，與控制單元相連接，用于指示充電機的運行狀態和充電機與電動汽車的連接狀態。

本實用新型具有如下有益效果：

本實用新型采用一種一體式直流充電機為電動汽車進行充電，其中，由智能電能表計量充電機的輸出電量，由人機交互模塊顯示信息和接收用戶輸入，由電源模塊提供電動汽車充電時所需的電能，由控制單元在充電機連接至電動汽車時，獲取電動汽車的車載電池的信息，并根據車載電池的信息分配與車載電池功率相適配的電源模塊對車載電池進行充電，解決了直流充電機輸出功率固定時，對大功率電池而言，充電時間長，對小功率電池而言，容易使電池溫度過高，從而影響電池壽命的問題，進而達到了能夠根據負荷進行功率自動分配、充電組合方式靈活、綜合成本較低、電源模塊利用率高的效果。

附圖說明

圖1是根據本發明第一實施例的一體式直流充電機的框圖；

圖2是根據本發明第一實施例的一體式直流充電機的電路示意圖；

圖3是根據本發明第三實施例的電動汽車的充電方法的流程圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本實用新型的技術方案作進一步闡述。

第一實施例

圖1是根據本發明第一實施例的一體式直流充電機的框圖，如圖1所示，該充電機包括控制單元、智能電能表、人機交互模塊和電源模塊。

其中，控制單元是一體式直流充電機的核心，對充電機的各模塊輸入的數據進行實時運算、處理、實現充電機的邏輯控制功能。各功能模塊實時上傳控制單元所需要的數據，接受控制單元下發的命令，通過有機合理的配置共同完成充電工作。

具體地，智能電能表與控制單元相連，用于計量充電機的輸出電量，實現對輸出電量的準確計量，優選地，智能電能表與控制單元采用RS485通信方式進行通信，智能電能表的計量值上傳至控制單元，由控制單元根據該計量值進行計費。

人機交互模塊與控制單元相連，用于顯示信息和接收用戶輸入，用戶通過操作人機交互模塊向充電機輸入充電所需操作，優選的，人機交互模塊與控制單元采用RS232通信方式，將用戶的操作輸入至控制單元，控制單元進行處理后，再將需要顯示的信息返回至人機交互模塊顯示給用戶。

電源模塊與控制單元相連接，用于提供電動汽車充電時所需的電能，其中，充電機包括多個電源模塊，在向電動汽車提供電能時，至少一個電源模塊連接至充電電路，優選地，電源模塊與控制單元采用CAN通信方式進行通信，具體哪些電源模塊連接至充電電路，由控制單元進行控制，在一種實施例中，如圖2所示，電源模塊通過接觸器與充電接口相連接，由充電接口輸出電能，與電源模塊相連接的還包括防雷器。

其中，控制單元用于在充電機連接至電動汽車時，獲取電動汽車的車載電池的信息，并根據車載電池的信息分配與車載電池功率相適配的電源模塊對車載電池進行充電，也即，控制與車載電池功率相適配的數量的電源模塊連接至充電電路。

采用該實施例提供的充電機，輸出功率可隨電動汽車的車載電池變化而變化，對大功率電池而言，連接至充電電路的電源模塊輸出功率大，能夠快速實現充電，對小功率電池而言，連接至充電電路的電源模塊輸出功小，能夠避免電池溫度過高，因而達到了能夠根據負荷進行功率自動分配、充電組合方式靈活、綜合成本較低、電源模塊利用率高的效果。

優選地，該充電機還包括刷卡模塊，刷卡模塊與控制單元相連接，用于驗證用戶身份和結算充電費用，在充電前，用戶利用充電卡對刷卡模塊進行操作后，刷卡模塊對充電卡所表征的用戶身份進行驗證，當用戶身份屬于合法用戶時，記錄用戶信息，并進行充電，否則提示用戶身份非法。在充電完成后，根據智能電能表對當前記錄的用戶信息的賬戶進行扣款，以結算充電費用。其中，刷卡模塊同控制單元采用RS232通信方式。

優選地，該充電機還包括通信模塊與控制單元相連接，二者采用RS232通信方式進行通信。通信模塊用于實現控制單元與運營管理系統經由以太網接口或無線通信方式進行通信，以向運營管理系統上報運行數據，從而在遠端的運營管理系統可實時獲取到運行數據，還用于接收運營管理系統下發的控制信息，以使控制單元根據控制信息對充電機進行管理和配置。例如，充電機通過CAN網絡與電動汽車進行通信，獲取電動汽車的車載電池的電池類型、動力電池系統參數、充電前和充電中車載電池的狀態參數等，與運營管理系統通信，上傳充電機和動力電池的工作狀態、工作參數、故障報警等信息，并接受運營管理系統的控制命令，執行遙控動作。其中，充電機具備絕緣監測功能，絕緣降低時自動關閉輸出，確保充電安全。

優選地，控制單元還用于實時監測充電機的運行狀態，包括充電機的進線輸入電壓，充電輸出電壓、電流，保證充電過程的安全、可靠；控制單元還用于實時監測充電機與電動汽車的連接狀態，當充電機的充電槍與電動汽車充電接口正確連接時，充電機才允許啟動充電過程，當充電機檢測與電動汽車充電接口的連接不正常時，能立即停止充電，并發出報警信息；控制單元還用于實時監測車載電池管理系統狀態和車載電池狀態等。在上述任意一種狀態出現異常時，能夠及時切斷電源輸出，保護電動汽車、電池及充電機的安全。

優選地，該充電機還包括運行狀態指示燈，與控制單元相連接，各指示燈用于指示充電機的運行狀態和充電機與電動汽車的連接狀態等。

第二實施例

該實施例提供了一種電動汽車的充電方法，在該方法中，采用上述任意一種一體式直流充電機向電動汽車充電，該方法具體包括如下的步驟。

步驟S102：檢測充電機的運行狀態和充電機與電動汽車的連接狀態是否滿足充電要求。

在該步驟中，檢測充電機是否處于可用的狀態，并檢測充電機與電動汽車是否可靠連接。優選地，在該步驟S102之前，該方法還包括：接收用戶的刷卡信息；根據刷卡信息驗證用戶身份合法性；若用戶身份非法，則充電機無法啟動并顯示用于提示用戶更換充電卡的信息；如用戶身份合法，顯示用于提示用戶充電機處于可用狀態的信息，以及顯示用于提示用戶將充電機的充電槍連接至電動汽車的信息，通過該優選的步驟，可以對充電用戶進行有效管理。

步驟S104：在充電機的運行狀態和充電機與電動汽車的連接狀態均滿足充電要求時，獲取電動汽車的車載電池的信息。

步驟S106：根據車載電池的信息分配與車載電池功率相適配的電源模塊對車載電池進行充電。

具體地，在該步驟中，根據車載電池的信息判斷當前連接的電源模塊輸出的電能是否滿足車載電池的充電需求；若當前連接的電源模塊輸出的電能能夠滿足車載電池的充電需求，則采用現有方式為車載電池供電；若當前連接的電源模塊輸出的電能無法滿足車載電池的充電需求，則增加接入充電電路的電源模塊為車載電池供電；若當前連接的電源模塊輸出的電能超出車載電池的充電需求，則減少接入充電電路的電源模塊為車載電池供電。

在充電完成時，該方法還包括：顯示提示用戶刷卡結算的信息，用戶在進行刷卡結算操作時，響應用戶的刷卡操作，根據充電機的輸出電量計算充電費用并從卡中扣除。

采用該實施例提供的電動汽車的充電方法，能夠電動汽車的車載電池的充電需求控制充電時的輸出功率，對大功率電池而言，控制較多的電源模塊接入充電電路，使得充電輸出功率大，快速實現充電，對小功率電池而言，控制較少的電源模塊接入充電電路，使得充電輸出功率小，避免電池溫度過高，因而達到了能夠根據負荷進行功率自動分配、充電組合方式靈活、綜合成本較低、電源模塊利用率高的效果。

第三實施例

在上述實施例2的基礎上，該實施例提供了一種優選地電動汽車的充電方法，如圖3所示，在該方法中，具體包括如下的步驟。

第一，用戶刷卡，充電機的控制系統讀取卡內信息，驗證用戶身份合法性，如用戶身份非法，充電機無法啟動，系統通過顯示屏提示用戶更換充電卡，如果用戶通過身份合法性驗證，進行下一步驟；

第二，系統啟動，顯示充電機處于可用狀態，提示用戶將充電槍連接至電動汽車，充電機通過檢測與電動汽車電池組的通信驗證充電槍是否可靠連接，如果充電槍未可靠連接，系統提示用戶檢查充電槍連接，以重新連接充電槍，如果充電槍可靠連接，系統進行檢測絕緣、母線電壓參數檢測，如果不正常，控制充電機的報警指示燈亮，充電結束，如果正常，開啟輔助電源開關，此時充電機同電動汽車通信獲取汽車電池組信息，進行下一步驟；

第三，充電機判斷電池組極性是否正常，如不正常，控制充電機的報警指示燈亮，充電結束，如果正常，充電機獲取電池組信息，并提示用戶選擇充電方式，在用戶選定充電方式后，充電機的控制單元根據電池信息智能分配電源模塊，為電池組進行供電。

具體地，充電機判斷當前的電流能否滿足需求，如果正好滿足，充電開始；如果電源模塊整體輸出的電流大于需求電流，斷開部分電源模塊，充電開始；如果電源模塊整體輸出的電流小于需求電流，接入其他電源模塊，充電開始。

第四，在充電過程中，監測充電過程狀態，包括充電機的運行狀態、充電機與電動汽車的連接狀態、車載電池管理系統狀態和車載電池狀態等，在充電過程狀態異常時，控制充電機的報警指示燈亮，充電結束，一直正常時，持續充電。

第五，充電完成，系統提示用戶刷卡結算，用戶刷卡結束充電過程后，用戶斷開充電槍與電動汽車的連接，充電過程結束。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例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；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。