一种充电桩的制作方法

本申请涉及车辆充电技术领域，尤其涉及一种充电桩。。

背景技术：

随着新能源汽车尤其是纯电动汽车的普及，如何为电动汽车机械能充电已经成为新能源汽车用户关注的重点。

现有技术中的充电桩的主要实现方式是将充电桩接入公共电网，将交流电通过变流器转换成为直流电，或者直接将交流电通过连接电缆接入新能源汽车。前者一般为快充方式，可直接向新能源汽车的电池组充电；后者一般为慢充方式，需要利用新能源汽车自带的变流器将交流电转成成直流电，然后再向电池组充电。各种充电桩的连接电缆虽然长短不同，但一般都是连接电缆的一头连接充电桩本体(变流、控制、计费等功能)，另一头连接新能源汽车的充电口。

但是，现有技术中的充电技术解决方案不能完全满足用户对于充电便利性的要求。首先，传统的慢充电桩充电速度慢，不能满足客户对充电速度的需求。而快充电桩则受安装地点线路，尤其是老旧区域容量的限制，或者需要对线路进行必要改造；其次，待充电车辆必须停放在充电桩连接电缆范围内。特别在停车资源较为紧张的城市中心区域，不便设置大量专用充电车位。

现有技术中已经提出了一些移动储能充电的技术方案。其中的一些现有技术方案是利用由工作人员驾驶的燃油发电车，移动至待充电的客户端进行充电；另外的一些现有技术方案是将大型电池组车辆由司机驾驶，并移动至待充电的客户端进行充电；还有一些现有技术方案是通过自行车驾驶至待充电的客户端进行充电。上述的现有技术方案都比较低效，例如，燃油发电成本高，且造成污染；大型电池组的移动将带来的大量能耗；自行车送电的速度慢、效率低。

此外，在现有技术中的一个技术方案中，将小型电池组置于车辆中或者牵引车中，类似移动“充电宝”。但该技术方案实际上类似将一部分的电动车电池外置，更多用于应急状况；而且，在车辆上增加的小型电池组的重量也将提高车辆的油耗。

另外，现有技术中也提出了一种位于停车场的移动储能充电技术。该现有技术中的移动充电车包括变流器、大型储能电池组和相关结构。然而，由于该移动充电车重量大，充电时间长，因此只能由其它拖运车辆拖入停车场。充电车辆需自行行驶至该移动充电车旁进行充电，因此使用很不方便，且成本很高。

综上可知，现有技术中的解决方案一般都存在以下的一些缺陷：

1)充电、储能、放电一体化造成系统重量大；

2)系统不具备快速扩展能力；

3)系统不具备根据充电服务量大小动态调节充电时段和充电量；

4)系统不具备实时通过网络上传下传信息，并将信息传递给运营方和用户，运营方和客户也不能有效监测充电系统情况，更不能予以控制。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种充电桩，从而无需对现有线路改造即可提供快速充电的功能。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种充电桩，该充电桩包括：主控箱、锁止装置和多个储能单元；

所述锁止装置包括：锁止箱体和多个用于容纳储能单元的容纳槽；

所述多个容纳槽设置在所述锁止箱体上；各个容纳槽中均设置有充电枪头和第一锁止组件；

所述储能单元上设置有受电插座和第二锁止组件；所述储能单元的底部设置有移动滚轮；

所述主控箱包括：主控箱体、控制单元和变流单元；

所述主控箱体与所述锁止装置连接；所述控制单元和变流单元设置在所述主控箱体中；

所述变流单元的输入端与电网连接，输出端分别与所述锁止装置上的各个充电枪头连接；

所述控制单元，用于接收变流单元、锁止装置和各个储能单元传输的信号，并向变流单元、锁止装置和各个储能单元发送控制信号。

进一步的，所述容纳箱中的第一锁止组件包括：导槽、高低压插头和电子锁止器插头；

所述导槽设置在所述容纳槽的一侧，所述高低压插头和电子锁止器插头设置在充电枪头上；

所述储能单元上的第二锁止组件包括：导轨、高低压插座和电子锁止器插座；

所述导轨设置在所述储能单元的一侧，所述高低压插座和电子锁止器插座设置在所述受电插座中。

进一步的，所述储能单元还包括：推拉把手；

所述推拉把手设置在所述储能单元的正面。

进一步的，所述储能单元还包括：电池组、电池管理模块、充放电控制模块、定位模块、通讯模块、状态监控模块和驱动模块；

所述电池组与电池管理模块和充放电控制模块连接；

所述电池管理模块，用于对所述电池组进行管理；

所述充放电控制模块，用于对所述电池组的充放电进行控制；

所述定位模块，用于确定所述储能单元当前所在的位置；

所述通讯模块，用于与控制单元进行通信；

所述状态监控模块，用于对所述电池组的状态进行监控；

所述驱动模块，用于驱动所述储能单元产生移动。

进一步的，所述储能单元还包括：导航模块；

所述导航模块，用于为所述储能单元进行导航。

进一步的，所述储能单元还包括：逆变器模块；

所述逆变器模块的输入端与储能单元连接，输出端用于与用电装置连接；

所述逆变器模块，用于将储能单元中的电池组输出的直流电转换成交流电后，输出至用电装置。

进一步的，所述充电桩还包括：温控散热单元；

所述温控散热单元，用于对充电桩的温度进行实时控制。

进一步的，所述温控散热单元包括：

多个排气风扇、第一散热器和第二散热器；

所述排气风扇设置在所述充电桩的背面的出风口；

所述第一散热器与各个排气风扇连接；

所述第二散热器设置在所述充电桩的背面的进风口。

进一步的，所述主控箱上还设置有用户界面；

所述用户界面，用于接收用户输入的指令，并向用户显示信息。

进一步的，所述储能单元的数量为2～10个。

如上可见，在本发明中的充电桩中，由于充电桩中包括主控箱、锁止装置和多个储能单元，且充电桩独立于停车位，因此无需对现有线路改造即可提供快速充电的功能。另外，本发明的充电桩还具有系统重量轻、可扩容、可快速部署，与运营方实时双向信息交互以及能向客户发布充电信息，监控充电系统状态以及控制充电系统的功能。此外，在上述充电桩中设置逆变器单元后，还可以具有应急供电模组的扩展功能，可以在消防、医院、安保领域提供较长时间不间断供电电源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明的具体实施例中的充电桩的结构示意图一。

图2为本发明的具体实施例中的充电桩的结构示意图二。

图3为本发明的具体实施例中的充电桩的结构示意图三。

图4为本发明的具体实施例中的储能单元的结构示意图。

图5为本发明的具体实施例中的锁止装置的原理示意图一。

图6为本发明的具体实施例中的锁止装置的原理示意图二。

图7为本发明的具体实施例中的锁止装置的原理示意图三。

图8为本发明的具体实施例中的锁止装置的原理示意图四。

图9为本发明的具体实施例中的温控散热单元的结构示意图一。

图10为本发明的具体实施例中的温控散热单元的结构示意图二。

图11为本发明的具体实施例中的充电方式示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1～图3为本发明的具体实施例中的充电桩的结构示意图一～三。

如图1～图3所示，本发明实施例中的充电桩包括：主控箱11、锁止装置12和多个储能单元13；

所述锁止装置12包括：锁止箱体121和多个用于容纳储能单元13的容纳槽122；

所述多个容纳槽122设置在所述锁止箱体121上；各个容纳槽122中均设置有充电枪头221和第一锁止组件；

所述储能单元13上设置有受电插座131和第二锁止组件；所述储能单元13的底部设置有移动滚轮132；

所述主控箱11包括：主控箱体111、控制单元112和变流单元113；

所述主控箱体111与所述锁止装置12连接；所述控制单元112和变流单元113设置在所述主控箱体111中；

所述变流单元113的输入端与电网连接，输出端分别与所述锁止装置12上的各个充电枪头221连接；

所述控制单元112，用于接收变流单元113、锁止装置12和各个储能单元13传输的信号，并向变流单元113、锁止装置12和各个储能单元13发送控制信号。

在本发明的技术方案中，可以根据实际应用情况的需要，预先设置上述充电桩中的储能单元的数量。例如，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述储能单元的数量可以是2～10个；当然，也可以是其它比较合适的数值。

在本发明的技术方案中，上述变流单元的一端与电网连接，另一端与锁止装置上的容纳槽中的充电枪头连接，而储能单元可以通过受电插座与容纳槽中的充电枪头连接，因此变流单元可以将电网中的交流电转换成直流电，并通过充电枪头为所有连接在容纳槽中的储能单元充电。所以，本发明的充电桩可以同时为一个或多个储能单元充电。

另外，所述控制单元可以接收变流单元、锁止装置和各个储能单元传输的信号，并向变流单元、锁止装置和各个储能单元发送控制信号，因此可以通过控制单元来对变流单元、锁止装置和各个储能单元进行控制。

例如，可以通过控制单元接收各个储能单元输出的信号(例如，各个储能单元中的电池组的充电电阻、充电温度等实时信号)。

再例如，可以通过控制单元向变流单元发送控制信号，从而实现对变流单元的控制。举例来说，可以通过控制单元向变流单元发送相应的控制信号，从而可以根据充电服务量大小，调整变流单元的充电时段和充电量。

再例如，可以通过控制单元向锁止组件发送控制信号，以控制锁止组件的闭锁或分离，从而可以根据实际应用情况的需要，控制各个储能单元与锁止装置的连接和分离。举例来说，当储能单元需要充电时，可以通过控制单元向锁止组件发送相应的控制信号(例如，闭锁信号)，使得锁止组件处于闭锁状态，因而使得储能单元无法脱离锁止装置，从而便于对储能单元进行安全地充电，同时也可以防止储能单元在未经授权的情况下与锁止装置分离。而当需要该储能单元为电动汽车充电时，则可以通过控制单元向锁止组件发送相应的控制信号(例如，解锁信号)，使得锁止组件处于分离状态，因而使得储能单元可以与锁止装置分离，以便于该储能单元移动到电动汽车处，为电动汽车进行充电。

再例如，还可以通过控制单元向充电枪头发送控制信号，以控制充电枪头的开启或关闭，从而便于根据实际应用情况的需要(例如，储能单元中的剩余电量的多少等)，确定是否为储能单元充电。

再例如，可以通过控制单元接收各个储能单元传输的信号(例如，电池充电状态信号)，并向各个储能单元发送控制信号，从而实现对各个储能单元的控制。

另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，如图5～图8所示，所述容纳箱中的第一锁止组件包括：导槽、高低压插头和电子锁止器插头；

所述导槽设置在所述容纳槽122的一侧，所述高低压插头和电子锁止器插头设置在充电枪头221上(图中未示出)；

所述储能单元上的第二锁止组件包括：导轨、高低压插座和电子锁止器插座；

所述导轨设置在所述储能单元13的一侧，所述高低压插座和电子锁止器插座设置在所述受电插座131中。

在本发明的技术方案中，上述设置在容纳槽的一侧的导槽可以与设置在储能单元的侧面的导轨形成配合关系(例如，通过尺寸和/或形状的匹配来形成可以锁止的配合关系)；而当储能单元进入或被推入容纳槽的深处时，充电枪头上的高低压插头可以与受电插座中的高低压插座形成配合关系(例如，通过尺寸和/或形状的匹配来形成可以锁止的配合关系)，从而实现储能单元与容纳槽之间的机械锁止。

另外，设置在充电枪头上的电子锁止器插头，与设置在受电插座中的电子锁止器插座，为充电枪头和受电插座互相对应的端口。当端口连接完成，可以通过电子传感器信号(例如，电阻式信号、光电式信号或者磁感应式信号)来判断是否锁止，从而可以实现储能单元与容纳槽之间的电子锁止。

由于上述的锁止装置和各个储能单元具有上述的结构，因此可以通过控制单元来实现各个储能单元与对应的容纳槽之间的闭锁或分离。例如，可以通过控制单元发送闭锁信号，使得储能单元与对应的容纳槽之间实现闭锁，从而使得储能单元无法与锁止装置分离；还可以通过控制单元发送解锁信号，使得储能单元与对应的容纳槽之间实现分离，从而使得储能单元可以与锁止装置分离，移出容纳槽。

另外，在本发明的技术方案中，只有当该储能单元与对应的容纳槽之间处于闭锁状态时(例如，只有上述的机械锁止和电子锁止均正常时)，才能对该储能单元进行充电，从而可以保证储能单元的充电过程的安全性和稳定性。

另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述锁止箱体121上还设置有与多个储能单元一一对应的锁止信号灯123；所述锁止信号灯123用于显示其所对应的储能单元与容纳槽之间的锁止状态。

例如，在本发明的一个可选的具体实施方式中，当所述锁止信号灯为绿色时，表示该锁止信号灯所对应的储能单元与容纳槽之间的锁止状态为闭锁状态；当所述锁止信号灯为红色时，则表示该锁止信号灯所对应的储能单元与容纳槽之间的锁止状态为分离状态。

另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述储能单元13还可以包括：推拉把手133；

所述推拉把手133设置在所述储能单元13的正面。

通过该推拉把手133，可以将所述储能单元13推入锁止装置12的容纳槽122，或者是从锁止装置12的容纳槽122中拉出该储能单元13，并可以推动或拉动该储能单元13移动。

另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述储能单元还可以包括：电池组、电池管理模块、充放电控制模块、定位模块、通讯模块、状态监控模块和驱动模块；

所述电池组与电池管理模块和充放电控制模块连接；

所述电池管理模块，用于对所述电池组进行管理；

所述充放电控制模块，用于对所述电池组的充放电进行控制；

所述定位模块，用于确定所述储能单元当前所在的位置；

所述通讯模块，用于与控制单元进行通信；

所述状态监控模块，用于对所述电池组的状态进行监控；

所述驱动模块，用于驱动所述储能单元产生移动。

另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述储能单元还可以包括：导航模块；

所述导航模块，用于为所述储能单元进行导航。

通过上述导航模块，可以使得该储能单元导航到预设的位置，对电动车进行充电，以及在充电完成后返回至充电桩自动充电。

另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述储能单元中的电池组可以是高密度、长寿命、高安全性的锂电池组，也可以是其它合适类型的电池组。

另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述储能单元还可以进一步包括：逆变器模块；

所述逆变器模块的输入端与储能单元连接，输出端用于与用电装置连接；

所述逆变器模块，用于将储能单元中的电池组输出的直流电转换成交流电后，输出至用电装置。

通过该逆变器模块，可以将储能单元中的电池组输出的直流电转换成交流电之后，再输出至用电装置，从而可以向用电装置供电。

因此，在本发明的技术方案中，可以通过上述的逆变器模块，使用一个或多个储能单元对外供电。

在设置上述的逆变器单元之后，所述储能单元可以具有应急供电模组的扩展功能，从而可以在消防、医院、安保领域提供较长时间不间断供电电源。

在本发明的技术方案中，可以使用上述逆变器模块进行如下所述的逆变供电过程：

逆变器模块自检确认储能单元处于与逆变单元连接的状态，获得储能单元剩余电量和数量信息；

逆变器模块获得供电指令(手动或者遥控)，储能单元锁止不再可以移动；

储能单元通过逆变器模块将储存的直流电逆变为220/380v，50hz交流电，并通过电缆对外供电；

主控箱上的控制单元不断获得供电电压、电流以及储能剩余电量信息，并计算获得剩余供电时间等信息。信息可通过通讯单元以有线或无线方式对外输出(例如，输出到远程中央控制单元，使得远程中央控制单元可以实现对所有充电桩的状态监控，包括充电量、充电时间、充电累积数、储能单元电池组温度、容纳箱温度等状态的监控)；

当储能单元储存电量低于放电容量10％，或者逆变单元控制器获得停止供电指令(手动或遥控)，逆变单元控制系统停止对外供电。

例如，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述逆变器单元可以通过信号线向储能单元发送握手信号，而储能单元则根据所述握手信号向逆变器单元返回响应信号，建立通讯联系，从而使得逆变器单元可以确认储能单元是否处于与逆变单元连接的状态。

另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述主控箱上还可以设置一个用户界面114；所述用户界面114，用于接收用户输入的指令，并向用户显示信息。

另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，如图9和图10所示，所述充电桩还进一步包括：温控散热单元14；

所述温控散热单元14，设置在所述充电桩上，用于对充电桩的温度进行实时控制。

另外，在本发明的一个可选的具体实施方式中，所述温控散热单元14包括：

多个排气风扇141、第一散热器142和第二散热器143；

所述排气风扇141设置在所述充电桩的背面的出风口；

所述第一散热器142与各个排气风扇连接；

所述第二散热器143设置在所述充电桩的背面的进风口。

通过上述的温控散热单元，可以将储能单元充电时产生的热量散发至周围环境中，使得储能单元以及充电桩中的各个部件的温度都处于预设的温度范围之内，从而可以保证充电过程的安全性和稳定性。

另外，在本发明的技术方案中，可以通过如下的充电服务过程进行充电服务：

1.充电桩可以设置在任意靠近停车场的平坦场地(1.5*1.5)，安装点具有公共电网普通线路(220v，30安)或者大功率线路(60kw以上)均可；

2.充电桩具有变流单元将公共电网的交流电整流为直流电，经分配充入一个或者多个储能单元(相互独立，可扩展，不互相影响)，直至充满；变流单元和储能单元具有锁止装置。只有在锁止装置锁定状态，才能够向储能单元充电；

3.每个储能单元都单独配备人工(或者辅助人工，例如电动助力)推动的小车；

4.每个储能单元都单独配备充电枪；

5.储能单元能最大输出功率超过60kw，能够为电动汽车快充；

6.电动汽车通过app获取最近、可用的充电桩资源，可以预定服务(一定时间内)，也可以到直接开车到现场；

7.停车后，定位找到充电桩，通过向充电桩发出指令(通过app，或者扫码)，已充满电量的储能单元解锁；

8.推动(人工或辅助人工)储能单元至电动汽车停车位附近，将充电枪插入电动汽车快充口，开始充电；

9.小于15分钟，充电结束后将充电枪抽回，推动(人工或辅助人工)储能单元至变流单元锁定，变流单元开始向储能单元充电，计费结束。

综上所述，在本发明的技术方案中，由于充电桩中包括主控箱、锁止装置和多个储能单元，且充电桩独立于停车位，因此无需对现有线路改造即可提供快速充电的功能。另外，本发明的充电桩还具有系统重量轻、可扩容、可快速部署，与运营方实时双向信息交互以及能向客户发布充电信息，监控充电系统状态以及控制充电系统的功能。此外，在上述充电桩中设置逆变器单元后，还可以具有应急供电模组的扩展功能，可以在消防、医院、安保领域提供较长时间不间断供电电源。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。