CN116080447A - 储能式充电桩 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种储能式充电桩。本申请储能式充电桩，包括功率单元、开关单元、充电枪和控制单元，可以通过控制开关单元的断开或者闭合，实现功率单元与电池单元之间的通路的通断，还可以实现功率单元和多个充电枪之间的通路的通断，这样充电桩可以边充电边放电，并且可以对不同的充电枪分配不同的输出功率，以对不同的车辆充电，进而实现了动态功率分配，从而提高了充电桩的利用率。

Description

储能式充电桩

技术领域

本申请涉及充电桩技术领域，具体而言，涉及一种储能式充电桩。

背景技术

目前的一些储能式充电桩虽然能利用储能电池包对电动汽车进行充电，但是当电池包缺电补能时，是无法对电动汽车充电的，补能和充电不能同时进行，并且目前的充电桩无法实现对功率进行动态分配，造成充电桩的利用率较低。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种储能式充电桩，以至少解决现有技术中充电桩的利用率较低的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种储能式充电桩，包括：功率单元，用于对电池单元补能，和/或，用于对目标车辆充电；开关单元，分别与所述功率单元、所述电池单元和多个充电枪电连接；控制单元，分别与所述开关单元和多个所述充电枪电连接，所述控制单元用于根据所述电池单元的状态和/或所述充电枪接收的充电需求控制对应的所述开关单元断开或者闭合，以在所述开关单元闭合时给所述电池单元补能和/或给所述目标车辆充电，其中，所述电池单元的状态是指与剩余的电量有关的状态。

可选地，所述功率单元包括多个功率模块，所述功率模块的数量与所述开关单元中的开关模块的数量相等，均为N；其中，第一开关模块，与第一功率模块电连接，在所述第一开关模块闭合的情况下，所述第一功率模块给所述目标车辆充电；第M开关模块，位于第M-1功率模块和所述电池单元之间，在所述第M开关模块闭合的情况下，所述第M-1功率模块给所述电池单元补能，M＜N；第N开关模块，分别与第N-1开关模块、第N-2开关模块、第N-1功率模块、第N功率模块和多个所述充电枪电连接，在所述第N开关模块闭合的情况下，所述第N开关模块用于对第N-2功率模块、所述第N-1功率模块和所述第N功率模块输出的功率进行功率分配，通过所述充电枪给所述目标车辆充电。

可选地，在所述开关单元包括第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块，所述功率单元包括第一功率模块、第二功率模块和第三功率模块的情况下，所述控制单元用于：获取所述电池单元的剩余电量；在所述电池单元的所述剩余电量小于或者等于电量阈值，且在所述充电枪接收到所述充电需求的情况下，控制所述第一开关模块、所述第二开关模块和所述第三开关模块闭合。

可选地，在所述开关单元包括第一开关模块和第三开关模块，所述功率单元包括第一功率模块、第二功率模块和第三功率模块的情况下，所述第三开关模块包括：第一开关子模块，与所述第一开关模块电连接，在所述第一开关模块和所述第一开关子模块闭合的情况下，所述第一功率模块通过第一充电枪放电；第二开关子模块，与所述第一开关模块电连接，在所述第一开关模块和所述第二开关子模块闭合的情况下，所述第一功率模块通过第二充电枪放电；第三开关子模块，位于所述第二功率模块和所述第一充电枪之间，在所述第三开关子模块闭合的情况下，所述第二功率模块通过所述第一充电枪放电；第四开关子模块，位于所述第二功率模块和所述第二充电枪之间，在所述第四开关子模块闭合的情况下，所述第二功率模块通过所述第二充电枪放电；第五开关子模块，位于所述第三功率模块和所述第一充电枪之间，在所述第五开关子模块闭合的情况下，所述第三功率模块通过所述第一充电枪放电；第六开关子模块，位于所述第三功率模块和所述第二充电枪之间，在所述第六开关子模块闭合的情况下，所述第三功率模块通过所述第二充电枪放电。

可选地，所述控制单元还用于：在所述第一充电枪接收到所述充电需求、所述第二充电枪未接收到所述充电需求的情况下，确定所述充电需求的需求功率与所述第二功率模块的输出功率的大小关系；在所述需求功率大于所述第二功率模块的所述输出功率的情况下，控制所述第一开关模块、所述第一开关子模块、所述第三开关子模块和所述第五开关子模块闭合，控制所述第二开关子模块、所述第四开关子模块和所述第六开关子模块断开；在所述需求功率小于或者等于所述第二功率模块的所述输出功率的情况下，控制所述第三开关子模块闭合、控制所述第一开关子模块、所述第二开关子模块、所述第四开关子模块、所述第五开关子模块和所述第六开关子模块断开。

可选地，所述控制单元还用于：在所述第一充电枪接收到第一充电需求、所述第二充电枪接收到第二充电需求的情况下，确定所述第一充电需求的第一需求功率与所述第二充电需求的第二需求功率的大小关系；在所述第一需求功率大于所述第二需求功率的情况下，控制所述第一开关模块、所述第一开关子模块、所述第三开关子模块和所述第六开关子模块闭合，控制所述第二开关子模块、所述第四开关子模块和所述第五开关子模块断开；在所述第一需求功率小于所述第二需求功率的情况下，控制所述第一开关子模块、所述第二开关子模块、所述第三开关子模块和所述第六开关子模块闭合，控制所述第一开关子模块、所述第四开关子模块和所述第五开关子模块断开。

可选地，所述储能式充电桩还包括供电单元，所述供电单元包括：电源防雷器模块，具有第一端和第二端，所述电源防雷器模块的第一端用于与电网电连接，所述电源防雷器模块用于雷击浪涌防护和过电压保护；断路器模块，具有第一端和第二端，所述断路器模块的第一端与所述电源防雷器模块的第二端电连接，所述断路器模块用于断开或者连通交流电；电能表模块，具有第一端和第二端，所述电能表模块的第一端与所述断路器模块的第二端电连接，所述电能表模块用于检测输入的电能；接触器模块，具有第一端和第二端，所述接触器模块的第一端与所述电能表模块的第二端电连接，所述接触器模块的第二端与所述功率单元电连接，所述接触器模块用于控制电网与所述功率单元的通断。

可选地，所述电池单元还包括：电流传感器模块，与电池包模块电连接，所述电流传感器模块用于检测所述电池包模块的充放电电流；所述电池包模块，用于储存电量。

可选地，所述储能式充电桩还包括低压供电单元，所述低压供电单元包括：电源转换模块，与所述电池单元电连接，所述电源转换模块用于将高压电转换为低压电；负载模块，与所述电源转换模块电连接，所述负载模块包括多个采用低压供电的负载。

可选地，所述储能式充电桩还包括：热处理单元，分别与所述控制单元、所述电池单元和所述功率单元电连接，所述热处理单元用于在所述控制单元、所述电池单元和所述功率单元中的至少一个异常的情况下，开启制热模式或者开启制冷模式；交互单元，与所述控制单元电连接，所述交互单元用于至少显示充电桩的充电相关信息和故障相关信息；通讯单元，与所述控制单元电连接，所述通讯单元用于与远程服务器通信。

应用本申请储能式充电桩，包括功率单元、开关单元、充电枪和控制单元，可以通过控制开关单元的断开或者闭合，实现功率单元与电池单元之间的通路的通断，还可以实现功率单元和多个充电枪之间的通路的通断，这样充电桩可以边充电边放电，并且可以对不同的充电枪分配不同的输出功率，以对不同的车辆充电，进而实现了动态功率分配，从而提高了充电桩的利用率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的实施例的一种储能式充电桩的部分结构示意图；

图2示出了储能式充电桩的另一种的部分结构示意图；

图3示出了储能式充电桩的拓扑结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、功率单元；200、电池单元；300、目标车辆；400、开关单元；500、控制单元；10、第一功率模块；11、第二功率模块；12、第三功率模块；13、第一充电枪；14、第二充电枪；15、三相电源防雷器；16、单相电源防雷器；17、三相断路器；18、单相断路器；19、三相交流电能表；20、单相交流电能表；21、第一电能表；22、第二电能表；23、电流传感器；24、储能电池包；25、电源转换模块；26、负载模块；27、热处理单元；28、交互单元；29、通讯单元；30、远程服务器；31、OBD诊断接口；32、广告屏；33、主控制器；34、第一充电控制器；35、第二充电控制器；36、电池管理控制器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

传统不带储能的直流充电桩对交流电网依赖大，往往需要建立单独的变压器才能实现大功率的充电服务，需要花费很大的成本和复杂的审批对现有的电网进行扩容或新建，且容易引起电网的波动。现有的一些直流充电桩必须在有三相交流电的情况下使用，使用单相交流电的往往是一些交流慢充桩。现有的一些储能充电桩虽然能利用储能电池包对电动汽车进行充电，但是电池包缺电补能时，无法对电动汽车充电，补能和充电的模式较为单一，充电桩利用率较低。现有的一些充电桩也有两个充电接口，但是每个充电接口输出功率是固定的，无法动态对功率进行分配，使得充电桩充电利用率较低，充电速度慢。

正如背景技术所介绍的，现有储能式充电桩补能和充电不能同时进行，并且目前的充电桩无法实现对功率进行动态分配，造成充电桩的利用率较低，为了解决如上充电桩的利用率较低的问题，本申请提出了一种储能式充电桩。

本申请实施例提供了一种储能式充电桩。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

以下对本申请实施例提供的储能式充电桩进行介绍。

图1是根据本申请实施例的一种储能式充电桩的结构示意图。如图1所示，该储能式充电桩包括：

功率单元100，用于对电池单元200补能，和/或，用于对目标车辆300充电；

开关单元400，分别与上述功率单元100、上述电池单元200和多个充电枪(图1中未示出)电连接；

控制单元500，分别与上述开关单元400和多个上述充电枪电连接，上述控制单元500用于根据上述电池单元200的状态和/或上述充电枪接收的充电需求控制对应的上述开关单元400断开或者闭合，以在上述开关单元400闭合时给上述电池单元200补能和/或给上述目标车辆300充电，其中，上述电池单元200的状态是指与剩余的电量有关的状态。

上述的储能式充电桩中，包括功率单元、开关单元、充电枪和控制单元，可以通过控制开关单元的断开或者闭合，实现功率单元与电池单元之间的通路的通断，还可以实现功率单元和多个充电枪之间的通路的通断，这样充电桩可以边充电边放电，并且可以对不同的充电枪分配不同的输出功率，以对不同的车辆充电，进而实现了动态功率分配，从而提高了充电桩的利用率。

为实现充电桩的边充边放的功能，可以是设置多个开关模块来控制不同的功率模块工作的实现充电和放电的功能，为实现充电桩的功率分配的功能，也可以由不同的开关模块控制不同的功率模块工作，本申请的一种实施例中，上述功率单元包括多个功率模块，上述功率模块的数量与上述开关单元中的开关模块的数量相等，均为N；其中，第一开关模块与第一功率模块电连接，在上述第一开关模块闭合的情况下，上述第一功率模块给上述目标车辆充电；第M开关模块位于第M-1功率模块和上述电池单元之间，在上述第M开关模块闭合的情况下，上述第M-1功率模块给上述电池单元补能，M＜N；第N开关模块分别与第N-1开关模块、第N-2开关模块、第N-1功率模块、第N功率模块和多个上述充电枪电连接，在上述第N开关模块闭合的情况下，上述第N开关模块用于对第N-2功率模块、上述第N-1功率模块和上述第N功率模块输出的功率进行功率分配，通过上述充电枪给上述目标车辆充电。

该方案中，在充电桩中有多个功率模块和多个开关模块，功率模块可以用于对目标车辆充电，也可以用于对电池单元补能，并且通过控制不同的开关模块的断开和闭合，进而可以实现动态分配功率的作用。

具体地，如图2和图3所示，功率单元包括第一功率模块10、第二功率模块11和第三功率模块12。

其中，第一功率模块可以是AC/DC功率转换模块，也叫AC/DC功率模块或者充电模块，是充电桩中重要的功率和电源转换模块，用于给电池单元充电，也可用于给电动汽车充电，第一功率模块的冷却方式可以是液冷，支持三相交流电源供电或者单相交流电源供电，AC/DC功率模块的数量不限于1个，可扩展多个。

第二功率模块可以是DC/DC功率转换模块，也叫DC/DC功率模块、充电模块，是充电桩中重要的功率和电源转换模块，用于将电池单元直流输出转换为电动汽车充电的功率转换模块，冷却方式为液冷。第二功率转换模块数量不限于1个，可扩展多个。

第三功率模块可以是DC/DC功率转换模块，也叫DC/DC功率模块、充电模块，是充电桩中重要的功率和电源转换模块，用于将电池单元直流输出转换为电动汽车充电的功率转换模块，冷却方式为液冷。第三功率转换模块数量不限于1个，可扩展多个。

具体地，第一开关模块包括高压直流接触器K1，是一种电磁吸合式器件，电磁线圈受控于EMS控制器。第二开关模块包括高压直流接触器K2，是一种电磁吸合式器件，电磁线圈受控于EMS控制器，第二开关模块还包括高压直流接触器K3，是一种电磁吸合式器件，电磁线圈受控于BMS控制器，是储能电池包充/放电输入/输出通断控制的器件。

为进一步实现充电桩的边充边放的功能，具体的实现方式中，在上述开关单元包括第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块，上述功率单元包括第一功率模块、第二功率模块和第三功率模块的情况下，上述控制单元用于获取上述电池单元的剩余电量；在上述电池单元的上述剩余电量小于或者等于电量阈值，且在上述充电枪接收到上述充电需求的情况下，控制上述第一开关模块、上述第二开关模块和上述第三开关模块闭合。

该方案中，在没有车辆充电时，可以快速对电池单元进行补能，在有车辆充电时，可以通过控制第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块闭合，实现边充边放，这样充电桩可以相当于一个大型电动汽车的充电宝，进而可以较好的利用阶梯电价。

本申请的又一种实施例中，在上述开关单元包括第一开关模块和第三开关模块，上述功率单元包括第一功率模块、第二功率模块和第三功率模块的情况下，上述第三开关模块包括第一开关子模块、第二开关子模块、第三开关子模块、第四开关子模块、第五开关子模块和第六开关子模块，第一开关子模块与上述第一开关模块电连接，在上述第一开关模块和上述第一开关子模块闭合的情况下，上述第一功率模块通过第一充电枪放电；第二开关子模块与上述第一开关模块电连接，在上述第一开关模块和上述第二开关子模块闭合的情况下，上述第一功率模块通过第二充电枪放电；第三开关子模块位于上述第二功率模块和上述第一充电枪之间，在上述第三开关子模块闭合的情况下，上述第二功率模块通过上述第一充电枪放电；第四开关子模块位于上述第二功率模块和上述第二充电枪之间，在上述第四开关子模块闭合的情况下，上述第二功率模块通过上述第二充电枪放电；第五开关子模块位于上述第三功率模块和上述第一充电枪之间，在上述第五开关子模块闭合的情况下，上述第三功率模块通过上述第一充电枪放电；第六开关子模块位于上述第三功率模块和上述第二充电枪之间，在上述第六开关子模块闭合的情况下，上述第三功率模块通过上述第二充电枪放电。

该方案中，第三开关模块中包括多个开关子模块，多个开关子模块分别与第一功率模块、第二功率模块、第三功率模块、第一充电枪和第二充电枪电连接，这样后续可以通过控制开关子模块的断开和闭合来实现动态功率分配。

具体地，如图2和图3所示，第一开关子模块包括高压直流接触器K4，第二开关子模块包括高压直流接触器K5，第三开关子模块包高压直流接触器K6，第四开关子模块包括高压直流接触器K7，第五开关子模块包括高压直流接触器K8，第六开关子模块包括高压直流接触器K9，K6和K8与第一充电枪13电连接，K7和K9与第二充电枪14电连接。

其中，K4和K5是一种电磁吸合式器件，电磁线圈受控于BMS控制器，是将第一功率模块输出投切至第一充电枪或者第二充电枪的器件。K6和K8是一种电磁吸合式器件，电磁线圈受控于CCU1控制器，是将第二功率模块或第三功率模块输出投切至第一充电枪的器件。K7和K9是一种电磁吸合式器件，电磁线圈受控于CCU2控制器，是将第二功率模块或第三功率模块输出投切至第二充电枪的器件。

在充电桩有两个充电枪，并且只有一个充电枪接收到了充电需求的情况下，可以进一步进行动态功率分配，本申请的又一种具体的实施例中，上述控制单元还用于在上述第一充电枪接收到上述充电需求、上述第二充电枪未接收到上述充电需求的情况下，确定上述充电需求的需求功率与上述第二功率模块的输出功率的大小关系；在上述需求功率大于上述第二功率模块的上述输出功率的情况下，控制上述第一开关模块、上述第一开关子模块、上述第三开关子模块和上述第五开关子模块闭合，控制上述第二开关子模块、上述第四开关子模块和上述第六开关子模块断开；在上述需求功率小于或者等于上述第二功率模块的上述输出功率的情况下，控制上述第三开关子模块闭合、控制上述第一开关子模块、上述第二开关子模块、上述第四开关子模块、上述第五开关子模块和上述第六开关子模块断开。

该方案中，可以在无交流电网供电接入时采用一把充电枪对车辆进行充电，在有交流电网接入时，如果电池单元的电量充足可以动态分配功率模块的输出功率，使用第一功率模块和第二功率模块一起对车辆进行充电，当然，如果是第二充电枪接收到了充电需求，也可是使用第一功率模块和第三功率模块一起对车辆进行充电，在电池单元的电量不充足时，也可以满足车辆充电需求的同时，对电池单元进行不能，进而实现边充边放，并且可以动态分配输出的功率。

具体地，还可以在同步对第一充电枪或者第二充电枪放电的同时，还可以控制第二开关模块闭合，以实现边充边放的功能。

在充电桩有两个充电枪，并且两个充电枪都接收到了充电需求的情况下，可以进一步进行动态功率分配，本申请的另一种具体的实施例中，上述控制单元还用于在上述第一充电枪接收到第一充电需求、上述第二充电枪接收到第二充电需求的情况下，确定上述第一充电需求的第一需求功率与上述第二充电需求的第二需求功率的大小关系；在上述第一需求功率大于上述第二需求功率的情况下，控制上述第一开关模块、上述第一开关子模块、上述第三开关子模块和上述第六开关子模块闭合，控制上述第二开关子模块、上述第四开关子模块和上述第五开关子模块断开；在上述第一需求功率小于上述第二需求功率的情况下，控制上述第一开关子模块、上述第二开关子模块、上述第三开关子模块和上述第六开关子模块闭合，控制上述第一开关子模块、上述第四开关子模块和上述第五开关子模块断开。

该方案中，可以在无交流电网供电接入时同时采用两把充电枪对车辆进行充电，当然并不限于两把，还可以是多把充电枪，在有交流电网接入时，如果电池单元的电量充足可以动态分配功率模块的输出功率，优先满足大功率充电需求的车辆，在电池单元的电量不充足时，也可以满足车辆充电需求的同时，对电池单元进行补能，进而实现边充边放，并且多个充电枪可以分别对不同的车辆进行独立充电，彼此之间互不影响。

具体地，还可以在同步对第一充电枪和第二充电枪放电的同时，还可以控制第二开关模块闭合，以实现边充边放的功能。

本申请的充电桩还与交流电网连接，同时本方案的充电桩还要做保护功能以及测量电能功能，本申请的再一种实施例中，上述储能式充电桩还包括供电单元，上述供电单元包括电源防雷器模块、断路器模块、电能表模块和接触器模块，电源防雷器模块具有第一端和第二端，上述电源防雷器模块的第一端用于与电网电连接，上述电源防雷器模块用于雷击浪涌防护和过电压保护；断路器模块具有第一端和第二端，上述断路器模块的第一端与上述电源防雷器模块的第二端电连接，上述断路器模块用于断开或者连通交流电；电能表模块具有第一端和第二端，上述电能表模块的第一端与上述断路器模块的第二端电连接，上述电能表模块用于检测输入的电能；接触器模块具有第一端和第二端，上述接触器模块的第一端与上述电能表模块的第二端电连接，上述接触器模块的第二端与上述功率单元电连接，上述接触器模块用于控制电网与上述功率单元的通断。

该方案中，可以采用电源防雷器模块作雷击浪涌防护和过电压保护，可以采用断路器模块作为与交流输入电网的总开关，作为手动分断和闭合正常交流电流，可以作自动分断故障(短路电流、过载和漏电流)的保护，电能表模块可以作交流输入电能的计量使用，可以通过RS485通讯(当绕并不限于这种方式，还可以是其他任何可行的通讯方式)将电网输入的电压、电流、功能、电能的数据传输给控制器，接触器模块可以控制电网与功率单元的通断，由控制器控制。

具体地，如图2和图3所示，电源防雷器模块包括三相电源防雷器15和单相电源防雷器16，其中，三相电源防雷器作为雷击浪涌防护和过电压保护的器件，单相电源防雷器作为雷击浪涌防护和过电压保护的器件。

具体地，如图2和图3所示，断路器模块包括三相断路器17和单相断路器18，其中，三相断路器俗称空气开关，作为三相交流输入总开关，作为手动分断和闭合正常三相交流电流，作为自动分断故障(短路电流、过载和漏电流)的保护器件，单相断路器俗称空气开关，作为单相交流输入总开关，作为手动分断和闭合正常单相交流电流，作为自动分断故障(短路电流、过载和漏电流)的保护器件。

具体地，如图2和图3所示，电能表模块包括三相交流电能表19、单相交流电能表20、第一电能表21和第二电能表22，其中，三相交流电能表作为三相交流输入电能计量使用，同时通过RS485通讯将输入***的三相交流电压、电流、功率、电能等数据传输给控制器，单相交流电能表作为单相交流输入电能计量使用，同时通过RS485通讯将输入***的单相交流电压、电流、功率、电能等数据传输给控制器。

具体地，如图2和图3所示，接触器模块包括三相交流接触器KM1和单相交流接触器KM2，三相交流接触器可以控制第一功率模块与三相交流电源输入的通断，受控于控制器EMS，单相交流接触器可以控制第一功率模块与单相交流输入电源的通断，受控于控制器EMS。

具体地，相比于传统的充电桩，本方案的充电桩可以减小对电网容量和电网电压的依赖，不仅可以通过工业用电(三相交流电网)对本方案的充电桩的电池包进行补能，还可以通过居民用电(单相电网)对本方案的充电桩的电池包进行补能。

本方案的充电桩中的电池单元主要用于作存储电量的作用，本申请的又一种可选的实施例中，上述电池单元还包括电流传感器模块和电池包模块，电流传感器模块与电池包模块电连接，上述电流传感器模块用于检测上述电池包模块的充放电电流；上述电池包模块用于储存电量。

该方案中，可以采用电池单元的电流传感器模块来测量电池包模块的充放电电流，还可以将实时电流转换为电信号传输给控制器，电池包模块主要用于存储电量，后续可以根据电池包模块中存储的电量给车辆充电。

具体地，如图2和图3所示，电流传感器模块包括电流传感器23，电流传感器是一种霍尔测量器件，用于测量电池包模块的充放电电流，并将实时电流转换为电信号通过CAN总线传输给控制器BMS后，再由BMS传输给控制EMS。

具体地，如图2和图3所示，电池包模块包括储能电池包24，是由多个电池组集合而成的，同时还加入了电芯管理单元(CMU)、冷却部件、连接电缆等，是充电桩中的储能器件。

本申请的充电桩除了为电动汽车供电，还可以为其他的供电负载供电，本申请的另一种可选的实施例中，上述储能式充电桩还包括低压供电单元，上述低压供电单元包括电源转换模块和负载模块，电源转换模块与上述电池单元电连接，上述电源转换模块用于将高压电转换为低压电；负载模块与上述电源转换模块电连接，上述负载模块包括多个采用低压供电的负载。

该方案中，通过电源转换模块可以将直流高压转换为直流低压，以对负载进行供电，负载模块包括多个负载，可以通过实际情况设置对应的供电负载。

如图2和图3所示，电源转换模块25可以将直流高压(200～750V dc)转换为24Vdc电压，作为DC24V负载供电的电源，负载模块26包含所有需要低压供电的器件，例如读卡器、EMS控制器、BMS控制器、CCU控制器、直流电表等低压供电负载。

具体地，充电桩中还包括多个高压直流快速熔断器，作为各直流支路短路保护的器件，如图2所示，包括高压直流快速熔断器FU1、高压直流快速熔断器FU2、高压直流快速熔断器FU3、高压直流快速熔断器FU4、高压直流快速熔断器FU5、高压直流快速熔断器FU6和高压直流快速熔断器FU7。

为保证充电桩的内部的器件的工作温度较为适宜，以及方便充电桩进行人机交互，以及方便后台管理充电桩，本申请的再一种可选的实施例中，上述储能式充电桩还包括热处理单元、交互单元和通讯单元，热处理单元分别与上述控制单元、上述电池单元和上述功率单元电连接，上述热处理单元用于在上述控制单元、上述电池单元和上述功率单元中的至少一个异常的情况下，开启制热模式或者开启制冷模式；交互单元与上述控制单元电连接，上述交互单元用于至少显示充电桩的充电相关信息和故障相关信息；通讯单元与上述控制单元电连接，上述通讯单元用于与远程服务器通信。

该方案中，通过热处理单元可以对充电桩中的期间进行温度管控，以为充电桩的期间提供较佳的工作温度环境，通过交互单元可以显示充电桩的充电相关信息和故障相关信息，以实现充电桩的人机交互功能，通过通讯单元充电桩可以与远程的服务器通信，远程服务器可以远程控制充电桩。

具体地，如图2和图3所示，充电桩包括热处理单元27、交互单元28和通讯单元29。热处理单元可以为电池包和功率模块进行温度管控(制冷、加热)。热处理单元的压缩机和加热器电源为直流高压，控制器电源为DC12V，风扇电源为DC24V。通过CAN通讯与主控制器EMS进行实时数据交互、实时温度监控、自动进行制冷、加热和自循环模式的切换，为功率模块和储能电池包提供最佳的工作温度环境。

充电桩的交互单元可以是HMI，主要包括人机界面和触摸屏。作为充电信息、状态、故障信息显示和操作的界面，同时管理员可通过管理员密码进入管理员界面进行***参数的设置等。

如图3所示，充电桩的通讯单元可以是T-BOX，T-BOX是联网终端，或者称为联网控制器，通过4G网络与远程服务器30(可以是云平台)进行连接，提供GPS定位、蓝牙、WiFi信号。接收远程服务器信息，发送***信息至远程服务器。

具体地，如图3所示，本申请的充电桩还包括OBD诊断接口31，调试人员可通过ODBbox，连接该OBD诊断接口对充电桩进行软件调试故障诊断等。本申请的充电桩还包括广告屏32，可以通过广告屏展示充电桩的广告。

如图3所示，本申请的控制器分为主控制器33、第一充电控制器34、第二充电控制器35、电池管理控制器36和电芯管理单元(图3中未示出)。

其中，主控制器为EMS，EMS为整个充电桩的主控制器，通过CAN通信与充电桩中的功率单元和电池单元进行数据交互；通过以太网通信与充电桩中的广告屏和T-BOX(联网终端)与远程后台服务器或者云平台(G-CLOUD)进行数据交互；通过RS485通信与交流电能表和直流电能表进行数据交互；可通过OBD(诊断接口)接口以CAN通信的方式访问和诊断***；通过以太网通信和CAN通信与T-BOX通信；通过CAN总线与热处理单元、第一充电控制器、电池管理控制器通信；通过CAN总线与第二充电控制器通信。

其中，第一充电控制器为CCU1，第二充电控制器为CCU2，CCU1和CCU2是用于本充电桩的EMS与电动汽车充电的控制器，与电动汽车进行报文交互，识别与电动汽车充电接口连接，控制充电输出。

电池管理控制为BMS，是电池单元的控制器，与pack内CMU进行数据交互，实时监测电芯温度、电压等数据。还可以控制电池包能量输出，检测SOC等信息。

电芯管理单元为CMU，是储能电池包内的电芯实时电压、温度等数据监测和采集的控制器。

具体地，本申请的充电桩可以在KM1闭合，KM2断开的情况下采用三相交流电源供电；通过在KM1断开，KM2闭合的情况下采用单相交流电源供电；在K1断开，K2、K3闭合的情况下，采用供电单元和AC/DC功率模块对储能电池包充电；同时在K1、K3闭合，K2闭合的情况下，采用供电单元通过AC/DC功率模块、储能电池包通过DC/DC共同对电动汽车充电；本充电桩有两个电动汽车充电接口，通过功率分配可同时对两辆电动汽车充电，也可对一辆电动汽车充电，从而提高了储能型充电桩装置的利用率，进而解决了现有技术中储能充电桩利用率较低的问题。

有三相交流电时可通过VCC1接入充电桩，控制器EMS可通过闭合KM1给AC/DC功率模块供电；无三相交流电，仅有单相交流电时可通过VCC2接入设备，控制器EMS可通过断开KM1，闭合KM2给AC/DC功率模块供电，既能满足工业用电进行补能，也能在无工业用电场景下使用民用电。

在有交流电接入充电桩时，可通过闭合K2/K3，断开K1给储能电池包补能，也可通过闭合K1/K3，断开K2，储能电池包通过DC/DC功率模块和AC/DC功率模块通过第三开关模块的分配共同对两辆或者单独一辆电动汽车充电。

在无交流电接入充电桩时，电池包＝通过DC/DC功率模块经由第三开关模块对两辆或者单独一辆电动汽车进行充电。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请的储能式充电桩，包括功率单元、开关单元、充电枪和控制单元，可以通过控制开关单元的断开或者闭合，实现功率单元与电池单元之间的通路的通断，还可以实现功率单元和多个充电枪之间的通路的通断，这样充电桩可以边充电边放电，并且可以对不同的充电枪分配不同的输出功率，以对不同的车辆充电，进而实现了动态功率分配，从而提高了充电桩的利用率。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储能式充电桩，其特征在于，包括：

功率单元，用于对电池单元补能，和/或，用于对目标车辆充电；

开关单元，分别与所述功率单元、所述电池单元和多个充电枪电连接；

控制单元，分别与所述开关单元和多个所述充电枪电连接，所述控制单元用于根据所述电池单元的状态和/或所述充电枪接收的充电需求控制对应的所述开关单元断开或者闭合，以在所述开关单元闭合时给所述电池单元补能和/或给所述目标车辆充电，其中，所述电池单元的状态是指与剩余的电量有关的状态。

2.根据权利要求1所述的储能式充电桩，其特征在于，

所述功率单元包括多个功率模块，所述功率模块的数量与所述开关单元中的开关模块的数量相等，均为N；

其中，第一开关模块，与第一功率模块电连接，在所述第一开关模块闭合的情况下，所述第一功率模块给所述目标车辆充电；

第M开关模块，位于第M-1功率模块和所述电池单元之间，在所述第M开关模块闭合的情况下，所述第M-1功率模块给所述电池单元补能，M＜N；

第N开关模块，分别与第N-1开关模块、第N-2开关模块、第N-1功率模块、第N功率模块和多个所述充电枪电连接，在所述第N开关模块闭合的情况下，所述第N开关模块用于对第N-2功率模块、所述第N-1功率模块和所述第N功率模块输出的功率进行功率分配，通过所述充电枪给所述目标车辆充电。

3.根据权利要求2所述的储能式充电桩，其特征在于，在所述开关单元包括第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块，所述功率单元包括第一功率模块、第二功率模块和第三功率模块的情况下，所述控制单元用于：

获取所述电池单元的剩余电量；

在所述电池单元的所述剩余电量小于或者等于电量阈值，且在所述充电枪接收到所述充电需求的情况下，控制所述第一开关模块、所述第二开关模块和所述第三开关模块闭合。

4.根据权利要求2所述的储能式充电桩，其特征在于，在所述开关单元包括第一开关模块和第三开关模块，所述功率单元包括第一功率模块、第二功率模块和第三功率模块的情况下，所述第三开关模块包括：

第一开关子模块，与所述第一开关模块电连接，在所述第一开关模块和所述第一开关子模块闭合的情况下，所述第一功率模块通过第一充电枪放电；

第二开关子模块，与所述第一开关模块电连接，在所述第一开关模块和所述第二开关子模块闭合的情况下，所述第一功率模块通过第二充电枪放电；

第三开关子模块，位于所述第二功率模块和所述第一充电枪之间，在所述第三开关子模块闭合的情况下，所述第二功率模块通过所述第一充电枪放电；

第四开关子模块，位于所述第二功率模块和所述第二充电枪之间，在所述第四开关子模块闭合的情况下，所述第二功率模块通过所述第二充电枪放电；

第五开关子模块，位于所述第三功率模块和所述第一充电枪之间，在所述第五开关子模块闭合的情况下，所述第三功率模块通过所述第一充电枪放电；

第六开关子模块，位于所述第三功率模块和所述第二充电枪之间，在所述第六开关子模块闭合的情况下，所述第三功率模块通过所述第二充电枪放电。

5.根据权利要求4所述的储能式充电桩，其特征在于，所述控制单元还用于：

在所述第一充电枪接收到所述充电需求、所述第二充电枪未接收到所述充电需求的情况下，确定所述充电需求的需求功率与所述第二功率模块的输出功率的大小关系；

在所述需求功率大于所述第二功率模块的所述输出功率的情况下，控制所述第一开关模块、所述第一开关子模块、所述第三开关子模块和所述第五开关子模块闭合，控制所述第二开关子模块、所述第四开关子模块和所述第六开关子模块断开；

在所述需求功率小于或者等于所述第二功率模块的所述输出功率的情况下，控制所述第三开关子模块闭合、控制所述第一开关子模块、所述第二开关子模块、所述第四开关子模块、所述第五开关子模块和所述第六开关子模块断开。

6.根据权利要求4所述的储能式充电桩，其特征在于，所述控制单元还用于：

在所述第一充电枪接收到第一充电需求、所述第二充电枪接收到第二充电需求的情况下，确定所述第一充电需求的第一需求功率与所述第二充电需求的第二需求功率的大小关系；

在所述第一需求功率大于所述第二需求功率的情况下，控制所述第一开关模块、所述第一开关子模块、所述第三开关子模块和所述第六开关子模块闭合，控制所述第二开关子模块、所述第四开关子模块和所述第五开关子模块断开；

在所述第一需求功率小于所述第二需求功率的情况下，控制所述第一开关子模块、所述第二开关子模块、所述第三开关子模块和所述第六开关子模块闭合，控制所述第一开关子模块、所述第四开关子模块和所述第五开关子模块断开。

7.根据权利要求1所述的储能式充电桩，其特征在于，所述储能式充电桩还包括供电单元，所述供电单元包括：

电源防雷器模块，具有第一端和第二端，所述电源防雷器模块的第一端用于与电网电连接，所述电源防雷器模块用于雷击浪涌防护和过电压保护；

断路器模块，具有第一端和第二端，所述断路器模块的第一端与所述电源防雷器模块的第二端电连接，所述断路器模块用于断开或者连通交流电；

电能表模块，具有第一端和第二端，所述电能表模块的第一端与所述断路器模块的第二端电连接，所述电能表模块用于检测输入的电能；

接触器模块，具有第一端和第二端，所述接触器模块的第一端与所述电能表模块的第二端电连接，所述接触器模块的第二端与所述功率单元电连接，所述接触器模块用于控制电网与所述功率单元的通断。

8.根据权利要求1所述的储能式充电桩，其特征在于，所述电池单元还包括：

电流传感器模块，与电池包模块电连接，所述电流传感器模块用于检测所述电池包模块的充放电电流；

所述电池包模块，用于储存电量。

9.根据权利要求1所述的储能式充电桩，其特征在于，所述储能式充电桩还包括低压供电单元，所述低压供电单元包括：

电源转换模块，与所述电池单元电连接，所述电源转换模块用于将高压电转换为低压电；

负载模块，与所述电源转换模块电连接，所述负载模块包括多个采用低压供电的负载。

10.根据权利要求1所述的储能式充电桩，其特征在于，所述储能式充电桩还包括：

热处理单元，分别与所述控制单元、所述电池单元和所述功率单元电连接，所述热处理单元用于在所述控制单元、所述电池单元和所述功率单元中的至少一个异常的情况下，开启制热模式或者开启制冷模式；

交互单元，与所述控制单元电连接，所述交互单元用于至少显示充电桩的充电相关信息和故障相关信息；

通讯单元，与所述控制单元电连接，所述通讯单元用于与远程服务器通信。

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