一种快速充电装置及其充电方法

技术领域

本发明涉及电池充电技术领域，更具体地说是指一种快速充电装置及其充电方法。

背景技术

随着中国电商交易规模的不断增长和外卖行业的蓬勃发展，及时配送行业呈现爆发式增长的态势。截止到2020年底，中国的快递员数量约为350万人，外卖骑手的数量约为800万人，他们的主要交通工具(生产工具)为电动两轮车和电动三轮车。在及时配送行业，充电难和充电慢是困扰从业人员的一大痛点，B端运营用户(外卖+快递)对能源获取的便利性和及时性有着很高的要求。

目前锂电池模块+换电柜+手机APP+远程数据平台已经成为两轮电动车换电运营的通用模式，换电柜内有多个存放锂电池的充电仓，每个仓对应一个或一路充电器，各仓的充电器相互独立，不能相互调配充电能力，充电快慢受各充电器的充电能力限制。

发明内容

为了解决上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种快速充电装置及其充电方法。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是：一种快速充电装置，包括监控单元以及至少两个的充电单元，所述充电单元包括充电器、功率分配模块和电池，所述监控单元分别与所述功率分配模块和所述电池电连接，所述充电器的输入端连接市电，所述功率分配模块包括第一开关和第二开关，所述第一开关和所述第二开关的第一端与所述充电器的输出端连接，所述第一开关的第二端与所述电池连接，所述第二开关的第二端与相邻的充电器的输出端连接，最后一个充电单元的第二开关的第二端与第一个充电单元的第二开关的第一端电连接构成环形回路。

其进一步技术方案为：所述充电器为直流充电器。

其进一步技术方案为：所述直流充电器与市电之间设有交直流转换模块，所述交直流转换模块的输入端与市电连接，输出端与直流充电器的输入端连接。

其进一步技术方案为：所述电池内设有电池管理模块，所述电池管理模块与所述监控单元电连接。

其进一步技术方案为：所述电池与所述监控单元之间设有通讯模块，所述通讯模块一端与所述电池电连接，另一端与所述监控单元电连接。

其进一步技术方案为：所述电池为锂电池。

其进一步技术方案为：所述充电单元为四个、八个或十二个。

其进一步技术方案为：所述充电单元为六个、九个或十五个。

本发明还提出一种快速充电装置的充电方法，基于如上所述的快速充电装置，包括以下步骤：

获取各个电池的状态，将电池不需要充电的状态、需要2个充电器充电的状态以及需要1个充电器充电的状态分别标识为Bm_0、Bm_2和Bm_1；

查找所有标识为Bm_1的电池，控制标识为Bm_1的电池对应功率分配模块的第一开关闭合第二开关断开，同时控制标识为Bm_1的电池对应功率分配模块的左边相邻功率分配模块的第二开关断开；

查找所有标识为Bm_2的电池，获取标识为Bm_2的电池右边相邻的第一电池的标识，并判断所述第一电池的标识为Bm_0或Bm_2或Bm_1；

若所述第一电池的标识为Bm_0，则控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的第一开关和第二开关闭合，同时控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的左边相邻功率分配模块的第二开关断开以及控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的右边相邻功率分配模块的第一开关和第二开关均断开；

若所述第一电池的标识为Bm_2，则控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的第一开关和第二开关闭合，同时控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的左边相邻功率分配模块的第二开关断开以及控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的右边相邻功率分配模块的第一开关和第二开关均断开；

若所述第一电池的标识为Bm_1，则查找剩余标识为Bm_2的电池，获取标识为Bm_2的电池左边相邻的第二电池的标识，并判断所述第二电池的标识为Bm_0或Bm_1；

若所述第二电池的标识为Bm_0，则控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的第一开关闭合第二开关断开，同时控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的左边相邻功率分配模块的第二开关闭合第一开关断开；

若所述第二电池的标识为Bm_1，则控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的第一开关闭合第二开关断开，同时控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的左边相邻功率分配模块的第二开关断开；

重复以上步骤，直至每个电池的标识为Bm_0。

其进一步技术方案为：所述获取各个电池的状态，将电池不需要充电的状态、需要2个充电器充电的状态以及需要1个充电器充电的状态分别标识为Bm_0、Bm_2和Bm_1的步骤包括：

获取各个电池的状态，当电池不存在或电池已经充满时，判定为不需要充电的状态，标识为Bm_0；

当电池的电压或荷电状态小于预设值时，判定为需要2个充电器充电的状态，标识为Bm_2；

将剩余未标识的电池判定为需要1个充电器充电的状态，标识为Bm_1。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明实施例一种快速充电装置通过监控单元对各电池进行检测，如有电池的取出、电池的放入和电池的电量、电压、充放电电流等信息，同时根据各电池的检测情况，控制功率分配模块的第一开关和第二开关选择性的对电池进行充电。通过分配多路充电器同时对某个电池快速充电，可减少各路充电器的充电能力，降低各路充电器的成本，可使多个电池被快速充满，快速为用户提供充满电的电池，提高用户满意度，同时提高电池换电周转频率，提高换电服务的运营收益。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述说明和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，特举较佳实施例，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例一种快速充电装置的电路连接图；

图2为本发明另一实施例一种快速充电装置的电路连接图；

图3为本发明实施例一种快速充电装置的充电方法的流程框图。

附图标记：

1、充电器；2、功率分配模块；3、电池；4、交直流转换模块；5、监控单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

如图1所示，一种快速充电装置，包括监控单元5以及至少两个的充电单元，充电单元包括充电器1、功率分配模块2和电池3，监控单元5分别与功率分配模块2和电池3电连接，充电器1的输入端连接市电，功率分配模块2包括第一开关(a1、a2...an)和第二开关(b1、b2...bn)，第一开关(a1、a2...an)和第二开关(b1、b2...bn)的第一端与充电器1的输出端连接，第一开关(a1、a2...an)的第二端与电池3连接，第二开关(b1、b2...bn)的第二端与相邻的充电器1的输出端连接，最后一个充电单元的第二开关(b1、b2...bn)的第二端与第一个充电单元的第二开关(b1、b2...bn)的第一端电连接构成环形回路。

在本实施例中，监控单元5对各电池3进行检测，如有电池3的取出、电池3的放入和电池3的电量、电压、充放电电流等信息，同时根据各电池3的检测情况，控制功率分配模块2的第一开关(a1、a2...an)和第二开关(b1、b2...bn)选择性的对电池3进行充电。通过分配多路充电器1同时对某个电池3快速充电，可减少各路充电器1的充电能力，降低各路充电器1的成本，可使多个电池3被快速充满，快速为用户提供充满电的电池3，提高用户满意度，同时提高电池3换电周转频率，提高换电服务的运营收益。

在一实施例中，充电器1为直流充电器。直流充电器与市电之间设有交直流转换模块4，交直流转换模块4的输入端与市电连接，输出端与直流充电器的输入端连接。

在本实施例中，把市电的交流通过交直流转换模块4转换为电池3充电的直流，再由多个独立的直流充电器对各电池3充电。

如图2所示，在另一实施例中，也可以通过输出特定直流电压的充电器1对电池3供电，多个充电器1之间相互独立，且充电器1内设置有交直流转换模块以输出特定的直流电压。

在一实施例中，电池3内设有电池管理模块，电池管理模块与监控单元5电连接。通过电池3内的电池管理模块，监控单元5对各电池3进行检测，如有电池3的取出、电池3的放入和电池3的电量、电压、充放电电流等信息。

在一实施例中，电池3为锂电池。采用锂电池具有高储存能量密度、使用寿命长、额定电压高和绿色环保等优点。

在一实施例中，充电单元为四个、八个或十二个，以满足不同场合的需求。

在另一实施例中，根据实际应用情况进行设置，充电单元可以设置为六个、九个或十五个。

如图3所示，本发明实施例还提出一种快速充电装置的充电方法，基于如上所述的快速充电装置，包括以下步骤：

S10、获取各个电池的状态，将电池不需要充电的状态、需要2个充电器充电的状态以及需要1个充电器充电的状态分别标识为Bm_0、Bm_2和Bm_1。

S20、查找所有标识为Bm_1的电池，控制标识为Bm_1的电池对应功率分配模块的第一开关闭合第二开关断开，同时控制标识为Bm_1的电池对应功率分配模块的左边相邻功率分配模块的第二开关断开。

在本实施例中，此时只有标识为Bm_1的电池本身对应的1个充电器为电池充电。

S30、查找所有标识为Bm_2的电池，获取标识为Bm_2的电池右边相邻的第一电池的标识，并判断第一电池的标识为Bm_0或Bm_2或Bm_1。

S40、若第一电池的标识为Bm_0，则控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的第一开关和第二开关闭合，同时控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的左边相邻功率分配模块的第二开关断开以及控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的右边相邻功率分配模块的第一开关和第二开关均断开。

在本实施例中，第一电池的标识为Bm_0，此时标识为Bm_2的电池本身的充电器和右边相邻的充电器同时对标识为Bm_2的电池充电，重新标识Bm_2为Bm_2R(表示电池本身的充电器和右边相邻的充电器同时对标识为Bm_2R的电池充电)，重新标识其右边相邻的第一电池的标识为Bm_0L(表示本电池不需充电，对应充电器为相邻的左边第一电池充电)。

S50、若第一电池的标识为Bm_2，则控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的第一开关和第二开关闭合，同时控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的左边相邻功率分配模块的第二开关断开以及控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的右边相邻功率分配模块的第一开关和第二开关均断开。

在本实施例中，第一电池的标识为Bm_2，此时标识为Bm_2的电池本身的充电器和右边相邻的充电器同时对标识为Bm_2的电池充电，重新标识Bm_2为Bm_2R(标示电池本身的充电器和右边相邻的充电器同时对标识为Bm_2R的电池充电)，重新标识其右边相邻的第一电池的标识Bm_2为Bm_20(表示本电池对应充电器为相邻的左边第一电池充电)，后续再对标识为Bm_20的第一电池进行充电，以提高电池换电周转频率。

S60、若第一电池的标识为Bm_1，则查找剩余标识为Bm_2的电池，获取标识为Bm_2的电池左边相邻的第二电池的标识，并判断第二电池的标识为Bm_0或Bm_1。

S70、若第二电池的标识为Bm_0，则控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的第一开关闭合第二开关断开，同时控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的左边相邻功率分配模块的第二开关闭合第一开关断开。

在本实施例中，此时标识为Bm_2的电池本身的充电器和左边相邻的充电器同时对标识为Bm_2的电池充电，重新标识Bm_2为Bm_2L(表示电池本身的充电器和左边相邻的充电器同时对电池充电)，重新标识其左边相邻的第一电池的标识为Bm_0R(表示本电池不需充电，对应充电器为相邻的右边电池充电)。

S80、若第二电池的标识为Bm_1，则控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的第一开关闭合第二开关断开，同时控制标识为Bm_2的电池对应功率分配模块的左边相邻功率分配模块的第二开关断开。

在本实施例中，此时只有标识为Bm_2的电池本身对应的1个充电器为电池充电。

重复以上步骤，直至每个电池的标识为Bm_0，即电池充满。

在本实施例中，先查找所有标识为Bm_1的电池并进行充电，即先对电量高的电池充电，接着两个充电器对某些低电量的电池大电流充电，可使多个电池被快速充满，快速为用户提供充满电的电池，提高用户满意度，同时提高电池换电周转频率，提高换电服务的运营收益。

在一实施例中，步骤S10包括以下步骤:

获取各个电池的状态，当电池不存在或电池已经充满时，判定为不需要充电的状态，标识为Bm_0；

当电池的电压或荷电状态小于预设值时，判定为需要2个充电器充电的状态，标识为Bm_2；

将剩余未标识的电池判定为需要1个充电器充电的状态，标识为Bm_1。

在本实施例中，对电池的不同状态进行细分标记，方便后续充电，提高效率。

在另一实施例中，当充电电流大于预先设定的值，也可判定为为需要2个充电器充电的状态，标识为Bm_2。

与现有技术相比，本发明实施例一种快速充电装置的充电方法通过先查找所有标识为Bm_1的电池并进行充电，即先对电量高的电池充电，接着两个充电器对某些低电量的电池大电流充电，可使多个电池被快速充满，快速为用户提供充满电的电池，提高用户满意度，同时提高电池换电周转频率，提高换电服务的运营收益。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。