1.本发明涉及直流充电桩技术领域，特别涉及一种使国标直流充电桩适配多种电池系统充电的装置。
背景技术：
2.近来，随着节能减排和环境保护成为汽车发展的重要方向,而结合"中国制造2025"以及国内将逐步禁售燃油车的政策被提上新的日程,以电动汽车为主的新能源汽车将逐步代替传统燃油汽车走向汽车史的舞台, 新能源汽车配套的充电设备也发展如日中天，快速充电设备主要以国标直流充电桩为主，但是在工程应用领域使用铅酸电池或者其他电池系统的电动车或者设备（包括叉车、特种作业电动车、游览车和电动升降车等低速电动车）的数量增加，目前这些车辆或者设备的充电接口大多使用rema接插件或则安德森接口无法匹配国标直流充电枪接口，而且无法遵循国标充电协议以及控制导引进行充电，所以铅酸电池的电动车普遍还是一个充电设备对应特定匹配的车辆，这样使得这些车辆或者设备充电极其不方便，所以需要设计一种使国标直流充电桩适配多种电池系统充电的装置。
3.现有技术的国标直流充电桩不能给无法遵循国标充电协议、控制导引和充电接口不匹配的铅酸电池、锂电池或者其他电池系统的电动车或者设备进行充电。
技术实现要素：
4.本发明的主要目的是提出一种使国标直流充电桩适配多种电池系统充电的装置，旨在解决现有技术的国标直流充电桩不能给无法遵循国标充电协议、控制导引和充电接口不匹配的铅酸电池、锂电池或者其他电池系统的电动车或者设备进行充电的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提出一种使国标直流充电桩适配多种电池系统充电的装置，包括充电装置和设于充电装置上，并与其连接的充电系统，其中，所述充电系统包括设于充电装置内部的mcu、与mcu连接的控制导引检测模块、锂电池、dc/dc模块、直流数字电表、继电器、bms通讯模块和温度传感器，还包括设于充电装置外部的电源按钮、触摸屏、充电枪座和端子接插口，所述mcu通过串口通讯方式与充电系统的各部件进行通讯交互，所述mcu通过can总线与bms通讯模块进行bms通讯。
6.优选地，所述充电枪座包括八个插套，分别为直流电源正dc+、直流电源负dc-、保护接地pe、充电连接确认cc1、充电通讯s+、充电通讯s-、低压辅助电源a+和低压辅助电源a-。
7.优选地，所述直流电源正dc+和直流电源负dc-电连接充电系统的dc/dc模块、继电器、直流数字电表和端子接插口，所述保护接地pe和充电连接确认cc1通过控制导引检测模块与dc/dc模块电连接，所述充电通讯s+和充电通讯s-与bms通讯模块电连接，所述低压辅助电源a+和低压辅助电源a-通过辅助电源正极二极管与锂电池、mcu的供电电路和触摸屏的供电电路电连接，所述锂电池和mcu之间还连接有电源开关。
8.优选地，所述充电系统内部通过所述控制导引检测模块进行串联或并联电阻的方式进行模拟国标的控制导引，所述锂电池为12v锂电池，所述dc/dc模块为低压输出模块，电压范围为0vdc-200vdc，充电额定功率为20kw。
9.优选地，所述充电系统的电源输入为充电枪座，电源输出为端子接插口，所述继电器用于控制充电系统的通断，所述直流数字电表用于对充电系统的电压值、电流值和电能值进行采样，所述温度传感器用于对外部环境温度进行采样。
10.本发明提供的一种使国标直流充电桩适配多种电池系统充电的装置，解决了现有技术中无法遵循国标充电协议、控制导引和充电接口不匹配的铅酸电池、锂电池或者其他电池系统的电动车或者设备需要建设专用充电桩的问题，以及现有技术国标直流充电桩系统不能给无法遵循国标充电协议、控制导引和充电接口不匹配的铅酸电池、锂电池或者其他电池系统的电动车或者设备进行充电的问题，实现国标直流充电桩系统可对无法遵循国标充电协议、控制导引和充电接口不匹配的铅酸电池、锂电池或者其他电池系统的电动车或者设备进行充电，本发明可在充电过程实时检测充电状态，保证充电安全，使无法遵循国标充电协议、控制导引和充电接口不匹配的铅酸电池、锂电池或者其他电池系统的电动车或者设备充电更加便利和节省运营商的投入，使国标直流充电桩系统应用更加广泛。
附图说明
11.图1为本发明一种使国标直流充电桩适配多种电池系统充电的装置的一实施例的原理框图；图2为本发明一种使国标直流充电桩适配多种电池系统充电的装置一实施例的电气原理图；图3为本发明一种使国标直流充电桩适配多种电池系统充电的装置一实施例的充电桩装置的结构示意图；图4为本发明一种使国标直流充电桩适配多种电池系统充电的装置一实施例的充电状态转化图；图5为本发明一种使国标直流充电桩适配多种电池系统充电的装置一实施例的铅酸电池充电曲线图；图6为本发明一种使国标直流充电桩适配多种电池系统充电的装置一实施例的充电流程示意图。
具体实施方式
12.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明中的一部分实施例，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。
13.本发明提出一种使国标直流充电桩适配多种电池系统充电的装置，参照图1-6，包括充电装置1和设于充电装置上，并与其连接的充电系统，充电系统包括设于充电装置内部的mcu 2、与mcu连接的控制导引检测模块3、锂电池4、dc/dc模块5、直流数字电表6、继电器7、bms通讯模块8和温度传感器9，还包括设于充电装置外部的电源按钮10、触摸屏11、充电
枪座12和端子接插口13，mcu 2通过串口通讯方式与充电系统的各部件进行通讯交互，mcu 2通过can总线与bms通讯模块3进行bms通讯。
14.本发明的一种使国标直流充电桩适配多种电池系统充电的装置，主要包括充电装置和设置在充电装置上的充电系统，充电系统包括设于充电装置内部的mcu 2、与mcu连接的控制导引检测模块3、锂电池4、dc/dc模块5、直流数字电表6、继电器7、bms通讯模块8和温度传感器9，还包括设于充电装置外部的电源按钮10、触摸屏11、充电枪座12和端子接插口13，mcu 2通过串口通讯方式与充电系统的各部件进行通讯交互，从而达到对系统进行监控，测量相关充电数据，控制充电流程，保证安全充电；mcu 2通过can总线与bms通讯模块3进行bms通讯，通讯时序及协议要求严格遵循国标规定。
15.其中，充电系统为了方便提示用户操作步骤以及装置运行状态，配置触摸屏11作为交互终端，触摸屏11提示充电信息、充电流程、故障信息和充电操作步骤等，触摸屏11也作为数据导入接口，用户通过触摸屏进行设置充电所需参数、保护参数和系统参数等；锂电池为12v锂电池，作用为在没有得到国标直流充电桩辅助电源提供时，对系统进行供电，保证在不接外部电源的情况下mcu 2、触摸屏11可以工作，在系统正常工作后，通过国标直流充电桩辅助电源进行对锂电池进行充电；充电系统选用dc/dc模块5，系统所选dc/dc模块5为较低压输出模块，电压范围为0vdc-200vdc，充电额定功率为20kw，目前市面上的国标直流充电桩一般只在400vdc电压以上才能满功率输出，这种情况下系统选用dc/dc模块将较高电压降为较低电压进行满功率输出。
16.在一个较佳实施方式中，参照图1-2，充电枪座12包括八个插套，分别为直流电源正dc+、直流电源负dc-、保护接地pe、充电连接确认cc1、充电通讯s+、充电通讯s-、低压辅助电源a+和低压辅助电源a-；直流电源正dc+和直流电源负dc-电连接充电系统的dc/dc模块5、继电器7、直流数字电表6和端子接插口13，保护接地pe和充电连接确认cc1通过控制导引检测模块3与dc/dc模块5电连接，充电通讯s+和充电通讯s-与bms通讯模块3电连接，低压辅助电源a+和低压辅助电源a-通过辅助电源正极二极管14与锂电池4、mcu的供电电路15和触摸屏的供电电路16电连接，锂电池4和mcu 2之间还连接有电源开关17。
17.正常时，充电装置1处于关机状态，装置需要开机时，先闭合电源开关17，锂电池4给出12v电压，mcu的供电电路15和触摸屏的供电电路16得电，此时，mcu开始工作与直流数字电表6建立通讯，触摸屏11初始化并显示初始化界面内容，对此整个充电系统上电完成。
18.需要充电时，先将电池充电接口插入端子接插口13，此时，通过直流数字电表6采样电池电压状态，用户在触摸屏11上选择电池类型，因为此类电池是没有内部通讯进行交互需求电压值和需求电流值的，所以系统可通过两种方式获取电池信息；第一种：用户在触摸屏11上进行输入电池系统的额定电压、额定容量、终止电压和浮充电压，系统可进行自动保存；第二种：用户选择充电时选择充电桩保存记录的电池信息和自己电池系统参数进行匹配，系统将直流数字电表6采样计算电压和用户设置参数进行比较确定参数是否有误，如果设置参数和采样数据不匹配则不允许充电，如果参数匹配则系统根据用户设置电压类型和充电参数进行生成如图4或图5所示的充电曲线，然后进入等待国标直流充电桩充电流程。
19.系统配合国标直流充电桩充电流程说明，国标直流充电桩通过国标充电枪座12的低压辅助电源a+和低压辅助电源a-给出12v电压，这个电压通过
辅助电源正极二极管14单方向给12v锂电池4进行补电，辅助电源正极二极管14正常工况为防止12v锂电池4通过充电枪座12对外进行反向供电，判断接收到辅助电源后，装置通过直流数字电表6实时采样电池电压状态，通过外置pt1000温度传感器采样外部环境温度，根据环境温度和图4或者图5所示的充电曲线得出当前需求电压和需求电流，mcu板bms通讯模块3进行数据交互、握手、配置充电参数（需求电压、需求电流），等待国标直流充电桩绝缘检测完成。
20.国标直流充电桩绝缘检测完成后，控制主回路直流继电器21闭合，国标直流充电桩正常输出电压、电流，充电期间装置通过直流数字电表6实时采样电池电压状态，通过外置pt1000温度传感器采样外部环境温度，根据环境温度和图4或者图5所示的充电曲线得出当前需求电压和需求电流，通过mcu板bms通讯模块实时上传国标直流充电桩，对充电电压和充电电流进行实施的精准控制，保障充电效率和充电安全，等待充电结束。
21.充电结束总体分为三种：人为停止充电、充电桩判断停止充电和本装置判断停止充电。结束充电后，充电桩的输出电压泄放到60v以下之后，电子锁和机械锁将解开，用户将国标直流充电枪从本装置的国标直流充电插座上拔出来，放回充电桩的固定座或插座，然后关闭电源开关17。
22.在一个较佳实施方式中，参照图1-2，充电系统内部通过控制导引检测模块3进行串联或并联电阻的方式进行模拟国标的控制导引，锂电池4为12v锂电池，dc/dc模块5为低压输出模块，电压范围为0vdc-200vdc，充电额定功率为20kw。国标直流充电桩内部检测点检测电压在不插枪不操作的情况下为12v，国标直流充电枪上按键按下为6v，插入装置上的国标直流充电插座后电压拉低为4v，这是一个标准的国标直流充电桩的控制导引信号。目前市面上的国标直流充电桩一般只在400vdc电压以上才能满功能输出，这个情况下系统选配dc/dc模块将较高电压降为较低电压进行满功率输出。
23.在一个较佳实施方式中，参照图1-2，充电系统的电源输入为充电枪座12，电源输出为端子接插口13，继电器7用于控制充电系统的通断，直流数字电表6用于对充电系统的电压值、电流值和电能值进行采样，温度传感器9用于对外部环境温度进行采样。通过外置pt1000温度传感器采样外部环境温度，结合环境温度以及当前电压电流对充电电压和充电电流进行精准控制，保障充电效率和充电安全。
24.对上述铅酸电池系统的充电曲线结合图4进行详细说明，铅酸电池系统充电主要分为涓流充电、恒流充电、恒压充电和涓流浮充4个充电阶段，涓流充电：涓流充电用来先对完全放电的电池单元进行预充(恢复性充电)。在电池单体电压低于3v左右时采用涓流充电，涓流充电电流是恒流充电电流的十分之一即0.1c(以恒定充电电流为1a举例，则涓流充电电流为100ma)；恒流充电：当电池电压上升到涓流充电阈值以上时，提高充电电流进行恒流充电。恒流充电的电流在0.2c至 1.0c之间。电池电压随着恒流充电过程逐步升高,一般单节电池设定的此单体电压为3.0-4.2v；恒压充电：当电池单体电压上升到4.2v时，恒流充电结束，开始恒压充电阶段。电流根据电芯的饱和程度，随着充电过程的继续充电电流由最大值慢慢减少。（c是以电池标称容量对照电流的一种表示方法，如电池是1000mah的容量，1c就是充电电流1000ma。）；涓流浮充：恒压充电阶段充电电流减小到0.1c时进入涓流充电阶段，并在充电电流减小到0.02c至0.07c范围时终止充电。
25.对上述锂电池系统的充电曲线结合图5进行详细说明，铅酸电池系统充电主要分
为涓流充电、恒流充电、恒压充电和涓流浮充4个充电阶段，涓流充电：涓流充电用来先对完全放电的电池单元进行预充(恢复性充电)。在电池单体电压低于3v左右时采用涓流充电，涓流充电电流是恒流充电电流的十分之一即0.1c(以恒定充电电流为1a举例，则涓流充电电流为100ma)；恒流充电：当电池电压上升到涓流充电阈值以上时，提高充电电流进行恒流充电。恒流充电的电流在0.2c至 1.0c之间。电池电压随着恒流充电过程逐步升高,一般单节电池设定的此单体电压为3.0-4.2v；恒压充电：当电池单体电压上升到4.2v时，恒流充电结束，开始恒压充电阶段。电流根据电芯的饱和程度，随着充电过程的继续充电电流由最大值慢慢减少。（c是以电池标称容量对照电流的一种表示方法，如电池是1000mah的容量，1c就是充电电流1000ma。）；充电终止：从恒压充电阶段开始时计时，持续充电两个小时后终止充电过程。
26.结合上述说明，对图6进行充电流程说明，用户进行枪线缆等连接后进行设置充电参数，系统对用户设置充电参数进行自检，自检成功后根据用户设置充电参数生成如图4铅酸电池充电曲线或者图5锂电池充电曲线所示的充电曲线，然后等待外部国标直流充电桩对本系统提供辅助电源，判断获取辅助电源后，系统通过bms通讯和外部国标直流充电桩进行国标充电时序和协议交互，交互正常则进入正常充电流程，充电过程中对系统各状态进行实时检测，并根据检测数据进行实时控制充电电流和充电电压、或着结束充电，充电过程中判断充电完成或者故障等因素则充电结束，充电结束处理后则整个充电流程结束。
27.综上，本发明的一种使国标直流充电桩适配多种电池系统充电的装置，具有以下优点：1、使现有技术的国标直流充电桩可以对无法遵循国标充电协议、控制导引和充电接口不匹配的铅酸电池、锂电池或者其他电池系统的电动车或者设备进行充电，增加其使用范围，方便了无法遵循国标充电协议、控制导引和充电接口不匹配的铅酸电池、锂电池或者其他电池系统的电动车或者设备的充电需求；2、降低了运营商的投入成本和运维成本，运营商无需另外再增设无法遵循国标充电协议、控制导引和充电接口不匹配的铅酸电池、锂电池或者其他电池系统的电动车或者设备专用充电桩即可满足无法遵循国标充电协议、控制导引和充电接口不匹配的铅酸电池、锂电池或者其他电池系统的电动车或者设备的充电需求；3、本发明的充电装置不需要外接供电电源，正常使用内置锂电池，充电时，对锂电池进行补电；4、本发明的充电装置对铅酸电池和锂电电池系统充电处理流程机制；5、本发明的充电装置可以根据用户输入充电参数和电池类型自动生成充电曲线机制。
28.以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。