CN111355288B - 一种充电设备 - Google Patents

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Abstract

一种充电设备，包括充电模块和控制模块，充电模块包括电能输入端口和用于与电池的充电端连接的至少两路直流电输出支路，充电模块通过电能输入端口接入交流电，在控制模块的控制下将交流电转换为至少一路直流电信号输出；控制模块在判断出充电设备的工作状态为充电状态时，从BMS实时获取电池所需的充电功率，根据电池所需的充电功率控制充电模块将交流电转换为一路或至少两路直流电信号输出给电池，以适配于电池所需的充电功率。能够以适配于电池所需的充电功率为电池充电，从而满足了各种功率的充电要求，提高了对电池充电的效率。该充电设备还可在其工作温度超过温度阈值时至少两路轮流输出直流电信号给电池，起到降温的作用，保证了充电安全。

Description

一种充电设备
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种充电设备。
背景技术
随着不可再生能源的日渐短缺，新能源产品越来越受到重视，比如近年来发展较为迅速的电动车。以电动车为例，其以电池为动力来源，需要使用充电设备为其电池充电，充电设备一般完成将交流电转换为电池所需的直流电，是决定充电效率的关键设备。
目前，市场上大多的电动车充电设备主要是3.3KW和6.6KW的小功率充电设备，当电动车电池没电时，需要较长的时间进行充电。而随着电动卡车、电动物流车等大功率电动车的出现，如果使用这种小功率的充电设备进行充电，则需要更久的充电时长，已经不能满足大功率电动车的充电需求。因此，需要提供一种新的充电设备，以能够满足大功率电动车的充电需求。
发明内容
本申请提供一种充电设备及其控制方法，以解决现有的充电设备无法满足大功率充电需求的问题。
一种实施例中提供一种充电设备，包括充电模块和控制模块；
所述充电模块包括电能输入端口和至少两路直流电输出支路，所述至少两路直流电输出支路用于与电池的充电端连接，为电池提供适配的直流电信号，所述充电模块通过所述电能输入端口接入交流电，在所述控制模块的控制下将所述交流电转换为至少一路直流电信号输出；
所述控制模块包括充电控制端和通信端，所述通信端用于与对电池进行监控的电池管理系统通信连接，所述充电控制端与充电模块连接，所述控制模块用于当判断出充电设备的工作状态为充电状态时，从所述电池管理系统实时获取电池所需的充电功率，根据电池所需的充电功率通过所述充电控制端控制所述充电模块将所述交流电转换为一路或至少两路直流电信号输出给电池，以适配于电池所需的充电功率。
进一步的，所述充电设备还包括温度检测模块，所述温度检测模块用于检测充电设备的工作温度，并将所述工作温度发送给控制模块；
所述控制模块还用于判断所述工作温度是否大于预设的温度阈值，当所述工作温度大于所述温度阈值时，控制所述充电模块将所述交流电进行至少两路的轮流转换并轮流输出得到的至少两路直流电信号给电池。
依据上述实施例的充电设备，其充电模块包括电能输入端口和至少两路直流电输出支路，可以通过电能输入端口接入交流电，在控制模块的控制下将交流电转换为至少一路直流电信号输出；其控制模块在判断出充电设备的工作状态为充电状态时，从电池管理系统实时获取电池所需的充电功率，根据电池所需的充电功率控制充电模块将交流电转换为一路或至少两路直流电信号输出给电池，以适配于电池所需的充电功率。由于在充电过程中，可以从电池管理系统实时获取电池所需的充电功率，根据电池所需的充电功率将交流电转换为适配于电池所需的充电功率的一路或至少两路直流电信号输出给电池，能够以适配于电池所需的充电功率为电池充电，从而能够满足各种功率的充电需求，提高了对电池充电的效率。进一步的，充电设备还可以通过温度检测模块实时检测充电设备的工作温度，控制模块在判断出该工作温度大于温度阈值时，控制充电模块将交流电进行至少两路的轮流转换并轮流输出得到的至少两路直流电信号给电池，在充电设备温度较高时起到降温的作用，能够避免充电设备因为器件温度过高而导致器件损坏的问题。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种充电设备的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种充电设备的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的又一种充电设备的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种充电设备的控制方法的流程图；
图5为本申请实施例提供的一种具体的充电设备的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种具体的充电设备的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
在本发明实施例中，当充电设备为电池充电时，从电池管理系统实时获取电池所需的充电功率，根据电池所需的充电功率控制充电模块将交流电转换为一路或至少两路直流电信号输出给电池，以适配于电池所需的充电功率。
实施例一：
请参考图1，为本申请实施例提供的一种充电设备的结构示意图，该充电设备包括充电模块01和控制模块02。
其中，充电模块01包括电能输入端口AC1和至少两路直流电输出支路，该至少两路直流电输出支路用于与电池的充电端U1连接，为电池提供适配的直流电信号。充电模块01通过电能输入端口AC1接入交流电，在控制模块02的控制下将交流电转换为至少一路直流电信号输出。
控制模块02包括充电控制端C1和通信端E，通信端E用于与对电池进行监控的电池管理系统（BMS）通信连接，充电控制端C1与充电模块01连接，控制模块02在判断出充电设备的工作状态为充电状态时，从电池管理系统实时获取电池所需的充电功率，根据电池所需的充电功率通过充电控制端C1控制充电模块01将通过电能输入端口AC1获取的交流电转换为一路或至少两路直流电信号输出给电池，以适配于电池所需的充电功率。能够以适配于电池所需的充电功率为电池充电，从而能够满足各种功率的充电需求，提高了对电池充电的效率。
本申请的电池管理系统（BMS）是一套用来管理、控制和使用电池或电池组的系统，是一种用来智能化管理及维护各个电池单元的系统，可以用来防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。比如，电池可以是电池组，在电池充放电过程中，BMS系统可以实时采集电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池组的总电压等，防止电池发生过充电或过放电现象。在本申请实施例中，BMS系统可以与控制模块02进行通信，比如可以通过CAN总线进行通信。
具体的，控制模块02在判断出电池所需的充电功率大于预设功率时，可以认为电池所需的充电功率为大功率，此时，控制模块02通过充电控制端C1控制充电模块01将通过电能输入端口AC1获取的交流电转换为至少两路直流电信号输出给电池；在判断出电池所需的充电功率小于或等于预设功率时，可以认为电池所需的充电功率为小功率，此时，控制模块02控制充电模块01将通过电能输入端口AC1获取到的交流电转换为单路适配于电池所需的充电功率的直流电信号输出给电池。
如图1所示，以充电模块01包括两路直流电输出支路DC1和DC2为例，在电池充电过程中，控制模块02可以通过CAN总线与BMS系统通信，从BMS系统获取电池所需的充电功率，然后对电池所需的充电功率进行判断，当电池所需的充电功率大于预设功率时，控制充电模块01将通过电能输入端口AC1获取的交流电转换为两路直流电信号并通过DC1和DC2输出给电池，以适配于电池所需的充电功率。当电池所需的充电功率小于或等于预设功率时，控制模块02控制充电模块01将通过电能输入端口AC1获取的交流电转换为一路适配于电池所需的充电功率的直流电信号，比如可以将DC1作为单路直流电输出时的支路，则控制模块02控制充电模块01将交流电转换为一路直流电信号并通过DC1输出给电池。其中的预设功率可以根据DC1和DC2所能输出的直流电信号中的最大功率来确定，比如， DC1和DC2所能输出的直流电信号的最大功率相同，则可以将该最大功率设定为预设功率；再比如，DC1和DC2所能输出的直流电信号的最大功率不同，DC1能输出信号的最大功率大于DC2能输出信号的最大功率，则可以以DC1支路为基准，将其最大功率设定为预设功率，当电池所需的充电功率小于或等于预设功率时，单独输出DC1路直流电信号。
实际应用中，本申请的充电设备可以是车载充电设备，比如可以用在电动汽车、电动卡车、电动物流车等电动车上，充电模块01可以通过电能输入端口AC1与电网连接，获取电网的高压交流电，比如，电网可以提供三相380V的高压交流电，此时，充电模块01在控制模块02的控制下将电网的高压交流电转换为至少一路低压直流电信号输出给电池，为电动车充电。
实际应用中，控制模块02可以在检测到电能输入端口AC1接入交流电且从电池管理系统获取到电池处于未饱和状态时，确定出充电设备的工作状态为充电状态。
实际应用中，在充电过程中，控制模块02还用于在接收到电池管理系统发送的停止充电指令时，控制充电模块01停止为电池充电。比如，电池管理系统监测到电池已经充满电时，可以通过CAN总线向控制模块02发送停止充电指令，控制模块02接收到停止充电指令时，控制充电模块01停止为电池充电。
本实施例提供的充电设备，充电模块通过电能输入端口接入交流电，在充电设备的工作状态为充电状态时，控制模块从电池管理系统实时获取电池所需的充电功率，根据电池所需的充电功率控制充电模块将交流电转换为一路或至少两路直流电信号输出给电池，以适配于电池所需的充电功率，能够以适配于电池所需的充电功率为电池充电，从而能够满足各种功率的充电需求，提高了对电池充电的效率。具体的，控制模块在判断出电池所需的充电功率大于预设功率时，控制充电模块将交流电转换为至少两路直流电信号输出给电池，以适配于电池所需的充电功率，能够在电池所需的充电功率为大功率时，采用至少两路输出直流电信号的方式获得电池所需的充电功率，以此为电池充电，从而满足大功率的充电需求，提高了对电池充电的效率；控制模块在判断出电池所需的充电功率小于预设功率时，控制充电模块将交流电转换为单路适配于电池所需的充电功率的直流电信号，以此为电池充电，从而满足小功率的充电需求；能够以适配于电池所需的充电功率为电池充电，同时满足了大功率充电和小功率充电的要求。
实施例二：
基于实施例一，本实施例提供另一种充电设备，其结构示意图参见图2，与实施例一所述的充电设备相比，本实施例的充电设备还包括温度检测模块03。其中，充电模块01可以实现如实施例一所述的功能。
温度检测模块03用于检测充电设备的工作温度，并将该工作温度发送给控制模块02。
控制模块02除了实现如实施例一所述的功能外，还用于判断温度检测模块03输出的充电设备的工作温度是否大于预设的温度阈值，当充电设备的工作温度大于温度阈值时，控制模块02控制充电模块01将通过电能输入端口AC1获取的交流电进行至少两路的轮流转换，并控制充电模块01轮流输出得到的至少两路直流电信号给电池。
实际应用中，本申请的充电设备可以是车载充电设备，充电模块01可以通过电能输入端口AC1与电网连接，获取电网的高压交流电，控制模块02在判断出充电设备的工作温度大于温度阈值时，控制充电模块01将该高压交流电进行至少两路的轮流转换并轮流输出得到的至少两路低压直流电信号给电池。
例如，以充电模块01通过电能输入端口AC1与电网连接、包括两路直流电输出支路DC1和DC2为例，充电设备在充电过程中，温度检测模块03实时检测充电设备本体的工作温度，并将该工作温度输出给控制模块02，控制模块02判断该工作温度是否大于预设的温度阈值，当该工作温度大于温度阈值时，控制模块02控制充电模块01将从电网获取的高压交流信号交错转换为两路低压直流信号并通过DC1和DC2交错输出给电池。比如在第一个预设周期通过DC1支路输出低压直流信号，下一个预设周期通过DC2支路输出低压直流信号，再一个预设周期又通过DC1支路输出低压直流信号，这样，通过交错转换输出，可以使相关器件得到轮流休息，起到降温的作用。当控制模块02判断出工作温度小于或等于温度阈值时，保持当前的单路输出状态或至少两路输出状态，或切换为单路输出或至少两路输出。比如，当前充电设备仅通过DC1支路为电池充电，当控制模块02判断出充电设备的工作温度大于温度阈值时，通过DC1和DC2交错给电池充电，当控制模块02又判断出充电设备的工作温度小于温度阈值，则继续通过DC1支路为电池充电；再比如，充电模块01当前处于DC1和DC2两路支路交错输出状态，当控制模块02又判断出充电设备的工作温度小于温度阈值，则控制充电模块01转为单路输出，比如仅通过DC1支路为电池充电。如此，可实时监控充电设备本体的工作温度，当工作温度较高时，控制充电模块01至少两路轮流输出低压直流信号给电池，达到降温的目的。
本实施例提供的充电设备，除可以实现如实施例一所述的功能和作用外，还可以在充电过程中实时监测充电设备的工作温度，当判断出该工作温度大于预设的温度阈值时，认为充电设备的工作温度过高，此时控制充电模块至少两路轮流输出直流电信号，起到降温的作用。本实施例的方案可以随时根据充电设备本体的工作温度，实时调整为单路输出、至少两路输出或至少两路轮流输出，可以在充电设备温度较高时及时进行降温，避免了充电设备因为器件温度过高而导致器件损坏的问题，从而起到保护充电设备的作用，保证了充电的安全性。
实施例三：
基于实施例一，本实施例提供又一种充电设备，其结构示意图参见图3，与实施例一所述的充电设备相比，本实施例的充电设备还包括放电模块04，放电模块04包括放电端F和电能输出端口AC2，放电端F用于与电池连接，电能输出端口AC2用于与外部的待充电设备连接。当有待充电设备需要充电时，可以将该待充电设备连接到电能输出端口AC2，其中的待充电设备比如可以是其他电动车、电器设备等用电设备。
其中，充电模块01可以实现如实施例一所述的功能。
控制模块02还包括放电控制端C2，控制模块02除了实现如实施例一所述的功能外，还用于当判断出充电设备的工作状态为放电状态时，通过通信端E向电池管理系统发送放电指令，以使电池管理系统控制电池向放电模块04输出放电电压信号。一种实施例中，控制模块02可以是在检测到电能输出端口AC2连接有待充电设备且从电池管理系统获取到电池处于非亏电状态时，确定出充电设备的工作状态为放电状态。
放电模块04用于在控制模块02的控制下将电池输出的放电电压信号转换为适配于待充电设备的充电功率的高压交流信号，并将该高压交流信号通过电能输出端口AC2输出给外部的待充电设备，实现对待充电设备的充电。
实际应用中，在放电过程中，控制模块02还用于在检测到外部的待充电设备已充满电时，向电池管理系统发送停止放电指令，以使电池停止放电；或者，控制模块02从电池管理系统获取到电池已达到放电极限时，停止放电模块04的放电动作。
本实施例提供的充电设备，除可以实现如实施例一所述的功能和作用外，还可以通过控制放电模块为外部的待充电设备进行充电。当有待充电设备需要充电时，可以将该待充电设备连接至电能输出端口，充电设备通过放电控制使电池放电，并进行直流电压信号至高压交流信号的转换，实现对待充电设备进行充电。该实施例中的充电设备可以作为电动车的车载充电设备，电池为电动车的电池，通过车载充电设备的充放电控制，不仅可以实现对电动车电池的充电，还可以当其它电动车在行驶过程中没有电时，实现对其他电动车进行充电，避免了需要拖车充电的情况，帮车主节省了用车费用，提升了其他电动车车主的用车体验。
基于上述各实施例的充电设备，以充电设备是电动车的车载充电设备为例，本申请还提供一种充电设备的控制方法，该方法可以被上述实施例所述的充电设备的控制模块02或处理器执行，其流程图参见图4，该方法可以包括如下步骤：
步骤101：获取电池所需的充电功率。
当充电设备的工作状态为充电状态时，从电池管理系统实时获取电池所需的充电功率。一种具体的实施例中，可以在检测到电能输入端口AC1与电网连接且从电池管理系统获取到电池处于未饱和状态时，确定出充电设备的工作状态为充电状态，此时从电池管理系统实时获取电池所需的充电功率。
步骤102：判断电池所需的充电功率是否大于预设功率。
判断电池所需的充电功率是否大于预设功率，若大于预设功率时，认为是大功率，则执行步骤103；若电池所需的充电功率小于或等于预设功率时，认为是小功率，则执行步骤104。
步骤103：输出至少两路低压直流信号给电池。
当电池所需的充电功率大于预设功率时，控制充电模块01将从电网获取的高压交流信号转换为至少两路低压直流信号输出给电池，以适配于电池所需的充电功率。
步骤104：输出单路低压直流信号给电池。
当电池所需的充电功率小于或等于预设功率时，控制充电模块01将从电网获取的高压交流信号转换为单路适配于电池所需的充电功率的低压直流信号输出给电池。
本申请提供的充电设备的控制方法，从电池管理系统实时获取电池所需的充电功率，判断电池所需的充电功率是否大于预设功率，若大于，则根据电池所需的充电功率控制充电模块将从电网获取的高压交流信号转换为至少两路低压直流信号输出给电池，为电池充电；否则，根据电池所需的充电功率控制充电模块将从电网获取的高压交流信号转换为单路低压直流信号输出给电池，为电池充电。从而可以根据电池所需的充电功率实时调节充电方式，能够以适配于电池所需的充电功率为电池充电，同时满足了大功率充电和小功率充电的要求，提高了对电池充电的效率。
为了更加清楚地体现出本发明的目的，下面以充电模块包括两路直流电输出支路，可输出两路低压直流信号为例，在上述实施例的基础上对本发明作进一步的举例说明。
实施例四：
参考图5，是本发明实施例提供的一种具体的充电设备的结构示意图，该充电设备包括充电模块01、控制模块02、温度检测模块03和放电模块04。
其中，充电模块01的电能输入端口AC1用于与电网连接，放电模块04的电能输出端口AC2用于与外部的待充电设备连接，温度检测模块03用于检测充电设备的工作温度并将该工作温度发送给控制模块02。
充电模块01包括AC-DC转换器11和DC-DC转换单元12。其中，AC-DC转换器11与电能输入端口AC1连接，用于通过电能输入端口AC1接入交流电，并对该交流电进行交流至直流的转换，得到第一直流信号。DC-DC转换单元12用于在控制模块02的控制下将AC-DC转换器11输出的第一直流信号转换为适配于电池的直流电信号。
例如，充电设备作为电动车的车载充电设备为电动车的电池充电时，AC-DC转换器11可以通过电能输入端口AC1与电网连接，获取电网的高压交流电信号，然后对该高压交流电信号进行交流至直流的转换，得到高压直流电信号输出给DC-DC转换单元12。DC-DC转换单元12在控制模块02的控制下可以将该高压直流电信号转换为适配于电池的低压直流电信号。
实际应用中，充电模块01还可以包括功率因数校正单元，该功率因数校正单元用于对AC-DC转换器11的功率因数进行校准，提高AC-DC转换器11的转换功率，解决AC-DC转换器11补偿电压和电流的同相问题、补偿整流滤波电路的EMI（电磁干扰）和EMC（电磁兼容）问题等，其可以采用现有的PFC技术来实现。一种实施例中，AC-DC转换器11也可以采用具有功率因数校正（PFC）功能的AC-DC转换器。
具体的，DC-DC转换单元12包括至少两个DC-DC转换器，在本实施例中，以DC-DC转换单元12包括两个DC-DC转换器DC-DC1和DC-DC2为例来进行说明。在本发明中，DC-DC1和DC-DC2可以选择PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）控制型DC-DC转换器，可以实现电压转换和稳压输出，PWM控制型DC-DC转换器的转换效率高，而且具有良好的输出电压纹波和噪声。DC-DC1和DC-DC2的输入端分别与AC-DC转换器11的输出端连接，DC-DC1的输出端DC1和DC-DC2的输出端DC2与电池的充电端U1连接，通过U1向电池充电。控制模块02的充电控制端C1可以包括两个控制端，一个用来控制DC-DC1，另一个用来控制DC-DC2。
在充电过程中，控制模块02具体用于当判断出电池所需的充电功率大于预设功率时，同时向DC-DC1和DC-DC2输出PWM控制信号，以控制DC-DC1和DC-DC2同时进行第一直流信号至适配于电池的直流电信号的转换，实时采集DC-DC1和DC-DC2的输出功率，将该输出功率与电池所需的充电功率进行比较，根据比较结果实时调整输出给DC-DC1和DC-DC2的PWM控制信号，以此调节DC-DC1和DC-DC2输出的直流电信号的功率，使DC-DC1和DC-DC2输出的直流电信号适配于电池所需的充电功率。一种实施例中，DC-DC1和DC-DC2输出的两路直流电信号可以是完全相同的两路信号，比如，电池所需的充电功率为22kW，则可以控制DC-DC1和DC-DC2将AC-DC转换器11输出的第一直流信号均转换为11kW的直流电信号并输出给电池，以适配于电池所需的充电功率来为电池充电。控制模块02在判断出电池所需的充电功率小于或等于预设功率时，仅向一个DC-DC转换器输出PWM控制信号以控制该DC-DC转换器进行第一直流信号至适配于电池的直流电信号的转换，实时采集该DC-DC转换器的输出功率，将该输出功率与电池所需的充电功率进行比较，根据比较结果实时调整输出给该DC-DC转换器的PWM控制信号，使该DC-DC转换器输出的直流电信号适配于电池所需的充电功率。比如，仅向DC-DC1输入相应的PWM控制信号而不向DC-DC2输入PWM控制信号。
放电模块04包括谐振单元41和逆变单元42，其中，谐振单元41的输入端连接至放电模块04的放电端F，该谐振单元41用于在控制模块02的控制下将电池输出的放电电压信号转换为适配于待充电设备的充电功率的额定直流电压信号，并将该额定直流电压信号输出给逆变单元42。实际应用中，该谐振单元41可以是通过频率调节来实现输出电压恒定的谐振电路，比如可以是由2个电感和1个电容组成的LLC谐振电路。逆变单元42的输出端与放电模块04的电能输出端口AC2连接，逆变单元42用于将谐振单元41输出的额定直流电压信号转换为高压交流信号。实际应用中，该逆变单元42可以由逆变电路或逆变器实现。
具体的，在放电过程中，控制模块02获取待充电设备的充电功率，实时采集谐振单元41输出的直流电压信号的功率，将该直流电压信号的功率与待充电设备的充电功率进行比较，根据比较结果输出相应的PWM控制信号给谐振单元41，以控制谐振单元41输出适配于待充电设备的充电功率的额定直流电压信号。比如，待充电设备的充电功率为20kW，控制模块02采集到谐振单元41当前输出的电压信号的功率为18kW，未达到待充电设备所需的20kW，则根据这样的比较结果输出相应的PWM控制信号给谐振单元41，调节谐振单元41的参数，使其能够将电池输出的放电电压信号转换为20kW的额定直流电压信号。
基于图5所示的充电设备，请参考图6，是本申请提供的一种具体的充电设备的控制方法的流程图，该方法以充电模块01通过电能输入端口AC1与电网连接、且包括两路直流电输出支路DC1和DC2为例来进行说明，如图6所示，该方法可以包括如下步骤：
步骤201：初始化。
充电设备低压上电后进行系统初始化，比如充电模块01、控制模块02、温度检测模块03和放电模块04等模块的参数初始化和端口初始化等，以及与电池管理系统（BMS）进行CAN通信的初始化等。
步骤202：判断充电设备处于充电状态还是放电状态。
系统初始化后，控制模块02判断充电设备处于充电状态还是放电状态，也就是判断是需要电池充电还是放电。若判断出充电设备处于充电状态，则执行步骤203至步骤211；若判断出充电设备处于放电状态，则执行步骤212至步骤214。
具体的，控制模块02可以在检测到电能输入端口AC1与电网连接且从电池管理系统获取到电池处于未饱和状态时，确定出充电设备的工作状态为充电状态，也即判断出要给电池充电；可以在检测到电能输出端口AC2连接有待充电设备且从电池管理系统获取到电池处于非亏电状态时，确定出充电设备的工作状态为放电状态，也即判断出需要电池放电。
步骤203：获取电池所需的充电功率。
控制模块02判断出充电设备的工作状态为充电状态时，与BMS进行通信，比如可以通过CAN总线进行通信，控制模块02从BMS获取电池所需的充电功率。具体的，控制模块02根据充电设备自身的工况，发送最大输出功率给BMS，BMS根据该最大输出功率以及监测到的电池需要的充电功率，确定出电池所需的充电功率。例如，BMS监测到电池需要的充电功率是20kW，而充电设备的最大输出功率是15kW，则BMS将15kW确定为电池所需的充电功率；再比如，BMS监测到电池需要的充电功率是20kW，而充电设备的最大输出功率是25kW，则BMS将20kW确定为电池所需的充电功率；以此可以保证充电设备的正常工作和安全充电。
步骤204：判断电池所需的充电功率是否大于预设功率。
BMS确定好电池所需的充电功率之后，充电设备开始进入PFC（Power FactorCorrection，功率因数校正）校准阶段，对AC-DC转换器11的功率因数进行校准，同时，AC-DC转换器11对从电网获取的高压交流信号进行交流至直流的转换，得到高压直流信号，然后将该高压直流信号输出给DC-DC转换单元12进行高压至低压直流信号的转换，充电设备进入充电阶段。控制模块02从BMS获取到电池所需的充电功率之后，判断电池所需的充电功率是否大于预设功率，当电池所需的充电功率大于预设功率时，执行步骤205，否则执行步骤206。
步骤205：输出双路低压直流信号给电池。
控制模块02判断出电池所需的充电功率大于预设功率时，认为需要进行大功率充电，此时，控制模块02根据电池所需的充电功率控制DC-DC转换单元12输出双路低压直流信号给电池。具体的，控制模块02根据电池所需的充电功率实时调节输入到DC-DC1和DC-DC2的PWM控制信号，控制DC-DC1和DC-DC2同时输出低压直流信号，使DC-DC1和DC-DC2输出的低压直流信号在电池的充电端汇聚后适配于电池所需的充电功率。
步骤206：输出单路低压直流信号给电池。
控制模块02判断出电池所需的充电功率小于或等于预设功率时，认为需要进行小功率充电，此时，控制模块02根据电池所需的充电功率控制DC-DC转换单元12单路输出低压直流信号给电池。具体的，控制模块02根据电池所需的充电功率实时调节输入给DC-DC1和DC-DC2的PWM控制信号，以控制DC-DC1和DC-DC2中的一个输出低压直流信号，比如仅向DC-DC1输入相应的PWM控制信号而不向DC-DC2输入PWM控制信号，这时仅DC-DC1工作，可以控制DC-DC1将AC-DC转换器11输出的高压直流信号转换为适配于电池所需的充电功率的低压直流电信号并输出给电池，。
如此，在充电设备充电过程中，控制模块02能够实时根据BMS的状态实时调整对应的PWM控制信号，从而调节充电设备输出给电池的充电功率，使输出给电池的充电功率适配于电池所需的充电功率，既可以满足小功率充电的需求，又可以满足大功率充电的需求。
充电设备在充电过程中还执行如下的步骤207至步骤211：
步骤207：采集充电设备的工作温度。
在充电设备的充电过程中，控制模块02还通过温度检测模块03实时采集充电设备的工作温度。
步骤208：判断工作温度是否大于预设的温度阈值。
控制模块02获取到充电设备的工作温度后，判断该工作温度是否大于预设的温度阈值，若大于，则执行步骤209，否则执行步骤210。
步骤209：两路交错输出低压直流信号给电池。
控制模块02判断出充电设备的工作温度大于温度阈值时，认为充电设备本体温度过高，此时，控制模块02控制DC-DC1和DC-DC2交错输出低压直流信号给电池。具体的，控制模块02可以调节分别输入到DC-DC1和DC-DC2的PWM控制信号，比如在第一个预设周期内仅向DC-DC1输入相应的PWM控制信号，以控制DC-DC1输出低压直流信号，在下一个预设周期内仅向DC-DC2输入相应的PWM控制信号，以控制DC-DC2输出低压直流信号，在又一个预设周期内继续仅向DC-DC1输入相应的PWM控制信号，以控制DC-DC1输出低压直流信号，如此循环交错，直至充电设备的工作温度小于或等于温度阈值。当在进行双路交错输出过程中，充电设备的工作温度降到了小于或等于温度阈值时，控制模块02继续根据电池所需的充电功率控制充电模块01进行单路输出或双路输出。
如此，通过两路交错输出可以使充电设备的本体温度降下来，从而起到保护充电设备的作用。在充电设备进行小功率充电时，不仅可以起到保护充电设备的作用，还能保证充电设备能按照BMS要求的充电功率进行充电，起到保护电池的作用。
步骤210：保持当前的输出状态。
在充电过程中，控制模块02获取到充电设备的工作温度后，若判断出充电设备的工作温度小于或等于温度阈值，则保持当前的单路输出状态或双路输出状态。
步骤211：电池充满电时停止充电。
在充电过程中，电池管理系统监测到电池已经充满电时，可以通过CAN总线向控制模块02发送停止充电指令，控制模块02接收到停止充电指令时，控制充电模块01停止为电池充电。
步骤212：向电池管理系统发送放电指令。
控制模块02判断出充电设备的工作状态为放电状态时，可以通过CAN总线与BMS进行通信，向BMS发送放电指令
步骤213：给待充电设备充电。
BMS接收到放电指令时，控制电池向放电模块04的谐振单元41输出放电电压信号，开始给待充电设备进行充电。具体的，在充电过程中，控制模块02获取待充电设备的充电功率，实时采集谐振单元41输出的直流电压信号的功率，将该直流电压信号的功率与待充电设备的充电功率进行比较，根据比较结果输出相应的PWM控制信号给谐振单元41，以实时控制谐振单元42输出适配于待充电设备的充电功率的额定直流电压信号。这样，在对待充电设备进行充电的过程中，通过实时调节用来控制谐振单元41的PWM控制信号，可以实时调整放电模块04输出的电压信号的功率，使该功率适配于待充电设备的充电功率。
步骤214：待充电设备充满电或电池达到放电极限时停止放电。
在对待充电设备进行充电的过程中，控制模块02在检测到待充电设备已充满电时向BMS发送停止放电指令，BMS接收到停止放电指令时使电池停止放电，充电设备停止为待充电设备充电；或者，当BMS监测到电池已达到了放电的极限时，BMS向控制模块02发送停机指令，控制模块02接收到停机指令时停止为待充电设备充电，电池停止放电。
本实施例以充电模块输出双路低压直流信号为例来进行说明，但并不用于限制本发明，在实际应用中，充电模块可以包括至少两个DC-DC转换器，可以输出至少两路低压直流信号。当输出至少两路低压直流信号时，其工作原理可以类比于输出双路低压直流信号。
本实施例提供的充电设备及其控制方法，一方面，在对电池进行充电的过程中，从BMS实时获取电池所需的充电功率，当电池所需的充电功率大于预设功率时，根据电池所需的充电功率控制充电模块进行双路输出，当电池所需的充电功率小于或等于预设功率时，根据电池所需的充电功率控制充电模块进行单路输出，能够根据电池所需的充电功率实时调节充电方式，以适配于电池所需的充电功率为电池充电，同时满足了大功率充电和小功率充电的要求，提高了对电池充电的效率。另一方面，充电设备能够将电池输出的直流电压信号转换为待充电设备充电所需的交流电压信号，实现电池为外部的待充电设备充电，在对待充电设备进行充电的过程中，可以实时根据待充电设备的充电功率调节用来控制谐振单元的PWM控制信号，以实时调整放电模块输出的电压信号的功率，使该功率适配于待充电设备的充电功率，可以满足大功率待充电设备的充电需求。再者，在对电池进行充电的过程中，可以实时监测充电设备本体的工作温度，当该工作温度大于预设的温度阈值时，控制充电模块进行双路交错输出，直至充电设备的工作温度小于或等于温度阈值，能够在充电设备温度较高时及时进行降温调整，起到保护充电设备的作用，保证了充电的安全性。
本发明提出的充电设备可以用在电动车上，作为电动车的车载充电机，能够满足日益增加的大功率电动物流车、电动卡车等大功率电动车的需求，比如可以实现22KW车载充电机。采用本发明方案实现的车载充电机不仅能进行快速充电，还能在其他电动车或者其他设备没有电时对电池输出的电压信号进行直流转交流的变换，给其他电动车或电器设备进行充电。而且，随着对设备器件的热性能要求越来越高，采用本申请的方案，通过对工作温度的监测和信号的交错输出控制，可以很好地避免车载充电机因为器件温度过高而导致的器件损坏的问题，从而保证了充电的安全性。
目前，很多电气设备都是大功率设备，具有输出电流大等特性，本发明提出的方案不仅可以适用于车载充电机等充电设备，还能适用于DCDC变换器等大电流充电设备。
本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (8)

1.一种车载充电设备，其特征在于，包括充电模块和控制模块；
所述充电模块包括电能输入端口和至少两路直流电输出支路，所述至少两路直流电输出支路用于与电池的充电端连接，为电池提供适配的直流电信号，所述充电模块通过所述电能输入端口接入交流电，在所述控制模块的控制下将所述交流电转换为至少一路直流电信号输出；所述充电模块包括AC-DC转换器和DC-DC转换单元，所述AC-DC转换器与所述电能输入端口连接，用于通过所述电能输入端口接入交流电，对所述交流电进行交流至直流的转换，得到第一直流信号；所述DC-DC转换单元包括至少两个DC-DC转换器，所述DC-DC转换器的输入端与所述AC-DC转换器的输出端连接，在所述控制模块的控制下将所述第一直流信号转换为适配于电池的直流电信号，所述DC-DC转换器的输出端用于与电池的充电端连接；
所述控制模块包括充电控制端和通信端，所述通信端用于与对电池进行监控的电池管理系统通信连接，所述充电控制端与充电模块连接，所述控制模块用于当判断出充电设备的工作状态为充电状态时，从所述电池管理系统实时获取电池所需的充电功率，根据电池所需的充电功率通过所述充电控制端控制所述充电模块将所述交流电转换为一路或至少两路直流电信号输出给电池，以适配于电池所需的充电功率；
所述充电设备还包括温度检测模块，所述温度检测模块用于实时检测充电设备的工作温度，并将所述工作温度发送给控制模块；
所述控制模块还用于判断所述工作温度是否大于预设的温度阈值，当所述工作温度大于所述温度阈值时，控制所述充电模块将所述交流电进行至少两路的轮流转换并轮流输出得到的至少两路直流电信号给电池；当所述DC-DC转换单元包括两个DC-DC转换器时，所述控制模块如果判断温度检测模块输出的充电设备的工作温度大于温度阈值，则在第一个预设周期控制第一DC-DC转换器输出低压直流信号给电池充电，下一个预设周期控制第二DC-DC转换器输出低压直流信号给电池充电，再一个预设周期又控制第一DC-DC转换器输出低压直流信号给电池充电；当控制模块判断温度检测模块输出的充电设备的工作温度小于或等于温度阈值时，保持当前的单路输出状态或至少两路输出状态，或根据所述电池管理系统实时获取电池所需的充电功率切换为单路输出或至少两路输出。
2.如权利要求1所述的充电设备，其特征在于，所述控制模块具体用于：当判断出电池所需的充电功率大于预设功率时，通过所述充电控制端控制所述充电模块将所述交流电转换为至少两路直流电信号输出给电池；当判断出电池所需的充电功率小于或等于所述预设功率时，通过所述充电控制端控制所述充电模块将所述交流电转换为一路直流电信号输出给电池。
3.如权利要求1所述的充电设备，其特征在于，所述AC-DC转换器为具有功率因数校正功能的AC-DC转换。
4.如权利要求1所述的充电设备，其特征在于，所述DC-DC转换器为PWM控制型DC-DC转换器，所述DC-DC转换器的输入端与所述AC-DC转换器的输出端连接，所述DC-DC转换器的输出端用于与电池的充电端连接；
所述控制模块具体用于当判断出电池所需的充电功率大于预设功率时，同时向至少两个DC-DC转换器输出PWM控制信号以控制至少两个DC-DC转换器同时进行第一直流信号至适配于电池的直流电信号的转换，实时采集所述至少两个DC-DC转换器的输出功率，将该输出功率与电池所需的充电功率进行比较，根据比较结果实时调整输出给所述至少两个DC-DC转换器的PWM控制信号，使所述至少两个DC-DC转换器输出的直流电信号适配于电池所需的充电功率；所述控制模块在判断出电池所需的充电功率小于或等于预设功率时，仅向一个所述DC-DC转换器输出PWM控制信号以控制该DC-DC转换器进行第一直流信号至适配于电池的直流电信号的转换，实时采集该DC-DC转换器的输出功率，将该输出功率与电池所需的充电功率进行比较，根据比较结果实时调整输出给该DC-DC转换器的PWM控制信号，使该DC-DC转换器输出的直流电信号适配于电池所需的充电功率。
5.如权利要求1至4中任一项所述的充电设备，其特征在于，所述交流电为电网的高压交流电，所述充电模块在所述控制模块的控制下将电网的高压交流电转换为至少一路低压直流电信号输出给电池。
6.如权利要求1所述的充电设备，其特征在于，还包括放电模块，所述放电模块包括放电端和电能输出端口，所述放电端用于与电池连接，所述电能输出端口用于与外部的待充电设备连接；
所述控制模块还包括放电控制端，所述控制模块还用于当判断出充电设备的工作状态为放电状态时，通过所述通信端向所述电池管理系统发送放电指令，以使所述电池管理系统控制电池向所述放电模块输出放电电压信号；
所述放电模块用于在所述控制模块的控制下将所述放电电压信号转换为适配于待充电设备的充电功率的交流信号，并将该交流信号通过所述电能输出端口输出给外部的待充电设备。
7.如权利要求6所述的充电设备，其特征在于，所述放电模块包括谐振单元和逆变单元；
所述谐振单元的输入端连接至放电模块的放电端，所述谐振单元用于在所述控制模块的控制下将所述放电电压信号转换为适配于待充电设备的充电功率的额定直流电压信号；
所述逆变单元的输出端连接至放电模块的电能输出端口，所述逆变单元用于将谐振单元输出的额定直流电压信号转换为高压交流信号；
所述控制模块具体用于获取所述待充电设备的充电功率，实时采集所述谐振单元输出的直流电压信号的功率，将该直流电压信号的功率与待充电设备的充电功率进行比较，根据比较结果输出相应的PWM控制信号给所述谐振单元，以控制所述谐振单元输出适配于待充电设备的充电功率的额定直流电压信号。
8.如权利要求6所述的充电设备，其特征在于，所述控制模块还用于：在检测到所述电能输入端口接入交流电且从所述电池管理系统获取到电池处于未饱和状态时，确定出充电设备的工作状态为充电状态；在检测到电能输出端口连接有待充电设备且从所述电池管理系统获取到电池处于非亏电状态时，确定出充电设备的工作状态为放电状态。
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