CN113328484A - 一种充电模块、充电控制方法及装置 - Google Patents

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梁舒展
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Abstract

本发明公开了一种充电模块，包括：电压转换电路、n‑1个第一双触点继电器和n‑1个第二双触点继电器；其中，n为大于或等于2的正整数；电压转换电路包括n个转换输出；本发明利用第一双触点继电器和第二双触点继电器的设置，能够通过对第一双触点继电器和第二双触点继电器的导通控制，控制DC/DC转换电路输出的串、并联形式，拓宽了的充电模块的输出电压范围；并且第一双触点继电器和第二双触点继电器能够实现互锁逻辑，避免了继电器粘连时，母线的短路风险，保证充电模块的使用安全。此外，本发明还公开了一种充电控制方法及装置，同样具有上述有益效果。

Description

一种充电模块、充电控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种充电模块、充电控制方法及装置。
背景技术
目前，由于不同负载所需求的充电电压的大多不同，为了满足不同负载的充电电压要求，充电模块需要实现宽电压范围输出。
现有技术中，为了实现充电模块的宽电压范围输出，往往通过单触点继电器投切的方式切换充电模块中电压转换电路输出的串、并联形式；然而，由于继电器的切换可能会出现粘连的情况，使得现有的单触点继电器在发生粘连时，会出现母线短路的情况，造成器件损坏。因此，如何能够在保证充电模块的宽电压范围输出的基础上，避免母线短路的风险，保证充电模块的使用安全，是现今急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种充电模块、充电控制方法及装置，以在保证充电模块的宽电压范围输出的基础上，避免母线短路的风险，保证充电模块的使用安全。
为解决上述技术问题，本发明提供一种充电模块，包括：电压转换电路、n-1个第一双触点继电器和n-1个第二双触点继电器；其中，n为大于或等于2的正整数；
所述电压转换电路包括n个转换输出，第i个转换输出的正输出端通过第i个第一双触点继电器的动触点和第一静触点与第i+1个转换输出的正输出端连接，第i个转换输出的负输出端通过第i个第二双触点继电器的动触点和第一静触点与第i+1个转换输出的负输出端连接；第i个第一双触点继电器的第二静触点与第i个第二双触点继电器的第二静触点连接；i为小于或等于n-1的正整数。
可选的，所述电压转换电路具体为DC/DC转换电路或AC/DC转换电路时，所述充电模块还包括：第三双触点继电器、第一开关管、第一电容器和电感器；
其中，第1个第一双触点继电器的第二静触点通过所述第三双触点继电器的动触点和第二静触点与第1个第二双触点继电器的第二静触点连接，所述第三双触点继电器的动触点和第二静触点通过所述第一开关管连接，第1个转换输出的正输出端和第1个第一双触点继电器连接的公共端依次通过所述电感器和所述第一电容器与第n个转换输出的正输出端和第n个第一双触点继电器连接的公共端连接；所述电感器与所述第一电容器连接的公共端和所述第n个转换输出的正输出端与所述第一电容器连接的公共端分别作为所述充电模块的正输出端和负输出端，用于为连接的负载充电。
可选的，该充电模块还包括：n-1个第一二极管和n-1个第二二极管；
其中，所述第i个转换输出的正输出端分别与第i个第一双触点继电器的第一静触点和第i个第一二极管的阴极连接，第i+1个转换输出的正输出端分别与第i个第一双触点继电器的动触点和第i个第一二极管的阳极连接；所述第i个转换输出的负输出端分别与第i个第二双触点继电器的动触点和第i个第二二极管的阴极连接，第i+1个转换输出的负输出端分别与第i个第二双触点继电器的第一静触点和第i个第二二极管的阳极连接。
可选的，该充电模块还包括：n个第二电容器；
其中，第j个第二电容器的第一端与第j个转换输出的正输出端连接，第j个第二电容器的第一端与第j个转换输出的负输出端连接；j为小于或等于n的正整数。
可选的，所述电压转换电路具体为DC/DC转换电路时，所述电压转换电路包括：m个第一开关电路、m个第二开关电路、m个第一变压器、m个第二变压器、n个第一整流电路和n个第二整流电路；其中，每个所述第一变压器和所述第二变压器均包括n个副边绕组，m为大于或等于2的正整数，每个所述第一开关电路和所述第二开关电路均包括至少一个桥臂，所述桥臂包括串联连接的2个第二开关管；
每个所述第一开关电路的第一输入端均与直流母线的正极连接，每个所述第一开关电路的第二输入端和每个所述第二开关电路的第一输入端均接地，每个所述第二开关电路的第二输入端均与直流母线的负极连接；每个所述第一开关电路的第一输出端分别与对应的第一变压器的原边绕组的第一端一对一连接，每个所述第一开关电路的第二输出端分别与对应的第一变压器的原边绕组的第二端一对一连接，每个所述第二开关电路的第一输出端分别与对应的第二变压器的原边绕组的第一端一对一连接，每个所述第二开关电路的第二输出端分别与对应的第二变压器的原边绕组的第二端一对一连接；
第k个第一变压器的第j个副边绕组的第二端与第k+1个第一变压器的第j个副边绕组的第一端连接，第1个第一变压器的第j个副边绕组的第一端与第j个第一整流电路的第一输入端连接，第m个第一变压器的第j个副边绕组的第二端与第j个第一整流电路的第二输入端连接；第k个第二变压器的第j个副边绕组的第二端与第k+1个第二变压器的第j个副边绕组的第一端连接，第1个第二变压器的第j个副边绕组的第一端与第j个第二整流电路的第一输入端连接，第m个第二变压器的第j个副边绕组的第二端与第j个第二整流电路的第二输入端连接；k为小于或等于m-1的正整数，j为小于或等于n的正整数；
第j个第一整流电路的正输出端与第j个第二整流电路的正输出端相连的公共端作为第j个转换输出的正输出端，第j个第一整流电路的负输出端与第j个第二整流电路的负输出端相连的公共端作为第j个转换输出的负输出端。
本发明还提供了一种充电控制方法，应用于如上述所述的充电模块，包括：
获取目标充电电压；
根据所述目标充电电压，确定所述充电模块的目标工作模式；其中，所述目标工作模式为串联模式或并联模式；
根据所述目标工作模式，控制所述充电模块中的第一双触点继电器和第二双触点继电器，使所述充电模块在所述目标工作模式下为负载充电。
可选的，所述根据所述目标充电电压，确定所述充电模块的工作模式，包括：
判断所述目标充电电压是否大于切换电压阈值；
若是，则确定所述目标工作模式为所述串联模式；
若否，则确定所述目标工作模式为所述并联模式。
可选的，所述充电模块包括第三双触点继电器和第一开关管时，所述根据所述目标工作模式，控制所述充电模块中的第一双触点继电器和第二双触点继电器，包括：
判断所述充电模块是否处于运行状态；
若否，则在所述目标工作模式为所述串联模式时，控制导通所述第一双触点继电器、所述第二双触点继电器和所述第三双触点继电器的动触点与第二静触点的连接；在所述目标工作模式为所述并联模式时，控制导通所述第一双触点继电器、所述第二双触点继电器和所述第三双触点继电器的动触点与第一静触点的连接；
若是，则根据所述充电模块的当前工作状态和所述目标工作模式，控制所述第一双触点继电器、所述第二双触点继电器、所述第三双触点继电器和所述第一开关管。
可选的，所述充电模块的当前工作模式和所述目标工作模式，控制所述第一双触点继电器、所述第二双触点继电器、所述第三双触点继电器和所述第一开关管，包括：
判断所述充电模块的当前工作模式是否与所述目标工作模式相同；
若与所述目标工作模式相同，则保持所述第一双触点继电器、所述第二双触点继电器和所述第三双触点继电器的导通状态；
若与所述目标工作模式不相同，则在所述目标工作模式为所述串联模式时，关闭所述充电模块中电压转换电路的开关管驱动，并控制所述第一双触点继电器和所述第二双触点继电器的动触点切换导通到与第二静触点连接；驱动控制所述第一开关管以固定开关频率且占空比从0以预设步长增长到1的方式导通；控制所述第三双触点继电器的动触点切换导通到与第二静触点连接，并在预设时间后关闭所述第一开关管的驱动；
若与所述目标工作模式不相同，则在所述目标工作模式为所述并联模式时，控制所述第三双触点继电器的动触点切换导通到与第一静触点连接，并在所述DC/DC转换电路的任一转换输出的电压与所述充电模块的第一电容器的电压之差大于预设控制电压时，控制所述第一双触点继电器和所述第二双触点继电器的动触点切换导通到与第一静触点连接。
本发明还提供了一种充电控制装置，应用于如上述所述的充电模块，包括：
获取单元，用于获取目标充电电压；
确定单元，用于根据所述目标充电电压，确定所述充电模块的目标工作模式；其中，所述目标工作模式为串联模式或并联模式；
控制单元，用于根据所述目标工作模式，控制所述充电模块中的第一双触点继电器和第二双触点继电器，使所述充电模块在所述目标工作模式下为负载充电。
本发明所提供的一种充电模块，包括：电压转换电路、n-1个第一双触点继电器和n-1个第二双触点继电器；其中，n为大于或等于2的正整数；电压转换电路包括n个转换输出，第i个转换输出的正输出端通过第i个第一双触点继电器的动触点和第一静触点与第i+1个转换输出的正输出端连接，第i个转换输出的负输出端通过第i个第二双触点继电器的动触点和第一静触点与第i+1个转换输出的负输出端连接；第i个第一双触点继电器的第二静触点与第i个第二双触点继电器的第二静触点连接；i为小于或等于n-1的正整数；
可见，本发明利用第一双触点继电器和第二双触点继电器的设置，能够通过对第一双触点继电器和第二双触点继电器的导通控制，控制电压转换电路输出的串、并联形式，拓宽了的充电模块的输出电压范围；并且第一双触点继电器和第二双触点继电器能够实现互锁逻辑，避免了继电器粘连时，母线的短路风险，保证充电模块的使用安全。此外，本发明还提供了一种充电控制方法及装置，同样具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种充电模块的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的一种充电控制方法的流程图；
图3为本发明实施例所提供的另一种充电控制方法中工作模式切换的中间过程的电路示意图；
图4为本发明实施例所提供的另一种充电控制方法中串联模式的电路示意图；
图5为本发明实施例所提供的另一种充电控制方法中并联模式的电路示意图；
图6为本发明实施例所提供的一种充电控制装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种充电模块的结构示意图。该充电模块可以包括：电压转换电路10、n-1个第一双触点继电器20和n-1个第二双触点继电器30；其中，n为大于或等于2的正整数；
电压转换电路10包括n个转换输出，第i个转换输出的正输出端通过第i个第一双触点继电器20的动触点和第一静触点与第i+1个转换输出的正输出端连接，第i个转换输出的负输出端通过第i个第二双触点继电器30的动触点和第一静触点与第i+1个转换输出的负输出端连接；第i个第一双触点继电器20的第二静触点与第i个第二双触点继电器30的第二静触点连接；i为小于或等于n-1的正整数。
具体的，本实施例中的电压转换电路10可以将输入的电能转为各转换输出所输出的所需电压的电能。对于本实施例中的电压转换电路10的具体电路结构，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如可以采用与现有技术中的电压转换电路10相同或相似的方式实现，例如电压转换电路10可以具体为DC/DC转换器，以将直流母线的直流电转换为各转换输出所输出的所需电压的直流电；电压转换电路10也可以具体为AC/DC转换器，以将输入的交流电转换为各转换输出所输出的所需电压的直流电；电压转换电路10还可以具体为DC/AC转换器或AC/AC转换器，只要保证电压转换电路10可以将输出的电能转换为各转换输出的电能，以利用第一双触点继电器20和第二双触点继电器30能够切换各转换输出串、并联形式，实现充电模块的宽电压范围输出，本实施例对此不作任何限制。
可以理解的是，本实施例中利用第一双触点继电器20和第二双触点继电器30的设置，能够通过控制第一双触点继电器20和第二双触点继电器30的导通，控制电压转换电路10输出的串、并联形式，拓宽的充电模块的输出电压范围；并且本实施例中利用第一双触点继电器20和第二双触点继电器30的互锁逻辑，避免了继电器粘连时，母线的短路风险。
具体的，本实施例中的双触点继电器(如第一双触点继电器20和第二双触点继电器30)的第一静触点和第二静触点可以分别为常开触点和常闭触点，对于本实施例中第一双触点继电器20和第二双触点继电器30的具体电路连接，可以由设计人员自行设置，如第一静触点为常开触点，第二静触点为常闭触点时，第i个转换输出的正输出端可以依次通过第i个第一双触点继电器20的常开触点和动触点与第i+1个转换输出的正输出端连接，第i个转换输出的负输出端可以依次通过第i个第二双触点继电器30的动触点和常开触点与第i+1个转换输出的负输出端连接；第i个第一双触点继电器20的常闭触点与第i个第二双触点继电器30的常闭触点连接；如图1所示，n为2时，第1个转换输出的正输出端可以与第一双触点继电器20(S1)的常开触点(off)连接，第一双触点继电器20的动触点与第2个转换输出的正输出端连接，第1个转换输出的负输出端可以与第二双触点继电器30(S2)的动触点连接，第二双触点继电器30的常开触点与第2个转换输出的负输出端连接。
进一步的，电压转换电路10的各转换输出所输出的电能为直流电，即电压转换电路10具体为DC/DC转换电路或AC/DC转换电路的时，为了避免充电模块在工作过程中将电压转换电路10输出的由并联切换到串联时，电压的变化对负载或输出电容的影响，本实施例中n-1个第一双触点继电器20的第二静触点可以不均与各自对应的一个第二双触点继电器30的第二静触点直接连接，如n-1个第一双触点继电器20中的一个或多个第一双触点继电器20可以通过并联的第三双触点继电器和第一开关管与各自对应的一个第二双触点继电器30的第二静触点；例如本实施例所提供的充电模块还可以包括第三双触点继电器、第一开关管、第一电容器和电感器(如图1中的L1)；其中，第1个第一双触点继电器20的第二静触点通过第三双触点继电器的动触点和第二静触点与第1个第二双触点继电器30的第二静触点连接，第三双触点继电器的动触点和第二静触点通过第一开关管连接，第1个转换输出的正输出端和第1个第一双触点继电器20连接的公共端依次通过电感器和第一电容器与第n个转换输出的正输出端和第n个第一双触点继电器20连接的公共端连接；电感器与第一电容器连接的公共端和第n个转换输出的正输出端与第一电容器连接的公共端分别作为充电模块的正输出端和负输出端，用于为连接的负载充电。如图1所示，n为2时，第一双触点继电器20的常闭触点(on)可以与第三双触点继电器的常闭触点连接，第三双触点继电器(S3)的动触点可以与第二双触点继电器30的常闭触点连接，第一开关管(Q1)的两端可以第三双触点继电器的动触点和常闭触点一对一连接，使得电压转换电路10的两个转换输出在由并联切换到串联时，可以通过控制第一开关管的导通，以斩波的方式对两个第一电容器(C3和C4)进行充电，避免对第一电容器的冲击电流；例如，并联切换到串联时，图1中两个转换输出的输出电容(C1和C2)串联时电压可认为是2U，而C3和C4上的总电压UALL的电压为U，若S1、S2和S3直接闭合，两者之间的压差为2U-U＝U，会产生非常大的冲击电流，损伤C3和C4。
对应的，本实施例所提供的充电模块还可以包括n个第二电容器，每个第二电容器可以并联在各自对应的电压转换电路10的一个转换输出的两端，即第j个第二电容器的第一端与电压转换电路10的第j个转换输出的正输出端连接，第j个第二电容器的第一端与电压转换电路10的第j个转换输出的负输出端连接；j为小于或等于n的正整数。相应的，电压转换电路10的各转换输出包括相应的输出电容时，也可以不设置第二电容器。
具体的，本实施例所提供的充电模块还可以包括n-1个第一二极管和n-1个第二二极管；其中，第i个转换输出的正输出端分别与第i个第一双触点继电器20的第一静触点和第i个第一二极管的阴极连接，第i+1个转换输出的正输出端分别与第i个第一双触点继电器20的动触点和第i个第一二极管的阳极连接；第i个转换输出的负输出端分别与第i个第二双触点继电器30的动触点和第i个第二二极管的阴极连接，第i+1个转换输出的负输出端分别与第i个第二双触点继电器30的第一静触点和第i个第二二极管的阳极连接。
相应的，充电模块包括第三双触点继电器时，充电模块还可以包括第三二极管；其中，第三二极管的阴极可以与第1个第一双触点继电器20的第二静触点连接，第三二极管的阳极可以与第1个第二双触点继电器30的第二静触点连接。如图1所示，n为2时，第一二极管(D1)、第二二极管(D2)和第三二极管(D3)可以分别与S1、S2和S3的并联。
具体的，本实施例所提供的充电模块还可以包括第四二极管(如图1中的D4)；其中，充电模块的正输出端可以通过第四二极管与负载连接，以避免电流反向，如电感器与第一电容器连接的公共端可以与第四二极管的阳极连接，第四二极管的阴极可以作为充电模块的正输出端与负载连接。
需要说明的是，如图1所示，本实施例中的电压转换电路10具体为DC/DC转换电路时，可以包括：m个第一开关电路11、m个第二开关电路12、m个第一变压器13、m个第二变压器14、n个第一整流电路15和n个第二整流电路16；其中，每个第一变压器13和第二变压器14均包括n个副边绕组，m为大于或等于2的正整数，如图1所示，m可以为2；每个第一开关电路11和第二开关电路12均包括至少一个桥臂，桥臂包括串联连接的2个第二开关管；每个第一开关电路11的第一输入端均与直流母线的正极(PBUS+)连接，每个第一开关电路11的第二输入端和每个第二开关电路12的第一输入端均接地(即直流母线的中点)，每个第二开关电路12的第二输入端均与直流母线的负极(NBUS-)连接；每个第一开关电路11的第一输出端分别与对应的第一变压器13的原边绕组的第一端一对一连接，每个第一开关电路11的第二输出端分别与对应的第一变压器13的原边绕组的第二端一对一连接，每个第二开关电路12的第一输出端分别与对应的第二变压器14的原边绕组的第一端一对一连接，每个第二开关电路12的第二输出端分别与对应的第二变压器14的原边绕组的第二端一对一连接；第k个第一变压器13的第j个副边绕组的第二端与第k+1个第一变压器13的第j个副边绕组的第一端连接，第1个第一变压器13的第j个副边绕组的第一端与第j个第一整流电路15的第一输入端连接，第m个第一变压器13的第j个副边绕组的第二端与第j个第一整流电路15的第二输入端连接；第k个第二变压器14的第j个副边绕组的第二端与第k+1个第二变压器14的第j个副边绕组的第一端连接，第1个第二变压器14的第j个副边绕组的第一端与第j个第二整流电路16的第一输入端连接，第m个第二变压器14的第j个副边绕组的第二端与第j个第二整流电路16的第二输入端连接；k为小于或等于m-1的正整数，j为小于或等于n的正整数；第j个第一整流电路15的正输出端与第j个第二整流电路16的正输出端相连的公共端作为第j个转换输出的正输出端，第j个第一整流电路15的负输出端与第j个第二整流电路16的负输出端相连的公共端作为第j个转换输出的负输出端。
对应的，本实施例中每个开关电路(即第一开关电路11或第二开关电路12)的第一输出端和第二输出端与各自对应的一个变压器(即第一变压器13或第二变压器14)的原边绕组的第一端和第二端的一对一连接方式，可以由设计人员自行设置，如每个开关电路的第一输出端和第二输出端可以直接与各自对应的一个变压器的原边绕组的第一端和第二端直接一对一连接；如图1所示，每个开关电路的第一输出端也可以通过一个电感器与各自对应的一个变压器的原边绕组的第一端一对一连接，以对开关电路的输出进行滤波，即本实施例所提供的电压转换电路10还可以包括2m个电感器，每个第一开关电路11的第一输出端分别通过对应的一个电感器与对应的第一变压器13的原边绕组的第一端一对一连接，每个第二开关电路12的第一输出端分别通过对应的一个电感器与第二变压器14的原边绕组的第一端一对一连接；如图1所示，每个开关电路的第二输出端还可以通过各自对应的一个电容器与对应的一个变压器的原边绕组的第二端一对一连接，以对开关电路的输出进行滤波，即本实施例所提供的电压转换电路10还可以包括2m个电容器，每个第一开关电路11的第二输出端分别通过对应的一个电容器与对应的第一变压器13的原边绕组的第二端一对一连接，每个第二开关电路12的第二输出端分别通过对应的一个电容器与第二变压器14的原边绕组的第二端一对一连接。只要每个开关电路可以将各自输入的直流电转换为相应的交流电并输出到各自连接的一个变压器的原边绕组，本实施例对此不做任何限制。
具体的，本实施例中的每个第一开关电路11和第二开关电路12可以为包含有两个桥臂的全桥电路或包含有一个桥臂的半桥电路，如仅由开关管连接组成的全桥电路或半桥电路。本实施例对此不做任何限制。
其中，本实施例并不限定第一整流电路15和第二整流电路16的具体电路结构，如图1所示，每个第一整流电路15和第二整流电路16均可以为四个二极管组成的全波整流桥电路，只要第一整流电路15和第二整流电路16可以将接收的交流电转换为对应的直流电并通过两个输出端(即正输出端和负输入端)输出，本实施例对此不做任何限制。
对应的，如图1所示，每个第一整流电路15和第二整流电路16的两个输出端可以分别并联各自对应的一个电容器，以对第一整流电路15和第二整流电路16的输出进行滤波。
本实施例中，本发明实施例利用第一双触点继电器20和第二双触点继电器30的设置，能够通过对第一双触点继电器20和第二双触点继电器30的导通控制，控制电压转换电路10输出的串、并联形式，拓宽了的充电模块的输出电压范围；并且第一双触点继电器20和第二双触点继电器30能够实现互锁逻辑，避免了继电器粘连时，母线的短路风险，保证充电模块的使用安全。
请参考图2，图2为本发明实施例所提供的一种充电控制方法的流程图。该方法应用于如上述实施例所提供的充电模块，可以包括：
步骤101：获取目标充电电压。
其中，本步骤中的目标充电电压可以为充电模块对负载供电时的供电电压。
具体的，对于本步骤中的目标充电电压的具体获取方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如充电模块中的处理器可以直接接收控制器发送的目标充电电压；处理器也可以根据负载的充电需求信息(如充电电流和充电功率等)，确定目标充电电压，本实施例对此不做任何限制。
步骤102：根据目标充电电压，确定充电模块的目标工作模式；其中，目标工作模式为串联模式或并联模式。
可以理解的是，本步骤中的目标工作模式可以为充电模块所要切换到的工作模式。目标工作模式可以为充电模块中电压转换电路以串联形式输出的串联模式或以并联形式输出的并联模式。
具体的，对于本实施例中充电模块中的处理器根据目标充电电压，确定充电模块的目标工作模式的具体方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如处理器可以直接通过目标充电电压与切换电压阈值的比较，确定充电模块的目标工作模式，以避免电压转换电路的输出形式切换过程中，充电模块的输出掉电导致负载的停止充电，如输出掉电引起的负载中电池的BMS(battery management system，电池管理系统)保护停止充电；例如本步骤中处理器可以判断目标充电电压是否大于切换电压阈值；若大于切换电压阈值，则确定目标工作模式为串联模式；若小于或等于切换电压阈值，则确定目标工作模式为并联模式。
步骤103：根据目标工作模式，控制充电模块中的第一双触点继电器和第二双触点继电器，使充电模块在目标工作模式下为负载充电。
可以理解的是，本步骤中充电模块中的处理器可以根据确定的目标工作模式，对充电模块中的第一双触点继电器和第二双触点继电器进行导通控制，以控制充电模块在目标工作模式下为负载充电。
对应的，充电模块包括第三双触点继电器和第一开关管时，本步骤中处理器可以根据充电模块的启用状态(如运行状态或待机状态)、当前工作模式和目标工作模式，控制充电模块中的第一双触点继电器、第二双触点继电器、第三双触点继电器和第一开关管，使充电模块在目标工作模式下为负载充电。例如处理器可以判断充电模块是否处于运行状态；若处于待机状态，则在目标工作模式为串联模式时，控制导通第一双触点继电器、第二双触点继电器和第三双触点继电器的动触点与第二静触点的连接；在目标工作模式为并联模式时，控制导通第一双触点继电器、第二双触点继电器和第三双触点继电器的动触点与第一静触点的连接；若处于运行状态，则根据充电模块的当前工作状态和目标工作模式，控制第一双触点继电器、第二双触点继电器、第三双触点继电器和第一开关管。
也就是说，充电模块的处于待机状态时，处理器可以直接控制第一双触点继电器、第二双触点继电器和第三双触点继电器，切换电压转换电路的输出形式，以图1所示的充电模块为例，双触点继电器的第一静触点和第二静触点分别为常开触点和常闭触点，处理器在确定目标工作模式为串联模式时，可以控制导通第一双触点继电器、第二双触点继电器和第三双触点继电器的动触点与常闭触点的连接，如图4所示，使电压转换电路的以串联形式输出电能为负载供电；处理器在确定目标工作模式为并联模式时，可以控制导通第一双触点继电器、第二双触点继电器和第三双触点继电器的动触点与常开触点的连接，如图5所示，使电压转换电路的以并联形式输出电能为负载供电。
具体的，充电模块的处于运行状态时，上述处理器根据充电模块的当前工作状态和目标工作模式，控制第一双触点继电器、第二双触点继电器、第三双触点继电器和第一开关管的具体方式，可以由设计人员自行设置，如处理器可以判断充电模块的当前工作模式是否与目标工作模式相同；若与目标工作模式相同，则保持第一双触点继电器、第二双触点继电器和第三双触点继电器的导通状态，以保持当前的工作模式不变。
对应的，若当前工作模式与目标工作模式不相同，则可以分别为两种情况，在目标工作模式为串联模式，即充电模块的工作模式需要由并联模式切换到串联模式时，处理器可以关闭充电模块中电压转换电路的开关管驱动，并控制第一双触点继电器和第二双触点继电器的动触点切换导通到与第二静触点连接；驱动控制第一开关管以固定开关频率且占空比从0以预设步长增长到1的方式导通；控制第三双触点继电器的动触点切换导通到与第二静触点连接，并在预设时间后关闭第一开关管的驱动；恢复充电模块中电压转换电路的开关管驱动。以图1所示的充电模块为例，充电模块的工作模式需要由并联模式切换到串联模式时，处理器可以先关闭充电模块中电压转换电路的开关管驱动，控制S1和S2由常开触点切换到常闭触点，S3仍保持在常开触点(如图3所示)；然后驱动控制Q1以固定开关频率且占空比从0以预设步长增长到1的方式导通，此时C1、C2、D1、D2、D3、Q1、L1、C3和C4可以构成一个BUCK电路(降压电路)，在Q1导通时，串联C1和C2经过L1对C3和C4进行充电，在Q1断开时，L1上的电流经过C3、C4、D2、S2常闭触点、D3、S1常闭触点和D1续流；之后S3由常开触点切换到常闭触点(如图4所示)，并在延迟预设时间后关闭Q1的驱动，以保证S3的可以完成触点切换。
相应的，在目标工作模式为并联模式，即充电模块的工作模式需要由串联模式切换到并联模式时，处理器控制第三双触点继电器的动触点切换导通到与第一静触点连接，并在电压转换电路的任一转换输出的电压与充电模块的第一电容器的电压之差大于预设控制电压时，控制第一双触点继电器和第二双触点继电器的动触点切换导通到与第一静触点连接。进一步的，处理器可以在控制第三双触点继电器的动触点切换导通到与第一静触点连接之前，关闭充电模块中电压转换电路的开关管驱动；在控制第一双触点继电器和第二双触点继电器的动触点切换导通到与第一静触点连接之后，恢复充电模块中电压转换电路的开关管驱动。以图1所示的充电模块为例，充电模块的工作模式需要由串联模式切换到并联模式时，处理器可以先关闭充电模块中电压转换电路的开关管驱动，控制S3由常闭触点切换到常开触点，S1和S2仍保持在常闭触点(如图3所示)；当C1上的电压U1或C2上的电压U2大于UALL电压-10V以上时，控制S1和S2由常闭触点切换到常开触点(如图5所示)。
本实施例中，本发明实施例通过根据目标工作模式，控制充电模块中的第一双触点继电器和第二双触点继电器，使充电模块在目标工作模式下为负载充电，实现了对电压转换电路输出的串、并联形式的控制，拓宽了的充电模块的输出电压范围；并且第一双触点继电器和第二双触点继电器能够实现互锁逻辑，避免了继电器粘连时，母线的短路风险，保证充电模块的使用安全。
请参考图6，图6为本发明实施例所提供的一种充电控制装置的结构框图。该装置可以包括：
获取单元100，用于获取目标充电电压；
确定单元200，用于根据目标充电电压，确定充电模块的目标工作模式；其中，目标工作模式为串联模式或并联模式；
控制单元300，用于根据目标工作模式，控制充电模块中的第一双触点继电器和第二双触点继电器，使充电模块在目标工作模式下为负载充电。
可选的，确定单元200可以包括：
电压判断子单元，用于判断目标充电电压是否大于切换电压阈值；若是，则确定目标工作模式为串联模式；若否，则确定目标工作模式为并联模式。
可选的，充电模块包括第三双触点继电器和第一开关管时，控制单元300可以包括：
运行判断子单元，用于判断充电模块是否处于运行状态；
待机控制子单元，用于若处于待机状态，则在目标工作模式为串联模式时，控制导通第一双触点继电器、第二双触点继电器和第三双触点继电器的动触点与第二静触点的连接；在目标工作模式为并联模式时，控制导通第一双触点继电器、第二双触点继电器和第三双触点继电器的动触点与第一静触点的连接；
运行控制子单元，用于若处于运行状态，则根据充电模块的当前工作状态和目标工作模式，控制第一双触点继电器、第二双触点继电器、第三双触点继电器和第一开关管。
可选的，运行控制子单元可以具体用于判断充电模块的当前工作模式是否与目标工作模式相同；若与目标工作模式相同，则保持第一双触点继电器、第二双触点继电器和第三双触点继电器的导通状态；
若与目标工作模式不相同，则在目标工作模式为串联模式时，关闭充电模块中电压转换电路的开关管驱动，并控制第一双触点继电器和第二双触点继电器的动触点切换导通到与第二静触点连接；驱动控制第一开关管以固定开关频率且占空比从0以预设步长增长到1的方式导通；控制第三双触点继电器的动触点切换导通到与第二静触点连接，并在预设时间后关闭第一开关管的驱动；
若与目标工作模式不相同，则在目标工作模式为并联模式时，控制第三双触点继电器的动触点切换导通到与第一静触点连接，并在电压转换电路的任一转换输出的电压与充电模块的第一电容器的电压之差大于预设控制电压时，控制第一双触点继电器和第二双触点继电器的动触点切换导通到与第一静触点连接。
本实施例中，本发明实施例通过控制单元30根据目标工作模式，控制充电模块中的第一双触点继电器和第二双触点继电器，使充电模块在目标工作模式下为负载充电，实现了对电压转换电路输出的串、并联形式的控制，拓宽了的充电模块的输出电压范围；并且第一双触点继电器和第二双触点继电器能够实现互锁逻辑，避免了继电器粘连时，母线的短路风险，保证充电模块的使用安全。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本发明所提供的一种充电模块、充电控制方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种充电模块，其特征在于，包括：电压转换电路、n-1个第一双触点继电器和n-1个第二双触点继电器；其中，n为大于或等于2的正整数；
所述电压转换电路包括n个转换输出，第i个转换输出的正输出端通过第i个第一双触点继电器的动触点和第一静触点与第i+1个转换输出的正输出端连接，第i个转换输出的负输出端通过第i个第二双触点继电器的动触点和第一静触点与第i+1个转换输出的负输出端连接；第i个第一双触点继电器的第二静触点与第i个第二双触点继电器的第二静触点连接；i为小于或等于n-1的正整数。
2.根据权利要求1所述的充电模块，其特征在于，所述电压转换电路具体为DC/DC转换电路或AC/DC转换电路时，所述充电模块还包括：第三双触点继电器、第一开关管、第一电容器和电感器；
其中，第1个第一双触点继电器的第二静触点通过所述第三双触点继电器的动触点和第二静触点与第1个第二双触点继电器的第二静触点连接，所述第三双触点继电器的动触点和第二静触点通过所述第一开关管连接，第1个转换输出的正输出端和第1个第一双触点继电器连接的公共端依次通过所述电感器和所述第一电容器与第n个转换输出的正输出端和第n个第一双触点继电器连接的公共端连接；所述电感器与所述第一电容器连接的公共端和所述第n个转换输出的正输出端与所述第一电容器连接的公共端分别作为所述充电模块的正输出端和负输出端，用于为连接的负载充电。
3.根据权利要求1所述的充电模块，其特征在于，还包括：n-1个第一二极管和n-1个第二二极管；
其中，所述第i个转换输出的正输出端分别与第i个第一双触点继电器的第一静触点和第i个第一二极管的阴极连接，第i+1个转换输出的正输出端分别与第i个第一双触点继电器的动触点和第i个第一二极管的阳极连接；所述第i个转换输出的负输出端分别与第i个第二双触点继电器的动触点和第i个第二二极管的阴极连接，第i+1个转换输出的负输出端分别与第i个第二双触点继电器的第一静触点和第i个第二二极管的阳极连接。
4.根据权利要求1所述的充电模块，其特征在于，还包括：n个第二电容器；
其中，第j个第二电容器的第一端与第j个转换输出的正输出端连接，第j个第二电容器的第一端与第j个转换输出的负输出端连接；j为小于或等于n的正整数。
5.根据权利要求1所述的充电模块，其特征在于，所述电压转换电路具体为DC/DC转换电路时，所述电压转换电路包括：m个第一开关电路、m个第二开关电路、m个第一变压器、m个第二变压器、n个第一整流电路和n个第二整流电路；其中，每个所述第一变压器和所述第二变压器均包括n个副边绕组，m为大于或等于2的正整数，每个所述第一开关电路和所述第二开关电路均包括至少一个桥臂，所述桥臂包括串联连接的2个第二开关管；
每个所述第一开关电路的第一输入端均与直流母线的正极连接，每个所述第一开关电路的第二输入端和每个所述第二开关电路的第一输入端均接地，每个所述第二开关电路的第二输入端均与直流母线的负极连接；每个所述第一开关电路的第一输出端分别与对应的第一变压器的原边绕组的第一端一对一连接，每个所述第一开关电路的第二输出端分别与对应的第一变压器的原边绕组的第二端一对一连接，每个所述第二开关电路的第一输出端分别与对应的第二变压器的原边绕组的第一端一对一连接，每个所述第二开关电路的第二输出端分别与对应的第二变压器的原边绕组的第二端一对一连接；
第k个第一变压器的第j个副边绕组的第二端与第k+1个第一变压器的第j个副边绕组的第一端连接，第1个第一变压器的第j个副边绕组的第一端与第j个第一整流电路的第一输入端连接，第m个第一变压器的第j个副边绕组的第二端与第j个第一整流电路的第二输入端连接；第k个第二变压器的第j个副边绕组的第二端与第k+1个第二变压器的第j个副边绕组的第一端连接，第1个第二变压器的第j个副边绕组的第一端与第j个第二整流电路的第一输入端连接，第m个第二变压器的第j个副边绕组的第二端与第j个第二整流电路的第二输入端连接；k为小于或等于m-1的正整数，j为小于或等于n的正整数；
第j个第一整流电路的正输出端与第j个第二整流电路的正输出端相连的公共端作为第j个转换输出的正输出端，第j个第一整流电路的负输出端与第j个第二整流电路的负输出端相连的公共端作为第j个转换输出的负输出端。
6.一种充电控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5任一项所述的充电模块，包括：
获取目标充电电压；
根据所述目标充电电压，确定所述充电模块的目标工作模式；其中，所述目标工作模式为串联模式或并联模式；
根据所述目标工作模式，控制所述充电模块中的第一双触点继电器和第二双触点继电器，使所述充电模块在所述目标工作模式下为负载充电。
7.根据权利要求6所述的充电控制方法，其特征在于，所述根据所述目标充电电压，确定所述充电模块的工作模式，包括：
判断所述目标充电电压是否大于切换电压阈值；
若是，则确定所述目标工作模式为所述串联模式；
若否，则确定所述目标工作模式为所述并联模式。
8.根据权利要求6所述的充电控制方法，其特征在于，所述充电模块包括第三双触点继电器和第一开关管时，所述根据所述目标工作模式，控制所述充电模块中的第一双触点继电器和第二双触点继电器，包括：
判断所述充电模块是否处于运行状态；
若否，则在所述目标工作模式为所述串联模式时，控制导通所述第一双触点继电器、所述第二双触点继电器和所述第三双触点继电器的动触点与第二静触点的连接；在所述目标工作模式为所述并联模式时，控制导通所述第一双触点继电器、所述第二双触点继电器和所述第三双触点继电器的动触点与第一静触点的连接；
若是，则根据所述充电模块的当前工作状态和所述目标工作模式，控制所述第一双触点继电器、所述第二双触点继电器、所述第三双触点继电器和所述第一开关管。
9.根据权利要求8所述的充电控制方法，其特征在于，所述充电模块的当前工作模式和所述目标工作模式，控制所述第一双触点继电器、所述第二双触点继电器、所述第三双触点继电器和所述第一开关管，包括：
判断所述充电模块的当前工作模式是否与所述目标工作模式相同；
若与所述目标工作模式相同，则保持所述第一双触点继电器、所述第二双触点继电器和所述第三双触点继电器的导通状态；
若与所述目标工作模式不相同，则在所述目标工作模式为所述串联模式时，关闭所述充电模块中电压转换电路的开关管驱动，并控制所述第一双触点继电器和所述第二双触点继电器的动触点切换导通到与第二静触点连接；驱动控制所述第一开关管以固定开关频率且占空比从0以预设步长增长到1的方式导通；控制所述第三双触点继电器的动触点切换导通到与第二静触点连接，并在预设时间后关闭所述第一开关管的驱动；
若与所述目标工作模式不相同，则在所述目标工作模式为所述并联模式时，控制所述第三双触点继电器的动触点切换导通到与第一静触点连接，并在所述DC/DC转换电路的任一转换输出的电压与所述充电模块的第一电容器的电压之差大于预设控制电压时，控制所述第一双触点继电器和所述第二双触点继电器的动触点切换导通到与第一静触点连接。
10.一种充电控制装置，其特征在于，应用于如权利要求1至5任一项所述的充电模块，包括：
获取单元，用于获取目标充电电压；
确定单元，用于根据所述目标充电电压，确定所述充电模块的目标工作模式；其中，所述目标工作模式为串联模式或并联模式；
控制单元，用于根据所述目标工作模式，控制所述充电模块中的第一双触点继电器和第二双触点继电器，使所述充电模块在所述目标工作模式下为负载充电。
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