CN113629798B - 一种直流升压装置以及充电控制方法 - Google Patents

一种直流升压装置以及充电控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种直流升压装置以及充电控制方法，该方法包括：获取直流升压装置的输入电压，将直流升压装置的输入电压转化为直流升压装置的输出电压为电池包充电；其中，直流升压装置的输出电压大于或等于直流升压装置的输入电压，根据直流升压装置的输出电压、直流升压装置的输入电流以及直流升压装置的输出电压，得到控制信号。在充电桩以恒定电流输出至直流升压装置时，该控制信号控制直流升压装置的输入电压，以控制充电桩的输出电压。在充电桩以恒定电压输出至直流升压装置时，该控制信号控制直流升压装置的输出电压。

Description

一种直流升压装置以及充电控制方法
技术领域
本申请涉及新能源汽车领域，具体涉及一种直流升压装置以及充电控制方法。
背景技术
新能源电动汽车具有高效、节能、低噪声、零排放等优点，是未来新能源汽车的发展趋势，然而电动汽车的推广仍受续航里程和充电技术的限制。目前为了增加新能源电动汽车的单次充电行驶里程，大部分厂商会选择提升车载电池包存储的电荷量，电池包的电压随着电池包中电荷量的增加为增加。而在实际应用中，由于建设成本的考虑，充电桩的输出电压有限，因此在提升电池包存储的电荷量后，在充电过程中，会遇到充电桩的最高输出电压还低于电池包的电压的问题，这样会导致充电桩不能为电动汽车充电。
发明内容
本申请公开了一种，用于提升充电桩输出的电压为电池包充电。
第一方面，本申请实施例提供了一种直流升压装置，该装置包括：第一检测模块、第二检测模块、控制模块、直流升压变换器；第一检测模块，用于对直流升压装置的输入电压和直流升压装置的输入电流进行采样，得到第一电压和第一电流；直流升压装置的输入电压为充电桩的输出电压；直流升压变换器，用于将输入电压转换为输出电压，输出至电池包对电池包进行充电；其中，输入电压小于或等于输出电压；第二检测模块，用于对直流升压装置的输出电压进行采样，得到第二电压；控制模块，用于获取第一电压、第一电流以及第二电压，根据第一电压、第一电流以及第二电压产生控制信号，并将控制信号输出至直流升压变换器，调整直流升压装置的输入电压，以调整充电桩的输出电压；或者，将控制信号输出至直流升压变换器，调整直流升压装置的输出电压。
通过将充电桩输出较低电压提升为较高电压为电池包充电。并且，通过第一检测模块对直流升压装置的输入电压和直流升压装置的输入电流进行采样，得到第一电压和第一电流；通过第二检测模块对直流升压装置的输出电压进行采样，得到第二电压；由控制模块根据第一电压、第一电流、第二电压、输入电压设定值、输入电流设定值以及输出电压设定值，得到控制信号。在充电桩以恒定电流输出至直流升压装置时，该控制信号实现对直流升压装置的输入电压进行控制，即对充电桩的输出电压进行控制，使得直流升压装置的输入电压随着直流升压装置的输出电压改变，而直流升压装置的输出电压随着电池包电压的增加而增加，因此充电桩的输出电压随着电池包的电压改变。在充电桩以恒定电压输出至直流升压装置时，该控制信号实现对直流升压装置的输出电压进行控制，使得直流升压装置的输出电压稳定在第三电压为电池包充电。通过对直流升压装置的输入电压和输出电压的控制，在充电桩以恒定电流输出至直流升压装置时，控制充电桩的输出电压随电池包的电压变化，在充电桩以恒定电压输出至直流升压装置时，控制直流升压装置的输出电压恒定第三电压为电池包充电，因此模拟了充电桩直接为电池包充电的过程。
结合第一方面，在一些实施例中，上述控制模块，还用于获取输入电压设定值、输入电流设定值以及输出电压设定值；根据第一电压、第一电流以及第二电压产生控制信号，具体包括：根据第一电压、第一电流、第二电压、输入电压设定值以及输出电压设定值产生控制信号。
结合第一方面，在一些实施例中，该装置还包括设置模块；设置模块，用于接收充电需求信息，充电需求信息包括电池包的最高充电电压；根据充电需求信息，调整输入电压设定值和输出电压设定值，使得输出电压设定值为电池包的最高充电电压，以及输出电压设定值与输入电压设定值成预设比例关系。
结合第一方面，在一些实施例中，上述控制模块包括输入电压外环、输出电压外环、电流内环、比较器，其中，输入电压外环，用于接收第一检测模块输出的第一电压和输入电压设定值，并根据第一电压和输入电压设定值得到第一输出值；输出电压外环，用于接收第二检测模块输出的第二电压和输出电压设定值，并根据第二电压和输出电压设定值得到第二输出值；比较器，用于接收输入电压外环输出的第一输出值和输出电压外环输出的第二输出值，并根据第一输出值和第二输出值得到第三输出值；电流内环用于接收第一检测模块输出的第一电流和比较器输出的第三输出值，根据第一电流和第三输出值，得到控制信号。
结合第一方面，在一些实施例中，上述比较器具体用于，在第一输出值小于第二输出值时，第三输出值为第一输出值；在第一输出值大于第二输出值时，第三输出值为第二输出值。
结合第一方面，在一些实施例中，上述比较器还用于，在输入电压外环的优先级大于输出电压外环的优先级，第三输出值为第一输出值；在输入电压外环的优先级小于输出电压外环的优先级，第三输出值为第二输出值。
结合第一方面，在一些实施例中，上述输入电压外环包括第一减法器、第一控制器，其中，第一减法器，用于接收第一检测模块输出的第一电压和输入电压设定值，并将第一电压和输入电压设定值相减，得到第一误差值；第一控制器，用于获取第一减法器输出的第一误差值，根据第一误差值，确定第一输出值。上述输出电压外环包括第二减法器、第二控制器，其中，第二减法器用于接收第二检测模块输出的第二电压和输出电压设定值，并将第二电压和输出电压设定值相减，得到第二误差值；第二控制器，用于获取第二减法器输出的第二误差值，根据第二误差值，确定第二输出值。上述电流内环包括第三减法器、第三控制器、调制模块，其中，第三减法器用于接收第一检测模块输出的第一电流和比较器输出的第三输出值，并将第一电流和第三输出值相减，得到第三误差值；第三控制器用于接收第三减法器输出的第三误差值，并根据第三误差值生成第四输出值；调制模块用于接收第三控制器输出的第四输出值，并根据第四输出值生成控制信号。
第二方面，本申请实施例提供了一种充电控制方法，该方法包括：获取直流升压装置的输入电压，将直流升压装置的输入电压转化为直流升压装置的输出电压为电池包充电；直流升压装置的输出电压大于直流升压装置的输入电压，直流升压装置的输入电压为充电桩的输出电压；对直流升压装置的输入电压和直流升压装置的输入电流进行采样，得到第一电压和第一电流；对直流升压装置的输出电压进行采样，得到第二电压；根据第一电压、第一电流以及第二电压产生控制信号，控制信号调整直流升压装置的输入电压，以调整充电桩的输出电压；或者，控制信号调整直流升压装置的输出电压。
实施第二方面提供的方法，本申请实施例通过根据直流升压装置的输入电压、直流升压装置的输入电流以及直流升压装置的输出电压，调整控制信号。在充电桩以恒定电流输出至直流升压装置时，充电桩的输出电压可以被直流升压装置控制，通过调整控制信号的占空比，控制流入直流升压变换器中电感的平均电流，从而控制直流升压装置的输入电压，即控制充电桩的输出电压，使得充电桩的输出电压跟随直流升压装置的输出电压变化。在充电桩以恒定电压输出至直流升压装置时，通过调整控制信号的占空比，控制流入直流升压变换器中电感的平均电流，从而控制直流升压装置的输出电压，使直流升压装置的输出电压稳定在第三电压为电池包充电。
使得在充电桩以恒定电流输出至直流升压装置时，通过调整占空比，调整直流升压装置的输入电压跟随直流升压装置的输出电压变化。在充电桩以恒定电压输出至直流升压装置时，通过调整占空比，调整直流升压装置的输出电压，使其稳定在输出电压设定值为电池包充电。从而使得充电桩与电池包满足充电过程，即模拟了充电桩直接为电池包充电的过程。
结合第二方面，在一些实施例中，该方法还包括：获取输入电压设定值以及输出电压设定值；根据第一电压、第一电流以及第二电压产生控制信号，具体包括：根据第一电压、第一电流、第二电压、输入电压设定值以及输出电压设定值产生控制信号。
结合第二方面，在一些实施例中，该方法还包括：接收充充电需求信息，充电需求信息包括电池包的最高充电电压；根据充电需求信息，调整输入电压设定值和输出电压设定值，使得输出电压设定值为电池包的最高充电电压，以及输出电压设定值与输入电压设定值成预设比例关系。
结合第二方面，在一些实施例中，根据第一电压、第一电流以及第二电压产生控制信号，具体包括：根据第一电压和输入电压设定值，确定第一输出值；根据第二电压和输出电压设定值，确定第二输出值；根据第一输出值和第二输出值得到第三输出值；根据第三输出值和第一电流，得到控制信号。
结合第二方面，在一些实施例中，上述根据第一输出值和第二输出值得到第三输出值，具体包括：第一输出值小于第二输出值时，第三输出值为第一输出值；第一输出值大于第二输出值时，第三输出值为第二输出值。
结合第二方面，在一些实施例中，上述根据第一输出值和第二输出值得到第三输出值，还包括：在输入电压外环的优先级大于输出电压外环的优先级，第三输出值为第一输出值；其中，输入电压外环用于根据第一电压和输入电压设定值确定第一输出值；在输入电压外环的优先级小于输出电压外环的优先级，第三输出值为第二输出值；其中，输出电压外环用于根据第二电压和输出电压设定值确定第二输出值。
结合第二方面，在一些实施例中，上述确定第一输出值，具体包括：将输入电压设定值和第一电压相减，得到第一误差值；根据第一误差值，确定第一输出值。上述确定第二输出值，具体包括：将第二电压和输出电压设定值相减，得到第二误差值；根据第二误差值，确定第二输出值。根据第三输出值和第一电流，得到控制信号，具体包括：将第一电流和第三输出值相减，得到第三误差值；根据第三误差值生成第四输出值；根据第四输出值生成控制信号。
本申请实施例采用直流升压装置将充电桩输出的较低电压转化为较高电压为电池包充电。同时，采用输入电压外环、输出电压外环以及电流内环，实现对电压外环和电流内环双重控制。通过选取输入电压外环的输出值和输入电压外环的输出值作为电流内环的输入参考值。在充电桩以恒定电流输出至直流升压装置时，输入电压外环生效，充电桩的输出电压可以被输入电压外环控制，可以通过输入电压外环控制直流升压装置的输入电压，即控制充电桩的输出电压，使得充电桩的输出电压随着直流升压装置的输出电压而变化。而直流升压装置的输出电压随着电池包电压的增加而增加，因此充电桩的输出电压随着电池包的电压改变。在充电桩以恒定电压输出至直流升压装置时，输出电压外环生效，直流升压装置的输出电压可以被输出电压外环控制，可以通过输出电压外环控制直流升压装置的输出电压，使其稳定在第三电压为电池包充电。因此，在充电桩以恒定电流输出至直流升压装置时，控制充电桩的输出电压随电池包的电压变化，在充电桩以恒定电压输出至直流升压装置时，控制直流升压装置的输出电压恒定第三电压为电池包充电，从而模拟了充电桩直接为电池包充电的过程。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a是本申请实施例涉及的一种充电场景示意图；
图1b是本申请实施例提供的一种充电示意图；
图2是本申请实施例提供的一种充电系统；
图3是本申请实施例提供的另一种充电系统；
图4是本申请实施例提供的一种直流升压装置示意图；
图5是本申请实施例提供的另一种直流升压装置示意图；
图6是本申请实施例提供的一种充电控制方法的流程图；
图7是本申请实施例提供的一种获取控制信号的流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同的对象，而并非用于描述特定的顺序。
需要说明的是，在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
首先，介绍本申请实施例涉及的应用场景。
图1a示例性示出了本申请实施例涉及的一种场景，如图1a所示，用户使用充电桩给汽车的电池包充电。其中，充电桩在给电池包充电时，主要以恒定电流和恒定电压两种方式进行充电。
在充电桩以恒定电流进行充电时，即充电桩以恒定电流输出至电池包，电池包的电压随着电池包中电荷量的增加而增加，充电桩的输出电压随着电池包的电压的增加而同步增加，充电桩的输出电压被电池包的电压钳位。
但是，在实际应用中，由于建设成本的考虑，充电桩的输出电压有限，而为了提升电动汽车的续航里程，一般会选择提升电池包存储的电荷量，电池包的电压随着电池包中电荷量的增加而增加。因此在提升电池包存储的电荷量后，在充电过程中，会遇到充电桩的最高输出电压低于电池包的电压的问题，这样会导致充电桩不能为电动汽车充电。
因此，本申请实施例提供一种直流升压装置应用场景，如图1b所示，直流升压装置的输入端连接充电桩，直流升压装置的输出端连接电池包，用于将充电桩输出的较低电压提升至较高电压为电池包充电。在充电桩以恒定电流进行充电时，即在充电桩以恒定电流输出至直流升压装置时，充电桩不是直接与电池包连接，充电桩的输出电压不被电池包钳位。此时，充电桩的电压能被直流升压装置控制。而直流升压装置与电池包连接，因此直流升压装置的输出电压被电池包钳位，即直流升压装置的输出电压随电池包的电压同步改变。在充电桩以恒定电压进行充电时，即在充电桩以恒定电压输出至直流升压装置时，直流升压装置以恒定电压输出值电池包为充电包充电。
需要注意的是，本申请实施例所描述的直流升压装置可以应用于汽车、卡车、摩托车、公交车、船、飞机、直升机、割草机、铲雪车、休旅车、游乐园车辆、农业设备、施工设备、有轨电车、高尔夫球车等移动交通工具中。此外，机器人装置也可使用本申请所提供的直流升压装置。
接下来，介绍本申请实施例提供的一种充电系统。
请参阅图2，图2是本申请实施例提供的一种充电系统的结构示意图。如图2所示，充电系统包括充电桩100、电池包200以及直流升压装置300。其中：充电桩100的输出端连接直流升压装置300的输入端，直流升压装置的输出端300连接电池包200的输入端。
具体地，充电桩100的输出端连接直流升压装置300的输入端，用于给直流升压装置提供输入电压。
直流升压装置300的输出端连接电池包200的输入端，用于将直流升压装置300的输入电压转化为直流升压装置300的输出电压给电池包200充电；其中，直流升压装置300的输出电压大于或等于直流升压装置300的输入电压。
直流升压装置300，还用于根据直流升压装置300的输入电流的采样值、直流升压装置300的输入电压的采样值、直流升压装置300的输出电压采样值以及输入电流设定值、输入电压设定值、输出电压设定值，调整直流升压装置300的输入电压，以调整充电桩100的输出电压；或者，调整直流升压装置300的输出电压。
电池包200的输入端连接直流升压装置300的输出端，用于接收直流升压装置300输出的电压进行充电。
通过在充电桩100与电池包200之间增加直流升压装置300，实现将充电桩100输出较低电压提升为较高电压为电池包200充电。
可选地，图3所示的充电系统还包括电池管理系统400。电池管理系统400连接电池包200、充电桩100以及直流升压装置300；用于获取电池包200的充电信息，其中，充电信息包括电荷量。根据电池包200的充电信息，确定充电方式，并向充电桩100发送充电指令，指示充电桩100以所述充电方式进行充电；其中，充电信息包括电池包的电荷量，充电方式包括恒定电流充电方式和恒定电压充电方式。在电池包的电荷量达到第一预设值时，电池管理系统400确定充电方式为恒定电流充电方式；在电池包的电荷量达到第二预设值时，电池管理系统400确定充电方式为恒定电压充电方式。
电池管理系统400还用于获取电池包200的充电需求信息，充电需求信息包括电池包的最高充电电压，并将充电需求信息发送至直流升压装置300，指示直流升压装置300根据充电需求信息调整输入电压设定值和输出电压设定值，使得输出电压设定值为电池包200的最高充电电压，以及输出电压设定值与输入电压设定值成预设比例关系。
下面针对本申请实施例提供的直流升压装置的结构和功能做详细介绍。
如图4所示，直流升压装置300包括第一检测模块310、第二检测模块320、直流升压变换器330、控制模块340与设置模块350。其中：
第一检测模块310的第一端3101连接充电桩100的输入端，第一检测模块310的第二端3102连接直流升压变换器330的第二端3302，直流升压变化器330的第三端3303连接第二检测模块320的第一端3201，第二检测模块320的第二端3202连接电池包200的输入端。
控制模块340的第一端3401连接设置模块350的第一端3501，控制模块340的第二端连接直流升压变换器330的第一端3301，控制模块340的第三端3403连接第一检测模块310的第三端3103，控制模块340的第四端连接第二检测模块320的第三端3303。其中：
第一检测模块310，用于对直流升压装置300的输入电压和直流升压装置300的输入电流进行采样，得到第一电压和第一电流。其中，直流升压装置300的输入电压为充电桩100的输出电压。
直流升压变换器330，用于将直流升压装置300的输入电压转换为直流升压装置的输出电压，并输出至电池包200对电池包200进行充电。其中，直流升压装置300的输入电压小于或等于直流升压装置300的输出电压。
第二检测模块320，用于对直流升压装置300的输出电压进行采样，得到第二电压。
控制模块340，用于获取第一电压、第一电流以及第二电压，根据第一电压、第一电流以及第二电压产生控制信号，并将控制信号输出至直流升压变换器330，调整直流升压装置300的输入电压，以调整充电桩100的输出电压；或者，将控制信号输出至直流升压变换器330，调整直流升压装置300的输出电压。
可选地，控制模块340，还用于获取输入电压设定值以及输出电压设定值；根据第一电压、第一电流、第二电压以及输入电压设定值、输入电流设定值以及输出电压设定值产生控制信号。
设置模块350，用于接收电池管理系统400的充电需求信息，其中，充电需求信息包括电池包200的最高充电电压。并根据充电需求信息，调整输入电压设定值和输出电压设定值，使得输出电压设定值为电池包200的最高充电电压，以及输出电压设定值与输入电压设定值成预设比例关系。
可选地，预设比例依据实际需求而定，本申请实施例对此不做具体限定。例如，预设比例可以但不限于为2，输出电压设定值为800V，则输入电压设定值可以设置为400V，输出电压设定值与输入电压设定值之间成比例为2的比例关系。在具体实现中，预设比例可根据具体应用进行设置，本申请对此不作任何限定。设置模块350还可以用于设置输入电压设定值，输出电压设定值。
可选地，直流升压变换器330的采用的拓扑结构可以为boost电路、开关变换电路、半桥变换电路、全桥变换电路等，还可以为其他变换电路，本申请对此不作任何限定。
上述直流升压装置300的工作原理如下：
直流升压装置300通过第一检测模块310对直流升压装置300的输入电压和直流升压装置300的输入电流进行采样，得到第一电压和第一电流；通过第二检测模块320对直流升压装置300的输出电压进行采样，得到第二电压；由控制模块340根据第一电压、第一电流、第二电压、输入电压设定值、输入电流设定值以及输出电压设定值，得到控制信号。在充电桩100以恒定电流输出至直流升压装置300时，该控制信号实现对直流升压装置300的输入电压进行控制，即对充电桩100的输出电压进行控制，使得充电桩100的输出电压随着直流升压装置300的输出电压改变，而直流升压装置300的输出电压随着电池包200电压的增加而增加，因此，充电桩100的输出电压随着电池包200的电压改变。在充电桩100以恒定电压输出至直流升压装置300时，该控制信号实现对直流升压装置300的输出电压进行控制，使得直流升压装置的输出电压稳定在第三电压为电池包200充电。通过在充电桩100与电池包200之间增加直流升压装置300，实现将充电桩100输出较低电压提升为较高电压为电池包200充电。并且，通过对直流升压装置300的输入电压和输出电压的控制，在充电桩100以恒定电流输出至直流升压装置300时，控制充电桩100的输出电压随电池包200的电压变化，在充电桩100以恒定电压输出至直流升压装置300时，控制直流升压装置300的输出电压恒定第三电压为电池包200充电，因此模拟了充电桩100直接为电池包200充电的过程。
在一种可能的实现方式中，如图5所示，第一检测模块310包括第一电压传感器、第一电流传感器；第二检测模块320包括第二电压传感器。
具体地，第一电压传感器的第一端e01连接充电桩100的输出正极与第一电流传感器的第一端e04，第一电压传感器的第二端e02连接充电桩100的输出负极、直流升压变换器330的第二端负极3302b。第一电流传感器的第二端e05连接直流升压变换器330的第二端正极3302a。第二电压传感器的第一端e07连接直流升压变换器330的第三端正极3303a、电池包200的输入正极，第二电压传感器的第二端e08连接直流升压变换器330的第三端负极3303b、电池包200的输入负极，第二电压传感器的第三端e09连接控制模块340的第四端3404。
第一电压传感器用于检测直流升压装置300的输入电压，得第一电压；第一电流传感器用于检测直流升压装置300的输入电流，得到第一电流；第二电压传感器用于检测直流升压装置300的输出电压，得到第二电压。第一电压、第一电流以及第二电压发送给控制模块340。
如图5所示，控制模块340包括输入电压外环341、输出电压外环342、比较器343与电流内环344。
输入电压外环341，用于接收第一检测模310输出的第一电压和设置模块350的输入电压设定值，并根据第一电压和输入电压设定值得到第一输出值。
输出电压外环342，用于接收第二检测模块320输出的第二电压和设置模块350输出的输出电压设定值，并根据第二电压和输出电压设定值得到第二输出值。
比较器343，用于接收输入电压外环341输出的第一输出值和输出电压外环342输出的第二输出值，并根据第一输出值和第二输出值确定第三输出值，将第三输出值作为电流内环344的输入参考值。
其中，比较器343可通过比较第一输出值和第二输出值的大小，确定第三输出值。在第一输出值小于第二输出值时，第三输出值为第一输出值，即第三输出值为输入电压外环341的输出值，输入电压外环341的输出值作为电流内环的输入参考值；在第一输出值大于第二输出值时，第三输出值为第二输出值，即第三输出值为输出电压外环342输出值，输出电压外环342的输出值作为电流内环的输入参考值。
可选地，比较器343还可通过比较第一输出值的优先级和第二输出值的优先级，即通过比较输入电压外环341和输出电压外环342的优先级，确定第三输出值。在输入电压外环341优先级大于输出电压外环342优先级时，即第一输出值的优先级大于第二输出值的优先级，第三输出值为输入电压外环341的输出值，即第三输出值为第一输出值，输入电压外环341的输出值作为电流内环的输入参考值；在输入电压外环341的优先级小于输出电压外环342的优先级时，第一输出值的优先级小于第二输出值的优先级，第三输出值为输出电压外环342的输出值，即第三输出值为第二输出值，输出电压外环342的输出值作为电流内环的输入参考值。其中，在充电桩100以恒定电流输出至直流升压装置300时，输入电压外环341优先级大于输出电压外环342优先级，在充电桩100以恒定电压输出至直流升压装置300时，输入电压外环341的优先级小于输出电压外环342的优先级。
电流内环344，用于接收第一检测模块310输出的第一电流和比较器343输出的第三输出值，根据第一电流和第三输出值，得到控制信号。
本申请实施例通过采用输入电压外环341、输出电压外环342以及电流内环344三环控制。在充电桩100以恒定电流输出至直流升压装置300时，输入电压外环生效，可以通过输入电压外环341的输出值作为电流内环344的输入参考值，从而控制直流升压装置300的输入电压，即控制充电桩100的输出电压。在充电桩100以恒定电压输出至直流升压装置300时，输出电压外环342生效，可以通过输出电压外环342的输出值作为电流内环344的输入参考值，从而可以控制直流升压装置300的输出电压。
具体地，如图5所示，输入电压外环341包括第一减法器、第一控制器；输出电压外环342包括第二减法器、第二控制器；电流内环343包括第三减法器、第三控制器以及调制模块。其中：
第一减法器的第一端e10连接第一电压传感器e03，第一减法器的第二端e11连接设置模块350的第一端3501；第一减法器的输出端连接第一控制器的输入端，第一控制器的输出端连接比较器343的第一端e14。
第二减法器的第一端e12连接设置模块350的第二端3502，第二减法器的第二端e13连接第二电压传感器的第三端e09，第二减法器的输出端连接第二控制器的输入端，第二控制器的输出端连接比较器343的第二端e15。
第三减法器的第一端e16连接第一电感传感器的第三端e06，第三减法器的第二端e17连接比较器343的输出端；第三减法器的输出端连接第三控制器，第三控制器的输出端连接调制模块，调制模块的输出端连接直流升压变换器330的第一端3301。
第一减法器，用于接收第一检测模块310输出的第一电压和设置模块350输出的输入电压设定值，并将第一电压和输入电压设定值相减，得到第一误差值；
第一控制器，用于获取第一减法器输出的第一误差值，根据第一误差值，确定第一输出值；
第二减法器用于接收第二检测模块320输出的第二电压和设置模块350输出的输出电压设定值，并将第二电压和输出电压设定值相减，得到第二误差值；
第二控制器，用于获取第二减法器输出的第二误差值，根据第二误差值，确定第二输出值。
第三减法器，用于接收第一检测模块310输出的第一电流和比较器343输出的第三输出值，并将第一电流和第三输出值相减，得到第三误差值；
第三控制器，用于接收第三减法器输出的第三误差值，并根据第三误差值生成第四输出值；
调制模块，用于接收第三控制器输出的第四输出值，对第四输出值进行调制生成控制信号。
可选地，调制模块可以是脉冲宽度调制模块(Pulse width modulation，PWM)，由脉冲宽度调制波对第三输出值进行调制，得到PWM调制信号。其中，脉冲宽度调制波由一系列占空比不同的矩形脉冲构成。
可选地，第一控制器、第二控制器、第三控制器可以是比例积分PI控制器。其中，PI控制器是一种线性控制器，可根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。
本申请实施例采用直流升压装置300将充电桩100输出的较低电压转化为较高电压为电池包200充电。同时，采用输入电压外环341、输出电压外环342以及电流内环344，实现对电压外环和电流内环344双重控制。通过选取输入电压外环341的输出值或输出电压外环342的输出值作为电流内环344的输入参考值。在充电桩100以恒定电流输出至直流升压装置300时，充电桩100的输出电压可以被直流升压装置300控制。此时，输入电压外环341生效，因此，充电桩100的输出电压可以被输入电压外环341控制，可以通过输入电压外环341控制直流升压装置300的输入电压，即控制充电桩100的输出电压，使得充电桩100的输出电压随着直流升压装置300的输出电压变化。而电池包200的电压随着电荷量的增加而增加，直流升压装置300的输出电压随着电池包200的电压增加而同步上升。因此，通过输入电压外环341可以控制充电桩100的输出电压，使得充电桩100的输出电压跟随电池包200的电压改变。在充电桩100以恒定电压输出至直流升压装置300时，输出电压外环342生效，直流升压装置300的输出电压可以被输出电压外环342控制，可以通过输出电压外环342控制直流升压装置300的输出电压，使得直流升压装置300的输出电压稳定在第三电压为电池包200充电。因此，在充电桩100以恒定电流输出至直流升压装置300时，通过输入电压外环341可以控制充电桩100的输出电压跟随电池包200的电压改变；在充电桩100以恒定电压输出至直流升压装置300时，通过输出电压外环342控制直流升压装置300的输出电压稳定在第三电压为电池包200充电。从而模拟了充电桩直接为电池包充电的过程。
下面结合图5所示出的直流升压装置300的架构，以直流升压装置300的采用的拓扑结构为boost电路为例，具体介绍本申请实施例提供的一种充电控制方法。请参阅图6，图6是本申请实施例提供的一种充电控制方法的流程示意图。如图6所示，该充电控制方法包含步骤S101-S104。
S101：获取输入电压设定值以及输出电压设定值。
其中，输入电压设定值、输出电压设定值的设置可由设置模块350进行设置，可采用软件方式(如单片机、数字信号处理器等)或全硬件方式(如运算放大器等)来实现。例如，采用运算放大器实现时，通过调整改变运算放大器的同相端或反相端的电压幅度，运算放大器的同相端或反相端的电压幅度越大则设定的输入电压设定值越高或者设定的输出电压设定值。
可选地，输入电压设定值和输出电压设定值可根据实际需求设置，本申请对此不作具体限定。
可选地，设置模块350还可接收充电需求信息，其中充电需求信息包括电池包200的最高充电电压。设置模块350根据充电需求信息，调整输入电压设定值和输出电压设定值，使得输出电压设定值为电池包200的最高充电电压，以及输出电压设定值与输入电压设定值成预设比例关系。
可选地，预设比例依据实际需求而定，本申请实施对此不做具体限定。示例性地，预设比例可以但不限于为2，输出电压设定值为800V，输入电压设定值为400V。
S102：获取直流升压装置的输入电压，将直流升压装置的输入电压转化为直流升压装置的输出电压为电池包200充电。
具体地，直流升压变换器330获取直流升压装置300的输入电压，可以理解的是直流升压装置300的输入电压为充电桩100的输出电压。直流升压变换器330将直流升压装置输入电压转化为直流升压装置300的输出电压为电池包200充电。其中，直流升压装置的输出电压大于直流升压装置300的输入电压。也就是说，直流升压装置300将充电桩100输出的较低的电压转化为较高的电压输出至电池包200，给电池包200充电。
S103：对直流升压装置的输入电压和直流升压装置的输入电流进行采样，得到第一电压和第一电流；对直流升压装置的输出电压进行采样，得到第二电压。
具体地，第一电压传感器对直流升压装置300的输入电压进行采样得到第一电压；第一电流传感器直流升压装置300的输入电流进行采样，得到第一电流，第二电压传感器对直流升压装置300的输出电压进行采样，得到第二电压。其中，对直流升压装置300的输入电压、输入电流以及输出电压的采样，还可以是其他采样电路进行，本申请对此不作任何限定。
S104：根据第一电压、第一电流以及第二电压产生控制信号。
具体地，控制模块340可获取第一检测模块310输出的第一电压、第一电流和第二检测模块320输出的第二电压，控制模块340还可获取输入电压设定值、输出电压设定值、输入电流设定值。根据第一电压、第一电流、第二电压、输入电流设定值、以及输出电压设定值，产生控制信号。其中，控制信号可以为PWM调制信号。控制模块340将产生的PWM调制信号输入至直流升压变换器330，通过控制PWM调制信号的占空比，控制流入直流升压变换器330中电感的平均电流。实现在充电桩100以恒流输出至直流升压装置300时，控制直流升压装置300的输入电压，以控制充电桩100的输出电压。在充电桩100以恒压输出至直流升压装置300时，控制直流升压装置300的输出电压。
本申请实施例通过根据直流升压装置300的输入电压、直流升压装置300的输入电流以及直流升压装置300的输出电压，确定控制信号。在充电桩100以恒定电流输出至直流升压装置300时，充电桩100的输出电压可以被直流升压装置300控制，通过调整控制信号的占空比，控制流入直流升压变换器330中电感的平均电流，从而控制直流升压装置300的输入电压，即控制充电桩100的输出电压，使得充电桩100的输出电压跟随直流升压装置300的输出电压变化。在充电桩100以恒定电压输出至直流升压装置300时，通过调整控制信号的占空比，控制流入直流升压变换器330中电感的平均电流，从而控制直流升压装置300的输出电压，使直流升压装置300的输出电压稳定在第三电压为电池包200充电。
接下来，结合图7示例性介绍本申请实施例中控制模块340产生控制信号的具体步骤。
S201：获取第一输出值和第二输出值。
具体地，第一输出值是输入电压外环341的输出值，第二输出值是输出电压外环342的输出值。输入电压外环341通过第一减法器获取输入电压设定值和第一电压后，将输入电压设定值和第一电压相减，得到第一误差值。将第一误差值输出至第一控制器进行计算，确定第一输出值。实现当第一电压高于输入电压设定值时，第一误差值为正，第一输出值会增大；当第一电压低于输入电压设定值时，第一误差值为负，第一输出值减小。其中，第一控制器可以是PI控制器，其PI控制计算公式为：
其中，Kp为比例系数，Tt为积分时间常数，e1(t)为第一误差值，u1(t)为第一输出值。在PI控制器中，分为比例和积分两个部分，Kpe1(t)为比例部分，为积分部分。
输出电压外环342通过第二减法器获取输出电压设定值和第二电压后，将第二电压和输出电压设定值相减，得到第二误差值，将第二误差值输出至第二控制器进行计算，确定第二输出值。实现当第二电压高于输出电压设定值时，第二误差值为负，第二输出值减小；当第二电压低于设定值时，第二误差值为正，第二输出值增加。其中，第二控制器可以为PI控制器，其计算公式为：
其中，Kp为比例系数，Tt为积分时间常数，e2(t)为第一误差值，u2(t)为第二输出值。
S202：根据所述第一输出值和所述第二输出值，确定第三输出值。
具体地，控制模块340根据第一输出值和第二输出值，即输入电压外环341的输出值和输出电压外环342的输出值，确定第三输出值，将第三输出值作为电流内环344的输入参考值。
可选地，控制模块340取第一输出值和第二输出值中的较小者作为第三输出值，即作为电流内环344的输入参考值。实现第一输出值小于第二输出值时，第三输出值为第一输出值，即电流内环344的输入参考值为输入电压外环341的输出值。当第一输出值大于第二输出值时，第三输出值为第二输出值，即电流内环344的输入参考值为输出电压外化的输出值。
具体地，在充电桩100以恒定电流输出至直流升压装置300时，第一输出值小于第二输出值，因此第一输出值作为电流内环344的输入参考值，即输入电压外环341的输出值作为电流内环344的输入参考值。可以理解的是，此时，输入电压外环341生效，输出电压外环342未生效。在充电桩100以恒定电压输出至直流升压装置300时，第一输出值大于第二输出值，第二输出值作为电流内环344的输入参考值，即输出电压外环342的输出值作为电流内环344的输入参考值。可以理解的是，此时，输出电压外环342生效，输入电压外环341未生效。
示例性地，输入电压设定值为电池包200的最高充电电压，例如，最高充电电压可以为800V，比例系数为2，则输入电压设定值为400V。
在充电桩100给电池包200充电的预充电期，充电桩100会以第一充电电压恒定输出至直流升压装置300，其中，第一充电电压大于输入电压设定值。例如，第一充电电压可以为450V。可以理解的是，充电桩100输出的第一充电电压小于电池包200的最高电压，即充电桩100输出的第一充电电压小于输出电压设定值，因此，充电桩100输出至直流升压装置300电压小于输出电压设定值。
在电池包200的电荷量达到第一预设值时，电池管理系统400获取电池包200的电荷量，确定恒流充电方式，并向充电桩100发送充电指令，指示充电桩100以恒定电流方式进行充电，即充电桩100以恒定电流输出至充电桩100。在充电桩100以恒定电流输出至直流升压装置300的初期，充电桩100的输出电压为450V，输入电压设定值为400V，输入电压外环341中，第一电压为450V，输入电压设定值为400V，第一误差值为正，因此第一输出值增加。而此时，在输出电压外环342中，输出电压设定值为充电包的最高充电电压，第二电压远远小于输出电压设定值，第二误差值为正，第二输出值增加。第二误差值大于第一误差值，误差值越大，输出值越大，第二输出值大于第一输出值。因此第一输出值作为电流内环344的输入参考值，输入电压外环341生效。因此可以通过输入电压外环341可以控制直流升压装置300的输入电压。实现当第一电压大于输入电压设定值时，通过输入电压外环341控制直流升压装置300的输入电压增加，即第二电压增加。当第二电压小于输入电压设定值时，第一误差值为负，第一输出值减小。而在输出电压外环342中，由于第二电压一直小于输出电压设定值，第二误差值一直在增加，输出电压外环342中的第二PI控制器的积分部分会不断累积输入的第二误差值，如果第二误差为正，积分部分会不断累加，直到第二PI控制器进入正向饱和状态，即第二输出为最大输出值。因此，在充电桩100以恒定电流输出至直流升压装置300时，第一输出值小于第二输出值，第一输出值作为电流内环344的参考值，输入电压外环341生效。
在电池包200的电荷量达到第二预设值时，电池管理系统400获取电池包200的电荷量，确定恒定电压充电方式，并向充电桩100发送充电指令，指示充电桩100以恒定电压方式进行充电，即充电桩100以恒定电压输出至充电桩。可以理解的是，在电池包200的电荷量达到第二预设值时，电池包200的电压达到最高充电电压，即电池包200的电压为输出电压设定值。
充电桩100以第一充电电压恒定输出至直流升压装置300，在输入电压外环341中，由于第一电压一直大于输入电压设定值，第一输出值一直增加，输入电压外环341中的第一PI控制器的积分部分会不断累积输入的第一误差值，如果第一误差为正，积分部分会不断累加，直到第一PI控制器进入正向饱和状态，即第一输出为最大输出值。而在输出电压外环342中，直流升压装置300的输出电压要以大于电池包200的电压为电池包200充电，即第二电压大于输出电压设定值，第二误差值为负，第二输出值减小。因此，第二输出值为最大输出值。在充电桩100以恒定电压输出至直流升压装置300时，第一输出值大于第二输出值，第二输出值为电流内环344的输入参考值，输出电压外环342生效。
可选地，可以对输入电压外环341和输出电压外环342预先设置优先级。在充电桩100以恒定电流输出至直流升压装置300时，输入电压外环341的优先级大于输出电压外环342的优先级，此时，第三输出值为第一输出值，即电流内环344的输入参考值为输入电压外环341的输出值。可以理解的是，此时，输入电压外环341生效，输出电压外环342未生效。在充电桩100以恒定电压输出至直流升压装置300时，输入电压外环341的优先级小于输出电压外环342的优先级，此时，第三输出值为第二输出值，即电流内环344的输入参考值为输出电压外环342的输出值。可以理解的是，此时，输出电压外环342生效，输入电压外环341未生效。
本申请实施例通过采用输入电压外环341、输出电压外环342以及电流内环344三环控制。在充电桩100以恒定电流输出至直流升压装置300时，输入电压外环341生效，可以通过输入电压外环341的输出值作为电流内环344的输入参考值，从而控制直流升压装置300的输入电压。在充电桩100以恒定电压输出至直流升压装置300时，输出电压外环342生效，可以通过输出电压外环342的输出值作为电流内环344的输入参考值，从而可以控制直流升压装置300的输出电压。
S203：根据第三输出值和第一电流，得到控制信号。
具体地，第三输出值为电流内环344的输入参考值，电流内环344通过第三减法器将输入参考值与第一电流相减，得到第三误差值，并将第三误差值输入第三控制器进行计算，确定第四输出值。其中，第三控制器可以为PI控制器，
其中，Kp为比例系数，Tt为积分时间常数，e3(t)为第三误差值，u3(t)为第四输出值。
对第四输出值采用调制模块对第四输出值进行调制，得到控制信号。调制模块为PWM调制模块，可以采用脉冲宽度调制波对第四输出值进行调制，得到PWM调制信号。在本申请实施例中，调制模块还可以采用其他调制波进行调制，例如，三角波等，本申请对此不作任何限定。在充电桩100以恒定电流输出至直流升压装置300时，第一电流为恒定电流值。此时，输入电压外环341生效，输入电压外环341的输出值作为输入参考值，因此，电流内环344的第三控制器根据输入电压外环341的输出值与第一电流的误差值，调整第四输出值，采用PWM调制模块对第四输出信号，进行调制，得到PWM调制信号。在充电桩100以恒定电压输出至直流升压装置300时，第一电压为恒定电压值。此时，输出电压外环342生效，输出电压外环342的输出值作为电流内环344的输入参考值，因此，电流内环344的PI控制器根据输出电压外环342的输出值与第一电流的误差值，调整第四输出值，采用PWM调制模块对第四输出信号，进行调制，得到PWM调制信号。
可以理解的是，在充电桩100以恒定电流输出至直流升压装置300时，充电桩100的输出电压可以被直流升压装置300控制。此时，输入电压外环341生效，充电桩100的输出电压可以被输入电压外环341控制，输入电压外环341的输出值作为电流内环344的输入参考值，因此，可以通过第一电压、输入电压参考值以及第一电流，调整PWM调制信号的占空比，控制流入直流升压变换器330中电感的平均电流，从而控制直流升压装置300的输入电压，即控制充电桩100的输出电压，使得充电桩100的输出电压跟随直流升压装置300的输出电压改变。
可以理解的是，在充电桩100以恒定电压输出至直流升压装置300时，直流升压装置300的输出电压不再被电池包200电压所钳位，所以，直流升压装置300的输出电压能被输出电压外环342控制。此时，输出电压外环342生效，输出电压外环342的输出值作为输入参考值，因此，可以通过第二电压、输出电压参考值以及第一电流，调整PWM调制信号的占空比，控制流入直流升压变换器330中电感的平均电流，从而控制直流升压装置300的输出电压，使得直流升压装置300的输出电压恒定在第三电压为电池包200充电。
本申请实施例采用直流升压装置300将充电桩100输出的较低电压转化为较高电压为电池包200充电。同时，采用输入电压外环341、输出电压外环342以及电流内环344，实现对电压外环和电流内环344双重控制。通过选取输入电压外环341的输出值或输出电压外环342的输出值作为电流内环344的输入参考值。在充电桩100以恒定电流输出至直流升压装置300时，输入电压外环341生效，充电桩100的输出电压可以被输入电压外环341控制，可以通过输入电压外环341控制直流升压装置300的输入电压，即控制充电桩100的输出电压，使得充电桩100的输出电压随着直流升压装置300的输出电压而变化。而直流升压装置300的输出电压随着电池包200电压的增加而增加，因此充电桩100的输出电压随着电池包200的电压改变。在充电桩100以恒定电压输出至直流升压装置300时，输出电压外环342生效，直流升压装置300的输出电压可以被输出电压外环342控制，可以通过输出电压外环342控制直流升压装置300的输出电压，使其稳定在第三电压为电池包200充电。因此，在充电桩100以恒定电流输出至直流升压装置300时，控制充电桩100的输出电压随电池包200的电压变化，在充电桩100以恒定电压输出至直流升压装置300时，控制直流升压装置300的输出电压恒定第三电压为电池包200充电，从而模拟了充电桩100直接为电池包200充电的过程。
需要说明的是，对于上述方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
可以理解的是，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置、模块和方法，可以通过其它的方式实现。例如，上述所描述的第一检测模块、第二检测模块、输入电压外环341、输出电压外环342以及电流内环344的实现方式仅为示意性地，在具体实现中，还可以有其他实现方式，本申请在此不再一一例举。例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或模块的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以是两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
以上对本申请实施例所提供的一种直流升压装置以及一种充电控制方法进行了详细介绍，本申请实施例中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (7)

1.一种直流升压装置，其特征在于，包括：第一检测模块、第二检测模块、控制模块、直流升压变换器；
所述第一检测模块，用于对所述直流升压装置的输入电压和所述直流升压装置的输入电流进行采样，得到第一电压和第一电流；所述直流升压装置的输入电压为充电桩的输出电压；
所述直流升压变换器，用于将所述直流升压装置的输入电压转换为所述直流升压装置的输出电压，输出至电池包对所述电池包进行充电；其中，所述直流升压装置的输入电压小于或等于所述直流升压装置的输出电压；
所述第二检测模块，用于对所述直流升压装置的输出电压进行采样，得到第二电压；
所述控制模块，用于获取所述第一电压、输入电压设定值、所述第一电流、输出电压设定值以及所述第二电压；
根据所述第一电压、所述输入电压设定值、所述第一电流、所述第二电压以及所述输出电压设定值产生控制信号；并将所述控制信号输出至所述直流升压变换器，调整所述直流升压装置的输入电压，以调整所述充电桩的输出电压；或者，
将所述控制信号输出至所述直流升压变换器，调整所述直流升压装置的输出电压；
其中，所述根据所述第一电压、所述输入电压设定值、所述第一电流、所述第二电压以及所述输出电压设定值产生控制信号包括：
根据所述第一电压和所述输入电压设定值之间的第一误差值得到第一输出值；
根据所述第二电压和所述输出电压设定值之间的第二误差值得到第二输出值；
根据所述第一输出值和所述第二输出值得到第三输出值；其中，所述第一输出值小于所述第二输出值时，所述第三输出值为所述第一输出值；所述第一输出值大于所述第二输出值时，所述第三输出值为所述第二输出值；
根据所述第一电流和所述第三输出值之间的第三误差值，
根据所述第三误差值生成第四输出值，并根据所述第四输出值生成所述控制信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括输入电压外环、输出电压外环、电流内环、比较器，其中，
所述输入电压外环，用于接收所述第一检测模块输出的所述第一电压和所述输入电压设定值，并根据所述第一电压和所述输入电压设定值之间的第一误差值得到第一输出值；
所述输出电压外环，用于接收所述第二检测模块输出的所述第二电压和所述输出电压设定值，并根据所述第二电压和所述输出电压设定值之间的第二误差值得到第二输出值；
所述比较器，用于接收所述输入电压外环输出的第一输出值和所述输出电压外环输出的所述第二输出值，并根据所述第一输出值和所述第二输出值得到第三输出值；
所述电流内环用于接收所述第一检测模块输出的所述第一电流和所述比较器输出的第三输出值，根据所述第一电流和所述第三输出值之间的第三误差值，生成第四输出值，并根据所述第四输出值得到所述控制信号。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述输入电压外环包括第一减法器、第一控制器，其中，
所述第一减法器，用于接收所述第一检测模块输出的所述第一电压和所述输入电压设定值，并将所述第一电压和所述输入电压设定值相减，得到第一误差值；
所述第一控制器，用于获取所述第一减法器输出的第一误差值，根据所述第一误差值，确定所述第一输出值；
所述输出电压外环包括第二减法器、第二控制器，其中，
所述第二减法器用于接收所述第二检测模块输出的所述第二电压和所述输出电压设定值，并将所述第二电压和所述输出电压设定值相减，得到第二误差值；
所述第二控制器，用于获取所述第二减法器输出的第二误差值，根据所述第二误差值，确定所述第二输出值；
所述电流内环包括第三减法器、第三控制器、调制模块，其中，
所述第三减法器用于接收所述第一检测模块输出的所述第一电流和所述比较器输出的所述第三输出值，并将所述第一电流和所述第三输出值相减，得到第三误差值；
所述第三控制器用于接收所述第三减法器输出的所述第三误差值，并根据所述第三误差值生成第四输出值；
所述调制模块用于接收所述第三控制器输出的所述第四输出值，并根据所述第四输出值生成所述控制信号。
4.一种充电控制方法，其特征在于，应用于如权利要求2或3所述的直流升压装置，所述方法包括：
获取所述直流升压装置的输入电压，将所述直流升压装置的输入电压转化为所述直流升压装置的输出电压为电池包充电；所述直流升压装置的输出电压大于或等于所述直流升压装置的输入电压，所述直流升压装置的输入电压为充电桩的输出电压；
对所述直流升压装置的输入电压和所述直流升压装置的输入电流进行采样，得到第一电压和第一电流；
对所述直流升压装置的输出电压进行采样，得到第二电压；
根据所述第一电压、输入电压设定值、所述第一电流、所述第二电压以及输出电压设定值产生控制信号；
通过所述控制信号调整所述直流升压装置的输入电压，以调整所述充电桩的输出电压；或者，
通过所述控制信号调整所述直流升压装置的输出电压
其中，所述根据所述第一电压、输入电压设定值、所述第一电流、所述第二电压以及输出电压设定值产生控制信号包括：
根据所述第一电压和所述输入电压设定值之间的第一误差值得到第一输出值；
根据所述第二电压和所述输出电压设定值之间的第二误差值得到第二输出值；
根据所述第一输出值和所述第二输出值得到第三输出值；其中，所述第一输出值小于所述第二输出值时，所述第三输出值为所述第一输出值；所述第一输出值大于所述第二输出值时，所述第三输出值为所述第二输出值；
根据所述第一电流和所述第三输出值之间的第三误差值；
根据所述第三误差值生成第四输出值，并根据所述第四输出值生成所述控制信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收充电需求信息，所述充电需求信息包括所述电池包的最高充电电压；
根据所述充电需求信息，调整所述输入电压设定值和所述输出电压设定值，使得所述输出电压设定值为所述电池包的最高充电电压，以及所述输出电压设定值与所述输入电压设定值成预设比例关系。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述输入电压外环的优先级大于所述输出电压外环的优先级，所述第三输出值为所述第一输出值；其中，所述输入电压外环用于根据所述第一电压和所述输入电压设定值确定所述第一输出值；
在所述输入电压外环的优先级小于所述输出电压外环的优先级，所述第三输出值为所述第二输出值；其中，所述输出电压外环用于根据所述第二电压和所述输出电压设定值确定所述第二输出值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述确定第一输出值，包括：
将所述输入电压设定值和所述第一电压相减，得到第一误差值；
根据所述第一误差值，确定所述第一输出值；
所述确定第二输出值，包括：
将所述第二电压和所述输出电压设定值相减，得到第二误差值；
根据所述第二误差值，确定所述第二输出值；
所述根据所述第三输出值和所述第一电流，得到所述控制信号，包括：
将所述第一电流和所述第三输出值相减，得到第三误差值；
根据所述第三误差值生成第四输出值；
根据所述第四输出值生成所述控制信号。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105826968A (zh) * 2015-01-28 2016-08-03 保时捷股份公司 直流牵引用电池充电的高压充电升压器和方法及电动车辆
CN206908337U (zh) * 2017-06-16 2018-01-19 武汉科华动力科技有限公司 一种交直流兼容式车载充电系统
CN110971173A (zh) * 2018-12-21 2020-04-07 比亚迪股份有限公司 动力电池的充电方法、电机控制电路及车辆
CN111347911A (zh) * 2018-12-21 2020-06-30 比亚迪股份有限公司 车辆、动力电池充电装置及直流充电保护系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103066666B (zh) * 2013-01-22 2015-08-26 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种升压型电池充电管理系统及其控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105826968A (zh) * 2015-01-28 2016-08-03 保时捷股份公司 直流牵引用电池充电的高压充电升压器和方法及电动车辆
CN206908337U (zh) * 2017-06-16 2018-01-19 武汉科华动力科技有限公司 一种交直流兼容式车载充电系统
CN110971173A (zh) * 2018-12-21 2020-04-07 比亚迪股份有限公司 动力电池的充电方法、电机控制电路及车辆
CN111347911A (zh) * 2018-12-21 2020-06-30 比亚迪股份有限公司 车辆、动力电池充电装置及直流充电保护系统

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