CN113708458B - 一种多充电模块并联均流控制方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及充电电源技术领域，提供一种多充电模块并联均流控制方法、装置及系统，均流控制方法包括：各充电模块中主机和各从机并联输出时，获得主机的第一输出电流反馈值和各从机的第二输出电流反馈值；根据第一输出电流反馈值和各第二输出电流反馈值，获得各充电模块的平均电流值；获取各充电模块的目标电压设定值和输出电压反馈值；根据平均电流值与第一输出电流反馈值或平均电流值与第二输出电流反馈值的差值，以及根据目标电压设定值和输出电压反馈值，调节各充电模块的实际输出电流值；本发明通过上述技术方案，实现对各充电模块输出电压稳定的同时对各自实际输出电流的均流控制。

Description

一种多充电模块并联均流控制方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及充电电源技术领域，具体而言，涉及一种多充电模块并联均流控制方法、装置及系统。
背景技术
随着电动汽车的普及，人们对于快速充电技术的需求越来越强烈，大功率的充电设备例如充电桩是满足快速充电的必然选择。现有的充电桩内设置有单一的大功率充电模块，由于其体积笨重、设备检修维护困难，而不被市场看好。故对充电桩内的充电模块进行优化，例如灵活地将多个小功率充电模块进行并联，以组合成大功率的充电桩系统备受市场青睐。
然而，现有的充电桩内的多个充电模块在正常工作时通常采用如下方式，例如在均流控制中，主机工作在稳压模式，从机工作在稳流模式，当从机为了稳流导致其输出电压波动较大时，会导致充电桩输出总线上的电压波动较大；并且从机的电流调节是以主机的电流输出值作为参考，当主机上的电流有少许波动时，从机的输出电流会将主机的电流波动成倍数的放大输出，从而恶化了均流控制效果。
发明内容
本发明解决的问题是如何实现对各充电模块输出电压稳定的同时对各自实际输出电流的均流控制。
为解决上述问题，本发明提供一种多充电模块并联均流控制方法，包括：
当各所述充电模块中主机和各从机并联输出时，获得所述主机的第一输出电流反馈值和各所述从机的第二输出电流反馈值；
根据所述第一输出电流反馈值和各所述第二输出电流反馈值，获得各所述充电模块的平均电流值；
获取各所述充电模块的目标电压设定值和输出电压反馈值；
根据所述平均电流值与所述第一输出电流反馈值或所述平均电流值与所述第二输出电流反馈值的差值，以及根据所述目标电压设定值和所述输出电压反馈值，调节各所述充电模块的实际输出电流值。
可选地，所述根据所述平均电流值与所述第一输出电流反馈值或所述平均电流值与所述第二输出电流反馈值的差值，以及根据所述目标电压设定值和所述输出电压反馈值，调节各所述充电模块的实际输出电流值包括：
所述主机和各所述从机分别以所述平均电流值作为电流的控制目标值，所述主机将所述平均电流值与所述第一输出电流反馈值做差，以获得所述主机的电流差值；各所述从机将所述平均电流值与各所述从机的所述第二输出电流反馈值做差，以获得各所述从机的电流差值；
所述主机的电流差值或各所述从机的电流差值经相应的均流调节PI控制器计算，以获得所述主机或各所述从机的电压调节值；
所述主机或各所述从机的所述电压调节值经相应的电压调节PI控制器调节，以通过控制所述主机或各所述从机的实际输出电压值，进而调节所述主机或各所述从机的实际输出电流值；其中，所述主机和各所述从机的内部均设有各自相应的均流调节PI控制器和电压调节PI控制器。
可选地，所述主机或各所述从机的所述电压调节值经相应的电压调节PI控制器调节，以通过控制所述主机或各所述从机的实际输出电压值，进而调节所述主机或各所述从机的实际输出电流值包括：
获取所述主机或各所述从机当前的输出电压反馈值；
根据所述电压调节值和所述目标电压设定值，确定所述主机或各所述从机的目标电压参考值；
将所述目标电压参考值与所述输出电压反馈值做差，以获得所述电压差值；
所述电压差值经所述电压调节PI控制器调节，以控制所述主机或各所述从机的实际输出电压值；
通过控制所述实际输出电压值，调节所述实际输出电流值。
可选地，所述获得所述主机的第一输出电流反馈值和各所述从机的第二输出电流反馈值包括：
所述主机每隔预设时间向各所述从机发送所述广播帧信息；其中，所述广播帧信息包括各所述充电模块开始采集电流的命令和计算出的所述平均电流值；
各所述从机接收到所述开始采集电流的命令后，采集所述第二输出电流反馈值，与此同时，所述主机采集所述第一输出电流反馈值；
所述主机保存所述平均电流值及采集到的所述第一输出电流反馈值，各所述从机保存所述平均电流值及采集到的所述第二输出电流反馈值；
所述主机以轮询方式给各所述从机发送电流上传命令，以使所述主机获得各所述第二输出电流反馈值。
可选地，所述根据所述第一输出电流反馈值和各所述第二输出电流反馈值，获得各所述充电模块的平均电流值包括：
所述主机将所述主机的所述第一输出电流反馈值和接收到的各所述从机的所述第二输出电流反馈值进行求和，以获得所述总电流值；
根据所述总电流值获得以计算出所述平均电流值。
可选地，所述根据所述第一输出电流反馈值和各所述第二输出电流反馈值，获得各所述充电模块的平均电流值还包括如下步骤：在确定所述平均电流值之后，对所述平均电流值进行滤波处理。
可选地，多充电模块并联均流控制方法还包括：
获取各所述充电模块的理论输出电流值和输出电流最大值；其中，各所述充电模块的所述理论输出电流值根据与各所述充电模块连接的负载功率计算获得；
根据所述理论输出电流值与所述输出电流最大值的大小比对，确定各所述充电模块进入恒电压工作模式或恒电流工作模式。
可选地，根据所述理论输出电流值与所述输出电流最大值的大小比对，确定各所述充电模块进入恒电压工作模式或恒电流工作模式包括：
若所述理论输出电流值大于所述输出电流最大值，则各所述充电模块进入恒电流工作模式，并以所述输出电流最大值作为电流的控制目标值；
若所述理论输出电流值小于或等于所述输出电流最大值，则各所述充电模块进入恒电压工作模式，并以所述平均电流值作为电流的控制目标值。
可选地，所述各所述充电模块中主机和各从机并联输出时包括：
将每个所述充电模块设置不同的硬件ID号，将硬件ID号最大或最小的所述充电模块标记为所述主机，其他的所述充电模块标记为所述从机。
与现有技术相比，本发明中主机在获取第一输出电流反馈值和各所述第二输出电流反馈值之后，可以获得各充电模块的平均电流值，通过所述平均电流值与所述第一输出电流反馈值或所述第二输出电流反馈值的差值，以及根据所述目标电压设定值和所述输出电压反馈值，调节各所述充电模块的实际输出电流值；其中，各充电模块的工作模式相同，均以平均电流值作为电流的控制目标值，并通过控制各充电模块的输出电压值，调节各自的实际输出电流值，从而实现对各充电模块输出电压稳定的同时对各自实际输出电流的均流控制。
本发明还提供一种多充电模块并联均流控制装置，包括：
采集模块，用于在各充电模块中主机和各从机并联输出时，获得主机的第一输出电流反馈值、各从机的第二输出电流反馈值以及所述主机和各所述从机的输出电压反馈值；
控制模块，用于根据所述第一输出电流反馈值和各所述第二输出电流反馈值，获得各充电模块的平均电流值；还用于根据所述平均电流值与所述第一输出电流反馈值或所述平均电流值与所述第二输出电流反馈值的差值，以及根据目标电压设定值和所述输出电压反馈值，调节各所述充电模块的实际输出电流值。
本发明所述多充电模块并联均流控制装置与所述多充电模块并联均流控制方法具有的有益效果相同，在此不再赘述。
可选地，所述控制模块包括：
平均电流值计算单元，用于将所述主机的所述第一输出电流反馈值和各所述从机的所述第二输出电流反馈值进行求和，以获得总电流值，再根据所述总电流值获得所述平均电流值；
电流差值计算单元，用于将所述平均电流值与所述主机的所述第一输出电流反馈值做差，以获得所述主机的电流差值；以及将所述平均电流值与各所述从机的所述第二输出电流反馈值做差，以获得各所述从机的电流差值；
均流调节单元，用于对所述主机的所述电流差值进行计算，以获得所述主机的电压调节值，以及对各所述从机的所述电流差值进行计算，以获得各所述从机的电压调节值；
电压调节单元，用于对所述主机的所述电压调节值进行调节，以通过控制所述主机的实际输出电压值，进而调节所述主机的实际输出电流值；以及对各所述从机的所述电压调节值进行调节，以通过控制各所述从机的实际输出电压值，进而调节各所述从机的实际输出电流值。
本发明还提供一种多充电模块并联均流控制系统，包括上位机以及各充电模块，实现如上所述的多充电模块并联均流控制方法。
本发明多充电模块并联均流控制系统与所述的多充电模块并联均流控制方法具有的有益效果相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例中均流控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中充电设备的局部结构示意图之一；
图3为本发明实施例中充电设备的局部结构示意图之二；
图4为本发明实施例中均流控制方法的控制结构示意图。
具体实施方式
现有技术中，充电设备例如充电桩的内部设有多个充电模块，各充电模块在正常工作过程中，通常会采用如下方式，例如在均流控制中，主机工作在稳压模式，从机工作在稳流模式，当从机为了稳流导致其输出电压波动较大时，会导致充电桩输出总线上的电压波动较大；并且从机的电流调节是以主机的电流输出值作为参考，当主机上的电流有少许波动时，从机的输出电流会将主机的电流波动成倍数的放大输出，从而恶化了均流控制效果。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。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实施方式以合适的方式结合。
结合图1所示，本发明实施例提供一种多充电模块并联均流控制方法，包括如下步骤：
S1、当各所述充电模块中主机和各从机并联输出时，获得所述主机的第一输出电流反馈值和各所述从机的第二输出电流反馈值；
S2、根据所述第一输出电流反馈值和各所述第二输出电流反馈值，获得各所述充电模块的平均电流值；
S3、获取各所述充电模块的目标电压设定值和输出电压反馈值；
S4、根据所述平均电流值与所述第一输出电流反馈值或所述平均电流值与所述第二输出电流反馈值的差值，以及根据所述目标电压设定值和所述输出电压反馈值，调节各所述充电模块的实际输出电流值。
需要说明的是，充电设备例如充电桩的内部设有多个充电模块，用于对电动汽车进行充电作业，多个充电模块之间并联连接且可以通过CAN总线进行通信，当然也可以通过其他通信方式，例如Modbus，故对充电模块的通信方式不作限定，本实施例仅以CAN总线为例进行说明。可以从所有充电模块中选取一个作为主机，其他充电模块均作为从机。在本实施例中，均流控制方法是在各充电模块均处于恒电压工作模式下进行的，在步骤S1中，当各充电模块并联输出时，所述主机发送广播帧信息，以便于主机获得主机的第一输出电流反馈值和各从机的各第二输出电流反馈值；
在步骤S2中，主机根据所述第一输出电流反馈值和各所述第二输出电流反馈值，通过计算可以获得各充电模块的平均电流值，平均电流值可以作为后续均流控制的参数依据或各充电模块的输出电流的控制目标值。在步骤S3中，通过获取各充电模块的目标电压设定值以及输出电压反馈值，可以为后期主机和各从机在进行均流控制作业中提供参数依据。
在步骤S4中，在获得各充电模块的输出电流反馈值和平均电流值之后，各充电模块例如主机可以根据平均电流值与第一输出电流反馈值做差，以及根据主机的所述目标电压设定值和主机的所述输出电压反馈值，以调节所述主机的实际输出电流值；而各充电模块例如各从机可以根据平均电流值与各第二输出电流反馈值做差，以及根据各从机的所述目标电压设定值和各从机的所述输出电压反馈值，以调节各所述从机的实际输出电流值。
本实施例中主机在获取第一输出电流反馈值和各所述第二输出电流反馈值之后，可以获得各充电模块的平均电流值，最后通过所述平均电流值与所述第一输出电流反馈值或所述第二输出电流反馈值的差值，以及根据所述目标电压设定值和所述输出电压反馈值，调节各所述充电模块的实际输出电流值；其中，各充电模块的工作模式相同，均以平均电流值作为电流的控制目标值，并通过控制各充电模块的输出电压值，调节各自的实际输出电流值，从而实现对各充电模块输出电压稳定的同时对各自的实际输出电流的均流控制。
在本专利中，结合图2所示，多充电模块并联均流控制方法可应用于充电设备例如充电桩，充电设备还包括上位机，各所述充电模块可以通过CAN总线与上位机通信连接，各充电模块的输出端连接直流汇流排，直流汇流排包括正极汇流排和负极汇流排，直流汇流排与负载电连接，负载可以为电动汽车的电瓶，也可以为其他需要充电的直流负载，在此不做具体限定。其中，CAN中文名称是控制器局域网，英文全称为：Controller Area Network；上位机是指负责接收外界信息并给各充电模块发送指令的控制端，例如，上位机可以为设置在充电设备如充电桩上的人机交互控制屏或充电桩上负责与车身的电池管理系统(BMS)进行通信的设备。
在本发明的一个实施例中，所述根据所述平均电流值与所述第一输出电流反馈值或所述平均电流值与所述第二输出电流反馈值的差值，以及根据所述目标电压设定值和所述输出电压反馈值，调节各所述充电模块的实际输出电流值包括：
所述主机和各所述从机分别以所述平均电流值作为电流的控制目标值，所述主机将所述平均电流值与所述第一输出电流反馈值做差，以获得所述主机的电流差值；各所述从机将所述平均电流值与各所述从机的所述第二输出电流反馈值做差，以获得各所述从机的电流差值；
所述主机的电流差值或各所述从机的电流差值经相应的均流调节PI控制器计算，以获得所述主机或各所述从机的电压调节值；
所述主机或各所述从机的所述电压调节值经相应的电压调节PI控制器调节，以通过控制所述主机或各所述从机的实际输出电压值，进而调节所述主机或各所述从机的实际输出电流值；其中，所述主机和各所述从机的内部均设有各自相应的均流调节PI控制器和电压调节PI控制器。
需要说明的是，由于主机可以通过通信总线例如CAN总线向各从机发送广播帧信息，而广播帧信息包括各所述充电模块开始采集电流的命令和计算出的所述平均电流值，因此主机和各从机均保存平均电流值，此时主机和各从机可以分别以平均电流值作为电流的控制目标值，即主机在控制其自身的输出电流时是以平均电流值作为控制目标值，同样各从机在控制其自身的输出电流时也以平均电流值作为控制目标值；并且主机可以将所述平均电流值与主机采集到的自身的第一输出电流反馈值做差，以获得主机的电流差值，而各从机可以将所述平均电流值与各从机采集到的自身的第二输出电流反馈值做差，以获得各从机的电流差值，从而为后续主机和各从机各自输出电流的均流调节提供参数依据。
其中，在图4中，在获得主机的电流差值或各从机的电流差值之后，可以通过各自的均流调节PI控制器进行计算，以获得主机的电压调节值或各从机的电压调节值。
由于充电模块的等效电阻是一定的，当改变充电模块的输出电压时，充电模块的输出电流也呈正比发生改变。因此在获得主机的电压调节值或各从机的电压调节值之后，主机的电压调节值或各从机的电压调节值经过电压调节PI控制器调节，以通过控制主机或各从机的实际输出电压值，进而可以有效地调节主机或各从机的实际输出电流值。其中，在主机和各从机的内部均设有各自相应的均流调节PI控制器和电压调节PI控制器，以便于主机和各从机实现各自输出电流的均流控制，其中，PI控制器中文名称是比例积分控制器，英文全称为：Proportion Integration Controller。
在本发明的一个实施例中，所述主机或各所述从机的所述电压调节值经相应的电压调节PI控制器调节，以通过控制所述主机或各所述从机的实际输出电压值，进而调节所述主机或各所述从机的实际输出电流值包括：
获取所述主机或各所述从机当前的输出电压反馈值；
根据所述电压调节值和所述目标电压设定值，确定所述主机或各所述从机的目标电压参考值；
将所述目标电压参考值与所述输出电压反馈值做差，以获得所述电压差值；
所述电压差值经所述电压调节PI控制器调节，以控制所述主机或各所述从机的实际输出电压值；
通过控制所述实际输出电压值，调节所述实际输出电流值。
需要说明的是，获取所述主机或各所述从机当前的输出电压反馈值，由于主机和各从机处于恒电压工作模式，故主机和各从机各自当前的输出电压反馈值是近似恒定的。结合图4所示，目标电压设定值可为预先在上位机上进行设定的各充电模块的工作电压，也可为固定设定在各充电模块内部的各充电模块的工作电压，对于目标电压设定值的设定方式不作限制。
对于主机而言，根据主机电压调节值与主机的目标电压设定值，就可以确定所述主机的目标电压参考值，即将主机的电压调节值与主机的目标电压设定值相加，就可以确定所述主机的目标电压参考值；同样，对于各从机而言，根据各从机的电压调节值与各从机的所述目标电压设定值，就可以确定所述各从机的目标电压参考值，即将各从机的电压调节值与各从机的目标电压设定值相加，就可以确定所述各从机的目标电压参考值。
将主机的所述目标电压参考值与主机的所述输出电压反馈值做差，就可以获得主机的电压差值，从而为后续调节主机的实际输出电压值提供参数依据；同样，将各从机的所述目标电压参考值与各从机的所述输出电压反馈值做差，就获得各从机的电压差值，从而为后续调节各从机的实际输出电压值提供参数依据。
主机的电压差值经过相应主机内的电压调节PI控制器，就可以有效调节主机的实际输出电压值；同样，各从机的电压差值经过相应各从机内的电压调节PI控制器，就可以有效调节各从机的实际输出电压值。
由于充电模块的等效电阻是一定的，当改变充电模块的输出电压时，充电模块的输出电流也呈正比发生改变。因此，当调整主机或各从机的实际输出电压值之后，主机或各从机的实际输出电流值也发生改变。
对上述技术方案即各充电模块在恒电压工作模式下进行各自输出电流的均流控制方法以示例性方式进行说明：
结合图3所示，现假设并联工作的充电模块数量有4个，则N＝4；充电模块编号分别为1,2,3和4，硬件ID号分别设置为ID0，ID1，ID2和ID3。根据上述介绍可知，此时可以将充电模块1作为主机，其他三个充电模块作为从机。假设在上位机上设定电气参数例如各充电模块的目标电压设定值Vset＝750V，并联的充电模块总的输出电流最大值I总max＝100A，此时可以计算得到并联连接的各充电模块的输出电流最大值为I并max＝100A/4＝25A。通过上述信息可计算得到该充电设备的所有充电模块对外可输出最大功率为Pmax＝Vwork*I总max＝750V*100A＝75000W。若与充电设备连接的负载功率为30000W，各充电模块当前的输出电流可以分别为：9A,11A,8A,12A,则所有充电模块在某一时刻的总电流值Isum＝9A+11A+8A+12A＝40A,此时各充电模块的平均电流值为Iavg＝Isum/4＝10A。
以充电模块1(主机)为例说明其输出电流的均流调节过程如下：
a.充电模块的实际输出电流值调大：
假设充电模块1(以下简称主机)此时的输出电压或目标电压设定值为750V，主机的第一输出电流反馈值为I主＝9A，则均流算法计算的电流差值为Ierr＝平均电流值Iavg–第一输出电流反馈值I主＝10A-9A＝1A，该所述电流差值经过主机内的均流调节PI控制器计算后，得到一个电压调节值Vj，假设此时得到的Vj＝2V。主机目标电压设定值Vset＝750V,由于均流调节PI控制器的调节作用，使得目标电压值变大了2V，变为了750V+2V＝752V以作为目标电压参考值Vnew，主机的目标电压参考值与主机当前的输出电压反馈值做差，得到主机的电压差值Verr＝752V–750V＝2V，此时主机的电压差值可作为电压调节PI控制器的输入；然后所述主机的电压差值经电压调节PI控制器的控制，使得主机的实际输出电压值增大为752V，此时由于主机的实际输出电压值增加，则主机的实际输出电流值也相应的增大，最终变为10A，从而实现对主机当前的第一输出电流反馈值的均流控制。
b.充电模块的实际输出电流值调小：
假设充电模块1(以下简称主机)此时的输出电压或目标电压设定值为750V，主机的第一输出电流反馈值为I主＝11A，则均流算法计算的电流差值为Ierr＝平均电流值Iavg-第一输出电流反馈值I主＝10A-11A＝-1A，该电流差值经过主机内的均流调节PI控制器计算后，得到一个电压调节值Vj，假设此时得到的Vj＝-2V。主机的目标电压设定值Vset＝750V,由于均流调节PI控制器的调节作用，使得目标电压值变小了2V，变为了750V-2V＝748V以作为目标电压参考值Vnew，主机的目标电压参考值与主机当前的输出电压反馈值做差，得到主机的电压差值Verr＝748V–750V＝-2V，此时主机的电压差值可作为电压调节PI控制器的输入；然后所述主机的电压差值经电压调节PI控制器的控制，使得主机的实际输出电压值减小为748V，此时由于主机的实际输出电压值减小，则主机的实际输出电流值也相应的减小，最终变为10A，从而实现对主机当前的第一输出电流反馈值的均流控制。
当然，其他充电模块作为从机，对于各从机的第二输出电流反馈值的均流控制可参照上述主机的均流控制，在此不再赘述。
在本发明的一个实施例中，所述获得所述主机的第一输出电流反馈值和各所述从机的第二输出电流反馈值包括：
所述主机每隔预设时间向各所述从机发送广播帧信息；其中，所述广播帧信息包括各所述充电模块开始采集电流的命令和计算出的所述平均电流值；
各所述从机接收到所述开始采集电流的命令后，采集所述第二输出电流反馈值，与此同时，所述主机采集所述第一输出电流反馈值；
所述主机保存所述平均电流值及采集到的所述第一输出电流反馈值，各所述从机保存所述平均电流值及采集到的所述第二输出电流反馈值；
所述主机以轮询方式给各所述从机发送电流上传命令，以使所述主机获得各所述第二输出电流反馈值。
需要说明的是，轮询是指，主机定时发出询问，以询问周边设备例如各从机是否需要其服务的过程，是一种设备管理的机制。故可以通过主机每隔预设时间，向各所述从机发送广播帧信息的方式，从而便于主机和从机每隔预设时间就对自身当前的输出电流进行一次电流采集，进而便于后续获取主机的第一输出电流反馈值和各所述从机的第二输出电流反馈值，其中，预设时间为T秒，预设时间可通过人工在主机上进行设定，或者，固定在主机的程序中，在此，对预设时间的设定方式和具体数值不做限定。广播帧信息可以是一帧，也可以为多帧，如：可以为两帧，用两帧分开发送采集电流指令和平均电流值。只要保证发送平均电流值之前，已经采集完了所有模块的电流值，并计算好了新的平均电流值即可；也可为一帧，用一帧同时发送采集电流指令和平均电流值。广播帧信息包括各所述充电模块开始采集电流的命令和计算出的所述平均电流值，可以理解为，各充电模块在启动阶段，由于主机和各所述从机刚开始启动，故主机向各从机第一次发送的广播帧信息中的平均电流值为0，随后随着主机和各所述从机逐渐启动，后期发送的广播帧信息中的平均电流值大于0。
当主机发送广播帧信息之后，例如广播帧信息在CAN总线上进行传输，此时各所述从机接收到所述开始采集电流的命令后，开始采集当前自身的输出电流值采集所述第二输出电流反馈值，与此同时，主机同步监测到CAN总线上发送的所述广播帧信息，开始采集此时主机的输出电流值以作为第一输出电流反馈值。
随后，通过主机保存平均电流值及采集到的第一输出电流反馈值，从而为后期对主机的均流控制提供参数依据；各所述从机保存平均电流值及当前自身的输出电流值，从而为后期对从机的均流控制提供参数依据。
在现有技术中，充电设备例如充电桩的内部设有多个充电模块，多个充电模块并列连接且可以通过CAN总线或其他通信方式实现数据传输，任一充电模块通过CAN通信接收与之并联的其他充电模块的身份序列ID号和当前负载电流值，并对比自身充电模块的身份序列ID号和输出电流值，用于自动竞争主从机，在竞争出主从机之后，以输出的并联母线电压作为基准，通过控制器调整自身输出电流，以实现对输出电流的均流控制，但是由于上述均流控制方法中各充电模块需要不停的给其并联连接的充电模块发送自身的地址信息以及当前的输出电流信息，从而导致CAN总线上传输的数据多而负载高，进而就会导致充电模块的信息传输不畅。
故，本实施例通过所述主机以轮询的方式，给所述各从机发送电流上传命令，各所述从机在接收到所述电流上传命令后，将上一步骤中采集到的第二输出电流反馈值上传至主机，从而使主机可以获得各所述从机的第二输出电流反馈值，从而为后续所述总电流值和所述平均电流值的计算提供了参数基础，从而无需各充电模块不停的给其他充电模块发送自身的地址信息和输出电流信息，即使在并联的充电模块数量比较大时，也降低了通信总线上的负载，以保证各充电模块之间信息传输畅通。
在本实施例中，所述主机采集所述第一输出电流反馈值的同时，各所述从机采集所述第二输出电流反馈值。例如，由于并联连接的主机和各从机的总电流值等于各并联模块在同一时刻的输出电流之和，故为了获得更加准确的总电流值，需要保证所有充电模块中主机和各从机对自身电流采集的同时性，即在主机采集所有第一输出电流反馈值的同时，各从机同时采集第二输出电流反馈值，进而获得更加准确的所述总电流值。
在本发明的一个实施例中，所述根据所述第一输出电流反馈值和各所述第二输出电流反馈值，获得各所述充电模块的平均电流值包括：
所述主机将所述主机的所述第一输出电流反馈值和接收到的各所述从机的所述第二输出电流反馈值进行求和，以获得总电流值；
根据所述总电流值获得所述平均电流值。
需要说明的是，由于各充电模块并联连接，故所有充电模块的输出总电流值等于各并联的充电模块在同一时刻的输出电流之和，因此，为了获得所述总电流值，可以利用主机将所述主机当前输出的第一输出电流反馈值I主和各所述从机当前输出的第二输出电流反馈值I从进行求和，从而获得所述总电流值Isum。而根据所述总电流值Isum和所述充电模块的数量N，可以计算出所述平均电流值Iavg＝Isum/N。
其中，所述第一输出电流反馈值用I主进行表示，所述第二输出电流反馈值用I从进行表示，所述总电流值用Isum进行表示，所述平均电流值用Iavg进行表示，N为充电模块的总数量，也可以理解为主机与各从机的数量之和。
在本发明的一个实施例中，所述根据所述第一输出电流反馈值和各所述第二输出电流反馈值，获得各所述充电模块的平均电流值还包括如下步骤：在确定所述平均电流值之后，对所述平均电流值进行滤波处理。
需要说明的是，现阶段，为了缩短充电时间，提高充电效率，通常会采用高频脉冲充电方式对含有电池的设备例如电动汽车进行快速充电作业时，虽然提高了充电效率，但是高频信号容易对充电设备中的充电模块的输出电流反馈值以及平均电流值产生干扰。因此，在确定平均电流值之后，可以通过滤波器对平均电流值进行滤波处理，以消除高频信号对平均电流值的干扰，进而保证平均电流值的准确度。其中，滤波器可以采用数字低通滤波器，也可以采用其他滤波方式，在此不作限定。
在本发明的一个实施例中，所述根据所述平均电流值与所述第一输出电流反馈值或所述平均电流值与所述第二输出电流反馈值的差值，以及根据所述目标电压设定值和所述输出电压反馈值，调节各所述充电模块的实际输出电流值还包括：
所述主机和各所述从机的工作模式相同，其中，所述主机和各所述从机在进行所述实际输出电压值的稳压调节的同时，也进行所述实际输出电流值的均流调节。
需要说明的是，现有技术中，充电设备中充电模块通常采用的方案为主机保证输出电压的稳定，从机根据主机的输出电流进行均流调节，然而充电模块在该模式下，当从机为了稳流导致其输出电压波动较大时，会导致充电设备例如充电桩输出总线上的电压波动较大；并且从机的电流调节是以主机的电流输出值作为参考，当主机上的输出电流有少许波动时，从机的输出电流会将主机的电流波动成倍数的放大输出，从而恶化了均流控制效果。在本实施例，每个充电模块的工作模式相同，即主机和各从机在对各自的所述实际输出电压进行稳压调节的同时，也在对各自的所述实际输出电流进行均流调节。从而保证了主机和各从机较低的输出电压纹波的同时，也提高了各充电模块的均流度。
在本发明的一个实施例中，多充电模块并联均流控制方法还包括如下步骤：
获取各所述充电模块的理论输出电流值和输出电流最大值；其中，各所述充电模块的所述理论输出电流值根据与各所述充电模块连接的负载功率计算获得；
根据所述理论输出电流值与所述输出电流最大值的大小比对，确定各所述充电模块进入恒电压工作模式或恒电流工作模式。
需要说明的是，通过获取各所述充电模块的理论输出电流值和输出电流最大值，从而便于将其作为判断各充电模块进入何种工作模式的参数依据。通过根据所述理论输出电流值与所述输出电流最大值的大小比对，从而可以准确地判断并确定各所述充电模块进入恒电压工作模式或恒电流工作模式。
在本发明的一个实施例中，根据所述理论输出电流值与所述输出电流最大值的大小比对，确定各所述充电模块进入恒电压工作模式或恒电流工作模式包括：
若所述理论输出电流值大于所述输出电流最大值，则各所述充电模块进入恒电流工作模式，并以所述输出电流最大值作为电流的控制目标值；
若所述理论输出电流值小于或等于所述输出电流最大值，则各所述充电模块进入恒电压工作模式，并以所述平均电流值作为电流的控制目标值。
需要说明的是，本实施例中上位机首先接收外界的工作信息，并经过转换后通过CAN总线发送给各充电模块。首先，上位机接收人工输入的目标电压设定值Vset以及并联充电模块总的输出电流最大值I总max(在充电设备的上位机上设置的允许的最大输出电流值)；其次上位机根据可工作的并联充电模块的总数量N，计算出各并联充电模块的输出电流最大值I并max＝I总max/N；接着上位机负责给各并联的充电模块发送如下信息：各并联充电模块的目标电压设定值Vset、各并联充电模块输出电流最大值I并max、各并联充电模块的开机指令以及关机指令。通常情况下，各充电模块可运行在两种工作模式，一种是恒电流工作模式，另一种是恒电压工作模式，至于充电模块是进入恒电压工作模式还是恒电流工作模式，具体根据各充电模块的理论输出电流值和各充电模块的输出电流最大值的大小进行判断，其中，各充电模块的理论输出电流值可根据与各充电模块连接的负载的功率计算得到。例如，若根据负载计算获得的每个充电模块的理论输出电流值大于各充电模块的输出电流最大值，则充电模块进入恒电流工作模式，该模式下，当负载变动时，各充电模块以所述输出电流最大值作为各自电流的控制目标值，且始终维持输出的电流恒定。而若每个充电模块的理论输出电流值小于或等于各充电模块的输出电流最大值，则充电模块进入恒电压工作模式，该模式下，各充电模块始终维持输出电压恒定，并平均电流值作为电流的控制目标值，以实现在保证输出电压稳定的同时，对输出电流进行均流控制。
结合图3所示，充电模块的数量为4个，则N＝4，各充电模块的编号分别为1,2,3和4，硬件ID号分别设置为ID0，ID1，ID2和ID3。此时可将充电模块1设置为主机，其他三个充电模块设置为从机。假设上位机接收的输入信息如下目标电压设定值Vset＝750V，I总max＝100A，则可计算出各充电模块的输出电流最大值为I并max＝100A/4＝25A。通过上述信息可计算得到该并机系统的可对外输出最大功率为Pmax＝Vset*I总max＝750V*100A＝75000W，若此时与各充电模块相连的的负载功率为150000W，则通过计算可知，为了满足该功率的输出，每个充电模块的理论输出电流值Ireal＝(150000W/750V)/4＝50A。由于此时每个充电模块的理论输出电流值Ireal大于充电模块的输出电流最大值I并max，此时充电设备的各充电模块进入恒电流工作模式，且每个充电模块的输出电流恒定为25A。
在本发明的一个实施例中，所述各所述充电模块中主机和各从机并联输出时包括：
将每个所述充电模块设置不同的硬件ID号，将硬件ID号最大或最小的所述充电模块标记为所述主机，其他的所述充电模块标记为所述从机。
需要说明的是，结合图2所示，ID中文名称是身份标识，英文全称为：identification；硬件ID是指能通过硬件开关进行身份标识修改的ID；充电设备还包括上位机，充电模块的数量为多个，且数量为N，例如第一个充电模块即充电模块1的硬件ID为00，第二个充电模块即充电模块1的硬件ID为01，第N个充电模块即充电模块1的硬件ID为N-1。将并联连接的多个充电模块设置不同的硬件ID号，将硬件ID号最大或最小的标记为主机，其他的充电模块标记为从机，按照该标记方法可确保在其他任何充电模块出现故障时，剩下的充电模块都可正常工作，提高了设备的可靠性。
本发明另一实施例提供一种多充电模块并联均流控制装置，包括：
采集模块，用于在各充电模块中主机和各从机并联输出时，获得主机的第一输出电流反馈值、各从机的第二输出电流反馈值以及所述主机和各所述从机的输出电压反馈值；
控制模块，用于根据所述第一输出电流反馈值和各所述第二输出电流反馈值，获得各充电模块的平均电流值；还用于根据所述平均电流值与所述第一输出电流反馈值或所述平均电流值与所述第二输出电流反馈值的差值，以及根据目标电压设定值和所述输出电压反馈值，调节各所述充电模块的实际输出电流值。
由于，本发明所述多充电模块并联均流控制装置与所述多充电模块并联均流控制方法具有的有益效果相同，在此不再赘述。
在本发明的一个实施例中，所述控制模块包括：
平均电流值计算单元，用于将所述主机的所述第一输出电流反馈值和各所述从机的所述第二输出电流反馈值进行求和，以获得总电流值，再根据所述总电流值获得所述平均电流值；
电流差值计算单元，用于将所述平均电流值与所述主机的所述第一输出电流反馈值做差，以获得所述主机的电流差值；以及将所述平均电流值与各所述从机的所述第二输出电流反馈值做差，以获得各所述从机的电流差值；
均流调节单元，用于对所述主机的所述电流差值进行计算，以获得所述主机的电压调节值，以及对各所述从机的所述电流差值进行计算，以获得各所述从机的电压调节值；
电压调节单元，用于对所述主机的所述电压调节值进行调节，以通过控制所述主机的实际输出电压值，进而调节所述主机的实际输出电流值；以及对各所述从机的所述电压调节值进行调节，以通过控制各所述从机的实际输出电压值，进而调节各所述从机的实际输出电流值。
本发明另一实施例提供一种多充电模块并联均流控制系统，包括上位机以及各充电模块，实现如上实施例所述的多充电模块并联均流控制方法。
需要说明的是，多充电模块并联均流控制系统还包括多充电模块并联均流控制装置，故所述多充电模块并联均流控制系统采用所述多充电模块并联均流控制装置执行所述多充电模块并联均流控制方法，从而实现保证各充电模块输出电压稳定的同时对各自实际输出电流的均流控制。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种多充电模块并联均流控制方法，其特征在于，包括：
当各所述充电模块中主机和各从机并联输出时，获得所述主机的第一输出电流反馈值和各所述从机的第二输出电流反馈值；
根据所述第一输出电流反馈值和各所述第二输出电流反馈值，获得各所述充电模块的平均电流值；
获取各所述充电模块的目标电压设定值和输出电压反馈值；
根据所述平均电流值与所述第一输出电流反馈值或所述平均电流值与所述第二输出电流反馈值的差值，以及根据所述目标电压设定值和所述输出电压反馈值，调节各所述充电模块的实际输出电流值，包括：
所述主机和各所述从机分别以所述平均电流值作为电流的控制目标值，所述主机将所述平均电流值与所述第一输出电流反馈值做差，以获得所述主机的电流差值；各所述从机将所述平均电流值与各所述从机的所述第二输出电流反馈值做差，以获得各所述从机的电流差值；
所述主机的电流差值或各所述从机的电流差值经相应的均流调节PI控制器计算，以获得所述主机或各所述从机的电压调节值；
所述主机或各所述从机的所述电压调节值经相应的电压调节PI控制器调节，以通过控制所述主机或各所述从机的实际输出电压值，进而调节所述主机或各所述从机的实际输出电流值，包括：
获取所述主机或各所述从机当前的输出电压反馈值；根据所述电压调节值和所述目标电压设定值，确定所述主机或各所述从机的目标电压参考值；将所述目标电压参考值与所述输出电压反馈值做差，以获得电压差值；所述电压差值经所述电压调节PI控制器调节，以控制所述主机或各所述从机的实际输出电压值；通过控制所述实际输出电压值，调节所述实际输出电流值；
其中，所述主机和各所述从机的内部均设有各自相应的均流调节PI控制器和电压调节PI控制器。
2.根据权利要求1所述的多充电模块并联均流控制方法，其特征在于，所述获得所述主机的第一输出电流反馈值和各所述从机的第二输出电流反馈值包括：
所述主机每隔预设时间向各所述从机发送广播帧信息；其中，所述广播帧信息包括各所述充电模块开始采集电流的命令和计算出的所述平均电流值；
各所述从机接收到所述开始采集电流的命令后，采集所述第二输出电流反馈值，与此同时，所述主机采集所述第一输出电流反馈值；
所述主机保存所述平均电流值及采集到的所述第一输出电流反馈值，各所述从机保存所述平均电流值及采集到的所述第二输出电流反馈值；
所述主机以轮询方式给各所述从机发送电流上传命令，以使所述主机获得各所述第二输出电流反馈值。
3.根据权利要求1所述的多充电模块并联均流控制方法，其特征在于，所述根据所述第一输出电流反馈值和各所述第二输出电流反馈值，获得各所述充电模块的平均电流值包括：
所述主机将所述主机的所述第一输出电流反馈值和接收到的各所述从机的所述第二输出电流反馈值进行求和，以获得总电流值；
根据所述总电流值获得所述平均电流值。
4.根据权利要求3所述的多充电模块并联均流控制方法，其特征在于，所述根据所述第一输出电流反馈值和各所述第二输出电流反馈值，获得各所述充电模块的平均电流值还包括如下步骤：在确定所述平均电流值之后，对所述平均电流值进行滤波处理。
5.根据权利要求1所述的多充电模块并联均流控制方法，其特征在于，还包括：
获取各所述充电模块的理论输出电流值和输出电流最大值；其中，各所述充电模块的所述理论输出电流值根据与各所述充电模块连接的负载功率计算获得；
根据所述理论输出电流值与所述输出电流最大值的大小比对，确定各所述充电模块进入恒电压工作模式或恒电流工作模式。
6.根据权利要求5所述的多充电模块并联均流控制方法，其特征在于，根据所述理论输出电流值与所述输出电流最大值的大小比对，确定各所述充电模块进入恒电压工作模式或恒电流工作模式包括：
若所述理论输出电流值大于所述输出电流最大值，则各所述充电模块进入恒电流工作模式，并以所述输出电流最大值作为电流的控制目标值；
若所述理论输出电流值小于或等于所述输出电流最大值，则各所述充电模块进入恒电压工作模式，并以所述平均电流值作为电流的控制目标值。
7.根据权利要求1所述的多充电模块并联均流控制方法，其特征在于，所述各所述充电模块中主机和各从机并联输出包括：
将每个所述充电模块设置不同的硬件ID号，将所述硬件ID号最大或最小的所述充电模块标记为所述主机，其他的所述充电模块标记为所述从机。
8.一种多充电模块并联均流控制装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于在各充电模块中主机和各从机并联输出时，获得主机的第一输出电流反馈值、各从机的第二输出电流反馈值以及所述主机和各所述从机的输出电压反馈值；
控制模块，用于根据所述第一输出电流反馈值和各所述第二输出电流反馈值，获得各充电模块的平均电流值；还用于根据所述平均电流值与所述第一输出电流反馈值或所述平均电流值与所述第二输出电流反馈值的差值，以及根据目标电压设定值和所述输出电压反馈值，调节各所述充电模块的实际输出电流值；
其中，所述控制模块包括：
平均电流值计算单元，用于将所述主机的所述第一输出电流反馈值和各所述从机的所述第二输出电流反馈值进行求和，以获得总电流值，再根据所述总电流值获得所述平均电流值；
电流差值计算单元，用于将所述平均电流值与所述主机的所述第一输出电流反馈值做差，以获得所述主机的电流差值；以及将所述平均电流值与各所述从机的所述第二输出电流反馈值做差，以获得各所述从机的电流差值；
均流调节单元，用于对所述主机的所述电流差值进行计算，以获得所述主机的电压调节值，以及对各所述从机的所述电流差值进行计算，以获得各所述从机的电压调节值；
电压调节单元，用于根据所述主机的所述电压调节值和所述目标电压设定值，确定所述主机的目标电压参考值，将所述主机的所述目标电压参考值与所述输出电压反馈值做差，以获得所述主机的电压差值，对所述主机的所述电压调节值进行调节，以通过控制所述主机的实际输出电压值，进而调节所述主机的实际输出电流值；以及用于根据所述各所述从机的所述电压调节值和所述目标电压设定值，确定各所述从机的目标电压参考值，将各所述从机的所述目标电压参考值与所述输出电压反馈值做差，以获得各所述从机的电压差值，对各所述从机的所述电压调节值进行调节，以通过控制各所述从机的实际输出电压值，进而调节各所述从机的实际输出电流值。
9.一种多充电模块并联均流控制系统，其特征在于，包括上位机以及各充电模块，实现如权利要求1至7任一项所述的多充电模块并联均流控制方法。
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