CN113839565A - 宽输出电压控制方法、宽输出电压控制电路及充电桩 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种宽输出电压控制方法、宽输出电压控制电路及充电桩，该方法包括：控制电路采集第一电压和第二电压，第一为宽输出电压输出电路的输入电压，第二电压为用户的负载需求电压；根据第一电压和第二电压确定目标控制策略；进而根据目标控制策略控制电压输出电路输出目标电压，能够在实现宽输出电压能力的同时实现宽恒功率输出范围，提升了变换器的效率，进而使得充电桩可以根据车辆的电池电压类型输出对应的电压，从而在实现为不同电池电压类型的车辆充电的同时也提高了充电桩的充电速度。

Description

宽输出电压控制方法、宽输出电压控制电路及充电桩
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种宽输出电压控制方法、宽输出电压控制电路及充电桩。
背景技术
目前对宽电压输出能力和宽恒功率能力的电源需求越来越多，如电动汽车充电模块，当前电动汽车电池的电压范围宽广，可在100V~1000V范围内变化。因此希望充电桩中的充电模块能够为不同电池电压类型的车辆充电，以期最大化利用充电桩设施。但是宽电压范围输出充电模块要求变换器输出电压能够在极宽的范围内连续调整，目前根据调制方式的不同，大致可分为脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）型拓扑和频率调制型（PulseFrequency Modulation，PFM）型拓扑。PWM型拓扑通过占空比的调整可以实现电压宽范围调整，当要求其在小电压输出最大功率时，由于电流较大占空比极小，电流有效值较大，会导致效率较低。而在PFM型拓扑中，当要求输出电压范围较宽时，开关频率调整范围极宽，特别是在高频时，开关损耗、整流二极管反向恢复损耗、驱动损耗等急剧增加，严重影响变换器效率，因此PFM型拓扑不适用于输出电压范围较宽的场合。因此，如何实现充电模块的宽输出电压目前正亟待解决。
发明内容
本申请实施例提供了一种宽输出电压控制方法、宽输出电压控制电路及充电桩，能够在实现宽输出电压能力的同时实现宽恒功率输出范围，提升了变换器的效率，进而在使得充电桩可以为不同电池电压类型的车辆充电的同时也提高了充电桩的充电速度。
第一方面，本申请实施例提供一种宽输出电压控制方法，应用于宽输出电压输出电路，所述宽输出电压输出电路包括高频逆变电路、电压输出电路、控制电路和滤波电路，所述高频逆变电路的第一输出端和第二输出端分别连接所述电压输出电路第一输入端和第二输入端，所述电压输出电路的第一输出端和第二输出端分别连接所述滤波电路的第一输入端和第二输入端，所述控制电路分别连接所述高频逆变电路的控制端、所述电压输出电路的控制端以及所述滤波电路的输出端；
所述方法包括：
所述控制电路采集第一电压和第二电压，所述第一电压为所述宽输出电压输出电路的输入电压，所述第二电压为用户的负载需求电压；
所述控制电路根据所述第一电压和所述第二电压确定目标控制策略；
所述控制电路根据所述目标控制策略控制所述电压输出电路输出目标电压。
第二方面，本申请实施例提供的一种宽输出电压输出电路，所述宽输出电压输出电路包括高频逆变电路、电压输出电路、控制电路和滤波电路，所述高频逆变电路的第一输出端和第二输出端分别连接所述电压输出电路第一输入端和第二输入端，所述电压输出电路的第一输出端和第二输出端分别连接所述滤波电路的第一输入端和第二输入端，所述控制电路分别连接所述高频逆变电路的控制端、所述电压输出电路的控制端以及所述滤波电路的输出端；
所述控制电路用于采集第一电压和第二电压，所述第一电压为所述宽输出电压输出电路的输入电压，所述第二电压为用户的负载需求电压；
所述控制电路还用于根据所述第一电压和所述第二电压确定目标控制策略；
所述控制电路还用于根据所述目标控制策略控制所述电压输出电路输出目标电压。
第三方面，本申请实施例提供一种充电桩，所述充电桩包括第二方面所述的宽输出电压输出电路。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行上述第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤。
第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，其中，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如本申请实施例第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。
由此可见，本申请提出的宽输出电压控制方法，控制电路采集第一电压和第二电压，第一为宽输出电压输出电路的输入电压，第二电压为用户的负载需求电压；根据第一电压和第二电压确定目标控制策略；进而根据目标控制策略控制电压输出电路输出目标电压，能够在实现宽输出电压能力的同时实现宽恒功率输出范围，提升了变换器的效率，进而使得充电桩可以根据车辆的电池电压类型输出对应的电压，从而在实现为不同电池电压类型的车辆充电的同时也提高了充电桩的充电速度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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1是本申请实施例提供的一种宽输出电压输出电路的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种电压分区的示意图；
图3是本申请实施例提供的一种电压输出电路的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的另一种宽输出电压输出电路的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种宽输出电压输出方法的流程示意图。
具体实施方式
为了本技术领域人员更好理解本申请的技术方案，下面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，所描述的实施例仅是本申请的部分实施例，而并非全部的实施例。基于本申请实施例的描述，本领域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，都属于本申请所保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、软件、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是还包括没有列出的步骤或单元，或还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
其中，宽电压范围输出指的是电压输出具备高适应性，在一定范围内不同等级的电压都能应用，比如对165V-240V之间的输出电压波动均能适应，可以称为宽电压范围输出。
目前对宽电压输出能力和宽恒功率能力的电源需求越来越多，如电动汽车充电模块，当前电动汽车电池的电压范围宽广，可在100V~1000V范围内变化。因此希望充电桩中的充电模块能够为不同电池电压类型的车辆充电，以期最大化利用充电桩设施。同时随着新能源汽车充电的逐步推广，用户对新能源汽车充电速率提出了新的要求，要求新能源汽车能够快速补电，而快速补电需要提高电池的充电倍率和充电桩的输出电流能力。在相同电压下充电电流越大，则充电速度越快。而对于同功率充电模块，更宽的恒功率范围表明在低压输出下可以输出更大的充电电流，进而可以提高低压电动车的充电速率。如目前常见的电动出租车，电池电压范围在300V~400V，如果充电模块能够满功率输出，则拥有较高的充电电流，可以对电动出租车快速进行补电。宽恒功率输出能力能够有效提升低压充电速度，提升整桩的功率密度，减小整桩体积。此外在一些定制化的工业电源领域，用户往往都希望一款充电模块具有超宽输出电压范围以及超宽输出能力，从而最大化该功率模块的利用率。
为此，本申请提出了一种宽输出电压控制方法，将输出电压最大值和最小值之间划分成多个电压区间，进而可以通过采集的用户负载所需电压以及当前充电模块的输入电压控制变压器的输出电压，在实现较宽输出电压的情况下实现更宽的恒功率，从而提高变压器的转换效率、降低系统发热，进而提升充电模块的性能和可靠性。
下面结合附图对本申请实施例进行介绍，附图中相交导线的交叉处有圆点表示导线相接，交叉处无圆点表示导线不相接。
请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种宽输出电压控制电路的结构示意图，宽输出电压控制电路包括高频逆变电路100、电压输出电路200、控制电路300和滤波电路400，所述高频逆变电路100的第一输出端和第二输出端分别连接所述电压输出电路200第一输入端和第二输入端，所述电压输出电路200的第一输出端和第二输出端分别连接所述滤波电路400的第一输入端和第二输入端，所述控制电路300分别连接所述高频逆变电路100的控制端、所述电压输出电路200的控制端以及所述滤波电路400的输出端。
其中，电压输出电路200可以将高频逆变电路100的输出电压的最大值到最小值之间的电压进行区间划分，将输出电压划分成高电压区和低电压区。如图2所示，其中高电压区可以包括高电压1区、高电压2区和高电压3区三个区间，同时将低压区间可以包括低电压1区、低电压2区以及低电压3区三个区间。
在具体应用中，恒功率段需要在充电模块实际使用的电压范围内越宽越好，但是更宽的恒功率会使得主功率器件需要承担更大的电流和损耗，采用如图2所示的区间划分配合切换开关的动作调整能够在实现较宽输出电压的同时实现更宽的恒功率，相比传统的电路及控制，本申请中的电路和控制可以在相同的高频逆变桥、整流单元以及滤波单元的情况下，实现更高的转换效率，降低系统的发热，从而提升充电模块的性能和可靠性。
在本申请实施例中，针对输入电压变化范围较宽，采用了自适应控制设计，可以根据输入电压以及用户负载需求电压的不同，合理选择和设计控制模式区间，使得在低输入电压下，变换器也可以获取最优的控制性能，提升充电模块的效率。
可选的，如图3所示，所述电压输出电路200包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第一整流单元、第二整流单元、第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2；
所述第一开关S1的第一端1分别连接所述第一高频变压器Tr1原边的下端和所述第二开关S2的第二端2，所述第一开关S1的第二端2分别连接所述第二高频变压器Tr2原边的上端和所述第二开关S2的第一端1，所述第一开关S1的第三端3分别连接所述电压输出电路200的第二输入端和所述第二高频变压器Tr2原边的下端，所述第二开关S2的第三端3分别连接所述电压输出电路200的第一输入端和所述第一高频变压器Tr1原边的上端。
所述第三开关S3的第一端1连接所述第一整流单元的第二输入端，所述第三开关S3的第二端2连接所述第一高频变压器Tr1副边的第三端，所述第三开关S3的第三端3连接所述第一高频变压器Tr1副边的第二端，所述第一高频变压器Tr1副边的第一端连接所述第一整流单元的第一输入端。
所述第四开关S4的第一端1连接所述第二整流单元的第二输入端，所述第四开关S4的第二端2连接所述第二高频变压器Tr2副边的第三端，所述第四开关S4的第三端3连接所述第二高频变压器Tr2副边的第二端，所述第二高频变压器Tr2副边的第一端连接所述第二整流单元的第一输入端。
所述第五开关S5的第一端1分别连接所述第一整流单元的第二输出端和所述第六开关S6的第二端2，所述第五开关S5的第二端2分别连接所述第二整流单元的第一输出端和所述第六开关S6的第一端1，所述第五开关S5的第三端分别连接所述第二整流单元的第二输出端和所述电压输出电路200的第二输出端，所述第六开关S6的第三端3分别连接所述第一整流单元的第一输出端和所述电压输出电路200的第一输出端。
其中，控制电路300通过控制电压输出电路200中的第一开关S1和第二开关S2的第一端1与第二端2或第三端3连接来实现第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的串并联结构，进而可以控制充电模块为高压区输出能力还是低压区输出能力。具体为第一高频变压器Tr1与第二高频变压器Tr2的原边绕组并联的模式，可以实现高压区输出能力，第一高频变压器Tr1与第二高频变压器Tr2的原边绕组串联模式，可以实现低压区输出能力。
进一步地，控制电路300通过控制电压输出电路200中的第三开关S3和第四开关S4的第一端1与第二端2或第三端3连接来实现第一高频变压器Tr1与第二高频变压器Tr2的副边绕组匝数的变换。其中第一高频变压器Tr1与第二高频变压器Tr2的副边绕组匝数的变换可以进一步降低原边电流，提升变换器的转换效率。具体为第一高频变压器Tr1和/或第二高频变压器Tr2的副边绕组匝数越多，在相同原边电流的情况下其输出电压越大。
进一步地，控制电路300通过控制电压输出电路200中的第五开关S5和第六开关S6的第一端1与第二端2或第三端3连接来实现第一整流单元与第二整流单元的串并联结构。第一整流单元与第二整流单元的串并联是实现输出高压小电流和低压大电流的关键，第一整流单元与第二整流单元串联可以是输出电压抬升，第一整流单元与第二整流单元并联可以实现更大电流输出能力。
其中，上述第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5和第六开关S6可以均为单刀单掷开关。所述第一端1可以为单刀单掷开关的不动端，所述第二端2可以为单刀单掷开关的第一动端，所述第三端3可以为单刀单掷开关的第二动端。控制电路300可以控制单刀单掷开关的不动端连接第一动端或第二动端，从而实现第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5和第六开关S6的开关切换。
可选的，上述第一高频变压器Tr1与第二高频变压器Tr2的设计相同，即第一高频变压器Tr1与第二高频变压器Tr2为相同的高频变压器，其原边绕组匝数NP、第一副边绕组匝数NS1和第二副边绕组匝数NS2均相同。
进一步地，所述第一整流单元与所述第二整流单元也可以相同设计，即第一整流单元与所述第二整流单元为相同的整流单元，其内部具体元器件和连接关系均相同。
在本申请中，所述控制电路300可以将输出电压分成如图2所示的6个电压区间，每个电压区间对应一种模式，即本申请包括6种模式，通过控制第一高频变压器Tr1与第二高频变压器Tr2的原边串并联、副边绕组匝数切换、整流单元串并联来控制的输出电压能力，进而可根据用户的负载需求电压以及当前的输入电压合理选择和设计控制模式区间，实现系统宽输出电压及宽恒功率范围能力，同时优化输入电压变化下的控制模式，提高系统的效率及适应性。
假定输出电压最大值为Vo1（Vomax），输出电压最小值为Vo7（Vomin），第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2相同设计，第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的原副边匝数分别为NP，NS1以及NS2。第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的原边绕组串并联结构实现的切换开关为S1和S2，第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的副边实现副边匝数切换的切换开关为S3和S4，第一整流单元与第二整流单元的串并联切换开关为S5和S6。具体用几种模式可根据实际设计进行选择，该6种模式划分如下所示：
第一模式（第一种模式）：第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的原边绕组并联，即将第一开关S1与第二开关S2的第一端1均与第三端3连通。第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的副边绕组均切换为NS1+NS2，即将第三开关S3和第四开关S4的第一端1与第二端2连通。第一整流单元和第二整流单元串联，即将第五开关S5与第六开关S6的第一端1与第二端2连通。
第二模式（第二种模式）：第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的原边绕组并联，即将第一开关S1与第二开关S2的第一端1均与第三端3连通。第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的副边绕组均切换为NS1，即将第三开关S3和第四开关S4的第一端1与第三端3连通。第一整流单元和第二整流单元串联，即将第五开关S5与第六开关S6的第一端1与第二端2连通。
第三模式（第三种模式）：第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的原边绕组并联，即将第一开关S1与第二开关S2的第一端1均与第三端3连通。第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的副边绕组均切换为NS1，即将第三开关S3和第四开关S4的第一端1与第三端3连通。第一整流单元和第二整流单元并联，即将第五开关S5与第六开关S6的第一端1与第三端3连通。
第四模式（第四种模式）：第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的原边绕组串联，即将第一开关S1与第二开关S2的第一端1均与第二端2连通。第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的副边绕组均切换为NS1+NS2，即将第三开关S3和第四开关S4的第一端1与第二端2连通。第一整流单元和第二整流单元串联，即将第五开关S5与第六开关S6的第一端1与第二端2连通。
第五模式（第五种模式）：第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的原边绕组串联，即将第一开关S1与第二开关S2的第一端1均与第二端2连通。第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的副边绕组均切换为NS1，即将第三开关S3和第四开关S4的第一端1与第三端3连通。第一整流单元和第二整流单元串联，即将第五开关S5与第六开关S6的第一端1与第二端2连通。
第六模式（第六种模式）：第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的原边绕组串联，即将第一开关S1与第二开关S2的第一端1均与第二端2连通。第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的副边绕组均切换为NS1，即将第三开关S3和第四开关S4的第一端1与第三端3连通。第一整流单元和第二整流单元并联，即将第五开关S5与第六开关S6的第一端1与第三端3连通。
其中，上述六种模式的输出电压能力逐渐降低，第一模式的输出端电压能力最大，第六模式的输出电压能力最小。其中第一种模式~第三种模式为高压区间，第四种模式~第六种模式为低压区间。
可选的，所述控制电路用于采集第一电压和第二电压，所述第一电压为所述宽输出电压输出电路的输入电压，所述第二电压为用户的负载需求电压；根据所述第一电压和所述第二电压确定目标控制策略；根据所述目标控制策略控制所述电压输出电路输出目标电压。
在具体实现中，如图4所示，当充电模块连接用户设备，如充电桩连接电动汽车为其补电时，控制电路300可以采集该宽输出电压控制电路的输入电压以及用户设备的负载需求电压，即获取第一电压和第二电压。根据该第一电压和第二电压合理选择和设计控制模式和每个模式对应的电压区间，进而根据选择的模式的实现方式通过输出QS1来控制第一开关S1的切换、输出QS2来控制第二开关S2的切换、输出QS3来控制第三开关S3的切换、输出QS4来控制第四开关S4的切换、输出QS5来控制第五开关S5的切换和输出QS6来控制第六开关S6的切换，以输出合适的电压。
本申请提出的宽输出电压控制电路，包括高频逆变电路、电压输出电路、控制电路和滤波电路，所述高频逆变电路的第一输出端和第二输出端分别连接所述电压输出电路第一输入端和第二输入端，所述电压输出电路的第一输出端和第二输出端分别连接所述滤波电路的第一输入端和第二输入端，所述控制电路分别连接所述高频逆变电路的控制端、所述电压输出电路的控制端以及所述滤波电路的输出端；所述控制电路采集第一电压和第二电压，所述第一电压为所述宽输出电压输出电路的输入电压，所述第二电压为用户的负载需求电压；所述控制电路根据所述第一电压和所述第二电压确定目标控制策略；所述控制电路根据所述目标控制策略控制所述电压输出电路输出目标电压，能够在实现宽输出电压能力的同时实现宽恒功率输出范围，提升了变换器的效率，进而使得充电桩可以根据车辆的电池电压类型输出对应的电压，从而在实现为不同电池电压类型的车辆充电的同时也提高了充电桩的充电速度。
请参阅图5，图5为本申请实施例提供的一种宽输出电压控制方法的流程示意图，应用于如图1所示的宽输出电压输出电路。如图5所示，该方法包括如下步骤。
510、所述控制电路采集第一电压和第二电压，所述第一电压为所述宽输出电压输出电路的输入电压，所述第二电压为用户的负载需求电压。
其中，当充电模块连接用户设备进行充电时，控制电路300可以实时采集该宽输出电压控制电路的输入电压Vin以及该宽输出电压控制电路的输出电压给定值（用户设备的负载需求电压）Voneed。进而可以根据用户所需的输出电压和当前的输入电压合理选择和设计控制模式和每个模式对应的电压区间，使得充电桩可以根据车辆的电池电压类型输出对应的电压，从而在实现为不同电池电压类型的车辆充电的同时也提高了充电桩的充电速度。
S520、所述控制电路根据所述第一电压和所述第二电压确定目标控制策略。
在本申请实施例中，控制电路300可根据实时采集的第一电压设计每个模式下的电压区间，再根据第二电压选择合适的模式，实现系统宽输出电压及宽恒功率范围能力，同时优化输入电压变化下的控制模式，提高系统的效率及适应性。
可选的，所述控制电路根据所述第一电压和所述第二电压确定目标控制策略，包括：所述控制电路获取目标电压范围和电压步进，所述目标电压范围为所述宽输出电压输出电路的输入电压的范围；所述控制电路根据所述目标电压范围和所述电压步进确定控制策略数量；若所述第一电压处于第i个电压范围，则所述控制电路确定所述目标控制策略为第i个控制策略，所述第i个电压范围为第三电压与第四电压之间的电压范围，所述第三电压为所述第四电压与所述电压步进的差值，所述第四电压为所述目标电压范围内的最高输入电压与i-1个所述电压步进的差值，所述i为小于或等于N的正整数，所述N为所述控制策略数量。
为了实现精准控制，可根据输入电压的范围选择电压步进，每个电压步进对应一个控制策略。其中电压步进越小，其控制越精准，但控制复杂度也越高，因此选择合适的步进很重要。本申请可根据输入电压的范围与预设低压步进之间的映射关系，选择合适的电压步进，该映射关系可以是预先测试得到的，本申请实施例对此不做限定。
其中，当然变换器在输入较低电压下不能满足满功率输出的要求，因为该状态下原边电流增大明显，开关管损耗严重，散热处理较为麻烦，因此需要根据效率、散热以及成本合理选择输入电压的恒功率段。控制电路300可以根据选择的电压步进计算控制策略的数量，其计算公式可以表示为：控制策略数量N=目标电压范围/电压步进。然后计算第一电压确定目标控制策略，每个目标控制策略下的同一模式对应的输出电压、第一高频变压器Tr1和第二高频变压器Tr2的原边电流等参数均不同。最后根据第二电压选择目标控制策略下合适的模式。
具体地，判断第一电压Vin是否处于（Vine-△Vin）~Vine范围内，若第一电压Vin处于（Vine-△Vin）~Vine范围内，则将第一个控制策略确定为目标控制策略；否则判断第一电压Vin是否处于（Vine-2*△Vin）~（Vine-△Vin）范围内。若第一电压Vin处于（Vine-2*△Vin）~（Vine-△Vin）范围内，则将第二个控制策略确定为目标控制策略；否则判断第一电压Vin是否处于（Vine-3*△Vin）~（Vine-2*△Vin）范围内。若则第一电压Vin处于（Vine-3*△Vin）~（Vine-2*△Vin）范围内，则将第三个控制策略确定为目标控制策略，等等，依次类推，直至第一电压Vin处于（Vine-N*△Vin）~（Vine-(N-1)*△Vin）范围内，将第N个控制策略确定为目标控制策略。其中Vine为输入电压范围内的最高电压（也为额定输入电压），△Vin为电压步进，N为控制策略数量。
本申请通过上面的N种控制策略，以及输入电压的不同选择和输出电压的不同划分区间和控制手段，可将变换器在宽输入电压下获取最优的控制策略，从而提升整个变换器的效率。
S530、所述控制电路根据所述目标控制策略控制所述电压输出电路输出目标电压。
进一步地，在确定了目标控制策略后，可根据用户所需的第二电压选择目标控制策略下合适的模式。具体为当第二电压处于高电压1区（Vo1~Vo2）时，选择第一模式1；当第二电压处于高电压2区（Vo2~Vo3），选择第二模式2；当第二电压处于高电压3区（Vo3~Vo4），选择第三模式3；当第二电压处于低电压1区（Vo4~Vo5），选择第四模式4；当第二电压处于低电压2区（Vo5~Vo6），选择第五模式5；当第二电压处于低电压3区（Vo6~Vo7），选择第六模式6。
可选的，所述控制电路根据所述目标控制策略控制所述电压输出电路输出目标电压，包括：所述控制电路获取第一匝数比，所述第一匝数比为所述第一高频变压器和/或所述第二高频变压器的原边绕组匝数、第一副边绕组匝数以及第二副边绕组匝数的比值；所述控制电路根据所述第一匝数比分别计算多个模式的电压输出能力；所述控制电路根据所述电压输出能力，从所述多个模式中确定至少一个候选模式；所述控制电路根据所述第二电压，从所述至少一个候选模式中确定所述目标模式；所述控制电路根据所述目标模式控制目标开关组的切换，以控制所述电压输出电路输出所述目标电压，所述目标开关组包括所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关。
其中，由于不同控制策略下适应的输入电压不同，因此不同控制策略下的模式的电压区间的划分也不同，输出电压能力存在重叠局域也不同，因此不同控制策略下电压区间划分点不同。具体可依据原边电流有效值综合最小原则，以及高频变压器的原副边匝比NP:NS1:NS2，计算出不同模式下的电压区间。进而再对比各模式下的电压输出能力，如果电压输出能力存在重叠区域，则选择原边电流有效值最小的模式作为候选模式，对筛选之后的候选模式进行整合，即得到第一个控制策略下的有效模式。最后依据第二电压选择目标控制策略下的目标模式，根据目标模式的实现方式对第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关进行控制，以使最终的输出电压满足用户所需的目标电压，其中该目标电压与第二电压的差值在预设差值范围内，即最终控制输出的目标电压应尽可能的接近用户负载需求的第二电压，以满足用户充电需求。
具体地，控制电路300可预先根据输入电压的范围选择电压步进，进而根据电压步进计算出控制策略的数量N。然后依据原边电流有效值综合最小原则，以及高频变压器的原副边匝比NP:NS1:NS2，计算每种控制策略中每个模式下的输出电压区间和原边电流。在判断输出电压区间是否存在重叠区域，从多个模式中选择出互不重叠的模式作为该控制策略下的候选模式。进而当有用户设备连接宽输出电压控制电路时，控制电路300可实时采集当前的输入电压和用户的负载需求电压，根据输入电压从多种控制策略中选择目标控制策略，在根据负载需求电压从目标控制策略中的多种模式中选择目标模式，根据目标模式的实现方式进行控制。因此在本申请实施例中，控制电路300可以实时根据采集的输入电压和负载需求电压获取最优的控制策略，不同电池电压类型的车辆充电的同时也提高了充电桩的充电速度。
可选的，所述控制电路根据所述目标模式控制目标开关组的切换，以控制所述电压输出电路输出所述目标电压，包括：若所述目标模式为所述第一模式，所述控制电路控制所述第一开关和所述第二开关的所述第一端均连接所述第三端、所述第三开关和所述第四开关的所述第一端均连接所述第二端、所述第五开关和所述第六开关的所述第一端均连接所述第二端；若所述目标模式为所述第二模式，所述控制电路控制所述第一开关和所述第二开关的所述第一端均连接所述第三端、所述第三开关和所述第四开关的所述第一端均连接所述第三端、所述第五开关和所述第六开关的所述第一端均连接所述第二端；若所述目标模式为所述第三模式，所述控制电路控制所述第一开关和所述第二开关的所述第一端均连接所述第三端、所述第三开关和所述第四开关的所述第一端均连接所述第三端、所述第五开关和所述第六开关的所述第一端均连接所述第三端；若所述目标模式为所述第四模式，所述控制电路控制所述第一开关和所述第二开关的所述第一端均连接所述第二端、所述第三开关和所述第四开关的所述第一端均连接所述第二端、所述第五开关和所述第六开关的所述第一端均连接所述第二端；若所述目标模式为所述第五模式，所述控制电路控制所述第一开关和所述第二开关的所述第一端均连接所述第二端、所述第三开关和所述第四开关的所述第一端均连接所述第三端、所述第五开关和所述第六开关的所述第一端均连接所述第二端；若所述目标模式为所述第六模式，所述控制电路控制所述第一开关和所述第二开关的所述第一端均连接所述第二端、所述第三开关和所述第四开关的所述第一端均连接所述第三端、所述第五开关和所述第六开关的所述第一端均连接所述第三端。
其中，每个候选模式下的电压区间都是不重叠的，因此可根据负载需求电压进行目标模式的选择，其中目标模式的电压区间包括所述负载需求电压。具体为将第二电压分别与每个候选模式的电压区间进行比较，若第二电压位于该候选模式的电压区间内，则将该候选模式确定为目标模式。然后根据每个模式的控制实现方式对电压输出电路进行控制，使得宽输出电压控制电路的输出电压范围包括所述第二电压。
具体地，若第二电压位于第一模式下的电压区间，则控制电路300输出控制信号控制第一开关S1与第二开关S2的第一端1均与第三端3连通、第三开关S3和第四开关S4的第一端1与第二端2连通第五开关S5与第六开关S6的第一端1与第二端2连通。若第二电压位于第二模式下的电压区间，则控制电路300输出控制信号控制第一开关S1与第二开关S2的第一端1均与第三端3连通、第三开关S3和第四开关S4的第一端1与第三端3连通、第五开关S5与第六开关S6的第一端1与第二端2连通。若第二电压位于第三模式下的电压区间，则控制电路300输出控制信号控制第一开关S1与第二开关S2的第一端1均与第三端3连通、第三开关S3和第四开关S4的第一端1与第三端3连通、第五开关S5与第六开关S6的第一端1与第三端3连通。若第二电压位于第四模式下的电压区间，则控制电路300输出控制信号控制第一开关S1与第二开关S2的第一端1均与第二端2连通、第三开关S3和第四开关S4的第一端1与第二端2连通、第五开关S5与第六开关S6的第一端1与第二端2连通。若第二电压位于第五模式下的电压区间，则控制电路300输出控制信号控制第一开关S1与第二开关S2的第一端1均与第二端2连通、第三开关S3和第四开关S4的第一端1与第三端3连通、第五开关S5与第六开关S6的第一端1与第二端2连通。若第二电压位于第六模式下的电压区间，则控制电路300输出控制信号控制第一开关S1与第二开关S2的第一端1均与第二端2连通、第三开关S3和第四开关S4的第一端1与第三端3连通、第五开关S5与第六开关S6的第一端1与第三端3连通。
在本申请实施例中，控制电路通过控制第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5和第六开关S6的开关的切换来实现高频变压器原边串并联、副边绕组匝数切换、整流单元串并联，进而控制充电模块的输出电压能力，从而可根据用户的负载需求电压以及当前的输入电压合理选择和设计控制模式区间，实现系统宽输出电压及宽恒功率范围能力，同时优化输入电压变化下的控制模式，提高系统的效率及适应性。
可以看出，本申请提出了一种宽输出电压控制方法，控制电路采集第一电压和第二电压，第一为宽输出电压输出电路的输入电压，第二电压为用户的负载需求电压；根据第一电压和第二电压确定目标控制策略；进而根据目标控制策略控制电压输出电路输出第二电压，能够在实现宽输出电压能力的同时实现宽恒功率输出范围，提升了变换器的效率，进而使得充电桩可以根据车辆的电池电压类型输出对应的电压，从而在实现为不同电池电压类型的车辆充电的同时也提高了充电桩的充电速度。
举例说明，假设直流输入电压为400V~800V，额定输入电压800V，输出电压指标要求在0~1500V，恒功率范围300V~1500V，变换器功率20KW。
下面按照需求给出高频变换器的原副边绕组匝比及电压分区，此处匝比的选择和分区是按照原边电流有效值最小的原则以及满足恒功率输出能力范围进行选择设计，原边电流有效值最小能够有效降低高频开关管（通常为SI-MOSFET或者SIC-MOSFET）的导通损耗，也能够降低高频变压器原边铜损，从而提升变换器效率，在使用较低要求的半导体器件即可实现超宽的恒功率范围，降低整机系统成本，提升变换器的温度特性。
（1）根据额定输入电压选择设计，此时输入电压位于400V~800V，采用第一个控制策略。
根据上述原则匝数比设计为NP:NS1:NS2=10:8:2。该匝数比的选择原则是在宽恒功率范围内原边电流有效值最小，即各个分段电压范围内，综合原边电流有效值最小来选择的。据此可得出分压点，其中0.95是最大占空比，受限制于软件和硬件延时，通常选择0.95。
根据匝数比和额定输入电压计算每个电压区间的首尾值，计算结果如下所示：
Figure 758757DEST_PATH_IMAGE001
进而计算每个电压区间的原边电流值，计算结果如下所示：
其中，NA>=10/10=1 NB>=8/10=0.8；
1）模式1上限
输出电压Vo11>=800*NA*2*0.95=1520；输出负载电流Io11=20*1000/Vo11=13.158；高频变压器副边电流IS11>=Io11=13.158；高频变压器原边电流IP11>=IS11*NA=13.158;原边逆变钱输出电流IPALL11>=2*IP11=26.316。
2）模式1下限
输出电压Vo12>=800*NA*2*0.76=1216；输出负载电流Io12=20*1000/Vo12=16.447；高频变压器副边电流IS12>=Io12*
Figure 309037DEST_PATH_IMAGE002
=14.338；高频变压器原边电流IP12>=IS12*NA=14.338;原边逆变钱输出电流IPALL12>=2*IP12=28.667。
3）模式2上限
输出电压Vo21>=800*NB*2*0.95=1216；输出负载电流Io21=20*1000/Vo21=16.447；高频变压器副边电流IS21>=Io21=16.447；高频变压器原边电流IP21>=IS21*NB=13.158;原边逆变钱输出电流IPALL21>=2*IP21=26.316。
4）模式2下限
输出电压Vo22>=800*NB*0.475=608；输出负载电流Io22=20*1000/Vo22=32.895；高频变压器副边电流IS22>=Io22*
Figure 646478DEST_PATH_IMAGE003
=22.671；高频变压器原边电流IP22>=IS22*NB=18.137;原边逆变钱输出电流IPALL22>=2*IP22=36.274。
5）模式3上限
输出电压Vo31>=800*NB*0.95=608；输出负载电流Io31=20*1000/Vo31=32.895；高频变压器副边电流IS31>=Io31=32.895；高频变压器原边电流IP31>=IS31*NB=26.316;原边逆变钱输出电流IPALL31>=2*IP31=52.632。
6）模式3下限
输出电压Vo32>=800*NB*0.805=515.2；输出负载电流Io32=20*1000/Vo32=38.82；高频变压器副边电流IS32>=Io32*
Figure 726167DEST_PATH_IMAGE004
=34.83；高频变压器原边电流IP32>=IS32*NB=27.864;原边逆变钱输出电流IPALL32>=2*IP32=55.728。
7）模式4上限
输出电压Vo41>=400*NA*2*0.95=760；输出负载电流Io41=20*1000/Vo41=26.316；高频变压器副边电流IS41>=Io41=26.316；高频变压器原边电流IP41>=IS41*NA=26.316;原边逆变钱输出电流IPALL41>=IP41=26.316。
8）模式4下限
输出电压Vo42>=400*NA*2*0.76=608；输出负载电流Io42=20*1000/Vo42=32.895；高频变压器副边电流IS42>=Io42*
Figure 999016DEST_PATH_IMAGE002
=28.677；高频变压器原边电流IP42>=IS42*NA=28.677;原边逆变钱输出电流IPALL42>=IP42=28.667。
9）模式5上限
输出电压Vo51>=400*NB*2*0.95=608；输出负载电流Io51=20*1000/Vo51=32.895；高频变压器副边电流IS51>=Io51=32.895；高频变压器原边电流IP51>=IS51*NB=26.316;原边逆变钱输出电流IPALL51>=IP51=26.316。
10）模式5下限
输出电压Vo52>=400*NB*0.475=304；输出负载电流Io52=20*1000/Vo52=65.789；高频变压器副边电流IS52>=Io52*
Figure 727938DEST_PATH_IMAGE003
=45.342；高频变压器原边电流IP52>=IS22*NB=36.274;原边逆变钱输出电流IPALL52>=IP52=36.274。
11）模式6上限
输出电压Vo61>=400*NB*0.95=304；输出负载电流Io61=20*1000/Vo61=65.789；高频变压器副边电流IS61>=Io61=65.789；高频变压器原边电流IP61>=IS61*NB=52.632;原边逆变钱输出电流IPALL61>=IP61=52.632。
12）模式6下限
输出电压Vo62>=400*NB*0.805=257.6；输出负载电流Io62=20*1000/Vo62=77.64；高频变压器副边电流IS62>=Io62*
Figure 17141DEST_PATH_IMAGE004
=69.66；高频变压器原边电流IP62>=IS62*NB=55.728;原边逆变钱输出电流IPALL62>=IP62=55.728。
从上面的计算结果中可以看出，在模式2下限点原边电流大于模式4上限点原边电流，因此从最优化设计的角度，可以选择模式1、模式2、模式4、模式5即能满足用户需求，且原边最大电流在36A有效值，如果要求恒功率范围更宽，那么可以增加模式6。
（2）选择输入电压的电压步进△Vin=200V（此处电压步进选择以200V为例，步进选择更小，则控制越精准，但是软件中相对较为复杂，且各个输入电压变化下的滞回区间较多），此时输入电压位于400V~600V，采用第二个控制策略。
按照设计的变压器匝数比NP:NS1:NS2=10:8:2，计算每个模式下的电压区间，如下所示。
1）模式1上限
输出电压Vo11>=600*NA*2*0.95=1140；输出负载电流Io11=20*1000/Vo11=17.544；高频变压器副边电流IS11>=Io11=17.544；高频变压器原边电流IP11>=IS11*NA=17.544;原边逆变钱输出电流IPALL11>=2*IP11=35.088。
2）模式1下限
输出电压Vo12>=600*NA*2*0.76=912；输出负载电流Io12=20*1000/Vo12=21.93；高频变压器副边电流IS12>=Io12*
Figure 452801DEST_PATH_IMAGE002
=119.118；高频变压器原边电流IP12>=IS12*NA=19.118;原边逆变钱输出电流IPALL12>=2*IP12=38.236。
3）模式2上限
输出电压Vo21>=600*NB*2*0.95=912；输出负载电流Io21=20*1000/Vo21=21.93；高频变压器副边电流IS21>=Io21=21.93；高频变压器原边电流IP21>=IS21*NB=17.544;原边逆变钱输出电流IPALL21>=2*IP21=35.088。
4）模式2下限
输出电压Vo22>=600*NB*0.475=456；输出负载电流Io22=20*1000/Vo22=43.86；高频变压器副边电流IS22>=Io22*
Figure 224448DEST_PATH_IMAGE003
=30.228；高频变压器原边电流IP22>=IS22*NB=24.183;原边逆变钱输出电流IPALL22>=2*IP22=48.356。
5）模式3上限
输出电压Vo31>=600*NB*0.95=456；输出负载电流Io31=20*1000/Vo31=43.86；高频变压器副边电流IS31>=Io31=43.86；高频变压器原边电流IP31>=IS31*NB=35.088;原边逆变钱输出电流IPALL31>=2*IP31=71.175。
6）模式3下限
输出电压Vo32>=600*NB*0.805=386.4；输出负载电流Io32=20*1000/Vo32=51.76；高频变压器副边电流IS32>=Io32*
Figure 362037DEST_PATH_IMAGE004
=46.44；高频变压器原边电流IP32>=IS32*NB=37.152;原边逆变钱输出电流IPALL32>=2*IP32=74.304。
7）模式4上限
输出电压Vo41>=300*NA*2*0.95=570；输出负载电流Io41=20*1000/Vo41=35.088；高频变压器副边电流IS41>=Io41=235.088；高频变压器原边电流IP41>=IS41*NA=35.088;原边逆变钱输出电流IPALL41>=IP41=35.088。
8）模式4下限
输出电压Vo42>=300*NA*2*0.76=456；输出负载电流Io42=20*1000/Vo42=43.86；高频变压器副边电流IS42>=Io42*
Figure 182226DEST_PATH_IMAGE002
=38.236；高频变压器原边电流IP42>=IS42*NA=38.236;原边逆变钱输出电流IPALL42>=IP42=38.236。
9）模式5上限
输出电压Vo51>=400*NB*2*0.95=456；输出负载电流Io51=20*1000/Vo51=43.86；高频变压器副边电流IS51>=Io51=43.86；高频变压器原边电流IP51>=IS51*NB=35.088;原边逆变钱输出电流IPALL51>=IP51=35.088。
10）模式5下限
输出电压Vo52>=400*NB*0.475=228；输出负载电流Io52=20*1000/Vo52=87.719；高频变压器副边电流IS52>=Io52*
Figure 721660DEST_PATH_IMAGE003
=60.456；高频变压器原边电流IP52>=IS22*NB=48.365;原边逆变钱输出电流IPALL52>=IP52=48.365。
11）模式6上限
输出电压Vo61>=400*NB*0.95=228；输出负载电流Io61=20*1000/Vo61=87.719；高频变压器副边电流IS61>=Io61=87.719；高频变压器原边电流IP61>=IS61*NB=70.175;原边逆变钱输出电流IPALL61>=IP61=70.175。
12）模式6下限
输出电压Vo62>=400*NB*0.805=193.2；输出负载电流Io62=20*1000/Vo62=103.52；高频变压器副边电流IS62>=Io62*
Figure 664209DEST_PATH_IMAGE004
=92.88；高频变压器原边电流IP62>=IS62*NB=74.304;原边逆变钱输出电流IPALL62>=IP62=74.304。
可以看出该第二个控制策略下的最大的输出电压能力为1140V，模式4涵盖了模式2下限的很大一段，因此该输入电压下的控制模式选择为模式1、模式2一部分、模式4以及模式5一部分，即可以满足输出从300~1140范围内的恒功率输出要求，计算可知在模式5中，输出电压300V，原边电流达到42A，比额定800V输入大6A，但是该模式下选择即我们的控制策略2，原边电流增加不多，但是却大大提升了模块的工作区间和性能。
当控制电路采集到此时的输入电压Vin=700V时，负载需求电压Voneed=1000V，选择控制策略1中的模式2。
当控制电路采集到此时的输入电压Vin=500V时，负载需求电压Voneed=800V，选择控制策略2中的模式2。
本申请针对输入电压变化范围较宽，此处采用了自适应控制设计，可以根据输入电压的不同，合理选择和设计控制模式区间，使得在低输入电压下，变换器也可以获取最优的控制性能，提升充电模块的效率。
应理解，本申请实施例中涉及的“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项（个），可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。
以及，除非有相反的说明，本申请实施例提及“第一”、“第二”等序数词是用于对多个对象进行区分，不用于限定多个对象的顺序、时序、优先级或者重要程度。例如，第一信息和第二信息，只是为了区分不同的信息，而并不是表示这两种信息的内容、优先级、发送顺序或者重要程度等的不同。
本申请实施例还提供一种充电桩，该充电桩包括上述图1所示的宽输出电压输出电路。
本申请实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，该计算机程序使得计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。
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，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的宽输出电压输出电路，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的宽输出电压输出电路实施例仅仅是示意性的，例如上述电路中的元器件也可以采用其他相同功能的元器件。另一点，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，电路或元器件的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
另外，在本申请各个实施例中的各电路可以集成在一个电路板中，也可以是各个电路单独物存在，也可以两个或两个以上电路集成在一个电路板中。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文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，综上上述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种宽输出电压控制方法，其特征在于，应用于宽输出电压输出电路，所述宽输出电压输出电路包括高频逆变电路、电压输出电路、控制电路和滤波电路，所述高频逆变电路的第一输出端和第二输出端分别连接所述电压输出电路第一输入端和第二输入端，所述电压输出电路的第一输出端和第二输出端分别连接所述滤波电路的第一输入端和第二输入端，所述控制电路分别连接所述高频逆变电路的控制端、所述电压输出电路的控制端以及所述滤波电路的输出端；
所述方法包括：
所述控制电路采集第一电压和第二电压，所述第一电压为所述宽输出电压输出电路的输入电压，所述第二电压为用户的负载需求电压；
所述控制电路根据所述第一电压和所述第二电压确定目标控制策略；
所述控制电路根据所述目标控制策略控制所述电压输出电路输出目标电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压输出电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第一整流单元、第二整流单元、第一高频变压器和第二高频变压器；
所述第一开关的第一端分别连接所述第一高频变压器原边的下端和所述第二开关的第二端，所述第一开关的第二端分别连接所述第二高频变压器原边的上端和所述第二开关的第一端，所述第一开关的第三端分别连接所述电压输出电路的第二输入端和所述第二高频变压器原边的下端，所述第二开关的第三端分别连接所述电压输出电路的第一输入端和所述第一高频变压器原边的上端；
所述第三开关的第一端连接所述第一整流单元的第二输入端，所述第三开关的第二端连接所述第一高频变压器副边的第三端，所述第三开关的第三端连接所述第一高频变压器副边的第二端，所述第一高频变压器副边的第一端连接所述第一整流单元的第一输入端；
所述第四开关的第一端连接所述第二整流单元的第二输入端，所述第四开关的第二端连接所述第二高频变压器副边的第三端，所述第四开关的第三端连接所述第二高频变压器副边的第二端，所述第二高频变压器副边的第一端连接所述第二整流单元的第一输入端；
所述第五开关的第一端分别连接所述第一整流单元的第二输出端和所述第六开关的第二端，所述第五开关的第二端分别连接所述第二整流单元的第一输出端和所述第六开关的第一端，所述第五开关的第三端分别连接所述第二整流单元的第二输出端和所述电压输出电路的第二输出端，所述第六开关的第三端分别连接所述第一整流单元的第一输出端和所述电压输出电路的第一输出端。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制电路根据所述第一电压和所述第二电压确定目标控制策略，包括：
所述控制电路获取目标电压范围和电压步进，所述目标电压范围为所述宽输出电压输出电路的输入电压的范围；
所述控制电路根据所述目标电压范围和所述电压步进确定控制策略数量；
若所述第一电压处于第i个电压范围，则所述控制电路确定所述目标控制策略为第i个控制策略，所述第i个电压范围为第三电压与第四电压之间的电压范围，所述第三电压为所述第四电压与所述电压步进的差值，所述第四电压为所述目标电压范围内的最高输入电压与i-1个所述电压步进的差值，所述i为小于或等于N的正整数，所述N为所述控制策略数量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制电路根据所述目标控制策略控制所述电压输出电路输出目标电压，包括：
所述控制电路获取第一匝数比，所述第一匝数比为所述第一高频变压器和/或所述第二高频变压器的原边绕组匝数、第一副边绕组匝数以及第二副边绕组匝数的比值；
所述控制电路根据所述第一匝数比分别计算多个模式的电压输出能力；
所述控制电路根据所述电压输出能力，从所述多个模式中确定至少一个候选模式；
所述控制电路根据所述第二电压，从所述至少一个候选模式中确定目标模式；
所述控制电路根据所述目标模式控制目标开关组的切换，以控制所述电压输出电路输出所述目标电压，所述目标开关组包括所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述多个模式包括第一模式、第二模式、第三模式、第四模式、第五模式和第六模式；
所述控制电路根据所述目标模式控制目标开关组的切换，以控制所述电压输出电路输出所述目标电压，包括：
若所述目标模式为所述第一模式，所述控制电路控制所述第一开关和所述第二开关的所述第一端均连接所述第三端、所述第三开关和所述第四开关的所述第一端均连接所述第二端、所述第五开关和所述第六开关的所述第一端均连接所述第二端；
若所述目标模式为所述第二模式，所述控制电路控制所述第一开关和所述第二开关的所述第一端均连接所述第三端、所述第三开关和所述第四开关的所述第一端均连接所述第三端、所述第五开关和所述第六开关的所述第一端均连接所述第二端；
若所述目标模式为所述第三模式，所述控制电路控制所述第一开关和所述第二开关的所述第一端均连接所述第三端、所述第三开关和所述第四开关的所述第一端均连接所述第三端、所述第五开关和所述第六开关的所述第一端均连接所述第三端；
若所述目标模式为所述第四模式，所述控制电路控制所述第一开关和所述第二开关的所述第一端均连接所述第二端、所述第三开关和所述第四开关的所述第一端均连接所述第二端、所述第五开关和所述第六开关的所述第一端均连接所述第二端；
若所述目标模式为所述第五模式，所述控制电路控制所述第一开关和所述第二开关的所述第一端均连接所述第二端、所述第三开关和所述第四开关的所述第一端均连接所述第三端、所述第五开关和所述第六开关的所述第一端均连接所述第二端；
若所述目标模式为所述第六模式，所述控制电路控制所述第一开关和所述第二开关的所述第一端均连接所述第二端、所述第三开关和所述第四开关的所述第一端均连接所述第三端、所述第五开关和所述第六开关的所述第一端均连接所述第三端。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述第一高频变压器与所述第二高频变压器的所述第一匝数比相同。
7.一种宽输出电压输出电路，其特征在于，所述宽输出电压输出电路包括高频逆变电路、电压输出电路、控制电路和滤波电路，所述高频逆变电路的第一输出端和第二输出端分别连接所述电压输出电路第一输入端和第二输入端，所述电压输出电路的第一输出端和第二输出端分别连接所述滤波电路的第一输入端和第二输入端，所述控制电路分别连接所述高频逆变电路的控制端、所述电压输出电路的控制端以及所述滤波电路的输出端；
所述控制电路用于采集第一电压和第二电压，所述第一电压为所述宽输出电压输出电路的输入电压，所述第二电压为用户的负载需求电压；
所述控制电路还用于根据所述第一电压和所述第二电压确定目标控制策略；
所述控制电路还用于根据所述目标控制策略控制所述电压输出电路输出目标电压。
8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述电压输出电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第一整流单元、第二整流单元、第一高频变压器和第二高频变压器；
所述第一开关的第一端分别连接所述第一高频变压器原边的下端和所述第二开关的第二端，所述第一开关的第二端分别连接所述第二高频变压器原边的上端和所述第二开关的第一端，所述第一开关的第三端分别连接所述电压输出电路的第二输入端和所述第二高频变压器原边的下端，所述第二开关的第三端分别连接所述电压输出电路的第一输入端和所述第一高频变压器原边的上端；
所述第三开关的第一端连接所述第一整流单元的第二输入端，所述第三开关的第二端连接所述第一高频变压器副边的第三端，所述第三开关的第三端连接所述第一高频变压器副边的第二端，所述第一高频变压器副边的第一端连接所述第一整流单元的第一输入端；
所述第四开关的第一端连接所述第二整流单元的第二输入端，所述第四开关的第二端连接所述第二高频变压器副边的第三端，所述第四开关的第三端连接所述第二高频变压器副边的第二端，所述第二高频变压器副边的第一端连接所述第二整流单元的第一输入端；
所述第五开关的第一端分别连接所述第一整流单元的第二输出端和所述第六开关的第二端，所述第五开关的第二端分别连接所述第二整流单元的第一输出端和所述第六开关的第一端，所述第五开关的第三端分别连接所述第二整流单元的第二输出端和所述电压输出电路的第二输出端，所述第六开关的第三端分别连接所述第一整流单元的第一输出端和所述电压输出电路的第一输出端。
9.一种充电桩，其特征在于，所述充电桩包括如权利要求7或8所述的宽输出电压输出电路。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如权利要求1-6任一项所述的方法的步骤。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114553030A (zh) * 2022-03-04 2022-05-27 中山科普斯特电源技术有限公司 一种叠加式充电桩
CN115001073A (zh) * 2022-05-23 2022-09-02 小米汽车科技有限公司 电动车辆及其电源电路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101789704A (zh) * 2010-01-20 2010-07-28 广州擎天实业有限公司 具有宽范围直流电压输出特性的高频开关整流电源
JP2011234564A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 Ihi Corp 電源装置
CN103441690A (zh) * 2013-08-18 2013-12-11 浙江大学 高频交流侧串联实现紧调整输出的组合变流器的控制方法
CN113037095A (zh) * 2021-04-07 2021-06-25 湖北工业大学 具有超宽输出范围的混合dps双全桥llc谐振变换器
CN113394860A (zh) * 2021-05-06 2021-09-14 深圳英飞源技术有限公司 宽范围输出的直流变换器、控制方法及充电装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101789704A (zh) * 2010-01-20 2010-07-28 广州擎天实业有限公司 具有宽范围直流电压输出特性的高频开关整流电源
JP2011234564A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 Ihi Corp 電源装置
CN103441690A (zh) * 2013-08-18 2013-12-11 浙江大学 高频交流侧串联实现紧调整输出的组合变流器的控制方法
CN113037095A (zh) * 2021-04-07 2021-06-25 湖北工业大学 具有超宽输出范围的混合dps双全桥llc谐振变换器
CN113394860A (zh) * 2021-05-06 2021-09-14 深圳英飞源技术有限公司 宽范围输出的直流变换器、控制方法及充电装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114553030A (zh) * 2022-03-04 2022-05-27 中山科普斯特电源技术有限公司 一种叠加式充电桩
CN115001073A (zh) * 2022-05-23 2022-09-02 小米汽车科技有限公司 电动车辆及其电源电路

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