CN114851893A - 一种充电电路及电流控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种充电电路及电流控制方法，方法应用于充电电路，通过所述控制电路确定第一待充电设备的需求电流；通过所述控制电路基于所述需求电流确定所述第一整流器的最大输出电流；在所述需求电流大于所述第一整流器的最大输出电流的情况下，通过所述控制电路闭合所述开关器件，以使所述第一整流器输出最大输出电流，以及所述第二整流器输出所述第一整流器的最大输出电流与所述需求电流的差值电流；通过所述第一充电枪基于所述最大输出电流和所述差值电流为所述第一待充电设备充电。本申请实施例可以提高充电效率。

Description

一种充电电路及电流控制方法

技术领域

本发明涉及能源互联网技术领域，尤其涉及一种充电电路及电流控制方法。

背景技术

随着新能源汽车的广泛使用，新能源汽车双枪甚至多枪充电技术应用日益普及。在双枪对车辆进行充电的应用场景中，通常当主枪的输出电流不能满足电动汽车时，会使用从枪的输出电流共同为电动汽车充电。主枪的功率会变化，功率变化会导致输出电流的变化。为了避免切换引起的过冲，一般会将两个充电枪的电流均分。电流变化的波动时间内主枪输出能力下降严重，会造成充电效率低。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种充电电路及电流控制方法，所述方法可让输出电流不会突变，避免充电中断，使得充电效率更高。

第一方面，本申请实施例提供了一种电流控制方法，该方法应用于充电电路，该充电电路包括控制电路、第一整流器、第二整流器、第一充电枪和开关器件，该方法包括；通过所述控制电路确定第一待充电设备的需求电流；通过所述控制电路基于所述需求电流确定所述第一整流器的最大输出电流；在所述需求电流大于所述第一整流器的最大输出电流的情况下，通过所述控制电路闭合所述开关器件，以使所述第一整流器输出最大输出电流，以及所述第二整流器输出所述第一整流器的最大输出电流与所述需求电流的差值电流；通过所述第一充电枪基于所述第一整流器的最大输出电流和所述差值电流为所述第一待充电设备充电。

一种可能的实现方式，所述通过所述控制电路基于所述需求电流确定所述第一整流器的最大输出电流包括：通过所述控制电路确定所述第一整流器的电流范围；若所述电流范围为第一电流到第二电流，在所述需求电流小于或等于所述第一电流的情况下，确定所述第一整流器的最大输出电流为所述第一电流，在所述需求电流大于或等于所述第二电流的情况下，确定所述第一整流器的最大输出电流为所述第二电流。

一种可能的实现方式，所述通过所述控制电路确定所述第一整流器的电流范围包括：通过所述控制电路确定所述第一整流器的恒功率值和所述第一整流器的电压范围；通过所述控制电路基于所述第一整流器的恒功率值和所述第一整流器的电压范围，确定所述第一整流器的电流范围。

一种可能的实现方式，所述通过所述控制电路基于所述第一整流器的恒功率值和所述第一整流器的电压范围值，确定所述第一整流器的电流范围包括：若所述电压范围为第一电压到第二电压，通过所述控制电路确定所述第一电流为所述恒功率值与所述第二电压的比值，所述第二电流为所述恒功率值与所述第一电压的比值。

一种可能的实现方式，所述方法还包括：在所述需求电流小于或等于所述第一整流器的最大输出电流的情况下，通过所述控制电路断开所述开关器件。

一种可能的实现方式，所述方法还包括：所述开关器件闭合之前，通过所述控制电路控制所述第二整流器的电压小于或等于所述第一整流器的电压。

一种可能的实现方式，所述第二整流器的电压等于所述第一整流器的电压包括：所述第二整流器的输出电压与所述第一整流器的实际电压一致。

一种可能的实现方式，所述方法还包括：所述开关器件闭合之后，通过所述控制电路控制所述第二整流器的输出电压为所述第一待充电设备的需求电压。

第二方面，本申请实施例提供一种充电电路，包括N个整流器、N个充电枪、M个开关器件和控制电路，其中：所述N个充电枪通过N个整流器耦合所述控制电路，所述N个整流器通过所述M个开关器件相互耦合，N为大于或等于2的正整数，M≥N；

所述控制电路，用于确定第一待充电设备的需求电流；

所述控制电路，还用于基于所述需求电流确定所述第一整流器的最大输出电流；

在所述需求电流大于第一整流器的最大输出电流的情况下，所述控制电路用于闭合第一开关器件，以使所述第一整流器输出最大输出电流，以及所述第二整流器输出第一整流器的所述最大输出电流与所述需求电流的差值电流，所述第一整流器和所述第二整流器为所述N个整流器中的整流器，所述第一开关器件为耦合所述第一整流器和所述第二整流器的开关器件；

第一充电枪，用于基于所述第一整流器的最大输出电流和所述差值电流为所述第一待充电设备充电，所述第一充电枪为所述N个充电枪中的充电枪。

一种可能的实现方式，所述控制电路基于所述需求电流确定所述第一整流器的最大输出电流，具体用于：

确定所述第一整流器的电流范围；

若所述电流范围为第一电流到第二电流，在所述需求电流小于或等于所述第一电流的情况下，确定所述第一整流器的最大输出电流为所述第一电流，在所述需求电流大于或等于所述第二电流的情况下，确定所述第一整流器的最大输出电流为所述第二电流。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

图1是一种充电桩多枪模式的电气示意图；

图2是一种当前充电桩电流输出的曲线示意图；

图3是本申请实施例提供的一种充电电路的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种电流控制方法的流程示意图；

图5是本申请实施例提供的一种充电桩电流输出的曲线示意图；

图6是本申请实施例提供的另一种充电电路的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的一种充电装置的示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种充电电路和电流控制方法，可以提高充电效率。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详细地描述，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。

为了更好地理解本发明实施例提供的一种充电电路和电流控制方法，下面先对本申请实施例的应用场景进行描述。

随着新能源的格局推进，新能源充电桩开始快速发展，并且随着电动汽车的普及性越来越高，越来越多的电动汽车对充电需求的功率等级也不尽相同，因此对充电效率和时间也提出了很高的要求。为了满足市场需求，以及控制充电桩成本，当前充电桩可以是双枪甚至多枪充电桩产品，也即一个充电桩产品可以输出多路终端充电枪，这样的好处是多枪之间的输出功率可以协调。具体的请参阅图1，图1是一种充电桩多枪模式的电气示意图。以双枪充电桩为例进行说明，如图1所示，充电桩多枪模式可以包括整流器1、整流器2、充电枪1、充电枪2和开关器件K。目前的充电桩功率切换的方式是：

1、仅充电枪1充电，功率小时，可以只输出整流器1，功率变化时会投切进整流器2，同时闭合开关器件K。

2、仅充电枪2充电，功率小时，可以只输出整流器2，功率变化时会投切进整流器1，同时闭合开关器件K。

3、双枪充电，均分处理。

在只有充电枪1充电时，整流器1输出电流100A，当充电枪1需要从小功率变化到大功率时，对于整流器1的输出电流也需要进行变化。例如，充电汽车需求500V/150A，而整流器1只能输出500V/100A，那么此时需要进行切换。为了避免切换引起的过冲，一般会在闭合开关器件K之前，将整流器1和整流器2都调整到75A。这样两个整流器累加就会满足150A。如果电流不变化，那么100A+100A会超出150A的需求，引起过冲导致损坏电池管理系统(Battery Management System，BMS)电池或者导致充电失败。

进一步地，请参阅图2，图2是一种当前充电桩电流输出的曲线示意图。如图2所示，在整流器1切换期间，即开关器件K闭合之前，输出电流会减小。有一段时间(T1-T2)的电流是75A，这时候对于某些特殊车型，会响应到车端的需求电流波动，该段时间输出能力下降严重，导致充电效率低。其次，在实际应用中，由于某些车型的配置要求导致电流下降会被确定为故障，从而触发停止充电操作，故而会导致不能充电等问题。

针对上述问题，本申请实施例提供一种充电电路和电流控制方法。请参阅图3，图3是本申请实施例提供的一种充电电路的结构示意图。如图3所示，充电电路300可以包括控制电路301、第一整流器302、第二整流器303、第一充电枪304和开关器件K。可选的，该充电电路还可以包括第二充电枪305。控制电路301通过第一整流器302耦合第一充电枪304，第一充电枪304耦合第一待充电设备；控制电路301通过第二整流器303耦合第二充电枪305，第二充电枪305耦合第二待充电设备。第一整流器302通过开关器件K耦合第二整流器303。

请参阅图4，图4是本申请实施例提供的一种电流控制方法的流程示意图。该电流控制方法可以应用于如图3所示的充电电路。如图4所示，该电流控制方法可以包括以下步骤。

步骤S401：通过控制电路确定第一待充电设备的需求电流。

步骤S402：通过控制电路基于需求电流确定第一整流器的最大输出电流。

具体地，通过控制电路可以确定第一整流器的电流范围，假设该电流范围是第一电流到第二电流，在需求电流小于或等于第一电流的情况下，可以确定第一整流器的最大输出电流为第一电流；在需求电流大于或等于第二电流的情况下，可以确定第一整流器的最大输出电流为第二电流。

可选地，控制电路确定第一整流器的电流范围可以先确定第一整流器的恒功率值和第一整流器的电压范围，再基于第一整流器的恒功率值和第一整流器的电压范围，确定第一整流器的电流范围。例如，假设第一整流器的电压范围为第一电压V1到第二电压V2，则通过控制电路可以确定第一电流为恒功率值与第二电压的比值，第二电流为恒功率值与第一电压的比值。例如，第一整流器的恒功率是30KW，电压范围为300V～1000V，则第一整流器的电流范围为30KW/1000V～30KW/300V。

示例性地，第一待充电设备，如电动汽车，在充电时处于恒流模式，即第一整流器工作在限流态(即控制输出电流，电压由负载决定)，根据欧姆定律，第一整流器的电流Iz＝(Vz-Vb)/Rb；Iz是第一整流器输出电流，Vz是第一整流器实际电压，Vb是电池实际电压，Rb是电池内阻和线路阻抗之和。因此Vz＝Iz*Rb+Vb，Vz这个电压低于第一待充电设备的需求电压。

针对不同整流器，会有不同的参数，例如整流器恒功率范围、整流器恒功率等级等。假设当前第一整流器恒功率值为Ph(如40KW)，电压范围为V1～V2,(如300V～1000V)。在恒功率范围内，在充电中的某一时刻，需求电流为Ireq，实际输出电压为Vr，第一整流器的实时最大输出电流计算值为Imax_r＝Ph/Vr。

步骤S403：在需求电流大于第一整流器的最大输出电流的情况下，通过控制电路闭合开关器件，以使第一整流器输出最大输出电流，以及第二整流器输出第一整流器的最大输出电流与需求电流的差值电流。

若超出恒功率范围，需要根据第一整流器特性，设置恒流模式值。即当Vr＜V1，Imax_r＝Ph/V1，当Vr＞V2，Imax_r＝Ph/V2。

先让第一整流器根据实时最大电流输出，剩余不够的电流让第二整流器输出。即可以通过控制电路控制第二整流器开机，第二整流器的输出电流＝需求电流Ireq-第一整流器的实时最大电流Imax_r。之后通过控制电路闭合开关器件K。

步骤S404：通过第一充电枪基于第一整流器的最大输出电流和差值电流为第一待充电设备充电。

通过控制电路闭合开关器件K之后，可以实现第一整流器和第二整流器共同为第一待充电设备充电。请参阅图5，图5是本申请实施例提供的一种充电桩电流输出的曲线示意图。如图5所示，可以看出，T1-T2时间段内，Ia2＝100A，电流依旧是平滑的，不会波动。最后开关器件K闭合后，第二整流器的电流输出后，电流上升至150A。

可选地，在所述需求电流小于或等于所述第一整流器的最大输出电流的情况下，通过所述控制电路断开所述开关器件。具体地：当待充电设备的需求电流减小时，可以先通过控制电路断开开关器件K，即退出第二整流器，由第一整流器按需求输出。可选地，在第二待充电设备的需求电流小于或等于第二整流器的最大输出电流的情况下，退出的第二整流器，还可以为第二待充电设备充电，在第二待充电设备的需求电流大于第二整流器的最大输出电流的情况下，可以通过第三整流器与第二整流器共同为第二待充电设备充电，具体的实现原理可以参考上述第一整流器和第二整流器共同为第一待充电设备充电的描述。

需要说明的是，在开关器件闭合之前，通过控制电路控制第二整流器的电压小于或等于第一整流器的电压。例如，第二整流器的电压等于第一整流器的电压可以是第二整流器的输出电压与第一整流器的实际电压一致。由于整流器内部有二极管，这样可以避免闭合开关器件K带来的电流冲击。在开关器件闭合之后，通过控制电路控制第二整流器的输出电压为第一待充电设备的需求电压。

本申请实施例提供的电流控制方法，通过充电电路先将第一整流器输出当前第一整流器的最大输出能力的电流值，然后开机第二整流器，第一整流器继续输出当前第一整流器的最大输出能力的电流值，第二整流器输出＝需求电流-当前第一整流器的最大输出能力的电流，之后闭合开关器件，实现第一整流器和第二整流器同时为第一待充电设备充电。本申请实施例，可以实现在整流器的功率切换过程中，电流没有波动，输出能力是平滑过渡的，因此可以提高充电的效率。其次，本申请实施例由于在整流器的功率切换过程中，电流不会下降，可以避免某些待充电设备由于电流下降会被确定为故障从而触发停止充电操作，因此可以提高充电的效率。

请参阅图6，图6是本申请实施例提供的另一种充电电路的结构示意图。如图6所示，该充电电路可以包括控制电路601、N个整流器602、N个充电枪603和M个开关器件，其中，所述N个充电枪通过N个整流器耦合所述控制电路，所述N个整流器通过M个开关器件相互耦合，N为大于或等于2的正整数,M≥N。具体地，以N个整流器中的第一整流器和第二整流器、耦合第一整流器和第二整流器的第一开关器件、N个充电枪中的第一充电枪为例进行说明：

控制电路，可以用于确定第一待充电设备的需求电流；控制电路，还可以用于基于需求电流确定第一整流器的最大输出电流；在需求电流大于第一整流器的最大输出电流的情况下，闭合第一开关器件，以使第一整流器输出最大输出电流，以及第二整流器输出第一整流器的最大输出电流与需求电流的差值电流；第一充电枪，用于基于最大输出电流和差值电流为第一待充电设备充电。具体的实现方式可以参考上述图3-图5的描述，为避免重复，在此不再赘述。

可以理解，图6所示的充电电路的结构示意图仅以M＝N为例进行示意。其中，图6还可以包括更多的开关器件(M＞N)，即每个整流器之间也可以通过开关器件进行耦合，例如第一整流器通过第二开关器件耦合第三整流器，第一整流器和第三整流器可以通过图3-图5的原理为第一待充电设备/第三待充电设备进行充电。又例如，第一整流器通过第三开关器件耦合第N-1整流器，第一整流器和第N-1整流器可以通过图3-图5的原理为第一待充电设备/第N-1待充电设备进行充电等等。本申请实施例对充电电路的结构不作限制。

需要说明的是，本申请实施例提供的开关器件可以为绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，MOSFET管)、三极管等，本申请对开关器件的类型不作限制。

以上介绍了本申请实施例的充电电路和电流控制方法，以下介绍应用所述充电电路和电流控制方法可能的产品形态。应理解，但凡具备应用上述图3-图6所述充电电路和电流控制方法的任何形态的产品，都落入本申请的保护范围。还应理解，以下介绍仅为举例，不限制本申请实施例的产品形态仅限于此。

充电装置作为一种可能的产品形态，请参阅图7，图7是本申请实施例提供的一种充电装置的示意图。如图7所示，该充电装置可以是充电桩；也可以是充电桩内的充电模块(model)，该充电模块的名称也可以称为电源装置/充电单元(unit)/充电器(charger)等，该充电模块可以是可插拔组合的，也可以是集成好的；该充电装置还可以是应用于除充电桩以外其他的装置。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电流控制方法，所述方法应用于充电电路，其特征在于，所述充电电路包括控制电路、第一整流器、第二整流器、第一充电枪和开关器件，所述方法包括：

通过所述控制电路确定第一待充电设备的需求电流；

通过所述控制电路基于所述需求电流确定所述第一整流器的最大输出电流；

在所述需求电流大于所述第一整流器的最大输出电流的情况下，通过所述控制电路闭合所述开关器件，以使所述第一整流器输出最大输出电流，以及所述第二整流器输出所述第一整流器的最大输出电流与所述需求电流的差值电流；

通过所述第一充电枪基于所述第一整流器的最大输出电流和所述差值电流为所述第一待充电设备充电。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述控制电路基于所述需求电流确定所述第一整流器的最大输出电流包括：

通过所述控制电路确定所述第一整流器的电流范围；

若所述电流范围为第一电流到第二电流，在所述需求电流小于或等于所述第一电流的情况下，确定所述第一整流器的最大输出电流为所述第一电流，在所述需求电流大于或等于所述第二电流的情况下，确定所述第一整流器的最大输出电流为所述第二电流。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过所述控制电路确定所述第一整流器的电流范围包括：

通过所述控制电路确定所述第一整流器的恒功率值和所述第一整流器的电压范围；

通过所述控制电路基于所述第一整流器的恒功率值和所述第一整流器的电压范围，确定所述第一整流器的电流范围。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过所述控制电路基于所述第一整流器的恒功率值和所述第一整流器的电压范围值，确定所述第一整流器的电流范围包括：

若所述电压范围为第一电压到第二电压，通过所述控制电路确定所述第一电流为所述恒功率值与所述第二电压的比值，所述第二电流为所述恒功率值与所述第一电压的比值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述需求电流小于或等于所述第一整流器的最大输出电流的情况下，通过所述控制电路断开所述开关器件。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述开关器件闭合之前，通过所述控制电路控制所述第二整流器的电压小于或等于所述第一整流器的电压。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二整流器的电压等于所述第一整流器的电压包括：

所述第二整流器的输出电压与所述第一整流器的实际电压一致。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述开关器件闭合之后，通过所述控制电路控制所述第二整流器的输出电压为所述第一待充电设备的需求电压。

9.一种充电电路，其特征在于，包括N个整流器、N个充电枪、M个开关器件和控制电路，其中：

所述N个充电枪通过N个整流器耦合所述控制电路，所述N个整流器通过所述M个开关器件相互耦合，N为大于或等于2的正整数，M≥N；

所述控制电路，用于确定第一待充电设备的需求电流；

所述控制电路，还用于基于所述需求电流确定所述第一整流器的最大输出电流；

在所述需求电流大于第一整流器的最大输出电流的情况下，所述控制电路用于闭合第一开关器件，以使所述第一整流器输出最大输出电流，以及所述第二整流器输出所述第一整流器的最大输出电流与所述需求电流的差值电流，所述第一整流器和所述第二整流器为所述N个整流器中的整流器，所述第一开关器件为耦合所述第一整流器和所述第二整流器的开关器件；

第一充电枪，用于基于所述第一整流器的最大输出电流和所述差值电流为所述第一待充电设备充电，所述第一充电枪为所述N个充电枪中的充电枪。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述控制电路基于所述需求电流确定所述第一整流器的最大输出电流，具体用于：

确定所述第一整流器的电流范围；

若所述电流范围为第一电流到第二电流，在所述需求电流小于或等于所述第一电流的情况下，确定所述第一整流器的最大输出电流为所述第一电流，在所述需求电流大于或等于所述第二电流的情况下，确定所述第一整流器的最大输出电流为所述第二电流。

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