CN115037163A - 充电电流的控制方法、装置及充电电路 - Google Patents

充电电流的控制方法、装置及充电电路 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种充电电流的控制方法、装置及充电电路，所述方法包括：获取储能模块的电压和DC/DC转换电路的电路参数；根据预设调节系数、储能模块的电压和DC/DC转换电路的电路参数确定直流母线的第一目标母线电压；根据第一目标母线电压和供电电源的供电电压输出第一控制信号给AC/DC转换电路，并根据第一目标母线电压和储能模块的预设充电电流输出第二控制信号给DC/DC转换电路；第一控制信号用于控制AC/DC转换电路输出第一目标母线电压，第二控制信号用于控制DC/DC转换电路根据第一目标母线电压输出预设充电电流对储能模块进行充电。本申请避免了为达到预设充电电流的输出而降低开关管频率导致电路器件损坏的情况出现，保证了充电电路的稳定性。

Description

充电电流的控制方法、装置及充电电路
技术领域
本申请属于电路技术领域，具体涉及一种充电电流的控制方法、装置及充电电路。
背景技术
充电设备是人们日常生活中随处可见的设备。充电设备的充电效率体现在充电时间的长短上，充电时间短则充电效率高。因此，为了提高充电效率，需要缩短充电时间，进而需要增大充电电流。目前，一种提高充电效率的方法是降低充电电路的最低频率来提高充电电流，进而提高充电效率。然而，充电电路通常工作在谐振点附近，通过降低最低频率的方式来提高充电效率，需要使最低频率大幅度降低，而最低频率大幅度降低容易造成充电电路中的硬件损耗，进而导致充电电路的寿命缩短。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本申请的目的在于提供一种充电电流的控制方法、装置及充电电路，以优化相关技术中为提高充电效率而增加充电电路硬件损耗的问题。
本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。
根据本申请实施例的一个方面，提供充电电流的控制方法，应用于充电电路，所述充电电路包括AC/DC转换电路和DC/DC转换电路，所述AC/DC转换电路与所述DC/DC转换电路通过直流母线连接，AC/DC转换电路用于与供电电源连接；所述DC/DC转换电路用于与储能模块连接，所述DC/DC转换电路包括开关管；所述控制方法包括：
获取所述储能模块的电压和所述DC/DC转换电路的电路参数；
根据预设调节系数、所述储能模块的电压和所述DC/DC转换电路的电路参数确定所述直流母线的第一目标母线电压；其中，所述第一目标母线电压与所述储能模块的电压呈正相关关系；
根据所述第一目标母线电压和所述供电电源的供电电压输出第一控制信号给所述AC/DC转换电路，并根据所述第一目标母线电压和所述储能模块的预设充电电流输出第二控制信号给所述DC/DC转换电路；所述第一控制信号用于控制所述AC/DC转换电路输出所述第一目标母线电压，所述第二控制信号用于控制所述DC/DC转换电路根据所述第一目标母线电压输出预设充电电流对所述储能模块进行充电；其中，所述第二控制信号的开关控制频率在所述开关管的开关频率范围内。
在本申请的一些实施例中，所述DC/DC转换电路包括DC/AC转换单元、变压单元和AC/DC单元，所述DC/DC转换电路的电路参数包括所述DC/AC转换单元的电路类型参数、所述变压单元的原副边匝数比和所述AC/DC单元中的压降；所述根据预设调节系数、所述储能模块的当前电压和所述DC/DC转换电路的电路参数确定所述直流母线的第一目标母线电压，包括：
将所述预设调节系数与所述DC/AC转换单元的压降的乘积，与所述储能模块的电压叠加，得到叠加电压；
将所述叠加电压与所述原副边匝数比的乘积，与所述电路类型参数相乘，得到所述充电电路的第一目标母线电压。
在本申请的一些实施例中，在所述根据预设调节系数、所述储能模块的当前电压和所述DC/DC转换电路的电路参数确定所述直流母线的第一目标母线电压之前，所述方法还包括：
根据所述DC/AC转换单元的最低限频确定所述充电电路的最大增益；
根据所述储能模块的目标充电电压、所述变压单元的原副边匝数比和所述充电电路的最大增益确定所述直流母线的最低母线电压；
根据所述最低母线电压和母线电压波动量确定第二目标母线电压；
根据所述第二目标母线电压、所述储能模块的目标充电电压和所述DC/DC转换电路的电路参数确定所述预设调节系数。
在本申请的一些实施例中，所述根据所述DC/AC转换单元的最低限频确定所述充电电路的最大增益，包括：
根据所述DC/AC转换单元的最低限频查询增益曲线，将所述增益曲线中所述最低限频对应的增益作为所述充电电路的最大增益；所述增益曲线定义了频率与增益之间的映射关系。
在本申请的一些实施例中，在所述根据所述DC/AC转换单元的最低限频查询增益曲线之前，所述方法还包括：
根据所述DC/DC转换电路的谐振电感和所述DC/DC转换电路的等效电阻，确定所述DC/DC转换电路的电感品质因数；
基于所述DC/DC转换电路的励磁电感与谐振电感的比值，以及所述电感品质因数，绘制所述增益曲线。
在本申请的一些实施例中，所述根据所述储能模块的目标充电电压、所述变压单元的原副边匝数比和所述充电电路的最大增益确定所述直流母线的最低母线电压，包括：
将所述储能模块的目标充电电压与所述AC/DC单元中的压降之和，乘以所述原副边匝数比的两倍，得到母线电压增益值；
将所述母线电压增益值除以所述充电电路的最大增益，得到所述直流母线的最低母线电压。
在本申请的一些实施例中，所述根据所述最低母线电压和母线电压波动量确定第二目标母线电压，包括：
将所述最低母线电压与所述母线电压波动量的一半叠加，得到所述第二目标母线电压。
根据本申请实施例的一个方面，提供一种充电电流的控制装置，应用于充电电路，所述充电电路包括AC/DC转换电路和DC/DC转换电路，所述AC/DC转换电路与所述DC/DC转换电路通过直流母线连接，AC/DC转换电路用于与供电电源连接；所述DC/DC转换电路用于与储能模块连接，所述DC/DC转换电路包括开关管；所述充电电流的控制装置包括：
数据获取模块，用于获取所述储能模块的电压和所述DC/DC转换电路的电路参数；
第一电压确定模块，用于根据预设调节系数、所述储能模块的电压和所述DC/DC转换电路的电路参数确定所述直流母线的第一目标母线电压；其中，所述第一目标母线电压与所述储能模块的电压呈正相关关系；
控制信号输出模块，用于根据所述第一目标母线电压和所述供电电源的供电电压输出第一控制信号给所述AC/DC转换电路，并根据所述第一目标母线电压和所述储能模块的预设充电电流输出第二控制信号给所述DC/DC转换电路；所述第一控制信号用于控制所述AC/DC转换电路输出所述第一目标母线电压，所述第二控制信号用于控制所述DC/DC转换电路根据所述第一目标母线电压输出预设充电电流对所述储能模块进行充电；其中，所述第二控制信号的开关控制频率在所述开关管的开关频率范围内。
根据本申请实施例的一个方面，提供一种充电电路，包括AC/DC转换电路、DC/DC转换电路和控制电路，所述AC/DC转换电路与所述DC/DC转换电路通过直流母线连接，AC/DC转换电路用于与供电电源连接；所述DC/DC转换电路用于与储能模块连接，所述DC/DC转换电路包括开关管；
所述控制电路，用于获取所述储能模块的电压和所述DC/DC转换电路的电路参数；
以及，用于根据预设调节系数、所述储能模块的电压和所述DC/DC转换电路的电路参数确定所述直流母线的第一目标母线电压；其中，所述第一目标母线电压与所述储能模块的电压呈正相关关系；
以及，用于根据所述第一目标母线电压和所述供电电源的供电电压输出第一控制信号给所述AC/DC转换电路，并根据所述第一目标母线电压和所述储能模块的预设充电电流输出第二控制信号给所述DC/DC转换电路；所述第一控制信号用于控制所述AC/DC转换电路输出所述第一目标母线电压，所述第二控制信号用于控制所述DC/DC转换电路根据所述第一目标母线电压输出预设充电电流对所述储能模块进行充电；其中，所述第二控制信号的开关控制频率在所述开关管的开关频率范围内。
在本申请的一些实施例中，所述DC/DC转换电路包括DC/AC转换单元、变压单元和AC/DC单元，所述DC/DC转换电路的电路参数包括所述DC/AC转换单元的电路类型参数、所述变压单元的原副边匝数比和所述AC/DC单元中的压降；
所述控制电路还用于：将所述预设调节系数与所述DC/AC转换单元的压降的乘积，与所述储能模块的当前电压叠加，得到叠加电压；将所述叠加电压与所述原副边匝数比的乘积，与所述类型参数相乘，得到所述充电电路的第一目标母线电压。
本申请实施例提供的技术方案通过根据预设调节系数、储能模块的电压和DC/DC转换电路的电路参数生成第一目标母线电压，继而根据第一目标母线电压和供电电源的供电电压向AC/DC转换电路输出第一控制信号，以及根据第一目标母线电压和储能模块的预设充电电流向DC/DC转换电路输出第二控制信号，最终使得AC/DC转换电路输出第一目标母线电压，使得DC/DC转换电路输出预设充电电流。本申请在不改变DC/DC转换电路的开关管的开关频率范围的情况下，通过预设调节系数、储能模块的电压和DC/DC转换电路的电路参数的关系，调节母线电压达到使DC/DC转换电路输出预设充电电流的目的，避免了现有技术为达到预设充电电流的输出而降低DC/DC转换电路的开关管的开关频率导致电路器件损坏的情况出现，即避免了充电电路的硬件损耗，保证了充电电路的稳定性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。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1示意性地示出了应用本申请技术方案的充电电路的结构框图。
图2示意性地示出了本申请一个实施例提供的充电电流的控制方法的流程图。
图3示意性地示出了应用本申请技术方案的充电电路的结构框图。
图4示意性地示出了本申请一个实施例提供的半桥结构的DC/DC转换电路的结构示意图。
图5示意性地示出了本申请一个实施例提供的预设调节系数的计算过程的流程图。
图6示意性地示出了本申请一个实施例提供的增益曲线的示意图。
图7示意性地示出了本申请实施例提供的充电电流的控制装置的结构框图。
图8示意性地示出了本申请一个实施例提供的充电电路的结构框图。
图9示意性地示出了本申请一个实施例提供的充电电路的结构框图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
图1示意性地示出了应用本申请技术方案的充电电路的结构框图。
如图1所示，充电电路100包括AC/DC转换电路110和DC/DC转换电路120，AC/DC转换电路110与DC/DC转换电路120通过直流母线连接，AC/DC转换电路110用于与供电电源200连接；DC/DC转换电路120用于与储能模块300连接。AC/DC转换电路110将供电电源200输入的交流电源转换直流电压，该直流电压经过DC/DC转换电路120的转换后作为充电电压提供给储能模块300充电。需要说明的是，在图1中，AC/DC转换电路可以使用传统的PFC电路(PowerFactor Correction，功率因素校正电路)实现其相关的功能，此处不再赘述。AC/DC转换电路和DC/DC电路之间通过直流母线连接，需要说明的是，该直流母线还包括一母线电容，该母线电容的作用和连接方式可参见传统的电路结构。在图1中，AC/DC转换电路将电源输入的交流电进行交直流转换后，输出给直流母线。该储能模块300为能够进行电能充电或者电能放电的模块，在一些实施例中，该储能模块300可以是一个或者多个电池包，该电池包包括多个电芯，多个电芯通过并联或者串联的方式组合成该电池包。
图2示意性地示出了本申请一个实施例提供的充电电流的控制方法的流程图，图2所示控制方法应用于图1或本申请其他实施例提供的充电电路。
如图2所示，该充电电流的控制方法包括步骤210至步骤230，具体如下：
步骤210、获取储能模块的电压和DC/DC转换电路的电路参数。
具体地，储能模块的电压可以通过电压采样电路获取。DC/DC转换电路的电路参数体现DC/DC转换电路的结构特性。
示例性的，如图3所示，DC/DC转换电路120进一步包括DC/AC转换单元121、变压单元122和AC/DC单元123。DC/DC转换电路120的电路参数包括DC/AC转换单元121的电路类型参数、变压单元122的原副边匝数比和AC/DC单元123中的压降。
DC/AC转换单元121用于将直流电转换为交流电，其有两种结构：半桥结构和全桥结构。半桥结构一般包括两个开关管，全桥结构一般包括四个开关管。DC/AC转换单元121的电路类型参数就表示DC/AC转换单元121是半桥结构还是全桥结构。
变压单元122一般包括两组线圈：原边线圈和副边线圈。变压单元122的原副边匝数比，是指变压单元122中原边线圈匝数和副边线圈匝数的比值。
AC/DC单元123用于将交流电转换为直流电，包括多个二极管，AC/DC单元123中的压降是指构成AC/DC单元123的多个二极管的压降。
示例性地，图4示意性地示出了本申请一个实施例提供的半桥结构的DC/DC转换电路的结构示意图。如图4所示，DC/DC转换电路120包括DC/AC转换单元121、变压单元122和AC/DC单元123。
DC/AC转换单元121包括第一开关管Q11、第二开关管Q12、谐振电感Lr、谐振电容Cr和励磁电感Lm。变压单元122包括变压器T1。AC/DC单元123包括桥式整流结构M1和电容Co。
第一开关管Q11具有体二极管D11，第二开关管Q12具有体二极管D12，第一开关管Q11的控制端和第二开关管Q12的控制端用于接收控制信号，包括后续步骤输出的第二控制信号。第一开关管Q11的第一端和第二开关管Q12的第二端用于接收输入电压，在本申请实施例中，该输入电压为直流母线上的母线电压，包括后续步骤输出的第一母线电压。第一开关管Q11的第二端和第二开关管Q12的第一端连接第一节点A。谐振电感Lr的一端连接第一节点A，谐振电感Lr另一端连接谐振电容Cr。谐振电容Cr的一端连接谐振电感Lr，谐振电容Cr另一端连接变压器T1的原边。励磁电感Lm连接在变压器T1的原边。
桥式整流结构M1是由四个二极管构成的全桥整流电路。变压器T1的副边连接桥式整流结构M1的输入端，桥式整流结构M1的输出端连接电容Co，桥式整流结构M1的输出端还用于连接储能模块BAT。
在图4所示的DC/DC转换电路中，变压单元122的原副边匝数比就是变压器T1的原副边匝数比。AC/DC单元123中的压降为桥式整流结构M1中所有二极管的压降。
步骤220、根据预设调节系数、储能模块的电压和DC/DC转换电路的电路参数确定直流母线的第一目标母线电压；其中，第一目标母线电压与储能模块的电压呈正相关关系。
具体地，第一目标母线电压是指，在储能模块的充电电流为预设充电电流的情况下，直流母线的母线电压，该预设充电电流大于储能模块的基准充电电流。储能模块的基准充电电流是指在1小时内将储能模块充至额定容量所需的电流，也可以看成是储能模块的额定容量在1小时内释放完毕的放电电流。储能模块的基准充电电流记为1C，C表示储能模块的额定容量，预设充电电流可以是1.1C、1.2C、1.3C等。
在本申请的一个实施例中，第一目标母线电压的计算过程包括：将预设调节系数与DC/AC转换单元的压降的乘积，与储能模块的电压叠加，得到叠加电压；将叠加电压与原副边匝数比的乘积，与电路类型参数相乘，得到充电电路的第一目标母线电压。
具体而言，可以根据下式计算第一目标母线电压Vbus：
Vbus＝(Vbat+A*Vd)*N*α (1)
其中，Vbat表示储能模块的电压；A表示预设调节系数；Vd表示AC/DC转换单元123的压降；N表示原副边匝数比；α表示电路类型参数，当DC/AC转换单元121为全桥结构时，α＝1，当DC/AC转换单元121为半桥结构时，α＝2。
在本申请的一个实施例中，图5示意性地示出了本申请一个实施例提供的预设调节系数的计算过程的流程图，如图5所示，预设调节系数的计算过程包括步骤510至步骤540，具体如下：
步骤510、根据DC/AC转换单元的最低限频确定充电电路的最大增益。
具体地，DC/AC转换单元包括多个开关管，DC/AC转换单元的频率就是开关管的开关频率，那么DC/AC转换单元的最低限频，就是开关管的最低限定频率。例如，开关管的开关频率范围为80-100KHz，则DC/AC转换单元的最低限频为80KHz。
充电电路的增益是指充电电路能够输出的充电电流的放大倍数，最大增益即大最大放大倍数。一般的，充电电路的增益与开关管频率之间存在一定的关系，二者关系可以通过增益曲线来表示，增益曲线中DC/AC转换单元的最低限频所对应的增益，就是充电电路的最大增益。
在本申请的一个实施例中，增益曲线的绘制过程包括：根据DC/DC转换电路的谐振电感和DC/DC转换电路的等效电阻，确定DC/DC转换电路的电感品质因数；基于DC/DC转换电路的励磁电感与谐振电感的比值，以及电感品质因数，绘制增益曲线。
具体而言，DC/DC转换电路的谐振电感为Lr，DC/DC转换电路的等效电阻为Rac，则DC/DC转换电路的电感品质因数Q为：
Figure BDA0003770935790000091
其中，fr表示DC/DC转换电路的谐振频率，其计算公式如下：
Figure BDA0003770935790000092
其中，Cr表示DC/DC转换电路的谐振电容，Lr表示DC/DC转换电路的谐振电感。
假设储能模块的目标充电电压为Vbat，储能模块的预设充电电流为Ibat，则储能模块的输出功率Pout＝Vbat*Ibat,DC/DC转换电路的等效电阻为Rac的计算方式如下：
Figure BDA0003770935790000093
其中，N表示DC/DC转换电路中变压单元的原副边匝数比。
在确定电感品质因数Q后，充电电路的增益Gain可以表示为：
Figure BDA0003770935790000094
其中，fn表示DC/DC转换电路的开关频率；k为DC/DC转换电路中的励磁电感Lm与谐振电感Lr的比值，即k＝Lm/Lr。
示例性地，当1C充电时，储能模块的基准充电电压Vbat1＝28V，储能模块的基准充电电流Ibat1＝20A。当提高充电电流，1C充电提高为1.2C充电，此时储能模块的目标充电电压Vbat＝28V，储能模块的预设充电电流Ibat＝24A，则输出功率Pout1＝672W；假设，谐振电容Cr＝112nF，谐振电感Lr＝27uF，原副边匝数比N＝17/3＝5.667。根据以上公式计算得到：等效电阻为Rac＝30.366Ω；电感品质因数Q＝0.511；励磁电感Lm与谐振电感Lr的比值k＝9.63。根据充电电路的增益Gain的表达式，可以得到增益曲线Gain(fn,0.0.511,9.63)，如图6中的曲线1。假设DC/AC转换单元的最低限频为82KHz，根据图6中的曲线1，可以确定充电电路的最大增益为1.02。
继续参考图5，步骤520、根据储能模块的目标充电电压、变压单元的原副边匝数比和充电电路的最大增益确定直流母线的最低母线电压。
具体地，最低母线电压的计算过程包括：将储能模块的目标充电电压与AC/DC单元中的压降之和，乘以原副边匝数比的两倍，得到母线电压增益值；将母线电压增益值除以充电电路的最大增益，得到直流母线的最低母线电压。
充电电路的增益Gain与母线电压Vbus之间的关系如下所示：
Figure BDA0003770935790000101
其中，N表示变压单元的原副边匝数比；Vd表示DC/AC转换单元的压降。
根据上式可以得到母线电压Vbus：
Figure BDA0003770935790000102
根据上式可知，根据充电电路的最大增益Gain_max，可以得到最低母线电压Vbus_min。
根据图6所提供的数据，当Gain_max＝1.02，N＝5.667，Vbat＝28V，Vd＝1.8V时，最低母线电压Vbus_min＝331.11V。
继续参考图5，步骤530、根据最低母线电压和母线电压波动量确定第二目标母线电压。
具体地，第二目标母线电压等于最低母线电压与母线电压波动量的一半之和，如下所示：
Figure BDA0003770935790000103
其中，Δbus表示母线电压波动量。假设Δbus＝40V，则第二目标母线电压Vbus_nom＝351.11V。
继续参考图5，步骤540、根据第二目标母线电压、储能模块的目标充电电压和DC/DC转换电路的电路参数确定预设调节系数。
具体地，根据母线电压Vbus的计算公式(1)：
Vbus＝(Vbat+A*Vd)*N*α
第二目标母线电压Vbus_nom，储能模块的目标充电电压Vbat，DC/AC转换单元的压降Vd，变压单元的原副边匝数比N和电路类型参数α带入上式，求解得到预设调节系数A。例如，假设DC/AC转换单元121为半桥结构，即α＝2，DC/AC转换单元的压降Vd＝1.8V，根据上述示例中的数据，求解得到预设调节系数A＝2.09，可以取预设调节系数A＝2。
继续参考图2，步骤230、根据第一目标母线电压和供电电源的供电电压输出第一控制信号给AC/DC转换电路，并根据第一目标母线电压和储能模块的预设充电电流输出第二控制信号给DC/DC转换电路；第一控制信号用于控制AC/DC转换电路输出第一目标母线电压，第二控制信号用于控制DC/DC转换电路根据第一目标母线电压输出预设充电电流对储能模块进行充电；其中，第二控制信号的开关控制频率在开关管的开关频率范围内。
具体地，在得到第一目标母线电压后，根据第一目标母线电压和供电电源的供电电压输出第一控制信号给AC/DC转换电路，使得AC/DC转换电路输出对供电电源的供电电源进行转换后，输出第一目标母线电压，也就是使直流母线上的电压为第一目标母线电压。同时，根据第一目标母线电压和储能模块的预设充电电流输出第二控制信号给DC/DC转换电路，使得DC/DC转换电路对第一目标母线电压进行转换后，输出目标充电电压和预设充电电流对储能模块进行充电。本申请实施例并未改变第二控制信号的开关控制频率，第二控制信号的开关控制频率在开关管的开关频率范围内。
本申请实施例提供的技术方案通过根据预设调节系数、储能模块的电压和DC/DC转换电路的电路参数生成第一目标母线电压，继而根据第一目标母线电压和供电电源的供电电压向AC/DC转换电路输出第一控制信号，以及根据第一目标母线电压和储能模块的预设充电电流向DC/DC转换电路输出第二控制信号，最终使得AC/DC转换电路输出第一目标母线电压，使得DC/DC转换电路输出预设充电电流；本申请在不改变DC/DC转换电路的开关管的开关频率范围的情况下，通过调节母线电压达到预设充电电流的输出，避免了现有技术为达到预设充电电流的输出而降低开关管频率导致电路器件损坏的情况出现，即避免了充电电路的硬件损耗，保证了充电电路的稳定性。
传统的技术方案中，通过放开DC/DC变换电路中的最低开关频率，来达到提高充电电流后的增益，存在在谐振点附近增益曲线比较缓，需要降低很大的频率，容易进入容性区，导致DC/DC变换电路中的开关管硬开关，可能使DC/DC变换电路中的开关出现热损坏的问题。本申请提供的技术方案不改变DC/DC变换电路中开关管的最低限制开关频率，通过调节母线电压，提高母线电压，来降低整体增益需求。和传统技术相比，本申请提供的技术方案使工作点右移，使得提高充电电流后的需求增益在原来设计的增益范围内，也就是能够在DC/DC变换电路的开关管的开关频率范围内提高充电电流。
示例性的，在现有技术方案中，以28V20A的工作点，1C充电(基准充电电流)为例，即储能模块的基准充电电压Vbat2＝28V，储能模块的基准充电电流Ibat2＝20A，则输出功率Pout2＝560W；假设，谐振电容Cr＝112nF，谐振电感Lr＝27uF，原副边匝数比N＝17/3＝5.667，根据以上公式计算得到：等效电阻为Rac＝36.44Ω；电感品质因数Q＝0.426；励磁电感Lm与谐振电感Lr的比值k＝9.63。根据充电电路的增益Gain的表达式，可以得到增益曲线Gain(fn,0.426,9.63)，如图6中的曲线2。
当需要将1C充电提高到1.2C充电时，现有的充电电流控制方法是：直流母线电压保持不变，预设调节系数A取1.2，将1C充电时的直流母线电压记为Vbus_last，则根据式(1)可得：
Vbus_last＝(Vbat+A*Vd)*N*2＝341.833V
此时根据式(8)，可以得到最低母线电压Vbus_min1：
Figure BDA0003770935790000121
那么根据式(6)，得到这种情况下所需的最大增益Gain_max1：
Figure BDA0003770935790000122
然而，根据曲线2可以看出，在开关管的正常开关频率范围内，比如82-100KHz频率范围内，增益无法得到提高充电电流后所需的最大增益。若要增大增益，则需要降低开关管的频率，例如，在曲线2中，需要将开关管频率降低至76KHz才能够满足1.049的增益。然而，由于DC/DC转换电路的硬件规格的原因，开关频率无法继续降低至最低限频以下，即无法降低到82KHz以下，若强行将开关频率降低至76KHz，将导致开关管损坏，致使充电电路异常。
本申请实施例的技术方案，通过预设调节系数A、储能模块的电压和DC/DC转换电路的电路参数改变了直流母线输出的电压，从1C充电提高到1.2C充电，直流母线的输出电压同步提高，从而使得开关管处于最低限频时，在较低电路增益的情况下，实现1.2C充电电流的输出，即实现充电电流的提高，避免了因降低开关管频率而造成的电路器件损坏。
应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请中的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
以下介绍本申请的实施例，可以用于执行本申请上述实施例中的充电电流的控制方法。图7示意性地示出了本申请实施例提供的充电电流的控制装置的结构框图。该充电电流的控制装置应用于充电电路，该充电电路包括AC/DC转换电路和DC/DC转换电路，AC/DC转换电路与DC/DC转换电路通过直流母线连接，AC/DC转换电路用于与供电电源连接；DC/DC转换电路用于与储能模块连接，DC/DC转换电路包括开关管。
如图7所示，该充电电流的控制装置包括：
数据获取模块710，用于获取所述储能模块的电压和所述DC/DC转换电路的电路参数；
第一电压确定模块720，用于根据预设调节系数、所述储能模块的电压和所述DC/DC转换电路的电路参数确定所述直流母线的第一目标母线电压；其中，所述第一目标母线电压与所述储能模块的电压呈正相关关系；
控制信号输出模块730，用于根据所述第一目标母线电压和所述供电电源的供电电压输出第一控制信号给所述AC/DC转换电路，并根据所述第一目标母线电压和所述储能模块的预设充电电流输出第二控制信号给所述DC/DC转换电路；所述第一控制信号用于控制所述AC/DC转换电路输出所述第一目标母线电压，所述第二控制信号用于控制所述DC/DC转换电路根据所述第一目标母线电压输出预设充电电流对所述储能模块进行充电；其中，所述第二控制信号的开关控制频率在所述开关管的开关频率范围内。
在本申请的一个实施例中，所述DC/DC转换电路包括DC/AC转换单元、变压单元和AC/DC单元，所述DC/DC转换电路的电路参数包括所述DC/AC转换单元的电路类型参数、所述变压单元的原副边匝数比和所述AC/DC单元中的压降；第一电压确定模块720具体用于：
将所述预设调节系数与所述DC/AC转换单元的压降的乘积，与所述储能模块的电压叠加，得到叠加电压；
将所述叠加电压与所述原副边匝数比的乘积，与所述电路类型参数相乘，得到所述充电电路的第一目标母线电压。
在本申请的一个实施例中，所述装置还包括：
最大增益确定模块，用于根据所述DC/AC转换单元的最低限频确定所述充电电路的最大增益；
最低母线电压确定模块，用于根据所述储能模块的目标充电电压、所述变压单元的原副边匝数比和所述充电电路的最大增益确定所述直流母线的最低母线电压；
第二电压确定模块，用于根据所述最低母线电压和母线电压波动量确定第二目标母线电压；
调节系数确定模块，用于根据所述第二目标母线电压、所述储能模块的目标充电电压和所述DC/DC转换电路的电路参数确定所述预设调节系数。
在本申请的一个实施例中，所述最大增益确定模块具体用于：根据所述DC/AC转换单元的最低限频查询增益曲线，将所述增益曲线中所述最低限频对应的增益作为所述充电电路的最大增益；所述增益曲线定义了频率与增益之间的映射关系。
在本申请的一个实施例中，所述装置还包括：
增益曲线绘制模块，用于根据所述DC/DC转换电路的谐振电感和所述DC/DC转换电路的等效电阻，确定所述DC/DC转换电路的电感品质因数；基于所述DC/DC转换电路的励磁电感与谐振电感的比值，以及所述电感品质因数，绘制所述增益曲线。
在本申请的一个实施例中，所述最低母线电压确定模块具体用于：
将所述储能模块的目标充电电压与所述AC/DC单元中的压降之和，乘以所述原副边匝数比的两倍，得到母线电压增益值；
将所述母线电压增益值除以所述充电电路的最大增益，得到所述直流母线的最低母线电压。
在本申请的一个实施例中，所述第二电压确定模块具体用于：
将所述最低母线电压与所述母线电压波动量的一半叠加，得到所述第二目标母线电压。
本申请各实施例中提供的充电电流的控制方法的具体细节已经在对应的实施例中进行了详细的描述，此处不再赘述。
图8示意性地示出了本申请一个实施例提供的充电电路的结构框图。
如图8所示，该充电电路包括AC/DC转换电路110、DC/DC转换电路120和控制电路130，AC/DC转换电路110与DC/DC转换电路120通过直流母线连接，AC/DC转换电路110用于与供电电源200连接；DC/DC转换电路120用于与储能模块300连接；控制电路130分别连接AC/DC转换电路110和DC/DC转换电路120，控制电路130还用于与储能模块300连接，以获取储能模块300的电压。控制电路130可以根据本申请任意实施例提供的充电电流的控制方法对AC/DC转换电路110和DC/DC转换电路120进行控制。
AC/DC转换电路110、DC/DC转换电路120和控制电路130的相关工作原理及充电电流的控制方法的具体实施过程，可以参考前述实施例中的相关描述，在此不再赘述。
在本申请的一个实施例中，充电电路的结构框图如图9所示，控制电路130进一步包括第一控制器131和第二控制器132。第一控制器131分别连接AC/DC转换电路110、DC/DC转换电路120和第二控制器132，第一控制器131还用于连接供电电源200。第二控制器132还连接DC/DC转换电路120，第二控制器132还用于连接储能模块300。
第二控制器132获取储能模块300的电压，并将储能模块300的电压传输至第一控制器131。
第一控制器131根据储能模块300的电压和DC/DC转换电路的电路参数，计算得到直流母线的第一目标母线电压；然后根据第一目标母线电压和供电电源200的供电电压输出第一控制信号给AC/DC转换电路110，并根据第一目标母线电压和储能模块300的预设充电电流输出第二控制信号给DC/DC转换电路120。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种充电电流的控制方法，应用于充电电路，其特征在于，所述充电电路包括AC/DC转换电路和DC/DC转换电路，所述AC/DC转换电路与所述DC/DC转换电路通过直流母线连接，AC/DC转换电路用于与供电电源连接；所述DC/DC转换电路用于与储能模块连接，所述DC/DC转换电路包括开关管；所述控制方法包括：
获取所述储能模块的电压和所述DC/DC转换电路的电路参数；
根据预设调节系数、所述储能模块的电压和所述DC/DC转换电路的电路参数确定所述直流母线的第一目标母线电压；其中，所述第一目标母线电压与所述储能模块的电压呈正相关关系；
根据所述第一目标母线电压和所述供电电源的供电电压输出第一控制信号给所述AC/DC转换电路，并根据所述第一目标母线电压和所述储能模块的预设充电电流输出第二控制信号给所述DC/DC转换电路；所述第一控制信号用于控制所述AC/DC转换电路输出所述第一目标母线电压，所述第二控制信号用于控制所述DC/DC转换电路根据所述第一目标母线电压输出预设充电电流对所述储能模块进行充电；其中，所述第二控制信号的开关控制频率在所述开关管的开关频率范围内。
2.根据权利要求1所述的充电电流的控制方法，其特征在于，所述DC/DC转换电路包括DC/AC转换单元、变压单元和AC/DC单元，所述DC/DC转换电路的电路参数包括所述DC/AC转换单元的电路类型参数、所述变压单元的原副边匝数比和所述AC/DC单元中的压降；所述根据预设调节系数、所述储能模块的当前电压和所述DC/DC转换电路的电路参数确定所述直流母线的第一目标母线电压，包括：
将所述预设调节系数与所述DC/AC转换单元的压降的乘积，与所述储能模块的电压叠加，得到叠加电压；
将所述叠加电压与所述原副边匝数比的乘积，与所述电路类型参数相乘，得到所述充电电路的第一目标母线电压。
3.根据权利要求2所述的充电电流的控制方法，其特征在于，在所述根据预设调节系数、所述储能模块的当前电压和所述DC/DC转换电路的电路参数确定所述直流母线的第一目标母线电压之前，所述方法还包括：
根据所述DC/AC转换单元的最低限频确定所述充电电路的最大增益；
根据所述储能模块的目标充电电压、所述变压单元的原副边匝数比和所述充电电路的最大增益确定所述直流母线的最低母线电压；
根据所述最低母线电压和母线电压波动量确定第二目标母线电压；
根据所述第二目标母线电压、所述储能模块的目标充电电压和所述DC/DC转换电路的电路参数确定所述预设调节系数。
4.根据权利要求3所述的充电电流的控制方法，其特征在于，所述根据所述DC/AC转换单元的最低限频确定所述充电电路的最大增益，包括：
根据所述DC/AC转换单元的最低限频查询增益曲线，将所述增益曲线中所述最低限频对应的增益作为所述充电电路的最大增益；所述增益曲线定义了频率与增益之间的映射关系。
5.根据权利要求4所述的充电电流的控制方法，其特征在于，在所述根据所述DC/AC转换单元的最低限频查询增益曲线之前，所述方法还包括：
根据所述DC/DC转换电路的谐振电感和所述DC/DC转换电路的等效电阻，确定所述DC/DC转换电路的电感品质因数；
基于所述DC/DC转换电路的励磁电感与谐振电感的比值，以及所述电感品质因数，绘制所述增益曲线。
6.根据权利要求3所述的充电电流的控制方法，其特征在于，所述根据所述储能模块的目标充电电压、所述变压单元的原副边匝数比和所述充电电路的最大增益确定所述直流母线的最低母线电压，包括：
将所述储能模块的目标充电电压与所述AC/DC单元中的压降之和，乘以所述原副边匝数比的两倍，得到母线电压增益值；
将所述母线电压增益值除以所述充电电路的最大增益，得到所述直流母线的最低母线电压。
7.根据权利要求3所述的充电电流的控制方法，其特征在于，所述根据所述最低母线电压和母线电压波动量确定第二目标母线电压，包括：
将所述最低母线电压与所述母线电压波动量的一半叠加，得到所述第二目标母线电压。
8.一种充电电流的控制装置，应用于充电电路，其特征在于，所述充电电路包括AC/DC转换电路和DC/DC转换电路，所述AC/DC转换电路与所述DC/DC转换电路通过直流母线连接，AC/DC转换电路用于与供电电源连接；所述DC/DC转换电路用于与储能模块连接，所述DC/DC转换电路包括开关管；所述充电电流的控制装置包括：
数据获取模块，用于获取所述储能模块的电压和所述DC/DC转换电路的电路参数；
第一电压确定模块，用于根据预设调节系数、所述储能模块的电压和所述DC/DC转换电路的电路参数确定所述直流母线的第一目标母线电压；其中，所述第一目标母线电压与所述储能模块的电压呈正相关关系；
控制信号输出模块，用于根据所述第一目标母线电压和所述供电电源的供电电压输出第一控制信号给所述AC/DC转换电路，并根据所述第一目标母线电压和所述储能模块的预设充电电流输出第二控制信号给所述DC/DC转换电路；所述第一控制信号用于控制所述AC/DC转换电路输出所述第一目标母线电压，所述第二控制信号用于控制所述DC/DC转换电路根据所述第一目标母线电压输出预设充电电流对所述储能模块进行充电；其中，所述第二控制信号的开关控制频率在所述开关管的开关频率范围内。
9.一种充电电路，其特征在于，包括AC/DC转换电路、DC/DC转换电路和控制电路，所述AC/DC转换电路与所述DC/DC转换电路通过直流母线连接，AC/DC转换电路用于与供电电源连接；所述DC/DC转换电路用于与储能模块连接，所述DC/DC转换电路包括开关管；
所述控制电路，用于获取所述储能模块的电压和所述DC/DC转换电路的电路参数；
以及，用于根据预设调节系数、所述储能模块的电压和所述DC/DC转换电路的电路参数确定所述直流母线的第一目标母线电压；其中，所述第一目标母线电压与所述储能模块的电压呈正相关关系；
以及，用于根据所述第一目标母线电压和所述供电电源的供电电压输出第一控制信号给所述AC/DC转换电路，并根据所述第一目标母线电压和所述储能模块的预设充电电流输出第二控制信号给所述DC/DC转换电路；所述第一控制信号用于控制所述AC/DC转换电路输出所述第一目标母线电压，所述第二控制信号用于控制所述DC/DC转换电路根据所述第一目标母线电压输出预设充电电流对所述储能模块进行充电；其中，所述第二控制信号的开关控制频率在所述开关管的开关频率范围内。
10.根据权利要求9所述的充电电路，其特征在于，所述DC/DC转换电路包括DC/AC转换单元、变压单元和AC/DC单元，所述DC/DC转换电路的电路参数包括所述DC/AC转换单元的电路类型参数、所述变压单元的原副边匝数比和所述AC/DC单元中的压降；
所述控制电路还用于：将所述预设调节系数与所述DC/AC转换单元的压降的乘积，与所述储能模块的当前电压叠加，得到叠加电压；将所述叠加电压与所述原副边匝数比的乘积，与所述类型参数相乘，得到所述充电电路的第一目标母线电压。
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