充电桩及其充电模块和充电稳压控制方法与流程

本发明涉及充电桩技术领域，具体涉及一种充电桩及其充电模块和充电稳压控制方法。

背景技术：

随着电动汽车的逐渐普及，能够给电动汽车快速充电的设备直流充电桩已经成为当下行业发展的热点。而其性能和可靠性取决于其充电的核心器件-充电模块。市场上电动汽车种类繁多，不同车型电池电压也各不相同，从几十伏到几百伏各种规格的电池都有，为了兼容不同电压等级的电池，对充电模块就需要更宽的输出电压范围。目前市面上主流充电模块，按输出电压等级来区分，主要是输出200v-750v，而输出低压段，比如50v～200v很少会有厂家会兼容。现有技术中，充电模块空载时，dc/dc工作在间歇发波模式，功率因素校正器(pfc)正常工作，由于主变压器的原副边耦合电容等一些寄生参数，导致pfc母线电压通过主变压器产生一个耦合电压到副边。当实际输出电压大于给定电压，dc侧不发波不受控，输出电压不能稳定在需求的较低电压值。

技术实现要素：

本发明要解决现有技术中输出低压空载状态下不稳压的的问题，从而提供一种充电桩及其充电模块和充电稳压控制方法。

本发明的一方面，提供了一种充电模块，包括：dc/dc三电平移相全桥电路，用于将输入电压转换为充电所需的输出电压，所述dc/dc三电平移相全桥电路包括泄放电路，设置在所述dc/dc三电平移相全桥电路的输出侧，与输出电容并联；所述泄放电路包括：泄放电阻和开关管q9，所述开关管q9与所述泄放电阻串联，用于控制所述泄放电路的接通或断开；控制单元，与所述开关管q9连接，用于在接收到所述充电模块的关机指令时，控制所述开关管q9导通；所述控制单元还用于在所述充电模块的输出电压大于给定电压时，以预设频率控制所述开关管q9的导通或关断，以控制所述输出电压降低至所述给定电压。

可选地，dc/dc三电平移相全桥电路还包括：输入侧桥路、变压器和输出侧桥路。

可选地，所述输入侧桥路包括：开关管q1、开关管q2、开关管q3、开关管q4、开关管q5、开关管q6、开关管q7、开关管q8、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、电容c1、电容c2；所述电容c1的一侧接地，另一侧与所述开关管q1的一侧连接，所述开关管q1的另一侧与开关管q2的一侧以及二极管d1的阴极连接，所述二极管d1的阳极接地，所述开关管q2的另一侧与开关管q3的一侧连接，所述开关管q3的另一侧与开关管q4的一侧以及二极管d2的阳极连接，所述二极管d2的阴极接地，所述开关管q4的另一侧与所述电容c2的一侧连接，所述电容c2的另一侧接地；所述电容c1的另一侧还与所述开关管q5的一侧连接，所述开关管q5的另一侧与开关管q6的一侧以及二极管d3的阴极连接，所述二极管d3的阳极接地，所述开关管q6的另一侧与开关管q7的一侧连接，所述开关管q7的另一侧与开关管q8的一侧以及二极管d4的阳极连接，所述二极管d4的阴极接地，所述开关管q8的另一侧与所述电容c2的一侧连接。

可选地，所述开关管q1的控制端、开关管q2的控制端、开关管q3的控制端、开关管q4的控制端、开关管q5的控制端、开关管q6的控制端、开关管q7的控制端以及开关管q8的控制端均与所述控制单元连接。

可选地，所述变压器包括：线圈lr，一侧与所述所述开关管q2的另一侧以及开关管q3的一侧连接；电容cr，一侧与所述线圈lr的另一侧连接；变压线圈t1，输入侧的一端与所述电容cr的另一侧连接，输入侧的另一端与所述开关管q6的另一侧以及开关管q7的一侧连接。

可选地，所述输出侧桥路包括：二极管d5、二极管d6、二极管d7、二极管d8；所述二极管d5的阳极与所述变压线圈t1的输出侧的一端以及所述二极管d6的阴极连接，所述二极管d5的阴极与所述二极管d7的阴极连接；所述二极管d7的阳极与所述变压线圈t1的输出侧的另一端以及所述二极管d8的阴极连接，所述二极管d8阳极与所述二极管d6的阳极连接。

可选地，所述开关管为mos管。

可选地，所述控制单元还用于在所述充电模块的输出电压大于给定电压时，向所述开关管q9以所述预设频率发送预设占空比的驱动信号，以控制所述开关管间歇式导通或关断。

本发明的另一方面，提供了一种充电桩，包括：上述的充电模块。

本发明的另一方面，提供了一种充电稳压控制方法，用于所述的充电模块，所述方法包括：检测所述充电模块的输出电压；比较所述输出电压与给定电压的大小；当所述输出电压大于所述给定电压时，以预设频率向所述开关管q9发送驱动信号，控制所述开关管的导通或关断以控制所述输出电压降低至所述给定电压。

本发明实施例，通过将泄放电路集成在充电模块中，充电模块正常工作的情况下，开关管q9一直处于关断的状态，当充电模块有关机指令时，控制单元向开关管q9发送驱动信号，以控制开关管q9导通，泄放电阻迅速吧输出电容上的电压释放掉，从而避免残余电压带来的危害；当出现输出低压空载不能稳压时，也即是满足输出电压大于给定电压(该给定电压为充电所需电压)时，则驱动开关管q9以预设频率间歇式的进行导通或者关断，从而达到降低输出电压的目的，使其稳定在给定电压附近。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述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发明的一些实施方式，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为本发明实施例中充电模块的示意图；

图2为本发明实施例中dc/dc三电平移相全桥电路的拓扑图；

图3为本发明实施例中充电稳压控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供了一种充电模块，包括：dc/dc三电平移相全桥电路10和控制单元20。

dc/dc三电平移相全桥电路10，用于将输入电压转换为充电所需的输出电压，dc/dc三电平移相全桥电路10包括泄放电路，设置在dc/dc三电平移相全桥电路的输出侧，与输出电容并联；泄放电路包括：泄放电阻r和开关管q9，开关管q9与泄放电阻串联，用于控制泄放电路的接通或断开；

控制单元20与开关管q9连接，用于在接收到充电模块的关机指令时，控制开关管导通；

控制单元20还用于在充电模块的输出电压大于给定电压时，以预设频率控制开关管q9的导通或关断，以控制输出电压降低至给定电压。

直流充电桩要求具备快速对充电输出电压进行泄放的能力，一是在绝缘检测结束后对输出电压泄放，避免在充电阶段对电池负载产生电压冲击，二是在充电结束之后，以免未泄放的残余电压对操作人员造成点击伤害。

本发明实施例，通过将泄放电路集成在充电模块中，充电模块正常工作的情况下，开关管q9一直处于关断的状态，当充电模块有关机指令时，控制单元向开关管q9发送驱动信号，以控制开关管q9导通，泄放电阻迅速把输出电容上的电压释放掉，从而避免残余电压带来的危害；当出现输出低压空载不能稳压时，也即是满足输出电压大于给定电压(该给定电压为充电所需电压)时，则驱动开关管q9以预设频率间歇式的进行导通或者关断，从而达到降低输出电压的目的，使其稳定在给定电压附近。

本发明实施例所给出的dc/dc三电平移相全桥电路还包括：输入侧桥路、变压器和输出侧桥路。

具体地，如图2所示，输入侧桥路包括：开关管q1、开关管q2、开关管q3、开关管q4、开关管q5、开关管q6、开关管q7、开关管q8、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、电容c1、电容c2。

电容c1的一侧接地，另一侧与开关管q1的一侧连接，开关管q1的另一侧与开关管q2的一侧以及二极管d1的阴极连接，二极管d1的阳极接地，开关管q2的另一侧与开关管q3的一侧连接，开关管q3的另一侧与开关管q4的一侧以及二极管d2的阳极连接，二极管d2的阴极接地，开关管q4的另一侧与电容c2的一侧连接，电容c2的另一侧接地。

电容c1的另一侧还与开关管q5的一侧连接，开关管q5的另一侧与开关管q6的一侧以及二极管d3的阴极连接，二极管d3的阳极接地，开关管q6的另一侧与开关管q7的一侧连接，开关管q7的另一侧与开关管q8的一侧以及二极管d4的阳极连接，二极管d4的阴极接地，开关管q8的另一侧与电容c2的一侧连接。

开关管q1的控制端、开关管q2的控制端、开关管q3的控制端、开关管q4的控制端、开关管q5的控制端、开关管q6的控制端、开关管q7的控制端以及开关管q8的控制端均与控制单元连接(图中未示出)。

进一步地，如图2所示，本发明实施例的变压器包括：线圈lr，一侧与开关管q2的另一侧以及开关管q3的一侧连接；电容cr，一侧与线圈lr的另一侧连接；变压线圈t1，输入侧的一端与电容cr的另一侧连接，输入侧的另一端与开关管q6的另一侧以及开关管q7的一侧连接。

进一步地，如图2所示，本发明实施例的输出侧桥路包括：二极管d5、二极管d6、二极管d7、二极管d8。

二极管d5的阳极与变压线圈t1的输出侧的一端以及二极管d6的阴极连接，二极管d5的阴极与二极管d7的阴极连接。

二极管d7的阳极与变压线圈t1的输出侧的另一端以及二极管d8的阴极连接，二极管d8阳极与二极管d6的阳极连接。

图2所示，还包括：泄放电阻r1和泄放电阻r2，输出电容c3和c4。该泄放电阻可以是水泥电阻。本发明实施例所述的控制单元可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing,缩写为dsp)，用于向各开关管发送pwm驱动信号。

进一步可选地，本发明实施例中所述的所有开关管均为mos管。本发明实施例中的充电模块还包括采用电路，用于采集输出电压。

根据本发明实施例，还提供了一种充电桩，包括：本发明实施例所述的充电模块。

根据本发明实施例，还提供了一种充电稳压控制方法，该方法用于本发明实施例的充电模块，如图3所示，该方法包括：

步骤s101，检测充电模块的输出电压。

步骤s102，比较输出电压与给定电压的大小。

步骤s103，当输出电压大于给定电压时，以预设频率向开关管q9发送驱动信号，控制开关管的导通或关断以控制输出电压降低至给定电压。

具体地，本发明实施例中，当充电模块正常工作时，开关管q9一直处于关断的状态，一旦有关机的指令，dsp发出驱动，开关管q9导通，泄放电阻r1、r2迅速把输出电容c3、c4上的电压释放掉，这是泄放电路正常工作时实现的功能。

正常工作时，采样电压vout小于给定电压vref时，dsp通过pwm的方式给开关管q1-q8发驱动，通过变压器传能，使输出电压vout跟随给定电压vref，达到闭环控制。

控制单元还用于在充电模块的输出电压大于给定电压时，向开关管q9以预设频率发送预设占空比的驱动信号，以控制开关管间歇式导通或关断。具体地，当出现输出低压空载不能稳压时，满足采样电压vout大于给定电压vref，且开关管q1-q8都不发驱动，dsp给q9发驱动，以25k的频率，发20％占空比的驱动，使泄放电阻工作在间歇的模式下，将输出电压稳定在给定电压。

需要说明的是，本发明实施例中所述预设频率和占空比可以根据输出电压与给定电压的大小关系进行计算得到，也可以是采用预设的固定数字进行发送，后者则需要根据控制时间来达到调节的目的。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。