1.本发明涉及充电电路结构技术领域，具体涉及一种阶梯式充电电路及充电方法。
背景技术：
2.当前，随着新能源汽车的慢慢普及，市面上涌现了各种类型的新能源车辆。而这些车辆的性能参数方面表现得参差不齐，继而为了满足不同性能参数的车辆的充电需求，运营方往往会选择充电功率较大的充电机。但是，充电功率较大的充电机在给充电功率需求小的车辆充电时，会造成输出能力的浪费，且充电模块无法工作在最高效率点，造成资源的利用率低，变相的提升了成本。
3.目前，主流的组合式充电机中，往往采用多台充电功率较小的充电模块进行简单的组合充电。具体而言，使所有充电模块都直接与同一个输出接口直接连接，这样做虽然可以实现根据待充电的设备的充电需求调节充电机的输出功率，同时，提高充电模块的利用率。但是，在输出接口被需求较小的车辆占用时，还是会造成输出能力的浪费，且在给充电功率需求大的车辆充电时，会大大延长充电时间，给车主带来不便。
技术实现要素：
4.为了解决现有技术中存在的上述问题，本技术实施方式提供了一种阶梯式充电电路及充电方法，可以实现各个终端之间充电模块的动态分配以及调配互用，在保障充电模块的利用率的同时，提高了充电效率。
5.第一方面，本技术的实施方式提供了一种阶梯式充电电路，包括：交流电源、交流接触器、功率分配控制器、n个充电模块、n个输出接口以及设置于第一充电模块和第二充电模块之间的继电器，其中，第一充电模块和第二充电模块为n个充电模块中任意两个不同的充电模块，n个充电模块与n个输出接口一一对应，n为大于1的整数；交流接触器的输入端连接交流电源，交流接触器的控制端连接功率分配控制器的第一控制端，交流接触器的输出端分别连接n个充电模块中的每个充电模块的交流输入端；每个充电模块的直流输出端连接每个充电模块对应的输出接口，每个充电模块的通讯端连接功率分配控制器的第一控制端；继电器的输入端连接第一充电模块的直流输出端，继电器的输出端连接第二充电模块的直流输出端，继电器的控制端连接功率分配控制器的第二控制端；其中，在通过第i个输出接口对待充电设备进行充电，且第i个输出接口对应的充电模块的输出功率小于待充电设备所需的功率时，功率分配控制器，用于从剩余的n
‑
1个充电模块中确定m个充电模块，闭合m个充电模块中的每个充电模块与第i个输出接口对应的充电模块之间的继电器，i为大于0且小于或等于n的整数，m为大于0且小于n的整数。
6.第二方面，本技术实施方式提供一种应用于本发明实施例第一方面公开的充电电路的充电方法，包括：
在通过第i个输出接口对待充电设备进行充电，且第i个输出接口对应的充电模块的输出功率小于待充电设备所需的功率时，从剩余的n
‑
1个充电模块中确定m个充电模块；闭合m个充电模块中的每个充电模块与第i个输出接口对应的充电模块之间的继电器。
7.第三方面，本技术实施方式提供一种充电桩，该充电桩包括如本发明实施例第一方面公开的充电电路。
8.实施本技术实施方式，具有如下有益效果：可以看出，在本技术实施方式中，通过将充电模块分为n组与n个输出接口固定匹配，再通过阶梯式动态分配阵列将n个输出接口连接。在充电时，由功率分配控制器接收某一输出接口连接的待充电设备的充电需求，继而通过该充电需求控制阶梯式动态分配阵列来实现各个终端之间充电模块的调配互用，在保障充电模块的利用率的同时，提高了充电效率。同时，阶梯式动态分配阵列结构简单、所使用的阵列单元数量较少，在使用方便的同时，可以进一步的降低成本。
附图说明
9.为了更清楚地说明本技术实施方式中的技术方案，下面将对实施方式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技术的一些实施方式，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。
10.图1为本技术实施方式提供的一种阶梯式充电电路的电路框图；图2为本技术实施方式提供的另一种阶梯式充电电路的电路框图；图3为本技术实施方式提供的一种功率分配控制器的电路框图。
具体实施方式
11.下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
12.本技术的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”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、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
13.在本文中提及“实施方式”意味着，结合实施方式描述的特定特征、结果或特性可以包含在本技术的至少一个实施方式中。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方式，也不是与其它实施方式互斥的独立的或备选的实施方式。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施方式可以与其它实施方式相结合。
14.在本技术中，公开了一种阶梯式的充电电路，该电路可以包括：交流电源、交流接触器、功率分配控制器、若干个充电模块、若干个输出接口以及若干个继电器。示例性的，在
本实施方式中，充电模块的数量与输出接口的数量相同，且最少为2，同时，两者之间为一一对应的关系。而继电器的数量，则是由充电模块的数量进行确定。
15.接下来，将以2个充电模块的情况为例，对本技术提出的充电电路进行描述。具体而言，如图1所示，该充电电路可以包括：交流电源101、交流接触器102、功率分配控制器103、第一充电模块104、第二充电模块105、第一输出接口106、第二输出接口107以及继电器108。
16.在本实施方式中，交流电源101由交流输出和交流断路器组成，其中，交流断路器可以作为总开关，用于控制交流输出的开启。交流接触器102的输入端连接交流电源101，交流接触器102的控制端连接功率分配控制器103的第一控制端，交流接触器102的输出端分别连接第一充电模块104和第二充电模块105的交流输入端。
17.在本实施方式中，第一充电模块104的直流输出端连接第一输出接口106，第二充电模块105的直流输出端连接第二输出接口107，第一充电模块104和第二充电模块105的通讯端连接功率分配控制器103的第一控制端。
18.在本实施方式中，继电器108的输入端连接第一充电模块104的直流输出端，继电器108的输出端连接第二充电模块105的直流输出端，继电器108的控制端连接功率分配控制器103的第二控制端。
19.在本实施方式中，在通过第一输出接口106/第二输出接口107对待充电设备进行充电，且第一输出接口106/第二输出接口107对应的第一充电模块104/第二充电模块105的输出功率小于待充电设备所需的功率时，功率分配控制器103可以闭合第一充电模块104和第二充电模块105之间的继电器，对第二充电模块105/第一充电模块104进行调用，以使第一输出接口106/第二输出接口107的组合输出功率大于或等于待充电设备所需的功率，已对待充电设备进行充电。
20.当然，在实际运用中，本技术所提出的充电电路中的充电模块的数量是远远大于2的，上述的充电电路结构可以视为一个基础单元，用于辅助理解充电模块的数量是远远大于2的充电电路的结构和工作逻辑。
21.以下，将以n个充电模块的情况为例，对本技术提出的充电电路进行描述。具体而言，如图2所示，该充电电路可以包括：交流电源201、交流接触器301、功率分配控制器401、n个充电模块501
‑
50n、n个输出接口601
‑
60n以及设置于第一充电模块和第二充电模块之间的继电器，其中，n个充电模块与n个输出接口一一对应，n为大于1的整数。
22.在本实施方式中，第一充电模块和第二充电模块可以理解为n个充电模块501
‑
50n中的任意两个不同的充电模块。换句话说，即n个充电模块501
‑
50n中的任意两个不同的充电模块之间，都设置有一个继电器。具体而言，继电器的输入端连接第一充电模块的直流输出端，继电器的输出端连接第二充电模块的直流输出端，继电器的控制端连接功率分配控制器401的第二控制端。基于此，继电器的数量k也可以通过公式
①
进行表示：在本实施方式中，交流电源201依旧由交流输出和交流断路器组成，其中，交流断路器可以作为总开关，用于控制交流输出的开启。交流接触器301的输入端连接交流电源201，交流接触器301的控制端连接功率分配控制器401的第一控制端，交流接触器301的输
出端分别连接n个充电模块501
‑
50n中的每个充电模块的交流输入端。
23.在本实施方式中，n个充电模块501
‑
50n中的每个充电模块的直流输出端连接对应的输出接口，如图2所示，即充电模块501的直流输出端连接输出接口601、充电模块502的直流输出端连接输出接口602、充电模块50n的直流输出端连接输出接口60n。同时，n个充电模块501
‑
50n中的每个充电模块的通讯端连接功率分配控制器401的第一控制端。
24.同时，在本实施方式中，如图3所示，功率分配控制器401可以包括：中控芯片402、第一通讯接口403、第二通讯接口404、第一数字信号输出阵列405和第二数字信号输出阵列406。具体而言，中控芯片402可以是stm32芯片，第一数字信号输出阵列405和第二数字信号输出阵列406可以是继电器输出阵列。当然，中控芯片402也可以是其他芯片，而第一数字信号输出阵列405和第二数字信号输出阵列406也可以是继电器输出阵列、晶体管输出阵列、晶闸管输出阵列中的一种或多种的组合，本技术对此不做限制。
25.在本实施方式中，第一通讯接口403、第二通讯接口404和第一数字信号输出阵列405的输入端，可以分别与中控芯片402直接连接。第一数字信号输出阵列405的输出端为功率分配控制器401的第一控制端。第二数字信号输出阵列406的输入端与中控芯片402通过信号分发接口407连接，其中，信号分发接口407用于将中控芯片402发出的控制信号传递给第二数字信号输出阵列406中的任意一个第二数字信号输出端口，信号分发接口407可以是rs486或其他可以是实现点对点通讯控制的通讯接口。第二数字信号输出阵列406的输出端为功率分配控制器401的第二控制端。
26.在可选的实施方式中，第二数字信号输出阵列406可以由若干个扩展板组成，其中，每个扩展板上设置有若干个第二数字信号输出端口，且每个第二数字信号输出端口对应于一个继电器，即，该每个第二数字信号输出端口与其对应的继电器的控制端连接。基于此，在可选的实施方式中，还可以将继电器进行分组，使每一组继电器对应于一个扩展板。
27.具体而言，本技术中提供了一种分组方法，如图2所示，在该实施方式中，预先将n个充电模块501
‑
50n按照标号的顺序依次排列，标号小的充电模块排在标号大的充电模块的前面，例如：【充电模块501、充电模块502、
……
、充电模块50n
‑
1、充电模块50n】。确定排列顺序后，在所有继电器中找出与第1位充电模块，即充电模块501的直流输出端连接的继电器，作为第1组继电器组701；再在剩下的继电器中找出与第2位充电模块，即充电模块502的直流输出端连接的继电器，作为第2组继电器组702；直至得到第n
‑
1组继电器组70n
‑
1。由此，在后续的调配互用的过程中，可以直接前往被调配的充电模块对应的继电器组中查找相应的继电器进行操作，提升了效率。
28.基于上述电路结构，在本实施方式中，在通过第i个输出接口对待充电设备进行充电，且第i个输出接口对应的充电模块的输出功率小于待充电设备所需的功率时，功率分配控制器401可以从剩余的n
‑
1个充电模块中确定m个充电模块，闭合该m个充电模块中的每个充电模块与第i个输出接口对应的充电模块之间的继电器，以使第i个输出接口的组合输出功率大于或等于待充电设备所需的功率，已对待充电设备进行充电。其中，i为大于0且小于或等于n的整数，m为大于0且小于n的整数。
29.具体而言，对于确定m个充电模块的方法，在本实施方式中，可以根据上述确定的充电模块的排序向前或向后依次寻找符合要求的充电模块，直至确定m个充电模块。同时，本技术中也提供了一种确定m个充电模块的方法，具体包括：功率分配控制器401可以首先
从剩余的n
‑
1个充电模块中确定k个候选充电模块，其中，k个候选充电模块中的每个候选充电模块的工作状态为空闲，k为大于0且小于n的整数。具体而言，当充电模块对应的输出接口被激活后，该充电模块会切换为使用状态，将自身的工作状态标识标记为“使用”。基于此，功率分配控制器401可以依次查询剩余的n
‑
1个充电模块中的每个充电模块的工作状态标识，确定处于空闲状态的k个充电模块。
30.然后，确定待充电设备所需的功率与第i个输出接口对应的充电模块的输出功率的差。最后，根据待充电设备所需的功率与第i个输出接口对应的充电模块的输出功率的差，在k个候选充电模块中确定m个充电模块。具体而言，该m个充电模块的输出功率的和，大于待充电设备所需的功率与第i个输出接口对应的充电模块的输出功率的差。
31.此外，在本实施方式中，在闭合m个充电模块中的每个充电模块与第i个输出接口对应的充电模块之间的继电器之后，功率分配控制器401还可以用于监测该m个充电模块中的每个充电模块对应的输出接口的使用情况。具体而言，每个输出接口均对应一个充电枪，当充电枪被使用时，会向功率分配控制器401发出被使用的指令，继而使功率分配控制器401知晓其对应的输出接口被使用。
32.基于此，当监测到第一输出接口被使用时，功率分配控制器401控制断开该第一输出接口对应的充电模块与第i个输出接口对应的充电模块之间的继电器，其中，第一输出接口为m个充电模块中的每个充电模块对应的输出接口中的任意一个输出接口。再从剩余的n
‑
m
‑
1个充电模块中确定j个充电模块，闭合j个充电模块中的每个充电模块与第i个输出接口对应的充电模块之间的继电器，其中，j为大于或等于0且小于或等于n
‑
m
‑
1的整数。
33.由此，通过本技术的实施方式所提供的阶梯式充电电路，实现了通过充电需求控制阶梯式动态分配阵列来实现各个终端之间充电模块的调配互用，在保障充电模块的利用率的同时，提高了充电效率。同时，阶梯式动态分配阵列结构简单、所使用的阵列单元数量较少，在使用方便的同时，可以进一步的降低成本。
34.此外，本技术还提供了一种适用于上述任意一种实施方式所述的充电电路的充电方法，具体而言，该充电方法包括：在通过第i个输出接口对待充电设备进行充电，且第i个输出接口对应的充电模块的输出功率小于待充电设备所需的功率时，从剩余的n
‑
1个充电模块中确定m个充电模块；闭合m个充电模块中的每个充电模块与第i个输出接口对应的充电模块之间的继电器。
35.在本实施方式中，从剩余的n
‑
1个充电模块中确定m个充电模块，可以通过以下方式实现：从剩余的n
‑
1个充电模块中确定k个候选充电模块，其中，k个候选充电模块中的每个候选充电模块的工作状态为空闲，k为大于0且小于n的整数；确定待充电设备所需的功率与第i个输出接口对应的充电模块的输出功率的差；根据待充电设备所需的功率与第i个输出接口对应的充电模块的输出功率的差，在k个候选充电模块中确定m个充电模块，其中，m个充电模块的输出功率的和，大于待充电设备所需的功率与第i个输出接口对应的充电模块的输出功率的差。
36.在本实施方式中，在闭合m个充电模块中的每个充电模块与第i个输出接口对应的充电模块之间的继电器之后，该充电方法还包括：监测m个充电模块中的每个充电模块对应的输出接口的使用情况；
当监测到第一输出接口被使用时，断开第一输出接口对应的充电模块与第i个输出接口对应的充电模块之间的继电器，其中，第一输出接口为m个充电模块中的每个充电模块对应的输出接口中的任意一个输出接口；从剩余的n
‑
m
‑
1个充电模块中确定j个充电模块，闭合j个充电模块中的每个充电模块与第i个输出接口对应的充电模块之间的继电器，其中，j为大于或等于0且小于或等于n
‑
m
‑
1的整数。
37.此外，在一个可能的实施方式中，本技术还提供了一种充电桩，该充电桩包括了上述任意一种实施方式所述的充电电路。
38.需要说明的是，对于前述的各发明实施方式，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本技术并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本技术，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施方式均属于可选实施方式，所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。
39.在上述实施方式中，对各个实施方式的描述都各有侧重，某个实施方式中没有详述的部分，可以参见其他实施方式的相关描述。
40.在本技术所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的电路、装置、设备等，均可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的电路、装置、设备等实施方式仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。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，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
41.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。
42.另外，在本技术各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序模块的形式实现。
43.所述集成的单元如果以软件程序模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本技术各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：u盘、只读存储器（rom，read
‑
only memory）、随机存取存储器（ram，random access memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
44.本领域普通技术人员可以理解上述实施方式的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器（英文：read
‑
only memory ，简称：rom）、随机存取器（英文：random access memory，简称：ram）、磁盘或光盘等。
45.以上对本技术实施方式进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。