一种充电桩的负载电流均衡方法、装置和充电桩与流程

本申请涉及电动汽车技术领域，更具体地说，涉及一种充电桩的负载电流均衡方法、装置和充电桩。

背景技术：

为了人类有个天蓝水清的良好生存环境，必须对各类污染源进行有效治理，其中作为污染物来源之一的汽车排放也必须予以重视，当然，对于内燃汽车来说无论如何采取技术进步和革新也无法消除其污染物的排放，从这个意义上来说发展电动汽车才能够从根源上解决这一问题。对于电动汽车来说，必须有足够的充电桩以满足其充电需求，因此，无论是市区内还是对于交通干线上，必须加快充电桩的基础建设。为了缩短充电时间和降低使用成本，充电桩的建设必须满足体积小、效率高、功率大等要求。

对于功率大这一具体要来说，可以通过提高充电模块的输出功率来实现，还可以采取在桩内设置多个单体模块然后并联的方式实现。前者会造成充电模块的体积较大，且无法应对不同输出功率等级的需求；而后者可以利用多个较小的单体模块轻易实现多个不同输出功率等级的需求。然而，当多个单体模块并联工作时，会存在单体模块的负载电流均分问题，即各单体模块输出电流不同，这样会导致某些单体模块的寿命降低，从而必然会对整体充电桩的使用寿命造成不利影响。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种充电桩的负载电流均衡方法、装置和充电桩，用于对充电桩内多个单体模块的输出电流进行均衡调节控制，以避免单体模块的寿命降低。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种充电桩的负载电流均衡方法，所述充电桩设置有并联在一起的多个单体模块，所述方法具体包括步骤：

在所述单体模块工作时，获取每个所述单体模块的输出电流值；

对每个所述单体模块的输出电流值进行均值计算，得到平均电流值；

对所述平均电流值和所述单体模块的输出电流值进行差值计算，得到调节参数；

根据预设条件对所述调节参数进行判断；

当所述调节参数满足预设条件时，根据所述调节参数对所述单体模块的给定电流值进行修正。

可选的，所述根据预设条件对所述调节参数进行判断，包括：

对所述调节参数是否大于预设参数阈值进行判断；

如果所述调节参数大于所述预设参数阈值，则判定所述调节参数满足预设条件。

可选的，所述预设参数阈值为0～3安培。

可选的，所述根据所述调节参数对所述单体模块的给定电流值进行修正，包括：

如果所述单体模块的输出电流值小于所述平均电流值，则将单体模块的给定电流值增加与所述调节参数相匹配的预设第一调节量；

如果所述单体模块的输出电流值大于所述平均电流值，则将单体模块的给定电流值减小与所述调节参数相匹配的预设第二调节量。

一种充电桩的负载电流均衡装置，所述充电桩设置有并联在一起的多个单体模块，所述装置具体包括：

电流值获取模块，用于在所述单体模块工作时，获取每个所述单体模块的输出电流值；

第一计算模块，用于对每个所述单体模块的输出电流值进行均值计算，得到平均电流值；

第二计算模块，用于对所述平均电流值和所述单体模块的输出电流值进行差值计算，得到调节参数；

参数判断模块，用于根据预设条件对所述调节参数进行判断；

电流值修正模块，用于当所述调节参数满足预设条件时，根据所述调节参数对所述单体模块的给定电流值进行修正。

可选的，所述参数判断模块包括：

判断执行单元，用于对所述调节参数是否大于预设参数阈值进行判断；

条件判定单元，用于如果所述调节参数大于所述预设参数阈值，则判定所述调节参数满足预设条件。

可选的，所述预设参数阈值为0～3安培。

可选的，所述电力修正模块包括：

第一修正单元，用于如果所述单体模块的输出电流值小于所述平均电流值，则将单体模块的给定电流值增加与所述调节参数相匹配的预设第一调节量；

第二修正单元，用于如果所述单体模块的输出电流值大于所述平均电流值，则将单体模块的给定电流值减小与所述调节参数相匹配的预设第二调节量。

一种充电桩，包括多个并联在一起的单体模块，设置有如上所述的负载电流均衡装置。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种充电桩的负载电流均衡方法、装置和充电桩，充电桩设置有并联在一起的多个单体模块，该方法和装置具体为在单体模块工作时，获取每个单体模块的输出电流值；对每个单体模块的输出电流值进行均值计算，得到平均电流值；对平均电流值和单体模块的输出电流值进行差值计算，得到调节参数；根据预设条件对调节参数进行判断；当调节参数满足预设条件时，根据调节参数对单体模块的给定电流值进行修正。通过修正单体模块的给定电流值能够实现对单体模块的输出电流的均衡调节，即将输出电流值偏大的单体模块的输出电流调低、将输出电流值偏小的单体模块的输出电流调高，并最终实现每个单体模块的输出电流之间的均衡，从而避免因输出电流的不均衡导致单体模块的寿命降低，进而避免对整体充电桩的使用寿命造成不利影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为本申请提供的一种充电桩的负载电流均衡方法实施例的流程图；

图1a为本申请提供的一种LLC电源电路的电路图；

图1b为本申请提供的一种电流采样电路的电路图；

图1c为本申请提供的一种MOSFET驱动电路的电路图；

图2为本申请提供的一种充电桩的负载电流均衡装置实施例的结构框图。

具体实施方式

下面将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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

图1为本申请提供的一种充电桩的负载电流均衡方法实施例的流程图。

本实施例提供的负载电流的均衡方法应用于充电桩，该充电桩设置有多个单独输出充电电流的单体模块，且多个单体模块通过并联方式连接。充电桩通过输入相应的直流电压，经过LLC电源电路DC/DC变换，如图1a所示，产生对电动汽车的电池进行充电的200～700伏直流电压。

其中，LLC电源电路外接输入直流电压，MOSFET Q1与MOSFET Q2的源极接输入直流电压的输入正母线，MOSFET Q3与MOSFET Q4的漏极接输入直流电压的输入负母线，MOSFET Q1与MOSFET Q2的漏极分别接MOSFET Q3与MOSFET Q4的源极，PWM1、PWM2、PWM3与PWM4由DSP发出，PWM1与PWM3反向带有死区，防止MOSFET Q1与MOSFET Q3直通。MOSFET Q3源极接谐振电感L1，谐振电感L1接谐振电容C1，谐振电容C1接主变压器TI原边同名端，主变压器T1原边另一端接MOSFET Q4，谐振电容、谐振电感、主变压器构成谐振网络，实现MOSFET的软开关。

变压器T1副边同名端接整流二极管D1阳极，变压器T1副边另一端接整流二极管D2阳极，D1与D2阴极接输出正母线，D1阳极与D2阳极分别与D3阴极与D4阴极相连，D3与D4阳极连接输出负母线，D1、D2、D3与D4构成全波整流电路，电解电容C2并接在输出正负母线之间，起到稳压滤波作用。输出负母线，串接电流取样电阻，用来为电流采样电路提供电流采样信号，输出正母线与父母线之间接电阻R5与R6，构成电阻分压电路，为电压采样电路提供电压采样信号。

系统电流采样电路如图1b所示，用于利用上述采样电压信号产生采样电流信号。电压采样信号由分压电阻R5与R6分压产生，该信号直接接运放LM2904的同相端，LM2904的反向端通过电阻R7接连的GND，又通过电阻R8接到运放的输出端，构成同向比例运算放大电路，Vref＝VrefXR8/R7,由于R7与R8阻值相等，则放大倍数为1，电压采样信号经过1：1放大电路输出后接电阻R9与电容C5构成的RC滤波电路，以消除电压采样信号的毛刺。

电压采样信号经过电流采样电阻转换成电压采样信号，该信号正负两端分别接由电阻R10、C6组成的RC滤波电路与R11、C7组成的RC滤波电路，经过滤波的信号分别通过电阻R12与R13接到运放LM2904的同向端与反向端，LM2904的反向端通过R14、R15接到输出端，LM2904的同相端通过R17、R18接到GND，构成差分放大电路，电流采样信号经过差分放大电路后接由R19、C9组成的RC滤波电路送到DSP，作为单模块的输出电流值。

如图1所示，本实施例中该负载电流均衡方法应用于上述DSP，用于对各单体模块的输出电流进行调节，使每个单体模块的输出电流均衡，该方法具体步骤如下：

S101：获取每个单体模块的输出电流值。

在充电桩对电动汽车进行充电时，即充电桩的多个单体模块在工作的过程中，利用上述电流采样电路获取的单体模块的输出电流的电流值，为表述方便，这里将该电流值称为输出电流值。

S102：根据得到的输出电流值计算平均电流值。

在得到每个单体模块的输出电流值后，通过该多个输出电流值进行均值计算，从而得到平均电流值。在实际实施时，每个单体模块的输出电流值通过CAN总线输出到某个特定的单体模块，均值计算在该单体模块内完成。

S103：根据平均电流值个输出电流值计算调节参数。

在得到上述平均电流值后，针对相应的单体模块计算该单体模块所需的调节参数，具体为通过计算平均电流值与该单体模块的输出电流值之间的差值，并将该差值作为调节参数。

S104：根据预设条件对调节参数进行判断。

这里的预设条件指的是预设参数阈值，即对上述条件参数所规定的一个边界值，这里的预设参数阈值优选0～3安培之间的一个具体电流值。

具体在判断时，对调节参数与预设参数阈值之间的关系进行判断，当调节参数大于该预设参数阈值时，判定该调节参数满足上述预设条件，反之则判定不满足预设条件。

S105：根据调节参数对单体模块的给定电流值进行修正。

由于在单体模块运行过程中，预先会有一个给定电流值作为每个单体模块的工作参数，通过上述的判断，如果相应单体模块的输出电流值大于上述调节参数，则表明该给定电流值不合适，这时根据该调节参数对该给定电流值进行一定的修正。

具体修正过程包括：如果单体模块的输出电流值小于平均电流值，说明当前的给定电流值偏小，这时将单体模块的给定电流值增加与调节参数相匹配的预设第一调节量；相反，如果单体模块的输出电流值大于平均电流，说明当前的给定电流值偏大，这时将单体模块的给定电流值减小与调节参数相匹配的预设第二调节量。

本申请通过调节MOSFET的关断速度实现调节输出电流值的目的，如图1c所示的为本实施例提供的一种MOSFET驱动电路。其中PWM信号连接MOSFET驱动芯片IXDN604SIA的2脚与4脚，IXDN604SIA的5脚与7脚分别输出一路PWM信号，其中IXDN604SIA的7脚通过电阻R20连由Q5与Q6组成的推挽电路，IXDN604SIA的5脚通过电阻R22连由Q7与Q8组成的推挽电路，7脚经过推挽输出的PWM信号通过隔直电容C13连隔离驱动变压器T2原边的同名端，5脚经过推挽输出的PWM信号连隔离驱动变压器T2原边的另一端。隔离驱动变压器副边为双路输出，结构一样，PWM信号经过一级快速关断电路送到MOSFET，以增加MOSFET的关断速度。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种充电桩的负载电流均衡方法，充电桩设置有并联在一起的多个单体模块，该方法具体为在单体模块工作时，获取每个单体模块的输出电流值；对每个单体模块的输出电流值进行均值计算，得到平均电流值；对平均电流值和单体模块的输出电流值进行差值计算，得到调节参数；根据预设条件对调节参数进行判断；当调节参数满足预设条件时，根据调节参数对单体模块的给定电流值进行修正。通过修正单体模块的给定电流值能够实现对单体模块的输出电流的均衡调节，即将输出电流值偏大的单体模块的输出电流调低、将输出电流值偏小的单体模块的输出电流调高，并最终实现每个单体模块的输出电流之间的均衡，从而避免因输出电流的不均衡导致单体模块的寿命降低，进而避免对整体充电桩的使用寿命造成不利影响。

该调节控制策略是一个动态的过程，为避免电压波动过大，单个模块的电压调节量都应很小，经过逐步调节，系统会实现稳态，这样既实现了系统均流，又保持了系统的稳定性。

实施例二

图2为本申请提供的一种充电桩的负载电流均衡装置实施例的结构框图。

本实施例提供的负载电流的均衡装置应用于充电桩，该充电桩设置有多个单独输出充电电流的单体模块，且多个单体模块通过并联方式连接。充电桩通过输入相应的直流电压，经过LLC电源电路DC/DC变换，如图1a所示，产生对电动汽车的电池进行充电的200～700伏直流电压。

其中，LLC电源电路外接输入直流电压，MOSFET Q1与MOSFET Q2的源极接输入直流电压的输入正母线，MOSFET Q3与MOSFET Q4的漏极接输入直流电压的输入负母线，MOSFET Q1与MOSFET Q2的漏极分别接MOSFET Q3与MOSFET Q4的源极，PWM1、PWM2、PWM3与PWM4由DSP发出，PWM1与PWM3反向带有死区，防止MOSFET Q1与MOSFET Q3直通。MOSFET Q3源极接谐振电感L1，谐振电感L1接谐振电容C1，谐振电容C1接主变压器TI原边同名端，主变压器T1原边另一端接MOSFET Q4，谐振电容、谐振电感、主变压器构成谐振网络，实现MOSFET的软开关。

变压器T1副边同名端接整流二极管D1阳极，变压器T1副边另一端接整流二极管D2阳极，D1与D2阴极接输出正母线，D1阳极与D2阳极分别与D3阴极与D4阴极相连，D3与D4阳极连接输出负母线，D1、D2、D3与D4构成全波整流电路，电解电容C2并接在输出正负母线之间，起到稳压滤波作用。输出负母线，串接电流取样电阻，用来为电流采样电路提供电流采样信号，输出正母线与父母线之间接电阻R5与R6，构成电阻分压电路，为电压采样电路提供电压采样信号。

系统电流采样电路如图1b所示，用于利用上述采样电压信号产生采样电流信号。电压采样信号由分压电阻R5与R6分压产生，该信号直接接运放LM2904的同相端，LM2904的反向端通过电阻R7接连的GND，又通过电阻R8接到运放的输出端，构成同向比例运算放大电路，Vref＝VrefXR8/R7,由于R7与R8阻值相等，则放大倍数为1，电压采样信号经过1：1放大电路输出后接电阻R9与电容C5构成的RC滤波电路，以消除电压采样信号的毛刺。

电压采样信号经过电流采样电阻转换成电压采样信号，该信号正负两端分别接由电阻R10、C6组成的RC滤波电路与R11、C7组成的RC滤波电路，经过滤波的信号分别通过电阻R12与R13接到运放LM2904的同向端与反向端，LM2904的反向端通过R14、R15接到输出端，LM2904的同相端通过R17、R18接到GND，构成差分放大电路，电流采样信号经过差分放大电路后接由R19、C9组成的RC滤波电路送到DSP，作为单模块的输出电流值。

如图1所示，本实施例中该负载电流均衡装置应用于上述DSP，用于对各单体模块的输出电流进行调节，使每个单体模块的输出电流均衡，该装置具体包括电流值获取模块10、第一计算模块20、第二计算模块30、参数判断模块40、电流值修正模块50。

电流值获取模块10用于获取每个单体模块的输出电流值。

在充电桩对电动汽车进行充电时，即充电桩的多个单体模块在工作的过程中，利用上述电流采样电路获取的单体模块的输出电流的电流值，为表述方便，这里将该电流值称为输出电流值。

第一计算模块20用于根据得到的输出电流值计算平均电流值。

在得到每个单体模块的输出电流值后，通过该多个输出电流值进行均值计算，从而得到平均电流值。在实际实施时，每个单体模块的输出电流值通过CAN总线输出到某个特定的单体模块，均值计算在该单体模块内完成。

第二计算模块30用于根据平均电流值个输出电流值计算调节参数。

在得到上述平均电流值后，针对相应的单体模块计算该单体模块所需的调节参数，具体为通过计算平均电流值与该单体模块的输出电流值之间的差值，并将该差值作为调节参数。

参数判断模块40用于根据预设条件对调节参数进行判断。

这里的预设条件指的是预设参数阈值，即对上述条件参数所规定的一个边界值，这里的预设参数阈值优选0～3安培之间的一个具体电流值。

该模块具体包括判断执行单元41和条件判定单元42，判断执行单元41用于对调节参数与预设参数阈值之间的关系进行判断，调节判定单元42则用于当调节参数大于该预设参数阈值时，判定该调节参数满足上述预设条件，反之则判定不满足预设条件。

电流值修正模块50用于根据调节参数对单体模块的给定电流值进行修正。

由于在单体模块运行过程中，预先会有一个给定电流值作为每个单体模块的工作参数，通过上述的判断，如果相应单体模块的输出电流值大于上述调节参数，则表明该给定电流值不合适，这时根据该调节参数对该给定电流值进行一定的修正。

该模块具体包括第一修正单元51和第二修正单元52，第一修正单元51用于如果单体模块的输出电流值小于平均电流值，说明当前的给定电流值偏小，这时将单体模块的给定电流值增加与调节参数相匹配的预设第一调节量；第二修正单元52用于如果单体模块的输出电流值大于平均电流，说明当前的给定电流值偏大，这时将单体模块的给定电流值减小与调节参数相匹配的预设第二调节量。

本申请通过调节MOSFET的关断速度实现调节输出电流值的目的，如图1c所示的为本实施例提供的一种MOSFET驱动电路。其中PWM信号连接MOSFET驱动芯片IXDN604SIA的2脚与4脚，IXDN604SIA的5脚与7脚分别输出一路PWM信号，其中IXDN604SIA的7脚通过电阻R20连由Q5与Q6组成的推挽电路，IXDN604SIA的5脚通过电阻R22连由Q7与Q8组成的推挽电路，7脚经过推挽输出的PWM信号通过隔直电容C13连隔离驱动变压器T2原边的同名端，5脚经过推挽输出的PWM信号连隔离驱动变压器T2原边的另一端。隔离驱动变压器副边为双路输出，结构一样，PWM信号经过一级快速关断电路送到MOSFET，以增加MOSFET的关断速度。

从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种充电桩的负载电流均衡装置，充电桩设置有并联在一起的多个单体模块，该装置具体为在单体模块工作时，获取每个单体模块的输出电流值；对每个单体模块的输出电流值进行均值计算，得到平均电流值；对平均电流值和单体模块的输出电流值进行差值计算，得到调节参数；根据预设条件对调节参数进行判断；当调节参数满足预设条件时，根据调节参数对单体模块的给定电流值进行修正。通过修正单体模块的给定电流值能够实现对单体模块的输出电流的均衡调节，即将输出电流值偏大的单体模块的输出电流调低、将输出电流值偏小的单体模块的输出电流调高，并最终实现每个单体模块的输出电流之间的均衡，从而避免因输出电流的不均衡导致单体模块的寿命降低，进而避免对整体充电桩的使用寿命造成不利影响。

实施例三

本实施例提供了一种充电桩，该充电桩设置有如上面实施例所提供的负载电流均衡装置，该装置具体为在单体模块工作时，获取每个单体模块的输出电流值；对每个单体模块的输出电流值进行均值计算，得到平均电流值；对平均电流值和单体模块的输出电流值进行差值计算，得到调节参数；根据预设条件对调节参数进行判断；当调节参数满足预设条件时，根据调节参数对单体模块的给定电流值进行修正。通过修正单体模块的给定电流值能够实现对单体模块的输出电流的均衡调节，即将输出电流值偏大的单体模块的输出电流调低、将输出电流值偏小的单体模块的输出电流调高，并最终实现每个单体模块的输出电流之间的均衡，从而避免因输出电流的不均衡导致单体模块的寿命降低，进而避免对整体充电桩的使用寿命造成不利影响。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。