升压控制装置、方法及相关设备与流程

1.本技术涉及汽车充电技术领域，特别是涉及一种升压控制装置、方法及相关设备。


背景技术：

2.随着新能源汽车的蓬勃发展，电动汽车节能环保，性能优势不断凸显，随着续航超过1000km的车型陆续亮相，对于新能源汽车的续航焦虑也得到了很大程度的缓解，但充电慢、充电难依旧是电动车的一大难题。
3.为了解决上述问题，超级充电桩和与之配套的高电压平台技术是目前最被看好的解决方案之一，需要把现有的充电桩和电压平台提升到更高电压的水平，随着充电桩支持的电压提升，相关车辆也需要具有匹配相应高电压的电压平台，但当该类高电压车辆的电压平台与低电压充电桩连接时，却会因充电桩提供的充电电压低于高电压车辆的需求电压，无法为高电压车辆进行充电。


技术实现要素：

4.基于此，提供一种升压控制装置、方法及相关设备，解决现有技术中低电压充电桩无法给具有高电压平台的车辆充电的问题。
5.一方面，提供一种升压控制装置，所述装置包括：
6.用于将直流信号进行升压的升压模块，所述升压模块的输入端与用于接收第一输入信号的第一输入线路电性连接，所述升压模块的输出端与用于传输升压电流的升压输出电路电性连接；
7.用于控制所述升压模块的控制模块，所述控制模块的第一端与用于传输所述升压电流的第一输出线路电性连接，所述控制模块的第二端与用于传输所述升压电流的第二输出线路电性连接，所述第二输出线路与用于接收第二输入信号的第二输入线路连通，所述控制模块的第三端与所述升压模块的输出端通过所述升压输出线路电性连接，所述控制模块的第四端与用于接收升压信号的升压控制线路电性连接。
8.在其中一个实施例中，所述装置包括：
9.所述控制模块包括用于控制电流方向的若干控制单元，所述控制单元包括第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元与所述第二控制单元通过用于传输电流的控制线路串联，所述升压模块的输出端通过所述升压输出线路与所述控制线路连通。
10.在其中一个实施例中，所述装置包括：
11.所述升压模块包括与所述第一控制单元的数量对应的电感器，所述电感器的输入端与所述第一输入线路电性连接，所述电感器的输出端与所述升压输出线路电性连接。
12.在其中一个实施例中，所述装置还包括：
13.用于维持负载的电容，所述电容的第一端与所述第二输出线路电性连接，所述电容的第二端与所述第一输出线路电性连接。
14.在其中一个实施例中，所述装置包括：
15.所述控制单元由绝缘栅双极型晶体管与续流二极管电性连接，所述续流二极管的输出端与所述绝缘栅双极型晶体管的集电极电性连接形成所述控制单元的输出端，所述续流二极管的输入端与所述绝缘栅双极型晶体管的发射极电性连接形成所述控制单元的输入端。
16.在其中一个实施例中，所述装置包括：
17.所述第一控制单元包括续流二极管，所述续流二极管的第二作为所述第一控制单元的输出端，所述续流二极管的第一作为所述第一控制单元的输入端；
18.所述第二控制单元包括绝缘栅双极型晶体管和续流二极管，所述第二控制单元由绝缘栅双极型晶体管与续流二极管电性连接，所述续流二极管的输出端与所述绝缘栅双极型晶体管的集电极电性连接形成所述第二控制单元的输出端，所述续流二极管的输入端与所述绝缘栅双极型晶体管的发射极电性连接形成所述第二控制单元的输入端。
19.在其中一个实施例中，所述装置还包括：
20.开关模块，所述开关模块包括第一开关单元和第二开关单元，所述第一开关单元设于正常输出线路，所述第二开关单元设于所述第二输入电路，所述正常输出线路的第一端与所述第一输入线路连通，所述正常输出线路的第二端和所述第一输出线路连通。
21.另一方面，提供了一种升压控制方法，所述升压控制方法应用于上述实施例中任一项所述升压控制装置：包括：
22.获取来自于所述升压控制线路的所述升压信号、所述第一输入线路的所述第一输入信号、所述第二输入线路的所述第二输入信号；
23.将所述第一输入信号与所述第二输入信号进行升压，得到所述升压电流；
24.当所述升压电流的电压达到需求电压时，获得输出信号；
25.根据输出信号，将所述升压电流通过所述第一输出电路和/或所述第二输出电路进行传输，以进行升压充电。
26.另一方面，提供了一种带有升压控制装置的新能源汽车，所述新能源汽车设有上述实施例中任一项所述升压控制装置，还包括：
27.用于储能的电池模块，所述电池模块的第一端与所述第一输出线路电性连接，所述电池模块的第二端与所述第二输出线路电性连接；
28.用于获取充电信息和控制车辆充电的电池管理模块，所述电池管理模块的第一端通过所述升压控制线路与所述控制模块的第四端电性连接，所述电池管理模块的第二端通过用于传输电池相关信息的第一通讯控制线路与所述电池模块电性连接，所述电池管理模块的第三端与用于传输充电相关信息的第二通讯控制线路电性连接。
29.另一方面，提供了一种带有升压控制装置的充电桩，所述新能源充电桩设有上述实施例中任一项所述升压控制装置，还包括：
30.用于输出电能的充电模块，所述充电模块的第一端和所述第一输入线路电性连接，所述充电模块的第二端和所述第二输入线路电性连接，所述充电模块的第三端和用于传输充电相关信息的通讯控制线路电性连接。
31.上述升压控制装置、方法及相关设备，设有用于将直流信号进行升压的升压模块，所述升压模块的输入端与用于接收第一输入信号的第一输入线路电性连接，所述升压模块的输出端与用于传输升压电流的升压输出电路电性连接，通过升压模块获取待升压的充电
电流，并将充电电流进行升压，得到升压电流，实现了由低电压到高电压的转换；还设有用于控制所述升压模块的控制模块，所述控制模块的第一端与用于传输所述升压电流的第一输出线路电性连接，所述控制模块的第二端与用于传输所述升压电流的第二输出线路电性连接，所述第二输出线路与用于接收第二输入信号的第二输入线路连通，所述控制模块的第三端与所述升压模块的输出端通过所述升压输出线路电性连接，所述控制模块的第四端与用于接收升压信号的升压控制线路电性连接，通过控制模块接收升压信号来控制电路中电流流向，控制升压模块升压或将升压电流向外输出，实现了将低电压进行升压再充电。
附图说明
32.图1为一个实施例中升压控制装置的应用环境图；
33.图2为一个实施例中升压控制装置的线路示意图；
34.图3为一个实施例中升压控制装置的控制模块的内部示意图；
35.图4为一个实施例中升压控制装置的升压模块的内部示意图；
36.图5为一个实施例中升压控制装置的开关模块的示意图；
37.图6为一个实施例中升压控制方法的流程示意图；
38.图7为另一个实施例中升压控制装置的应用环境图；
39.图8为另一个实施例中升压控制方法的流程示意图；
40.图9为一个实施例中带有升压控制装置的新能源汽车的示意图；
41.图10为一个实施例中带有升压控制装置的充电桩的示意图。
42.图中标记说明：101、待充电车辆；102、充电线缆；103充电桩；201、升压模块；202、控制模块；203、第一输入线路；204、升压输出线路；205、第一输出线路；206、第二输出线路；207、第二输入线路；208、升压控制线路；301、第一控制单元；302、第二控制单元；303、控制线路；304、第一控制单元组；305、第二控制单元组；401、电感器；501、第一开关单元；502、第二开关单元；503、正常输出线路；901、电池模块；902、电池管理模块；903、第一通讯控制线路；904、第二通讯控制线路；1001、充电模块；1002、通讯控制线路。
具体实施方式
43.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
44.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变
更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
45.本技术提供的升压控制装置，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，待充电车辆101与充电桩103通过充电线缆102连接，并接受充电桩103的充电，需要说明的是，本技术的升压控制装置可以应用于待充电车辆101中，也可应用于充电桩103中来实现升压充电。
46.在一个实施例中，如图2所示，提供了一种升压控制装置，包括：升压模块和控制模块，其中：
47.用于将直流信号进行升压的升压模块201，所述升压模块201的输入端与用于接收第一输入信号的第一输入线路203电性连接，所述升压模块201的输出端与用于传输升压电流的升压输出电路204电性连接；
48.用于控制所述升压模块201的控制模块202，所述控制模块202的第一端与用于传输所述升压电流的第一输出线路205电性连接，所述控制模块202的第二端与用于传输所述升压电流的第二输出线路206电性连接，所述第二输出线路206与用于接收第二输入信号的第二输入线路207连通，所述控制模块的第三端与所述升压模块201的输出端通过所述升压输出线路204电性连接，所述控制模块的第四端与用于接收升压信号的升压控制线路208电性连接。
49.需要说明的是，第一输入信号、第二输入信号、第一输出信号和第二输出信号包括电流信号和/或电压信号，且第一输入线路、第二输入线路、第一输出线路和第二输出线路不限定接入或接出外界设备的正负极，所述升压控制装置与外界设备的正负极连接关系可以视具体情况调整，从而进行相应的正负极的连接，但第一输出线路和第二输出线路应当与第一输入电路和第二输入电路的接入的正负极相对应，以形成回路。
50.在一个实施例中，如图3所示，为一种升压控制装置的控制模块的内部示意图，包括：
51.所述控制模块包括用于控制电流方向的若干控制单元，所述控制单元包括第一控制单元301和第二控制单元302，所述第一控制单元301与所述第二控制单元302通过用于传输电流的控制线路303串联，所述升压模块的输出端通过所述升压输出线路与所述控制线路303连通。
52.其中，若干个第一控制单元301组成第一控制单元组304，若干个第二控制单元302组成第二控制单元组305，所述第一控制单元301和所述第二控制单元302的数量相同，并通过控制线路303串联。
53.需要说明的是，第一控制单元301和第二控制单元302均可通过断开和闭合来改变线路中的电流走向来改变控制模块的输入和输出，以控制升压模块是否进行升压，可以认为是控制模块和升压模块协同工作，两者整体构成升压功能。
54.示例性地说明，按照上述实施例设置升压控制装置时，可将升压模块外接充电桩正极，将该升压控制装置左端外接充电桩负极，将第一控制单元断开、第二控制单元闭合，则可实现对升压模块的供电，将第一控制单元保持断开、第二控制单元断开，即可改变电流回路，使升压模块进行升压，并将升压后的电流向外输出。
55.在一个实施例中，如图4所示，为一种升压控制装置的升压模块的内部示意图，包括：
56.所述升压模块包括与所述第一控制单元的数量对应的电感器401，所述电感器的输入端与所述第一输入线路电性连接，所述电感器的输出端与所述升压输出线路电性连接。
57.需要说明的是，以便于理解，所以图4中只展示出了升压模块中最基本的电感器元件来对升压原理作出简单说明，并不代表该升压模块只存在所述电感器，升压模块中还可以包括电容、电阻等其它元器件，其它元件和最主要的电感器共同构成升压功能，当所述升压控制装置正常通电时，电路中的电流为电感器提供电能，由于输入的直流信号，所以电感器上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关，随着电感器上的电流增加，电感器也相应地储存了一些能量，当所述升压控制装置的电路改变，从而造成电流改变时，电感器会相应地产生反向电动势，释放存储的能量，进而实现提升电压，因为需要控制模块和升压模块协同工作，所以也可认为是控制模块和升压模块整体构成升压功能。
58.示例性地说明，按照上述实施例设置升压控制装置时，可将升压模块外接充电桩正极，将该升压控制装置左端外接充电桩负极，将第一控制单元断开、第二控制单元闭合，则可实现对升压模块的供电，将第一控制单元保持断开、第二控制单元断开，即可改变电流回路，使升压模块进行升压，并将升压后的电流向外输出。
59.在一个实施例中，所述升压控制装置还包括：
60.用于维持负载的电容，所述电容的第一端与所述第一输出线路电性连接，所述电容的第二端与所述第二输出线路电性连接。
61.需要说明的是，当所述升压控制装置正常通电时，电路中的电流会为电容提供电能，保证电容上的电压与输入的充电电压一致，当电容电压稳定后，相应地改变升压控制装置的电路，电流在新连通的电路中会得到升压，向电容输出升压后的电流，在电容接收到升压后的电流之后，会提升电容的电压，进而实现将电压提升后的电容电压从电容向外输出，达到升压充电的目的，可以认为是控制模块、升压模块和本实施例中的电容协同工作，整体构成了升压功能。
62.在一个实施例中，所述升压控制装置包括：
63.所述控制单元由绝缘栅双极型晶体管与续流二极管电性连接，所述续流二极管的输出端与所述绝缘栅双极型晶体管的集电极电性连接形成所述控制单元的输出端，所述续流二极管的输入端与所述绝缘栅双极型晶体管的发射极电性连接形成所述控制单元的输入端。
64.其中，绝缘栅双极型晶体管是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,综合了电力晶体管和电力场效应晶体管的优点，具有良好的特性，可以进行开关操作，以实现所在线路的断路与连通；续流二极管可以使电流较平缓地变化，避免突波电压的发生，使产生的高电动势在回路以续电流方式消耗，从而起到保护电路中的元件不被损坏的作用。
65.需要说明的是，在升压控制装置使用过程中，通过绝缘栅双极型晶体管改变电路中电流流向，以控制升压模块进行升压，但将电压进行提升的操作存在损坏元件的风险，因此将绝缘栅双极型晶体管和续流二极管结合，使电压提升过程中的电流平缓变化，并将提升后的电压通过续流二极管消耗，从而保护电路中的元件不被损坏。
66.在一个实施例中，所述升压控制装置包括：
67.所述第一控制单元包括续流二极管，所述续流二极管的第二作为所述第一控制单元的输出端，所述续流二极管的第一作为所述第一控制单元的输入端；
68.所述第二控制单元包括绝缘栅双极型晶体管和续流二极管，所述第二控制单元由绝缘栅双极型晶体管与续流二极管电性连接，所述续流二极管的输出端与所述绝缘栅双极型晶体管的集电极电性连接形成所述第二控制单元的输出端，所述续流二极管的输入端与所述绝缘栅双极型晶体管的发射极电性连接形成所述第二控制单元的输入端。
69.需要说明的是，第一控制单元主要起导通作用，因此可以使用续流二极管作为第一控制单元，由第二控制单元通过绝缘栅双极型晶体管来切换所述升压控制装置的电流流向。
70.在一个实施例中，如图5所示，所述升压控制装置还包括：
71.开关模块，所述开关模块包括第一开关单元501和第二开关单元502，所述第一开关单元501设于正常输出线路，所述第二开关单元502设于所述第二输入电路，所述正常输出线路503的第一端与所述第一输入线路连通，所述正常输出线路的第二端和所述第一输出线路连通。
72.其中，开关模块用于改变所述升压控制装置的回路，在与第一输入线路和第一输出线路连通的正常输出线路上设置第一开关单元，在第二输入电路上设置第二开关单元，通过调整第一开关单元和第二开关单元的开合状态，即可改变升压控制装置中的回路，以控制充电电流的流向。
73.需要说明的是，当第一开关单元闭合时，相当于正常输出线路将第一输入线路和第一输出线路连通，使升压模块短路，从而使从第一输入线路获取的第一输入信号通过第一输出线路直接输出。
74.示例性地说明，将继电器设置为第一开关单元和第二开关单元，当待充电汽车不需要进行升压充电时，可以控制第一开关单元和第二开关单元闭合，通过第一开关单元所在的正常输出线路使升压模块被短路，充电电流则不经过升压模块，实现以充电桩原充电电压直接对汽车进行正常模式的充电；
75.当待充电汽车需要进行升压充电时，控制第一开关单元断开、第二开关单元闭合，以使正常输出电路断路，则充电电流需要流经升压模块，通过升压模块和控制模块即可实现对汽车进行升压模式的充电；
76.还需说明的是，若采用绝缘栅双极型晶体管和续流二极管作为控制模块中的元件，则可通过控制模块调整绝缘栅双极型晶体管的开合状态，以改变控制模块中的电流流向，使控制模块中电流的输入和输出交替进行。
77.本发明还提供一种升压控制方法，如图6所示，所述升压控制方法应用于上述实施例中任一项所述升压控制装置，包括：
78.步骤s1，获取来自于所述升压控制线路的所述升压信号、所述第一输入线路的所述第一输入信号、所述第二输入线路的所述第二输入信号；
79.步骤s2，将所述第一输入信号与所述第二输入信号进行升压，得到所述升压电流；
80.步骤s3，当所述升压电流的电压达到需求电压时，获得输出信号；
81.步骤s4，根据输出信号，将所述升压电流通过所述第一输出电路和/或所述第二输出电路进行传输，以进行升压充电。
82.在另一个实施例中，为便于理解，结合上述升压控制装置的实施例进行示例性地说明，在如图7所示的应用环境下，所述升压控制方法如图8所示包括：
83.步骤s801，获取来自于充电模块的充电电压，将充电电压与来自于电池模块的需求电压进行对比；
84.步骤s802，若充电电压大于或等于需求电压，则进入正常充电模式，先闭合第二开关单元，再闭合第一开关单元，以使充电模块直接对电池模块充电；
85.步骤s803，若充电电压小于需求电压，获取升压信号，保持第一开关单元断开，闭合第二开关单元，以使充电模块与升压模块间传输电流，进入升压充电模式，根据升压信号控制升压模块进行升压，得到升压电压，当升压电压达到需求电压时，输出升压后的电流，以进行升压充电；
86.步骤s804，获取来自于电池模块的电量信息，根据电量信息判断是否完成充电,若未完成充电则保持充电；
87.步骤s805，若在正常充电模式下完成充电，则发送停止充电信号以使充电模块停止传输电流，监测电路中是否有残存电流，若有，则等待残存电流耗尽；若无，则先断开第二开关单元，再断开第一开关单元，结束充电；
88.步骤s806，若在升压充电模式下完成充电，则发送停止充电信号以使充电模块停止传输电流，监测电路中是否有残存电流，若有，则等待残存电流耗尽；若无，则断开第二开关单元，结束充电。
89.应该理解的是，虽然图6、图8的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图6、图8中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
90.本发明还提供一种带有升压控制装置的新能源汽车，如图9所示，所述新能源汽车设有上述实施例中的任一项所述升压控制装置，包括：
91.用于储能的电池模块901，所述电池模块的第一端与所述第一输出线路电性连接，所述电池模块的第二端与所述第二输出线路电性连接；
92.用于获取充电信息和控制车辆充电的电池管理模块902，所述电池管理模块的第一端通过所述升压控制线路与所述控制模块的第四端电性连接，所述电池管理模块的第二端通过用于传输电池相关信息的第一通讯控制线路903与所述电池模块电性连接，所述电池管理模块的第三端与用于传输充电相关信息的第二通讯控制线路904电性连接。
93.其中，当升压控制装置设在新能源车上时，可与电池模块901和电池管理模块902电性连接，通过电池管理模块实现在充电过程中，对电池相关信息及充电相关信息的获取与控制，还能将获取到的信息通过外接显示设备进行可视化输出，或通过通信模块将获取到的信息进行推送和/或预警。
94.需要说明的是，本发明提供的一种带有升压控制装置的新能源汽车和本发明中的升压控制装置同属一个发明构思，关于带有升压控制装置的新能源汽车更多的说明可参照
上述关于升压控制装置的实施例。
95.本发明还提供一种带有升压控制装置的充电桩，如图10所示，所述充电桩设有上述实施例中的任一项所述升压控制装置，包括：
96.用于输出电能的充电模块1001，所述充电模块的第一端和所述第一输入线路电性连接，所述充电模块的第二端和所述第二输入线路电性连接，所述充电模块的第三端和用于传输充电相关信息的通讯控制线路1002电性连接。
97.其中，当升压控制装置设在充电桩上时，可与充电模块1001电性连接，将从充电模块1001获取的电压进行升压，再通过控制模块输出，以实现低压充电桩向外进行升压充电。
98.需要说明的是，本发明提供的一种带有升压控制装置的充电桩和本发明中的升压控制装置同属一个发明构思，关于带有升压控制装置的充电桩更多的说明可参照上述关于升压控制装置的实施例
99.实施例中所述的控制模块或管理模块可以采用各种可以实现可调节信号的单元，例如各种单片机、微控制器、dsp(数字信号处理器)、fpga(field－programmable gate array，即现场可编程门阵列)、上位机或者中央处理器(cpu，central processing unit)，在一个实施例中，电池管理模块可采用单片机，通过对单片机进行编程可以实现各种控制功能，比如在一个实施例中，实现获取充电电压，将充电电压与需求电压进行对比；根据对比结果选择对应的充电模式，控制开关单元的开合状态，以构造不同的回路，实现对新能源汽车进行正常充电或升压充电；当新能源汽车充电完毕后，还能通过发送停止充电指令，控制充电桩停止充电，再对应地调整开关单元的开合状态以结束充电。
100.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
101.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。