一种宽电压范围在线切档方法、系统和直流模块与流程

1.本申请涉及电子电力领域，特别是涉及一种宽电压范围在线切档控制方法、系统和直流模块。


背景技术：

2.随着充电类产品的层出不穷，与之相应的充电技术也日渐成熟，在这之中，由于充电类产品的生产厂家各有各的充电标准，如不同厂家生产的电动汽车充电电压不尽相同，即使是同一类型的电动车，其充电电压也可能不一样，而一般用来进行充电的宽电压范围的直流模块，是通过关机重置来实现恒功率输出，即在充电过程中，涉及到工作模式切换时，通常做法是关机后重新进行电压范围的配置，然后开机。这样会导致充电效率下降，同时也可能会产生一些额外的风险。
3.针对相关技术中，一般宽电压范围的直流模块通过关机重置来实现恒功率输出而导致充电效率下降的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.本申请实施例提供了一种宽电压范围在线切档方法、系统和直流模块，以至少解决相关技术中一般直流模块通过关机重置来实现恒功率输出而导致充电效率下降的问题。
5.第一方面，本申请实施例提供了一种宽电压范围在线切档的直流模块，所述直流模块包括直流电源、开关电路、谐振电路和整流电路，其中，所述谐振电路包括谐振模块和变压器模块，所述开关电路包括第一开关模块、第二开关模块，所述第一开关模块和所述第二开关模块中均包括多个开关管；
6.控制装置实时监测充电负载的第一电压，在所述第一电压大于所述直流模块的预设电压上限值或小于预设电压下限值的情况下，所述控制装置将控制信号发送至所述开关电路，所述开关电路通过调整所述开关管的驱动来改变所述变压器模块的次级线圈匝数，所述直流模块的电压由所述预设电压转为第二电压。
7.在其中一些实施例中，所述第一开关模块和所述第二开关模块为全桥开关模块的情况下，所述第一开关模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述第二开关模块包括第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管；
8.所述开关电路的移相角为第一预设值，所述直流模块当前工作模式为第一工作模式；在所述第一电压大于所述预设电压的上限值的情况下，所述开关电路通过调整所述开关管的驱动来改变所述变压器模块的次级线圈匝数包括：使所述第一开关管与所述第五开关管驱动一样，所述第二开关管与所述第六开关管驱动一样，所述第三开关管与所述第七开关管驱动一样，所述第四开关管与所述第八开关管驱动一样，所述直流模块的电压由所述预设电压转为所述第二电压，所述直流模块由所述第一工作模式切换成第二工作模式；
9.所述开关电路的移相角为第二预设值，所述直流模块当前工作模式为第二工作模式；在所述第一电压小于所述预设电压的下限值的情况下，所述开关电路通过调整所述开
关管的驱动来改变所述变压器模块的次级线圈匝数包括：使所述第一开关管与所述第五开关管驱动互补，所述第二开关管与所述第六开关管驱动互补，所述第三开关管与所述第七开关管驱动互补，所述第四开关管与所述第八开关管驱动互补，所述直流模块的电压由所述预设电压转为所述第二电压，所述直流模块由所述第二工作模式切换成第一工作模式。
10.第二方面，本申请实施例提供了一种宽电压范围在线切档的系统，所述系统包括直流模块和控制装置，其中，所述直流模块包括直流电源、开关电路、谐振电路和整流电路，其中，所述谐振电路包括谐振模块和变压器模块，所述开关电路包括第一开关模块、第二开关模块，所述第一开关模块和所述第二开关模块中均包括多个开关管；
11.所述控制装置实时监测充电负载的第一电压，在所述第一电压大于所述直流模块的预设电压上限值或小于预设电压下限值的情况下，所述控制装置将控制信号发送至所述开关电路，所述开关电路通过调整所述开关管的驱动来改变所述变压器模块的次级线圈匝数，所述直流模块的电压由所述预设电压转为第二电压。
12.在其中一些实施例中，所述直流电源包括功率因数校正器，所述直流模块的电压由所述预设电压转为第二电压包括：所述控制装置根据所述预设电压，以及根据在所述直流模块的电压为所述第二电压的情况下所述变压器模块的线圈匝数比，计算出所述直流电源的输出电压并通过通信串口发送所述输出电压至所述功率因数校正器，所述功率因数校正器调整所述直流电源的输出电压，辅助所述直流模块的电压由所述预设电压转为第二电压。第三方面，本申请实施例提供了一种宽电压范围在线切档方法，所述方法应用在直流模块中，所述直流模块包括直流电源、开关电路、谐振电路和整流电路，其中，所述谐振电路包括谐振模块和变压器模块，所述开关电路包括第一开关模块、第二开关模块，所述第一开关模块和所述第二开关模块中均包括多个开关管；所述方法包括：
13.控制装置实时监测充电负载的第一电压，在所述第一电压大于所述直流模块的预设电压上限值或小于预设电压下限值的情况下，所述控制装置将控制信号发送至所述开关电路，所述开关电路通过调整所述开关管的驱动来改变所述变压器模块的次级线圈匝数，所述直流模块的电压由所述预设电压转为第二电压。
14.在其中一些实施例中，所述第一开关模块和所述第二开关模块为全桥开关模块的情况下，所述第一开关模块包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述第二开关模块包括第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管，所述开关电路通过调整所述开关管的驱动来改变所述变压器模块的次级线圈匝数的方法包括：
15.所述开关电路的移相角为第一预设值，所述直流模块的当前工作模式为第一工作模式；在所述第一电压大于所述预设电压的上限值的情况下，所述控制装置将控制信号发送至所述开关电路，所述开关电路通过调整所述开关管的驱动来改变所述变压器模块的次级线圈匝数包括：使所述第一开关管与所述第五开关管驱动一样，所述第二开关管与所述第六开关管驱动一样，所述第三开关管与所述第七开关管驱动一样，所述第四开关管与所述第八开关管驱动一样，所述直流模块的电压由所述预设电压转为所述第二电压，当前工作模式由所述第一工作模式切换成第二工作模式；
16.所述开关电路的移相角为第二预设值，所述直流模块的当前工作模式为第二工作模式；在所述第一电压小于所述预设电压的下限值的情况下，所述控制装置将控制信号发送至所述开关电路，所述开关电路通过调整所述开关管的驱动来改变所述变压器模块的次
级线圈匝数包括：使所述第一开关管与所述第五开关管驱动互补，所述第二开关管与所述第六开关管驱动互补，所述第三开关管与所述第七开关管驱动互补，所述第四开关管与所述第八开关管驱动互补，所述直流模块的电压由所述预设电压转为所述第二电压，当前工作模式由所述第二工作模式切换成第一工作模式。
17.在其中一些实施例中，述开关电路的移相角的第一预设值为180度，所述直流模块的所述预设电压范围为200伏到335伏；所述开关电路的移相角的第二预设值为0度，所述直流模块的所述预设电压范围为335伏到500伏。
18.在其中一些实施例中，所述控制装置将控制信号发送至所述开关电路包括：在所述第一电压大于所述第一工作模式的所述预设电压上限值或所述第一电压小于所述第二工作模式的所述预设电压下限值，并持续预设时间段后，所述控制装置将控制信号发送至所述开关电路。
19.在其中一些实施例中，所述控制装置实时监测充电负载的第一电压包括：所述控制装置通过实时监控充电负载的电池管理系统，获取所述充电负载的所述第一电压。
20.在其中一些实施例中，所述直流电源包括功率因数校正器，所述直流模块的电压由所述预设电压转为第二电压包括：所述控制装置根据所述预设电压，以及根据在所述直流模块的电压为所述第二电压的情况下所述变压器模块的线圈匝数比，计算出所述直流电源的输出电压并通过通信串口发送所述输出电压至所述功率因数校正器，所述功率因数校正器调整所述直流电源的输出电压，辅助所述直流模块的电压由所述预设电压转为第二电压。
21.相对比于现有技术，该宽电压范围在线切档方法、系统和直流模块，通过控制装置实时监测充电负载的第一电压，在第一电压大于直流模块的预设电压上限值或小于预设电压下限值的情况下，控制装置将控制信号发送至所述开关电路，所述开关电路通过调整所述开关管的驱动来改变变压器模块的次级线圈匝数，所述直流模块的电压由所述预设电压转为第二电压，解决了传统直流模块需要关机重置来实现宽电压切换的问题，实现了直流模块的宽电压在线切换，提高了直流模块的充电效率。
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
23.图1是根据本申请实施例的直流模块的结构框图；
24.图2是根据本申请实施例的直流模块的电路结构框图；
25.图3是根据本申请实施例的直流模块宽电压在线切换的流程图；
26.图4是根据本申请优选实施例的直流模块的电路结构框图；
27.图5是根据本申请优选实施例的直流模块宽电压在线切换的流程图。
28.附图说明：11、直流电源；12、开关电路；13、谐振电路；14、整流电路； 15、谐振模块；16、变压器模块；17、第一开关模块；18、第二开关模块；21、第一开关管；22、第二开关管；23、第三开关管；24、第四开关管；25、第五开关管；26、第六开关管；27、第七开关管；28、第八开关管；29、第一变压器；30、第二变压器。
具体实施方式
29.为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。
30.显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。
31.在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。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例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
32.除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“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模块(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，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以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。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在 a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
33.本实施例提供了一种宽电压范围在线切档控制的直流模块，图1是根据本申请实施例的直流模块的结构框图，如图1所示，该直流模块包括直流电源11、开关电路12、谐振电路13和整流电路14，其中，谐振电路13包括谐振模块15 和变压器模块16，开关电路12包括第一开关模块17和第二开关模块18，第一开关模块17和第二开关模块18中均包括多个开关管；
34.控制装置实时监测充电负载的第一电压，在第一电压大于直流模块的预设电压上限值或小于预设电压下限值的情况下，控制装置将控制信号发送至开关电路12，开关电路12通过调整开关管的驱动来改变变压器模块16的次级线圈匝数，直流模块的电压由预设电压转为第二电压，其中，第二电压满足充电负载的第一电压需求。
35.通过本实施例提供的直流模块，该直流模块在控制装置的监测控制下，通过调整开关管的驱动进行了宽电压的在线切换，解决了传统直流模块需要关机重置来实现宽电压
切换的问题，实现了直流模块的宽电压在线切换，提高了直流模块的充电效率。
36.在其中一些实施例中，图2是根据本申请实施例的直流模块的电路结构框图，如图2所示，在第一开关模块17和第二开关模块18为全桥开关模块的情况下，第一开关模块17包括第一开关管21、第二开关管22、第三开关管23和第四开关管24，第二开关模块18包括第五开关管25、第六开关管26、第七开关管27和第八开关管28，变压器模块16包括第一变压器29和第二变压器30；
37.开关电路12的移相角为第一预设值，直流模块当前工作模式为第一工作模式；在第一电压大于预设电压的上限值的情况下，开关电路12通过调整开关管的驱动来改变变压器模块16的次级线圈匝数包括：，使第一开关管21与第五开关管25驱动一样，第二开关管22与第六开关管26驱动一样，第三开关管23 与第七开关管27驱动一样，第四开关管24与第八开关管28驱动一样，直流模块的电压由预设电压转为第二电压，直流模块由第一工作模式切换成第二工作模式；
38.开关电路12的移相角为第二预设值，直流模块当前工作模式为第二工作模式；在第一电压小于预设电压的下限值的情况下，开关电路12通过调整开关管的驱动来改变变压器模块16的次级线圈匝数包括：使第一开关管21与第五开关管25驱动互补，第二开关管22与第六开关管26驱动互补，第三开关管23 与第七开关管27驱动互补，第四开关管24与第八开关管28驱动互补，直流模块的电压由预设电压转为第二电压，直流模块由第二工作模式切换成第一工作模式。
39.通过本实施例提供的直流模块，该直流模块进行了宽电压档位的在线切换，解决了传统直流模块需要关机重置来实现宽电压档位切换的问题，实现了直流模块的宽电压档位在线切换，提高了直流模块的充电效率。
40.本实施例提供了一种宽电压范围在线切档的系统，系统包括直流模块和控制装置，其中，直流模块包括直流电源11、开关电路12、谐振电路13和整流电路14其中，谐振电路13包括谐振模块15和变压器模块16，开关电路12包括第一开关模块17和第二开关模块18，第一开关模块17和第二开关模块18中均包括多个开关管；
41.控制装置实时监测充电负载的第一电压，在第一电压大于直流模块的预设电压上限值或小于预设电压下限值的情况下，控制装置将控制信号发送至开关电路12，开关电路12通过调整开关管的驱动来改变变压器模块16的次级线圈匝数，直流模块的电压由预设电压转为第二电压。
42.其中，直流电源11包括功率因数校正器，直流模块的电压由所述预设电压转为第二电压包括：控制装置根据预设电压，以及根据在直流模块的电压为第二电压的情况下变压器模块16的线圈匝数比，计算出直流电源11的输出电压并通过通信串口发送所述输出电压至功率因数校正器，该功率因数校正器调整直流电源11的输出电压，辅助所述直流模块的电压由所述预设电压转为第二电压。
43.通过本实施例提供的系统，直流模块在控制装置的监测控制下，通过调整开关管的驱动进行了宽电压的在线切换，解决了传统直流模块系统需要关机重置来实现宽电压切换的问题，实现了直流模块的宽电压在线切换，提高了直流模块的充电效率。
44.本实施例提供了一种宽电压范围在线切档方法，该方法应用在直流模块中，直流模块包括直流电源11、开关电路12、谐振电路13和整流电路14，其中，谐振电路13包括谐振
模块15和变压器模块16，开关电路12包括第一开关模块17和第二开关模块18，第一开关模块17和第二开关模块18中均包括多个开关管；图3是根据本申请实施例的直流模块宽电压在线切换的流程图，如图3所示，该方法包括以下步骤：
45.s302，控制装置实时监测充电负载的第一电压；
46.s304，在第一电压大于直流模块的预设电压上限值或小于预设电压下限值的情况下；
47.s306，控制装置将控制信号发送至开关电路12，开关电路12通过调整开关管的驱动来改变变压器模块16的次级线圈匝数；
48.s308，直流模块的电压由预设电压转为第二电压；
49.s310，直流模块在线切档完成。
50.通过本实施例中步骤s302至s310，直流模块在控制装置的监测控制下，通过调整开关管的驱动进行了宽电压的在线切换，解决了传统直流模块需要关机重置来实现宽电压切换的问题，实现了直流模块的宽电压在线切换，提高了直流模块的充电效率。
51.在其中一些实施例中，第一开关模块17和第二开关模块18为全桥开关模块的情况下，第一开关模块17包括第一开关管21、第二开关管22、第三开关管23和第四开关管24，第二开关模块18包括第五开关管25、第六开关管26、第七开关管27和第八开关管28，开关电路12通过调整开关管的驱动来改变变压器模块16的次级线圈匝数的方法包括：
52.开关电路12的移相角为第一预设值，直流模块的当前工作模式为第一工作模式；在第一电压大于预设电压的上限值的情况下，控制装置将控制信号发送至开关电路12，开关电路12通过调整开关管的驱动来改变变压器模块16的次级线圈匝数包括：使第一开关管21与第五开关管25驱动一样，第二开关管22 与第六开关管26驱动一样，第三开关管23与第七开关管27驱动一样，第四开关管24与第八开关管28驱动一样，直流模块的电压由预设电压转为第二电压，当前工作模式由第一工作模式切换成第二工作模式；
53.开关电路12的移相角为第二预设值，直流模块的当前工作模式为第二工作模式；在第一电压小于预设电压的下限值的情况下，控制装置将控制信号发送至开关电路12，开关电路12通过调整开关管的驱动来改变变压器模块16的次级线圈匝数包括：使第一开关管21与第五开关管25驱动互补，第二开关管22 与第六开关管26驱动互补，第三开关管23与第七开关管27驱动互补，第四开关管24与第八开关管28驱动互补，直流模块的电压由预设电压转为第二电压，当前工作模式由第二工作模式切换成第一工作模式。
54.通过本实施例提供的方法，该直流模块进行了宽电压档位的在线切换，解决了传统直流模块需要关机重置来实现宽电压档位切换的问题，实现了直流模块的宽电压档位在线切换，提高了直流模块的充电效率。
55.优选地，开关电路12的移相角的第一预设值为180度，直流模块的预设电压范围为200伏到335伏；开关电路12的移相角的第二预设值为0度，直流模块的预设电压范围为335伏到500伏。
56.优选地，控制装置将控制信号发送至开关电路12包括：在第一电压大于第一工作模式的预设电压上限值或第一电压小于第二工作模式的预设电压下限值，并持续预设时间段后，控制装置将控制信号发送至开关电路12。
57.优选地，控制装置实时监测充电负载的第一电压包括：控制装置通过实时监控充
电负载的电池管理系统，获取充电负载的第一电压。
58.优选地，变压器模块16包括第一变压器29和第二变压器30，第一变压器 29的初级线圈匝数为11匝、次级主线圈的匝数为7匝和次级副线圈的匝数为1 匝；第二变压器30的初级线圈匝数为11匝、次级主线圈的匝数为7匝和次级副线圈的匝数为1匝。
59.下面通过优选实施例对本申请实施例进行描述和说明，图4是根据本优选实施例的直流模块的电路结构框图，如图4所示，在直流模块的第一开关模块 17和第二开关模块18为全桥开关模块的情况下，第一开关模块17包括第一开关管21、第二开关管22、第三开关管23和第四开关管24，第二开关模块18包括第五开关管25、第六开关管26、第七开关管27和第八开关管28，变压器模块16包括第一变压器29和第二变压器30，第一变压器29的初级线圈匝数为 11匝、次级主线圈的匝数为7匝和次级副线圈的匝数为1匝，第二变压器30的初级线圈匝数为11匝、次级主线圈的匝数为7匝和次级副线圈的匝数为1匝；
60.开关电路12的移相角的第一预设值为180度，即第一开关管21与第五开关管25驱动互补，即第二开关管22与第六开关管26驱动互补，第三开关管23 与第七开关管27驱动互补，第四开关管24与第八开关管28驱动互补，可以得出整流电路14中整流二极管的ab端电压与变压器原边电压的变比为1:11，bc 端电压与变压器原边电压的变比为8:11，ac端电压与变压器原边电压的变比为 0:11，整体变比为8:11，直流模块的预设电压范围为200伏到335伏；开关电路 12的移相角的第二预设值为0度，即第一开关管21与第五开关管25驱动一样，第二开关管22与第六开关管26驱动一样，第三开关管23与第七开关管27驱动一样，第四开关管24与第八开关管28驱动一样，可以得出整流电路14中整流二极管的ab端电压与变压器原边电压的变比为6:11，bc端电压与变压器原边电压的变比为6:11，ac端电压与变压器原边电压的变比为12:11，整体变比为12:11，直流模块的预设电压范围为335伏到500伏；
61.图5是根据本申请优选实施例的直流模块宽电压在线切换的流程图，如图5 所示，该优选实施例包括以下步骤：
62.s502，控制装置通过充电负载的电池管理系统，实时监测充电负载的第一电压；
63.s504，在第一电压大于直流模块的移相角为180度时的预设电压上限值335 伏，并持续预设时间以上(移相角为180度时，整流二极管的ab端电压与变压器原边电压的变比为1:11，bc端电压与变压器原边电压的变比为8:11，ac端电压与变压器原边电压的变比为0:11，整体变比为8:11，直流模块的预设电压范围为200伏到335伏)；
64.s506，根据直流模块的移相角为180度时的输出电压，以及在直流模块的移相角为0度的情况下，变压器模块16的线圈匝数比，计算出直流电源11的输出电压，并通过通信串口(sci)发送至功率因数校正器(pfc)，该功率因数校正器(pfc)调整直流电源11的输出电压；
65.s508，控制装置将直流模块的移相角调整为0度并将控制信号发送至开关电路12，开始逐步调整开关管的驱动，使第一开关管21与第五开关管25驱动一样，第二开关管22与第六开关管26驱动一样，第三开关管23与第七开关管 27驱动一样，第四开关管24与第八开关管28驱动一样，以此改变变压器模块 16的次级线圈匝数，得到整流二极管的ab端电压与变压器原边电压的变比为 6:11，bc端电压与变压器原边电压的变比为6:11，ac端电压与变压器原边电压的变比为12:11，整体变比为12:11，直流模块的预设电压范围转为335伏到 500伏；
66.s510，控制装置判断直流模块的移相角已调整成0度，更新当前工作档位，并初始化当前档位的参数；
67.s512，直流模块完成在线切档。
68.通过本实施例中步骤s502至s512，直流模块在控制装置的监测控制下，通过调整开关管的驱动进行了宽电压的在线切换，解决了传统直流模块需要关机重置来实现宽电压切换的问题，实现了直流模块的宽电压在线切换，提高了直流模块的充电效率。
69.本领域的技术人员应该明白，以上所述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。
70.以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。