CN113346594B - 充电电路、充电电路的控制方法及其控制器和充电桩 - Google Patents

充电电路、充电电路的控制方法及其控制器和充电桩 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种充电电路、充电电路的控制方法及其控制器和充电桩，充电电路的控制方法包括：获取功率因数校正电路的工作温度和谐振电路的工作温度；根据获取的功率因数校正电路的工作温度和谐振电路的工作温度对应调节功率因数校正电路的输出电压的电压值，以及对应调节谐振电路的工作频率。本发明技术方案可扩大了充电电路满功率输出的工作温度范围及其使用寿命。

Description

充电电路、充电电路的控制方法及其控制器和充电桩
技术领域
本发明涉及充电桩技术领域，特别涉及一种充电电路、充电电路的控制方法及其控制器和充电桩。
背景技术
目前充电桩常采用PFC(功率因数校正)电路和LLC(谐振)电路来构建其中的充电电路，但随着不同电动汽车所需的充电电压不同，需要使得充电电路维持在恒功率全范围输出状态，来满足不同电动汽车的充电需求。
但现有充电电路是通过先将后端LLC电路的增益调至固定增益，再通过控制前端PFC电路的输出电压来实现充电电路的恒功率全范围输出调节。如此，在PFC电路的输出电压变化时，会导致PFC电路和LLC电路中一者的功率管发热过高，从而触发充电电路的过温保护，使得整个充电电路被迫执行降额工作，进而导致现有充电电路能以额定功率满功率输出的工作温度范围较小。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种充电电路，旨在解决现有充电电路满功率输出的工作温度范围较小的问题。
为实现上述目的，本发明提出的充电电路的控制方法，充电电路包括用于对输入的电源信号进行功率因数校正的功率因数校正电路和对功率因数校正的电源信号进行谐振变换的谐振电路，所述充电电路的控制方法包括以下步骤：
获取功率因数校正电路的工作温度和谐振电路的工作温度；
根据获取的功率因数校正电路的工作温度和谐振电路的工作温度对应调节功率因数校正电路的输出电压的电压值，以及对应调节谐振电路的工作频率。
可选地，所述根据获取的功率因数校正电路的工作温度和谐振电路的工作温度对应调节功率因数校正电路的输出电压的电压值，以及对应调节谐振电路的工作频率的步骤，包括：
将获取的功率因数校正电路的工作温度与第一预设温度阈值进行比较，以及将获取的谐振电路的工作温度与第二预设温度阈值进行比较；
根据比较结果分别确定功率因数校正电路的输出电压调节量以及谐振电路的工作频率调节量；
根据确定的输出电压调节量对应调节功率因数校正电路的输出电压的电压值，以及根据确定的工作频率调节量对应调节谐振电路的工作频率。
可选地，所述根据比较结果分别确定功率因数校正电路的输出电压调节量以及谐振电路的工作频率调节量的步骤，具体为：
当比较结果为功率因数校正电路的工作温度大于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度小于第二预设温度阈值时，在保持充电电路总输出功率不变的情况下，根据比较结果和第一预设公式确定功率因数校正电路的输出电压调低量，以及根据比较结果和第二预设公式谐振电路的工作频率调低量；
当比较结果为功率因数校正电路的工作温度小于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度大于第二预设温度阈值时，在保持充电电路总输出功率不变的情况下，根据比较结果和第三预设公式确定功率因数校正电路的输出电压调高量，以及根据比较结果和第四预设公式确定谐振电路的工作频率调高量。
可选地，所述第一预设公式与第三预设公式相同；
所述第一预设公式为：ΔVbus＝a1*Tp2-a2*Tp1，所述a1为第一预设电压参数，所述a2为第二预设电压参数；
在比较结果为功率因数校正电路的工作温度大于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度小于第二预设温度阈值时，以及将Tp1赋值为第一预设常数参数时，将TP2赋值为第二预设常数参数，所述ΔVbus小于或等于零，所述ΔVbus为工作电压调低量；
在比较结果为功率因数校正电路的工作温度小于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度大于第二预设温度阈值时，以及将Tp1赋值为第二预设常数参数，将Tp2赋值为第一预设常数参数，所述ΔVbus大于或等于零，所述ΔVbus为工作电压调高量。
可选地，所述第二预设公式与第四预设公式相同；
所述第二预设公式为：Δfs＝b1*Tp2-b2*Tp1，所述b1为第一预设频率参数，所述b2为第二预设电压参数；
在比较结果为功率因数校正电路的工作温度大于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度小于第二预设温度阈值时，将Tp1赋值为第一预设常数参数时，以及将TP2赋值为第二预设常数参数，所述Δfs为输出电压调低量，所述Δfs小于或等于零；
在比较结果为功率因数校正电路的工作温度小于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度大于第二预设温度阈值时，将Tp1赋值为第二预设常数参数，以及将Tp2赋值为第一预设常数参数，所述Δfs为输出电压调高量，所述Δfs大于或等于零。
可选地，所述第一预设常数参数为0和1两者中的一个，所述第二预设常数参数为0和1两者中的另一个。
可选地，所述将获取的功率因数校正电路的工作温度与第一预设温度阈值进行比较，以及将获取的谐振电路的工作温度与第二预设温度阈值进行比较的步骤S210之后，还包括：
当比较结果为功率因数校正电路的工作温度大于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度大于第二预设温度阈值时，对应调节所述功率因数校正电路的输出电压的电压值和所述谐振电路的工作频率，以降低充电电路的总输出功率。
本发明还提出一种充电电路的控制器，充电电路包括用于对输入的电源信号进行功率因数校正的功率因数校正电路和对功率因数校正的电源信号进行谐振变换的谐振电路，所述充电电路的控制器包括：
存储器；
处理器；以及
存储在存储器上并可在处理器上运行的充电电路的控制程序，所述处理器执行所述充电电路的控制程序时实现如上所述的充电电路的控制方法。
本发明还提出一种充电电路，所述充电电路包括：
功率因数校正电路，用于对输入的电源信号进行功率因数校正；
谐振电路，用于对功率因数校正的电源信号进行谐振变换；以及，
如上所述的充电电路的控制器，所述充电电路的控制器分别与所功率因数校正电路和所述谐振电路连接。
可选地，所述充电电路还包括：功率因数校正控制器，分别与所述功率因数校正电路和所述充电电路的控制器通信连接，所述功率因数校正控制器用于控制所述功率因数校正电路工作；
或者，所述充电电路的控制器还包括：谐振控制器，分别与所述谐振电路和所述充电电路的控制器通信连接，所述谐振控制器用于控制所述谐振电路工作。
本发明还提出一种充电桩，所述充电桩包括充电枪以及如上所述的充电电路；
所述充电枪的电源输入端与所述充电电路的电源输出端连接。
本发明充电电路的控制方法通过获取功率因数校正电路的工作温度和谐振电路的工作温度，并根据获取的功率因数校正电路的工作温度和谐振电路的工作温度对应调节功率因数校正电路的输出电压的电压值，以及对应调节谐振电路的工作频率。本发明技术方案通过在PFC电路和LLC电路中任意一者过温时，将导致其过温的工作量转移至没有过温的另一者，以使得PFC电路和LLC电路的工作温度可处于动态平衡中，相较于现有技术而言，极大的提高了充电电路满功率输出的工作温度范围，且对于充电桩此类户外充电设备而言，显著的提高其工作稳定性及其充电效率和寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明充电电路的控制方法一实施例的步骤流程示意图；
图2为本发明充电电路的控制方法另一实施例的步骤流程示意图；
图3为本发明充电电路的控制方法又一实施例的步骤流程示意图；
图4为本发明充电电路的控制器一实施例硬件运行环境的结构示意图；
图5为本发明充电电路一实施例的电路模块示意图；
图6为本发明充电电路另一实施例的电路模块示意图；
图7为本发明充电电路的控制方法一实施例的控制策略示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
101 存储器 221 LLC控制器
102 处理器 220 LLC驱动电路
103 通信总线 C1、C2 母线电容
210 PFC电路 A1、A2 比较器
211 PFC控制器 U、V、W 三相输入端
212 PFC驱动电路 Vbus 母线电压
220 LLC电路 Vo1、Vo2 输出电压
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种充电电路的控制方法，可由充电电路的控制器来实现。
为了方便表述，本说明书中功率因数校正电路使用PFC电路、谐振电路使用LLC电路来代替表述。现有充电电路为匹配，例如电动汽车等充电负载的充电电压，会先保持其中PFC电路的输出电压不变，并将LLC电路的工作频率增大至最大工作频率，以使LLC电路对于PFC电路的输出电压的增益为固定增益，再根据充电负载所需的充电电压对PFC电路的输出电压进行调节；其中，LLC电路的工作频率为其中功率管的开关频率，例如：在将LLC电路的工作频率提高至最高工作频率后，充电电路的输出电压为1000V，而充电负载所需的充电电压为500V，再降低PFC电路的输出电压以使充电电路的输出电压达到500V。需要注意的是，LLC电路的输出电压由其输入电压(即PFC电路的输出电压)及其工作频率来决定，在其输出电压恒定的情况下，其输入电压与其工作频率具有多种方式组合，例如：当LLC电路的输出电压为650V时，LLC电路的输入电压可以是840V，其工作频率可以是100K HZ；或者，输入电压还可以是810V，工作频率还可以是90K HZ；或者，输入电压还可以是780V，工作频率还可以是80K HZ等等，即当LLC电路的输入电压增大/减小时，可通过对应调节LLC电路的工作频率来维持其输出电压恒定。
在实际使用中，PFC电路和LLC电路的工作温度主要来自其中功率管产生开关损耗时的发热，且PFC电路和LLC电路的工作温度过高会导致其中功率管损坏，进而影响充电电路的工作状态，因此需要对PFC电路和LLC电路进行过温保护。现有技术通过在检测到PFC电路和LLC电路中任意一者的工作温度过高时，强迫整个充电电路执行降额工作，即降低充电电路的额定输出功率来对二者进行过温保护，虽然可避免功率管损坏，但使得充电电路能以额定功率满功率输出的工作温度范围较小。对于充电桩此类多用于户外场合的充电设备而言，环境温度较高，对于其中充电电路工作温度范围的影响更为严重，且在执行降额工作后，充电桩的充电功率下降，十分影响充电效率及其寿命。为了进一步简化表述，本说明书中以“第一功率管”来表示功率因数校正PFC电路中的功率管，以“第二功率管”来表示LLC电路中的功率管。
为解决上述问题，参照图1至7，在本发明一实施例中，所述充电电路的控制方法包括以下步骤：
步骤S100、获取功率因数校正电路的工作温度和谐振电路的工作温度；
本实施例中，充电电路的控制器可通过与PFC电路和LLC电路本身具有的温度检测电路的输出端连接，以接入各温度检测电路输出的温度检测信号，并可通过将温度检测信号转换为数字信号后对其进行分析处理，以实时获取PFC电路和LLC电路的工作温度。在另一实施例中，也可额外设置两路温度检测电路来实现温度监控，每一温度检测电路可采用NTC电阻等温敏电阻和定值电阻构建的分压电路来实现，或者，还可采用专用的温度传感器来实现。
步骤S200、根据获取的功率因数校正电路的工作温度和谐振电路的工作温度对应调节功率因数校正电路的输出电压的电压值，以及对应调节谐振电路的工作频率。
本实施例中，充电电路的控制器中还可集成有用于比较的硬件电路或软件程序或算法，以及存储有多个预设温度阈值，以在获取PFC电路和LLC电路的工作温度后，可调用对应的预设温度阈值与对应的工作温度进行比较，来确定PFC电路和LLC电路的工作温度是否过高。
在充电电路的控制器确定此时PFC电路的工作温度过高，而LLC电路的工作温度正常时，充电电路的控制器可通过调节PFC的输出电压的电压值来使得PFC的工作温度下降，从而对PFC电路进行过温保温。而由于PFC电路的输出电压的电压值增大/减小，会导致充电电路总输出电压也对应增大/减小，针对此现象，充电电路的控制器还可对应调节LLC电路的工作频率，以使LLC电路调节后的工作频率可与PFC电路调节后的输出电压相匹配，进而使得本发明充电电路可维持总输出电压恒定。在充电电路的控制器确定此时PFC电路的工作温度正常，而LLC电路的工作温度过高时，充电电路的控制器还可通过调节PFC电路的输出电压的电压值来使得LLC电路的工作温度下降，从而对LLC电路进行过温保护。且为维持充电电路的总输出电压恒定，充电电路的控制器还可同时调节LLC电路的工作频率，以使LLC电路调节后的工作频率可与PFC电路调节后的输出电压相匹配。
在实际应用中，当调节PFC电路的输出电压来使得PFC电路的工作温度下降时，会使得第二功率管的开关损耗增大以及LLC电路的工作温度升高；当调节PFC电路的输出电压来使得LLC电路的工作温度下降时，会使得第一功率管的开关损耗增大以及PFC电路的工作温度升高。本发明充电电路的控制方法通过在PFC电路过温时，将导致PFC电路过温的工作量转移至LLC电路，以使得LLC电路承受过温部分的发热量；在LLC电路过温时，将导致LLC电路过温的工作量转移至PFC电路，以使得PFC电路承受过温部分的发热量。如此循环往复，使得PFC电路和LLC电路的工作温度可处于动态平衡中，避免了现有技术在PFC电路和LLC电路中任意一者过温时，就控制充电电路被迫执行降额工作，极大的提高了充电电路满功率输出的工作温度范围，且对于充电桩此类户外充电设备而言，有利于提高其工作稳定性以其充电效率和寿命。
参照图1至7，在本发明一实施例中，所述根据获取的功率因数校正电路的工作温度和谐振电路的工作温度对应调节功率因数校正电路的输出电压的电压值，以及对应调节谐振电路的工作频率的步骤S200，包括：
步骤S210、将获取的功率因数校正电路的工作温度与第一预设温度阈值进行比较，以及将获取的谐振电路的工作温度与第二预设温度阈值进行比较；
本实施例中，第一预设温度阈值和第二预设温度阈值可为具有一定温度裕量，且分别表征第一功率管和第二功率管被损坏的临界温度值，二者可通过多次预先实验获取，在此不做限定。充电电路的控制器可将获取的PFC电路和LLC电路的工作温度分别与第一预设温度阈值和第二预设温度阈值进行比较，并可在比较结果为PFC电路的工作温度大于第一预设温度阈值，而LLC的工作温度小于第二预设温度阈值时，确定PFC电路的工作温度过高，而LLC电路的工作温度正常；在比较结果为PFC电路的工作温度小于第一预设温度阈值，LLC的工作温度大于第二预设温度阈值时，确定PFC电路的工作温度正常，而LLC电路的工作温度过高。
步骤S220、根据比较结果分别确定功率因数校正电路的输出电压调节量以及谐振电路的工作频率调节量；
本实施例中，充电电路的控制器中可存储有多个温度差值区间、多个PFC电路的输出电压调节量和多个LLC电路的工作频率调节量，每一PFC电路的输出电压调节量和每一LLC电路的工作频率调节量可和一个温度差值区间关联存储。充电电路的控制器可在将PFC电路和LLC电路的工作温度与对应的预设温度阈值进行比较时，利用其中集成的，例如差动比较器等硬件电路和软件程序或算法来得到分别表征PFC电路工作温度与第一预设温度阈值差值的比较结果，以及表征LLC电路工作温度与第二预设温度阈值差值的比较结果。充电电路的控制器还可根据得到的各比较结果确定匹配的温度差值区间，并调用与匹配的温度差值区间对应的输出电压调节量和工作频率调节量。在另一实施例中，充电电路的控制器还可为根据表征差值的各比较结果和相应的预设公式，实时计算得到与比较结果对应的输出电压、工作频率调节量。在又一实施例中，充电电路的控制器中集成的可为单运算放大器构建的比较器，并可预存有预设输出电压调低量、预设工作频率调低量、预设输出电压调高量以及预设工作频率调高量，以在确定出PFC电路或LLC电路的工作温度过高时，可直接调用出相应的预设输出电压调节量和预设工作频率调节量来分别控制PFC电路和LLC电路工作。其中，预设输出电压调节量和预设工作频率调节量可设为一较大值，以使PFC电路和LLC电路可始终保持较好的降温效率，且如此设置还有利于降低设计成本。
步骤S230、根据确定的输出电压调节量对应调节功率因数校正电路的输出电压的电压值，以及根据确定的工作频率调节量对应调节谐振电路的工作频率。
本实施例中，充电电路的控制器可根据确定的输出电压和工作频率调节量，运行硬件电路和软件程序或算法来分别输出用于控制PFC电路和LLC电路工作的控制信号，以分别控制PFC电路将其输出电压调节与输出电压调节量对应的电压值，以及控制LLC电路将其工作频率调节与工作频率调节量对应的频率。如此，在PFC/LLC电路过温严重时，可通过使其确定一较大的输出电压/工作频率调节量来实现快速降温，而在过温不严重，可通过使其确定一较小的输出电压/工作频率调节量来实现精细降温，有利于进一步提高PFC电路和LLC电路二者动态平衡的稳定性，以及还有利于进一步提高充电电路满功率输出的温度范围的稳定性。
参照图1至7，在本发明一实施例中，所述根据比较结果分别确定功率因数校正电路的输出电压调节量以及谐振电路的工作频率调节量的步骤S220，具体为：
当比较结果为功率因数校正电路的工作温度大于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度小于第二预设温度阈值时，在保持充电电路总输出功率不变的情况下，根据比较结果和第一预设公式确定功率因数校正电路的输出电压调低量，以及根据比较结果和第二预设公式谐振电路的工作频率调低量；
当比较结果为功率因数校正电路的工作温度小于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度大于第二预设温度阈值时，在保持充电电路总输出功率不变的情况下，根据比较结果和第三预设公式确定功率因数校正电路的输出电压调高量，以及根据比较结果和第四预设公式确定谐振电路的工作频率调高量。
本实施例中，PFC电路的工作温度变化与其输出电压呈正比，即PFC电路的输出电压越小，第一功率管的损耗也就越少，PFC电路的工作温度也就越低；PFC电路的输出电压越大，第一功率管的损耗也就越大，PFC电路的工作温度也就越高。而根据功率恒定的原理，LLC电路的工作温度变化与其输入电压(即PFC电路的输出电压)呈反比，即PFC电路的输出电压越小，第二功率管的损耗也就越大，LLC电路的工作温度也就越高；PFC电路的输出电压越大，第二功率管的损耗也就越小，LLC电路的工作温度也就越低。因此，充电电路的控制器在确定PFC电路的工作温度过高，而LLC电路的工作温度正常时，确定的输出电压调节量为输出电压调低量，确定的工作频率调节量为工作频率调低量；在确定PFC电路的工作温度正常，而LLC电路的工作温度过高时，确定的输出电压调节量为输出电压调高量，确定的工作频率调节量为工作频率调高量。充电电路的控制器可根据PFC电路和LLC电路工作温度分别与第一预设温度阈值和第二预设温度阈值的比较结果，调用相应预设电压/频率参数和预设常数参数，以及可运行将调用的预设电压/频率参数以及预设常数参数按相应的预设公式进行计算的软件算法或程序，以计算出输出电压调高/低量和工作频率调高/低量。如此，可实现PFC电路和LLC电路二者温度的动态平衡，有利于提高充电电路满功率输出的工作温度范围及其使用寿命。
参照图1至7，在本发明一实施例中，所述第一预设公式与第三预设公式相同；
所述第一预设公式为：ΔVbus＝a1*Tp2-a2*Tp1，所述a1为第一预设电压参数，所述a2为第二预设电压参数；
在比较结果为功率因数校正电路的工作温度大于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度小于第二预设温度阈值时，将Tp1赋值为第一预设常数参数时，将TP2赋值为第二预设常数参数，所述ΔVbus小于或等于零，所述ΔVbus为工作电压调低量；
在比较结果为功率因数校正电路的工作温度小于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度大于第二预设温度阈值时，将Tp1赋值为第二预设常数参数，将Tp2赋值为第一预设常数参数，所述ΔVbus大于或等于零，所述ΔVbus为工作电压调高量。
本实施例中，a1、a2、Tp1以及Tp2可由多次预先实验获取，在此不做限定。充电电路的控制器中可预存有多个预设常数参数，以在确定输出电压调低量或者调高量时，可根据表征PFC电路工作温度与第一预设温度阈值差值的比较结果，从多个预设常数参数中选取对应的预设常数参数并赋值给Tp1，以及可根据表征LLC电路工作温度与第二预设温度阈值差值的比较结果，从多个预设常数参数中选取对应的预设常数参数并赋值给Tp2。需要注意的是，本实施例中，在确定输出电压调低量时Tp1和TP2两者的赋值，与在确定输出电压调高量时Tp1和TP2两者的赋值相反。还需要注意的是，a1、a2、Tp1以及Tp2，4个参数可分别为正数、负数或者0中的一种或多种组合，在此不做限定，但a1、a2、Tp1以及Tp2的具体取值需要在确定输出电压调低量时，满足a1与Tp1的乘积结果小于或等于a2*Tp2的乘积结果，即此时ΔVbus的值小于等于0；在确定输出电压调高量时，满足a1与Tp1的乘积结果大于或等于a2*Tp2的乘积结果，即此时ΔVbus的值大于等于0。可以理解的是，在其他可选实施例中，第一预设公式和第三预设公式还可为不同公式，以实现PFC电路更为精准的输出电压调节。本发明技术方案通过将第一预设公式和第三预设公式设置为相同，且通过将在计算第一预设公式和第三预设公式时TPI和TP2的赋值逻辑设置为相反，使得ΔVbus具有多个调节档位，从而可实现对PFC电路的多档位降温保护，有利于提高PFC电路温度保护的精度以及降低第一功率管过温损害的概率，且还可降低设计成本及难度。
参照图1至7，在本发明一实施例中，所述第二预设公式与第四预设公式相同；
所述第二预设公式为：Δfs＝b1*Tp2-b2*Tp1，所述b1为第一预设频率参数，所述b2为第二预设电压参数；
在比较结果为功率因数校正电路的工作温度大于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度小于第二预设温度阈值时，将Tp1赋值为第一预设常数参数时，将TP2赋值为第二预设常数参数，所述Δfs为输出电压调低量，所述Δfs小于或等于零；
在比较结果为功率因数校正电路的工作温度小于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度大于第二预设温度阈值时，将Tp1赋值为第二预设常数参数，将Tp2赋值为第一预设常数参数，所述Δfs为输出电压调高量，所述Δfs大于或等于零。
本实施例中，b1和b2可由多次预先实验获取，在此不做限定。充电电路的控制器中还可在确定工作频率调低量或者调高量时，可根据表征PFC电路工作温度与第一预设温度阈值差值的比较结果，从多个预设常数参数中选取对应的预设常数参数并赋值给Tp1，以及可根据表征LLC电路工作温度与第二预设温度阈值差值的比较结果，从多个预设常数参数中选取对应的预设常数参数并赋值给Tp2。需要注意的是，本实施例中，在确定工作频率调低量时Tp1和TP2两者的赋值，与在确定工作频率调高量时Tp1和TP2两者的赋值相反。b1和b2可分别为正数、负数或者0中的一种或多种组合，在此不做限定，但b1、b2、Tp1以及Tp2的具体取值需要在确定工作频率调低量时，满足b1与Tp1的乘积结果小于或等于b2*Tp2的乘积结果，即此时Δfs的值小于等于0；在确定工作频率调高量时，满足b1与Tp1的乘积结果大于或等于b2*Tp2的乘积结果，即此时Δfs的值大于等于0。可以理解的是，在其他可选实施例中，第二预设公式和第四预设公式还可为不同公式，以实现LLC电路更为精准的工作频率调节。本发明技术方案通过将第二预设公式和第四预设公式设置为相同，且通过将在计算第二预设公式和第四预设公式时TPI和TP2的赋值逻辑设置为相反，使得Δfs1具有与ΔVbus1相同数量的调节档位，从而可实现对LLC电路的多档位降温保护，有利于提高LLC电路温度保护的精度以及降低第二功率管过温损害的概率，且还有利于进一步降低设计成本。
参照图1至7，在本发明一实施例中，所述第一预设常数参数为0和1两者中的一个，所述第二预设常数参数为0和1两者中的另一个。
本实施例中具有两种赋值方案，第一种：第一预设常数参数赋值为1时，第二预设常数参数赋值为0时；第二种：第一预设常数参数赋值为0时，第二预设常数参数赋值为1时。在采用第一种方案时，在确定输出电压调低量和工作频率调低量，且a2和b2不为负数时，可保证ΔVbus1和Δfs1均小于伙等于0；在确定输出电压调高量和工作频率调高量，且a1和b1均不为负数时，可保证ΔVbus2和Δfs2均大于0，即此时a1、a2、b1和b2均可设置为非复数，有利于进一步降低设计成本。
参照图1至7，在本发明一实施例中，所述将获取的功率因数校正电路的工作温度与第一预设温度阈值进行比较，以及将获取的谐振电路的工作温度与第二预设温度阈值进行比较的步骤S210之后，还包括：
步骤240、当比较结果为功率因数校正电路的工作温度大于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度大于第二预设温度阈值时，对应调节所述功率因数校正电路的输出电压的电压值和所述谐振电路的工作频率，以降低充电电路的总输出功率。
本实施例中，当比较结果为PFC电路的工作温度大于第一预设温度阈值，且LLC的工作温度大于第二预设温度阈值时，充电电路的控制器可确定此时PFC电路和LLC电路的工作温度均过高，但此时无法将PFC电路或者LLC电路的工作温度转移至另一者承受。针对此问题，充电电路的控制器可在确定PFC电路和LLC电路的工作温度均过高时，控制充电电路执行降额工作，以使得此时充电电路的额定输出功率降低，并使得PFC电路和LLC电路二者的工作温度下降。在本实施例中，降额工作包括但不限于：调节PFC电路的输出电压来降低其输出功率，以及调节LLC电路的工作频率来降低其输出功率。可以理解的是，步骤240只需在步骤210之后即可。如此，可将第一功率管和第二功率管因过温损害的概率降至最低，显著的提高了充电电路的使用寿命及其充电稳定性。
本发明还提出一种充电电路的控制器，可以用于充电电路中。
充电电路包括用于对输入的电源信号进行功率因数校正的功率因数校正电路和对功率因数校正的电源信号进行谐振变换的谐振电路，所述充电电路的控制器包括：
存储器101；
处理器102；以及
存储在存储器101上并可在处理器上运行的充电电路的控制程序，所述处理器102执行所述充电电路的控制程序时实现如上所述的充电电路的控制方法。
本实施例中，存储器101可以为高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器，存储器101可选的还可以是独立于前述控制装置的存储装置；处理器102可以为CPU。存储器101和处理器102之间以通信总线103连接，该通信总线103可以是UART总线或I2C总线。可以理解的是，控制器中还可设置有其他的相关程序，以驱动充电电路中其他的功能单元及模块工作。
本发明还提出一种充电电路。
参照图1至7，在本发明一实施例中，所述充电电路包括：
功率因数校正电路210，用于对输入的电源信号进行功率因数校正；
谐振电路220，用于对功率因数校正的电源信号进行谐振变换；以及，
如上所述的充电电路的控制器，所述充电电路的控制器分别与所功率因数校正电路210和所述谐振电路220连接。
本实施例中，PFC电路210可采用电感元件、开关器件、二极管等分立的电子器件构建组成；其中，开关器件即为本申请中所记载第一功率管，可为IGBT或者MOSFET种的一种或多种组合。PFC电路210中可包括整流电路和电压变换电路，第一功率管可设于电压变换电路中；PFC电路210的输入端，即图6中的U、V、W三相输入端可接入市电电网等交流电源输出的三相交流电压形式的电源信号，并输出至整流电路进行整流变换，以将交流电压整流为直流电压后再输出至其中的电压变换电路，以进行相应的升压或降压变换后输出。
LLC电路220可由开关器件、变压器、二极管、电阻以及电容等分立的电子器件来构建实现；其中开关器件即为本申请中所记载的第二功率管，同样可为IGBT或者MOSFET种的一种或多种组合。LLC电路220可经正、负电压母线接入PFC电路210输出的直流电压，以及可通过控制其中各功率管的开关频率来对该直流电压进行调压，并可将调压后的直流电压作为充电电路的输出电压Vo输出。可以理解的是，LLC电路220后还可设有斩波电路等调制电路，用以将LLC电路220输出的电压经斩波等调制处理后，再作为充电电路的输出电压Vo输出。在图6所示实施例中，Vbus为母线电压，也为PFC电路210的输出电压；LLC电路220的数量为两路，两路LLC电路220为串联设置，其中第一路LLC电路220的正极输入端与正电压母线(图6中的“+”)连接，第二路LLC电路220的负极输入端与负电压母线(图6中的“-”)连接，而正、负电压母线之间设有彼此串联的两个母线电容(C1、C2)，且两个母线电容的公共点分别与第一路LLC电路220的负极输入端和第二路LLC电路220的正极输入端连接；其中，母线电容(C1、C2)用于为两路LLC电路220提供纯净的直流电压。在图6所示实施例中，其中一路LLC电路220的输出电压为Vo1，另一路LLC电路220的输出电压为Vo2，Vo1和Vo2可经输出串/并联继电器输出至充电负载中的电池。在另一可选实施例中，两路LLC电路220还可并联设置。
由于充电电路包括上述充电电路的控制器；所述充电电路的控制器的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在充电电路中使用了上述充电电路的控制器，因此，该充电电路的实施例包括上述充电电路的控制器全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。其中，充电电路的控制器用于控制PFC电路210和LLC电路220工作。
参照图1至7，在本发明一实施例中，所述充电电路还包括：功率因数校正控制器，分别与所述功率因数校正电路和所述充电电路的控制器通信连接，所述功率因数校正控制器用于控制所述功率因数校正电路工作；
或者，所述充电电路的控制器还包括：谐振控制器，分别与所述谐振电路和所述充电电路的控制器通信连接，所述谐振控制器用于控制所述谐振电路工作。
为简化说明，本说明书中功率因数校正控制器使用PFC控制器211、谐振电控制器使用LLC控制器221来代替表述。PFC控制器211和LLC控制器221可采用MCU、DSP或者FPGA等微处理器来实现，或者还可采用专用的主控芯片来实现。当充电电路还包括PFC控制器211的时，充电电路的控制器可通过PFC控制器211来获取PFC电路210中温度检测电路输出的温度检测信号，并可将确定的输出电压调高量或输出电压调低量反馈输出至PFC电路210，以使PFC控制器211控制PFC电路210的输出电压对应升高或降低，相当于此时充电电路的控制器与LLC控制器221集成为一体。当充电电路还包括LLC控制器221的时，充电电路的控制器可通过LLC控制器221来获取LLC电路220中温度检测电路输出的温度检测信号，并可将确定的输出电压调高量或输出电压调低量反馈输出至LLC电路220，以使LLC控制器221控制LLC电路220的输出电压对应升高或降低，相当于充电电路的控制器与PFC控制器211集成为一体。
在图7所示实施例中，充电电路的控制器可与PFC控制器211或者LLC控制器221一体集成设置，在此以充电电路的控制器与LLC控制器221一体集成设置为例进行解释说明。在该实施例中，Temp1可为PFC中温度检测电路输出的第一温度检测信号，Tref1可为第一预设温度阈值，Temp1可为LLC中温度检测电路输出的第二温度检测信号，Tref2可为第二预设温度阈值；比较器A1的同相输入端可接入Temp1，其反向输入端可接入Tref1，用以将Temp1与Tref1进行比较，并可在Temp1大于Tref1时输出高电平信号，而在Temp1小于Tref1时输出低电平信号。比较器A2的同相输入端可接入Temp2，其反向输入端可接入Tref2，用以将Temp2与Tref2进行比较，并可在Temp2大于Tref2时输出高电平信号，而在Temp2小于Tref2时输出低电平信号。PFC控制器211可将比较器A1的输出信号通信传输至LLC控制器221，以使LLC控制器221可根据比较器A1和比较器A2的输出信号判断PFC电路和LLC电路的温度状态，并确定相应的输出电压调低/高量和工作频率调低/高量。LLC控制器221可将确定的输出电压调低/高量再返回输出至PFC控制器211，以使PFC控制器211可控制PFC驱动电路212驱动PFC电路对应升高/降低其输出电压值，以及可直接控制LLC驱动电路222驱动LLC电路对应升高/降低其工作频率。由于充电电路的控制器与PFC控制器211一体集成设置时的工作原理和逻辑可参照上述实施例，因此在此不做赘述。当然，可以理解的是，比较器(A1、A2)还可分别集成于PFC控制器211和LLC控制器221中。
在另一可选实施例中，充电电路不包括PFC控制器211和LLC控制器221，即此时PFC控制器211和LLC控制器221均集成于充电电路的控制器中。在又一可选实施例中，充电电路包括PFC控制器211和LLC控制器221，即此时充电电路的控制器、PFC控制器211和LLC控制器221三者为独立设置，且三者中两两之间相互通信连接。在实际生成应用中，充电电路通常采用PFC控制器211和LLC控制器221独立设置的设计构思，但PFC控制器211和LLC控制器221通常为不同的设计团队所设计，为了方便与其他团队设计的控制器通信以及降低程序设计成本，现有PFC控制器211和LLC控制器221只能判断自身对应的PFC或LLC电路是否过温，且在识别出过温时，只能控制自身对应的PFC210或者LLC电路220进行降额工作，以及与另一控制器通信来触发另一控制器控制其对应的电路进行降额工作。而本申请技术方案则克服了上述行业内的设计弊病，通过联动PFC控制器211和LLC控制器221，可更为合理的控制PFC电路210和LLC电路220的工作温度，极大的提高了充电电路满功率输出的温度范围及其使用寿命。
本发明还提出一种充电桩本体，该充电桩本体包括充电枪和充电电路，该充电电路的具体结构参照上述实施例，由于本充电桩本体采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，充电枪的电源输入端与充电电路的电源输出端连接。
充电枪的电源输入端可接入充电电路输出的输出电压Vo，并用以在***电动汽车等充电负载的充电接口时，为充电负载中的电池充电。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种充电电路的控制方法，充电电路包括用于对输入的电源信号进行功率因数校正的功率因数校正电路和对功率因数校正的电源信号进行谐振变换的谐振电路，其特征在于，所述充电电路的控制方法包括以下步骤：
获取功率因数校正电路的工作温度和谐振电路的工作温度；
将获取的功率因数校正电路的工作温度与第一预设温度阈值进行比较，以及将获取的谐振电路的工作温度与第二预设温度阈值进行比较；
当比较结果为功率因数校正电路的工作温度大于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度小于第二预设温度阈值时，在保持充电电路总输出功率不变的情况下，根据比较结果和第一预设公式确定功率因数校正电路的输出电压调低量，以及根据比较结果和第二预设公式确定谐振电路的工作频率调低量；
当比较结果为功率因数校正电路的工作温度小于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度大于第二预设温度阈值时，在保持充电电路总输出功率不变的情况下，根据比较结果和第三预设公式确定功率因数校正电路的输出电压调高量，以及根据比较结果和第四预设公式确定谐振电路的工作频率调高量；
根据确定的输出电压调节量对应调节功率因数校正电路的输出电压的电压值，以及根据确定的工作频率调节量对应调节谐振电路的工作频率。
2.如权利要求1所述的充电电路的控制方法，其特征在于，所述第一预设公式与第三预设公式相同；
所述第一预设公式为：ΔVbus=a1*Tp2-a2*Tp1，所述a1为第一预设电压参数，所述a2为第二预设电压参数；
在比较结果为功率因数校正电路的工作温度大于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度小于第二预设温度阈值时，以及将Tp1赋值为第一预设常数参数时，将TP2赋值为第二预设常数参数，所述ΔVbus小于或等于零，所述ΔVbus为工作电压调低量；
在比较结果为功率因数校正电路的工作温度小于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度大于第二预设温度阈值时，以及将Tp1赋值为第二预设常数参数，将Tp2赋值为第一预设常数参数，所述ΔVbus大于或等于零，所述ΔVbus为工作电压调高量。
3.如权利要求1所述的充电电路的控制方法，其特征在于，所述第二预设公式与第四预设公式相同；
所述第二预设公式为：Δfs=b1*Tp2-b2*Tp1，所述b1为第一预设频率参数，所述b2为第二预设电压参数；
在比较结果为功率因数校正电路的工作温度大于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度小于第二预设温度阈值时，将Tp1赋值为第一预设常数参数时，以及将TP2赋值为第二预设常数参数，所述Δfs为输出电压调低量，所述Δfs小于或等于零；
在比较结果为功率因数校正电路的工作温度小于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度大于第二预设温度阈值时，将Tp1赋值为第二预设常数参数，以及将Tp2赋值为第一预设常数参数，所述Δfs为输出电压调高量，所述Δfs大于或等于零。
4.如权利要求2或3所述的充电电路的控制方法，其特征在于，所述第一预设常数参数为0和1两者中的一个，所述第二预设常数参数为0和1两者中的另一个。
5.如权利要求1所述的充电电路的控制方法，其特征在于，所述将获取的功率因数校正电路的工作温度与第一预设温度阈值进行比较，以及将获取的谐振电路的工作温度与第二预设温度阈值进行比较的步骤之后，还包括：
当比较结果为功率因数校正电路的工作温度大于第一预设温度阈值，且谐振电路的工作温度大于第二预设温度阈值时，对应调节所述功率因数校正电路的输出电压的电压值和所述谐振电路的工作频率，以降低充电电路的总输出功率。
6.一种充电电路的控制器，充电电路包括用于对输入的电源信号进行功率因数校正的功率因数校正电路和对功率因数校正的电源信号进行谐振变换的谐振电路，其特征在于，所述充电电路的控制器包括：
存储器；
处理器；以及
存储在存储器上并可在处理器上运行的充电电路的控制程序，所述处理器执行所述充电电路的控制程序时实现如权利要求1-5任一项所述的充电电路的控制方法。
7.一种充电电路，其特征在于，所述充电电路包括：
功率因数校正电路，用于对输入的电源信号进行功率因数校正；
谐振电路，用于对功率因数校正的电源信号进行谐振变换；以及，
如权利要求6所述的充电电路的控制器，所述充电电路的控制器分别与所功率因数校正电路和所述谐振电路连接。
8.如权利要求7所述的充电电路，其特征在于，所述充电电路还包括：功率因数校正控制器，分别与所述功率因数校正电路和所述充电电路的控制器通信连接，所述功率因数校正控制器用于控制所述功率因数校正电路工作；
或者，所述充电电路的控制器还包括：谐振控制器，分别与所述谐振电路和所述充电电路的控制器通信连接，所述谐振控制器用于控制所述谐振电路工作。
9.一种充电桩，其特征在于，所述充电桩包括充电枪以及如权利要求7-8任意一项所述的充电电路；
所述充电枪的电源输入端与所述充电电路的电源输出端连接。
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