CN115742800A - 一种充电装置、充电堆和充电*** - Google Patents

Abstract

本申请提供一种充电装置、充电堆和充电***。充电装置包括多个功率模块、开关模块、第一充电端口和第二充电端口；多个功率模块中每个功率模块基于整数个功率单元得到，其中至少存在两个功率模块的功率不同；第二充电端口的最大输出功率大于第一充电端口的最大输出功率；开关模块用于将多个功率模块中的至少两个功率模块的输出电能提供给第一充电端口，和将多个功率模块中功率不同的两个或两个以上功率模块的输出电能提供给第二充电端口，两个或两个以上功率模块与第二充电端口的两个充电端口母线连接且任一个功率模块连接两个充电端口母线中的一个。本申请可通过不同充电端口输出不同功率以满足不同充电需求，并减少开关数量，提高开关利用率。

Description

一种充电装置、充电堆和充电***

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种充电装置、充电堆和充电***。

背景技术

随着电动汽车保有量的不断增加，电动汽车的续航能力和充电过程逐渐成为电动汽车行业关注的核心问题。电动汽车的充电方式包括快充、慢充、无线充电、有线充电等多种不同方式，具体可以利用充电桩、换电站等装置为电动汽车充电。传统的充电桩中的功率模块(包括功率转换单元)为电动汽车提供的充电功率是固定的，这种充电桩充电速度慢，利用率低，无法满足电动汽车的各种充电功率需求。充电堆是一种创新型充电设备，可将充电站内多个功率模块集中在一起，按照电动汽车实际需要的充电功率对功率模块进行动态分配，通过多个充电端口为多辆电动汽车同时充电，充电堆可提高充电功率和充电灵活性。充电堆中的多个功率模块和多个充电端口通过多个切换开关进行相互连接，控制切换开关的导通或断开可实现将部分功率模块的功率提供给对应的充电端口。

本申请的发明人在研究和实践过程中发现，目前存在一种全矩阵充电堆，该充电堆中包括多个充电端口和多个功率模块，每个充电端口均通过多个开关分别与每个功率模块连接。此全矩阵式充电堆可通过多个充电端口分别输出不同功率的电能，以满足不同电动汽车的充电需求，但需要的开关数量较多，开关利用率低。

发明内容

本申请提供了一种充电装置、充电堆和充电***，充电装置可通过不同的充电端口提供不同的功率以满足不同电动汽车的充电需求，并减少开关数量，提高开关利用率。

第一方面，本申请提供了一种充电装置，包括：多个功率模块、开关模块、第一充电端口和第二充电端口；该多个功率模块中至少存在两个功率模块的功率不同，该多个功率模块中每个功率模块基于整数个功率单元得到；该第二充电端口的最大输出功率大于该第一充电端口的最大输出功率；该第二充电端口具有两个充电端口母线；该开关模块用于将该多个功率模块中的至少两个功率模块的输出电能提供给该第一充电端口，以及用于将该多个功率模块中的两个或两个以上功率模块的输出电能提供给该第二充电端口；该两个或两个以上功率模块中存在至少两个功率模块的功率不同，该两个或两个以上功率模块与该第二充电端口的两个充电端口母线连接，且该两个或两个以上功率模块中的任一个功率模块连接该两个充电端口母线中的一个充电端口母线。其中，第一充电端口和第二充电端口均属于用于输出电能给待充电设备(如电动汽车)充电的充电端口，每个充电端口可对应一个直接连接待充电设备的充电设备(如充电枪)。多个功率模块中每个功率模块均具有一个输出母线，该功率模块通过其输出母线输出的功率可以是固定的，其中至少存在两个功率模块的功率不同。每个功率模块可基于整数个功率单元得到。那么每个功率单元的功率可为功率单元的整数倍。例如，假设功率单元的功率为40kw，多个功率模块的功率可以分别为40kw、80kw、120kw等，本申请不作限制。充电端口的最大输出功率等于与该充电端口连接的所有功率模块的功率总和。本申请中，第一充电端口可以具有一个充电端口母线。第二充电端口可以具有两个充电端口母线。不同的功率模块可通过第二充电端口的两个充电端口母线与该第二充电端口连接，形成两路并联，为第二充电端口提供电能。

在本申请中，通过最大输出功率不同的第一充电端口和第二充电端口为待充电设备提供电能，可提供不同的充电模式，满足不同汽车的各种充电需求。多个功率模块中存在至少两个功率模块的功率不同，每个功率模块基于整数个功率单元得到，即各个功率模块的功率均是功率单元的功率的整数倍，将这些功率模块进行组合后为第一充电端口和第二充电端口提供电能输出，可以实现充电功率的柔性分配，并使得第二充电端口达到需要的最大输出功率时连接的开关数量更少，可提高开关利用率。

在一种可行的实施方式中，上述多个功率模块包括x个第一功率模块和y个第二功率模块，上述第二功率模块的功率大于上述第一功率模块的功率，x为正偶数，y为正整数；上述开关模块中包括第一开关和第二开关，第一开关用于连接上述第一功率模块的输出母线与第一充电端口或第二充电端口，第二开关用于连接上述第二功率模块的输出母线与上述第一充电端口或第二充电端口。在本申请中，开关模块可分别通过多个第一开关、第二开关将第一功率模块、第二功率模块的电能提供给各充电端口，实现功率模块的共享，可提高开关利用率，提高充电利用率。

在一种可行的实施方式中，上述第一充电端口连接的开关包括m个上述第一开关和n个上述第二开关，上述第一充电端口通过上述m个第一开关连接上述m个第一功率模块，以及通过上述n个第二开关连接上述n个第二功率模块；上述m为小于或等于上述x的正偶数，上述n为小于或等于上述y的整数。上述第一充电端口的最大输出功率小于上述x个第一功率模块与上述y个第二功率模块的功率总和。在本申请中，第一充电端口可以通过其连接的m个第一开关和n个第二开关分别获得对应数量的第一功率模块和第二功率模块的功率，控制这些开关导通或关断可以输出不同的功率，实现充电功率的柔性分配，可满足不同电动汽车的充电需求，充电灵活性高，适应性高。

在一种可行的实施方式中，上述充电装置包括至少两个充电模组，每个充电模组包括上述x个第一功率模块和上述y个第二功率模块；上述第一充电端口通过上述开关模块连接上述至少两个充电模组中任一个充电模组中的至少两个第一功率模块，上述第二充电端口通过上述开关模块连接上述至少两个充电模组中的至少两个第一功率模块和至少两个第二功率模块；其中，上述第一充电端口的最大输出功率小于一个上述充电模组的功率，上述第二充电端口的最大输出功率大于一个上述充电模组的功率。在本申请中，充电装置中多个充电模组中两个充电模组中的功率模块一起为第二充电端口提供电能，可以通过第二充电端口输出更大的充电功率，提供多种不同的充电方式，充电灵活性高，可以提高充电利用率。另外，由于多个充电模组结构相同，可以降低装置组装难度。

在一种可行的实施方式中，上述第二充电端口的最大输出功率小于或等于两个上述充电模组的功率总和；上述至少两个充电模组包括两个目标充电模组，上述第二充电端口连接的开关包括2u个上述第一开关和2v个上述第二开关，上述u为小于或等于上述x的正偶数，上述v为小于或等于上述y的正整数；上述第二充电端口通过上述2u个第一开关连接上述两个目标充电模组中每个目标充电模组包括的u个第一功率模块，以及通过上述2v个第二开关连接上述两个目标充电模组中每个目标充电模组包括的v个第二功率模块。其中，一个充电模组的功率等于该充电模组中包括的多个功率模块的功率总和。在本申请中，第二充电端口从两个充电模组中获得电能以实现较大的功率输出，该连接方式需要的开关数量不多，可以节省开关数量，提高开关利用率。

在一种可行的实施方式中，上述开关模块还包括第三开关，上述第三开关用于连接上述第二充电端口和上述至少两个充电模组中的两个充电模组包括的功率模块的输出母线；上述第二充电端口连接的开关还包括1个上述第三开关，上述第二充电端口还通过上述1个第三开关连接上述两个目标充电模组。在本申请中，利用第三开关即可控制是否将一个充电模组的功率模块的电能提供第二充电端口，这样可在使第二充电端口达到较大功率输出的情况下减少开关数量，并提高充电灵活度。

在一种可行的实施方式中，上述至少两个充电模组包括三个充电模组，上述充电装置包括两个上述第二充电端口，上述开关模块包括两个上述第三开关，上述两个第二充电端口中一个第二充电端口通过一个上述第三开关连接上述三个充电模组中的两个充电模组。在本申请中，通过控制两个第三开关的导通或断开，可以使得三个充电模组中位于中间位置的充电模组(也可称为第二个充电模组)可以与第一个充电模组组合，或者与第三个充电模组组合，实现为第一个充电模组对应的第二充电端口或第三个充电模组对应的第二充电端口提供电能，可提高功率模块的共享程度，减少开关数量。

在一种可行的实施方式中，上述多个功率模块还包括z个第三功率模块，上述z为正整数；上述第三功率模块的功率大于上述第二功率模块的功率；上述第二充电端口还连接上述多个功率模块中的至少两个第一功率模块、至少一个第二功率模块和至少一个第三功率模块。其中，第二功率模块和第一功率模块均基于整数个功率单元得到，第三功率模块也基于整数个功率单元得到。例如，第一功率模块、第二功率模块的功率、第三功率模块的功率可分别为功率单元的功率的1倍、2倍、3倍。当功率单元的功率为40kw时，第三功率模块的功率可为120kw。在本申请中，通过更多不同功率的功率模块的组合，能为第二充电端口提供更大的功率，使得第二充电端口获得较大输出功率时需要连接的开关数量变少，减少开关数量。

在一种可行的实施方式中，上述充电装置还包括第三充电端口，上述三充电端口的最大输出功率大于上述第一充电端口的最大输出功率，且小于上述第二充电端口的最大输出功率；上述第三充电端口通过开关模块连接至少两个功率模块，该至少两个功率模块包括上述第一功率模块、上述第二功率模块和上述第三功率模块中的至少两种类型的功率模块。也就是说，第三充电端口的最大输出功率介于第一充电端口的最大输出功率和第二充电端口的最大输出功率之间，示例性的，在第一充电端口提供160kw的“快充”、第二充电端口提供480kw的“超充”时，第三充电端口可以提供200kw的“快充”。在本申请中，充电装置可以通过更多类型的充电端口输出不同的功率给电动汽车充电，可满足不同电动汽车的充电需求，兼容多种充电方式，充电灵活性高，适应性高，可提高充电利用率。

在一种可行的实施方式中，上述开关模块还包括第四开关，上述第四开关用于连接上述第三功率模块的输出母线与第二充电端口或第三充电端口，上述第三充电端口的最大输出功率小于上述x个第一功率模块与所述z个第三功率模块的功率总和；上述第三充电端口连接的开关包括s个上述第一开关和t个上述第四开关，上述第三充电端口通过上述s个第一开关连接上述s个第一功率模块，以及通过上述t个第四开关连接上述t个第三功率模块；上述s为大于1且小于或等于上述x的偶数，上述t为小于或等于上述z的整数。在本申请中，通过多个第一开关和第四开关连接第一功率模块、第三功率模块和第三充电端口，由于第三功率模块的功率大于第一功率模块和第二功率模块的功率，因此在保证可柔性分配功率的同时减少开关数量。另外，第三充电端口与第一充电端口连接的功率模块尽量不同，可减少对它们各自连接的电动汽车的充电体验的相互影响，可同时为多辆电动汽车充电。

在一种可行的实施方式中，上述第二充电端口的最大输出功率大于或等于上述x个第一功率模块和上述y个第二功率模块的功率总和；上述第二充电端口连接的开关包括u个上述第一开关、v个上述第二开关和w个上述第四开关，上述第二充电端口通过上述u个第一开关连接上述u个第一功率模块，通过上述v个第二开关连接上述v个第二功率模块，以及通过上述w个第四开关连接上述w个第三功率模块；上述u为大于1且小于或等于上述x的偶数，上述v为大于或等于1且小于或等于上述y的整数，上述w为小于或等于上述z的整数。在本申请中，第二充电端口分别从充电装置包括的三种功率不同的功率模块中获得电能，利用较少的开关即可实现较大的功率输出，可提高开关利用率，降低电路成本，降低***故障率。另外，第二充电端口尽量连接多种类型不同的功率模块，可以提高充电装置的可靠性，提高充电灵活性。

第二方面，本申请还提供了一种充电堆，该充电堆包括充电枪和第一方面及第一方面任一种可能实施方式提供的充电装置，该充电枪连接该充电装置与待充电设备。在本申请中，基于上述第一方面提供的充电装置可通过不同的充电端口提供不同的功率，满足不同电动汽车的充电需求，且在实现功率的柔性分配的同时能减少开关数量，提高开关利用率。

第三方面，本申请还提供了一种充电***，该充电***包括待充电设备和第二方面提供的充电堆，该待充电设备与该充电堆连接。在本申请中，基于上述第一方面提供的充电装置可通过不同的充电端口提供不同的功率，满足不同电动汽车的充电需求，且在实现功率的柔性分配的同时能减少开关数量，提高开关利用率。

附图说明

图1为充电装置的架构图；

图2为本申请提供的充电装置的一应用场景示意图；

图3为本申请提供的充电装置的一结构示意图；

图4为本申请提供的充电装置的另一结构示意图；

图5为本申请提供的充电装置的又一结构示意图；

图6为本申请提供的充电装置的又一结构示意图；

图7为本申请提供的充电装置的又一结构示意图；

图8为本申请提供的充电装置的又一结构示意图；

图9为本申请提供的充电装置的又一结构示意图；

图10为本申请提供的充电装置的又一结构示意图；

图11为本申请提供的充电装置的又一结构示意图；

图12为本申请提供的充电装置的又一结构示意图；

图13为本申请提供的充电装置的又一结构示意图；

图14为本申请提供的充电装置的又一结构示意图。

具体实施方式

为了解决电动汽车的大功率充电问题以及长续航问题，电动汽车行业中可以利用充电堆这种创新型充电设备为电动汽车充电。充电堆可以将多个功率模块(包括功率转换单元)集中在一起，按照电动汽车实际需要的充电功率对功率模块进行动态分配，通过多个充电端口为多辆电动汽车同时充电，提高充电功率和充电灵活性。也就是说，在充电堆中包括的功率模块的数量有限的情况下，通过共享功率模块和动态分配算法为多个充电端口提供电能输出，可实现同时为多个电动汽车充电。请参见图1，图1为充电装置的架构图。如图1所示，图1中三种不同的充电架构均可以通过共享功率模块，将这些功率模块提供的电能通过多个充电端口输出以实现同时为多个电动汽车充电。具体的，充电堆内多个功率模块和多个充电端口通过多个开关(也可称为切换开关或投切开关)构成的矩阵式的开关模块连接。各种不同类型的充电堆中包括的开关模块结构不同。目前存在一种全矩阵充电堆，该充电堆中包括多个充电端口和多个功率模块，每个充电端口均通过多个开关分别与每个功率模块连接。此全矩阵式充电堆可通过多个充电端口分别输出不同功率的电能，但需要的开关数量较多，开关利用率低。

本申请提供一种充电装置，通过最大输出功率不同的第一充电端口和第二充电端口为待充电设备提供电能，可提供不同的充电模式，满足不同汽车的各种充电需求。多个功率模块中存在至少两个功率模块的功率不同，每个功率模块基于整数个功率单元得到，即各个功率模块的功率均是功率单元的功率的整数倍，将这些功率模块进行组合后为第一充电端口和第二充电端口提供电能输出，可以实现充电功率的柔性分配，并使得第二充电端口达到需要的最大输出功率时连接的开关数量更少，可提高开关利用率。不同充电端口均可与各种共享的功率模块连接，可以提高开关利用率，进而节省成本，降低充电装置的故障率。

参见图2，图2为本申请提供的充电装置的一应用场景示意图。如图2所示，该充电装置可以应用于分体式非车载充电机、充电堆等，用于为电动汽车等待充电设备充电。该充电装置可以包括充电堆本体(也称充电主机)和充电柱(也称充电终端)。可理解的，本申请中提到的充电堆本体可以是指狭义上的充电堆，由充电堆本体、充电柱等构成的充电装置可属于广义上的充电堆。具体的，充电堆本体可以是用于安放所有功率转换单元以及各种配电单元的结构体，充电柱可以是用于在停车位周围连接和放置充电枪，以及进行支付显示的结构体。充电堆本体分别连接电源和充电柱，充电柱通过充电枪等设备连接电动汽车。其中，电源可以包括公共电网、储能电池等，储能电池中的电能可以由储能变流器(PowerControl System,PCS)对公共电网提供的电能进行变换后得到，上述电源为充电堆本体提供的电能可以为直流电能或交流电能。充电堆本体中包括主控制器、多个功率转换单元和开关模块(也称为投切矩阵)，充电柱中包括充电端口和分控制器，每个充电端口可对应一个充电枪，以提供电能给一个停车位上的电动汽车。上述多个功率转换单元可以包括直流(Direct Current,DC)/DC转换单元(在图2-图14中简称DC/DC)和交流(AlternatingCurrent,AC)/DC转换单元(图2中简称AC/DC)。充电堆本体中的功率转换单元可用于对电源输入的电能进行功率转换后得到该功率转换单元对应功率的电能，充电堆本体中的开关模块基于主控制器的控制，将充电堆本体中的部分或全部功率转换单元输出的电能组合后输出至充电柱，充电柱用于将充电堆本体输出的电能通过充电端口和充电枪提供给电动汽车，以满足电动汽车的充电需求。充电柱中的分控制器可获得电动汽车的充电需求，并将其传输至充电堆本体中的主控制器，该主控制器基于该充电需求控制开关模块中的各个开关器件的工作状态(导通或者断开)，以对多个功率转换单元输出的电能进行调度，动态分配给各充电端口。其中，充电堆本体中的开关模块与主控制器可以通过控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线进行通信，充电堆本体中的主控制器与充电柱的通信方式可以为快速以太网(Fast Ethernet,FE)通信，或者还可以采用其他通信方式，本申请对此不作限制。可理解的，该充电堆本体中还可以包括多个投切控制板，一个投切控制板用于控制开关模块中一个开关的导通或断开，该多个投切控制板可以与充电堆本体中的主控制器和充电柱中的分控制器进行信息交互，并基于充电堆本体中的主控制器的控制对开关模块中的开关进行控制。

在如图2所示的应用场景中，充电装置的工作原理为：(1)充电柱中的分控制器获取与该充电柱对应的充电枪连接的电动汽车的充电信息，并将其上报给充电堆本体中的主控制器。其中，电动汽车的充电信息包括电池管理***(Battery Management System,BMS)状态信息和充电需求等信息。(2)充电堆本体中的主控制器基于上述电动汽车的充电信息、充电堆本体中的各功率转换单元的工作情况、充电堆本体中的开关模块和各投切控制板的工作情况，获得合适的功率转换单元的调度信息，为充电柱中的充电端口提供电能。(3)充电堆本体中的主控制器基于预设算法确定需要调度的功率转换单元和开关，按照输出顺序对各功率转换单元进行调度，并控制各投切控制板对各开关进行投切。其中，上述预设算法可以为基于最短路径的决策寻优算法等。(4)充电堆本体中的主控制器启动充电，并控制充电柱中的分控制器对充电过程中的数据进行监控和反馈，直至充电完成。

可理解的，在一些可行的实施方式中，本申请提供的充电装置包括多个功率模块、开关模块和多个充电端口。其中，多个功率模块和开关模块可位于充电堆本体中，多个充电端口可属于一个或多个充电柱。在一些可行的实施方式中，本申请还提供一种充电堆，该充电堆包括上述充电装置和充电枪，充电枪的数量可以为多个，充电枪用于连接该充电装置和待充电设备。其中，每个充电枪对应该充电装置中的一个充电端口。该充电堆可以为如图2所示的充电堆。在一些可行的实施方式中，上述充电堆可以与待充电设备一起构成充电***，待充电设备可利用充电堆提供的电能充电。

在另一些可行的实施方式中，本申请提供的充电装置包括多个功率模块、开关模块和多个充电端口。其中，多个功率模块和开关模块可位于充电堆本体中，多个充电端口可直接属于多个充电枪，也就是说，充电枪直接由充电堆本体引出，充电堆本体中的功率模块提供的电能通过充电枪中的充电端口输出至待充电设备。在这种情况下，该充电装置即可称为充电堆。在又一些可行的实施方式中，本申请提供的充电装置包括多个功率模块、开关模块和多个充电端口。其中，多个功率模块和开关模块可位于充电堆本体中，多个充电端口可属于一个或多个充电柱，每个充电柱包括一个或多个充电枪。也就是说，充电枪属于充电柱的一部分，该充电装置中包括充电堆本体、充电柱和充电枪。在这种情况下，该充电装置也可称为充电堆。也就是说，本申请不对充电装置与充电堆的概念进行严格区分，具体可根据实际应用场景进行确定。在一些可行的实施方式中，上述充电堆可以与待充电设备一起构成充电***，待充电设备可利用充电堆提供的电能充电。

下面结合图3-图14，具体介绍本申请提供的充电装置的结构。

参见图3，图3为本申请提供的充电装置的一结构示意图。如图3所示，该充电装置可以包括多个功率模块(如图3中的功率模块1至功率模块n)、开关模块、第一充电端口以及第二充电端口。可理解的，该充电装置中包括的第一充电端口和第二充电端口的数量均可以为一个或多个，本申请不进行限制。第一充电端口和第二充电端口均通过开关模块连接上述多个功率模块。第一充电端口和第二充电端口均属于用于输出电能给待充电设备(如电动汽车)充电的充电端口(该充电端口可位于图2中的充电柱中)，每个充电端口可对应一个用于直接连接待充电设备的充电设备(如图2中的充电枪)。其中，第二充电端口的最大输出功率大于第一充电端口的最大输出功率。每个充电端口的最大输出功率等于该充电端口连接的所有功率模块可提供给该充电端口的功率总和。该最大输出功率可用于表示与充电端口连接的待充电设备可从该充电端口获得的最大充电功率。也就是说，当第一充电端口、第二充电端口分别连接图3中的电动汽车1、电动汽车2时，电动汽车2可获得的最大充电功率比电动汽车1可获得的最大充电功率更大。上述充电装置还可以包括控制模块(包括图2中的主控制器)，控制模块可以控制上述开关模块，即控制开关模块中包括的各个开关的工作状态(导通或者断开)，以实现对上述多个功率模块的调度和功率分配，为第一充电端口和第二充电端口等提供电能。多个功率模块中每个功率模块均与电源连接，用于将电源提供的电能转换为待充电设备需要的电能。电源提供的电能可以为直流电能或交流电能，相应的，功率模块可以用于将交流电转换为直流电、直流电转换为直流电、直流电转换为交流电、或者将交流电转换为交流电等，以及，功率模块也可以对电源提供的电能进行升压处理或降压处理等，具体可根据实际应用场景确定，本申请不作限制。为方便描述，本申请以功率模块具有将交流电转换为直流电或直流电转换为直流电的能力为示例进行说明，每个功率模块均包括图2中的DC/DC，那么，功率模块输出的电能为直流电能。开关模块位于多个功率模块的直流输出侧。在本申请中，与功率模块连接的母线可以称为功率模块的输出母线，与第一充电端口、第二充电端口等充电端口连接的母线可称为充电端口母线。本申请中，充电装置包括的多个功率模块中每个功率模块具有一个输出母线，该输出母线可以包括正极母线和负极母线。每个功率模块通过其输出母线输出的功率可以是固定的，其中至少存在两个功率模块的功率不同。每个功率模块可基于整数个功率单元得到。那么每个功率单元的功率可为功率单元的整数倍。例如，假设功率单元的功率为40kw，那么上述充电装置包括的多个功率模块中部分功率模块的功率可以为40kw，另一部分功率模块的功率可以为80kw。又例如，多个功率模块的功率可以分别为40kw、80kw、120kw等，本申请不作限制。本申请中，开关模块中的各开关可以包括正极开关和负极开关，正极开关连接在功率模块的输出母线的正极母线和充电端口的正极端(或充电端口母线的正极母线)之间，负极开关连接在功率模块的输出母线的负极母线和充电端口的负极端之间(或充电端口母线的负极母线)。各开关可以为双极接触器、固态开关、混合开关等，本申请实施例对此不做过多限定。

在一些可行的实施方式中，上述充电装置中任一充电端口都可通过开关模块与多个功率模块连接。具体的，每个充电端口可通过开关模块中的至少两个开关连接至少两个功率模块的输出母线，当该至少两个开关中的某个开关导通时，该开关连接的功率模块通过该功率模块的输出母线输出的电能可提供给该开关连接的充电端口。换句话说，上述充电装置中的开关模块可以用于将第一充电端口连接的至少两个功率模块的输出电能提供给该第一充电端口，以及将第二充电端口连接的两个或两个以上功率模块的输出电能提供给该第二充电端口。其中，第二充电端口连接的两个或两个以上功率模块中存在至少两个功率模块的功率不同。也即第二充电端口连接至少两种功率不同的功率模块，这样，第二充电端口可以获得不同功率的功率模块提供的电能，可实现较大的功率输出并提供给电动汽车。可理解的，第一充电端口与第二充电端口的最大输出功率不同，可以为待充电设备提供不同的充电类型，例如，第一充电端口可以为电动汽车提供“快充”，即提供的充电功率在40kw～240kw范围内，第二充电端口可以为电动汽车提供“超充”，即提供的充电功率在240kw以上。其中，在一些实施方式中，两个第一充电端口可以对应同一个充电柱连接的两个充电枪，因此，两个第一充电端口可以为一组。为方便区分和运维，每组两个第一充电端口可具有各自的标识，如标识为“左侧充电端口”和“右侧充电端口”。为方便理解，本申请以第一充电端口、第二充电端口的最大输出功率分别为160kw、480kw为例进行描述。在本申请中，第一充电端口可以具有一个充电端口母线。第二充电端口可以具有两个充电端口母线，第二充电端口连接的两个或两个以上功率模块可与该两个充电端口母线连接，且该两个或两个以上功率模块中的任一个功率模块连接该两个充电端口母线中的一个充电端口母线。具体的，假设第二充电端口的两个充电端口母线分别为母线1和母线2，第二充电端口连接的功率模块为功率模块1、功率模块2、功率模块3、……、功率模块p(0<p≤上述n)，那么功率模块1、……、功率模块k这k(0<k<p)个功率模块，可以通过各自的输出母线和开关模块连接第二充电端口的母线1。功率模块k+1、……、功率模块p这(p-k)个功率模块，可通过各自的输出母线和开关模块连接第二充电端口的母线2。这样，不同的功率模块通过两路并联至第二充电端口，可以为第二充电端口提供较大的功率；并且，在第二充电端口的任一个充电端口母线出现断路等故障时，不会影响另一个充电端口母线连接的功率模块的功率输出，可提高充电可靠性和灵活性。

本申请中，可以通过第一充电端口和第二充电端口提供不同的充电功率，满足不同电动汽车的充电需求，提高充电利用率。其中，最大输出功率较大的第二充电端口可以连接该充电装置中至少两种功率不同的功率模块，且每个功率模块均基于整数个功率单元得到，因此本申请可利用不同的功率模块的组合为第二充电端口提供电能，可为第二充电端口提供较大功率时减少其需要连接的功率模块数量，从而减少开关数量，提高开关利用率。不同的功率模块通过两路并联至第二充电端口，可以为第二充电端口提供较大的功率，且提高充电可靠性和灵活性。

在一种可行的实施方式中，如图4，上述多个功率模块可以包括x个第一功率模块(即图4中的A1至Ax)和y个第二功率模块(即图4中的B1至By)，x可以为正偶数，y为正整数。上述第二功率模块的功率大于上述第一功率模块的功率。示例性的，图4中第一功率模块可包括1个如图2所示的DC/DC功率转换单元(即为上述功率单元)，图4中的第二功率模块可包括2个如图2所示的DC/DC功率转换单元。此时，第一功率模块和第二功率模块分别基于1个、2个功率单元得到。上述开关模块中可以包括第一开关(即图4中的开关S1)和第二开关(即图4中的开关S2)，该第一开关用于连接上述第一功率模块的输出母线与任一个充电端口(如第一充电端口或第二充电端口)，该第二开关用于连接上述第二功率模块的输出母线与任一个充电端口(如第一充电端口或第二充电端口)。当充电装置包括x个第一功率模块和y个第二功率模块时，如图4中的第一充电端口CP1或第二充电端口(图4未示出)可以通过上述第一开关连接第一功率模块，通过第二开关连接第二功率模块。任一个充电端口均可以连接任一个第一功率模块和任一个第二功率模块。其中，第一充电端口可连接的第一功率模块的数量和第二功率模块的数量分别在2～x、0～y范围内。第二充电端口可连接的第一功率模块的数量和第二功率模块的数量分别在2～x、1～y范围内。这样，开关模块通过第一开关和第二开关分别将第一功率模块和第二功率模块提供的电能输出给对应的充电端口，实现多个功率模块的功率共享，可减少开关数量，提高开关利用率，提高充电利用率。

在本申请中，该第二功率模块和第一功率模块均可基于整数个功率单元得到。那么，第一功率模块和第二功率模块的功率均为功率单元的功率的整数倍。在一些实施方式中，第一功率模块的功率可以为功率单元的功率的1倍，第二功率模块的功率可以为功率单元的功率的2倍。示例性的，第一功率模块、第二功率模块的功率可分别为40kw、80kw。在一些实施方式中，两个第一功率模块(如图4中的A1和A2)可以对应一个支持两路独立宽范围电压功率输出的直流变换电路，一个第一功率模块为该电路的单路输出。换句话说，第一功率模块的数量x为偶数，每2个第一功率模块物理上可属于同一个电路，每个第一功率模块具有一个输出母线。如图4所示，每个第一功率模块可看作一个40kw的DC/DC，即一个第一功率模块对应一个功率单元。第二功率模块(如图4中的B1)可由两个40kw的DC/DC并联构成，每个第二功率模块具有一个输出母线。即每个第二功率模块基于两个功率单元得到。本申请中，第一功率模块和第二功率模块的功率均与功率单元的功率呈倍数关系，将第一功率单元和第二功率单元进行组合可以提供多种充电功率，可以分层次匹配电动汽车的充电功率曲线，有利于使得开关模块的结构简化，节省开关数量，提高开关利用率，减少开关投切次数。

在一种可行的实施方式中，在如图4所示的充电装置中，第一充电端口(即图4中的CP1)的最大输出功率可以小于上述x个第一功率模块和上述y个第二功率模块的功率总和。针对该充电装置中包括的任一个第一充电端口，假设该第一充电端口连接的开关包括m个第一开关和n个第二开关，则该第一充电端口可以通过该m个第一开关连接上述x个第一功率模块中的m个第一功率模块，以及通过该n个第二开关连接上述y个第二功率模块中的n个第二功率模块。其中，m可以为大于1且小于或等于x的偶数，n可以为小于或等于y的整数。图4所示的充电装置包括的第一充电端口的数量可以为2或其他值，具体可以根据实际应用场景进行确定，本申请对此不作限制。在此实施方式中，通过第一开关和第二开关分别将多个第一功率模块和第二功率模块与第一充电端口进行连接，可以将多个第一功率模块和第二功率模块组合得到的多种功率输出给电动汽车，实现充电功率的柔性分配，满足不同电动汽车的充电需求，充电灵活性高，适应性高。

在一种可行的实施方式中，在图4的基础上，充电装置可以包括至少两个充电模组(如图5中的M1至Mn)，每个充电模组包括上述x个第一功率模块和上述y个第二功率模块。换句话说，该充电装置包括多个相同的充电模组，每个充电模组可以包括x个第一功率模块和y个第二功率模块。在该充电装置中，第一充电端口可以连接该至少两个充电模组中任一充电模组中的至少两个第一功率模块。该第一充电端口的最大输出功率小于上述x个第一功率模块和上述y个第二功率模块的功率总和，也即该第一充电端口的最大输出功率小于一个充电模组的功率。第二充电端口可以连接该至少两个充电模组中的至少两个第一功率模块和至少两个第二功率模块，且该第二充电端口的最大输出功率大于一个充电模组的功率。也就是说，该第二充电端口连接的功率模块至少来自两个充电模组。在该充电装置中，由于一个第一充电端口只连接一个充电模组中的功率模块，没有连接其他充电模组中的功率模块，因此可以减少开关数量。第一充电端口和第二充电端口均可以连接共享的第一功率模块和第二功率模块，且第二充电端口的最大输出功率大于第一充电端口的最大输出功率，因此可以分别输出不同的功率，满足不同的充电需求，提高充电利用率。功率不同的第一功率模块和第二功率模块组合后为第二充电端口提供电能，可以实现较大的功率输出，减少开关数量，从而提高开关利用率。

如图5所示充电装置中，可以将多个第一功率模块和多个第二功率模块的输出电能提供给第一充电端口和第二充电端口，实现功率模块的共享和功率的动态分配。可理解的，为便于控制，每个充电模组可以对应一个独立的子控制器，以实现对该充电模组中功率模块连接的开关的控制，该充电模组对应的子控制器可属于上述控制模块的一部分，与图2中的主控制器、分控制器、投切控制板不同，彼此进行信息交互。在此实施方式中，充电装置中多个充电模组中两个充电模组中的功率模块一起为第二充电端口提供电能，可以通过第二充电端口输出更大的充电功率，这样可提供多种不同的充电方式，充电灵活性高，可以提高充电利用率。另外，由于多个充电模组结构相同，可以降低装置组装难度。

在一种可行的实施方式中，图5所示的充电装置中的第二充电端口的最大输出功率可以小于或等于上述至少两个充电模组中的两个充电模组的功率之和。假设上述至少两个充电模组中位置相邻的两个充电模组为两个目标充电模组，那么，该充电装置中包括的第二充电端口可连接这两个目标充电模组中的功率模块。该第二充电端口连接的开关可以包括2u个第一开关和2v个第二开关。此时，该第二充电端口通过该2u个第一开关连接上述两个目标充电模组中每个目标充电模组包括的u个第一功率模块，以及通过该2v个第二开关连接上述两个目标充电模组中每个目标充电模组包括的v个第二功率模块。其中，u为大于1且小于或等于上述x的偶数，v为大于或等于1且小于或等于上述y的整数。

示例性的，如图6所示，该充电装置包括2个充电模组(M1和M2)，当x＝4，y＝2时，该充电装置中每个充电模组包括4个第一功率模块和2个第二功率模块，任一个第二充电端口CP2连接的第一开关的数量小于或等于8，且连接的第二开关的数量小于或等于4。以第一功率模块的功率、第二功率模块的功率和第二充电端口的最大输出功率分别为40kw、80kw和480kw为例，当该充电装置包括1个第二充电端口时，该第二充电端口可连接两个目标充电模组中的功率模块，其中，与每个充电模组进行连接的第一开关、第二开关的数量可分别为4、1，即u＝4，v＝1。此时，该充电装置可通过1个第二充电端口提供不超过480kw的充电功率，实现超充。又例如，如图7所示，该充电装置还可包括2个第二充电端口，每个第二充电端口均连接两个目标充电模组中的功率模块，其中，每个第二充电端口均通过8个第一开关和2个第二开关连接两个目标充电模组中每个目标充电模组中的4个第一功率模块和1个第二功率模块。由于同一个目标充电模组中的4个第一功率模块被两个第二充电端口连接，即这些第一功率模块是共享的，因此，上述两个第二充电端口无法同时输出480kw的功率。当其中一个第二充电端口占用某个目标充电模组中的t个第一功率模块时，另一个第二充电端口最多可占用该同一个目标充电模组中的另外(4-t)个功率模块。来自两个目标功率模块的功率模块可以分别连接第二充电端口的两个充电端口母线，提高充电可靠性和灵活性。这样，第二充电端口可以从两个目标充电模组中获得电能以实现较大的功率输出，该连接方式需要的开关数量不多，可以节省开关数量，提高开关利用率，节省电路成本，降低***故障率。在一些实施方式中，上述至少两个充电模组中的每个充电模组均包括两个或多个第一充电端口，针对每个第一充电端口，该第一充电端口可以通过至少两个开关连接该第一充电端口相关的充电模组中的至少两个功率模块。这样，在如图7所示的充电装置中，任一个第一充电端口只与该第一充电端口属于同一个充电模组的功率模块连接，这样，可以提供更多的第一充电端口，从而提高充电利用率。

在一种可行的实施方式中，在图5的基础上，如图8所示，该充电装置包括至少两个充电模组(图8中示出2个充电模组)，每个充电模组可以包括4个第一功率模块和1个第二功率模块，即x＝4，y＝1。在该充电装置中，任一个第二充电端口CP2(图8中示出一个第二充电端口CP2)可以连接的第一开关的数量小于或等于8，可以连接的第二开关的数量小于或等于2。以第一功率模块的功率、第二功率模块的功率、第三功率模块的功率和第二充电端口的最大输出功率分别为40kw、80kw、120kw和480kw为例，第二充电端口连接的开关可以包括：8个第一开关和2个第二开关。即第二充电端口CP2通过8个第一开关分别连接每个充电模组中的4个第一功率模块，通过2个第二开关分别连接每个充电模组中的1个第二功率模块。

在一种可行的实施方式中，在图4的基础上，可以得到如图9所示的充电装置，该充电装置中，除上述第一开关和第二开关之外，该充电装置中的开关模块还可以包括第三开关(即图9和图10中的开关S3)，该第三开关用于连接第二充电端口和上述至少两个充电模组中的两个充电模组包括的功率模块的输出母线，也即第二充电端口通过第三开关连接两个充电模组。针对该充电装置包括的任一个第二充电端口，该第二充电端口连接的开关还可以包括1个第三开关。在如图9所示的充电装置中，该第二充电端口还可通过该1个第三开关连接上述两个目标充电模组。这样，第二充电端口可以在第三开关导通时，从两个充电模组中获得电能以实现较大的功率输出，该连接方式需要的开关数量不多，可以节省电路成本，降低***故障率，并且还可以提高充电灵活度。在一些实施方式中，上述至少两个充电模组中的每个充电模组均包括两个或多个第一充电端口，针对每个第一充电端口，该第一充电端口可以通过至少两个开关连接该第一充电端口所在的功率模块中的至少两个功率模块，这样，在图9所示的充电装置中，第一充电端口只与属于同一个充电模组的功率模块连接，这样，可以提供更多的第一充电端口，从而提高充电利用率。

在一种可行的实施方式中，在图9的基础上可以得到图10，如图10所示，该充电装置可以包括三个上述充电模组和两个上述第二充电端口，那么相应的，上述开关模块可以包括两个第三开关。其中，一个第二充电端口通过一个第三开关连接上述三个充电模组中的两个充电模组。图10所示的充电装置中，每个充电模组中都包括4个第一功率模块和1个第二功率模块，即x＝4，y＝1。在该充电装置中，任一个第二充电端口CP2可以连接的第一开关的数量小于或等于8，可以连接的第二开关的数量小于或等于2，可以连接的第三开关的数量为1。以第一功率模块的功率、第二功率模块的功率、第三功率模块的功率和第二充电端口的最大输出功率分别为40kw、80kw、120kw和480kw为例，第二充电端口连接的开关可以包括：8个第一开关、2个第二开关和1个第三开关。即第二充电端口CP2通过8个第一开关(如图10中的开关S1)分别连接每个充电模组中的4个第一功率模块，通过2个第二开关(如图10中的开关S2)分别连接每个充电模组中的1个第二功率模块，以及通过1个第三开关(如图10中的开关S3)连接上述两个充电模组。如图10所示，通过控制两个第三开关的导通或断开，可以使得三个充电模组中位于中间位置的充电模组(也可称为第二个充电模组)与第一个充电模组组合，或者与第三个充电模组组合，实现为第一个充电模组对应的第二充电端口或第三个充电模组对应的第二充电端口提供电能，提高功率模块的共享程度，减少开关数量。图10中的充电装置可以提供2个480kw的“超充”充电端口，可以满足两台电动汽车的超充充电需求。进一步的，在图10所示的充电装置中，三个充电模组中每个充电模组均可以将各自的第一功率模块和/或第二功率模块的电能，提供给该充电模组对应的第一充电端口，从而保证充电装置能提供更多的第一充电端口(也即满足一般电动汽车的常规需求的充电端口)，提高***的可靠性，提高充电利用率。图10中的充电装置可以提供12个160kw的“快充”充电端口。

在一种可行的实施方式中，在图4的基础上，上述多个功率模块还可以包括z个第三功率模块(如图11中的C1至Cz)，z为正整数。该第三功率模块的功率大于上述第二功率模块的功率。也就是说，充电装置中可以包括第一功率模块、第二功率模块和第三功率模块这三种功率不同的功率模块，其数量分别为x、y和z。其中，第二功率模块和第一功率模块均基于整数个功率单元得到，第三功率模块也基于整数个功率单元得到。例如，第一功率模块、第二功率模块的功率、第三功率模块的功率可分别为功率单元的功率的1倍、2倍、3倍。当功率单元的功率为40kw时，第三功率模块的功率可为120kw。在一些实施例中，第三功率模块可以为3个功率单元并联得到，两个第三功率模块(即6个第一功率模块)为一个整体，一个第三功率模块具有的输出母线对应该整体的一路输出。上述第二充电端口可通过开关模块连接上述多个功率模块中的至少两个第一功率模块、至少一个第二功率模块和至少一个第三功率模块。换句话说，第二充电端口(如图11中的CP2)通过开关模块连接的功率模块可以包括第三功率模块和第二功率模块，还可以包括第一功率模块。通过不同功率的功率模块的组合，能为第二充电端口提供更大的功率，使得第二充电端口获得较大输出功率时可减少开关数量。在此实施方式中，第一功率模块和第二功率模块以及第三功率模块的功率均与功率单元的功率呈倍数关系，通过更多不同功率的功率模块的组合，能为第二充电端口提供更大的功率，使得第二充电端口获得较大输出功率时需要连接的开关数量变少，减少开关数量。

在一种可行的实施方式中，在图11的基础上，上述充电装置还可以包括第三充电端口(如图12中的CP3)。该第三充电端口的数量可以为一个或多个，本申请不作限制。其中，该第三充电端口的最大输出功率大于上述第一充电端口的最大输出功率，且小于上述第二充电端口的最大输出功率。也就是说，第三充电端口的最大输出功率介于第一充电端口的最大输出功率和第二充电端口的最大输出功率之间，示例性的，在第一充电端口提供160kw的“快充”、第二充电端口提供480kw的“超充”时，第三充电端口可以提供200kw的“快充”。充电装置中的开关模块还可以用于将任一第三充电端口连接的至少两个功率模块的输出电能提供给该第三充电端口，即第三充电端口连接至少两个功率模块。具体的，第三充电端口连接的功率模块可以包括上述第一功率模块、上述第二功率模块和上述第三功率模块中的至少两种类型的功率模块。换句话说，第三充电端口可以通过上述开关模块连接该充电装置中的第一功率模块、第二功率模块和第三功率模块中任意两种类型的功率模块，或者，可以通过开关模块连接该充电装置中的第一功率模块、第二功率模块和第三功率模块，本申请对此不作限制。在此实施方式中，充电装置可以通过更多类型的充电端口输出不同的功率给电动汽车充电，可满足不同电动汽车的充电需求，兼容多种充电方式，充电灵活性高，适应性高，可提高充电利用率。

在一种可行的实施方式中，在如图11和图12所示的充电装置中，除第一开关和第二开关之外，上述开关模块还可以包括第四开关(如图11和图12中的开关S4)，该第四开关用于连接上述第三功率模块的输出母线与第二充电端口或第三充电端口。换句话说，第四开关用于连接第三功率模块的输出母线与该充电装置包括的任一充电端口。上述第一开关还可以连接第一功率模块的输出母线和第三充电端口。在第三充电端口的最大输出功率小于上述x个第一功率模块和z个第三功率模块的功率总和时，针对充电装置中的任一个第三充电端口，该第三充电端口连接的开关可以包括s个第一开关和t个第四开关。此第三充电端口通过该s个第一开关连接上述x个第一功率模块中的s个第一功率模块，以及通过该t个第四开关连接上述z个第三功率模块中的t个第三功率模块。其中，s为大于1且小于或等于上述x的偶数，t为小于或等于上述z的整数。这样，可以利用第四开关将第三功率模块提供的电能输出给各充电端口，由于第三功率模块提供的功率更大，可以节省需要使用的开关的数量。示例性的，当x＝4，y＝4，z＝2时，充电装置的结构可如图13所示，此时该充电装置包括4个第一功率模块、4个第二功率模块和2个第三功率模块，在该充电装置中，第三充电端口CP3可以连接的第一开关的数量小于或等于4、可以连接的第四开关的数量小于或等于2。以第一功率模块的功率、第二功率模块的功率、第三功率模块的功率和第三充电端口的最大输出功率分别为40kw、80kw、120kw和200kw为示例，第三充电端口CP3连接的开关包括以下几种情况：(1)2个第一开关和1个第四开关；(2)1个第二开关和1个第四开关。为了保证功率的柔性分配，可以采用方案(1)，即第三充电端口CP3通过2个第一开关连接2个第一功率模块，以及通过1个第四开关连接1个第三功率模块，从而获得这些第一功率模块和第三功率模块输出的电能。图13所示的充电装置包括6个第三充电端口CP3，相邻的两个第三充电端口CP3连接的第一功率模块和第二功率模块不同，如(按从左到右顺序)第一个第三充电端口连接A1、A3和C1，第二个第三充电端口连接A2、A4和C2，以此类推，其他第一充电端口也按照这样的规律与对应的功率模块进行连接。这样可以提供***的可靠性。可理解的，该充电装置包括的第三充电端口的数量不限于6，具体可以根据需要进行设置。在此实施方式中，通过多个第一开关和第四开关连接第一功率模块、第三功率模块和第三充电端口，由于第三功率模块的功率大于第一功率模块和第二功率模块的功率，因此在保证可柔性分配功率的同时减少开关数量。另外，第三充电端口与第一充电端口连接的功率模块尽量不同，可减少对它们各自连接的电动汽车的充电体验的相互影响，可同时为多辆电动汽车充电。本申请兼容多种充电方式，充电灵活性高，适应性高，可提高充电利用率。

在一种可行的实施方式中，在如图13所示的充电装置中，任一个第一充电端口CP1可以通过第一开关和第二开关分别连接第一功率模块、第二功率模块。以第一充电端口的最大输出功率为160kw为示例，如图13所示，该第一充电端口CP1可以通过2个第一开关连接2个第一功率模块，以及通过1个第二开关连接1个第二功率模块。可理解的，该充电装置可以包括多个第一充电端口。以图13中示出的8个第一充电端口CP1为例，可理解的，相邻的两个第一充电端口CP1连接的第一功率模块和第二功率模块不同。例如，如图13所示，(按从左至右顺序)的8个第一充电端口CP1中，每4个为一组，该四个第一充电端口CP1连接的功率模块分别为：A1、A3和B1；A2、A4和B2；A1、A3和B3；A2、A4和B4；这样可以保证相邻的第一充电端口从不同的功率模块获得电能，可以在某些功率模块故障时使得充电装置中的充电端口不会均受影响，提高充电装置的可靠性。

在一种可行的实施方式中，如图11或图12所示，第二充电端口CP2的最大输出功率可以大于或等于上述x个第一功率模块和上述y个第二功率模块的功率总和。针对该充电装置包括的任一个第二充电端口，该第二充电端口连接的开关可以包括u个第一开关、v个上述第二开关和w个上述第四开关。即该第二充电端口通过该u个第一开关连接u个第一功率模块，通过该v个第二开关连接v个第二功率模块，以及通过该w个第四开关连接w个第三功率模块。其中，u为大于1且小于或等于x的偶数，v为大于或等于1且小于或等于y的整数，w为小于或等于z的整数。示例性的，在图13的基础上得到图14，在图14所示的充电装置中，第二充电端口可以连接的第一开关的数量小于或等于4，可以连接的第二开关的数量小于或等于4，可以连接的第四开关的数量小于或等于2。以第一功率模块的功率、第二功率模块的功率、第三功率模块的功率和第二充电端口的最大输出功率分别为40kw、80kw、120kw和480kw，第二充电端口连接的开关可以包括：(1)2个第一开关、2个第二开关和2个第四开关；(2)4个第二开关、1个第二开关和2个第四开关。为了保证功率的柔性分配和充电装置的可靠性，可以采用方案(1)，即第二充电端口通过2个第一开关连接2个第一功率模块，通过2个第二开关连接2个第二功率模块，以及通过2个第四开关连接2个第三功率模块。这样，第二充电端口分别从充电装置包括的三种功率不同的功率模块中获得电能，利用较少的开关即可实现较大的功率输出，可提高开关利用率，降低电路成本，降低***故障率。另外，第二充电端口尽量连接多种类型不同的功率模块，可以提高充电装置的可靠性，提高充电灵活性。可理解的，该充电装置可以包括多个第二充电端口，那么相邻的第二充电端口均可以连接相同数量的功率模块，但连接的功率模块尽量保持不同，可提高充电装置的可靠性。例如，图14中示出的充电装置包括2个第二充电端口CP2，它们连接的功率模块分别为：A1、A3、B1、B3、C1和C2；A2、A4、B2、B4、C1和C2。当充电装置中拓展连接更多第二充电端口时，可以按照此规律连接第二充电端口与该第二充电端口对应的各功率模块。其中，不同类型的功率模块可分别连接第二充电端口的两个充电端口母线。如图14所示，针对任一个第二充电端口，其连接的2个第三功率模块可以连接该第二充电端口的一个充电端口母线，其连接的2个第一功率模块和2个第二功率模块可以连接该第二充电端口的另一个充电端口母线，这样，可以提高充电装置的可靠性和充电灵活性。

在本申请中，通过最大输出功率不同的第一充电端口和第二充电端口为待充电设备提供电能，可提供不同的充电模式，满足不同汽车的各种充电需求。多个功率模块中存在至少两个功率模块的功率不同，每个功率模块基于整数个功率单元得到，即各个功率模块的功率均是功率单元的功率的整数倍，将这些功率模块进行组合后为第一充电端口和第二充电端口提供电能输出，能分层次匹配电动汽车的充电功率曲线，实现充电功率的柔性分配，并使得第二充电端口达到需要的最大输出功率时连接的开关数量更少，有利于使得开关模块结构简化，提高开关利用率，提高充电利用率。不同充电端口均可与各种共享的功率模块连接，可以提高开关利用率，进而节省成本，降低充电装置的故障率。本申请中，第一充电端口的最大输出功率小于充电装置中包括的第一功率模块和第二功率模块的功率总和，那么第一充电端口不必和所有的功率模块连接，可减少开关数量。如图7、图10和图14所示的充电装置和现有的采用全矩阵充电堆相比，在功率模块中的功率转换单元(也即功率单元)和充电端口的数量接近的情况下，本申请使用的开关的数量大概减少了一半，因此可以大大降低充电装置所需的开关数量，提高开关利用率，从而降低电路成本，降低***故障率，减少后期维护成本。此外，本申请中，相邻充电端口连接的功率模块的重叠率低，可实现同时输出电能，兼容多种充电方式，充电灵活性高，适应性高，可提高充电利用率。

Claims (13)

1.一种充电装置，其特征在于，包括：多个功率模块、开关模块、第一充电端口和第二充电端口；所述多个功率模块中至少存在两个功率模块的功率不同，所述多个功率模块中每个功率模块基于整数个功率单元得到；所述第二充电端口的最大输出功率大于所述第一充电端口的最大输出功率；所述第二充电端口具有两个充电端口母线；

所述开关模块用于将所述多个功率模块中的至少两个功率模块的输出电能提供给所述第一充电端口，以及用于将所述多个功率模块中的两个或两个以上功率模块的输出电能提供给所述第二充电端口；所述两个或两个以上功率模块中存在至少两个功率模块的功率不同，所述两个或两个以上功率模块与所述第二充电端口的两个充电端口母线连接，且所述两个或两个以上功率模块中的任一个功率模块连接所述两个充电端口母线中的一个充电端口母线。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述多个功率模块包括x个第一功率模块和y个第二功率模块，所述第二功率模块的功率大于所述第一功率模块的功率，所述x为正偶数，所述y为正整数；所述开关模块中包括第一开关和第二开关，所述第一开关用于连接所述第一功率模块的输出母线与所述第一充电端口或所述第二充电端口，所述第二开关用于连接所述第二功率模块的输出母线与所述第一充电端口或所述第二充电端口。

3.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，所述第一充电端口连接的开关包括m个所述第一开关和n个所述第二开关，所述m为小于或等于所述x的正偶数，所述n为小于或等于所述y的整数；所述第一充电端口的最大输出功率小于所述x个第一功率模块与所述y个第二功率模块的功率总和；

所述第一充电端口通过所述m个第一开关连接所述m个第一功率模块，以及通过所述n个第二开关连接所述n个第二功率模块。

4.根据权利要求2或3所述的充电装置，其特征在于，所述充电装置包括至少两个充电模组，每个充电模组包括所述x个第一功率模块和所述y个第二功率模块；

所述第一充电端口通过所述开关模块连接所述至少两个充电模组中任一个充电模组中的至少两个第一功率模块，所述第二充电端口通过所述开关模块连接所述至少两个充电模组中的至少两个第一功率模块和至少两个第二功率模块；所述第一充电端口的最大输出功率小于一个所述充电模组的功率，所述第二充电端口的最大输出功率大于一个所述充电模组的功率。

5.根据权利要求4所述的充电装置，其特征在于，所述第二充电端口的最大输出功率小于或等于所述至少两个充电模组中的两个充电模组的功率之和，所述至少两个充电模组包括两个目标充电模组，所述第二充电端口连接的开关包括2u个所述第一开关和2v个所述第二开关，所述u为小于或等于所述x的正偶数，所述v为小于或等于所述y的正整数；

所述第二充电端口通过所述2u个第一开关连接所述两个目标充电模组中每个目标充电模组包括的u个第一功率模块，以及通过所述2v个第二开关连接所述两个目标充电模组中每个目标充电模组包括的v个第二功率模块。

6.根据权利要求5所述的充电装置，其特征在于，所述开关模块还包括第三开关，所述第三开关用于连接所述第二充电端口和所述至少两个充电模组中的两个充电模组包括的功率模块的输出母线；

所述第二充电端口连接的开关还包括1个所述第三开关，所述第二充电端口还通过所述1个第三开关连接所述两个目标充电模组。

7.根据权利要求6所述的充电装置，其特征在于，所述至少两个充电模组包括三个充电模组，所述充电装置包括两个所述第二充电端口，所述开关模块包括两个所述第三开关，所述两个第二充电端口中一个第二充电端口通过一个所述第三开关连接所述三个充电模组中的两个充电模组。

8.根据权利要求2或3所述的充电装置，其特征在于，所述多个功率模块中还包括z个第三功率模块，所述z为正整数；所述第三功率模块的功率大于所述第二功率模块的功率；

所述第二充电端口通过所述开关模块连接所述多个功率模块中的至少两个第一功率模块、至少一个第二功率模块和至少一个第三功率模块。

9.根据权利要求8所述的充电装置，其特征在于，所述充电装置还包括第三充电端口，所述三充电端口的最大输出功率大于所述第一充电端口的最大输出功率，且小于所述第二充电端口的最大输出功率；

所述第三充电端口通过所述开关模块连接至少两个功率模块，所述至少两个功率模块包括所述第一功率模块、所述第二功率模块和所述第三功率模块中的至少两种类型的功率模块。

10.根据权利要求9所述的充电装置，其特征在于，所述开关模块还包括第四开关，所述第四开关用于连接所述第三功率模块的输出母线与所述第二充电端口或所述第三充电端口，所述第三充电端口的最大输出功率小于所述x个第一功率模块与所述z个第三功率模块的功率总和；

所述第三充电端口连接的开关包括s个所述第一开关和t个所述第四开关，所述第三充电端口通过所述s个第一开关连接所述s个第一功率模块，以及通过所述t个第四开关连接所述t个第三功率模块；所述s为大于1且小于或等于所述x的偶数，所述t为小于或等于所述z的整数。

11.根据权利要求10所述的充电装置，其特征在于，所述第二充电端口的最大输出功率大于或等于所述x个第一功率模块和所述y个第二功率模块的功率总和；

所述第二充电端口连接的开关包括u个所述第一开关、v个所述第二开关和w个所述第四开关，所述第二充电端口通过所述u个第一开关连接所述u个第一功率模块，通过所述v个第二开关连接所述v个第二功率模块，以及通过所述w个第四开关连接所述w个第三功率模块；所述u为大于1且小于或等于所述x的偶数，所述v为大于或等于1且小于或等于所述y的整数，所述w为小于或等于所述z的整数。

12.一种充电堆，其特征在于，所述充电堆包括如权利要求1-11任一项所述的充电装置和充电枪，所述充电枪连接所述充电装置和待充电设备。

13.一种充电***，其特征在于，所述充电***包括如权利要求12所述的充电堆和待充电设备，所述待充电设备与所述充电堆连接。

Images