CN117507914B - 充电桩充电模块和均流方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种充电桩充电模块和均流方法。充电桩充电模块包括控制电路、功率电路和均衡控制电路；控制电路分别电连接功率电路和均衡控制电路；功率电路电连接均衡控制电路；其中，均衡控制电路根据采集的功率电路的输出电压和输出电流合成调制信号，并将调制信号传输给控制电路；控制电路根据调制信号以及获取的标准电压和标准电流，控制功率电路调节当前的输出电压和输出电流。本申请的电源模块根据调制信号以及获取的标准电压和标准电流，让功率电路调节当前的输出电压和输出电流，以保证电源模块均衡且稳定输出，从而可避免当多个电源模块并联使用时电源模块输出电流不一致的问题。

Description

充电桩充电模块和均流方法

技术领域

本申请涉及充电桩技术领域，特别是涉及一种充电桩充电模块和均流方法。

背景技术

随着新能源汽车的不断发展以及充换电技术的不断进步，充电桩已经向更高的充电电压以及更大的充电功率发展，例如，现有的充电桩可以提供120KW的功率输出。但是，由于单个电源模块能提供的功率一般为20KW或30KW，所以大功率的充电桩采用的是并联使用电源模块进行扩容，多个电源模块进行并联输出的策略。

但是，由于每个电源模块输出到负载的电压无法完全一致，输出阻抗特性也会有所区别。简单地将电源模块并联在一起，并不能保证各电源模块输出电流完全一致，很可能会出现有的电源模块全负荷工作，有的电源模块却空载运行的情况。电源模块空载及满负荷运行，都不是最佳运行状态，会影响充电桩的整体寿命。

发明内容

基于此，有必要针对传统串联的电源模块不能保证各电源模块输出电流完全一致的问题，提供一种充电桩充电模块和均流方法。

为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种充电桩充电模块，包括控制电路、功率电路和均衡控制电路；控制电路分别电连接功率电路和均衡控制电路；功率电路电连接均衡控制电路；

其中，均衡控制电路根据采集的功率电路的输出电压和输出电流合成调制信号，并将调制信号传输给控制电路；控制电路根据调制信号以及获取的标准电压和标准电流，控制功率电路调节当前的输出电压和输出电流。

在其中一个实施例中，均衡控制电路包括电流放大电路、电压跟随电路和误差放大电路；

电流放大电路的采集端电连接功率电路的输出端，输出端电连接误差放大电路的输入端；电压跟随电路的采集端电连接功率电路的输出端，输出端电连接误差放大电路的输入端；误差放大电路的输出端电连接控制电路的输入端。

在其中一个实施例中，电流放大电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1以及第一放大器；

电阻R1串联在功率电路的输出端，电阻R2的第一端电连接电阻R1的第一端，第二端电连接第一放大器的正相端；电阻R3的第一端电连接电阻R1的第二端，第二端电连接第一放大器的反相端；电阻R4的第一端电连接第一放大器的反相端，第二端电连接第一放大器的输出端；电容C1的第一端电连接第一放大器的反相端，第二端电连接第一放大器的输出端；第一放大器的输出端电连接误差放大电路的输入端。

在其中一个实施例中，电压跟随电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7和第二放大器；

电阻R5的第一端电连接功率电路的输出端，电阻R5的第二端分别电连接电阻R6的第一端和电阻R7的第一端；电阻R6的第二端电连接第二放大器的正相端；电阻R7的第二端接地；第二放大器的反相端电连接第二放大器的输出端；第二放大器的输出端电连接误差放大电路的输入端。

在其中一个实施例中，误差放大电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C2、电容C3以及第三放大器；

电阻R8的第一端电连接第一放大器的输出端，第二端电连接第三放大器的正相端；电阻R9的第一端电连接第二放大器的输出端，第二端电连接第三放大器的正相端；电阻R10的第一端分别电连接电阻R9的第二端和电容C2的第一端，第二端接地；电容C2的第二端接地；电阻R11的第一端电连接第三放大器的反相端，第二端电连接第三放大器的输出端；电容C3的第一端电连接第三放大器的反相端，第二端电连接第三放大器的输出端；第三放大器的输出端电连接控制电路的输入端，第三放大器的反相端输入第一参考电压。

在其中一个实施例中，均衡控制电路根据采集的功率电路的输出电压生成过压信号，并将过压信号传输给控制电路；控制电路根据过压信号控制功率电路停止工作。

在其中一个实施例中，均衡控制电路还包括过压比较电路；过压比较电路的采集端电连接功率电路的输出端，输出端电连接控制电路的输入端；

过压比较电路包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C4、电容C5以及第四放大器；

电阻R12的第一端电连接功率电路的输出端，第二端分别电连接第四放大器的正相端和电阻R13的第一端；电阻R13的第二端接地；电阻R14的第一端电连接第四放大器的正相端，第二端电连接第四放大器的输出端；电容C4的第一端电连接第四放大器的正相端，第二端电连接第四放大器的输出端；第四放大器的反相端接入第二参考电压；

电阻R15的第一端电连接第四放大器的输出端，第二端分别电连接电阻R16的第一端、电容C5的第一端和控制电路的输入端；电阻R16的第二端和电容C5的第二端接地。

另一方面，本申请提供一种均流方法，均流方法应用于充电桩，充电桩包括充电控制装置、开关控制装置、N个分直流接触器、1个总直流接触器以及N个上述的充电桩充电模块；

充电控制装置电连接开关控制装置；开关控制装置分别电连接分直流接触器和总直流接触器；充电桩充电模块通过对应的一个分直流接触器连接到总直流接触器的输入端；充电控制装置电连接总直流接触器的输入端；充电控制装置分别通讯连接充电桩充电模块；充电桩充电模块用于接入交流电网；总直流接触器的输出端用于通过充电枪连接用电设备；

均流方法包括步骤：

充电控制装置获取充电桩充电模块的额定功率和输出电压范围，以及获取用电设备的用电需求；

充电控制装置根据额定功率、输出电压范围和用电需求，分配满足用电需求所需数量的充电桩充电模块，并根据额定功率、输出电压范围和用电需求，为已被分配的充电桩充电模块计算标准电压和标准电流，并将标准电压和标准电流下发给对应的充电桩充电模块；

充电控制装置通过开关控制装置，控制已被分配的充电桩充电模块对应的分直流接触器闭合，已被分配的充电桩充电模块基于对应的标准电压和标准电流进行放电，且已被分配的充电桩充电模块将输出电压和输出电流反馈给充电控制装置；

充电控制装置获取总直流接触器的输入端处的总电压，若总电压小于或等于用电需求中的电压，则通过开关控制装置控制总直流接触器闭合，以向用电设备供电。

在其中一个实施例中，还包括步骤：充电控制装置根据已被分配的充电桩充电模块反馈的输出电压和输出电流，更新标准电压和标准电流；

充电控制装置根据已被分配的充电桩充电模块反馈的输出电压和输出电流，更新标准电压和标准电流，包括：

当输出电流与标准电流的差值小于-0.2安培时，充电控制装置按第一预设量增大标准电压，并将增大后的标准电压下发至对应的已被分配的充电桩充电模块；

当输出电流与标准电流的差值大于0.2安培时，充电控制装置按第二预设量减小标准电压，并将减小后的标准电压下发至对应的已被分配的充电桩充电模块；

当输出电流与标准电流的差值在-0.2安培与0.2安培以内时，充电控制装置不更新标准电压。

在其中一个实施例中，还包括步骤：若一已被分配的充电桩充电模块的标准电压被更新的次数等于预设次数，充电控制装置则向对应的已被分配的充电桩充电模块下发电压值为零的标准电压，控制对应的已被分配的充电桩充电模块停止工作，并通过开关控制装置控制对应的分直流接触器断开；

充电控制装置从未被分配的充电桩充电模块重新分配一个或者一个以上的充电桩充电模块，并向重新分配的充电桩充电模块下发标准电压和标准电流，通过开关控制装置控制重新分配的充电桩充电模块对应的分直流接触器闭合。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请各实施例提供的充电桩充电模块包括控制电路、功率电路和均衡控制电路。在运行过程中，均衡控制电路根据采集的功率电路的输出电压和输出电流合成调制信号，并将调制信号传输给控制电路，控制电路根据调制信号以及获取的标准电压和标准电流，控制功率电路调节当前的输出电压和输出电流。本申请的电源模块实时监测自身的输出电压和输出电流，根据输出电压和输出电流合成调制信号，然后根据调制信号以及获取的标准电压和标准电流，让功率电路调节当前的输出电压和输出电流，以保证电源模块均衡且稳定输出，从而可避免当多个电源模块并联使用时电源模块输出电流不一致的问题，避免电源模块空载或满负荷运行的情况，提升电源模块的使用寿命。

附图说明

图1为本申请实施提供的充电桩充电模块的结构示意图。

图2为本申请实施提供的均衡控制电路的一种结构示意图。

图3为本申请实施提供的均衡控制电路的一种电路图。

图4为本申请实施提供的均衡控制电路的另一种结构示意图。

图5为本申请实施提供的均衡控制电路的另一种电路图。

图6为本申请实施提供的均衡控制电路的又一种电路图。

图7为本申请实施提供的充电桩的结构示意图。

图8为本申请实施提供的均流方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面地描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“电连接”另一个元件，它可以是直接电连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

对于多个并联使用的电源模块，目前，一般的输出均衡方案主要有主从机设置法和最大电流法。其中，主从设置法：将多个并联的电源模块中的一个电源模块设置为主模块，其余电源模块为从模块，从模块以主模块的电流为基准调节自身的电流大小实现均流的目的，对于此方法如果主模块失效，那么整个并联使用的电源模块都无法正常工作。最大电流法：将多个并联的电源模块中输出电流最大的模块选为主模块，其余的电源模块输出电流调节趋近于主模块从而实现均流的目的，对于此方法由于主模块会随时变动，会引起并联输出不稳定。

为了实现多个并联的电源模块均衡输出，在一个实施例中，如图1所示，本申请实施例提供了一种充电桩充电模块1，包括控制电路11、功率电路13和均衡控制电路15。其中，控制电路11分别电连接功率电路13和均衡控制电路15；功率电路13电连接均衡控制电路15。需要说明的是，控制电路11为电源模块的控制中心，用于控制电源模块的工作，例如，在该实施例中，控制电路11控制均衡控制电路15。在一个示例中，控制电路11为微处理、片上***或者单片机等等。功率电路13用于将从交流电网获取的交流电转换成直流电，为用电设备充电，用电设备包括但不限于：电动汽车、电动公交车、电动轮船等等。均衡控制电路15用于采集功率电路13的输出电压和输出电流，并根据输出电压和输出电流合成调制信号，均衡控制电路15将调制信号传输至控制电路11，控制电路11基于该调制信号对功率电路13进行控制。

在电源模块运行过程中，均衡控制电路15根据采集的功率电路13的输出电压和输出电流合成调制信号，并将调制信号传输给控制电路11；控制电路11根据调制信号以及获取的标准电压和标准电流，控制功率电路13调节当前的输出电压和输出电流。其中，标准电压和标准电流可以是预先配置在控制电路11内的，也可以是临时通过外部设备或装置向控制电路11发送的。标准电压和标准电流可以是固定值，也可以是根据电源模块实际运行情况进行更新的非固定值。基于调制信号、标准电压和标准电流控制功率电路13调节当前的输出电压和输出电流，是为了让功率电路13的输出电压位于以标准电压为中心，以第一数值为半径的数集范围内，输出电流位于以标准电流为中心，以第二数值为半径的数集范围内。其中，第一数值和第二数值越小，则控制精度越高，越有利于多个并联的电源模块均衡输出，提升***稳定性和使用寿命。

均衡控制电路15的实现方式多种多样，在一个示例中，如图2所示，均衡控制电路15包括电流放大电路151、电压跟随电路153和误差放大电路155；电流放大电路151的采集端电连接功率电路13的输出端，输出端电连接误差放大电路155的输入端；电压跟随电路153的采集端电连接功率电路13的输出端，输出端电连接误差放大电路155的输入端；误差放大电路155的输出端电连接控制电路11的输入端。

电流放大电路151的实现多种多样，在一个示例中，如图3所示，电流放大电路151包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1以及第一放大器U1；电阻R1串联在功率电路13的输出端，电阻R2的第一端电连接电阻R1的第一端，第二端电连接第一放大器U1的正相端；电阻R3的第一端电连接电阻R1的第二端，第二端电连接第一放大器U1的反相端；电阻R4的第一端电连接第一放大器U1的反相端，第二端电连接第一放大器U1的输出端；电容C1的第一端电连接第一放大器U1的反相端，第二端电连接第一放大器U1的输出端；第一放大器U1的输出端电连接误差放大电路155的输入端。

电压跟随电路153的实现方式多种多样，在一个示例中，如图3所示，电压跟随电路153包括电阻R5、电阻R6、电阻R7和第二放大器U2；电阻R5的第一端电连接功率电路13的输出端，电阻R5的第二端分别电连接电阻R6的第一端和电阻R7的第一端；电阻R6的第二端电连接第二放大器U2的正相端；电阻R7的第二端接地；第二放大器U2的反相端电连接第二放大器U2的输出端；第二放大器U2的输出端电连接误差放大电路155的输入端。

误差放大电路155的实现方式多种多样，在一个示例中，如图3所示，误差放大电路155包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C2、电容C3以及第三放大器U3；电阻R8的第一端电连接第一放大器U1的输出端，第二端电连接第三放大器U3的正相端；电阻R9的第一端电连接第二放大器U2的输出端，第二端电连接第三放大器U3的正相端；电阻R10的第一端分别电连接电阻R9的第二端和电容C2的第一端，第二端接地；电容C2的第二端接地；电阻R11的第一端电连接第三放大器U3的反相端，第二端电连接第三放大器U3的输出端；电容C3的第一端电连接第三放大器U3的反相端，第二端电连接第三放大器U3的输出端；第三放大器U3的输出端电连接控制电路11的输入端，第三放大器U3的反相端输入第一参考电压，如图3和图5所示，VREF1表示第一参考电压。

电流放大电路151、电压跟随电路153和误差放大电路155的工作原理如下：

电流放大电路151通过电阻R1采集功率电路13的输出电流（如图3、图5和图6所示，In表示输出电流），输出电流经过第一放大器U1放大之后得到采样信号IF。电压跟随电路153获取输出电压（如图3、图5和图6所示，Vn表示输出电压）经过电阻R5和电阻R6后分压，分压经过第二放大器U2得到的采样信号VF。信号IF与信号VF合成为反馈信号传输至第三放大器U3，反馈信号与第一参考电压经过第三放大器U3之后得到一个调制信号VC输出到控制电路11，控制电路11根据调制信号VC值的变化来控制功率电路13调节输出电流（具体地，通过调节输出电压，来调节输出电流）。输出电流In的增大会引起采样信号IF的增大，采样信号IF增大，输出的调制信号VC减小，控制电路11控制功率电路13减小输出电流In，以使功率电路13的输出电压Vn位于以标准电压为中心，以第一数值为半径的数集范围内，输出电流In位于以标准电流为中心，以第二数值为半径的数集范围内。

为了提升电源模块的安全性能。在一个示例中，均衡控制电路15根据采集的功率电路13的输出电压生成过压信号，并将过压信号传输给控制电路11；控制电路11根据过压信号控制功率电路13停止工作。需要说明的是，当功率电路13的输出电压超过功率电路13的额定电压时，均衡控制电路15生成过压信号。

过压比较电路157的实现方式多种多样，如图4所示，均衡控制电路15还包括过压比较电路157。如图5所示，过压比较电路157的采集端电连接功率电路13的输出端，输出端电连接控制电路11的输入端；过压比较电路157包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C4、电容C5以及第四放大器U4；电阻R12的第一端电连接功率电路13的输出端，第二端分别电连接第四放大器U4的正相端和电阻R13的第一端；电阻R13的第二端接地；电阻R14的第一端电连接第四放大器U4的正相端，第二端电连接第四放大器U4的输出端；电容C4的第一端电连接第四放大器U4的正相端，第二端电连接第四放大器U4的输出端；第四放大器U4的反相端接入第二参考电压（如图5所示，VREF2表示第二参考电压）；电阻R15的第一端电连接第四放大器U4的输出端，第二端分别电连接电阻R16的第一端、电容C5的第一端和控制电路11的输入端；电阻R16的第二端和电容C5的第二端接地。

在一个示例中，如图6所示，电压跟随电路153中的电阻R5与过压比较电路157中的电阻R12可以共用一个电阻，即电压跟随电路153中的电阻R5与过压比较电路157中的电阻R12为同一个电阻。电压跟随电路153中的电阻R7与过压比较电路157中的电阻R13可以共用一个电阻，即电压跟随电路153中的电阻R7与过压比较电路157中的电阻R13为同一个电阻。

过压比较电路157的工作原理如下：

过压比较电路157通过电阻R12获取功率电路13的输出电压Vn的分压，该分压与第二参考电压比较，经过比较器U1输出到控制端，当功率电路13的输出电压超过其额定电压时，控制电路11接收到过压信号及时停止功率电路13模块工作，保护电路。

本申请各实施例提供的充电桩充电模块包括控制电路、功率电路和均衡控制电路。在运行过程中，均衡控制电路根据采集的功率电路的输出电压和输出电流合成调制信号，并将调制信号传输给控制电路，控制电路根据调制信号以及获取的标准电压和标准电流，控制功率电路调节当前的输出电压和输出电流。本申请的电源模块实时监测自身的输出电压和输出电流，根据输出电压和输出电流合成调制信号，然后根据调制信号以及获取的标准电压和标准电流，让功率电路调节当前的输出电压和输出电流，以保证电源模块均衡且稳定输出，从而可避免当多个电源模块并联使用时电源模块输出电流不一致的问题，避免电源模块空载或满负荷运行的情况，提升电源模块的使用寿命。

在一个实施例中，提供一种均流方法，均流方法应用于充电桩。其中，如图7所示，充电桩包括充电控制装置2、开关控制装置3、N个分直流接触器6、1个总直流接触器7以及N个上述的充电桩充电模块1。充电控制装置2用于与用电设备4通讯获取用电设备4的用电需求，为用电设备4分配电源模块并控制合并输出，调节工作的充电桩充电模块1均衡输出。在一个示例中，充电控制装置2为微处理、片上***或者单片机等等。开关控制装置3用于接收充电控制装置2的指令控制分直流接触器6和总直流接触器7的闭合和断开。

充电控制装置2电连接开关控制装置3；开关控制装置3分别电连接分直流接触器6和总直流接触器7；充电桩充电模块1通过对应的一个分直流接触器6连接到总直流接触器7的输入端；充电控制装置2电连接总直流接触器7的输入端；充电控制装置2分别通讯连接充电桩充电模块1；充电桩充电模块1用于接入交流电网5；总直流接触器7的输出端用于通过充电枪连接用电设备4。其中，通过CAN（Controller AreaNetwork，控制器局域网总线）总线实现通讯连接。具体地，分直流接触器6连接均衡控制电路的电阻R1的第二端。

如图8所示，均流方法包括步骤：

步骤S810，充电控制装置2获取充电桩充电模块1的额定功率和输出电压范围，以及获取用电设备4的用电需求。在一个示例中，充电控制装置2通过CAN总线与电源模块实现通讯连接，在通讯连接之后，电源模块主动向充电控制装置2上报输出电压范围和额定功率。充电控制装置2通过CAN总线与用电设备4实现通讯连接，获取用电设备4的用电需求，充电需求包括充电电压、充电电流和充电功率，具体地，充电控制装置2可以通过充电枪上的CAN总线与用电设备4进行通讯。

步骤S820，充电控制装置2根据额定功率、输出电压范围和用电需求，分配满足用电需求所需数量的充电桩充电模块1，并根据额定功率、输出电压范围和用电需求，为已被分配的充电桩充电模块1计算标准电压和标准电流，并将标准电压和标准电流下发给对应的充电桩充电模块1。举例说明，假设用电需求中的充电功率为120KW，充电桩充电模块1的额定功率为30KW，则需要给该用电设备4分配4个充电桩充电模块1，在分配好充电桩充电模块1之后，再根据额定功率、输出电压范围和用电需求计算标准电压和标准电流，例如，初始时将用电需求的充电电压作为标准电压，再根据额定功率与标准电压计算标准电流。计算好标准电压和标准电流，之后，通过CAN总线将标准电压和标准电流下发给已被分配的充电桩充电模块1。当然，充电桩充电模块1的额定功率可以相同，也可以不相同。在分配充电桩充电模块1时，保证分配的充电桩充电模块1的输出功率之和等于充电功率即可。

步骤S830，充电控制装置2通过开关控制装置3，控制已被分配的充电桩充电模块1对应的分直流接触器6闭合，已被分配的充电桩充电模块1基于对应的标准电压和标准电流进行放电，且已被分配的充电桩充电模块1将输出电压和输出电流反馈给充电控制装置2。在分配好充电桩充电模块1后，充电控制装置2向开关控制装置3发送控制指令，控制对应的分直流接触器6闭合，将已被分配的充电桩充电模块1的电能汇聚到总直流接触器7上。同时，已被分配的充电桩充电模块1将实际的输出电流和输出电压通过CAN总线上报至充电控制装置2，以使充电控制装置2监控充电桩充电模块1的输出电压和输出电流。

步骤S840，充电控制装置2获取总直流接触器7的输入端处的总电压，若总电压小于或等于用电需求中的电压，则通过开关控制装置3控制总直流接触器7闭合，以向用电设备4供电。防止输出电压过大损害用电设备4，设置对汇总后的总电压进行检测，只有当总电压小于或等于用电需求中的电压，才控制总直流接触器7闭合，以提高用电设备4的充电安全性能。

为了进一步均衡充电桩充电模块1的输出，均流方法还包括步骤：充电控制装置2根据已被分配的充电桩充电模块1反馈的输出电压和输出电流，更新标准电压和标准电流。例如，一充电桩充电模块1输出电流低，出现不均衡的情况，则升高该充电桩充电模块1的输出电流，以使各充电桩充电模块1均衡输出。例如，一充电桩充电模块1输出电流高，出现不均衡的情况，则降低该充电桩充电模块1的输出电流，以使各充电桩充电模块1均衡输出。具体的，可通过改变充电桩充电模块1的输出电压，即变充电桩充电模块1的功率电路的输出电压，来调节输出电流。

充电控制装置2根据已被分配的充电桩充电模块1反馈的输出电压和输出电流，更新标准电压和标准电流，包括：

当输出电流与标准电流的差值小于-0.2安培时，充电控制装置2按第一预设量增大标准电压，并将增大后的标准电压下发至对应的已被分配的充电桩充电模块；当输出电流与标准电流的差值大于0.2安培时，充电控制装置2按第二预设量减小标准电压，并将减小后的标准电压下发至对应的已被分配的充电桩充电模块；当输出电流与标准电流的差值在-0.2安培与0.2安培以内时，充电控制装置2不更新标准电压。需要说明的是，第一预设量可为但不限定为0.05伏、0.1伏或者0.2伏。第二预设量可为但不限定为0.05伏、0.1伏或者0.2伏。

通过更新不均衡的充电桩充电模块1的输出电流和输出电压，以使不均衡的充电桩充电模块1的输出电流向其他充电桩充电模块1的输出电流靠拢，以达到相同，从而充电桩充电模块1之间相互均衡，避免出现个别充电桩充电模块1出现空载或过负载运行，提升充电桩的使用寿命，同时提高用电设备4的充电效率。

为了确保充电桩充电模块1之间能够实现均衡，进一步地，本申请方法还包括更换充电桩充电模块1的步骤，将多次更新标准电压和标准电流依然不能均衡的充电桩充电模块1更换掉，通过更换后的充电桩充电模块1进行均衡输出。均流方法还包括步骤：若一已被分配的充电桩充电模块的标准电压被更新的次数等于预设次数，充电控制装置2则向对应的已被分配的充电桩充电模块下发电压值为零的标准电压，控制对应的已被分配的充电桩充电模块停止工作，并通过开关控制装置3控制对应的分直流接触器断开；充电控制装置2从未被分配的充电桩充电模块重新分配一个或者一个以上的充电桩充电模块，并向重新分配的充电桩充电模块下发标准电压和标准电流，通过开关控制装置3控制重新分配的充电桩充电模块对应的分直流接触器闭合。

需要说明的是，在每次更新后，充电桩充电模块1根据更新后的标准电压和标准电流放电，同步充电桩充电模块1将新的输出电压和输出电流上报至充电控制装置2，以使充电控制装置2进行下一轮的监控，即判断充电桩充电模块1的输出电流是小于-0.2安培，还是处于-0.2安培与0.2安培内，还是大于-0.2安培。在一个示例中，预设次数可为但不限定为3次、4次或5次。

在重新分配充电桩充电模块1时，根据功率缺额（即被更换的充电桩充电模块1的额定功率，或者为用电设备4的充电功率与实际获取到的功率的差值）来从剩余的充电桩充电模块1中来匹配。例如，功率缺额30KW，可以分别两个15KW的充电桩充电模块1。

本申请均流方法通过充电桩充电模块自动均衡与充电控制装置共同调节均衡输出，具体包括充电控制装置对充电桩充电模块的标准电压和标准电流的控制和充电桩充电模块基于标准电压和标准电流的自我调节，从而确保充电桩充电模块的均衡输出，使得均衡输出的精度与可靠性更高。另外，充电控制装置能够实时调节功率分配策略，调用充电桩充电模块，实现冗余设置。

本申请均流方法中的充电桩充电模块，如图1所示，包括控制电路11、功率电路13和均衡控制电路15。其中，控制电路11分别电连接功率电路13和均衡控制电路15；功率电路13电连接均衡控制电路15。需要说明的是，控制电路11为电源模块的控制中心，用于控制电源模块的工作，例如，在该实施例中，控制电路11控制均衡控制电路15。在一个示例中，控制电路11为微处理、片上***或者单片机等等。功率电路13用于将从交流电网获取的交流电转换成直流电，为用电设备充电，用电设备包括但不限于：电动汽车、电动公交车、电动轮船等等。均衡控制电路15用于采集功率电路13的输出电压和输出电流，并根据输出电压和输出电流合成调制信号，均衡控制电路15将调制信号传输至控制电路11，控制电路11基于该调制信号对功率电路13进行控制。

在电源模块运行过程中，均衡控制电路15根据采集的功率电路13的输出电压和输出电流合成调制信号，并将调制信号传输给控制电路11；控制电路11根据调制信号以及获取的标准电压和标准电流，控制功率电路13调节当前的输出电压和输出电流。其中，标准电压和标准电流可以是预先配置在控制电路11内的，也可以是临时通过外部设备或装置向控制电路11发送的。标准电压和标准电流可以是固定值，也可以是根据电源模块实际运行情况进行更新的非固定值。基于调制信号、标准电压和标准电流控制功率电路13调节当前的输出电压和输出电流，是为了让功率电路13的输出电压位于以标准电压为中心，以第一数值为半径的数集范围内，输出电流位于以标准电流为中心，以第二数值为半径的数集范围内。其中，第一数值和第二数值越小，则控制精度越高，越有利于多个并联的电源模块均衡输出，提升充电桩稳定性和使用寿命。

均衡控制电路15的实现方式多种多样，在一个示例中，如图2所示，均衡控制电路15包括电流放大电路151、电压跟随电路153和误差放大电路155；电流放大电路151的采集端电连接功率电路13的输出端，输出端电连接误差放大电路155的输入端；电压跟随电路153的采集端电连接功率电路13的输出端，输出端电连接误差放大电路155的输入端；误差放大电路155的输出端电连接控制电路11的输入端。

电流放大电路151的实现多种多样，在一个示例中，如图3所示，电流放大电路151包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1以及第一放大器U1；电阻R1串联在功率电路13的输出端，电阻R2的第一端电连接电阻R1的第一端，第二端电连接第一放大器U1的正相端；电阻R3的第一端电连接电阻R1的第二端，第二端电连接第一放大器U1的反相端；电阻R4的第一端电连接第一放大器U1的反相端，第二端电连接第一放大器U1的输出端；电容C1的第一端电连接第一放大器U1的反相端，第二端电连接第一放大器U1的输出端；第一放大器U1的输出端电连接误差放大电路155的输入端。

电压跟随电路153的实现方式多种多样，在一个示例中，如图3所示，电压跟随电路153包括电阻R5、电阻R6、电阻R7和第二放大器U2；电阻R5的第一端电连接功率电路13的输出端，电阻R5的第二端分别电连接电阻R6的第一端和电阻R7的第一端；电阻R6的第二端电连接第二放大器U2的正相端；电阻R7的第二端接地；第二放大器U2的反相端电连接第二放大器U2的输出端；第二放大器U2的输出端电连接误差放大电路155的输入端。

误差放大电路155的实现方式多种多样，在一个示例中，如图3所示，误差放大电路155包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C2、电容C3以及第三放大器U3；电阻R8的第一端电连接第一放大器U1的输出端，第二端电连接第三放大器U3的正相端；电阻R9的第一端电连接第二放大器U2的输出端，第二端电连接第三放大器U3的正相端；电阻R10的第一端分别电连接电阻R9的第二端和电容C2的第一端，第二端接地；电容C2的第二端接地；电阻R11的第一端电连接第三放大器U3的反相端，第二端电连接第三放大器U3的输出端；电容C3的第一端电连接第三放大器U3的反相端，第二端电连接第三放大器U3的输出端；第三放大器U3的输出端电连接控制电路11的输入端，第三放大器U3的反相端输入第一参考电压。

电流放大电路151、电压跟随电路153和误差放大电路155的工作原理如下：

电流放大电路151通过电阻R1采集功率电路13的输出电流，输出电流经过第一放大器U1放大之后得到采样信号IF。电压跟随电路153获取输出电压经过电阻R5和电阻R6后分压，分压经过第二放大器U2得到的采样信号VF。信号IF与信号VF合成为反馈信号传输至第三放大器U3，反馈信号与第一参考电压经过第三放大器U3之后得到一个调制信号VC输出到控制电路11，控制电路11根据调制信号VC值的变化来控制功率电路13调节输出电流（具体地，通过调节输出电压，来调节输出电流）。输出电流In的增大会引起采样信号IF的增大，采样信号IF增大，输出的调制信号VC减小，控制电路11控制功率电路13减小输出电流In，以使功率电路13的输出电压Vn位于以标准电压为中心，以第一数值为半径的数集范围内，输出电流In位于以标准电流为中心，以第二数值为半径的数集范围内。

为了提升电源模块的安全性能。在一个示例中，均衡控制电路15根据采集的功率电路13的输出电压生成过压信号，并将过压信号传输给控制电路11；控制电路11根据过压信号控制功率电路13停止工作。需要说明的是，当功率电路13的输出电压超过功率电路13的额定电压时，均衡控制电路15生成过压信号。

过压比较电路157的实现方式多种多样，如图4所示，均衡控制电路15还包括过压比较电路157。如图5所示，过压比较电路157的采集端电连接功率电路13的输出端，输出端电连接控制电路11的输入端；过压比较电路157包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C4、电容C5以及第四放大器U4；电阻R12的第一端电连接功率电路13的输出端，第二端分别电连接第四放大器U4的正相端和电阻R13的第一端；电阻R13的第二端接地；电阻R14的第一端电连接第四放大器U4的正相端，第二端电连接第四放大器U4的输出端；电容C4的第一端电连接第四放大器U4的正相端，第二端电连接第四放大器U4的输出端；第四放大器U4的反相端接入第二参考电压；电阻R15的第一端电连接第四放大器U4的输出端，第二端分别电连接电阻R16的第一端、电容C5的第一端和控制电路11的输入端；电阻R16的第二端和电容C5的第二端接地。

在一个示例中，如图6所示，电压跟随电路153中的电阻R5与过压比较电路157中的电阻R12可以共用一个电阻，即电压跟随电路153中的电阻R5与过压比较电路157中的电阻R12为同一个电阻。电压跟随电路153中的电阻R7与过压比较电路157中的电阻R13可以共用一个电阻，即电压跟随电路153中的电阻R7与过压比较电路157中的电阻R13为同一个电阻。

过压比较电路157的工作原理如下：

过压比较电路157通过电阻R12获取功率电路13的输出电压Vn的分压，该分压与第二参考电压比较，经过比较器U1输出到控制端，当功率电路13的输出电压超过其额定电压时，控制电路11接收到过压信号及时停止功率电路13模块工作，保护电路。

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。

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申请专利范围的限制。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。

Claims (6)

1.一种充电桩充电模块，其特征在于，包括控制电路、功率电路和均衡控制电路；所述控制电路分别电连接所述功率电路和所述均衡控制电路；所述功率电路电连接所述均衡控制电路；

其中，所述均衡控制电路根据采集的所述功率电路的输出电压和输出电流合成调制信号，并将所述调制信号传输给所述控制电路；所述控制电路根据所述调制信号以及获取的标准电压和标准电流，控制所述功率电路调节当前的输出电压和输出电流，具体包括所述控制电路根据所述调制信号，控制所述功率电路调节当前的所述输出电压和所述输出电流，以使所述输出电压位于以所述标准电压为中心，以第一数值为半径的数集范围内，所述输出电流位于以所述标准电流为中心，以第二数值为半径的数集范围内；

所述均衡控制电路包括电流放大电路、电压跟随电路和误差放大电路；

所述电流放大电路的采集端电连接所述功率电路的输出端，输出端电连接所述误差放大电路的输入端；所述电压跟随电路的采集端电连接所述功率电路的输出端，输出端电连接所述误差放大电路的输入端；所述误差放大电路的输出端电连接所述控制电路的输入端；

所述电流放大电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1以及第一放大器；

所述电阻R1串联在所述功率电路的输出端，所述电阻R2的第一端电连接所述电阻R1的第一端，第二端电连接所述第一放大器的正相端；所述电阻R3的第一端电连接所述电阻R1的第二端，第二端电连接所述第一放大器的反相端；所述电阻R4的第一端电连接所述第一放大器的反相端，第二端电连接所述第一放大器的输出端；所述电容C1的第一端电连接所述第一放大器的反相端，第二端电连接所述第一放大器的输出端；所述第一放大器的输出端电连接所述误差放大电路的输入端；

所述电压跟随电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7和第二放大器；

所述电阻R5的第一端电连接所述功率电路的输出端，所述电阻R5的第二端分别电连接所述电阻R6的第一端和所述电阻R7的第一端；所述电阻R6的第二端电连接所述第二放大器的正相端；所述电阻R7的第二端接地；所述第二放大器的反相端电连接所述第二放大器的输出端；所述第二放大器的输出端电连接所述误差放大电路的输入端；

所述误差放大电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C2、电容C3以及第三放大器；

所述电阻R8的第一端电连接所述第一放大器的输出端，第二端电连接所述第三放大器的正相端；所述电阻R9的第一端电连接所述第二放大器的输出端，第二端电连接所述第三放大器的正相端；所述电阻R10的第一端分别电连接所述电阻R9的第二端和所述电容C2的第一端，第二端接地；所述电容C2的第二端接地；所述电阻R11的第一端电连接所述第三放大器的反相端，第二端电连接所述第三放大器的输出端；所述电容C3的第一端电连接所述第三放大器的反相端，第二端电连接所述第三放大器的输出端；所述第三放大器的输出端电连接所述控制电路的输入端，所述第三放大器的反相端输入第一参考电压。

2.根据权利要求1所述的充电桩充电模块，其特征在于，所述均衡控制电路根据采集的所述功率电路的输出电压生成过压信号，并将所述过压信号传输给所述控制电路；所述控制电路根据所述过压信号控制所述功率电路停止工作。

3.根据权利要求2所述的充电桩充电模块，其特征在于，所述均衡控制电路还包括过压比较电路；所述过压比较电路的采集端电连接所述功率电路的输出端，输出端电连接所述控制电路的输入端；

所述过压比较电路包括电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C4、电容C5以及第四放大器；

所述电阻R12的第一端电连接所述功率电路的输出端，第二端分别电连接所述第四放大器的正相端和所述电阻R13的第一端；所述电阻R13的第二端接地；所述电阻R14的第一端电连接所述第四放大器的正相端，第二端电连接所述第四放大器的输出端；所述电容C4的第一端电连接所述第四放大器的正相端，第二端电连接所述第四放大器的输出端；所述第四放大器的反相端接入第二参考电压；

所述电阻R15的第一端电连接所述第四放大器的输出端，第二端分别电连接所述电阻R16的第一端、所述电容C5的第一端和所述控制电路的输入端；所述电阻R16的第二端和所述电容C5的第二端接地。

4.一种均流方法，所述均流方法应用于充电桩，其特征在于，所述充电桩包括充电控制装置、开关控制装置、N个分直流接触器、1个总直流接触器以及N个权利要求1至3任意一项所述的充电桩充电模块；

所述充电控制装置电连接所述开关控制装置；所述开关控制装置分别电连接所述分直流接触器和所述总直流接触器；所述充电桩充电模块通过对应的一个所述分直流接触器连接到所述总直流接触器的输入端；所述充电控制装置电连接所述总直流接触器的输入端；所述充电控制装置分别通讯连接所述充电桩充电模块；所述充电桩充电模块用于接入交流电网；所述总直流接触器的输出端用于通过充电枪连接用电设备；

所述均流方法包括步骤：

所述充电控制装置获取所述充电桩充电模块的额定功率和输出电压范围，以及获取所述用电设备的用电需求；

所述充电控制装置根据所述额定功率、所述输出电压范围和所述用电需求，分配满足所述用电需求所需数量的所述充电桩充电模块，并根据所述额定功率、所述输出电压范围和所述用电需求，为已被分配的所述充电桩充电模块计算标准电压和标准电流，并将所述标准电压和所述标准电流下发给对应的所述充电桩充电模块；

所述充电控制装置通过所述开关控制装置，控制已被分配的所述充电桩充电模块对应的所述分直流接触器闭合，已被分配的所述充电桩充电模块基于对应的所述标准电压和所述标准电流进行放电，且已被分配的所述充电桩充电模块将输出电压和输出电流反馈给所述充电控制装置；

所述充电控制装置获取所述总直流接触器的输入端处的总电压，若所述总电压小于或等于所述用电需求中的电压，则通过所述开关控制装置控制所述总直流接触器闭合，以向所述用电设备供电。

5.根据权利要求4所述的均流方法，其特征在于，还包括步骤：所述充电控制装置根据已被分配的所述充电桩充电模块反馈的所述输出电压和所述输出电流，更新所述标准电压和所述标准电流；

所述充电控制装置根据已被分配的所述充电桩充电模块反馈的所述输出电压和所述输出电流，更新所述标准电压和所述标准电流，包括：

当所述输出电流与所述标准电流的差值小于-0.2安培时，所述充电控制装置按第一预设量增大所述标准电压，并将增大后的所述标准电压下发至对应的已被分配的所述充电桩充电模块；

当所述输出电流与所述标准电流的差值大于0.2安培时，所述充电控制装置按第二预设量减小所述标准电压，并将减小后的所述标准电压下发至对应的已被分配的所述充电桩充电模块；

当所述输出电流与所述标准电流的差值在-0.2安培与0.2安培以内时，所述充电控制装置不更新所述标准电压。

6.根据权利要求5所述的均流方法，其特征在于，还包括步骤：

若一已被分配的所述充电桩充电模块的所述标准电压被更新的次数等于预设次数，所述充电控制装置则向对应的已被分配的所述充电桩充电模块下发电压值为零的标准电压，控制对应的已被分配的所述充电桩充电模块停止工作，并通过所述开关控制装置控制对应的所述分直流接触器断开；

所述充电控制装置从未被分配的所述充电桩充电模块重新分配一个或者一个以上的所述充电桩充电模块，并向重新分配的所述充电桩充电模块下发所述标准电压和所述标准电流，通过所述开关控制装置控制重新分配的所述充电桩充电模块对应的所述分直流接触器闭合。