充電機及其充電方法和裝置及電動汽車與流程

本發(fā)明電力電子領域，具體而言，涉及一種充電機及其充電方法和裝置及電動汽車。

背景技術：

目前，充電機可以用于電動大巴和電動汽車中。由于電動大巴和小型電動汽車的電池電壓等級不同，充電機不能覆蓋大巴車和小型車的電池電壓平臺，因而大巴車和小型車的充電機無法通用，只能針對大巴車和小型車分別設計。圖1是根據(jù)相關技術中的一種充電機功率-電壓曲線的示意圖。如圖1所示，就直流充電機本身而言，可以輸出較寬范圍的電壓，理論上可以在0到額定電壓之間任意值輸出，但是，隨著輸出電壓的降低，充電機的輸出功率也隨之線性下降，當輸出功率低于額定電壓以下時，由于輸出功率達不到標稱輸出功率，因而不能滿足更大范圍的電動汽車的充電要求，比如，當輸出電壓范圍在200V－750V、額定功率60KW的充電機，由于最大電流限制在額定電流80A，則當輸出電壓為750V時，得到的輸出功率為60KW，當輸出電壓為600V時，得到輸出功率為48KW，當輸出電壓為400V時，得到的輸出功率為32KW，當輸出電壓為200V時，得到的輸出功率僅為16KW，遠遠達不到標稱的60KW功率輸出。另外，隨著輸出電壓的降低，充電機的效率也隨之大幅度降低，這嚴重制約了寬電壓充電機的應用范圍。

如果按照傳統(tǒng)充電機的設計方案，要想提高低壓段的輸出功率，就要增加額定電流，例如，在輸出電壓為200V時仍然要保證輸出功率為60KW，則其輸出電流要達到300A，另外，由于變壓器變比關系一定，充電機內(nèi)部的變壓器原副邊所有器件的電流參數(shù)都要由原來的80A改為按照300A設計，而電壓參數(shù)仍然要按照最大750V設計，這樣最后成本與750V*300A＝225KW的充電機相同，無疑大大增加了充電機的成本。同時當225KW的充電機工作在60KW時，效率也將大幅度降低。

在傳統(tǒng)充電機設計方案中，高頻隔離DC-DC變換電路中的變壓器變比一定，因此原副邊電壓電流的關系也隨之確定。通過改變原邊開關管的占空比可以實現(xiàn)輸出電壓在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。充電機額定功率是在輸出額定電壓及額定電流下實現(xiàn)的，當輸出電壓在額定值以下調(diào)節(jié)時，一般為保證電流不超過額定電流值，輸出功率也隨之降低，低壓段時輸出功率和效率降低更明顯。如果要想在低壓段仍然保持額定功率，輸出電流要相應增加，由于變壓器變比固定，變壓器副邊輸出大電流時原邊開關管瞬時電流也成比例增加，因此充電機中所有元器件參數(shù)都要按照高壓大電流設計，大大增加了充電機的成本。另外，設計在高壓大電流下的充電機由于總是工作在高壓小電流或低壓大電流下，其實際輸出功率遠沒有達到設計值所對應的最大功率，使得充電機效率也遠低于最大效率。

針對現(xiàn)有技術中充電機的充電效率低的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種充電機及其充電方法和裝置及電動汽車，以至少解決充電機的充電效率低的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種充電機的充電方法。該充電機的充電方法包括：充電機的交流輸入電壓進行交流轉(zhuǎn)直流變換，得到恒定直流電壓；根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從多個變壓器變比中確定目標變壓器變比，其中，多個變壓器變比對應不同的電壓輸出范圍和輸出電流，充電機向充電對象充電；根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓；根據(jù)第一直流輸出電壓和目標變壓器變比對應的輸出電流，得到輸出功率。

進一步地，在根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓之后，該方法還包括：當?shù)谝恢绷鬏敵鲭妷涸谀繕俗儔浩髯儽葘碾妷狠敵龇秶鷥?nèi)時，獲取用于調(diào)節(jié)第一直流輸出電壓的占空比；根據(jù)占空比調(diào)整第一直流輸出電壓，得到第二直流輸出電壓。

進一步地，在根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到第一直流輸出電壓之后，該方法還包括：當?shù)谝恢绷鬏敵鲭妷涸诓煌碾妷狠敵龇秶鷥?nèi)時，對目標變壓器變比進行調(diào)整，得到調(diào)整變比；根據(jù)調(diào)整變比對第一直流輸出電壓進行電壓變換，得到第二直流輸出電壓。

進一步地，對目標變壓器變比進行調(diào)整，得到調(diào)整變比包括：通過調(diào)整變壓器的副邊繞組的抽頭位置調(diào)整目標變壓器變比，得到調(diào)整變比。

進一步地，根據(jù)第一直流輸出電壓和輸出電流，得到輸出功率包括：當副邊繞組的抽頭位置處于預設位置時，輸出直流電流；根據(jù)第一直流輸出電壓和直流電流，得到輸出功率。

進一步地，當副邊繞組的抽頭位置處于預設位置時，輸出直流電流包括：當副邊繞組的抽頭處于第一位置時，向第一電感輸出第一直流電流；根據(jù)第一直流輸出電壓和直流電流，得到輸出功率包括：根據(jù)第一直流輸出電壓和第一直流電流，得到第一輸出功率。

進一步地，當副邊繞組的抽頭位置處于預設位置時，輸出直流電流包括：當副邊繞組的抽頭處于第二位置時，向第一電感和第二電感輸出第二直流電流，其中，第一電感和第二電感并聯(lián)；根據(jù)第一直流輸出電壓和直流電流，得到輸出功率包括：根據(jù)第一直流輸出電壓和第二直流電流輸出，得到第二輸出功率。

進一步地，當副邊繞組的抽頭位置處于預設位置時，輸出直流電流包括：當副邊繞組的抽頭處于第三位置時，向第一電感、第二電感和第三電感輸出第三直流電流，其中，第一電感、第二電感和第三電感并聯(lián)；根據(jù)第一直流輸出電壓和直流電流，得到輸出功率包括：根據(jù)第一直流輸出電壓和第三直流電流，得到第三輸出功率。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種充電機的充電裝置。該充電機的充電裝置包括：第一變換單元，用于對充電機的交流輸入電壓進行交流轉(zhuǎn)直流變換，得到恒定直流電壓；確定單元，用于根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從多個變壓器變比中確定目標變壓器變比，其中，多個變壓器變比對應不同的電壓輸出范圍和輸出電流，充電機向充電對象充電；第二變換單元，用于根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓；獲取單元，用于根據(jù)第一直流輸出電壓和目標變壓器變比對應的輸出電流，得到輸出功率。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種充電機。該充電機包括：AC-DC變換電路，用于對充電機的交流輸入電壓進行交流轉(zhuǎn)直流變換，得到恒定直流電壓；DC-DC變換電路，與AC-DC變換電路相連接，用于根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從多個變壓器變比中確定目標變壓器變比，其中，多個變壓器變比對應不同的電壓輸出范圍和輸出電流，充電機向充電對象充電；根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓；根據(jù)第一直流輸出電壓和目標變壓器變比對應的輸出電流，得到輸出功率。

進一步地，該DC-DC變換電路包括：變壓器的副邊繞組，用于對恒定直流電壓在不同的電壓輸出范圍內(nèi)進行電壓變換。

進一步地，該副邊繞組包括：多級副邊繞組抽頭，用于分別使副邊繞組具有不同的電壓器變比。

進一步地，該多級副邊繞組抽頭分別對應不同的電流容量。

進一步地，該多級副邊繞組抽頭的位置通過機械開關離線切換。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種電動汽車，該電動汽車包括本發(fā)明實施例的充電機的充電裝置，或充電機。

通過本發(fā)明，采用對充電機的交流輸入電壓進行交流轉(zhuǎn)直流變換，得到恒定直流電壓；根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從多個變壓器變比中確定目標變壓器變比，其中，多個變壓器變比對應不同的電壓輸出范圍和輸出電流，充電機向充電對象充電；根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓；根據(jù)第一直流輸出電壓和目標變壓器變比對應的輸出電流，得到輸出功率。由于根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從多個變壓器變比中確定目標變壓器變比，多個變壓器變比與寬電壓范圍的多段電壓相對應，由充電對象的電池參數(shù)確定目標變壓器變比，再根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓，進而實現(xiàn)在電壓大范圍變化時可以保持輸出功率在一定范圍內(nèi)，解決了充電機的充電效率低的問題，進而達到了提高充電機的充電效率的效果。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)相關技術中的一種充電機功率-電壓曲線的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種充電機的結(jié)構示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種充電機的充電方法的流程圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種分段式多級恒功率充電機的電路示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種副邊繞組抽頭對應的電流容量的示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種恒功率充電機的功率-電壓曲線的示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種各電壓段輸出功率隨輸出電壓變化的曲線示意圖；以及

圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種充電機的充電裝置的示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

為了使本技術領域的人員更好地理解本申請方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。

需要說明的是，本申請的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實施例。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設備固有的其它步驟或單元。

本發(fā)明實施例提供了一種充電機。

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種充電機的結(jié)構示意圖。如圖2所示，該充電機包括：AC-DC變換電路10和DC-DC變換電路20。

AC-DC變換電路10，用于對充電機的交流輸入電壓進行交流轉(zhuǎn)直流變換，得到恒定直流電壓。

AC-DC變換電路10為充電機的第一級電路，用于對充電機的交流輸入電壓進行交流轉(zhuǎn)直流變換，得到恒定直流電壓，可以采用脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation，簡稱為PWM)整流器或者維也納整流器的拓撲結(jié)構以及控制策略，獲取充電機的交流輸入電壓，將交流輸入電壓進行交流轉(zhuǎn)直流變換，得到第一恒定直流電壓。PWM整流器為三相PWM整流器，比如，采用三相380V的交流輸入電壓，直流輸出電壓恒定，比如，輸出電壓恒定在650V。

DC-DC變換電路20，與AC-DC變換電路10相連接，用于根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從多個變壓器變比中確定目標變壓器變比，多個變壓器變比對應不同的電壓輸出范圍和輸出電流，充電機向充電對象充電，根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到電壓輸出范圍內(nèi)第一直流輸出電壓，根據(jù)第一直流輸出電壓和輸出電流，得到輸出功率。

DC-DC變換電路20可以為高頻隔離DC-DC變換電路，與AC-DC變換電路10相連接，其原邊拓撲結(jié)構與傳統(tǒng)充電機相同，可以采用全橋移相控制或其它軟開關諧振控制技術，而不同于傳統(tǒng)充電機僅靠調(diào)節(jié)占空比以調(diào)節(jié)輸出電壓方式的是，該實施例的DC-DC變換電路20將全部輸出電壓范圍分成若干電壓段，相鄰電壓段具有電壓切換點，每段電壓對應相應的變壓器變比以及副邊繞組抽頭，因而對變壓器副邊結(jié)構進行了改進，由傳統(tǒng)的固定繞組固定變比改成了副邊繞組多級抽頭分段輸出，得到多個變壓器變比，每段變壓器變比不同，多個變壓器變比對應不同的電壓輸出范圍和輸出電流，從而適應輸出電壓在寬電壓范圍內(nèi)的不同電壓段的功率需求。

電機向充電對象充電，該充電對象可以為電動汽車?？蛇x地，將寬電壓范圍分成電壓段的數(shù)量以及相應的切換點對應的電壓值可以根據(jù)電動汽車的電池參數(shù)進行任意設計。在實際充電機的運行過程中，檢測充電對象的電池電壓，根據(jù)電池電壓對變壓器副邊繞組抽頭的位置采用機械開關進行離線切換，從而根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從多個變壓器變比中確定目標變壓器變比，使目標變壓器變比滿足最佳功率及效率點的要求。

在DC-DC變換電路20根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從多個變壓器變比中確定目標變壓器變比之后，DC-DC變換電路20根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓，再根據(jù)第一直流輸出電壓和目標變壓器變比對應的輸出電流，得到輸出功率，其中，輸出功率可以為最大電流。

舉例而言，對于60KW、200V-750V的充電機，AC-DC變換電路10輸出的恒定直流電壓為650V，DC-DC變換電路20的原邊輸入電壓恒定在650V，副邊輸出電壓范圍分成三個電壓段，切換點電壓分別為500V和300V，對應的變壓器變比分別為650：750、650:500、650:300。當根據(jù)變壓器變比650:750對650V進行電壓變換，得到的第一直流輸出電壓在750V-500V電壓段時，此時副邊繞組在第一位置，輸出最大電流80A，輸出功率在60KW-40KW范圍內(nèi)變化。當根據(jù)變壓器變比650:500對650V進行電壓變換，輸出的電壓在500V-300V電壓段時，此時副邊繞組在第二位置，輸出最大電流133A，輸出功率在60KW-40KW范圍內(nèi)變化。當650:300輸出的電壓在300V-200V電壓段時，此時副邊繞組在第三位置，輸出最大電流200A，輸出功率在60KW-40KW范圍內(nèi)變化。

作為一種可選的實施方式，該DC-DC變換電路包括：變壓器的副邊繞組，用于對恒定直流電壓在不同的電壓輸出范圍內(nèi)進行電壓變換。

DC-DC變換電路包括變壓器的副邊繞組，用于在AC-DC變換電路10對充電機的交流輸入電壓進行交流轉(zhuǎn)直流變換得到恒定直流電壓之后，對恒定直流電壓在不同的電壓輸出范圍內(nèi)進行電壓變換，以適應輸出電壓在寬范圍內(nèi)的不同電壓段的功率需求，從而避免了為保持輸出功率一定，在輸出電壓降低時，輸出電流要相應增加，由于DC-DC變換電路中的變壓器變比一定，在副邊輸出大電流時原邊開關管瞬時電流也成比例增加，增加了充電機的成本的問題，進而降低了充電機的效率。

作為一種可選的實施方式，該副邊繞組包括：多級副邊繞組抽頭，用于分別使副邊繞組具有不同的電壓器變比。

DC-DC變換電路的副邊繞組包括多級副邊繞組抽頭，當副邊繞組抽頭處于不同位置時，DC-DC變換電路具有不同的電壓器變比。當輸出的第一直流輸出電壓變化較大，而位于不同電壓段時，通過改變變壓器副邊繞組抽頭位置，可以改變變壓器變比，在低壓端再次達到額定功率并在小范圍變化。在副邊低壓大電流輸出時，變壓器原邊仍然保持高壓小電流，在提高低壓段輸出功率的同時，不增加原邊開關管容量，在成本增加有限、效率基本不變的前提下，實現(xiàn)恒功率輸出，也即，在輸出電壓較大范圍變化時，可以保持輸出功率始終在一定范圍內(nèi)。

作為一種可選的實施方式，該多級副邊繞組抽頭分別對應不同的電流容量。

為了進一步減小副邊副邊繞組的成本和損耗，可以通過優(yōu)化設計和繞制，將副邊繞組設計成不同抽頭對應不同的電流容量，比如，當副邊繞組處于第一位置時，電流容量為80A，當副邊繞組處于第一位置時，電流容量為133A，當副邊繞組處于第一位置時，電流容量為200A。

作為一種可選的實施方式，該多級副邊繞組抽頭的位置通過機械開關離線切換。

在充電機中，輸出電壓分段數(shù)量以及相應切換點電壓值可以根據(jù)電動汽車的電池參數(shù)范圍任意設計。在充電機實際運行中，根據(jù)檢測電池電壓對副邊繞組抽頭位置采用機械開關進行離線切換，使當前變壓器變比滿足最佳功率及效率點要求。

從成本和效率角度分析可知，相比于傳統(tǒng)的充電機的充電方案，本發(fā)明實施例雖然增加了變壓器副邊繞組、二極管及濾波電感的電流容量，但變壓器原邊所有元器件電壓電流參數(shù)與傳統(tǒng)充電機保持一致。相比于變壓器原邊可控開關管來說，變壓器副邊元器件成本在充電機成本中所占比重較小，整機成本增加有限。由于沒有增加額外的電路，充電機的效率沒有降低，相反由于各電壓段下變壓器變比都在最佳值，使得各電壓段都工作在最大效率點附近，尤其在低壓段的效率比傳統(tǒng)充電機顯著提高。

本發(fā)明實施例還提供了一種充電機的充電方法。需要說明的是，該實施例的充電機的充電方法可以由本發(fā)明實施例的充電機的充電裝置執(zhí)行。

圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種充電機的充電方法的流程圖。如圖3所示，該充電機的充電方法包括以下步驟：

步驟S302，對充電機的交流輸入電壓進行交流轉(zhuǎn)直流變換，得到恒定直流電壓。

在本申請上述步驟S302提供的技術方案中，獲取充電機的交流輸入電壓，對交流輸入電壓進行交流轉(zhuǎn)直流變換，得到恒定直流電壓，可以采用PWM整流器或者維也納整流器的拓撲結(jié)構以及控制策略對交流輸入電壓進行交流轉(zhuǎn)直流變換?？蛇x地，PWM整流器為三相PWM整流器，比如，采用三相380V的交流輸入電壓，進行交流轉(zhuǎn)直流變換，得到恒定的直流輸出電壓。

步驟S304，根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從多個變壓器變比中確定目標變壓器變比。

在本申請上述步驟S304提供的技術方案中，根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從多個變壓器變比中確定目標變壓器變比。其中，多個變壓器變比對應不同的電壓輸出范圍和輸出電流，充電機向充電對象充電。

該實施例將充電機的全部輸出電壓范圍分成若干電壓段，相鄰電壓段具有電壓切換點，每段電壓對應相應的變壓器變比以及副邊繞組抽頭，多個變壓器變比對應不同的電壓輸出范圍和輸出電流，從而適應輸出電壓在寬電壓范圍內(nèi)的不同電壓段的功率需求。電機向充電對象充電，獲取充電對象的電池參數(shù)，根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從上述多個變壓器變比中確定目標變壓器變比。比如，獲取充電對象的電池電壓，根據(jù)電池電壓從上述多個變壓器變比中確定目標變壓器變比，該目標變壓器變比為用于輸出預設范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓。

步驟S306，根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓。

在本申請上述步驟S306提供的技術方案中，根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓。

在對充電機的交流輸入電壓進行交流轉(zhuǎn)直流變換，得到恒定直流電壓，且根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從多個變壓器變比中確定目標變壓器變比之后，根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓?？蛇x地，根據(jù)檢測到的充電對象的參數(shù)的變化，確定第一直流輸出電壓降低，輸出功率也會在預設范圍內(nèi)變化，此時可以通過離線切換變壓器副邊繞組抽頭的位置切換目標變壓器變比，進而根據(jù)切換后的目標變壓變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的直流輸出電壓，這樣在變壓器副邊的輸出為低壓大電流輸出時，變壓器原邊根據(jù)調(diào)整的變壓器變比仍然可以保持高壓小電流的輸出，在提高低壓段輸出功率的同時不增加原邊開關管容量，在成本增加有限、效率基本不變的前提下實現(xiàn)在一定范圍內(nèi)的恒功率輸出。

步驟S308，根據(jù)第一直流輸出電壓和目標變壓器變比對應的輸出電流，得到輸出功率。

在本申請上述步驟S308提供的技術方案中，根據(jù)第一直流輸出電壓和目標變壓器變比對應的輸出電流，得到輸出功率。

在根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓之后，根據(jù)第一直流輸出電壓和目標變壓器變比對應的輸出電流，得到輸出功率?？蛇x地，第一直流輸出電壓在一定的電壓輸出范圍內(nèi)，目標變壓器變比對應的電流為變壓器副邊最大電流，根據(jù)一定的電壓輸出范圍和最大電流得到的輸出功率也在一定范圍內(nèi)，實現(xiàn)輸出電壓在大范圍內(nèi)變換時可以保持輸出功率始終在不一定范圍內(nèi)。

該實施例對充電機的交流輸入電壓進行交流轉(zhuǎn)直流變換，得到恒定直流電壓；根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從多個變壓器變比中確定目標變壓器變比，其中，多個變壓器變比對應不同的電壓輸出范圍和輸出電流，充電機向充電對象充電；根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓；根據(jù)第一直流輸出電壓和目標變壓器變比對應的輸出電流輸出，得到輸出功率，由于根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從多個變壓器變比中確定目標變壓器變比，多個變壓器變比與寬電壓范圍的多段電壓相對應，由充電對象的電池參數(shù)確定目標變壓器變比，再根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓，進而實現(xiàn)在電壓大范圍變化時可以保持輸出功率在一定范圍內(nèi)，解決了充電機的充電效率低的問題，進而達到了提高充電機的充電效率的效果。

作為一種可選的實施方式，在根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓之后，當?shù)谝恢绷鬏敵鲭妷涸谀繕俗儔浩髯儽葘碾妷狠敵龇秶鷥?nèi)時，獲取用于調(diào)節(jié)第一直流輸出電壓的占空比；根據(jù)占空比調(diào)整第一直流輸出電壓，得到第二直流輸出電壓。

該實施例的充電機輸出電壓可以在寬電壓范圍內(nèi)變化，不同于傳統(tǒng)充電機僅靠占空比的調(diào)壓方式，該實施例將第一直流輸出電壓的電壓范圍分成若干段，每段電壓對應相應的變壓器變比以及副邊繞組抽頭。在根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓之后，當?shù)谝恢绷鬏敵鲭妷涸谀繕俗儔浩髯儽葘碾妷狠敵龇秶鷥?nèi)變換時，也即，當?shù)谝恢绷鬏敵鲭妷涸诿慷坞妷簝?nèi)變化時，由開關管的占空比進行對第一直流輸出電壓進行小范圍的調(diào)節(jié)，得到第二直流輸出電壓。由于第一直流輸出電壓變化較小，輸出功率在額定功率以下的小范圍內(nèi)變化，從而實現(xiàn)了對充電機的輸出電壓的調(diào)節(jié)，提高了充電機的充電效率。

作為一種可選的實施方式，在根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到第一直流輸出電壓之后，當?shù)谝恢绷鬏敵鲭妷涸诓煌碾妷狠敵龇秶鷥?nèi)時，對目標變壓器變比進行調(diào)整，得到調(diào)整變比；根據(jù)調(diào)整變比對第一直流輸出電壓進行電壓變換，得到第二直流輸出電壓。

該實施例的充電機輸出電壓可以在寬電壓范圍內(nèi)變化，在根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓之后，當直流輸出電壓在不同的電壓輸出范圍內(nèi)時，也即，當?shù)谝恢绷鬏敵鲭妷鹤兓^大而位于不同電壓段時，通過改變變壓器副邊繞組抽頭位置，可以調(diào)整變壓器變比，得到調(diào)整變比，根據(jù)調(diào)整變比對第一直流輸出電壓進行變換，得到第二直流輸出電壓，從而實現(xiàn)了對充電機的輸出電壓的調(diào)整，使輸出功率在低壓段再次達到額定功率并在小范圍變化。這樣在變壓器副邊的輸出為低壓大電流輸出時，變壓器原邊可以仍然保持高壓小電流的輸出，在提高低壓段輸出功率的同時不增加原邊開關管的容量，在增加充電成本有限、充電效率基本不變的前提下實現(xiàn)一定范圍內(nèi)恒功率輸出。

作為一種可選的實施方式，對目標變壓器變比進行調(diào)整，得到調(diào)整變比包括：通過調(diào)整變壓器的副邊繞組的抽頭位置調(diào)整目標變壓器變比，得到調(diào)整變比。

在對目標變壓器變比進行調(diào)整時，可以通過調(diào)整變壓器的副邊繞組的抽頭位置進行調(diào)整。該實施例將全部輸出電壓范圍分成若干段，每段電壓對應相應的變壓器變比及副邊繞組抽頭。當輸出電壓變化較大而位于不同電壓段使，通過改變變壓器副邊繞組抽頭位置，可以改變變壓器變比。比如，當變壓器副邊繞組抽頭位于第一位置時，對應的變壓器變比為650:750，當副邊繞組抽頭位于第二位置時，對應的變壓器變比為650:500，當副邊繞組抽頭位于第三位置時，對應的變壓器變比為650:300。

作為一種可選的實施方式，根據(jù)第一直流輸出電壓和輸出電流，得到輸出功率包括：當副邊繞組的抽頭位置處于預設位置時，輸出直流電流；根據(jù)第一直流輸出電壓和直流電流，得到輸出功率。

在根據(jù)第一直流輸出電壓和輸出電流，得到輸出功率時，當副邊繞組的抽頭位置處于預設位置時，輸出直流電流。可選地，當變壓器副邊繞組抽頭位于第一位置時，對應的變壓器變比為650:750，輸出直流電流80A，當副邊繞組抽頭位于第二位置時，對應的變壓器變比為650:500，輸出直流電流為133A，當副邊繞組抽頭位于第三位置時，對應的變壓器變比為650:300，輸出直流電流為200A。根據(jù)第一直流輸出電流輸出電壓和直流電流得到輸出功率。

作為一種可選的實施方式，當副邊繞組的抽頭位置處于預設位置時，輸出直流電流包括：當副邊繞組的抽頭處于第一位置時，向第一電感輸出第一直流電流；根據(jù)第一直流輸出電壓和直流電流，得到輸出功率包括：根據(jù)第一直流輸出電壓和第一直流電流，得到第一輸出功率。

當輸出的第一直流輸出電壓在750V-500V時，此時副邊繞組的抽頭處于第一位置，輸出最大電流80A，根據(jù)第一直流輸出電壓和第一直流電流得到的第一輸出功率在60KW-40KW范圍內(nèi)變化，此時濾波電感可以只用第一電感以減小損耗。

作為一種可選的實施方式，當副邊繞組的抽頭位置處于預設位置時，輸出直流電流包括：當副邊繞組的抽頭處于第二位置時，向第一電感和第二電感輸出第二直流電流，其中，第一電感和第二電感并聯(lián)；根據(jù)第一直流輸出電壓和直流電流，得到輸出功率包括：根據(jù)第一直流輸出電壓和第二直流電流輸出，得到第二輸出功率。

當輸出的第一直流輸出電壓在500V-300V時，此時副邊繞組的抽頭處于第二位置，輸出最大電流133A，根據(jù)第一直流輸出電壓和第二直流電流得到的第二輸出功率在60KW-40KW范圍內(nèi)變化，此時濾波電感可以用第一電感和第二電感并聯(lián)以均流。

作為一種可選的實施方式，當副邊繞組的抽頭位置處于預設位置時，輸出直流電流包括：當副邊繞組的抽頭處于第三位置時，向第一電感、第二電感和第三電感輸出第三直流電流，其中，第一電感、第二電感和第三電感并聯(lián)；根據(jù)第一直流輸出電壓和直流電流，得到輸出功率包括：根據(jù)第一直流輸出電壓和第三直流電流，得到第三輸出功率。

當輸出的第一直流輸出電壓在300V-200V時，此時副邊繞組的抽頭處于第三位置，輸出最大電流200A，根據(jù)第一直流輸出電壓和第三直流電流得到的第二輸出功率在60KW-40KW范圍內(nèi)變化，此時濾波電感可以用第一電感、第二電感和第三電感并聯(lián)以均流。

可選地，為了進一步減小副邊繞組成本及損耗，也可以通過優(yōu)化設計和繞制，將副邊繞組設計成不同抽頭對應不同的電流容量。

可選地，該實施例不同的電壓范圍對應不同充電對象的常用充電范圍，比如，750V-500V電壓段對應于電動大巴常用電池充電范圍，500V-300V電壓段對應于大部分小型電動汽車電池充電范圍，300-200V對應于特殊低壓等級的電池充電范圍。

需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執(zhí)行指令的計算機系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。

下面結(jié)合優(yōu)選的實施例對本發(fā)明的技術方案進行說明。

該實施例針對傳統(tǒng)電動汽車的充電機存在的充電效率低的問題，在低輸出電壓時的輸出功率嚴重下降，進而導致充電機的容量利用不足的問題，提供了一種新型分段式多級準恒功率電動汽車充電機，通過在高頻變壓器副邊采用分段式繞組切換形式，可以在不同輸出電壓段對應不同變壓器變比，使各段電壓下都可以達到最大功率點及最大效率點。因而該實施例在成本增加有限的前提下，盡可能地提高寬電壓充電機在低壓段的輸出功率和效率。

圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種分段式多級恒功率充電機的電路示意圖。如圖4所示，該分段式多級恒功率充電機包括：第一級AC-DC變換電路和第二級高頻隔離DC-DC變換電路。

第一級AC-DC變換電路，與傳統(tǒng)充電機完全相同，可以采用PWM整流器或者維也納整流器的拓撲結(jié)構及控制策略。

第二級高頻隔離DC-DC變換電路，在原邊拓撲結(jié)構上也與傳統(tǒng)充電機相同，可以采用全橋移相控制或者其它軟開關諧振控制技術。變壓器副邊結(jié)構進行了改進，由傳統(tǒng)的固定繞組固定變比改成了副邊繞組多級抽頭分段輸出，每段的變壓器變比不同，從而適應輸出電壓在寬范圍內(nèi)的不同電壓段的功率需求。

舉例而言，以功率P為60KW、寬電壓范圍為200V-750V充電機設計為例，第一級AC-DC電路采用三相380V輸入，其輸出電壓恒定在V1，比如，V1為650V。第二級DC-DC電路中原邊輸入電壓恒定650V，將副邊輸出電壓范圍分為三段、切換點電壓分別在500V及300V，對應變壓器變比分別為650:750、650:500、650:300。當輸出電壓在750V-500V電壓段時，副邊繞組在第一位置，輸出最大電流80A，輸出功率在60KW-40KW范圍內(nèi)變化，此時濾波電感可以只用第一電感以減小損耗，其中，第一電感上對應的電流為I1，比如，I1為80A。當輸出在500V-300V電壓段時，變壓器的副邊繞組在第二位置，輸出最大電流133A，輸出功率在60KW-40KW范圍內(nèi)變化，此時濾波電感由第一電感和第二電感并聯(lián)均流，其中，第二電感對應的電流為I2，比如，為80A。當輸出在300V-200V電壓段時，變壓器的副邊繞組在第三位置，輸出最大電流200A，輸出功率在60KW-40KW范圍內(nèi)變化，此時濾波電感由第一電感、第二電感和第三電感并聯(lián)均流，其中，第三電感對應的電流為I3，比如，I3為80A。副邊繞組的輸出范圍為V2/I4～V3/I5，比如，為750V/80A～200V/200A。此時，變壓器副邊繞組電流由傳統(tǒng)的80A變?yōu)?00A。

為進一步減小副邊繞組成本及損耗，也可以通過優(yōu)化設計和繞制，將副邊繞組設計成不同抽頭對應不同電流容量。圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種副邊繞組抽頭對應的電流容量的示意圖。如圖5所示，第一種抽頭對應的電流容量為I4，比如，為80A，第二中抽頭對應的電流容量為I5，比如，為133A，第三中抽頭對應的電流容量為I6，比如，為200A。

圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種恒功率充電機的功率-電壓曲線的示意圖。如圖6所示。以恒定功率(P_O)為60KW、寬電壓(U_O)范圍為200V-750V設計參數(shù)為例，實現(xiàn)了在輸出電壓為200V-750V之間時，輸出恒定功率60KW。

與圖6相比，圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種各電壓段輸出功率隨輸出電壓變化的曲線示意圖。如圖7所示，該實施例的充電機的輸出電壓可以在寬電壓范圍內(nèi)變化，不同于傳統(tǒng)充電機僅靠占空比的調(diào)壓方式，該實施例將全部輸出電壓范圍分成若干段，每段電壓對應相應的變壓器變比及副邊繞組抽頭。當輸出電壓在每段內(nèi)變化時，由開關占空比進行小范圍調(diào)節(jié)，由于輸出電壓變化小，輸出功率在額定功率以下的小范圍內(nèi)變化。當輸出電壓變化較大而位于不同電壓段時，通過改變變壓器副邊繞組抽頭位置，可以改變變壓器變比，在輸出功率在低壓段再次達到額定功率并在小范圍變化。比如，電壓段200V-300V的輸出功率在40KW-60KW之間變化，電壓段300V-500V的輸出功率在40KW-60KW之間變化，電壓段500V-750V的輸出功率在40KW-60KW之間變化，在副邊低壓大電流輸出時變壓器原邊仍然保持高壓小電流，在提高低壓段輸出功率的同時不增加原邊開關管容量，在成本增加有限、效率基本不變的前提下實現(xiàn)充電機的準恒功率輸出，實現(xiàn)了在輸出電壓大范圍變化時可以保持輸出功率始終在一定范圍內(nèi)變化的目的。

在該實施例中，輸出電壓分段數(shù)量及相應切換點電壓值可以根據(jù)電動汽車電池參數(shù)范圍可以任意設計，在充電機實際運行中根據(jù)檢測電池電壓對副邊繞組抽頭位置采用機械開關進行離線切換，從而使得當前變壓器變比滿足最佳功率及效率點要求。

該實施例雖然增加了變壓器副邊繞組、二極管及濾波電感的電流容量，但變壓器原邊所有元器件電壓電流參數(shù)與傳統(tǒng)充電機保持一致。相比于變壓器原邊可控開關管來說，副邊元器件成本在充電機成本中所占比重較小，整機成本增加有限。由于沒有增加額外的電路，充電機的效率沒有降低，相反由于各電壓段下變壓器變比都在最佳值，使得各電壓段都工作在最大效率點附近，尤其在低壓段的效率比傳統(tǒng)充電機顯著提高。

本發(fā)明實施例具有輸出電壓范圍寬、在全電壓范圍內(nèi)可實現(xiàn)輸出功率恒定在一定范圍內(nèi)，相比其它恒功率充電機方案效率高、成本低，適用于需要兼容電動大巴和小型電動汽車充電并要保持輸出功率基本恒定的應用場合。

需要說明的是，此處附圖為說明新型寬電壓范圍分段式多級準恒功率電動汽車充電機的工作原理。當結(jié)合附圖考慮時，能夠更完整更好地理解本發(fā)明。此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。

本發(fā)明實施例還提供了一種充電機的充電裝置。需要說明的是，該實施例的充電機的充電裝置可以用于執(zhí)行本發(fā)明實施例的充電機的充電方法。

圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種充電機的充電裝置的示意圖。如圖8所示，該充電機的充電裝置包括：第一變換單元30、確定單元40、第二變換單元50和獲取單元60。

第一變換單元30，用于對充電機的交流輸入電壓進行交流轉(zhuǎn)直流變換，得到恒定直流電壓。

確定單元40，用于根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從多個變壓器變比中確定目標變壓器變比，其中，多個變壓器變比對應不同的電壓輸出范圍和輸出電流，充電機向充電對象充電。

第二變換單元50，用于根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓。

獲取單元60，用于根據(jù)第一直流輸出電壓和目標變壓器變比對應的輸出電流，得到輸出功率。

可選地，充電機的充電裝置還包括：第一獲取單元和第一調(diào)整單元。其中，第一獲取單元，用于在根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓之后，當?shù)谝恢绷鬏敵鲭妷涸谀繕俗儔浩髯儽葘碾妷狠敵龇秶鷥?nèi)時，獲取用于調(diào)節(jié)第一直流輸出電壓的占空比；第一調(diào)整單元，用于根據(jù)占空比調(diào)整第一直流輸出電壓，得到第二直流輸出電壓。

可選地，充電機的充電裝置還包括：第二調(diào)整單元和第三變換單元。其中，第二調(diào)整單元，用于在根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到直流輸出電壓之后，當直流輸出電壓在不同的電壓輸出范圍內(nèi)時，對目標變壓器變比進行調(diào)整，得到調(diào)整變比；第三變換單元，用于根據(jù)調(diào)整變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到第二直流輸出電壓。

可選地，第二調(diào)整單元用于通過調(diào)整變壓器的副邊繞組的抽頭位置調(diào)整目標變壓器變比，得到調(diào)整變比。

可選地，獲取單元60包括：第一輸出模塊和第二輸出模塊。其中，第一輸出模塊，用于當副邊繞組的抽頭位置處于預設位置時，輸出直流電流；第二輸出模塊，用于根據(jù)第一直流輸出電壓和直流電流，得到輸出功率。

可選地，第一輸出模塊用于當副邊繞組的抽頭處于第一位置時，向第一電感輸出第一直流電流；第二輸出模塊用于根據(jù)第一直流輸出電壓和第一直流電流，得到第一輸出功率。

可選地，第一輸出模塊用于當副邊繞組的抽頭處于第二位置時，向第一電感和第二電感輸出第二直流電流，其中，第一電感和第二電感并聯(lián)；第二輸出模塊用于根據(jù)第一直流輸出電壓和第二直流電流輸出，得到第二輸出功率。

可選地，第一輸出模塊用于當副邊繞組的抽頭處于第三位置時，向第一電感、第二電感和第三電感輸出第三直流電流，其中，第一電感、第二電感和第三電感并聯(lián)；第二輸出模塊用于根據(jù)第一直流輸出電壓和第三直流電流，得到第三輸出功率。

該實施例通過第一變換單元30對充電機的交流輸入電壓進行交流轉(zhuǎn)直流變換，得到恒定直流電壓，通過確定單元40根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從多個變壓器變比中確定目標變壓器變比，其中，多個變壓器變比對應不同的電壓輸出范圍和輸出電流，充電機向充電對象充電，通過第二變換單元50根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓，通過獲取單元60根據(jù)第一直流輸出電壓和目標變壓器變比對應的輸出電流，得到輸出功率，由于根據(jù)充電對象的電池參數(shù)從多個變壓器變比中確定目標變壓器變比，多個變壓器變比與寬電壓范圍的多段電壓相對應，由充電對象的電池參數(shù)確定目標變壓器變比，再根據(jù)目標變壓器變比對恒定直流電壓進行電壓變換，得到在電壓輸出范圍內(nèi)的第一直流輸出電壓，進而實現(xiàn)在電壓大范圍變化時可以保持輸出功率在一定范圍內(nèi)，解決了充電機的充電效率低的問題，進而達到了提高充電機的充電效率的效果。

本發(fā)明實施例還提供了一種電動汽車，包括本發(fā)明實施例的充電機的充電裝置，或本發(fā)明實施例的充電機。

顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網(wǎng)絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。