本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)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(shù)：

目前，充電機可以用于電動大巴和小型電動汽車的充電中。由于電動大巴和小型電動汽車的電池電壓等級不同，充電機針對電動大巴車和小型車分別設(shè)計，目前還沒有能夠覆蓋大巴車和小型車的電池電壓平臺，也即，大巴車和小型車的充電機無法通用。圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)中的一種充電機功率-電壓曲線的示意圖。如圖1所示，直流充電機可以輸出較寬的電壓范圍，理論上可以輸出0到額定電壓之間的任意電壓，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，當輸出電壓低于額定電壓以下時，則達不到標稱輸出功率，從而不能滿足更大功率范圍的電動汽車的充電要求。例如，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，得到輸出功率為32KW，當輸出電壓為200V時，得到輸出功率僅為16KW，這樣遠遠達不到標稱輸出功率60KW功率輸出，不能滿足電動汽車的充電要求。

如果按照傳統(tǒng)充電機的設(shè)計方案，想要實現(xiàn)60KW恒功率輸出，也即，在輸出電壓為200V時仍然輸出60KW功率，則輸出電流要達到300A，這樣充電機內(nèi)部所有器件電流參數(shù)都要按照300A設(shè)計，而電壓參數(shù)仍然要按照750V設(shè)計，最后充電機的成本與750V*300A＝225KW的充電機的成本相同，這無疑大大增加了充電機的充電成本。另外，在標稱功率為225KW的充電機工作在輸出功率為60KW下，效率也將大幅度降低。

針對現(xiàn)有技術(shù)中充電機的充電成本大的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)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成本大的問題。

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。該充電方法包括：對充電機的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；對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓，其中，第一恒定直流電壓對應(yīng)的功率與第二恒定直流電壓對應(yīng)的功率為恒定功率；對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓；根據(jù)直流輸出電壓獲取恒定功率下的直流輸出電流；根據(jù)直流輸出電壓和直流輸出電流，得到恒定功率。

進一步地，對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓包括：獲取充電機的電流最小極限值；根據(jù)恒定功率和電流最小極限值確定充電機的電壓最大極限值；將第一恒定直流電壓升壓至電壓最大極限值，其中，第二恒定直流電壓包括電壓最大極限值。

進一步地，對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓包括：獲取用于調(diào)整第一恒定直流電壓的變壓器變比；根據(jù)第一恒定直流電壓和變壓器變比獲取第二恒定直流電壓。

進一步地，對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓包括：獲取用于調(diào)節(jié)直流輸出電壓的占空比；根據(jù)占空比對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到在預(yù)設(shè)電壓范圍內(nèi)變化的直流輸出電壓。

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，得到第一恒定直流電壓；第二變換單元，用于對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓，其中，第一恒定直流電壓對應(yīng)的功率與第二恒定直流電壓對應(yīng)的功率為恒定功率；第三變換單元，用于對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓；第一獲取單元，用于根據(jù)直流輸出電壓獲取恒定功率下的直流輸出電流；第二獲取單元，用于根據(jù)直流輸出電壓和直流輸出電流，得到恒定功率。

進一步地，該第二變換單元包括：獲取模塊，用于獲取充電機的電流最小極限值；確定模塊，用于根據(jù)恒定功率和電流最小極限值確定充電機的電壓最大極限值；升壓模塊，用于將第一恒定直流電壓升壓至電壓最大極限值，其中，第二恒定直流電壓包括電壓最大極限值。

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，得到第一恒定直流電壓；第一DC-DC變換電路，與AC-DC變換電路相連接，用于對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓，其中，第一恒定直流電壓對應(yīng)的功率與第二恒定直流電壓對應(yīng)的功率為恒定功率；第二DC-DC變換電路，與第一DC-DC變換電路相連接，用于對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓，根據(jù)直流輸出電壓獲取恒定功率下的直流輸出電流，根據(jù)直流輸出電壓和直流輸出電流，得到恒定功率。

進一步地，該第一DC-DC變換電路包括：變壓器原邊開關(guān)，與AC-DC變換電路相連接，用于接收第一恒定直流電壓；變壓器，與變壓器原邊開關(guān)相連接，用于按照變壓器變比將第一恒定直流電壓升壓至第二恒定直流電壓；變壓器副邊開關(guān)，與變壓器相連接，用于輸出第二恒定直流電壓。

進一步地，該變壓器原邊開關(guān)的電壓參數(shù)為第一恒定直流電壓，變壓器原邊開關(guān)的電流參數(shù)由恒定功率和第一恒定直流電壓得到。

進一步地，變壓器副邊開關(guān)的電壓參數(shù)為第二恒定直流電壓，變壓器副邊開關(guān)的電流參數(shù)由恒定功率和第二恒定直流電壓得到。

進一步地，該第二DC-DC變換電路包括：開關(guān)管，與第一DC-DC變換電路相連接，用于接收第二恒定直流電壓，并根據(jù)開關(guān)管的占空比對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到在預(yù)設(shè)電壓范圍內(nèi)變化的直流輸出電壓。

進一步地，第二DC-DC變換電路的電壓參數(shù)為電壓范圍中的電壓最大極限值，第二DC-DC變換電路的電流參數(shù)由恒定功率和電壓范圍中的電壓最小極限值得到。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該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，得到第一恒定直流電壓；對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓，其中，第一恒定直流電壓對應(yīng)的功率與第二恒定直流電壓對應(yīng)的功率為恒定功率；對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓；根據(jù)直流輸出電壓獲取恒定功率下的直流輸出電流；根據(jù)直流輸出電壓和直流輸出電流，得到恒定功率，由于將第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到固定的第二恒定直流電壓，而不是為了滿足負載需求而輸出大范圍內(nèi)可調(diào)的電壓，并且對第二恒定直流電壓進行降壓，實現(xiàn)寬電壓輸出，經(jīng)過電壓電流的變換作用實現(xiàn)輸出功率的恒定，提高了充電機的充電效率，解決了充電機的充電成本大的問題，進而達到了降低充電機的充電成本的效果。

附圖說明

構(gòu)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(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)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(gòu)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)明實施例的一種寬電壓范圍恒功率電動汽車充電機的主電路示意圖；

圖5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；以及

圖6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(shù)領(lǐng)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(shù)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(lǐng)域普通技術(shù)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(yīng)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(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)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(yīng)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(shù)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(shè)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(shè)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(gòu)示意圖。如圖2所示，該充電機包括：AC-DC變換電路10、第一DC-DC變換電路20和第二DC-DC變換電路30。

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，得到第一恒定直流電壓。

充電機可以為鋰離子電池恒功率充電。AC-DC變換電路10為充電機的第一級電路，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(gòu)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?？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，直流輸出電壓恒定，比如，輸出電壓恒定在650V，最大電流為128V。其中，交流輸入電壓保持正弦，并與輸入電壓同相位。

第一DC-DC變換電路20，與AC-DC變換電路10相連接，用于對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓，其中，第一恒定直流電壓對應(yīng)的功率與第二恒定直流電壓對應(yīng)的功率為恒定功率。

第一DC-DC變換電路20為充電機的第二級電路，可以為高頻隔離DC-DC變換電路，其拓撲結(jié)構(gòu)可以與現(xiàn)有的充電機的拓撲結(jié)構(gòu)相同，用于對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓，其中，第二恒定直流電壓不需要調(diào)節(jié)，第一恒定直流電壓對應(yīng)的功率與第二恒定直流電壓對應(yīng)的功率為恒定功率，在該恒定功率下第一恒定直流電壓對應(yīng)第一電流，第二恒定直流電壓對應(yīng)第二電流，因而變壓器原邊開關(guān)的參數(shù)可以按照第一恒定直流電壓和第一電流確定，變壓器的副邊開關(guān)的參數(shù)可以按照第二恒定直流電壓和第二電流確定。第一DC-DC變換電路20的輸出端在恒功率下為高電壓小電流，可選地，該第二恒定直流電壓為最高電壓，可以實現(xiàn)最佳變壓器變比以及最佳諧振條件。第一DC-DC變換電路20可以采用硬開關(guān)實現(xiàn)，在固有的周期下進行開關(guān)，也可以采用各種軟開關(guān)諧振技術(shù)，利用振蕩作用，在電壓和電流為零時使開關(guān)管打開和關(guān)閉，這樣大大減少了在開關(guān)管上的損耗，進而提高了充電機的充電效率，避免了傳統(tǒng)充電機的輸出電壓在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)以滿足負載需要的不足。

在該第一DC-DC變換電路20中，由于第二恒定直流電壓不需要調(diào)整，開關(guān)管的占空比可以始終控制在接近50％的范圍內(nèi)，直流側(cè)電流中幾乎沒有紋波，提高了充電機充電的效率。

第二DC-DC變換電路30，與第一DC-DC變換電路20相連接，用于對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓，根據(jù)直流輸出電壓獲取恒定功率下的直流輸出電流，根據(jù)直流輸出電壓和直流輸出電流，得到恒定功率。

第二DC-DC變換電路30為充電機的第三級電路，可以為采用非隔離可調(diào)壓DC-DC電路，比如，降壓式變換電路(BUCK)，用于對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓，根據(jù)直流輸出電壓獲取恒定功率下的直流輸出電流，根據(jù)直流輸出電壓和直流輸出電流，得到恒定功率，從而實現(xiàn)恒功率輸出時的電壓變換，由于BUCK電路的工作頻率很高，一個開關(guān)周期內(nèi)，電容充放電引起的紋波很小。其中，第二DC-DC變換電路30可以在前級輸出的恒定最高電壓以下進行降壓變換，實現(xiàn)寬電壓范圍的輸出電壓。同時，該第二DC-DC變換電路30的電流容量設(shè)計較大，可以在低電壓下輸出較大的電流，進而使得第二DC-DC變換電路輸出恒定功率。由于第二DC-DC變換電路30的電壓電流的變換作用，在低壓大電流輸出時第一DC-DC變換電路20是輸出仍然保持高壓小電流，并沒有增加AC-DC變換電路10和第一DC-DC變換電路20的電流容量，從而避免產(chǎn)生充電機的充電成本大幅度提高以及充電效率損失的問題。

第二DC-DC變換電路30可以通過調(diào)節(jié)開關(guān)管占空比，使輸出電壓在最高電壓和最低電壓的寬范圍之內(nèi)發(fā)生變化。為了保證第二DC-DC變換電路30輸出恒定功率，當?shù)诙﨑C-DC變換電路30輸出最低電壓時，輸出電流應(yīng)為恒定功率下的最高電流，GIA第二DC-DC變換電路的電路參數(shù)應(yīng)按照最高電壓和最高電流確定。

該實施例通過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，得到第一恒定直流電壓，通過第一DC-DC變換電路20與AC-DC變換電路10相連接，用于對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓，其中，第一恒定直流電壓對應(yīng)的功率與第二恒定直流電壓對應(yīng)的功率為恒定功率，通過第二DC-DC變換電路30與第一DC-DC變換電路20相連接，用于對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓，根據(jù)直流輸出電壓獲取恒定功率下的直流輸出電流，根據(jù)直流輸出電壓和直流輸出電流，得到恒定功率，由于將第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到固定的第二恒定直流電壓，而不是為了滿足負載需求而輸出大范圍內(nèi)可調(diào)的電壓，并且對第二恒定直流電壓進行降壓，實現(xiàn)寬電壓輸出，經(jīng)過電壓電流的變換作用實現(xiàn)輸出功率的恒定，提高了充電機的充電效率，解決了充電機的充電成本大的問題，進而達到了降低充電機的充電成本的效果。

作為一種可選的實施方式，第一DC-DC變換電路包括：變壓器原邊開關(guān)，與AC-DC變換電路相連接，用于接收第一恒定直流電壓；變壓器，與變壓器原邊開關(guān)相連接，用于按照變壓器變比將第一恒定直流電壓升壓至第二恒定直流電壓；變壓器副邊開關(guān)，與變壓器相連接，用于輸出第二恒定直流電壓。

第一DC-DC變換電路包括變壓器原邊開關(guān)、變壓器和變壓器副邊開關(guān)。其中，變壓器原邊開關(guān)與AC-DC變換電路相連接，用于接收第一恒定直流電壓，該變壓器原邊開關(guān)的參數(shù)可以按照第一恒定直流電壓和恒定功率下的第一電流確定。變壓器變比為高壓側(cè)繞組和低壓側(cè)繞組匝數(shù)之比，可以用于高壓側(cè)與低壓側(cè)的額定電壓之比表示，變壓器與原邊開關(guān)相連接，用于按照變壓器變比將第一恒定直流電壓升壓至第二直流電壓。變壓器副邊開關(guān)與變壓器相連接，用于輸出第二恒定直流電壓，該變壓器副邊開關(guān)的參數(shù)可以由第二恒定直流電壓和恒定功率下的第二電流確定。

作為一種可選的實施方式，變壓器原邊開關(guān)的電壓參數(shù)為第一恒定直流電壓，變壓器原邊開關(guān)的電流參數(shù)由恒定功率和第一恒定直流電壓得到。

變壓器原邊開關(guān)的參數(shù)包括電壓參數(shù)和電流參數(shù)。其中，電壓參數(shù)可以由第一恒定直流電壓確定。在該第一恒定直流電壓下，將根據(jù)恒定功率計算得到的電流確定為變壓器原邊開關(guān)的電流參數(shù)。

作為一種可選的實施方式，變壓器副邊開關(guān)的電壓參數(shù)為第二恒定直流電壓，變壓器副邊開關(guān)的電流參數(shù)由恒定功率和第二恒定直流電壓得到。

變壓器副邊開關(guān)包括電壓參數(shù)和電流參數(shù)。其中，電壓參數(shù)可以由第二恒定直流電壓確定。在該第二恒定直流電壓下，將根據(jù)恒定功率計算得到的電流確定為變壓器原邊開關(guān)的電流參數(shù)。在該電壓參數(shù)和電流參數(shù)的變壓器副邊開關(guān)下，可以將輸出電壓固定在最高電壓，可以實現(xiàn)最佳變壓器變比及最佳諧振條件，提高了充電機的充電效率。

作為一種可選的實施方式，第二DC-DC變換電路包括：開關(guān)管，與第一DC-DC變換電路相連接，用于接收第二恒定直流電壓，并根據(jù)開關(guān)管的占空比對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到在預(yù)設(shè)電壓范圍內(nèi)變化的直流輸出電壓。

第二DC-DC變換電路包括開關(guān)管，為可控開關(guān)，通過調(diào)節(jié)開關(guān)管占空比，可以使第二恒定直流電壓在最低電壓和最高電壓之間的寬范圍內(nèi)變換。為了保持輸出的功率為恒定功率，當?shù)诙愣ㄖ绷麟妷鹤畹蜁r，對應(yīng)最高輸出電流，第二DC-DC變換電路的電路參數(shù)應(yīng)按照最高的第二恒定直流電壓和最高輸出電流。

作為一種可選的實施方式，第二DC-DC變換電路的電壓參數(shù)為電壓范圍中的電壓最大極限值，第二DC-DC變換電路的電流參數(shù)由恒定功率和電壓范圍中的電壓最小極限值得到。

第二DC-DC變換電路包括電壓參數(shù)和電流參數(shù)。獲取輸出電壓范圍中的電壓最大極限值，將電壓最大極限值確定為第二DC-DC變換電路的電壓參數(shù)；獲取電壓范圍中的電壓最小極限值，根據(jù)恒定功率和電壓最小極限值計算第二DC-DC變換電路的電流參數(shù)。

該充電機采用三級變換形式，包括AC-DC變換電路、第一DC-DC變換電路和第二DC-DC變換電路，可以在輸出電壓大范圍變化時，始終保持恒功率輸出，同時避免成本大幅度提高。本發(fā)明實施例的第一級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(gòu)及控制策略；第二級高頻隔離DC-DC變換電路在拓撲結(jié)構(gòu)上也與傳統(tǒng)充電機相同，但控制策略不同，本發(fā)明實施例的該級電路輸出電壓固定在最高電壓，可以實現(xiàn)最佳變壓器變比及最佳諧振條件；第二DC-DC變換電路可以實現(xiàn)恒功率輸出時的電壓電流變換。本發(fā)明實施例的充電機具有輸出電壓范圍寬、在全電壓范圍內(nèi)可實現(xiàn)恒功率輸出、體積小、重量輕、相比其它恒功率方案效率高、成本低的特點，適用于需要兼容電動大巴和小型電動汽車充電并要保持恒功率輸出的應(yīng)用場合，節(jié)約了充電機的充電成本，提高了充電機的充電效率。

本發(fā)明實施例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，得到第一恒定直流電壓。

在本申請上述步驟S302提供的技術(shù)方案中，對充電機的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。

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)直流的變換化，可以采用PWM整流器或者維也納整流器的拓撲結(jié)構(gòu)以及控制策略，輸出恒定的第一恒定直流電壓?？蛇x地，PWM整流器為三相PWM整流器，交流輸入電壓保持正弦，并與輸入電壓同相位。

步驟S304，對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓。

在本申請上述步驟S304提供的技術(shù)方案中，對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓，其中，第一恒定直流電壓對應(yīng)的功率與第二恒定直流電壓對應(yīng)的功率為恒定功率。

在對充電機的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之后，將第一恒定直流電壓作為輸入電壓，進行升壓變換，可以通過高頻隔離DC-DC變換電路對第一恒定直流電壓進行升壓變換，其拓撲結(jié)構(gòu)可以與現(xiàn)有的充電機的拓撲結(jié)構(gòu)相同。該實施例的第二恒定直流電壓為固定電壓，不需要調(diào)節(jié)，開關(guān)管的占空比可以始終控制在接近50％的范圍內(nèi)，直流側(cè)電流中幾乎沒有紋波，提高了充電機充電的效率。

第一恒定直流電壓對應(yīng)的功率與第二恒定直流電壓對應(yīng)的功率為恒定功率，在該恒定功率下第一恒定直流電壓對應(yīng)第一電流，第二恒定直流電壓對應(yīng)第二電流，在恒功率下輸出為高電壓小電流?？蛇x地，該第二恒定直流電壓固定在最高電壓，可以實現(xiàn)最佳變壓器變比以及最佳諧振條件?？梢圆捎糜查_關(guān)實現(xiàn)，在固有的周期下進行開關(guān)，也可以采用各種軟開關(guān)諧振技術(shù)，利用振蕩作用，在電壓和電流為零時使開關(guān)管打開和關(guān)閉，這樣大大減少了在開關(guān)管上的損耗，進而提高了充電機的充電效率，避免了傳統(tǒng)充電機的輸出電壓在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)以滿足負載需要的不足。

步驟S306，對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓。

在本申請上述步驟S306提供的技術(shù)方案中，對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓。

在對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓之后，對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓，實現(xiàn)低電壓在寬電壓范圍輸出?？梢酝ㄟ^BUCK電路對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓。可選地BUCK電路通過調(diào)節(jié)開關(guān)管的占空比。可以使輸出電壓在200V至750V的寬電壓范圍內(nèi)變換。

步驟S308，根據(jù)直流輸出電壓獲取恒定功率下的直流輸出電流。

在本申請上述步驟S308提供的技術(shù)方案中，根據(jù)直流輸出電壓獲取恒定功率下的直流輸出電流。

在對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓之后，根據(jù)直流輸出電壓確定恒功率下的直流輸出電流。在該充電機的充電方法中，電流容量設(shè)計較大，可以在低壓時輸出較大電流，進而使輸出的功率保持恒定。由于在低壓大電流輸出時輸入側(cè)仍然保持高壓小電流，沒有增加前級電路的電流容量，從而避免產(chǎn)生充電機的充電成本大幅度提高以及充電效率損失的問題。

步驟S310，根據(jù)直流輸出電壓和直流輸出電流，得到恒定功率。

在本申請上述步驟S310提供的技術(shù)方案中，根據(jù)直流輸出電壓和直流輸出電流，得到恒定功率。

直流輸出電壓在寬電壓范圍內(nèi)變化，直流輸出電流也隨著直流輸出電壓的變化而變化。在根據(jù)直流輸出電壓獲取恒定功率下的直流輸出電流之后，根據(jù)直流輸出電壓和直流輸出電流，得到恒定功率，從而保證了充電機的恒功率輸出。

該實施例通過對充電機的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；對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓，其中，第一恒定直流電壓對應(yīng)的功率與第二恒定直流電壓對應(yīng)的功率為恒定功率；對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓；根據(jù)直流輸出電壓獲取恒定功率下的直流輸出電流；根據(jù)直流輸出電壓和直流輸出電流，得到恒定功率，由于將第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到固定的第二恒定直流電壓，而不是為了滿足負載需求而輸出大范圍內(nèi)可調(diào)的電壓，并且對第二恒定直流電壓進行降壓，實現(xiàn)寬電壓輸出，經(jīng)過電壓電流的變換作用實現(xiàn)輸出功率的恒定，提高了充電機的充電效率，解決了充電機的充電成本大的問題，進而達到了降低充電機的充電成本的效果。

作為一種可選的實施方式，對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓包括：獲取充電機的電流最小極限值；根據(jù)恒定功率和電流最小極限值確定充電機的電壓最大極限值；將第一恒定直流電壓升壓至電壓最大極限值，其中，第二恒定直流電壓包括電壓最大極限值。

對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓包括：獲取充電機的電流最小極限值；根據(jù)恒定功率和電流最小極限值確定充電機的電壓最大極限值；將第一恒定直流電壓升壓至電壓最大極限值，其中，第二恒定直流電壓包括電壓最大極限值。

在對充電機的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之后，獲取充電機的電流最小極限值，該電流最小極限值可以作為DC-DC電路中的最小電流參數(shù)。在恒定功率下，根據(jù)電流最小極限值確定充電機的電壓最大極限值，該電壓最大極限值可以作為DC-DC電路中的最大電流參數(shù)，將第一恒定直流電壓升壓至電壓最大極限值，從而使得第二恒定直流電壓固定在最高電壓，保證在恒功率下輸出高電壓小電流，不用增加電路的電流容量，從而避免了充電機的充電成本的大幅度提高和效率損失，其中，第二恒定直流電壓包括電壓最大極限值。

作為一種可選的實施方式，對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓包括：獲取用于調(diào)整第一恒定直流電壓的變壓器變比；根據(jù)第一恒定直流電壓和變壓器變比獲取第二恒定直流電壓。

變壓器用于對第一恒定直流電壓進行升壓變換。在對充電機的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之后，獲取變壓器變比，對第一恒定直流電壓和變壓器變比進行計算，得到第二恒定直流電壓。

作為一種可選的實施方式，對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓包括：獲取用于調(diào)節(jié)直流輸出電壓的占空比；根據(jù)占空比對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到在預(yù)設(shè)電壓范圍內(nèi)變化的直流輸出電壓。

在對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓之后，對第二恒定直流電壓進行降壓變換，調(diào)節(jié)開關(guān)管的占空比，根據(jù)占空比對第二恒定直流電壓進行降壓變換，使直流輸出電壓可以在寬電壓范圍內(nèi)變換，并且始終保持恒功率輸出，避免充電成本的大幅提高。

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)合一種優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案進行說明。

該實施例針對傳統(tǒng)電動汽車充電機存在的低輸出電壓時功率輸出嚴重下降、導(dǎo)致充電機容量利用不足的問題，提供一種新型寬電壓范圍恒功率電動汽車充電機，通過采用三級變換電路，在成本增加有限、效率降低不明顯的前提下，實現(xiàn)全部輸出電壓范圍內(nèi)的恒功率輸出。

該實施例的寬電壓范圍恒功率電動汽車充電機，包含AC-DC變換電路、高頻隔離固定電壓輸出DC-DC變換電路以及非隔離可調(diào)壓DC-DC變換電路三部分。

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(gòu)及控制策略?？蛇x地，采用三相PWM整流器，直流輸出電壓恒定，交流輸入電流保持正弦，并與輸入電壓同相位。

第二級高頻隔離DC-DC變換電路在拓撲結(jié)構(gòu)上也與傳統(tǒng)充電機相同，但是控制策略不同，傳統(tǒng)充電機該級電路輸出電壓需要在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)以滿足負載需要，而本發(fā)明實施例的該級電路輸出電壓固定在最高電壓，可以實現(xiàn)最佳變壓器變比及最佳諧振條件?？梢圆捎糜查_關(guān)，也可以采用各種軟開關(guān)諧振技術(shù)以減小開關(guān)損耗，提高充電機的充電效率。

第三級電路采用非隔離可調(diào)壓DC-DC變換電路即BUCK電路，以實現(xiàn)恒功率輸出時的電壓電流變換。BUCK電路可以在前級輸出的恒定最高電壓以下進行降壓變換，實現(xiàn)寬電壓范圍輸出。同時由于該級電路電流容量設(shè)計較大，可以在低電壓時輸出較大電流，使輸出功率保持恒定。由于BUCK電路的電壓電流變換作用，在低壓大電流輸出時輸入側(cè)仍然保持高壓小電流，沒有增加前級電路的電流容量，從而避免了成本的大幅度提高和效率損失。

該實施例的新型寬電壓范圍恒功率電動汽車充電機通過AC-DC變換電路、高頻隔離固定電壓輸出DC-DC變換電路以及非隔離可調(diào)壓DC-DC變換電路在輸出電壓大范圍變化時，始終保持恒功率輸出，同時避免成本大幅度提高，提高了充電機的充電效率。

圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種寬電壓范圍恒功率電動汽車充電機的主電路示意圖。如圖4所示，圖中標明的參數(shù)是以P為60KW充電機設(shè)計參數(shù)為例。

第一級AC-DC變換電路可以采用三相380V輸入，其輸出電壓恒定在V1，其中，V1為650V，最大電流128A，該第一級AC-DC變換電路中的元器件參數(shù)可以按照650V、128A設(shè)計。

第二級DC-DC電路中輸入電壓恒定650V、輸出電壓恒定V2，其中，V2為750V，60KW時650V對應(yīng)的平均電流為92A，V2對應(yīng)的平均電流為I1，其中，I1為80A，并且由于輸出電壓不需要調(diào)節(jié)，開關(guān)管占空比可以控制在始終接近50％，變壓器變比為650:750，直流側(cè)電流中幾乎沒有紋波，因此變壓器原邊開關(guān)的參數(shù)可以按照650V、92A設(shè)計，副邊開關(guān)的參數(shù)可以按照750V、80A設(shè)計。

第三級DC-DC電路可以為BUCK電路，通過調(diào)節(jié)開關(guān)管占空比，可以使輸出電壓在V3-V2的寬范圍內(nèi)變化，V3為200V，V2為700V。為保持恒定60KW輸出功率，當輸出電壓為V3時電流應(yīng)為I2，其中，V3為200V，I2為300A，因此第三級DC-DC電路的最大電流為I2，第三級DC-DC電路的電路參數(shù)應(yīng)按V2，I2設(shè)計，750V、300A設(shè)計。從而使得第三級DC-DC電路輸出的電壓、電流在V2/I1和V3/I2之間變化，也即，在750V/80A和200V/300A之間變換。

圖5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5所示。同樣以恒定功率(P_O)為60KW、寬電壓(U_O)范圍為200V-750V設(shè)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，達到了在全電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)恒功率輸出、體積小、重量輕、相比其它恒功率方案效率高、成本低的目的，可以適用于需要兼容電動大巴和小型電動汽車充電并要保持恒功率輸出的應(yīng)用場合。

從成本和效率角度分析，該實施例的充電機相比于傳統(tǒng)充電機方案，雖然增加了一級變換電路，但由于BUCK電路結(jié)構(gòu)簡單，只有一個可控開關(guān)，在整體充電機的成本和損耗中所占比例較小。另外為了保持寬電壓范圍內(nèi)的恒功率輸出，只有最后一級BUCK電路需要按高壓大電流參數(shù)設(shè)計，而前面兩級電路仍然按相應(yīng)功率下的高壓小電流參數(shù)設(shè)計，同時由于前兩級電路元器件較多，并且包含高頻變壓器，在整體成本及損耗中所占的比重更大，因此保持前兩級電路參數(shù)不變而只增加第三級電路，對充電機的成本增加有限，效率降低不明顯。

本發(fā)明實施例提供了一種新型電動汽車鋰離子電池恒功率充電機設(shè)計方案，不同于傳統(tǒng)充電機采用AC-DC變換電路結(jié)合高頻隔離可調(diào)壓DC-DC變換電路的兩級變換的實現(xiàn)方式，本發(fā)明實施例采用了三級變換形式，包括由AC-DC變換電路、高頻隔離固定電壓輸出DC-DC變換電路和非隔離可調(diào)壓DC-DC變換電路，可以在輸出電壓大范圍變化時，始終保持恒功率輸出，同時避免充電機的充電成本大幅度提高。本發(fā)明實施例的第一級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(gòu)及控制策略；第二級高頻隔離DC-DC變換電路在拓撲結(jié)構(gòu)上也與傳統(tǒng)充電機相同，但控制策略不同，傳統(tǒng)充電機在該級電路輸出電壓時需要在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)以滿足負載需要，而本發(fā)明實施例的該級電路輸出電壓固定在最高電壓，可以實現(xiàn)最佳變壓器變比及最佳諧振條件；第三級電路采用非隔離可調(diào)壓DC-DC變換電路，也即BUCK電路，從而實現(xiàn)恒功率輸出時的電壓電流變換。本發(fā)明實施例的充電機具有輸出電壓范圍寬、在全電壓范圍內(nèi)可實現(xiàn)恒功率輸出、體積小、重量輕的優(yōu)點，相比其它恒功率方案效率高、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恒功率輸出的應(yīng)用場合。

需要說明的是，該實施例的附圖為說明新型寬電壓范圍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(gòu)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執(zhí)行本發(fā)明實施例的充電機的充電方法。

圖6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6所示，該充電機的充電裝置包括：第一變換單元40、第二變換單元50、第三變換單元60、第一獲取單元70和第二獲取單元80。

第一變換單元40，用于對充電機的交流輸入電壓進行交流轉(zhuǎn)直流變換，得到第一恒定直流電壓。

第二變換單元50，用于對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓，其中，第一恒定直流電壓對應(yīng)的功率與第二恒定直流電壓對應(yīng)的功率為恒定功率。

第三變換單元60，用于對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓。

第一獲取單元70，用于根據(jù)直流輸出電壓獲取恒定功率下的直流輸出電流。

第二獲取單元80，用于根據(jù)直流輸出電壓和直流輸出電流，得到恒定功率。

可選地，第二變換單元包括：獲取模塊、確定模塊和升壓模塊。其中，：獲取模塊，用于獲取充電機的電流最小極限值；確定模塊，用于根據(jù)恒定功率和電流最小極限值確定充電機的電壓最大極限值；升壓模塊，用于將第一恒定直流電壓升壓至電壓最大極限值，其中，第二恒定直流電壓包括電壓最大極限值。

可選地，第二變換單元50包括：第一獲取模塊和第二獲取模塊。其中，第一獲取模塊，用于獲取用于調(diào)整第一恒定直流電壓的變壓器變比；第二獲取模塊，用于根據(jù)第一恒定直流電壓和變壓器變比獲取第二恒定直流電壓。

可選地，第三變換單元60包括：第三獲取模塊和降壓模塊。其中，第三獲取模塊，用于獲取用于調(diào)節(jié)直流輸出電壓的占空比；將降壓模塊，用于根據(jù)占空比對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到在預(yù)設(shè)電壓范圍內(nèi)變化的直流輸出電壓。

該實施例通過第一變換單元40對充電機的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，通過第二變換單元50對第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到第二恒定直流電壓，其中，第一恒定直流電壓對應(yīng)的功率與第二恒定直流電壓對應(yīng)的功率為恒定功率，通過第三變換單元60對第二恒定直流電壓進行降壓變換，得到直流輸出電壓，通過第一獲取單元70根據(jù)直流輸出電壓獲取恒定功率下的直流輸出電流，通過第二獲取單元80根據(jù)直流輸出電壓和直流輸出電流，得到恒定功率，由于將第一恒定直流電壓進行升壓變換，得到固定的第二恒定直流電壓，而不是為了滿足負載需求而輸出大范圍內(nèi)可調(diào)的電壓，并且對第二恒定直流電壓進行降壓，實現(xiàn)寬電壓輸出，經(jīng)過電壓電流的變換作用實現(xiàn)輸出功率的恒定，提高了充電機的充電效率，解決了充電機的充電成本大的問題，進而達到了降低充電機的充電成本的效果。

本發(fā)明實施例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，或者包括本發(fā)明實施例的充電機。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)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(luò)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(lǐng)域的技術(shù)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(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。