一种充电桩的制作方法

1.本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种充电桩。


背景技术：

2.随着新能源汽车的不断发展，乘用车的充电电压将从500v升级到800v，充电功率需要达到350kw。充电桩需要支持未来乘用车更大的充电功率和更高的充电电压。充电模组作为充电桩的核心部件，它是一种高频开关电源，作用是将交流电转换为直流电给电池充电。后续电动车充电对充电模块的输出电压调节范围提出了更高的要求(200v-1000v)，即充电桩的输出电压范围较宽，从而可以实现向前向后兼容。
3.目前，充电桩内部的充电模块通常包括两部分：acdc变换器和dcdc变换器。对于dcdc变换器，实现更宽电压范围的输出，可以使用两个或者更多个dcdc变换器，通过改变输出端的串并联方式，实现200v-1000v的输出电压范围。
4.但是，在充电过程中，随着电池电压的逐渐上升，充电模块往往需要从并联模式切换到串联模式，在这切换过程中，为了不影响用户的充电体验，需要做到快速切换，例如1s～2s内完成整个切换过程。然而，在对dcdc变换器从并联模式切换串联模式时，由于压差的存在，切换瞬间的大电流会损坏继电器触点，影响充电模块的可靠性。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种充电桩，能够在dcdc变换器从并联模式切换串联模式时，不会存在较大电流的冲击，从而保护开关器件。
6.为了实现上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案如下：
7.本实用新型实施例提供一种充电桩，包括：acdc变换器、第一dcdc变换器和第二dcdc变换器；还包括：第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关、第一续流模块和第二续流模块；
8.所述第一dcdc变换器的输入端和所述第二dcdc变换器的输入端串联后连接所述acdc变换器的输出端；
9.所述第一dcdc变换器的正输出端连接所述充电桩的正输出端，所述第一dcdc变换器的负输出端连接所述第一单刀双掷开关的静触点，所述第一单刀双掷开关的第一动触点连接所述充电桩的负输出端；
10.所述第二dcdc变换器的正输出端连接所述第二单刀双掷开关的静触点，所述第二单刀双掷开关的第一动触点连接所述第一单刀双掷开关的第二动触点，所述第二单刀双掷开关的第二动触点连接所述充电桩的正输出端；
11.所述第一续流模块的两端分别连接所述第一单刀双掷开关的静触点和第一动触点；所述第二续流模块的两端分别连接所述第二单刀双掷开关的静触点和第二动触点。
12.优选地，所述第一续流模块和第二续流模块包括以下至少一种：
13.igbt、mos、scr或二极管。
14.优选地，所述第一续流模块为第一二极管，所述第二续流模块为第二二极管；
15.所述第一二极管的阴极连接所述第一单刀双掷开关的静触点，所述第一二极管的阳极连接所述第一单刀双掷开关的第一动触点；
16.所述第二二极管的阴极连接所述第二单刀双掷开关的第二动触点，所述第二二极管的阳极连接所述第二单刀双掷开关的静触点。
17.优选地，还包括保护电路；所述保护电路包括并联的开关和电阻；
18.所述保护电路的两端分别连接所述第二单刀双掷开关的第二动触点与所述充电桩的正输出端。
19.优选地，还包括保护电路；所述保护电路包括并联的开关和电阻；
20.所述保护电路的两端分别连接所述第一单刀双掷开关的第二动触点与所述第二单刀双掷开关的第一动触点。
21.优选地，还包括保护电路；所述保护电路包括并联的开关和电阻；
22.所述保护电路的两端分别连接所述第一单刀双掷开关的第一动触点与所述充电桩的负输出端。
23.优选地，所述第一单刀双掷开关的静触点连接所述第一单刀双掷开关的第一动触点，所述第二单刀双掷开关的静触点连接所述第二单刀双掷开关的第二动触点时，所述第一dcdc变换器的输出端与所述第二dcdc变换器的输出端并联；
24.所述第一单刀双掷开关的静触点连接所述第一单刀双掷开关的第二动触点，所述第二单刀双掷开关的静触点连接所述第二单刀双掷开关的第一动触点时，所述第一dcdc变换器的输出端与所述第二dcdc变换器的输出端串联。
25.优选地，所述第一dcdc变换器的输出端与所述第二dcdc变换器的输出端由并联切换为串联时，所述开关断开。
26.优选地，所述第一dcdc变换器与所述第二dcdc变换器包括llc谐振电路和移相全桥电路。
27.优选地，所述第一单刀双掷开关和所述第二单刀双掷开关均为继电器。
28.通过上述技术方案可知，本实用新型具有以下有益效果：
29.本技术提供的充电桩包括：acdc变换器、第一dcdc变换器和第二dcdc变换器；还包括：第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关、第一续流模块和第二续流模块；第一dcdc变换器的输入端和第二dcdc变换器的输入端串联后连接acdc变换器的输出端；第一dcdc变换器的正输出端连接充电桩的正输出端，第一dcdc变换器的负输出端连接第一单刀双掷开关的静触点，第一单刀双掷开关的第一动触点连接充电桩的负输出端；第二dcdc变换器的正输出端连接第二单刀双掷开关的静触点，第二单刀双掷开关的第一动触点连接第一单刀双掷开关的第二动触点，第二单刀双掷开关的第二静触点连接充电桩的正输出端；第一续流模块的两端分别连接第一单刀双掷开关的静触点和第一动触点；第二续流模块的两端分别连接第二单刀双掷开关的静触点和第二动触点。
30.本技术提供的充电桩，在两个dcdc变换器的输出端由并联模式切换为串联模式时，由于续流模块的存在，可以实现两个单刀双掷开关的两端的电压差较小，从而可以避免出现电压差较大引起的打火拉弧，从而保护两个单刀双掷开关的安全。
附图说明
31.为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。
32.图1为本实用新型实施例提供的一种充电桩的示意图；
33.图2为本实用新型实施例提供的一种充电桩中两个dcdc变换器的示意图；
34.图3为本实用新型实施例提供的另一种充电桩中两个dcdc变换器的示意图；
35.图4为本实用新型实施例提供的又一种充电桩中两个dcdc变换器的示意图；
36.图5为本实用新型实施例提供的再一种充电桩中两个dcdc变换器的示意图。
具体实施方式
37.为了帮助更好地理解本实用新型实施例提供的方案，在介绍本实用新型实施例提供的方法之前，先介绍本实用新型实施例方案的应用场景。
38.参见图1，该图为本实用新型实施例提供的一种充电桩的示意图。
39.本实用新型提供的充电桩，包括：acdc变换器100、第一dcdc变换器200和第二dcdc变换器300；
40.第一dcdc变换器200的输入端和第二dcdc变换器300的输入端串联后连接acdc变换器100的输出端；
41.第一dcdc变换器200的输出端和第二dcdc变换器300的输出端并联时的输出电压较低，第一dcdc变换器200的输出端和第二dcdc变换器300的输出端串联时的输出电压较高，即可以切换第一dcdc变换器200的输出端和第二dcdc变换器300的输出端的连接关系，从而实现较宽电压范围的输出，即给电池充电。
42.参见图2，该图为本实用新型实施例提供的一种充电桩中两个dcdc变换器的示意图。
43.本实施例提供的充电桩包括第一dcdc变换器200和第二dcdc变换器300，还包括：第一单刀双掷开关s1、第二单刀双掷开关s2、第一续流模块q2和第二续流模块q1。
44.第一dcdc变换器100的正输出端连接充电桩的正输出端，第一dcdc变换器100的负输出端连接第一单刀双掷开关s1的静触点，第一单刀双掷开关s1的第一动触点a连接充电桩的负输出端。
45.第二dcdc变换器200的正输出端连接第二单刀双掷开关s2的静触点，第二单刀双掷开关s2的第一动触点b连接第一单刀双掷开关s1的第二动触点a，第二单刀双掷开关s2的第二动触点a连接充电桩的正输出端。
46.第一续流模块q2的两端分别连接第一单刀双掷开关s1的静触点和第一动触点a；第二续流模块q1的两端分别连接第二单刀双掷开关s2的静触点和第二动触点a。
47.本技术以上实施例提供的充电桩，不具体限定s1和s2的具体实现形式，例如，第一单刀双掷开关s1和第二单刀双掷开关s2可以均为继电器。
48.本实施例不限定第一续流模块q2和第二续流模块q1的具体实现方式，例如，第一续流模块q2和第二续流模块q1包括以下至少一种：igbt、mos、scr或二极管，即可以为其中
的一种开关管，也可以为多种开关管的组合，只要整体能实现续流的作用即可，例如使用二极管最简单，不需要控制，便可以利用二极管的单向导通特性实现续流。
49.对于mos管、igbt管，不对其进行控制或不控制其驱动，使其驱动始终处于关闭状态；对scr，需要控制其始终处于驱动开启状态，即利用mos、igbt和scr的单向导通特性，等同于一个二极管。
50.第一单刀双掷开关s1的静触点连接第一单刀双掷开关s1的第一动触点a，第二单刀双掷开关s2的静触点连接第二单刀双掷开关s2的第二动触点a时，第一dcdc变换器200的输出端与第二dcdc变换器300的输出端并联；
51.第一单刀双掷开关s1的静触点连接第一单刀双掷开关s1的第二动触点b，第二单刀双掷开关s2的静触点连接第二单刀双掷开关s2的第一动触点b时，第一dcdc变换器200的输出端与第二dcdc变换器300的输出端串联。
52.第一dcdc变换器200与第二dcdc变换器300包括llc谐振电路和移相全桥电路。
53.本实施例提供的充电桩，还包括保护电路；保护电路包括并联的开关s3和电阻r1；
54.图2仅是示意一种保护电路的具体实现方式，保护电路的两端分别连接第二单刀双掷开关s2的第二动触点a与充电桩的正输出端。
55.dcdc变换器200的输出端与第二dcdc变换器300的输出端由并联切换为串联时，开关s3由断开切换为闭合。本实施例不具体限定s3的类型，可以为继电器，也可以为其他可以控制开关动作的可控开关管，例如mos管、igbt管或scr管等。
56.可以理解，该充电桩还包括三个输出电容，分别为第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3。第一电容c1连接在第一dcdc变换器200的输出端，第二电容c2连接在第二dcdc变换器300的输出端，第三电容c3连接在充电桩的输出端。
57.下面结合附图进行工作原理的介绍。
58.充电桩给电池充电的初始阶段，如果电池的电压低于dcdc变换器的输出电压v1，则两个dcdc变换器工作在并联模式，即s1连接到a触点，s2连接到a触点，s3闭合。
59.随着充电过程中电池的电压逐渐上升，电池的电压到达v1时，充电桩的处理器首先关闭第一dcdc变换器和第二dcdc变换器的输出，即对两个dcdc变换器中的主功率管进行封波，然后控制s1的静触点连接触点b，控制s2的静触点连接触点b。应该理解，处理器对于第一dcdc变换器中主功率管的控制信号与第二dcdc变换器的控制信号可以为同步信号，也可以异步信号，即两个控制信号可以相位同步，也可以异步，当相位同步时实现同步控制，当相位异步时实现异步控制，本技术实施例中不做具体限定。
60.另外，两个dcdc变换器在切换过程中，由于续流模块的续流，保证切换过程中s1和s2的触点两端电压的压差非常小，避免触点出现打火拉弧，同时也可以实现在不掉电情况下实现并联到串联的切换。
61.由此可见，本技术提供的充电桩，在两个dcdc变换器的输出端由并联模式切换为串联模式时，由于续流模块的存在，可以实现两个单刀双掷开关的两端的电压差较小，从而可以避免出现电压差较大引起的打火拉弧，从而保护两个单刀双掷开关的安全。
62.另外，本技术提供的充电桩还包括保护电路，保护电路包括并联的开关和电阻，为了保护单刀双掷开关的安全，两个dcdc变换器切换时，可以控制保护电路动作来辅助切换过程，利用保护电路中的电阻电流，从而减小电流对于单刀双掷开关的冲击。
63.当s1和s2都切换到触点b时，两个dcdc变换器的输出端由并联切换串联模式。从并联切换到串联的瞬间，vc1 vc2》vc3，其中，vc1是c1上的电压，vc2为c2上的电压，vc3为c3上的电压。保护模块中电阻r1的引入，可以有效避免切换瞬间的电压差形成的大电流对s1和s2的损害，确保s1和s2的可靠性。
64.经过预设时间t1后，vc3接近vc1 vc2之和时，电阻r1两端的压差下降到接近0v，此时可以控制s3闭合，再开启两个dcdc变换器的输出，继续对电池进行充电。
65.图2中仅是示意了一种保护电路在充电桩中的具体位置，本技术实施例不具体限定保护电路的具体位置，只要可以实现两个dcdc变换器切换过程中的限流即可，从而可以实现对s1和s2的保护。下面结合附图再介绍两种保护电路的实现方式。
66.参见图3，本实用新型实施例提供的另一种充电桩中两个dcdc变换器的示意图。
67.本实施例提供的充电桩，还包括保护电路；保护电路包括并联的开关s3和电阻r1；
68.保护电路的两端分别连接所述第一单刀双掷开关s1的第二动触点与第二单刀双掷开关s2的第一动触点。即s3和r1并联后连接在s1的第二动触点与s2的第一动触点之间。
69.参见图4，该图为本实用新型实施例提供的又一种充电桩中两个dcdc变换器的示意图。
70.本实施例提供的充电桩，还包括保护电路；保护电路包括并联的开关s3和电阻r1；
71.保护电路的两端分别连接第一单刀双掷开关s1的第一动触点与充电桩的负输出端。
72.下面结合附图介绍两个续流模块包括二极管时的一种具体实现方式。
73.参见图5，该图为本实用新型实施例提供的再一种充电桩中两个dcdc变换器的示意图。
74.本实施例提供的充电桩，第一续流模块为第一二极管d1，第二续流模块为第二二极管d2。
75.第一二极管d1的阴极连接第一单刀双掷开关s1的静触点，第一二极管d1的阳极连接第一单刀双掷开关s1的第一动触点a。
76.第二二极管d2的阴极连接第二单刀双掷开关s2的第二动触点，第二二极管d2的阳极连接第二单刀双掷开关s2的静触点。
77.当第一dcdc变换器200的输出端与第二dcdc变换器300的输出端由并联切换为串联时，d1和d2可以实现续流，从而避免切换过程中，较大的冲击电流对s1和s2造成损坏，确保s1和s2的安全。
78.应该理解，本技术不具体限定第一dcdc变换器与所述第二dcdc变换器的内部具体结构，例如可以为升压电路，也可以为降压电路。一种具体的实现方式，第一dcdc变换器与所述第二dcdc变换器包括llc谐振电路和移相全桥电路。
79.本技术提供的充电桩，在充电桩内部使用两个dcdc变换器，对它们的输出进行串并联控制，达到恒功率宽电压范围输出的目的，并同时实现高效、高功率密度的性能。在充电过程中，电动汽车的初始充电电压较低，充电桩中的两个dcdc变换器工作在并联输出模式，随着电池的电压逐渐上升，当dcdc变换器并联输出的最高输出电压满足不了充电电压的需求时，控制两个dcdc变换器切换到串联输出模式，从而提高充电电压的范围。本技术提供的技术方案，使用了单刀双掷继电器，简化了切换电路，在并联模式切换到串联模式的过
程中，由于续流模块的引入，可以减小继电器切换时的电应力，从而实现快速可靠的切换功能。由于切换不会中断充电过程，保证了用户的充电体验不受影响。
80.需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。
81.还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
82.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。