阅读说明：本技术 一种电源变换器、充电机、充电系统及方法 (Power converter, charger, charging system and method ) 是由 张维 程洋 崔兆雪 于 2020-04-07 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种电源变换器、充电机、充电系统及方法,该电源变换器包括：功率因数校正PFC电路、直流母线电容、功率变换电路和控制器；PFC电路的第一端用于连接交流电,PFC电路的第二端用于连接功率变换电路的第一端,直流母线电容并联在PFC电路的第二端；功率变换电路,用于在控制器的控制下将设备提供的电能转换后给直流母线电容充电；控制器,用于在PFC电路的第一端接通交流电之前控制功率变换电路将设备提供的电能转换后给直流母线电容充电。该电源变换器无需额外增加预充电路等硬件设备,减小了电源变换器的体积以及降低了电源变换器的生产成本。(The application discloses power converter, charger, charging system and method, this power converter includes: the power factor correction PFC circuit comprises a PFC circuit, a DC bus capacitor, a power conversion circuit and a controller; the first end of the PFC circuit is used for connecting alternating current, the second end of the PFC circuit is used for connecting the first end of the power conversion circuit, and the direct-current bus capacitor is connected to the second end of the PFC circuit in parallel; the power conversion circuit is used for converting electric energy provided by the equipment under the control of the controller and then charging the direct current bus capacitor; and the controller is used for controlling the power conversion circuit to convert the electric energy provided by the equipment before the first end of the PFC circuit is connected with the alternating current and then charge the direct current bus capacitor. The power converter does not need to additionally add hardware equipment such as a pre-charging circuit and the like, reduces the size of the power converter and reduces the production cost of the power converter.)

一种电源变换器、充电机、充电系统及方法

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电源变换器、充电机、充电系统及方法。

背景技术

如图1所示，电源变换器如果输入是交流电，输出是直流电，则一般包括前级的电磁干扰滤波(EMC，Electro Magnetic Compatibility)电路100、功率因数校正(PFC，PowerFactor Correction)电路200、直流母线电容C、直流-直流(DC-DC)电路300。如图2所示，电源变换器如果输入是交流电，输出是交流电，则与图1的区别是最后一级电路是直流-交流(DC-AC)电路400，而不是DC-DC电路300。

对于图1和图2，当电源变换器的输入端接入交流电时，交流电直接接入到直流母线电容C上，此时产生很大的冲击电流导致各个电路中器件的损坏，因此，为了防止冲击电流太大，需要控制直流母线电容的电压缓慢升高。当母线电容电压升高后，再进行正常电源变换的工作，进而保证各个电路中器件的安全性。

为了解决以上问题，现有技术中在PFC电路200之前增加预充电路500，参见图3，当电源变换器的输入端接入交流电时，控制继电器K断开，此时通过软起电阻R为直流母线电容C充电，当C上的电压充到一定值后，再闭合继电器K，才开始电源变换。

但是，该技术方案的缺点是需要在PFC电路200之前增加预充电路500，额外增加了电源变换器的体积以及成本。

发明内容

为了解决以上的技术存在，本申请提供一种电源变换器、充电机、充电系统及方法，能够不增加电源变换器的体积和成本，便可以在交流电接通之前，给直流母线电容充电。

第一方面，本申请提供了一种电源变换器，包括：功率因数校正PFC电路、直流母线电容、功率变换电路和控制器；PFC电路的第一端用于连接交流电，PFC电路的第二端用于连接功率变换电路的第一端，直流母线电容并联在PFC电路的第二端；功率变换电路，用于在控制器的控制下将PFC电路输出的直流电进行变换后输出给设备，还用于在控制器的控制下将设备提供的电能转换后给直流母线电容充电；控制器，用于在PFC电路的第一端接通交流电之前控制功率变换电路将设备提供的电能转换后给直流母线电容充电；还用于当直流母线电容的电压达到预设电压时，控制PFC电路的第一端与交流电接通，以使功率变换电路将PFC电路输出的直流电进行变换后输出给设备。

该电源变换器并没有增加新的硬件，该电源变换器包括PFC电路、直流母线电容、功率变换电路和控制器。在交流电与PFC电路接通之前，控制器控制功率变换电路将设备提供的电能转换后给直流母线电容充电，当直流母线电容的电压达到预设电压时，控制PFC电路的第一端与交流电接通。从而避免将交流电直接接入到直流母线电容C上产生较大的冲击电流，对PFC电路中的器件造成损坏。该电源变换器利用已有的硬件，通过控制器控制来实现给直流母线电容预充电，无需额外增加预充电路等硬件设备，减小了电源变换器的体积以及降低了电源变换器的生产成本。

优选地，功率变换电路包括：直流-直流DC-DC电路；DC-DC电路的第一端用于连接PFC电路的第二端，DC-DC电路的第二端用于连接设备。

优选地，DC-DC电路包括原边开关电路、变压器和副边开关电路；设备包括蓄电池；原边开关电路的第一端用于连接PFC电路的第二端；原边开关电路的第二端用于连接变压器的原边绕组；变压器的副边绕组连接副边开关电路的第一端，副边开关电路的第二端用于连接蓄电池；控制器，具体用于控制功率变换电路将蓄电池提供的电能转换后给直流母线电容充电。

本实施例中，该电源变换器的功率变换电路包括原边开关电路、变压器和副边开关电路。在对直流母线电容就行预充电时，向直流母线电容提供直流电的设备可以是蓄电池。控制器控制副边开关电和原边开关电路，将蓄电池提供的直流电经变压器进行变换后，给直流母线电容充电。在直流母线电容的电压达到预设电压后，再将电源变换器与交流电接通，从而避免直接将交流电输入到直流母线电容上，产生较大的冲击电流，对电源变换器内部的器件造成损坏。进一步的，电源变换器接通交流电后，控制器控制原边开关电路和副边开关电路将PFC电路输出直流电经变换后，给蓄电池充电。

优选地，蓄电池包括高压电池和低压电池；控制器，具体用于控制功率变换电路将低压电池或高压电池提供的电能转换后给直流母线电容充电。

优选地，副边开关电路包括：副边高压开关电路和副边低压开关电路；变压器的副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组；第一副边绕组连接副边高压开关电路的第一端，副边高压开关电路的第二端用于连接高压电池；第二副边绕组连接副边低压开关电路的第一端，副边低压开关电路的第二端用于连接低压电池；控制器，具体用于控制副边低压开关电路将低压电池的能量提供给变压器的第二副边绕组，以使功率变换电路将低压电池提供的电能转换后给直流母线电容充电。

电源变换器可以应用在电动汽车的充电机，该电源变换器的DC-DC电路包括原边开关电路、变压器、副边高压开关电路和副边低压开关电路。对直流母线电容预充电时，通过电动汽车的低压电池提供的直流电给直流母线电容充电，从而避免直接将交流电输入到直流母线电容上，产生较大的冲击电流，对电源变换器内部的器件造成损坏。由于低压电池的电压较低，不会存在高压触电危险，因此，低压电池可以在不充电时也保持与充电机连接。当需要给直流母线电容预充电时，直接利用低压电池给直流母线电容预充电，方便快捷。

优选地，预设电压为交流电的峰值电压。

对直流母线电容进行预充电时，直流母线电容的电压达到预设电压，再将电源变换器与交流电接通，例如预设电压为交流电的峰值电压。由于直流母线电容的电压已经达到了交流电的峰值电压，因此，在电源变换器接通交流电的瞬间，不会产生较大的冲击电流，从而避免电源变换器内部的器件损坏。

第二方面，本申请提供了一种充电机，应用于电动汽车，包括：功率因数校正PFC电路、直流母线电容、DC-DC电路和充电机控制器；PFC电路的第一端用于连接交流充电接口，PFC电路的第二端用于连接DC-DC电路的第一端，直流母线电容并联在PFC电路的第二端；DC-DC电路，用于在充电机控制器的控制下将PFC电路输出的直流电进行变换后给电动汽车上的蓄电池充电，还用于在充电机控制器的控制下将蓄电池提供的电能转换后给直流母线电容充电；充电机控制器，用于在PFC电路的第一端接通交流电之前控制DC-DC电路将蓄电池提供的电能转换后给直流母线电容充电；还用于当直流母线电容的电压达到预设电压时，控制PFC电路的第一端与交流电接通，以使DC-DC电路将PFC电路输出的直流电进行变换后给蓄电池充电。

该充电机并没有增加新的硬件。该充电机包括功率因数校正PFC电路、直流母线电容、DC-DC电路和充电机控制器。将该充电机与供电接口接通之前，利用已有的硬件，充电机控制器控制DC-DC电路将蓄电池提供的直流电，给直流母线电容的充电，无需额外增加预充电路等硬件设备，减小了充电机的体积以及降低了充电机的生产成本。

优选地，蓄电池包括低压电池；充电机控制器，具体用于控制DC-DC电路将低压电池提供的电能转换后给直流母线电容充电。

优选地，蓄电池还包括：高压电池；DC-DC电路包括原边开关电路、变压器、副边高压开关电路和副边低压开关电路；原边开关电路的第一端连接PFC电路的第二端；原边开关电路的第二端连接变压器的原边绕组；变压器的第一副边绕组连接副边高压开关电路的第一端，副边高压开关电路的第二端用于连接高压电池；变压器的第二副边绕组连接副边低压开关电路的第一端，副边低压开关电路的第二端用于连接低压电池；控制器，具体用于控制副边低压开关电路将低压电池的能量提供给变压器的第二副边绕组，以使DC-DC电路将低压电池提供的电能转换后给直流母线电容充电。

当直流母线电容的电压达到预设电压时，充电机控制器控制原边开关电路将PFC电路提供的直流电输入到变压器的原边绕组，经变压器T的第二副边绕组输入给副边低压开关电路的第一端，控制副边低压开关电路将PFC电路输出的直流电给低压电池充电。充电器控制器也可以控制原边开关电路和副边高压开关电路给高压电池充电。

第三方面，本申请提供了一种充电系统，包括充电机和供电设备；供电设备，用于在向充电机提供电能之前，向充电机发送充电启动请求信息；充电机包括用于储能和滤波的直流母线电容，充电机用于在直流母线电容的电压达到预设电压时，向供电设备发送对充电启动请求信息的反馈信息；供电设备，还用于在收到反馈信息后，向充电机提供电能。

优选地，充电机为本申请第二方面中任一项的充电机。

在充电机进行充电时，供电设备向充电机控制器发送充电启动请求信息；充电机控制器接收到充电启动请求信息后，充电机控制器控制DC-DC电路将低压电池提供的电能转换后给直流母线电容充电；在充电机控制器确认直流母线电容的电压达到预设电压时，向供电设备发送反馈信息；供电设备接收到反馈信息后，控制内部的开关K1和开关K2闭合，通过供电接口给充电机提供电能。利用该充电系统，电动汽车利用充电机为电动汽车充电时，无需在电动汽车的充电机内部增加新的硬件。利用充电机已有的硬件，通过充电机控制器控制来实现给直流母线电容预充电，无需额外增加预充电路等硬件设备，减小了充电机的体积以及降低了充电机的生产成本。

第四方面，本申请提供了一种预充电方法，方法应用于第一设备，第一设备包括电源变换器和蓄电池，电源变换器包括用于储能和滤波的直流母线电容，方法包括：接收供电设备发送的充电启动请求信息；响应于充电启动请求信息，利用蓄电池提供的电能给直流母线电容充电；当直流母线电容的电压达到预设电压时，向供电设备发送对充电启动请求信息的反馈信息，以使供电设备通过供电接口给充电机提供电能。

通过上述方法控制包括电源变换器和蓄电池的第一设备，无需在电源变换器内部额外增加新的硬件，在电源变换器接通交流电之前，利用电源变换器内部已有的硬件设备即可完成对直流母线电容的预充电。从而无需额外增加预充电路等硬件设备，减小了电源变换器的体积以及降低了电源变换器的生成成本。当直流母线电容的电压达到预设电压时，向供电设备发送对充电启动请求信息的反馈信息，供电设备通过供电接口给电源变换器提供电能，从而避免了从而避免将交流电直接接入到直流母线电容上产生较大的冲击电流，对PFC电路中的器件造成损坏。

本申请至少具有以下优点：

该电源变换器并没有增加新的硬件，该电源变换器包括PFC电路、直流母线电容、功率变换电路和控制器。在交流电与PFC电路接通之前，控制器控制功率变换电路将设备提供的电能转换后给直流母线电容充电，当直流母线电容的电压达到预设电压时，控制PFC电路的第一端与交流电接通。从而避免将交流电直接接入到直流母线电容C上产生较大的冲击电流，对PFC电路中的器件造成损坏。在本申请的技术方案中，利用已有的硬件，通过控制器控制来实现给直流母线电容预充电，无需额外增加预充电路等硬件设备，减小了电源变换器的体积以及降低了电源变换器的生产成本。

附图说明

图1为一种电源变换器的示意图；

图2为另一种电源变换器的示意图；

图3为又一种电源变换器的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电源变换器的示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种电源变换器的示意图；

图6为本申请实施例提供的再一种电源变换器的示意图；

图7为本申请实施例提供的又一种电源变换器的示意图；

图8为本申请实施例提供的一种充电机的示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种充电机的示意图；

图10为本申请实施例提供的一种DC-DC电路的示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种DC-DC电路的示意图；

图12为本申请实施例提供的一种充电系统的示意图；

图13为本申请实施例提供的又一种充电系统的示意图；

图14为本申请实施例提供的一种预充电方法的流程图。

具体实施方式

电源变换器的作用是对输入端的电源进行变换，将变换后的电能提供给后端设备，但是电源变换器的输入端接通电源的瞬间会产生较大的冲击电流，进而损坏内部器件。而本申请实施例提供的技术方案是在电源变换器接通电源之前，利用后续设备给电源变换器内部的直流母线电容充电，提高直流母线电容的电压，再接通电源，进而避免直接接通电源产生冲击电流损坏内部器件。

本申请实施例不限定电源变换器的应用场景，例如可以为各个场景的服务器进行供电，或者网络设备中的基站等进行供电，或者以上各种场景中的备电电源进行供电，例如不间断电源(UPS，Uninterrupted Power Supply)。

另外，电源变换器也可以应用于电动汽车的车载充电机，为电动汽车上的电池进行充电。

为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述。

电源变换器实施例一：

参见图4，该图为本申请实施例提供的一种电源变换器的示意图。

该电源变换器包括：功率因数校正PFC电路200、直流母线电容C、功率变换电路600和控制器700。

其中，PFC电路200的第一端用于连接交流电，PFC电路200的第二端用于连接功率变换电路600的第一端，直流母线电容C并联在PFC电路200的第二端。

PFC电路200实现的功能是将交流电整流为直流电，同时还可以对直流电进行变换，例如对直流电进行升压。

功率变换电路600，用于在控制器的控制下将PFC电路200输出的直流电进行变换后输出给设备800，还用于在控制器的控制下将设备提供的电能转换后给直流母线电容充电。

控制器700，用于在PFC电路的第一端接通交流电之前控制功率变换电路600将设备800提供的电能转换后给直流母线电容C充电；还用于当直流母线电容C的电压达到预设电压时，控制PFC电路200的第一端与交流电接通，以使功率变换电路将PFC电路输出的直流电进行变换后输出给设备。

为了降低交流电源接入时，产生的较大电流冲击，预设电压可以根据PFC电路200第一端连接的交流电的电压来设置，一般设置为交流电源的电压峰值，也可以高于电压峰值。

在电源变换器的输入端接通交流电，正常工作时，电能是通过PFC电路200、功率变换电路600向设备800进行传送。但是本实施例中，介绍的是电源变换器的输入端还未接通交流电时，控制器700控制电能从设备800经过功率变换电路600向直流母线电容C充电。

本实施例提供的电源变换器并没有增加新的硬件。当需要给设备800提供电能时，并不直接将PFC电路200接通交流电，而是控制器700预先控制功率变换电路600将设备800提供的电能转换后为直流母线电容C充电。直流母线电容C的电压将会升高，当直流母线电容C的电压升高到预设电压时，该控制器700控制PFC电路200的第一端与交流电接通。由于控制器700预先控制功率变换电路600将直流母线电容C的电压升到预设电压，从而避免将交流电直接接入到直流母线电容C上产生较大的冲击电流，对PFC电路200中的器件造成损坏。在本实施例的技术方案中，利用已有的硬件，控制器700通过控制功率变换电路600的电能传输方向来为直流母线电容C预充电，无需额外增加预充电路等硬件设备，减小了电源变换器的体积以及降低了电源变换器的生产成本。

一种可能的实施方式中，当直流母线电容C的电压升高到预设电压后，控制器700控制PFC电路200第一端与交流电接通，该PFC电路200输出直流电，控制器700控制功率变换电路600将PFC电路200输出直流电进行变换后输出给设备800，以对设备800进行供电。

该功率变换电路600具有双向传递电能的特点，该功率变换电路600在控制器700的控制下，能够将电能从设备800侧传递给直流母线电容C侧，也能够将电能从直流母线电容C侧传递给设备800侧。

该功率变换电路600将电能从设备800侧传递给直流母线电容C侧的过程可以是：控制器700控制功率变换电路600将设备800提供的电能进行转换后给直流母线电容C充电。

该功率变换电路600在控制器700的控制下，将电能从设备800侧传递给直流母线电容C侧的过程中，该设备800提供的电能可以是直流电，也可以是交流电。

该功率变换电路600将电能从直流母线电容C侧传递给设备800侧的过程可以是：控制器700控制功率变换电路600将PFC电路200输出的电能进行变换后，输出直流电给设备800充电。

该功率变换电路600在控制器700的控制下，将电能从直流母线电容C侧传递给设备800侧的过程中，该功率变换电路600输出的电能可以是直流电，也可以是交流电。当功率变换电路600输出为交流电时，功率变换电路600除了包括直流-直流DC-DC电路以外，还包括逆变电路。

本申请实施例提供的电源变换器，在将电源变换器的输入端与交流电接通之前，控制器700控制功率变换电路600，可以将设备800提供的直流电经变换后给直流母线电容C充电，还可以将设备800提供的交流电经变换后给直流母线电容C充电。在直流母线电容C的电压达到预设电压后，控制器700控制功率变换电路600，将PFC电路200输入的直流电经变换后输出直流电给设备800充电，还可以将PFC电路200输入的直流电经变换后输出交流电给设备800充电。进一步提高了该电源变换器的适应范围。

电源变换器实施例二：

为了便于理解，下面对本实施例中的电源变换器的应用场景简要说明，该电源变换器能够输出直流电，为需要直流电的设备供电。

参见图5，该图为本申请实施例提供的另一种电源变换器的示意图。

该电源变换器的功率变换电路600包括直流-直流DC-DC电路610。

控制器700能够控制DC-DC电路610将设备800提供的直流电转换后给直流母线电容C充电。

当直流母线电容C的电压达到预设电压时，控制器700控制PFC电路200的第一端与交流电接通。从而避免将交流电直接接入直流母线电容C上，产生较大的冲击电流，对PFC电路200中的器件造成损坏。

参见图6，该图为本申请实施例提供的再一种电源变换器的示意图。

该电源变换器的DC-DC电路610包括：原边开关电路611、变压器T和副边开关电路612。

其中，设备800包括：蓄电池810。

原边开关电路611的第一端连接PFC电路200的第二端。

原边开关电路611的第二端连接变压器T的原边绕组。

变压器T的副边绕组连接副边开关电路612的第一端，副边开关电路612的第二端用于为蓄电池810进行充电。

控制器700，用于控制功率变换电路600将蓄电池810提供的电能转换后给直流母线电容C充电。

该电源变换器的控制器700能够控制原边开关电路611和副边开关电路612将蓄电池810提供的直流电，经变压器T进行转换后，给直流母线电容C充电。

一种可能的实施方式中，当对直流母线电容C进行预充电时，控制器700控制副边开关电路612将蓄电池810提供的直流电输入到变压器T的副边绕组，副边绕组和原边绕组经过磁场耦合将电能提供为T的原边绕组，T的原边绕组提供给原边开关电路611的第一端，通过原边开关电路611给直流母线电容C充电。

直流母线电容C的电压达到预设电压后，控制器700控制PFC电路200的第一端与交流电接通。控制器700控制原边开关电路611和副边开关电路612对蓄电池810进行充电。

本实施例中，该电源变换器的功率变换电路600包括原边开关电路611、变压器T和副边开关电路612。在对直流母线电容C就行预充电时，向直流母线电容C提供直流电的设备800可以是蓄电池810。控制器700控制副边开关电611和原边开关电路612，将蓄电池810提供的直流电经变压器T进行变换后，给直流母线电容C充电。在直流母线电容C的电压达到预设电压后，再将电源变换器与交流电接通，从而避免直接将交流电输入到直流母线电容C上，产生较大的冲击电流，对电源变换器内部的器件造成损坏。进一步的，电源变换器接通交流电后，控制器700控制原边开关电路611和副边开关电路612将PFC电路200输出直流电经变换后，给蓄电池充电。

电源变换器实施例三：

为了便于理解，下面对本实施例中的电源变换器应用在电动汽车的充电机的场景为例简要说明。该电源变换器可以位于充电机内部。

参见图7，该图为本申请实施例提供的又一种电源变换器的示意图。

本实施例中，当应用于电动汽车时，电动汽车的蓄电池810可以包括高压电池810a和低压电池810b。

高压电池810a用于为电动汽车的电机提供电能；低压电池810b用于为电动汽车的控制系统和辅助设备提供电能。

该电源变换器的控制器700控制功率变换电路600将高压电池810a或低压电池810b提供的电能转换后给直流母线电容C充电。

该电源变换器的DC-DC电路610包括原边开关电路611、变压器T、副边高压开关电路612a和副边低压开关电路612b。

原边开关电路611的第一端连接PFC电路200的第二端。

原边开关电路611的第二端连接变压器T的原边绕组。

变压器T的副边绕组包括第一副边绕组和第二副边绕组。

第一副边绕组连接副边高压开关电路612a的第一端，副边高压开关电路612a的第二端用于为高压电池810a进行充电。

第二副边绕组连接副边低压开关电路612b的第一端，副边低压开关电路612b的第二端用于为低压电池810b进行充电。

该电源变换器的控制器700控制原边开关电路611和副边高压开关电路612a，将高压电池810a提供的电能转换后给直流母线电容C；或，该电源变换器的控制器700控制原边开关电路611和副边低压开关电路612b，将低压电池810b提供的电能转换后给直流母线电容C。

电动汽车的蓄电池810包括高压电池810a和低压电池810b；其中，高压电池810a提供的电压较高，能够给整车提供行驶的动力；低压电池810b提供的电压较低，能够给整车的控制系统和辅助设备提供电能。低压电池810b与高压电池810a相比，低压电池810b提供的电压较低，安全性较高。低压电池810b可以一直与副边低压开关电路612b连接。若高压电池810a一直与副边高压开关电路612a连接，则会存在引起安全事故的风险。因此，高压电池810a不充电时，可以断开高压电池810a与副边高压开关电路612a的连接。

下面以利用电动汽车的低压电池810b为直流母线电容C进行预充电为例，介绍本申请实施例的技术方案。

一种可能的实施方式中，该电源变换器可以应用于电动汽车的充电机，充电机与交流电接通之前，对充电机内部的电源变换器的直流母线电容C进行预充电。控制器700控制副边低压开关电路612b将低压电池810b提供的直流电输入到变压器T的第二副边绕组，经变压器T的原边绕组提供给原边开关电路611的第一端，控制器700控制原边开关电路611将给直流母线电容C充电。

直流母线电容C的电压达到预设电压后，控制器700控制PFC电路200的第一端与交流电接通。

PFC电路200接通交流电后，控制器700控制原边开关电路611将PFC电路200提供的直流电输入到变压器T的原边绕组，经变压器T的第一副边绕组提供给副边高压开关电路612a的第一端，控制副边高压开关电路612a将PFC电路200输出的直流电给高压电池810a充电。

PFC电路200接通交流电后，控制器700控制原边开关电路611将PFC电路200提供的直流电输入到变压器T的原边绕组，经变压器T的第二副边绕组输入给副边低压开关电路612b的第一端，控制副边低压开关电路612b将PFC电路200输出的直流电给低压电池810b充电。

本实施例中，对电动汽车的高压电池810a和/或低压电池810b进行充电不做限定，可以根据高压电池810a和低压电池810b的实际情况决定。

另外，对直流母线电容C进行预充电时，直流母线电容C的电压达到预设电压，再将电源变换器与交流电接通，例如预设电压为交流电的峰值电压。由于直流母线电容C的电压已经达到了交流电的峰值电压，因此，在电源变换器接通交流电的瞬间，不会产生较大的冲击电流，从而避免电源变换器内部的器件损坏。

本实施例中，电源变换器可以应用在电动汽车的充电机，该电源变换器的DC-DC电路200包括原边开关电路611、变压器T、副边高压开关电路612a和副边低压开关电路612b。对直流母线电容C预充电时，通过电动汽车的低压电池810b提供的直流电给直流母线电容C充电，从而避免直接将交流电输入到直流母线电容C上，产生较大的冲击电流，对电源变换器内部的器件造成损坏。由于低压电池810b的电压较低，不会存在高压触电危险，因此，低压电池810b可以在不充电时也保持与充电机连接。当需要给直流母线电容C预充电时，直接利用低压电池810b给直流母线电容C预充电，方便快捷。

充电机实施例一：

为了便于理解，下面对本实施例中的充电机应用在电动汽车的场景为例进行说明，该充电机可以为车载充电机。

参见图8，该图为本申请实施例提供的一种充电机的示意图。

该充电机1000可以应用在电动汽车上，电动汽车包括蓄电池。

该充电机1000包括：功率因数校正PFC电路200、直流母线电容C、DC-DC电路610和充电机控制器900。

PFC电路200的第一端用于连接交流充电接口，PFC电路200的第二端用于连接DC-DC电路610的第一端，直流母线电容C并联在PFC电路200的第二端。

DC-DC电路610，用于在充电机控制器900的控制下将PFC电路200输出的直流电进行变换后给蓄电池810进行充电，还用于在充电机控制器900的控制下将蓄电池810提供的电能转换后给直流母线电容C充电。

充电机控制器900，用于在PFC电路200的第一端接通交流电之前控制DC-DC电路610将蓄电池810提供的电能转换后给直流母线电容C充电，当直流母线电容C的电压达到预设电压时，控制PFC电路200的第一端与交流电接通，以使DC-DC电路将PFC电路200输出的直流电进行变换后给蓄电池810充电。供电设备位于地面，充电机位于电动汽车上，利用地面的供电设备通过充电机给蓄电池进行充电。

充电机与供电接口连接后，供电设备会向充电机控制器900发送充电启动请求信息。充电机控制器900接收到充电启动请求信息后，需要对充电机内部的直流母线电容C进行预充电。本实施例中，介绍对充电机内部的直流母线电容C进行预充电的过程。充电机控制器900控制DC-DC电路将电动汽车的蓄电池810提供的电能转换后给直流母线电容C充电。

当直流母线电容C的电压达到预设电压时，充电机控制器900向供电设备发送对充电启动请求信息的反馈信息。

在供电设备接收到充电机控制器900发送的对充电启动请求信息的反馈信息后，闭合供电设备与供电接口之间的开关，使供电设备通过供电接口将交流电提供给充电机。从而避免将交流电直接接入到直流母线电容C上产生较大的冲击电流，对充电机内部的器件造成损坏。

本实施例中，该充电机并没有增加新的硬件。该充电机包括功率因数校正PFC电路200、直流母线电容C、DC-DC电路610和充电机控制器900。将该充电机与供电接口接通之前，利用已有的硬件，充电机控制器900控制DC-DC电路610将蓄电池810提供的直流电，给直流母线电容C的充电，无需额外增加预充电路等硬件设备，减小了充电机的体积以及降低了充电机的生产成本。

供电设备通过供电接口将交流电与充电机接通后，充电机利用供电设备提供的电能给电动汽车的蓄电池810充电。

充电机实施例二：

参见图9，该图为本申请实施例提供的另一种充电机的示意图。

本实施例提供的充电机对应蓄电池810包括高压电池810a和低压电池810b的情况。

充电机控制器700，具体用于控制DC-DC电路610将高压电池810a或低压电池810b提供的电能转换后给直流母线电容C充电。

充电机的DC-DC电路包括原边开关电路611、变压器T、副边高压开关电路612a和副边低压开关电路612b。

参见图10，该图为申请实施例提供的一种DC-DC电路的示意图。

该图提供了一种DC-DC电路中的副边低压开关电路的实现方式，该副边低压开关电路612b可以包括电容Cr2和C2以及开关管S5、S6、S7和S8。

参见图11，该图为申请实施例提供的另一种DC-DC电路的示意图。

该图提供了另一种DC-DC电路中的副边低压开关电路的实现方式，该副边低压开关电路612b可以包括电感L1、电容C4和C5以及开关管S9、S10、S11、S12、S13和S14。

原边开关电路611的第一端连接PFC电路200的第二端。

原边开关电路611的第二端连接变压器T的原边绕组。

变压器T的第一副边绕组连接副边高压开关电路612a的第一端，副边高压开关电路612a的第二端用于为高压电池810a进行充电。

变压器T的第二副边绕组连接副边低压开关电路612b的第一端，副边低压开关电路612b的第二端用于为低压电池810b进行充电。

控制器T，具体用于控制副边低压开关电路612将低压电池810a的能量提供给变压器T的第二副边绕组，以使DC-DC电路610将低压电池810a提供的电能转换后给直流母线电容C充电。

由于电动汽车的高压电池810a的电压较高，若高压电池810a一直与副边高压开关电路612a连接，则会存在高压触电的安全事故。因此，高压电池810a不充电时，尽量断开高压电池810a与副边高压开关电路612a的连接。

本申请实施例中，利用电动汽车的低压电池810b为直流母线电容C进行预充电为例进行说明。

一种可能的实施方式，充电机接收到供电设备发送的充电启动请求信息后，充电机控制器900控制副边低压开关电路612b将低压电池810b提供的直流电输入到变压器T的第二副边绕组，经变压器T的原边绕组提供给原边开关电路611的第一端，充电机控制器900控制原边开关电路611将给直流母线电容C充电。

当直流母线电容C的电压达到预设电压时，充电机控制器900控制原边开关电路611将PFC电路200提供的直流电输入到变压器T的原边绕组，经变压器T的第二副边绕组输入给副边低压开关电路612b的第一端，控制副边低压开关电路612b将PFC电路200输出的直流电给低压电池810b充电。

充电器控制器900也可以控制原边开关电路611和副边高压开关电路612a给高压电池810a充电。

对电动汽车的高压电池810a和低压电池810b进行充电时，充电的过程可以是同时给高压电池810a和810b充电；也可以是先给高压电池810a充电，再给低压电池810b充电；还可以是先给低压电池810b充电，再给高压电池810a充电。

此外，利用充电机为电动汽车的高压电池810a和/或低压电池810b进行充电过程中，会产生一定的电磁干扰，降低充电质量。因此，以上所有实施例中，还可以包括EMC电路100，即PFC电路200的第一端连接EMC电路100，降低电磁干扰，提高充电质量。

充电系统实施例：

基于以上实施例提供的充电机，本申请实施例还提供一种充电系统，下面结合附图进行详细介绍。

参见图12，该图为本申请实施例提供的一种充电系统的示意图。

该充电系统包括：充电机1000、和供电设备2000。

供电设备2000，用于在向充电机1000提供电能之前，向充电机控制器900发送充电启动请求信息。

充电机控制器900，包括用于储能和滤波的直流母线电容C，充电机1000用于在直流母线电容C的电压达到预设电压时，向供电设备2000发送对充电启动请求信息的反馈信息。

供电设备2000，还用于在收到反馈信息后，向充电机1000提供电能。

该充电系统的充电机可以为充电机实施例一或充电机实施例二中的任一种充电机1000。

参见图13，该图为本申请实施例提供的又一种充电系统的示意图。

下面结合图12的硬件图以及图13的流程图介绍工作过程。

电动汽车4000利用充电机为高压电池和/或低压电池进行充电，包括以下步骤：

步骤1：供电设备向充电机发送充电启动请求信息。

在充电机1000通过充电插头插入到供电接口3000的充电插座时，供电设备2000检测到充电机1000与供电接口3000连接，供电设备2000会产生连接确认信号(CC，ConnectionConfirm)，并将CC信号作为充电启动请求信息，通过供电控制装置与车辆控制装置之间的通信，供电设备2000将充电启动请求信息发送给充电机1000。

步骤2：充电机控制器控制DC-DC电路，将电动汽车的低压电池提供的电能转换后给直流母线电容充电。

通过供电控制装置与车辆控制装置之间的通信，在充电机1000接收到供电设备2000发送的充电启动请求信息后，充电机控制器控制DC-DC电路，将电动汽车4000的低压电池提供的电能转换后给直流母线电容C充电。在该充电机1000的内部无需增加新的硬件电路，通过充电机控制器，来实现给直流母线电容C预充电，减小了充电机1000的体积以及降低了充电机1000的生产成本。

步骤3：充电机控制器判断直流母线电容的电压是否达到预设电压；若是，则执行步骤4；若否，则执行步骤2。

充电机控制器对直流母线电容C的电压进行判断，若直流母线电容C的电压达到预设电压时，则充电机1000产生控制引导信号(CP，Control Pilot)，并将CP信号作为对充电启动请求信息的反馈信息，发送给供电设备2000。

若直流母线电容C的电压没有达到预设电压时，则充电机控制器继续控制DC-DC电路，将低压电池提供的能量，给直流母线电容C充电。

步骤4：充电机控制器向供电设备发送对充电启动请求信息的反馈信息。

通过车辆控制装置与供电控制装置之间通信，充电机控制器将对充电启动请求信息的反馈信息发送给供电设备2000。

步骤5：供电设备接收对充电启动请求信息的反馈信息，控制开关K1和开关K2闭合。

在供电设备2000接收到反馈信息后，则表明充电机1000的直流母线电容C的电压已经达到预设电压，再闭合开关K1和开关K2，开始为充电机进行充电。从而避免将交流电直接接入到直流母线电容C上产生较大的冲击电流，对充电机内部的器件造成损坏。

在本实施例中，在充电机1000需要充电时，供电设备2000向充电机控制器发送充电启动请求信息；充电机控制器接收到充电启动请求信息后，充电机控制器控制DC-DC电路将低压电池提供的电能转换后给直流母线电容C充电；在充电机控制器确认直流母线电容C的电压达到预设电压时，向供电设备2000发送反馈信息；供电设备2000接收到反馈信息后，控制内部的开关K1和开关K2闭合，通过供电接口3000给充电机1000提供电能。利用该充电系统，电动汽车4000利用充电机1000为电动汽车4000充电时，无需在电动汽车4000的充电机1000内部增加新的硬件。利用充电机1000已有的硬件，通过充电机控制器控制来实现给直流母线电容C预充电，无需额外增加预充电路等硬件设备，减小了充电机1000的体积以及降低了充电机1000的生产成本。

方法实施例：

参见图14，该图为本申请实施例提供的一种预充电方法的流程图。

该预充电方法应用于第一设备，第一设备包括电源变换器和蓄电池，电源变换器包括用于储能和滤波的直流母线电容，该方法包括：

步骤1401：接收供电设备发送的充电启动请求信息。

步骤1402：响应于充电启动请求信息，利用蓄电池提供的电能给直流母线电容充电。

步骤1403：当直流母线电容的电压达到预设电压时，向供电设备发送对充电启动请求信息的反馈信息，以使供电设备通过供电接口给充电机提供电能。

在本实施例中，通过上述方法控制包括电源变换器和蓄电池的第一设备，无需在电源变换器内部额外增加新的硬件，在电源变换器接通交流电之前，利用电源变换器内部已有的硬件设备即可完成对直流母线电容的预充电。从而无需额外增加预充电路等硬件设备，减小了电源变换器的体积以及降低了电源变换器的生成成本。当直流母线电容的电压达到预设电压时，向供电设备发送对充电启动请求信息的反馈信息，供电设备通过供电接口给电源变换器提供电能，从而避免了从而避免将交流电直接接入到直流母线电容上产生较大的冲击电流，对PFC电路中的器件造成损坏。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制。虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。