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双向车载充电机与电机控制器集成设备的控制方法及设备

更新时间:2024-07-01
双向车载充电机与电机控制器集成设备的控制方法及设备 专利申请类型:发明专利;
地区:浙江-嘉兴;
源自:嘉兴高价值专利检索信息库;

专利名称:双向车载充电机与电机控制器集成设备的控制方法及设备

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202210826301.4

专利申请(专利权)人:合众新能源汽车股份有限公司
权利人地址:浙江省嘉兴市桐乡市梧桐街道同仁路988号

专利发明(设计)人:姚佳汛

专利摘要:一种双向车载充电机与电机控制器集成设备的控制方法,包括检测单元基于获取的指令,执行对接入单元的检测,获取接入单元的状态;控制单元根据检测单元获取的接入单元或接入单元状态,控制开关组件的状态,并基于开关组件的开闭,使接入单元对动力电池进行充电或使动力电池对接入单元进行供电;开关组件包括开关装置以及双向升降压电路。本发明提供的一种双向车载充电机与电机控制器集成设备,将两者功率器件共用且可以支持800V高压平台,应用于提升的充电功率及电机功率上,使充放电效率提高的同时,提升车辆驱动效率,节省整车成本。

主权利要求:
1.一种双向车载充电机与电机控制器集成设备的控制方法,其特征在于,包括:
检测单元基于获取的指令,执行对接入单元的检测,获取接入单元的状态;
控制单元根据检测单元获取的接入单元或接入单元状态,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,使所述接入单元对动力电池进行充电或使动力电池对所述接入单元进行供电;
所述开关组件包括开关装置以及双向升降压电路;
其中,所述控制单元根据检测单元获取的接入单元或接入单元状态,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,使所述接入单元对动力电池进行充电或使动力电池对所述接入单元进行供电包括:控制单元根据检测单元获取的接入单元为直流充电电源时,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,通过构成BOOST电路使所述接入的直流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电;或控制单元根据检测单元获取的接入单元为交流充电电源时,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,通过构成无桥PFC电路和BOOST电路使所述接入的交流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电;或控制单元根据检测单元获取的接入单元状态为车辆驱动状态或向外部输电状态,控制开关组件状态的开闭,通过构成BUCK电路使动力电池输出的电压下降至设定的直流电源电压值,并通过全桥电路逆变为预设的交流电后输出。
2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述检测单元基于获取的指令,执行对接入单元的检测,获取接入单元的状态包括:检测单元获取接入充电的指令,执行对接入电源的电源参数的检测,获取接入电源的类型、电压和电流值;或检测单元获取驱动车辆的指令,执行对车辆的电机参数和电机电路的检测,获取车辆的电机额定参数和电机电路的状态;或检测单元获取对外部输出电能的指令,对外部连接端输出预设电压的交流电或直流电。
3.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述接入单元为直流充电电源时,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,通过构成BOOST电路使所述接入的直流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电包括:分别断开部分开关装置和闭合另一部分开关装置,断开双向升降压电路中部分金氧半场效晶体管,通过控制另一部分金氧半场效晶体管的开闭构成BOOST电路,将接入的直流电源升至具有设定的电压值的直流电源后对动力电池进行充电。
4.根据权利要求3所述的控制方法,其特征在于,所述构成BOOST电路使所述接入的直流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电还包括:在将接入的直流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电的同时,关断电能与动能转换的控制部件内部的功率开关,使连接的电机端断电。
5.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述接入单元为交流充电电源时,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,通过构成无桥PFC电路和BOOST电路使所述接入的交流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电包括:分别断开部分开关装置和闭合另一部分开关装置,将接入的交流电源输入滤波器,并与电机控制器桥臂连接构成无桥PFC电路,通过控制电能与动能转换的控制部件内部的功率开关的开闭将交流电源转换成设定电压值的直流电源,再断开双向升降压电路中部分金氧半场效晶体管,通过控制双向升降压电路中另一部分金氧半场效晶体管的开闭构成的BOOST电路,将具有设定的电压值的直流电源电压升压至预定的电压后对动力电池进行充电。
6.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述控制单元根据检测单元获取的接入单元状态为车辆驱动状态,控制开关组件状态的开闭,通过构成BUCK电路使动力电池输出的电压下降至设定的直流电源电压值,并通过全桥电路逆变为预设的交流电后输出包括:所述控制单元根据检测单元获取的接入单元状态为车辆驱动状态,分别断开部分开关装置和闭合另一部分开关装置,断开双向升降压电路中的部分金氧半场效晶体管,通过控制双向升降压电路中另一部分金氧半场效晶体管的开闭构成BUCK电路,将动力电池的电压降压至设定电压值的直流电源电压,再通过电机控制器电路逆变为预设的交流电源后输出至电机;或者所述控制单元根据检测单元获取的接入单元状态为向外部输电状态时,分别断开部分开关装置和闭合另一部分开关装置,断开双向升降压电路中的部分金氧半场效晶体管,通过控制双向升降压电路中的另一部分金氧半场效晶体管的开闭构成BUCK电路,将动力电池的电压降压至设定电压值的直流电源,再经过绝缘栅双极型晶体管组成的全桥电路逆变为具有预设电压值的交流电后对外输出。
7.根据权利要求6所述的控制方法,其特征在于,所述经过绝缘栅双极型晶体管组成的全桥电路逆变为具有预设电压值的交流电后对外输出还包括:所述具有预设电压值的交流电经过滤波器滤波后再对外输出。
8.一种双向车载充电机与电机控制器集成设备,应用如权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述设备包括检测单元、控制单元;
所述检测单元与所述控制单元和接入单元连接,用于基于获取的指令,执行对接入单元的检测,获取接入单元的状态;
所述控制单元与接入单元连接,用于根据检测单元获取的接入单元状态,控制开关组件状态的状态,并基于所述开关组件的开闭,使所述接入单元对动力电池进行充电或使动力电池对所述接入单元进行供电;
所述开关组件包括开关装置以及双向升降压电路。
9.根据权利要求8所述的集成设备,其特征在于,所述集成设备还包括:电机、电机控制器电路;
所述检测单元分别与电机、电机控制器电路和开关组件连接;
所述控制单元分别与电机、电机控制器电路和开关组件连接;
所述电机控制器电路与所述双向升降压电路串联,所述电机控制器电路上并联的绝缘栅双极型晶体管与所述电机的绕组桥联;
交流端设置于所述电机与所述电机控制器电路之间,交流端设有滤波器;
直流端设置于所述电机控制器电路与所述双向升降压电路之间;
所述动力电池分别与所述双向升降压电路和所述电机控制器电路并联。 说明书 : 双向车载充电机与电机控制器集成设备的控制方法及设备技术领域[0001] 本发明属于电动汽车控制技术领域,特别是涉及一种双向车载充电机与电机控制器集成设备及其控制方法。背景技术[0002] 电动汽车近年因其具有节能环保的优势,在推广下市占率稳步上升。其中大多数电动汽车的高压平台的电压为400V,但是目前为了满足快速上升的充电功率及电机功率,使得800V电压的高压平台成为更好的选择。[0003] 电动汽车上的双向车载充电机能够实现电网交流电与动力电池直流电的双向流动,电机控制器能够将动力电池电能转换为电动汽车的动能,两者都具有不可替代的作用。目前绝大多数双向车载充电机与电机控制器都是以分体或简单的物理集成的形式工作,没有做到功率器件的深度融合,成本较高,并且在电压为400V的高压平台下进行交流电或直流电的充方电的效率较低,考虑到双向车载充电机与电机控制器同为能量转换装置,因此亟需设计研发一种双向车载充电机与电机控制器集成设备,将两者功率器件共用且可以支持800V高压平台,应用于提升的充电功率及电机功率上,使充放电效率提高的同时,提升车辆驱动效率,节省整车成本依然十分必要和迫切。发明内容[0004] 本发明的目的在于提供了一种双向车载充电机与电机控制器集成设备的控制方法及设备,将双向车载充电机与电机控制器两者功率器件共用且可以支持800V高压平台,将两者构成的集成设备应用于提升的充电功率及电机功率上,使充放电效率提高的同时,提升车辆驱动效率,节省整车成本,解决了双向车载充电机与电机控制器两者的功率器件不能深度融合,成本较高,并且在电压为400V的高压平台下进行交流电或直流电的充方电的效率较低的技术问题。[0005] 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。[0006] 本发明第一方面提出一种双向车载充电机与电机控制器集成设备的控制方法,该控制方法包括:检测单元基于获取的指令,执行对接入单元的检测,获取接入单元的状态;控制单元根据检测单元获取的接入单元或接入单元状态,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,使所述接入单元对动力电池进行充电或使动力电池对所述接入单元进行供电;所述开关组件包括开关装置以及双向升降压电路。[0007] 可选的,所述检测单元基于获取的指令,执行对接入单元的检测,获取接入单元的状态包括:检测单元获取接入充电的指令,执行对接入电源的电源参数的检测,获取接入电源的类型、电压和电流值;或检测单元获取驱动车辆的指令,执行对车辆的电机参数和电机电路的检测,获取车辆的电机额定参数和电机电路的状态;或检测单元获取对外部输出电能的指令,对外部连接端输出预设电压的交流电或直流电。[0008] 可选的,所述控制单元根据检测单元获取的接入单元或接入单元状态,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,使所述接入单元对动力电池进行充电或使动力电池对所述接入单元进行供电包括:控制单元根据检测单元获取的接入单元为直流充电电源时,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,通过构成BOOST电路使所述接入的直流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电;或控制单元根据检测单元获取的接入单元为交流充电电源时,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,通过构成无桥PFC电路和BOOST电路使所述接入的交流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电;或控制单元根据检测单元获取的接入单元状态为车辆驱动状态或向外部输电状态,控制开关组件状态的开闭,通过构成BUCK电路使动力电池输出的电压下降至设定的直流电源电压值,并通过全桥电路逆变为预设的交流电后输出。[0009] 可选的,所述接入单元为直流充电电源时,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,通过构成BOOST电路使所述接入的直流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电包括:分别断开部分开关装置和闭合另一部分开关装置,断开双向升降压电路中部分金氧半场效晶体管,通过控制另一部分金氧半场效晶体管的开闭构成BOOST电路,将接入的直流电源升至具有设定的电压值的直流电源后对动力电池进行充电。[0010] 可选的,所述构成BOOST电路使所述接入的直流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电还包括:[0011] 在将接入的直流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电的同时,关断电能与动能转换的控制部件内部的功率开关,使连接的电机端断电。[0012] 可选的,所述接入单元为交流充电电源时,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,通过构成无桥PFC电路和BOOST电路使所述接入的交流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电包括:分别断开部分开关装置和闭合另一部分开关装置,将接入的交流电源输入滤波器,并与电机控制器桥臂连接构成无桥PFC电路,通过控制电能与动能转换的控制部件内部的功率开关的开闭将交流电源转换成设定电压值的直流电源,再断开双向升降压电路中部分金氧半场效晶体管,通过控制双向升降压电路中另一部分金氧半场效晶体管的开闭构成的BOOST电路,将具有设定的电压值的直流电源电压升压至预定的电压后对动力电池进行充电。[0013] 可选的,所述控制单元根据检测单元获取的接入单元状态为车辆驱动状态,控制开关组件状态的开闭,通过构成BUCK电路使动力电池输出的电压下降至设定的直流电源电压值,并通过全桥电路逆变为预设的交流电后输出包括:所述控制单元根据检测单元获取的接入单元状态为车辆驱动状态,分别断开部分开关装置和闭合另一部分开关装置,断开双向升降压电路中的部分金氧半场效晶体管,通过控制双向升降压电路中另一部分金氧半场效晶体管的开闭构成BUCK电路,将动力电池的电压降压至设定电压值的直流电源电压,再通过电机控制器电路逆变为预设的交流电源后输出至电机;或者所述控制单元根据检测单元获取的接入单元状态为向外部输电状态时,分别断开部分开关装置和闭合另一部分开关装置,断开双向升降压电路中的部分金氧半场效晶体管,通过控制双向升降压电路中的另一部分金氧半场效晶体管的开闭构成BUCK电路,将动力电池的电压降压至设定电压值的直流电源,再经过绝缘栅双极型晶体管组成的全桥电路逆变为具有预设电压值的交流电后对外输出。[0014] 可选的,所述经过绝缘栅双极型晶体管组成的全桥电路逆变为具有预设电压值的交流电后对外输出还包括:[0015] 所述具有预设电压值的交流电经过滤波器滤波后再对外输出。[0016] 本发明第二方面提出了一种双向车载充电机与电机控制器集成设备,所述设备包括检测单元、控制单元;所述检测单元与所述控制单元和接入单元连接,用于基于获取的指令,执行对接入单元的检测,获取接入单元的状态;所述控制单元与接入单元连接,用于根据检测单元获取的接入单元状态,控制开关组件状态的状态,并基于所述开关组件的开闭,使所述接入单元对动力电池进行充电或使动力电池对所述接入单元进行供电;所述开关组件包括开关装置以及双向升降压电路。[0017] 可选的,所述集成设备还包括:电机、电机控制器电路;所述检测单元分别与电机、电机控制器电路和开关组件连接;所述控制单元分别与电机、电机控制器电路和开关组件连接;所述电机控制器电路与所述双向升降压电路串联,所述电机控制器电路上并联的绝缘栅双极型晶体管与所述电机的绕组桥联;交流端设置于所述电机与所述电机控制器电路之间,交流端设有滤波器;直流端设置于所述电机控制器电路与所述双向升降压电路之间;所述动力电池分别与所述双向升降压电路和所述电机控制器电路并联。[0018] 本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明至少具有以下优点及有益效果之一:[0019] 一、本发明通过检测单元基于获取的指令,执行对接入单元的检测,获取接入单元的状态;控制单元根据检测单元获取的接入单元或接入单元状态,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,使所述接入单元对动力电池进行充电或使动力电池对所述接入单元进行供电;所述开关组件包括开关装置以及双向升降压电路。基于检测单元和控制单元让双向车载充电机电路与电机控制器电路在开关组件的开闭下使双向车载充电机与电机控制器两者功率器件深度融合共用,且还可以支持800V高压平台进行充电和对外输电。[0020] 二、本发明通过将双向车载充电机与电机控制器两者功率器件深度融合共用,支持800V高压平台进行充电和对外输电,使充放电效率提高的同时,提升车辆驱动效率,节省整车成本。[0021] 上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。附图说明[0022] 图1是本发明一实施例的控制方法流程示意图;[0023] 图2是本发明一实施例的双向车载充电机与电机控制器集成设备的电路结构示意图;[0024] 图3是本发明一实施例的双向车载充电机与电机控制器集成设备直流电源充电时的电路结构示意图;[0025] 图4是本发明一实施例的双向车载充电机与电机控制器集成设备交流电源充电时的电路结构示意图;[0026] 图5是本发明一实施例的动力电池驱动电机时的电路结构示意图;[0027] 图6是本发明一实施例的动力电池向外部输出直流电时的电路结构示意图;[0028] 图7是本发明一实施例的动力电池向外部输出交流电时的电路结构示意图;[0029] 图8是本发明一实施例的一种双向车载充电机与电机控制器集成设备的电路结构示意图。具体实施方式[0030] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。[0031] 本实施例一种双向车载充电机与电机控制器集成设备的控制方法,如附图1和2所示,该集成设备的控制方法包括:检测单元基于获取的指令,执行对接入单元的检测,获取接入单元的状态。所述指令包括接入充电的指令、对外部输出电能的指令,以及驱动车辆的指令等与之类似的相关指令。所述接入单元可以为接入的充电电源、外部耗电设备,以及本车辆的电机和电机驱动电路等与之类似的单元。例如,检测单元基于获取的接入充电的指令,执行对接入的充电电源的检测,获取接入的充电电源的相关类型和参数以及相关的当前状态。或者,还可以是检测单元基于获取的驱动车辆的指令,执行对车辆的电机和电机驱动电路的检测,获取车辆的电机的相关参数和电机驱动电路当前的状态等。或者,还可以是检测单元基于获取的对外部耗电设备输出电能的指令,执行对外部耗电设备的检测,获取外部耗电设备的相关参数和当前外部耗电设备的状态等。如外部耗电设备的相关参数,包括但不限于额定功率,最大的限制电流参数等,以及当前时刻外部耗电设备所处的状态等。[0032] 在本发明的实施例中,控制单元根据检测单元获取的接入单元或接入单元状态,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,使所述接入单元对动力电池进行充电或使动力电池对所述接入单元进行供电,所述开关组件包括开关装置以及双向升降压电路。具体的如,当所述指令为接入充电的指令时,控制单元根据检测单元获取的接入的充电电源的相关参数,上述参数可以是接入的充电电源的电源类型,电压值等相关参数,控制开关组件的开闭状态,如控制单元通过控制部分开关装置的断开或闭合使开关装置上的支路分别处于断路或电连接的状态,以及双向升降压电路中相关电路支路的通断,使接入双向升降压电路的所述电路的部分支路处于断路,另一部分支路处于闭合的电连接状态。控制单元基于上述断路或闭合的电连接开关装置控制的电路支路,以及接入双向升降压电路断开和闭合所控制的电路支路,以构成接入的充电电源的充电电路,使所述接入的充电电源通过充电电路对动力电池进行充电。[0033] 在本发明的实施例中,当所述指令为对外部输出电能的指令时,控制单元根据检测单元获取的外部耗电设备的相关参数,上述参数可以是外部耗电设备所使用的电源类型,额定功率,最大电压值和最大过流值等相关参数。所述控制单元控制开关组件的开闭状态,如控制单元通过控制部分开关装置的断开或闭合使开关装置上的支路分别处于断路或电连接的状态,以及双向升降压电路中相关电路支路的通断,使接入双向升降压电路的所述电路的部分支路处于断路,另一部分支路处于闭合的电连接状态。控制单元基于上述断路或闭合的电连接开关装置控制的电路支路,以及接入双向升降压电路断开和闭合所控制的电路支路,以构成动力电池,使动力电池对接入的外部耗电设备进行供电输出。[0034] 在本发明的实施例中,当所述指令为驱动车辆的指令时,控制单元根据检测单元获取的本车辆的电机和电机驱动电路的相关参数和状态,上述参数可以是本车辆的电机和电机驱动电路所使用的电源参数,该参数包括但不限于电源类型,额定功率,最大电压值和最大过流值等相关参数。所述控制单元控制开关组件的开闭状态,如控制单元通过控制部分开关装置的断开或闭合使开关装置上的支路分别处于断路或电连接的状态,以及双向升降压电路中相关电路支路的通断,使接入双向升降压电路的所述电路的部分支路处于断路,另一部分支路处于闭合的电连接状态。控制单元基于上述断路或闭合的电连接开关装置控制的电路支路,以及接入双向升降压电路断开和闭合所控制的电路支路,以构成动力电池,使动力电池对本车辆的电机和电机驱动电路进行供电输出。[0035] 在本发明的一个实施例中,所述检测单元基于获取的指令,执行对接入单元的检测,获取接入单元的状态包括:检测单元获取接入充电的指令,执行对接入电源的电源参数的检测,获取接入电源的类型、电压和电流值;或检测单元获取驱动车辆的指令,执行对车辆的电机参数和电机电路的检测,获取车辆的电机额定参数和电机电路的状态;或检测单元获取对外部输出电能的指令,对外部连接端输出预设电压的交流电或直流电。[0036] 具体的,当检测单元获取接入充电的指令,执行对接入电源的电源参数的检测,上述参数可以是接入的充电电源的电源类型,电压值和电流值等以及电压值和电流值的最大峰值的相关参数。通过检测单元获取接入电源的类型、电压和电流值以及电压值和电流值的最大峰值的相关参数,以免在充电过程中导致高压或过流而发生危险。[0037] 当检测单元获取驱动车辆的指令,执行对当前本车辆的电机参数和电机驱动电路当前状态的检测,获取本车辆的电机额定参数和电机驱动电路的当前的状态情况。或者是当检测单元获取对外部输出电能的指令,对外部耗电设备连接端输出预设电压的交流电或直流电。比如对外部耗电设备需要输出交流电时,一般情况下对外输出220V或380V的交流电;或者对外输出直流电时一般输出220V、110V、48V和24V等,特殊情况时还可以在外部耗电设备输出电源的连接端前设置调节电压和调节电流的电路模块,使输出匹配外部耗电设备的电压和电流值。[0038] 在本发明的一个实施例中,所述控制单元根据检测单元获取的接入单元或接入单元状态,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,使所述接入单元对动力电池进行充电或使动力电池对所述接入单元进行供电包括:当控制单元根据检测单元获取的接入单元为直流充电电源时,控制单元控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,通过构成BOOST电路使所述接入的直流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电。[0039] 具体的,如附图2所示,所述电机控制器电路与所述双向升降压电路串联,所述电机控制器电路分别由绝缘栅双极型晶体管(IGBT)Q1和Q6、Q2和Q5,以及Q3和Q4构成的三组支路并联而成,所述双向升降压电路分别由电容C1、PMOS管Q9、PMOS管Q10和电容C2构成的四组支路并联,在电容C1和PMOS管Q9并联的正极支路之间设置PMOS管Q7,在PMOS管Q9和Q10并联的正极支路之间设置电感元件L4,在PMOS管Q10和电容C2并联的正极支路之间设置PMOS管Q8。在所述电机控制器电路与所述双向升降压电路串联的正极和负极支路之间分别连接直流接入连接端DC+和DC‑,在直流接入连接线上分别设置有继电器开关K4和K5。在所述双向升降压电路正极支路与动力电池(BAT)的正极连接,所述双向升降压电路负极支路与动力电池(BAT)的负极连接。所述电机控制器电路上并联的绝缘栅双极型晶体管与所述电机的绕组桥联,如附图2所示,所述电机的三个绕组L1、L2、L3分别电连接于所述电机控制器电路上三组并联支路中的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)Q1和Q6之间、Q2和Q5之间以及Q3和Q4之间。在所述绕组L3与所述电机控制器之间设有交流电电源接入端,并在绕组L3与所述电机控制器之间的交流电电源的两个接入端之间设置继电器开关K1,所述交流电电源的L极接入支线靠近电机绕组L3处连接,所述交流电电源的N极接入支线靠近电机控制器处连接。在所述交流电电源的L极和N极与继电器开关K1的接入支线之间设有滤波器(EMI)。[0040] 具体的,当接入单元为直流充电电源时,控制单元根据检测单元获取的直流充电电源的电压、电流,以及当前直流充电电源的状态,控制单元通过控制开关组件断开或闭合的状态,例如,开关组件包括继电器开关,所述控制单元控制上述直流充电电路中一部分继电器开关的状态为断开或闭合的状态,另外通过调节PMOS管构成的双向升降压电路,通过使双向升降压电路部分支路断开或另一部分支路闭合连通,通过将所述双向升降压电路构成BOOST电路,使所述接入的直流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电。[0041] 当控制单元根据检测单元获取的接入单元为交流充电电源时,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,通过构成无桥PFC电路和BOOST电路使所述接入的交流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电。具体的,如附图2和4所示,当接入单元为交流充电电源时,控制单元根据检测单元获取的交流充电电源的电压、电流、频率,以及当前交流充电电源的状态是否稳定等,控制单元通过控制开关组件断开或闭合的状态,例如,开关组件包括继电器开关,所述控制单元控制上述交流充电电路中电机控制器电路内绝缘栅双极型晶体管(IGBT)与所述电机上绕组的桥接关系,构成无桥PFC电路,通过使控制单元通过控制绝缘栅双极型晶体管(IGBT)Q1至Q6的断开和闭合时,将交流电转换成直流电。例如,通过上述无桥PFC电路可以将220V的交流电转换成400V的直流电,再通过控制单元控制双向升降压电路,构成BOOST电路,使转换成的直流电升压至设定的直流电源电压值。如可以通过上述构成的BOOST电路将400V的直流电升压至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电。[0042] 当控制单元根据检测单元获取的接入单元状态为车辆驱动状态或向外部输电状态,控制开关组件状态的开闭,通过构成BUCK电路使动力电池输出的电压下降至设定的直流电源电压值,并通过全桥电路逆变为预设的交流电后输出。具体的,如附图2所示,当控制单元根据检测单元获取的接入单元状态仅为车辆驱动状态时,所述控制单元控制开关组件中继电器开关状态的开闭,通过将继电器开关的闭合和断开,通过控制单元使双向升降压电路中支路的PMOS管处于断开状态,如附图5所示,通过双向升降压电路中支路的其他PMOS管的开闭构成BUCK电路,使动力电池输出的电压下降至设定的直流电源电压值。例如,可以通过上述构成的BUCK电路将动力电池电压降压至直流电源电压值为400V,并通过使控制单元控制绝缘栅双极型晶体管(IGBT)Q1至Q6构成的全桥电路逆变为预设的三相交流电后输出给电机使用。[0043] 当控制单元根据检测单元获取的接入单元状态仅为向外部输电状态时,控制单元控制开关组件中继电器开关状态的开闭,通过控制单元将继电器开关断开和闭合,通过使双向升降压电路中支路的一部分PMOS管断开,另一部分PMOS管的开闭构成BUCK电路,如附图2和6所示,上述构成的BUCK电路可以将动力电池的直流电压降压至设定的直流电源电压值,由接入的直流输出端口输出。或者,如附图7所示,在上述构成的BUCK电路可以将动力电池的直流电压降压至设定的直流电源电压值后,通过控制单元将控制绝缘栅双极型晶体管(IGBT)Q1至Q6构成的全桥电路逆变为预设的三相交流电后,例如可以将动力电池的直流电压降压至400V的直流电源电压值后,通过控制单元将控制绝缘栅双极型晶体管(IGBT)Q1至Q6构成的全桥电路逆变为预设的三相交流电后,由接入的交流输出端口输出给外部设备使用。[0044] 在本发明的一个实施例中,所述接入单元为直流充电电源时,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,通过构成BOOST电路使所述接入的直流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电包括:分别断开部分开关装置和闭合另一部分开关装置,断开双向升降压电路中部分金氧半场效晶体管,通过控制另一部分金氧半场效晶体管的开闭构成BOOST电路,将接入的直流电源升至具有设定的电压值的直流电源后对动力电池进行充电。具体的,如附图2所示,控制单元通过控制继电器开关K1至K3断开,以及继电器开关K4和K5闭合,使PMOS管Q9断开,通过控制PMOS管Q7,Q8与Q10的开闭,上述附图2在控制单元的控制作用下转变为附图3所示的BOOST电路,通过上述BOOST电路将外界接入的直流电源电压升压至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电。例如,可以是通过采用上述BOOST电路将外界接入的直流电源电压升压至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电。[0045] 在本发明的一个实施例中,所述构成BOOST电路使所述接入的直流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电还包括:在将接入的直流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电的同时,关断电能与动能转换的控制部件内部的功率开关,使连接的电机端断电。具体的,如附图2和3所述,控制单元通过控制使PMOS管Q9断开,通过控制PMOS管Q7,Q8与Q10的开闭,在将接入的直流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电的同时,控制电能与动能转换的控制部件内部的功率开关处于关断状态,使绝缘栅双极型晶体管(IGBT)Q1至Q6处于断路状态,防止电机控制器电路处于导通状态,让电机端处于危险的带电状态,使连接的电机端断电。[0046] 在本发明的一个实施例中,所述接入单元为交流充电电源时,控制开关组件的状态,并基于所述开关组件的开闭,通过构成无桥PFC电路和BOOST电路使所述接入的交流电源电压升至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电包括:分别断开部分开关装置和闭合另一部分开关装置,将接入的交流电源输入滤波器,并与电机控制器桥臂连接构成无桥PFC电路,通过控制电能与动能转换的控制部件内部的功率开关的开闭将交流电源转换成设定电压值的直流电源,再断开双向升降压电路中部分金氧半场效晶体管,通过控制双向升降压电路中另一部分金氧半场效晶体管的开闭构成的BOOST电路,将具有设定的电压值的直流电源电压升压至预定的电压后对动力电池进行充电。具体的,当接入单元为交流充电电源时,控制单元通过控制继电器开关K1,K4,K5断开,使继电器开关K2与K3闭合,使外界接入的交流电源由接入端通过L极和N极输入。所述绕组L3与电机控制器电路中的桥臂断开并连接到接入的交流电源一侧,绕组L1与绕组L2并联后与绕组L3串联,再与电机控制器电路中由绝缘栅双极型晶体管(IGBT)Q1和Q2、Q5和Q6、Q1和Q3、Q4和Q6、Q2和Q3,以及Q4和Q5构成的桥臂组成无桥PFC电路,通过控制单元控制绝缘栅双极型晶体管(IGBT)Q1至Q6的开闭将外界接入的220V的交流电转换成400V的直流电,然后通过控制单元使PMOS管Q9断开,通过控制PMOS管Q7,Q8与Q10的开闭构成BOOST电路,如附图4所示,由构成的所述BOOST电路将400V的直流电电压升压至设定的直流电源电压值后对动力电池进行充电。[0047] 在本发明的一个实施例中,所述控制单元根据检测单元获取的接入单元状态为车辆驱动状态,控制开关组件状态的开闭,通过构成BUCK电路使动力电池输出的电压下降至设定的直流电源电压值,并通过全桥电路逆变为预设的交流电后输出包括:所述控制单元根据检测单元获取的接入单元状态为车辆驱动状态,分别断开部分开关装置和闭合另一部分开关装置,断开双向升降压电路中的部分金氧半场效晶体管,通过控制双向升降压电路中另一部分金氧半场效晶体管的开闭构成BUCK电路,将动力电池的电压降压至设定电压值的直流电源电压,再通过电机控制器电路逆变为预设的交流电源后输出至电机。具体的,如附图2所示,当控制单元根据检测单元获取的接入单元状态仅为车辆驱动状态时,分别断开部分开关装置和闭合另一部分开关装置,如附图5所示,通过将继电器开关K1闭合,继电器开关K2至K5断开。断开双向升降压电路中的部分金氧半场效晶体管,通过控制双向升降压电路中另一部分金氧半场效晶体管的开闭构成BUCK电路。例如通过控制单元将双向升降压电路中的PMOS管Q9断开,通过控制双向升降压电路中另一部分PMOS管Q7、Q8、Q10的开闭构成BUCK电路,由上述构成的BUCK电路将动力电池的电压降压至400V电压值的直流电源电压,再通过控制单元将电机控制器电路中绝缘栅双极型晶体管(IGBT)Q1至Q6构成的全桥逆变电路将400V电压值的直流电源电压逆变为预设的交流电源后输出至电机。[0048] 当控制单元根据检测单元获取的接入单元状态为向外部输电状态时,分别断开部分开关装置和闭合另一部分开关装置,断开双向升降压电路中的部分金氧半场效晶体管,通过控制双向升降压电路中的另一部分金氧半场效晶体管的开闭构成BUCK电路,将动力电池的电压降压至设定电压值的直流电源,再经过绝缘栅双极型晶体管组成的全桥电路逆变为具有预设电压值的交流电后对外输出。具体的,如附图2所述,当控制单元根据检测单元获取的接入单元状态为向外部输电状态时,控制单元控制开关组件中继电器开关状态的开闭。例如,可以通过将继电器开关K1、K4和K5断开,继电器开关K2和K3闭合,通过使双向升降压电路中的PMOS管Q9断开,如附图7所示,构成的BUCK电路使动力电池输出的电压下降至400V直流电源电压值,400V直流电源通过由绝缘栅双极型晶体管(IGBT)Q1至Q6构成的全桥电路逆变为预设的三相交流电后输出给外部设备使用。[0049] 在本发明的一个实施例中,所述经过绝缘栅双极型晶体管组成的全桥电路逆变为具有预设电压值的交流电后对外输出还包括:所述具有预设电压值的交流电经过滤波器滤波后再对外输出。具体的,当控制单元根据检测单元获取的接入单元状态为向外部输电状态时,控制单元控制开关组件中继电器开关状态的开闭,如附图7所示。通过控制单元将继电器开关K1、K4和K5断开,继电器开关K2和K3闭合,通过使双向升降压电路中的PMOS管Q9断开,构成如附图7所示的BUCK电路使动力电池输出的电压下降至400V直流电源电压值,400V直流电源通过由绝缘栅双极型晶体管(IGBT)构成的全桥电路逆变为预设的三相交流电后,输入至所述进滤波器(EMI),所述滤波器(EMI)还抑制继电器开关K1以及充电电路对外界接入的交流电源的干扰,以及所述滤波器抑制全桥电路逆变的交流电源中的高频干扰对外部接电设备的影响。或者当控制单元根据检测单元获取的接入单元状态为向交流充电电源时,控制单元控制开关组件中继电器开关状态的开闭,如附图4所示时,所述滤波器(EMI)还抑制外部接入的交流电源对交流充电电路的干扰,以及所述滤波器抑制全桥电路逆变的交流电源中的高频干扰对外部接电设备的影响。[0050] 在本发明实施例一种双向车载充电机与电机控制器集成设备,如附图8所示,所述设备包括检测单元、控制单元;所述检测单元与所述控制单元和接入单元连接,用于基于获取的指令,执行对接入单元的检测,获取接入单元的状态;所述控制单元与接入单元连接,用于根据检测单元获取的接入单元状态,控制开关组件状态的状态,并基于所述开关组件的开闭,使所述接入单元对动力电池进行充电或使动力电池对所述接入单元进行供电;所述开关组件包括开关装置以及双向升降压电路。具体的,所述检测单元和所述控制单元均与上述双向车载充电机与电机控制器集成设备连接,即分别与电机控制器电路和双向升降压电路及开关组件中包括的继电器开关装置连接,上述集成设备参考上述双向车载充电机与电机控制器集成设备的控制方法的评述,在此不作赘述。[0051] 在本发明的一个实施例中,如附图8所示,所述集成设备还包括:电机、电机控制器电路。所述检测单元分别与电机、电机控制器电路和开关组件连接,用于检测所述电机的参数及当前开启和关停等状态,以及电机控制器电路和开关组件的参数,其支路的断开和闭合的电连接状态。所述控制单元分别与电机、电机控制器电路和开关组件连接,用于控制所述电机的开启和关停,以及电机控制器电路和开关组件控制支路的断开和闭合的电连接状态。所述电机控制器电路与所述双向升降压电路串联,所述电机控制器电路上并联的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)Q1至Q6构成的桥臂分别与所述电机上的绕组L1、L2和L3桥联;接入和输出的交流端设置于所述电机与所述电机控制器电路之间,该交流端设有滤波器;接入和输出的直流端设置于所述电机控制器电路与所述双向升降压电路之间,并分别与所述电机控制器电路和所述双向升降压电路上的正极支路和负极支路电连接。所述动力电池分别与所述双向升降压电路和所述电机控制器电路并联连接。具体的,双向车载充电机与电机控制器集成设备包括的检测单元、控制单元、电机、电机控制器电路以及包括开关装置和双向升降压电路的开关组件与上述集成设备具体操作的方法参考上述双向车载充电机与电机控制器集成设备的控制方法的说明内容,在此不作赘述。[0052] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

专利地区:浙江

专利申请日期:2022-07-13

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN115071459B

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