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集成式充电装置的控制方法、集成式充电装置及车辆

更新时间:2024-07-01
集成式充电装置的控制方法、集成式充电装置及车辆 专利申请类型:实用新型专利;
地区:广东-深圳;
源自:深圳高价值专利检索信息库;

专利名称:集成式充电装置的控制方法、集成式充电装置及车辆

专利类型:实用新型专利

专利申请号:CN202010884507.3

专利申请(专利权)人:比亚迪股份有限公司
权利人地址:广东省深圳市坪山新区比亚迪路3009号

专利发明(设计)人:刘伟冬,王超,王兴辉

专利摘要:本申请公开了一种集成式充电装置的控制方法、集成式充电装置及车辆,该方法包括:获取电网的第一电压采样信号值、电压采样基准信号值以及与第一电压采样信号值对应的第一电压幅值;当第一电压采样信号值≥电压采样基准信号值,且第一电压幅值<第一电压阈值时,控制工频下管关闭,且保持工频上管关闭;获取电网的第二电压采样信号值以及与第二电压采样信号值对应的第二电压幅值;当第二电压采样信号值<电压采样基准信号值,且第二电压幅值<第二电压阈值时,保持工频下管关闭,且控制所述工频上管导通。该方法,消除了电网正向转换为电网负向时,过零异常电流的产生。

主权利要求:
1.一种集成式充电装置的控制方法,其特征在于,该集成式充电装置包括PFC电路,所述PFC电路包括工频桥臂以及与所述工频桥臂连接的控制器,所述工频桥臂包括工频上管和工频下管,所述控制方法包括:获取电网的第一电压采样信号值、电压采样基准信号值以及与所述第一电压采样信号值对应的第一电压幅值;
判断所述第一电压采样信号值是否≥所述电压采样基准信号值,且判断所述第一电压幅值是否≥第一电压阈值;
当所述第一电压采样信号值≥所述电压采样基准信号值,且所述第一电压幅值<第一电压阈值时,控制所述工频下管关闭,且保持所述工频上管关闭;
获取电网的第二电压采样信号值以及与所述第二电压采样信号值对应的第二电压幅值;
判断所述第二电压采样信号值是否≥所述电压采样基准信号值,且判断所述第二电压幅值是否≥第二电压阈值;
当所述第二电压采样信号值<所述电压采样基准信号值,且所述第二电压幅值<第二电压阈值时,保持所述工频下管关闭,且控制所述工频上管导通,以消除电网正向转换为电网负向时,过零异常电流的产生。
2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述判断所述第一电压采样信号值是否≥所述电压采样基准信号值,且判断所述第一电压幅值是否≥第一电压阈值的步骤之后,还包括:当所述第一电压采样信号值<所述电压采样基准信号值,且所述第一电压幅值≥第三电压阈值时,控制所述工频上管关闭,且保持所述工频下管关闭;
获取电网的第三电压采样信号值以及与所述第三电压采样信号值对应的第三电压幅值;
判断所述第三电压采样信号值是否≥所述电压采样基准信号值,且判断所述第三电压幅值是否≥第四电压阈值;
当所述第三电压采样信号值≥所述电压采样基准信号值,且所述第三电压幅值≥第四电压阈值时,控制所述工频下管导通,且保持所述工频上管关闭,以消除电网负向转换为电网正向时,过零异常电流的产生。
3.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述PFC电路还包括至少一个电感、至少一相高频桥臂和母线电容,每一个电感对应连接一相高频桥臂,每一相高频桥臂与所述工频桥臂并联且每一相高频桥臂分别与所述控制器连接,每一相所述高频桥臂均包括高频上管和高频下管,所述母线电容与所述工频桥臂并联。
4.根据权利要求3所述的控制方法,其特征在于,所述至少一相高频桥臂为一相高频桥臂,所述控制方法还包括:在保持所述工频下管关闭,且控制所述工频上管导通时,交替导通所述高频上管和所述高频下管,以为所述母线电容充电;
在控制所述工频下管导通,且保持所述工频上管关闭时,交替导通所述高频上管和所述高频下管,以为所述母线电容充电。
5.根据权利要求3所述的控制方法,其特征在于,所述至少一相高频桥臂为两相以上的高频桥臂;所述控制方法还包括:在保持所述工频下管关闭,且控制所述工频上管导通时,生成相差预设相位的控制命令,并按照所述控制命令交错控制所述两相以上的高频桥臂,以为所述母线电容充电;
在控制所述工频下管导通,且保持所述工频上管关闭时,生成相差预设相位的控制命令,并按照所述控制命令交错控制所述两相以上的高频桥臂,以为所述母线电容充电。
6.根据权利要求1‑5任一项所述控制方法,其特征在于,所述获取电网的电压采样信号值包括:接收将所述电网的高压电压信号值转化得到的低压模拟量信号值;
将所述低压模拟量信号值转化为第一低压数字量信号值,以作为所述电网的电压采样信号值;
所述获取电压采样基准信号值包括:
将接收的低压电压信号值转化为第二低压数字量信号值,以作为所述电压采样基准信号值。
7.一种集成式充电装置,其特征在于,其包括:
PFC电路,所述PFC电路包括工频桥臂,所述工频桥臂包括工频上管和工频下管;
控制器,所述控制器与所述工频桥臂连接,所述控制器被设置成:获取电网的第一电压采样信号值、电压采样基准信号值以及与所述第一电压采样信号值对应的第一电压幅值;
判断所述第一电压采样信号值是否≥所述电压采样基准信号值,且判断所述第一电压幅值是否≥第一电压阈值;
当所述第一电压采样信号值≥所述电压采样基准信号值,且所述第一电压幅值<第一电压阈值时,控制所述工频下管关闭,且保持所述工频上管关闭;
获取电网的第二电压采样信号值以及与所述第二电压采样信号值对应的第二电压幅值;
判断所述第二电压采样信号值是否≥所述电压采样基准信号值,且判断所述第二电压幅值是否≥第二电压阈值;
当所述第二电压采样信号值<所述电压采样基准信号值,且所述第二电压幅值<第二电压阈值时,保持所述工频下管关闭,且控制所述工频上管导通,以消除电网正向转换为电网负向时,过零异常电流的产生。
8.根据权利要求7所述的集成式充电装置,其特征在于,所述控制器还被设置成:当所述第一电压采样信号值<所述电压采样基准信号值,且所述第一电压幅值≥第三电压阈值时,控制所述工频上管关闭,且保持所述工频下管关闭;
获取电网的第三电压采样信号值以及与所述第三电压采样信号值对应的第三电压幅值;
判断所述第三电压采样信号值是否≥所述电压采样基准信号值,且判断所述第三电压幅值是否≥第四电压阈值;
当所述第三电压采样信号值≥所述电压采样基准信号值,且所述第三电压幅值≥第四电压阈值时,控制所述工频下管导通,且保持所述工频上管关闭,以消除电网负向转换为电网正向时,过零异常电流的产生。
9.根据权利要求7所述的集成式充电装置,其特征在于,所述PFC电路还包括:至少一个电感,每一个电感的第一端与外部充电口的第一端连接,所述外部充电口的第二端与所述工频桥臂的中点连接;
至少一相高频桥臂,每一相高频桥臂的中点与每一个电感的第二端连接,每一相高频桥臂与所述工频桥臂并联;
母线电容,所述母线电容与所述工频桥臂并联;
所述控制器还被设置成:所述至少一相高频桥臂为两相以上的高频桥臂,在保持所述工频下管关闭,且控制所述工频上管导通时,生成相差预设相位的控制命令,并按照所述控制命令交错控制所述两相以上的高频桥臂,以为所述母线电容充电;
在控制所述工频下管导通,且保持所述工频上管关闭时,生成相差预设相位的控制命令,并按照所述控制命令交错控制所述两相以上的高频桥臂,以为所述母线电容充电。
10.一种车辆,其特征在于,所述车辆包括如权利要求7‑9任一项所述的集成式充电装置。 说明书 : 集成式充电装置的控制方法、集成式充电装置及车辆技术领域[0001] 本申请一般涉及电子技术领域,具体涉及一种集成式充电装置的控制方法、集成式充电装置及车辆。背景技术[0002] 随着技术的进步,将电动汽车DC(DirectCurrent,直流电源)转换器和OBC(onboardcharger,车载充电器)集成在一个回路中,隔离充电装置通常采用前级PFC(PowerFactorCorrection,功率因素校正)恒电压,后级LLC(LogicalLinkControl,逻辑链路控制)谐振电路的隔离充电方式。[0003] 现有技术中,隔离充电装置的控制方式为:通过判断采样值的正负判断电网的方向,进而控制工频管及高频管的开关方式。[0004] 但是,上述的控制方式中,误判的概率比较大,当出现误判时,在电网过零点处会产生异常电流,严重时会损坏功率器件。发明内容[0005] 鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供一种集成式充电装置的控制方法、集成式充电装置及车辆。[0006] 第一方面,本申请实施例提供了一种集成式充电装置的控制方法,该集成式充电装置包括PFC电路,PFC电路包括工频桥臂以及与工频桥臂连接的控制器,工频桥臂包括工频上管和工频下管,控制方法包括:[0007] 获取电网的第一电压采样信号值、电压采样基准信号值以及与第一电压采样信号值对应的第一电压幅值;[0008] 判断第一电压采样信号值是否≥电压采样基准信号值,且判断第一电压幅值是否≥第一电压阈值;[0009] 当第一电压采样信号值≥电压采样基准信号值,且第一电压幅值<第一电压阈值时,控制工频下管关闭,且保持工频上管关闭;[0010] 获取电网的第二电压采样信号值以及与第二电压采样信号值对应的第二电压幅值;[0011] 判断第二电压采样信号值是否≥电压采样基准信号值,且判断第二电压幅值是否≥第二电压阈值;[0012] 当第二电压采样信号值<电压采样基准信号值,且第二电压幅值<第二电压阈值时,保持工频下管关闭,且控制工频上管导通,以消除电网正向转换为电网负向时,过零异常电流的产生。[0013] 在其中一个实施例中,判断第一电压采样信号值是否≥电压采样基准信号值,且判断第一电压幅值是否≥第一电压阈值的步骤之后,还包括:[0014] 当第一电压采样信号值<电压采样基准信号值,且第一电压幅值≥第三电压阈值时,控制工频上管关闭,且保持工频下管关闭;[0015] 获取电网的第三电压采样信号值以及与第三电压采样信号值对应的第三电压幅值;[0016] 判断第三电压采样信号值是否≥电压采样基准信号值,且判断第三电压幅值是否≥第四电压阈值;[0017] 当第三电压采样信号值≥电压采样基准信号值,且第三电压幅值≥第四电压阈值时,控制工频下管导通,且保持工频上管关闭,以消除电网负向转换为电网正向时,过零异常电流的产生。[0018] 在其中一个实施例中,PFC电路还包括至少一个电感、至少一相高频桥臂和母线电容,每一个电感对应连接一相高频桥臂,每一相高频桥臂与工频桥臂并联且每一相高频桥臂分别与控制器连接,每一相高频桥臂均包括高频上管和高频下管,母线电容与工频桥臂并联。[0019] 在其中一个实施例中,至少一相高频桥臂为一相高频桥臂,控制方法还包括:[0020] 在保持工频下管关闭,且控制工频上管导通时,交替导通高频上管和高频下管,以为母线电容充电;[0021] 在控制工频下管导通,且保持工频上管关闭时,交替导通高频上管和高频下管,以为母线电容充电。[0022] 在其中一个实施例中,至少一相高频桥臂为两相以上的高频桥臂;控制方法还包括:[0023] 在保持工频下管关闭,且控制工频上管导通时,生成相差预设相位的控制命令,并按照控制命令交错控制两相以上的高频桥臂,以为母线电容充电;[0024] 在控制工频下管导通,且保持工频上管关闭时,生成相差预设相位的控制命令,并按照控制命令交错控制两相以上的高频桥臂,以为母线电容充电。[0025] 在其中一个实施例中,获取电网的电压采样信号值包括:[0026] 接收将电网的高压电压信号值转化得到的低压模拟量信号值;[0027] 将低压模拟量信号值转化为第一低压数字量信号值,以作为电网的电压采样信号值;[0028] 获取电压采样基准信号值包括:[0029] 将接收的低压电压信号值转化为第二低压数字量信号值,以作为电压采样基准信号值。[0030] 第二方面,本申请实施例提供了一种集成式充电装置,其包括:[0031] PFC电路,PFC电路包括工频桥臂,工频桥臂包括工频上管和工频下管;[0032] 控制器,控制器与工频桥臂连接,控制器被设置成:获取电网的第一电压采样信号值、电压采样基准信号值以及与第一电压采样信号值对应的第一电压幅值;[0033] 判断第一电压采样信号值是否≥电压采样基准信号值,且判断第一电压幅值是否≥第一电压阈值;[0034] 当第一电压采样信号值≥电压采样基准信号值,且第一电压幅值<第一电压阈值时,控制工频下管关闭,且保持工频上管关闭;[0035] 获取电网的第二电压采样信号值以及与第二电压采样信号值对应的第二电压幅值;[0036] 判断第二电压采样信号值是否≥电压采样基准信号值,且判断第二电压幅值是否≥第二电压阈值;[0037] 当第二电压采样信号值<电压采样基准信号值,且第二电压幅值<第二电压阈值时,保持工频下管关闭,且控制工频上管导通,以消除电网正向转换为电网负向时,过零异常电流的产生。[0038] 在其中一个实施例中,控制器还被设置成:[0039] 当第一电压采样信号值<电压采样基准信号值,且第一电压幅值≥第三电压阈值时,控制工频上管关闭,且保持工频下管关闭;[0040] 获取电网的第三电压采样信号值以及与第三电压采样信号值对应的第三电压幅值;[0041] 判断第三电压采样信号值是否≥电压采样基准信号值,且判断第三电压幅值是否≥第四电压阈值;[0042] 当第三电压采样信号值≥电压采样基准信号值,且第三电压幅值≥第四电压阈值时,控制工频下管导通,且保持工频上管关闭,以消除电网负向转换为电网正向时,过零异常电流的产生。[0043] 在其中一个实施例中,PCF电路还包括:[0044] 至少一个电感,每一个电感的第一端与外部充电口的第一端连接,外部充电口的第二端与工频桥臂的中点连接;[0045] 至少一相高频桥臂,每一相高频桥臂的中点与每一个电感的第二端连接,每一相高频桥臂与工频桥臂并联;[0046] 母线电容,母线电容与工频桥臂并联;[0047] 控制器还被设置成:至少一相高频桥臂为一相高频桥臂,在保持工频下管关闭,且控制工频上管导通时,交替导通高频上管和高频下管,以为母线电容充电;[0048] 在控制工频下管导通,且保持工频上管关闭时,交替导通高频上管和高频下管,以为母线电容充电。[0049] 在其中一个实施例中,控制器还被设置成:[0050] 至少一相高频桥臂为两相以上的高频桥臂,在保持工频下管关闭,且控制工频上管导通时,生成相差预设相位的控制命令,并按照控制命令交错控制两相以上的高频桥臂,以为母线电容充电;[0051] 在控制工频下管导通,且保持工频上管关闭时,生成相差预设相位的控制命令,并按照控制命令交错控制两相以上的高频桥臂,以为母线电容充电。[0052] 第三方面,本申请实施例提供了一种车辆,车辆包括上述任一项集成式充电装置。[0053] 本申请实施例提供的集成式充电装置的控制方法、集成式充电装置及车辆,该方案中,当第一电压采样信号值≥电压采样基准信号值,且第一电压幅值<第一电压阈值时,控制工频下管关闭,且保持工频上管关闭,当第二电压采样信号值<电压采样基准信号值,且第二电压幅值<第二电压阈值时,保持工频下管关闭,且控制工频上管导通,消除了电网正向转换为电网负向时,过零异常电流的产生。当第一电压采样信号值<电压采样基准信号值,且第一电压幅值≥第三电压阈值时,控制工频上管关闭,且保持工频下管关闭,当第三电压采样信号值≥电压采样基准信号值,且第三电压幅值≥第四电压阈值时,控制工频下管导通,且保持工频上管关闭,消除了电网负向转换为电网正向时,过零异常电流的产生。附图说明[0054] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:[0055] 图1为本申请实施例提供的集成式充电装置的结构示意图;[0056] 图2为本申请实施例提供的集成式充电装置的示例图;[0057] 图3为本申请实施例提供的集成式充电装置的控制方法的流程示意图;[0058] 图4为本申请实施例提供的集成式充电装置的控制方法的又一流程示意图;[0059] 图5为本申请实施例提供的电网正向储能过程工作原理图;[0060] 图6为本申请实施例提供的电网正向续流过程工作原理图;[0061] 图7为本申请实施例提供的电网负向储能过程工作原理图;[0062] 图8为本申请实施例提供的电网负向续流过程工作原理图;[0063] 图9为工频上管Q5和工频下管Q6分别采用现有方案和本申请方案时各自的温升示意图;[0064] 图10为工频上管Q5和工频下管Q6分别比较采用本申请方案与现有方案温升之差示意图;[0065] 图11为本申请实施例提供的集成式充电装置的控制方法的又一流程示意图;[0066] 图12为采样本申请实施例集成式充电装置的控制方法后的结果图。具体实施方式[0067] 下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请,而非对该申请的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与申请相关的部分。[0068] 需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解这样使用的术语在适当情况下可以互换,这仅仅是描述本申请的实施例中对相同属性的对象子描述时所采用的区分方式。此外,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。[0069] 相关技术中,隔离充电装置的控制方式为:通过判断采样值的正负判断电网的方向,进而控制工频管及高频管的开关方式。上述控制方式中误判的概率比较大,当出现误判时,在电网过零点处会产生异常电流,严重时会损坏功率器件。[0070] 因此,本申请实施例提供了一种集成式充电装置的控制方法,可以减少电网过零点处产生异常电流的情况。[0071] 本申请实施例提供的集成式充电装置的控制方法可以适用于集成式充电装置。例如,适用于图1所示的充电装置中。[0072] 如图1所示,集成式充电装置包括控制模块10和PFC电路20。PFC电路20包括工频桥臂,工频桥臂包括工频上管Q5和工频下管Q6。控制模块10包括控制器110,控制器110与工频桥臂连接,PFC电路20与外部充电口(图1中所示的交流电网)连接。[0073] 控制器110被配置成:获取电网的第一电压采样信号值、第一电压采样信号对应的第一电压幅值及控制器110接收的电压采样基准信号值;[0074] 判断第一电压采样信号值是否≥电压采样基准信号值,且判断第一电压幅值是否≥第一电压阈值;[0075] 当第一电压采样信号值≥电压采样基准信号值,且第一电压幅值<第一电压阈值时,控制工频下管关闭,且保持工频上管关闭;[0076] 获取电网的第二电压采样信号值以及与第二电压采样信号值对应的第二电压幅值;[0077] 判断第二电压采样信号值是否≥电压采样基准信号值,且判断第二电压幅值是否≥第二电压阈值;[0078] 当第二电压采样信号值<电压采样基准信号值,且第二电压幅值<第二电压阈值时,保持工频下管关闭,且控制工频上管导通,以消除电网正向转换为电网负向时,过零异常电流的产生。[0079] 具体的,控制模块10包括控制器110,还可以包括其他元器件(图1中未示出)。[0080] 工频桥臂包括工频上管Q5和工频下管Q6,工频上管Q5由第五开关管PWM3A、第五体二极管D5、第七电容C7并联组成,工频下管Q6由第六开关管PWM3B、第六体二极管D6、第八电容C8并联组成。[0081] 电网的电压采样信号值是将电网的高压电信号值转换成低压电信号值,再经过采样处理之后得到的电压信号值。电压采样信号值可以包括第一电压采样信号值和第二电压采样信号值。第一电压幅值为第一电压采样信号中的一个参数。第二电压幅值为第二电压采样信号中的一个参数。[0082] 电压采样基准信号值是采集的控制模块10的电压采样信号值,是将接收的控制模块的低压电信号值进行采样之后得到的电压采样信号值。[0083] 需要说明的是,正常情况下,电压采样基准信号值为一个固定基准值,比如1.5V等,但是由于硬件的老化等其他情况,导致电压采样基准信号值会发生变化。[0084] 第一电压阈值和第二电压阈值,均是用于确定控制工频上管及工频下管开通或关闭的临界值。第一电压阈值和第二电压阈值均可以根据实际需求进行设置,示例性的,第一电压阈值可以设为50V,第二电压阈值可以设为‑70V。[0085] 当第一电压采样信号值≥电压采样基准信号值时,电网为正向,当第一电压采样信号值<电压采样基准信号值时,电网为负向。[0086] 本实施例中,当电压幅值从第一电压阈值变化到第二电压阈值范围内时,工频上管和工频下管均处于关闭状态,这样就消除了电网正向转向电网负向时,过零点异常电流的产生。[0087] 在一个实施例中,控制器还被设置成:[0088] 当第一电压采样信号值<电压采样基准信号值,且第一电压幅值≥第三电压阈值时,控制工频上管关闭,且保持工频下管关闭;[0089] 获取电网的第三电压采样信号值以及与第三电压采样信号值对应的第三电压幅值;[0090] 判断第三电压采样信号值是否≥电压采样基准信号值,且判断第三电压幅值是否≥第四电压阈值;[0091] 当第三电压采样信号值≥电压采样基准信号值,且第三电压幅值≥第四电压阈值时,控制工频下管导通,且保持工频上管关闭,以消除电网负向转换为电网正向时,过零异常电流的产生。[0092] 具体的,电压采样信号值还可以包括第三电压采样信号值。第三电压幅值为第三电压采样信号中的一个参数。[0093] 第三电压阈值和第四电压阈值,均是用于确定控制工频上管及工频下管开通或关闭的临界值。第三电压阈值和第四电压阈值均可以根据实际需求进行设置,需要说明的是,第三电压阈值可以为第一电压阈值的相反数,也可以是其他值,同样的,第四电压阈值可以为第二电压阈值的相反数,也可以是其他值。示例性的,第三电压阈值可以设为‑50V,第四电压阈值可以设为70V。[0094] 本实施例中,当电压幅值从第三电压阈值变化到第四电压阈值范围内时,工频上管和工频下管均处于关闭状态,这样就消除了电网负向转向电网正向时,过零点异常电流的产生。[0095] 在一个实施例中,集成式充电装置还包括:[0096] 至少一个电感,每一个电感的第一端与外部充电口的第一端连接,外部充电口的第二端与工频桥臂的中点连接;[0097] 至少一相高频桥臂,每一相高频桥臂的中点与每一个电感的第二端连接,每一相高频桥臂与工频桥臂并联;[0098] 母线电容C2,母线电容C2与工频桥臂并联;其中,母线电容C2可以为直流母线电容;[0099] 控制器还被设置成:在保持工频下管关闭,且控制工频上管导通时,交替导通高频上管和高频下管,以为母线电容充电;[0100] 在控制工频下管导通,且保持工频上管关闭时,交替导通高频上管和高频下管,以为母线电容充电。[0101] 具体的,集成式充电装置包括至少一个电感,至少一相高频桥臂,电感的数量和高频桥臂的数量相等,每个电感的第二端与和电感对应的高频桥臂的中点连接。一般的,至少一相高频桥臂可以包括一相高频桥臂、两相高频桥臂和三相高频桥臂,当至少一相高频桥臂为两相高频桥臂或三相高频桥臂时,各相高频桥臂并联,且每一相高频桥臂还均与工频桥臂并联。其中,每相高频桥臂均包括高频上管和高频下管。本申请实施例的附图中高频桥臂均以两相高频桥臂示出。[0102] 集成式充电装置还可以包括第一电容C1,第一电容C1的一端与至少一个电感的一端连接,第一电容C1的一端还与外部充电口的第一端连接,第一电容C1的第二端与外部充电口的第二端连接,第一电容C1的第二端还与工频桥臂的中点连接。[0103] 下述至少一相高频桥臂以两相高频桥臂、电感为第一电感L1和第二电感L2为例进行说明。[0104] 如图1所示,集成式充电装置包括第一高频桥臂和第二高频桥臂,其中,第一高频桥臂包括第一高频上管Q1和第一高频下管Q2,第一高频上管Q1由第一开关管PWM1A、第一体二极管D1、第三电容C3并联组成,第一高频下管Q2由第二开关管PWM1B、第二体二极管D2、第四电容C4并联组成。[0105] 第二高频桥臂包括第二高频上管Q3和第二高频下管Q4,第二高频上管Q3由第三开关管PWM2A、第三体二极管D3、第五电容C5并联组成,第二高频下管Q4由第四开关管PWM2B、第四体二极管D4、第六电容C6并联组成。[0106] 第一电感L1的第一端和第二电感L2的第一端均与外部充电口的第一端连接,第一电感L1的第二端与第一高频桥臂的中点连接,第二电感L2的第二端与第二高频桥臂的中点连接。[0107] 集成式充电装置还可以包括高压直流电路(即高压直流模块)和低压直流电路(即低压直流模块),母线电容C2分别与高压直流电路、低压直流电路连接。[0108] 在保持工频下管关闭,且控制工频上管导通时,交替导通高频上管和高频下管,以为母线电容C2充电。同样的,在控制工频下管导通,且保持工频上管关闭时,交替导通高频上管和高频下管,以为母线电容充电。[0109] 其中,为母线电容C2充电可以包括:储能阶段和续流阶段,其中储能阶段为为第一电感L1和第二电感L2储能,续流阶段为为母线电容C2充电。具体的储能阶段和续流阶段在下述实施例中进行阐述。[0110] 图2为集成式充电装置的示例图。如图2所示,集成式充电装置中控制模块10为DSP控制模块,高频开关管及工频桥臂均包括开关管和寄生的体二极管。图2中母线电容C2与高压直流模块连接。图2中高频上管与第七二极管D7的一端连接,高频下管与第八二极管D8的一端连接,第七二极管D7的另一端和第八二极管D8的另一端连接之后与第一电感L1的一端连接。[0111] 本申请实施例还提供了一种车辆,车辆可以包括上述实施例提供的集成式充电装置。[0112] 参照图3,其示出了根据本申请实施例提供的集成式充电装置的控制方法的流程示意图。[0113] 如图3所示,集成式充电装置的控制方法,包括:[0114] S310、获取电网的第一电压采样信号值、电压采样基准信号值以及与第一电压采样信号值对应的第一电压幅值;[0115] S320、判断第一电压采样信号值是否≥电压采样基准信号值,且判断第一电压幅值是否≥第一电压阈值;[0116] S330、当第一电压采样信号值≥电压采样基准信号值,且第一电压幅值<第一电压阈值时,控制工频下管关闭,且保持工频上管关闭;[0117] S340、获取电网的第二电压采样信号值以及与第二电压采样信号值对应的第二电压幅值;[0118] S350、判断第二电压采样信号值是否≥电压采样基准信号值,且判断第二电压幅值是否≥第二电压阈值;[0119] S360、当第二电压采样信号值<电压采样基准信号值,且第二电压幅值<第二电压阈值时,保持工频下管关闭,且控制工频上管导通,以消除电网正向转换为电网负向时,过零异常电流的产生。[0120] 具体的,电网的电压采样信号值是将电网的高压电信号值转换成低压电信号值,再经过采样处理之后得到的电压信号值。电压采样信号值包括第一电压采样信号值和第二电压采样信号值。[0121] 控制模块的电压采样基准信号值是将接收的控制模块的低压电信号值进行采样之后得到的电压信号值。[0122] 需要说明的是,正常情况下,电压采样基准信号值为一个固定基准值,比如1.5V等,但是由于硬件的老化等其他情况,导致电压采样基准信号值会发生变化。[0123] 电压采样基准信号值出现采样偏差时,会影响电压采样信号值的读数,就可能会出现对工频桥臂的导通或关闭的控制不准确的问题。[0124] 由于电网切换的控制不准确,就会导致判断的错误,当出现异常时,电网过零点处会产生异常电流,严重时可能会损坏功率器件。[0125] 本申请实施例中,当电压幅值从第一电压阈值变化到第二电压阈值范围内时,工频上管和工频下管均处于关闭状态,这样就消除了电网正向转向电网负向时,过零点异常电流的产生。关闭[0126] 参照图4,其示出了根据本申请实施例提供的集成式充电装置的控制方法的又一流程示意图。[0127] 在一个实施例中,如图4所示,S410、判断第一电压采样信号值是否≥电压采样基准信号值,且判断第一电压幅值是否≥第一电压阈值的步骤之后,还包括:[0128] S420、当第一电压采样信号值<电压采样基准信号值,且第一电压幅值≥第三电压阈值时,控制工频上管关闭,且保持工频下管关闭;[0129] S430、获取电网的第三电压采样信号值以及与第三电压采样信号值对应的第三电压幅值;[0130] S440、判断第三电压采样信号值是否≥电压采样基准信号值,且判断第三电压幅值是否≥第四电压阈值;[0131] S450、当第三电压采样信号值≥电压采样基准信号值,且第三电压幅值≥第四电压阈值时,控制工频下管导通,且保持工频上管关闭,以消除电网负向转换为电网正向时,过零异常电流的产生。[0132] 本实施例中,当电压幅值从第三电压阈值变化到第四电压阈值范围内时,工频上管和工频下管均处于关闭状态,这样就消除了电网负向转向电网正向时,过零点异常电流的产生。[0133] 在一个实施例中,电压采样信号值可以为对正弦波采样之后得到的,当电压采样信号值≥电压采样基准信号值、且电压采样信号值处于上升沿时,第一电压阈值<电压幅值<第四电压阈值时,保持工频上管和工频下管均关闭状态。当电压采样信号值<电压采样基准信号值、且电压采样信号值处于下降沿时,第二电压阈值<电压幅值<第三电压阈值时,保持工频上管和工频下管均关闭状态。当电压采样信号值≥电压采样基准信号值、且电压采样信号值处于下降沿时,第一电压阈值<电压幅值<第四电压阈值时,保持工频上管关闭状态和保持工频下管导通状态。当电压采样信号值<电压采样基准信号值、且电压采样信号值处于上升沿时,第二电压阈值<电压幅值<第三电压阈值时,保持工频下管关闭状态和保持工频上管导通状态。[0134] 示例性的,在电压采样信号大于等于电压采样基准信号时,电网正向工作,DSP控制模块向工频上管Q5发送第一关闭信号,使得工频上管Q5关闭,同时,DSP控制模块根据电压采样信号与[70V,50V]比较结果控制工频下管Q6导通或关闭,在电压采样信号小于50V时控制工频下管Q6关闭,在电压采样信号位于[70V,50V]之间时,工频下管Q6保持上一时刻的状态,即工频下管Q6保持关闭状态,在电压采样信号大于70V时,控制工频下管Q6导通。[0135] 在电压采样信号小于电压采样基准信号时,电网负向工作,DSP控制模块向工频下管Q6发送第六关闭信号,使得工频下管Q6关闭,同时,DSP控制模块根据电压采样信号与[‑70V,‑50V]比较结果控制工频上管Q5导通或关闭,在电压采样信号小于‑70V时控制工频上管Q5关闭,在电压采样信号位于[‑70V,‑50V]之间时,工频上管Q5保持上一时刻的工作状态,即工频上管Q5保持关闭状态,在电压采样信号大于‑50V时,控制工频上管Q5导通。[0136] 在一个实施例中,电网的电压采样信号值可以通过以下步骤得到:[0137] 系统上电后,交流电接入系统,硬件电路(附图1中未示出)将交流电网输出的高压电压信号值转化为低压(例如0~3V)模拟量信号值,并将该低压模拟量信号值输出至控制器110中的单片机,单片机中ADC(Analog‑to‑digitalconverter,模拟数字转换器)模块实现模数转化功能,将低压模拟量信号值转化为第一低压数字量信号值,即得到电网的电压采样信号值。[0138] 在一个实施例中,控制模块的电压采样基准信号值是指控制模块的输出电压为低压电信号值。电压采样基准信号值可以通过以下步骤得到:[0139] 单片机中ADC模块实现数模转化功能,将接收的控制模块的低压电压信号值转化为第二低压数字量信号值,得到控制模块的电压采样基准信号值。[0140] 在一个实施例中,PFC电路还包括至少一个电感、至少一相高频桥臂和母线电容,每一个电感对应连接一相高频桥臂,每一相高频桥臂与工频桥臂并联且每一相高频桥臂分别与控制器连接,每一相高频桥臂均包括高频上管和高频下管,母线电容与工频桥臂并联;在保持工频下管关闭,且控制工频上管导通时,交替导通高频上管和高频下管,以为母线电容充电;在控制工频下管导通,且保持工频上管关闭时,交替导通高频上管和高频下管,以为母线电容充电。[0141] 具体的,为母线电容C2充电可以包括:储能阶段和续流阶段,其中储能阶段为为电感储能,续流阶段为为母线电容C2充电。[0142] 当至少一相高频桥臂为一相高频桥臂时,PFC电路包括一个电感,一相高频桥臂包括高频上管和高频下管,在保持工频下管关闭,且控制工频上管导通时,控制高频上管导通、高频下管关闭,为电感储能;当确定储能结束时,控制高频上管关闭、高频下管导通,为母线电容续流,当确定续流结束时,再次为电感储能,如此循环,直至工频下管和工频上管均关闭。[0143] 在控制工频下管导通,且保持工频上管关闭时,控制高频下管导通、高频上管关闭,为电感储能;当确定储能结束时,控制高频下管关闭、高频上管导通,为母线电容续流,当确定续流结束时,再次为电感储能,如此循环,直至工频下管和工频上管均关闭。[0144] 当至少一相高频桥臂为两相高频桥臂或者三相高频桥臂时,PFC电路对应的包括两个电感或三个电感,每相高频桥臂均包括高频上管和高频下管。[0145] 例如,至少一相高频桥臂为两相高频桥臂时,两相高频桥臂包括高频上管Q1,Q3和高频下管Q2,Q4,在储能阶段或续流阶段时,高频上管Q1,Q3同时导通或关闭,高频下管Q2,Q4同时导通或关闭。储能阶段和续流阶段的工作过程与一相高频桥臂时储能阶段和续流阶段的工作过程相同,这里不再赘述。[0146] 当至少一相高频桥臂为两相高频桥臂或三相高频桥臂时,还可以按照预设相位交错控制高频桥臂工作。[0147] 在一个实施例中,至少一相高频桥臂为两相以上的高频桥臂;在保持工频下管关闭,且控制工频上管导通时,生成相差预设相位的控制命令,并按照控制命令交错控制两相以上的高频桥臂,以为母线电容充电;在控制工频下管导通,且保持工频上管关闭时,生成相差预设相位的控制命令,并按照控制命令交错控制两相以上的高频桥臂,以为母线电容充电。[0148] 具体的,当至少一相高频桥臂为两相高频桥臂时,预设相位为180°,当至少一相高频桥臂为三相高频桥臂时,预设相位为120°。[0149] 本实施例中,至少一相高频桥臂以两相高频桥臂为例,两相高频桥臂包括第一高频桥臂:第一高频上管Q1和第一高频下管Q2,第二高频桥臂:第二高频上管Q3和第二高频下管Q4。[0150] 在保持工频下管关闭,且控制工频上管导通时,控制第一高频桥臂工作(即第一高频上管Q1导通、第一高频下管Q2关闭),为电感储能;当确定储能结束时,控制第一高频上管Q1关闭、第一高频下管Q2导通,为母线电容续流,当确定续流结束时,再次为电感储能,如此循环,直至工频下管和工频上管均关闭。180°相位后,控制工频下管导通,且保持工频上管关闭时,控制第二高频桥臂工作(第二高频下管Q4导通、第二高频上管Q3关闭),为电感储能;当确定储能结束时,控制第二高频下管Q4关闭、第二高频上管Q3导通,为母线电容续流,当确定续流结束时,再次为电感储能,如此循环,直至工频下管和工频上管均关闭。[0151] 本实施例中,按照相差预设相位的控制命令交错控制两相以上的高频桥臂,可以减少高频桥臂的使用频率,增加高频桥臂的使用寿命。[0152] 下述至少一相高频桥臂以两相高频桥臂且两相高频桥臂同时工作为例进行说明。[0153] 当DSP控制模块检测到电压采样信号与电压采样基准信号时,对二者进行比较得到比较结果。[0154] 若比较结果表示电压采样信号大于或等于电压采样基准信号,表示当前电网为正向,控制模块中的控制器向工频上管Q5发送第一关闭信号,以控制工频上管Q5关闭;同时根据电压采样信号与第四电压阈值和第一电压阈值进行比较,得到比较结果,基于比较结果向工频下管Q6发送第一控制信号,以控制工频下管Q6的导通或关闭。[0155] 在工频上管Q5关闭、工频下管Q6导通时,交替导通高频上管和高频下管,实现为母线电容充电的储能阶段和续流阶段的循环。[0156] 在高频下管Q2,Q4导通且工频下管Q6导通时,高频下管Q2,Q4、工频下管Q6与电感形成储能回路C1→L1→Q2→Q6→C1和C1→L2→Q4→Q6→C1。下面结合图5进一步说明形成的储能回路向电感储能的工作原理。[0157] 如图5所示为电网正向,在控制工频下管导通,且保持工频上管关闭时,储能阶段的电流走向图。电网正向时,控制器控制第一高频下管Q2、第二高频下管Q4和工频下管Q6均导通,电网正向电力从L线分别流入第一电感L1、第二电感L2,再流入第一高频下管Q2和第二高频下管Q4,再到工频下管Q6,返回电网负极PE线,此时,第一电感L1、第二电感L2与第一高频下管Q2、第二高频下管Q4和工频下管Q6形成储能回路,为第一电感L1和第二电感L2同步储能。[0158] 确定储能结束时,DSP控制模块向高频下管Q2,Q4发送第三关闭信号控制高频下管Q2,Q4关闭,同时向高频上管Q1,Q3发送第二导通信号,以控制高频上管Q1,Q3导通;[0159] 在高频上管Q1,Q3导通且工频下管Q6导通时,高频上管Q1,Q3、工频下管Q6与电容C2形成续流回路,即C1→L1→Q1→C2→Q6→C1和C1→L2→Q3→C2→Q6→C1,下面结合图6进一步说明形成的续流回路为母线电容C2充电的工作原理。[0160] 如图6所示为电网正向,在控制工频下管Q6导通,且保持工频上管Q5关闭时,续流阶段的电流走向图。图5中为第一电感L1和第二电感L2储能结束后,DSP控制模块控制第一高频下管Q2、第二高频下管Q4同步关闭,第一高频上管Q1和第二高频上管Q3、工频下管Q6同步导通,电流从L线流入第一电感L1、第二电感L2,再流入第一高频上管Q1和第二高频上管Q3,第一高频上管Q1和第二高频上管Q3的体二极管续流,为母线电容C2充电,电流再从工频下管Q6返回电网负极PE线,此时,第一电感L1、第二电感L2与第一高频上管Q1、第二高频上管Q3、母线电容C2和工频下管Q6形成续流回路。[0161] 当确定续流结束时,再次为电感储能,即电网正向,在控制工频下管导通,且保持工频上管关闭时,储能阶段和续流阶段循环,直至工频下管和工频上管均关闭。[0162] 若比较结果表示电压采样信号小于电压采样基准信号,即电网为负向,向工频下管Q6发送第五关闭信号,以控制工频下管Q6关闭;同时根据电压采样信号与第二电压阈值、第三电压阈值的比较结果,向工频上管Q5发送第二控制信号控制工频上管的Q5导通或关闭。[0163] 在工频下管Q6关闭、工频上管Q5导通时,交替导通高频上管和高频下管,实现为母线电容充电的储能阶段和续流阶段的循环。[0164] 在高频上管Q1和Q3导通时且工频上管Q5导通时,高频上管Q1和Q3与工频上管Q5与电感形成储能回路,即C1→Q5→Q1→L1→C1和C1→Q5→Q3→L2→C1。下面结合图7进一步说明储能回路为电感储能的工作原理。[0165] 如图7所示为电网负向,在保持工频下管关闭,且控制工频上管导通时,储能阶段的电流走向图。电网负向时,第一高频上管Q1、第二高频上管Q3、工频上管Q5均导通,电网负向电力从PE线流入工频上管Q5,再到第一高频上管Q1、第二高频上管Q3,返回电网正极L线,此时,第一电感L1、第二电感L2与第一高频上管Q1、第二高频上管Q3、工频上管Q5形成储能回路,为第一电感L1和第二电感L2储能。[0166] 确定储能结束时,DSP控制模块向高频上管Q1,Q3发送第七关闭信号,以控制高频上管Q1,Q3关闭,同时向高频下管Q2,Q4发送第五导通信号,以控制高频下管Q2,Q4导通;[0167] 高频下管Q2,Q4导通与工频上管Q5导通时,高频下管Q2,Q4、工频上管Q5与电容形成续流回路,即C1→Q5→C2→Q2→L1→C1和C1→Q5→C2→Q4→L2→C1。下面结合图8进一步说明为母线电容C2充电的工作原理。[0168] 如图8所示为电网负向,在保持工频下管关闭,且控制工频上管导通时,续流阶段的电流走向图。图7中为第一电感L1和第二电感L2储能结束后,第一高频上管Q1、第二高频上管Q3均关闭,第一高频下管Q2、第二高频下管Q4、工频上管Q5均导通,电网负向电力从PE线流入工频上管Q5,再到母线电容C2,再流入第一高频下管Q2和第二高频下管Q4,第一高频下管Q2和第二高频下管Q4的体二极管续流,为母线电容C2续流,电流再从第一电感L1和第二电感L2返回电网正极L线,此时,第一电感L1、第二电感L2与第一高频下管Q2、第二高频下管Q4、工频上管Q5形成续流回路。[0169] 当确定续流结束时,再次为电感储能,即电网正向,在保持工频下管关闭,且控制工频上管导通时,储能阶段和续流阶段循环,直至工频下管和工频上管均关闭。[0170] 如图9所示,图9示出了工频上管Q5和工频下管Q6分别采用现有方案和本申请方案时各自的温升示意图,采用本申请提出的控制方法,相比相关技术的控制方法,随着时间的增加,工频上管Q5和工频下管Q6的温度在其处于关闭状态的过程中持续增加,由于工频上管Q5和工频下管Q6的处于关闭状态时,其对应的体二极管自动续流,体二极管的内阻较大,产生的热量相对较高,续流期间产生热量使得工频上管Q5和工频下管Q6持续增加。[0171] 图10示出了工频上管Q5和工频下管Q6分别比较采用本申请方案与现有方案温升之差示意图,如图10所示,其温升差值从负值逐渐变为正值说明采用本申请控制方法的工频上管Q5和工频下管Q6随着时间的增加,其对应的温度会超过现有方案的工频上管Q5和工频下管Q6同时间点对应的温度。[0172] 下面结合图11说明本申请实施例提出的集成式充电装置的控制方法。[0173] 如图11所示,系统上电后,交流电接入系统,硬件电路(本申请实施例中未示出)将电网的高压电压信号值转化成低压(0~3V)模拟量输出至控制器内的单片机,单片机ADC模块实现模数转化功能,将低压模拟量信号值转化为第一低压数字量信号值,即得到电网的电压采样信号值。同时,单片机中ADC模块实现数模转化功能,将接收的控制模块的低压电压信号值转化为第二低压数字量信号值,得到控制模块的电压采样基准信号值。[0174] 判断电压采样信号是否大于或等于电压采样基准信号,如果是,则电网方向为正,高频桥臂切换工作,同时关闭工频上管。在关闭工频上管时,只有在电压采样信号>M(第四电压阈值),控制工频下管导通;在电压采样信号<N(第一电压阈值),控制工频下管关闭;如果N<电压采样信号<M,工频下管保持上一时刻的开关状态。[0175] 如果否,则电网方向为负,高频桥臂切换工作,同时关闭工频下管。在工频下管关闭时,只有电压采样信号<‑M(第二电压阈值),控制工频上管导通;电压采样信号>‑N(第三电压阈值),控制工频上管关闭;如果‑M<电压采样信号<‑N,工频上管保持上一时刻的开关状态。[0176] 通过上述实施例提供的集成式充电装置的控制方法,当第一电压采样信号值≥电压采样基准信号值,且第一电压幅值<第一电压阈值时,控制工频下管关闭,且保持工频上管关闭,当第二电压采样信号值<电压采样基准信号值,且第二电压幅值<第二电压阈值时,保持工频下管关闭,且控制工频上管导通,消除了电网正向转换为电网负向时,过零异常电流的产生。当第一电压采样信号值<电压采样基准信号值,且第一电压幅值≥第三电压阈值时,控制工频上管关闭,且保持工频下管关闭,当第三电压采样信号值≥电压采样基准信号值,且第三电压幅值≥第四电压阈值时,控制工频下管导通,且保持工频上管关闭,消除了电网负向转换为电网正向时,过零异常电流的产生。如图12所示,在过零点出异常电流的峰值明显削减。[0177] 以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本申请中所涉及的申请范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离所述申请构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

专利地区:广东

专利申请日期:2020-08-28

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN114123752B

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