CN105471058B - 充电控制系统及其充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种充电控制系统,包括:第一充电控制装置,第一充电控制装置包括第一双向逆变器和第一控制板,第一控制板用于输出第一PWM信号以控制第一双向逆变器将电网的交流电转换为直流电后为电池充电;第二充电控制装置,第二充电控制装置与第一充电控制装置并联,第二充电控制装置包括第二双向逆变器和第二控制板;其中,第一控制板还用于每隔预设时间向第二控制板发送脉冲同步信号,第二控制板根据脉冲同步信号对第二PWM信号进行控制以使第二PWM信号与第一PWM信号保持同步。该充电控制系统能够保证两个充电控制装置中的开关管相应地同步开通和关闭,从而避免电网短路。本发明还公开了一种充电控制系统的充电方法。

Description

充电控制系统及其充电方法
技术领域
本发明涉及电池充电技术领域,特别涉及一种充电控制系统以及一种充电控制系统的充电方法。
背景技术
两台双向逆变充放电式电机控制器通过电网并联给电池充电时,如果两台电机控制器中的IGBT的开通时间不同步。其中,如果是小电流充电的话,则会引起开关管例如IGBT的发热损耗;如果是大电流充电的话,则会对电网造成很大影响。
因此,通过电网并联给电池充电的技术需要进行改进。
发明内容
本申请是基于发明人对以下问题的发现和认识作出的:
相关技术中,两台控制器(控制器1和控制器2)通过电网并联给电池充电的示意图如图1所示。其中,①号网络接电池正极,②号网络接电池负极。
在理想充电时,假设开关频率为10KHZ,当开关管Q11’、Q14’、Q21’、Q24’开通时,其他开关管关闭,则控制器1中的电流流向为:①电池正极—Q11’—L1A—A相—B相—L1B—Q14’—②电池负极,控制器2中的电流流向为:①电池正极—Q21’—L2A—A相--B相—L2B—Q24’—②电池负极。但在实际充电过程中,会存在相位的微小变化,如图2所示。因此,如果两台控制器中的开关管开通时间不一致,且两台控制器之间无防直通死区互锁,则会出现控制器1中的上开关管Q11’与控制器2中的下开关管Q22’同时开通,那么电流流向为:①电池正极—Q11’—L1A—L2A—Q22’—②电池负极,从而就将电网短路了,严重影响电网。
为此,解决上述电网短路的技术问题,本发明的一个目的在于提出一种充电控制系统,能够保证两个充电控制装置中的开关管相应地同步开通和关闭,从而避免电网短路。
本发明的另一个目的在于提出一种充电控制系统的充电方法。
为达到上述目的,本发明一方面实施例提出的一种充电控制系统,包括:第一充电控制装置,所述第一充电控制装置包括第一双向逆变器和第一控制板,所述第一控制板用于输出第一PWM信号以控制所述第一双向逆变器将电网的交流电转换为直流电后为电池充电;第二充电控制装置,所述第二充电控制装置与所述第一充电控制装置并联,所述第二充电控制装置包括第二双向逆变器和第二控制板,所述第二控制板用于输出第二PWM信号以控制所述第二双向逆变器将所述电网的交流电转换为直流电后为所述电池充电;其中,所述第一控制板还用于每隔预设时间向所述第二控制板发送脉冲同步信号,所述第二控制板根据所述脉冲同步信号对所述第二PWM信号进行控制以使所述第二PWM信号与所述第一PWM信号保持同步。
根据本发明实施例的充电控制系统,在第一充电控制装置与第二充电控制装置通过电网并联给电池充电时,第一控制板每隔预设时间向第二控制板发送脉冲同步信号,第二控制板根据脉冲同步信号对第二PWM信号进行控制以使第二PWM信号与第一PWM信号保持同步,从而保证第一充电控制装置和第二充电控制装置中的开关管相应地同步开通和关闭,保证开关管的开通和关闭的一致性,这样可以避免第一充电控制装置和第二充电控制装置通过电网并联对电池充电的过程中出现电网短路现象,不会对电网造成影响,保证电池充电的安全性。并且第一充电控制装置和第二充电控制装置通过电网并联对电池充电的过程中也不会造成电流回流,大大提高了充电效率。
为达到上述目的,本发明另一方面实施例提出了一种充电控制系统的充电方法,其中,该充电控制系统为上述的充电控制系统,所述充电方法包括以下步骤:在所述充电控制系统上电后,所述第一控制板每隔预设时间向所述第二控制板发送脉冲同步信号;所述第二控制板根据所述脉冲同步信号对所述第二控制板输出的第二PWM信号进行控制以使所述第二PWM信号与所述第一控制板输出的第一PWM信号保持同步。
根据本发明实施例的充电方法,在第一充电控制装置与第二充电控制装置通过电网并联给电池充电时,第一控制板每隔预设时间向第二控制板发送脉冲同步信号,第二控制板根据脉冲同步信号对第二控制板输出的第二PWM信号进行控制以使第二PWM信号与第一控制板输出的第一PWM信号保持同步,从而保证第一充电控制装置和第二充电控制装置中的开关管相应地同步开通和关闭,保证开关管的开通和关闭的一致性,这样可以避免第一充电控制装置和第二充电控制装置通过电网并联对电池充电的过程中出现电网短路现象,不会对电网造成影响,保证电池充电的安全性。并且第一充电控制装置和第二充电控制装置通过电网并联对电池充电的过程中也不会造成电流回流,大大提高了充电效率。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为相关技术中两台控制器通过电网并联给电池充电的示意图;
图2为相关技术中两台控制器输出的充电波形示意图;
图3为根据本发明实施例的充电控制系统的方框示意图;
图4为根据本发明一个实施例的第一控制板输出脉冲同步信号后输出充电波形与第二控制板输出的充电波形相比较的示意图;
图5为根据本发明一个具体实施例的通过示波器观测到的第一控制板和第二控制板输出的PWM信号波形图;
图6为根据本发明一个具体实施例的两个双向逆变器的同一桥臂的开启时间差的示意图;以及
图7为根据本发明实施例的充电控制系统的充电方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外,以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例,也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例,这样第一和第二特征可能不是直接接触。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的充电控制系统以及充电控制系统的充电方法。
图3为根据本发明实施例的充电控制系统的方框示意图。如图3所示,该充电控制系统包括:第一充电控制装置10和第二充电控制装置20。第一充电控制装置10包括第一双向逆变器101和第一控制板102,第一控制板102用于输出第一PWM信号以控制第一双向逆变器101将电网的交流电例如三相交流电(A,B,C)转换为直流电后为电池100充电;第二充电控制装置20与第一充电控制装置10并联,第二充电控制装置20包括第二双向逆变器201和第二控制板202,第二控制板202用于输出第二PWM信号以控制第二双向逆变器201将所述电网的交流电转换为直流电后为电池100充电。因此,本发明实施例的充电控制系统通过第一充电控制装置10和第二充电控制装置20并联以通过电网给电池100充电。
其中,第一控制板102还用于每隔预设时间向第二控制板发送脉冲同步信号,第二控制板202根据所述脉冲同步信号对所述第二PWM信号进行控制以使所述第二PWM信号与所述第一PWM信号保持同步,从而使得第一双向逆变器和第二双向逆变器中的开关管相应地同步开通和关闭,以保证开关管的开通和关闭的一致性。
根据本发明的一个实施例,如图3所示,第一双向逆变器101中的开关管例如Q11、Q12、Q13、Q14、Q15和Q16的开关周期和第二双向逆变器201中的开关管例如Q21、Q22、Q23、Q24、Q25和Q26的开关周期相同,例如都是100us。
具体地,如图4所示,在充电控制系统上电后,首先由第一控制板102每隔预设时间例如每1ms发送一个脉冲同步信号给第二控制板202,也就是说,脉冲同步信号的周期是1ms。因此,根据本发明的一个实施例,开关周期小于所述预设时间即脉冲同步信号的周期。
其中,根据本发明的一个实施例,第一控制板102还用于获取信号清零位置即图4中的A点,并且所述信号清零位置与所述脉冲同步信号的上升沿相对应。也就是说,在第一控制板102每1ms发送一个脉冲同步信号给第二控制板202时,要求脉冲同步信号的上升沿与第一控制板中做PWM信号载波的计时器0位置(图4中的A点)对齐,即言,A点为第一控制板102发出的第一PWM信号的0位置。
并且,第二控制板202在所述信号清零位置控制所述第二PWM信号清零。其中,第二控制板202输出的第二PWM信号相对第一控制板102输出的第一PWM信号有两种情况即信号超前和信号滞后,这两种情况都会导致第一PWM信号和第二PWM信号不同步。因此,第二控制板202在接收到脉冲同步信号时可将计数器清零,清零部分如图4所示,即第二控制板202重新输出第二PWM信号,使第二PWM信号与第一PWM信号保持同步。
需要说明的是,在本发明的实施例中,第二PWM信号与第一PWM信号保持同步是指广义上的同步,即第二PWM信号与第一PWM信号之间相位差小于预设值例如10us。
具体地,图5为模拟验证本发明实施例的充电控制系统的第一PWM信号和第二PWM信号的波形示意图。如图5所示,第一PWM信号和第二PWM信号的频率为10KHZ,示波器上1通道代表第一控制板输出的第一PWM信号的波形,2通道代表第二控制板输出的第二PWM信号的波形,两条波形为两个双向逆变器的同一桥臂的开启时间,时间差为3us,具体如图6所示,其小于会导致直通短路的时间10us。因此,本发明实施例的充电控制系统可以保证第一PWM信号和第二PWM信号同步,从而避免电网短路。
根据本发明实施例的充电控制系统,在第一充电控制装置与第二充电控制装置通过电网并联给电池充电时,第一控制板每隔预设时间向第二控制板发送脉冲同步信号,第二控制板根据脉冲同步信号对第二PWM信号进行控制以使第二PWM信号与第一PWM信号保持同步,从而保证第一充电控制装置和第二充电控制装置中的开关管相应地同步开通和关闭,保证开关管的开通和关闭的一致性,这样可以避免第一充电控制装置和第二充电控制装置通过电网并联对电池充电的过程中出现电网短路现象,不会对电网造成影响,保证电池充电的安全性。并且第一充电控制装置和第二充电控制装置通过电网并联对电池充电的过程中也不会造成电流回流,大大提高了充电效率。
图7为根据本发明实施例的充电控制系统的充电方法的流程图。其中,该充电控制系统为上述实施例描述的充电控制系统。如图7所示,该充电控制系统的充电方法包括以下步骤:
S1,在充电控制系统上电后,第一控制板每隔预设时间向第二控制板发送脉冲同步信号。
其中,根据本发明的一个实施例,预设时间可以为1ms。在充电控制系统上电后,第一控制板发送脉冲同步信号给第二控制板,可以保证在电池充电之前就使得第一充电控制装置和第二充电控制装置处于同一状态。并且,在控制第一双向逆变器和第二双向逆变器的开关管的开通与关闭的过程中,脉冲同步信号每隔1ms会进行一次数据的同步更新,使得两个双向逆变器的开关管的开通和关闭保持一致性。
S2,第二控制板根据脉冲同步信号对第二控制板输出的第二PWM信号进行控制以使第二PWM信号与第一控制板输出的第一PWM信号保持同步。
根据本发明的一个实施例,上述的充电方法还包括:所述第一控制板获取信号清零位置,其中,所述信号清零位置与所述脉冲同步信号的上升沿相对应,以使所述第二控制板在所述信号清零位置控制所述第二PWM信号清零。
其中,第一控制板每个1ms发送一次脉冲同步信号,使得第二控制板每1ms刷新一次计数器,从而保证时时更新信号清零位置,保证第二PWM信号和第一PWM信号同步。
根据本发明的一个实施例,所述第一双向逆变器中的开关管的开关周期和所述第二双向逆变器中的开关管的开关周期相同。并且,所述开关周期小于所述预设时间。
具体地,在本发明的一个示例中,所述开关周期可以为100us,所述预设时间可以为1ms。
根据本发明实施例的充电方法,在第一充电控制装置与第二充电控制装置通过电网并联给电池充电时,第一控制板每隔预设时间向第二控制板发送脉冲同步信号,第二控制板根据脉冲同步信号对第二控制板输出的第二PWM信号进行控制以使第二PWM信号与第一控制板输出的第一PWM信号保持同步,从而保证第一充电控制装置和第二充电控制装置中的开关管相应地同步开通和关闭,保证开关管的开通和关闭的一致性,这样可以避免第一充电控制装置和第二充电控制装置通过电网并联对电池充电的过程中出现电网短路现象,不会对电网造成影响,保证电池充电的安全性。并且第一充电控制装置和第二充电控制装置通过电网并联对电池充电的过程中也不会造成电流回流,大大提高了充电效率。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用,或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言,"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置),便携式计算机盘盒(磁装置),随机存取存储器(RAM),只读存储器(ROM),可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器),光纤装置,以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外,计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质,因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种充电控制系统,其特征在于,包括:
第一充电控制装置,所述第一充电控制装置包括第一双向逆变器和第一控制板,所述第一控制板用于输出第一PWM信号以控制所述第一双向逆变器将电网的交流电转换为直流电后为电池充电;
第二充电控制装置,所述第二充电控制装置与所述第一充电控制装置并联,所述第二充电控制装置包括第二双向逆变器和第二控制板,所述第二控制板用于输出第二PWM信号以控制所述第二双向逆变器将所述电网的交流电转换为直流电后为所述电池充电;
其中,所述第一控制板还用于每隔预设时间向所述第二控制板发送脉冲同步信号,所述第二控制板根据所述脉冲同步信号对所述第二PWM信号进行控制以使所述第二PWM信号与所述第一PWM信号保持同步,所述第二PWM信号与所述第一PWM信号保持同步包括:所述第二PWM信号与所述第一PWM信号之间相位差小于预设值。
2.如权利要求1所述的充电控制系统,其特征在于,所述第一控制板还用于获取信号清零位置,其中,所述信号清零位置与所述脉冲同步信号的上升沿相对应。
3.如权利要求2所述的充电控制系统,其特征在于,所述第二控制板在所述信号清零位置控制所述第二PWM信号清零。
4.如权利要求1所述的充电控制系统,其特征在于,所述第一双向逆变器中的开关管的开关周期和所述第二双向逆变器中的开关管的开关周期相同。
5.如权利要求4所述的充电控制系统,其特征在于,所述开关周期小于所述预设时间。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的充电控制系统的充电方法,其特征在于,包括以下步骤:
在所述充电控制系统上电后,所述第一控制板每隔预设时间向所述第二控制板发送脉冲同步信号;
所述第二控制板根据所述脉冲同步信号对所述第二控制板输出的第二PWM信号进行控制以使所述第二PWM信号与所述第一控制板输出的第一PWM信号保持同步,所述第二PWM信号与所述第一PWM信号保持同步包括:所述第二PWM信号与所述第一PWM信号之间相位差小于预设值。
7.如权利要求6所述的充电方法,其特征在于,还包括:
所述第一控制板获取信号清零位置,其中,所述信号清零位置与所述脉冲同步信号的上升沿相对应,以使所述第二控制板在所述信号清零位置控制所述第二PWM信号清零。
8.如权利要求6所述的充电方法,其特征在于,所述第一双向逆变器中的开关管的开关周期和所述第二双向逆变器中的开关管的开关周期相同。
9.如权利要求8所述的充电方法,其特征在于,所述开关周期小于所述预设时间。
10.如权利要求9所述的充电方法,其特征在于,所述开关周期为100us,所述预设时间为1ms。
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