CN107565644B - 一种车载充电机输出电压的调节方法、装置及电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载充电机输出电压的调节方法、装置及电动汽车，该车载充电机输出电压的调节方法包括：根据待充电电池的当前电压，确定车载充电机的标定输出电压；获取车载充电机的实际输出电压；根据所述车载充电机的标定输出电压与实际输出电压之间的电压偏差值，确定所述车载充电机的电压调节方式；采用所确定的电压调节方式，对所述车载充电机的实际输出电压进行调节。本发明将频率调节与脉宽调节相结合，使电池在低压条件下，也能通过车载充电机实现充电，拓宽了车载充电机的输出范围，使车载充电机实现超低压甚至零伏充电。

Description

一种车载充电机输出电压的调节方法、装置及电动汽车
技术领域
本发明涉及车载充电机领域，尤其涉及一种车载充电机输出电压的调节方法、装置及电动汽车。
背景技术
电动汽车通过车载充电机连接充电桩给动力电池充电，实现将电网的交流电转化为直流电输送给电池端。但是当电动汽车的动力电池电压较低，甚至低于车载充电机允许的充电范围时，将不再允许车载充电机工作。然而，如果不给电池充电，电池电压将会持续降低，如此循环，可能造成电池永久失效，所以需要调节车载充电机的输出电压，以保证动力电池电压较低时也能实现充电。
现有的车载充电机的输出电压调节方式为开关频率调节，开关频率增大，车载充电机的输出电压降低，拓宽了车载充电机的输出范围，但实际应用中开关频率并不能无限升高，由于开关损耗的限制，通常开关频率存在最大值，在开关频率达到最大值后仍不能满足充电需求，车载充电机无法继续给动力电池充电。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种车载充电机输出电压的调节方法、装置及电动汽车，解决车载充电机在电池低压条件下不能充电的问题。
依据本发明的一个方面，提供了一种车载充电机输出电压的调节方法，包括：
根据待充电电池的当前电压，确定车载充电机的标定输出电压；
获取车载充电机的实际输出电压；
根据所述车载充电机的标定输出电压与实际输出电压之间的电压偏差值，确定所述车载充电机的电压调节方式；
采用所确定的电压调节方式，对所述车载充电机的实际输出电压进行调节，其中所述电压调节方式为开关频率调节或脉宽调节。
可选地，所述车载充电机的标定输出电压为待充电电池电压与一预设值之和。
可选地，根据所述车载充电机的标定输出电压与实际输出电压之间的电压偏差值，确定所述车载充电机的电压调节方式的步骤包括：
若所述电压偏差值大于零，则确定所述电压调节方式为降低所述车载充电机的开关频率；
若所述电压偏差值小于零，则进一步监测所述车载充电机的当前开关频率，根据所述当前开关频率确定所述电压调节方式。
可选地，所述监测所述车载充电机的当前开关频率，根据所述当前开关频率确定所述电压调节方式的步骤包括：
若所述车载充电机的当前开关频率小于设定最大值，则确定所述电压调节方式为增大所述车载充电机的开关频率；
若所述车载充电机的当前开关频率等于设定最大值，则确定所述电压调节方式为减小所述车载充电机的开关脉冲宽度。
依据本发明的另一个方面，还提供了一种车载充电机输出电压的调节装置，包括：
设置模块，用于根据待充电电池的当前电压，确定车载充电机的标定输出电压；
获取模块，用于获取车载充电机的实际输出电压；
确定模块，用于根据所述车载充电机的标定输出电压与实际输出电压之间的电压偏差值，确定所述车载充电机的电压调节方式；
控制模块，用于采用所确定的电压调节方式，对所述车载充电机的实际输出电压进行调节，其中所述电压调节方式为开关频率调节或脉宽调节。
可选地，所述车载充电机的标定输出电压为待充电电池电压与一预设值之和。
可选地，所述确定模块包括：
第一确定单元，用于若所述电压偏差值大于零，则确定所述电压调节方式为降低所述车载充电机的开关频率；
第二确定单元，用于若所述电压偏差值小于零，则进一步监测所述车载充电机的当前开关频率，根据所述当前开关频率确定所述电压调节方式。
可选地，所述第二确定单元包括：
第一确定子单元，用于若所述车载充电机的当前开关频率小于设定最大值，则确定所述电压调节方式为增大所述车载充电机的开关频率；
第二确定子单元，用于若所述车载充电机的当前开关频率等于设定最大值，则确定所述电压调节方式为减小所述车载充电机的开关脉冲宽度。
依据本发明的另一个方面，还提供了一种电动汽车，包括车载充电机，还包括上述的车载充电机输出电压的调节装置。
本发明的实施例的有益效果是：
本发明的车载充电机输出电压的调节方法，将频率调节与脉宽调节相结合，使电池在低压条件下，也能通过车载充电机实现充电，拓宽了车载充电机的输出范围，使车载充电机实现超低压甚至零伏充电。
附图说明
图1表示本发明的车载充电机输出电压的调节方法的流程图；
图2表示本发明的车载充电机输出电压的调节方法的原理图；
图3表示本发明的图1中步骤13的具体流程示意图；
图4表示本发明的车载充电机输出电压的调节装置的结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种车载充电机输出电压的调节方法，包括：
步骤11、根据待充电电池的当前电压，确定车载充电机的标定输出电压；
步骤12、获取车载充电机的实际输出电压；
步骤13、根据所述车载充电机的标定输出电压与实际输出电压之间的电压偏差值，确定所述车载充电机的电压调节方式；
步骤14、采用所确定的电压调节方式，对所述车载充电机的实际输出电压进行调节，其中所述电压调节方式为开关频率调节或脉宽调节。
该实施例中，由于实际输出电压约等于电池电压时，才能给电池充电，所以需要根据电池电压值确定标定输出电压，并使实际输出电压达到标定输出电压的设设定值，才能实现给电池充电。以车载充电机的标定输出电压与实际输出电压的电压偏差作为判断条件，在所述电压偏差大于零时，控制充电机的开关频率降低，从而使实际输出电压增大；在所述电压偏差小于零时，根据开关频率是否达到最大值判断调节开关频率还是开关的脉冲宽度，若开关频率未达到最大值，则控制充电机的开关频率增大，从而使实际输出电压降低；若开关频率已经达到最大值，则控制开关的脉冲宽度减小，从而降低实际输出电压，直至到达电压偏差为零的稳定点，实现车载充电机给电池充电。
该调节方法的具体实现过程如图2所示，实现车载充电机的实际输出电压Uo调节的控制器可以为PI调节器或PID调节器，调节器根据标定输出电压Uref与实际输出电压Uo之间的电压偏差，向车载充电机的控制电路输出控制信号，驱动控制电路中的开关管的频率或脉冲宽度增大或减小，从而实现实际输出电压Uo达到标定输出电压Uref的设定值。
该方案将频率调节与脉冲宽度调节相结合，能够拓宽车载充电机的输出范围，保证在电池电压很低时也能实现充电，避免了因电池电压较低不能充电造成永久失效。
具体地，所述车载充电机的标定输出电压为待充电电池电压与一预设值之和。
该实施例中，由于车载充电机的实际输出电压与电池电压的差值在预设范围内才能实现充电，需要根据电池管理系统获取的电池电压确定车载充电机的输出电压标定值，保证调节后实际输出电压到达标定输出电压值时，能够实现给电池供电。
具体地，如图3所示，步骤13包括：
步骤131、若所述电压偏差值大于零，则确定所述电压调节方式为降低所述车载充电机的开关频率；
该实施例中，车载充电机的输出电压随开关频率变化而变化，当开关频率增大时，输出电压降低，反之，输出电压升高。当电压偏差大于零时，证明实际输出电压小于标定输出电压，即小于当前电池电压，控制开关频率降低，则实现车载充电机的实际输出电压升高，在实际输出电压到达标定输出电压值时，即可实现给电池充电。
步骤132、若所述电压偏差值小于零，则进一步监测所述车载充电机的当前开关频率，根据所述当前开关频率确定所述电压调节方式。
该实施例中，电压偏差小于零，说明车载充电机的实际输出电压大于标定输出电压，即大于当前电池电压，需要降低实际输出电压值。虽然升高开关频率可以使实际输出电压降低，但是由于开关损耗的限制，实际应用中开关频率不能无限提高，通常存在最大值，所以需要将开关频率调节与脉宽调节相结合。
具体地，步骤132包括：
步骤1321、若所述车载充电机的当前开关频率小于设定最大值，则确定所述电压调节方式为增大所述车载充电机的开关频率；
步骤1322、若所述车载充电机的当前开关频率等于设定最大值，则确定所述电压调节方式为减小所述车载充电机的开关脉冲宽度。
该实施例中，在车载充电机的开关频率达到最大值时，电压偏差仍小于零，则保持开关频率不变，调节开关的脉冲宽度，使脉宽减小，则开关的占空比减小，所述开关的占空比为开关的脉宽与每个脉冲周期的比值，则车载充电机的实际输出电压减小，达到标定输出电压值时，可以实现给电池供电。
如图4所示，本发明的实施例还提供了一种车载充电机输出电压的调节装置，包括：
设置模块41，用于根据待充电电池的当前电压，确定车载充电机的标定输出电压；
获取模块42，用于获取车载充电机的实际输出电压；
确定模块43，用于根据所述车载充电机的标定输出电压与实际输出电压之间的电压偏差值，确定所述车载充电机的电压调节方式；
控制模块44，用于采用所确定的电压调节方式，对所述车载充电机的实际输出电压进行调节，其中所述电压调节方式为开关频率调节或脉宽调节。
该实施例中，由于实际输出电压约等于电池电压时，才能给电池充电，所以需要根据电池电压值确定标定输出电压，并使实际输出电压达到标定输出电压的设设定值，才能实现给电池充电。以车载充电机的标定输出电压与实际输出电压的电压偏差作为判断条件，在所述电压偏差大于零时，控制充电机的开关频率降低，从而使实际输出电压增大；在所述电压偏差小于零时，根据开关频率是否达到最大值判断调节开关频率还是开关的脉冲宽度，若开关频率未达到最大值，则控制充电机的开关频率增大，从而使实际输出电压降低；若开关频率已经达到最大值，则控制开关的脉冲宽度减小，从而降低实际输出电压，直至到达电压偏差为零的稳定点，实现车载充电机给电池充电。
该调节装置调节输出电压的具体实现过程如图2所示，实现车载充电机的实际输出电压Uo调节的控制器可以为PI调节器或PID调节器，调节器根据标定输出电压Uref与实际输出电压Uo之间的电压偏差，向车载充电机的控制电路输出控制信号，驱动控制电路中的开关管的频率或脉冲宽度增大或减小，从而实现实际输出电压Uo达到标定输出电压Uref的设定值。
该方案将频率调节与脉冲宽度调节相结合，能够拓宽车载充电机的输出范围，保证在电池电压很低时也能实现充电，避免了因电池电压较低不能充电造成永久失效。
具体地，所述车载充电机的标定输出电压为待充电电池电压与一预设值之和。
该实施例中，由于车载充电机的实际输出电压与电池电压的差值在预设范围内才能实现充电，需要根据电池管理系统获取的电池电压确定车载充电机的输出电压标定值，保证调节后实际输出电压到达标定输出电压值时，能够实现给电池供电。
本发明的上述实施例中，所述确定模块43包括：
第一确定单元431，用于若所述电压偏差值大于零，则确定所述电压调节方式为降低所述车载充电机的开关频率；
该实施例中，车载充电机的输出电压随开关频率变化而变化，当开关频率增大时，输出电压降低，反之，输出电压升高。当电压偏差大于零时，证明实际输出电压小于标定输出电压，即小于当前电池电压，控制开关频率降低，则实现车载充电机的实际输出电压升高，在实际输出电压到达标定输出电压值时，即可实现给电池充电。
第二确定单元432，用于若所述电压偏差值小于零，则进一步监测所述车载充电机的当前开关频率，根据所述当前开关频率确定所述电压调节方式。
该实施例中，电压偏差小于零，说明车载充电机的实际输出电压大于标定输出电压，即大于当前电池电压，需要降低实际输出电压值。虽然升高开关频率可以使实际输出电压降低，但是由于开关损耗的限制，实际应用中开关频率不能无限提高，通常存在最大值，所以需要将开关频率调节与脉宽调节相结合。
具体地，所述第二确定单元432包括：
第一确定子单元4321，用于若所述车载充电机的当前开关频率小于设定最大值，则确定所述电压调节方式为增大所述车载充电机的开关频率；
第二确定子单元4322，用于若所述车载充电机的当前开关频率等于设定最大值，则确定所述电压调节方式为减小所述车载充电机的开关脉冲宽度。
该实施例中，在车载充电机的开关频率达到最大值时，电压偏差仍小于零，则保持开关频率不变，调节开关的脉冲宽度，使脉宽减小，则开关的占空比减小，所述开关的占空比为开关的脉宽与每个脉冲周期的比值，则车载充电机的实际输出电压减小，达到标定输出电压值时，可以实现给电池供电。
需要说明的是，该车载充电机输出电压的调节装置是与上述个体推荐方法对应的装置，上述方法实施例中所有实现方式均适用于该装置的实施例中，也能达到相同的技术效果。
本发明的实施例还提供了一种电动汽车，包括车载充电机，还包括上述的车载充电机输出电压的调节装置。
本发明的该实施例，将频率调节与脉宽调节相结合，使电池在低压条件下，也能通过车载充电机实现充电，拓宽了车载充电机的输出范围，使车载充电机实现超低压甚至零伏充电。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种车载充电机输出电压的调节方法，其特征在于，包括：
根据待充电电池的当前电压，确定车载充电机的标定输出电压；
获取车载充电机的实际输出电压；
根据所述车载充电机的标定输出电压与实际输出电压之间的电压偏差值，确定所述车载充电机的电压调节方式；
采用所确定的电压调节方式，对所述车载充电机的实际输出电压进行调节，其中所述电压调节方式为开关频率调节或脉宽调节；
根据所述车载充电机的标定输出电压与实际输出电压之间的电压偏差值，确定所述车载充电机的电压调节方式的步骤包括：
若所述电压偏差值大于零，则确定所述电压调节方式为降低所述车载充电机的开关频率；
若所述电压偏差值小于零，则进一步监测所述车载充电机的当前开关频率，根据所述当前开关频率确定所述电压调节方式。
2.根据权利要求1所述的车载充电机输出电压的调节方法，其特征在于，所述车载充电机的标定输出电压为待充电电池电压与一预设值之和。
3.根据权利要求1所述的车载充电机输出电压的调节方法，其特征在于，所述监测所述车载充电机的当前开关频率，根据所述当前开关频率确定所述电压调节方式的步骤包括：
若所述车载充电机的当前开关频率小于设定最大值，则确定所述电压调节方式为增大所述车载充电机的开关频率；
若所述车载充电机的当前开关频率等于设定最大值，则确定所述电压调节方式为减小所述车载充电机的开关脉冲宽度。
4.一种车载充电机输出电压的调节装置，其特征在于，包括：
设置模块，用于根据待充电电池的当前电压，确定车载充电机的标定输出电压；
获取模块，用于获取车载充电机的实际输出电压；
确定模块，用于根据所述车载充电机的标定输出电压与实际输出电压之间的电压偏差值，确定所述车载充电机的电压调节方式；
控制模块，用于采用所确定的电压调节方式，对所述车载充电机的实际输出电压进行调节，其中所述电压调节方式为开关频率调节或脉宽调节；
所述确定模块包括：
第一确定单元，用于若所述电压偏差值大于零，则确定所述电压调节方式为降低所述车载充电机的开关频率；
第二确定单元，用于若所述电压偏差值小于零，则进一步监测所述车载充电机的当前开关频率，根据所述当前开关频率确定所述电压调节方式。
5.根据权利要求4所述的车载充电机输出电压的调节装置，其特征在于，所述车载充电机的标定输出电压为待充电电池电压与一预设值之和。
6.根据权利要求4所述的车载充电机输出电压的调节装置，其特征在于，所述第二确定单元包括：
第一确定子单元，用于若所述车载充电机的当前开关频率小于设定最大值，则确定所述电压调节方式为增大所述车载充电机的开关频率；
第二确定子单元，用于若所述车载充电机的当前开关频率等于设定最大值，则确定所述电压调节方式为减小所述车载充电机的开关脉冲宽度。
7.一种电动汽车，包括车载充电机，其特征在于，还包括权利要求4～6任一项所述的车载充电机输出电压的调节装置。
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