CN110549889A - 车载充电器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种车载充电器及其控制方法，包括：控制器，分别与控制器连接的交直流变换器以及双向直流变换器，与双向直流变换器连接的车载电池，控制器，用于在交直流变换器与交流源连接时，根据第一预设电压和交直流变换器上一输出的第一反馈电压得到第一电压控制参数，并根据第一电压控制参数控制交直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为第一预设电压，通过控制双向直流变压器以对车载电池进行充电；在交直流变换器与负载连接时，根据第二预设电压和双向直流变换器上一输出的第二反馈电压得到第二电压控制参数，并根据第二电压控制参数控制双向直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为第二预设电压，通过控制交直流变换器以对负载进行充电。

Description

车载充电器及其控制方法

技术领域

本公开涉及车载充电器技术领域，具体地，涉及一种车载充电器及其控制方法。

背景技术

车载充电器是电动汽车上的重要部件，例如，可用于车载电池充电，现有技术中，在控制车载电池充电时，车载充电器连接的电源是交流电，如220V交流电，车载电池的充电电流是直流电，车载充电器内置有车载控制电路，在车载电池充电时，通过控制车载控制电路中交直流变换器将输入的交流电转换为恒流的直流电，用于车载电池充电。但是，该交直流变换器不能控制直流侧的电压，使得直流侧的电压适用范围窄，交流侧的电子器件承受的共模电压高，导致系统的抗干扰能力弱。

发明内容

本公开的目的是提供一种车载充电器及其控制方法。

为了实现上述目的，根据本公开实施例的第一方面，提供一种车载充电器，包括：控制器，分别与所述控制器连接的交直流变换器以及双向直流变换器，与所述双向直流变换器连接的车载电池，所述交直流变换器与所述双向直流变换器连接；所述控制器，用于在所述交直流变换器与交流源连接时，根据第一预设电压和所述交直流变换器上一输出的第一反馈电压得到第一电压控制参数，并根据所述第一电压控制参数控制所述交直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为所述第一预设电压，通过控制所述双向直流变压器以对所述车载电池进行充电；在所述交直流变换器与负载连接时，根据第二预设电压和所述双向直流变换器上一输出的第二反馈电压得到第二电压控制参数，并根据所述第二电压控制参数控制所述双向直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为所述第二预设电压，通过控制所述交直流变换器以对所述负载进行充电。

可选地，所述第一电压控制参数包括占空比；

所述控制器用于将所述第一预设电压和所述第一反馈电压进行比较得到第一偏差电压，将所述第一偏差电压通过第一电压调节算法得到参考电流，并根据所述参考电流与所述交直流变换器上一输出的第一反馈电流比较后得到第一偏差电流，根据所述第一偏差电流通过第一电流调节算法得到第一调节参数，并将所述第一调节参数调节后得到所述占空比。

可选地，所述控制器，用于控制所述交直流变换器将所述交流源输出的交流电转换为直流电；所述交直流变换器，用于将转换后的所述直流电输出至所述双向直流变换器；

所述控制器，还用于获取第一预设电流和所述双向直流变换器上一输出的第二反馈电流，根据所述第一预设电流和所述第二反馈电流得到电流控制参数，并根据所述电流控制参数控制所述双向直流变换器将当前输出电流的电流值稳定为用于所述车载电池充电的所述第一预设电流。

可选地，所述电流控制参数包括第一脉冲宽度调制PWM频率；

所述控制器，用于将所述第一预设电流和所述第二反馈电流比较后得到第二偏差电流，根据所述第二偏差电流通过第二电流调节算法得到第二调节参数，并将所述第二调节参数调节后得到所述第一PWM频率。

可选地，所述第二电压控制参数包括第二PWM频率；

所述控制器，用于将所述第二预设电压和所述第二反馈电压比较后得到第二偏差电压，根据所述第二偏差电压通过第二电压调节算法得到第三调节参数，并将所述第三调节参数调节后得到所述第二PWM频率。

可选地，所述控制器，用于控制所述交直流变换器将输入的直流电逆变为用于为所述负载供电的交流电。

所述交直流变换器包括：第一双向H桥，所述第一双向H桥包括第一控制开关管、第二控制开关管、第三控制开关管以及第四控制开关管，所述第一控制开关管和所述第二控制开关管之间存在第一节点，所述第三控制开关管和所述第四控制开关管之间存在第二节点，所述第一控制开关管和所述第三控制开关管之间存在第三节点，所述第二控制开关管和所述第四控制开关管之间存在第四节点，所述第一节点和所述第二节点用于连接所述交流源或所述负载，所述第三节点和所述第四节点用于连接所述双向直流变化器。

可选地，所述双向直流变换器包括隔离式双向直流变换器。

可选地，在所述车载充电器工作于高电压环境时，所述双向直流变换器包括：第二双向H桥，与所述第二双向H桥连接的第一变压器，以及与所述第一变压器连接的第三双向H桥；

所述第二双向H桥包括第五控制开关管、第六控制开关管、第七控制开关管以及第八控制开关管，所述第五控制开关管和所述第六控制开关管之间存在第五节点，所述第七控制开关管和所述第八控制开关管之间存在第六节点，所述第五控制开关管和所述第七控制开关管之间存在第七节点，所述第六控制开关管和所述第八控制开关管之间存在第八节点，其中，所述第七节点和所述第八节点用于连接所述交直流变换器，所述第五节点和所述第六节点用于连接所述第一变压器的一边；

所述第三双向H桥包括第九控制开关管、第十控制开关管、第十一控制开关管以及第十二控制开关管，所述第九控制开关管和所述第十控制开关管之间存在第九节点，所述第十一控制开关管和所述第十二控制开关管之间存在第十节点，所述第九控制开关管和所述第十一控制开关管之间存在第十一节点，所述第十控制开关管和所述第十二控制开关管之间存在第十二节点，其中，所述第九节点和所述第十节点用于连接所述第一变压器的另一边，所述第十一节点和所述第十二节点用于连接所述车载电池。

可选地，在所述车载充电器工作于低电压环境时，所述双向直流变换器包括：第四双向H桥，与所述第四双向H桥连接的第二变压器，以及与所述第二变压器连接的控制开关组件；

所述第四双向H桥包括第十三控制开关管、第十四控制开关管、第十五控制开关管以及第十六控制开关管，所述第十三控制开关管和所述第十四控制开关管之间存在第十三节点，所述第十五控制开关管和所述第十六控制开关管之间存在第十四节点，所述第十三控制开关管和所述第十五控制开关管之间存在第十五节点，所述第十四控制开关管和所述第十六控制开关管之间存在第十六节点，其中，所述第十五节点和所述第十六节点用于连接所述交直流变换器，所述第十三节点和第十四节点用于连接所述第二变压器的一边；

所述第二变压器的另一边包括第一磁感线和第二磁感线，所述控制开关组件包括第十七控制开关管、第十八控制开关管，其中，所述第一磁感线的正极连接所述第十七控制开关管的一端，所述第一磁感线的负极与所述第二磁感线的正极连接，所述第二磁感线的负极连接所述第十八控制开关管的一端，所述第一磁感线的负极与所述第二磁感线的正极之间存在第十七节点，所述第十七控制开关管和所述第十八控制开关管之间存在第十八节点，所述第十七节点和所述第十八节点用于连接所述车载电池。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种车载充电器的控制方法，车载充电器包括控制器，分别与所述控制器连接的交直流变换器以及双向直流变换器，与所述双向直流变换器连接的车载电池，所述交直流变换器与所述双向直流变换器连接，所述方法应用于控制器，包括：

在所述交直流变换器与交流源连接时，获取第一预设电压和所述交直流变换器上一输出的第一反馈电压；根据所述第一预设电压和所述第一反馈电压得到第一电压控制参数；并根据所述第一电压控制参数控制所述交直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为所述第一预设电压，通过控制所述双向直流变压器以对所述车载电池进行充电；

在所述交直流变换器与负载连接时，获取第二预设电压和所述双向直流变换器上一输出的第二反馈电压；根据所述第二预设电压和所述第二反馈电压得到第二电压控制参数，并根据所述第二电压控制参数控制所述双向直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为所述第二预设电压，通过控制所述交直流变换器以对所述负载进行充电。

可选地，所述第一电压控制参数包括占空比，所述根据所述第一预设电压和所述第一反馈电压得到第一电压控制参数包括：将所述第一预设电压和所述第一反馈电压进行比较得到第一偏差电压，将所述第一偏差电压通过第一电压调节算法得到参考电流，并根据所述参考电流与所述交直流变换器上一输出的第一反馈电流比较后得到第一偏差电流，根据所述第一偏差电流通过第一电流调节算法得到第一调节参数，并将所述第一调节参数调节后得到所述占空比。

可选地，在所述通过控制所述双向直流变换器以对所述车载电池进行充电前，还包括：

控制所述交直流变换器将所述交流源输出的交流电转换为直流电；通过所述交直流变换器将转换后的所述直流电输出至所述双向直流变换器；

所述通过控制所述双向直流变换器以对所述车载电池进行充电包括：

获取第一预设电流和所述双向直流变换器上一输出的第二反馈电流，并根据所述第一预设电流和所述第二反馈电流得到电流控制参数，并根据所述电流控制参数控制所述双向直流变换器将当前输出电流的电流值稳定为用于所述车载电池充电的所述第一预设电流。

可选地，所述电流控制参数包括第一PWM频率，所述根据所述第一预设电流和所述第二反馈电流得到电流控制参数包括：

将所述第一预设电流和所述第二反馈电流比较后得到第二偏差电流，根据所述第二偏差电流通过第二电流调节算法得到第二调节参数，并将所述第二调节参数调节后得到所述第一PWM频率。

可选地，所述第二电压控制参数包括第二PWM频率；所述根据所述第二预设电压和所述第二反馈电压得到第二电压控制参数包括：

将所述第二预设电压和所述第二反馈电压比较后得到第二偏差电压，根据所述第二偏差电压通过第二电压调节算法得到第三调节参数，并将所述第三调节参数通过第三PWM控制器调节后得到所述第二PWM频率。

可选地，所述通过控制所述双向直流变换器以对所述负载进行充电包括：

控制所述交直流变换器将输入的直流电逆变为用于为所述负载供电的交流电。

通过上述技术方案，控制器在所述交直流变换器与交流源连接时，根据第一预设电压和所述交直流变换器上一输出的第一反馈电压得到第一电压控制参数，并根据所述第一电压控制参数控制所述交直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为所述第一预设电压，通过控制所述双向直流变压器以对所述车载电池进行充电；在所述交直流变换器与负载连接时，根据第二预设电压和所述双向直流变换器上一输出的第二反馈电压得到第二电压控制参数，并根据所述第二电压控制参数控制所述双向直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为所述第二预设电压，通过控制所述交直流变换器以对所述负载进行充电，这样，实现了对电路中的电压进行灵活控制，增加电压的适用范围，提高系统的抗干扰能力。另外，由于本公开增加了双向直流变换器，该双向直流变换器具有隔离作用，能够将交流电和直流电隔离开，避免了交流电路和直流电路相互干扰。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性示出的现有技术中车载充电器的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种车载充电器的结构示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种获取第一电压控制参数的算法流程图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种获取电流控制参数的算法流程图；

图5是根据一示例性示出的一种车载充电器的拓扑图；

图6是根据一示例性示出的另一种车载充电器的拓扑图；

图7是根据一示例性实施例示出的一种车载充电器的控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在对本公开的内容进行说明之前，首先对本公开的应用场景进行说明。

图1是根据一示例性示出的现有技术中车载充电器的结构示意图，如图1所示，该车载充电器包括控制器，分别与该控制器连接的交直流变换器，其中，交直流变换器的两端分别连接交流源和车载电池。在车载电池充电时，控制器控制交直流变换器将输入的交流电转换为恒流的直流电，控制车载电池充电。显然，现有技术中的车载充电器未对直流侧的电压进行控制，使得直流侧的电压适用范围窄，交流侧的电子器件承受的共模电压高，导致系统的抗干扰能力弱。

为解决现有技术中的直流侧电压适用范围窄，交流侧的电子器件承受的共模电压高，导致系统的抗干扰能力弱的问题，本公开提供一种车载充电器及其控制方法，在交直流变换器与交流源连接时，通过控制器根据第一预设电压和该交直流变换器上一输出的第一反馈电压得到第一电压控制参数，并根据该第一电压控制参数控制该交直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为该第一预设电压，以实现对电路中的电压进行灵活控制，增加电压的适用范围，提高系统的抗干扰能力，另外，由于本公开增加了双向直流变换器，通过控制双向直流变压器以对车载电池充电，且该双向直流变换器具有隔离作用，能够将交流电和直流电隔离开，避免了交流电路和直流电路相互干扰此外，在该交直流变换器与负载连接时，同样可以通过该交直流变换器和该双向直流变换器对该负载进行充电。

下面通过具体的实施例对本公开的内容进行详细说明。

图2是根据一示例性实施例示出的一种车载充电器的结构示意图，如图2所示，该车载充电器包括：控制器，分别与该控制器连接的交直流变换器以及双向直流变换器，与该双向直流变换器连接的车载电池，该交直流变换器与该双向直流变换器连接；该控制器，用于在该交直流变换器与交流源连接时，根据第一预设电压和该交直流变换器上一输出的第一反馈电压得到第一电压控制参数，并根据该第一电压控制参数控制该交直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为该第一预设电压，通过控制该双向直流变换器以对该车载电池进行充电；在该交直流变换器与负载连接时，根据第二预设电压和该双向直流变换器上一输出的第二反馈电压得到第二电压控制参数，并根据该第二电压控制参数控制该双向直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为该第二预设电压，通过控制该交直流变换器以对该负载进行充电。

相比于现有技术，本公开通过增加双向直流变换器，实现对交流电和直流电进行隔离，避免了交流电路和直流电路相互干扰，影响系统稳定性。此外，控制器根据该第一电压控制参数控制交直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为第一预设电压，能够保证车载充电器工作电压的稳定，同时实现了对车载充电器中电压的灵活控制，可提高系统的抗干扰能力。

可选地，该双向直流变换器包括隔离式双向直流变换器，如隔离式双向全桥DC-DC(Direct Current-Direct Current，直流-直流)变换器。

在实际应用中，本公开中的车载充电器可包括两种应用场景，场景一：在交直流变换器接入交流源，双向直流变换器连接车载电池时，控制器通过控制交直流变换器和双向直流变换器以对车载电池充电，该交流源可以为车载电池的充电电源。场景二：在交直流变换器接入负载，双向直流变换器连接车载电池时，控制器通过控制双向直流变换器和交直流变换器以对车载电池放电，即对该负载进行充电，该车载电池相当于负载的供电电源。下面分别对场景一和场景二的内容进一步说明。

场景一：在交直流变换器接入交流源，双向直流变换器连接车载电池时，控制器控制车载电池充电。

在本实施例中，该控制器，用于获取第一预设电压和该交直流变换器上一输出的第一反馈电压，并根据该第一预设电压和该第一反馈电压得到第一电压控制参数，并根据该第一电压控制参数控制该交直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为该第一预设电压，这样，控制器控制该交直流变换器将交流源输出的交流电转换为直流电，从而使得该交直流变换器将转换后的该直流电输出至该双向直流变换器，以便通过控制该双向直流变换器以对该车载电池进行充电。

该第一电压控制参数包括占空比，获取该占空比的过程如图3所示，该控制器用于将该第一预设电压和该第一反馈电压进行比较得到第一偏差电压，将该第一偏差电压通过第一电压调节算法得到参考电流，并根据该参考电流与该交直流变换器上一输出的第一反馈电流比较后得到第一偏差电流，根据该第一偏差电流通过第一电流调节算法得到第一调节参数，并将该第一调节参数调节后得到该占空比，图3中的电压环用于将该第一偏差电压进行第一电压调节算法的运算得到参考电流，图3中的电流环用于将该第一偏差电流进行第一电流调节算法的运算得到第一调节参数，这样，通过电压环和电流环实现了交流电到直流电的转换。

示例地，该第一电压调节算法、第一电流调节算法可以包括PID(Proportion-Integral-Derivative，比例-积分-微分)控制算法、模糊PID控制算法等。通过第一电压调节算法对第一偏差电压进行一次调节，并结合第一电流调节算法对第一偏差电流进行二次调节，以保证输出的占空比的准确性，提高控制器对交直流变换器的控制精度。

在得到占空比后，控制器根据该占空比控制交直流变换器，如控制交直流变换器中的MOS管开通或关断，或者是IGBT管开通或关断，以减小第一偏差电压，使交直流变换器的输出电压始终稳定为第一预设电压，保证车载充电器中被控电压的稳定。

该控制器还用于获取第一预设电流和该双向直流变换器上一输出的第二反馈电流，并根据该第一预设电流和该第二反馈电流得到电流控制参数，并根据该电流控制参数控制该双向直流变换器将当前输出电流的电流值稳定为用于该车载电池充电的该第一预设电流。

在一种可能的实现方式中，该电流控制参数包括第一PWM(脉冲宽度调制；PulseWidth Modulation)频率，如图4所示，可以通过以下方式获取该第一PWM频率，该控制器，用于将该第一预设电流和该第二反馈电流比较后得到第二偏差电流，根据该第二偏差电流通过第二电流调节算法得到第二调节参数，并将该第二调节参数调节后得到该第一PWM频率，其中，该图4中的电流环用于根据该第二偏差电流进行第二电流调节算法的运算得到第二调节参数。

通常，PWM的控制参数包括频率和占空比，本实施例是将频率(相当于第一PWM频率)作为车载充电器的电流控制参数，由于频率作为可控的变量，则可将PWM的占空比设置为定值，如0.5。下文中的第二PWM频率可参照该解释说明，本公开不再赘述。

第二电流调节算法可包括PID控制算法、模糊PID控制算法等，通过第二电流调节算法对第二偏差电流进行调节，以保证得到的第一PWM频率的准确性，提高后续车载充电电路的控制精度。

在得到该第一PWM频率后，控制器根据该第一PWM频率控制双向直流变换器，如控制双向直流变换器中的MOS管的开通或关断，或者是IGBT管的开通或关断，减小第二偏差电流，使双向直流变换器输出直流电的电流值稳定为第一预设电流，保证车载电池充电电流的稳定性。

由于本公开能够通过控制器将交直流变换器输出电压的电压值稳定为第一预设电压，且在控制车载电池充电时，能够控制交直流变换器将输入的交流电转换直流电输出，此时，该交直流变换器输出的是一个恒压的直流电，相当于为车载电池充电提供了一个直流稳压源，有利于提高车载电池充电的稳定性。同时，也实现了对直流侧电压的可控性，增加了直流侧电压的适用范围，有利于提高系统的抗干扰能力，并在通过控制器控制交直流变换器输出一个恒压的直流电之后，控制双向直流变换器输出直流电的电流值稳定为第一预设电流，控制车载电池进行恒流充电，提高车载电池充电的速率。

场景二：在交直流变换器接入负载，双向直流变换器连接车载电池时，控制器控制车载电池放电。

在本实施例中，该控制器，用于获取第二预设电压和该双向直流变换器上一输出的第二反馈电压，并根据该第二预设电压和该第二反馈电压得到第二电压控制参数，并根据该第二电压控制参数控制该双向直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为该第二预设电压，通过控制该交直流变换器将输入的直流电转换为输出的用于为负载供电的交流电。

由于双向直流变换器的输入和输出均是直流电，且能够通过控制器控制双向直流变换器将输出的直流电的电压值稳定为第二预设电压，因此，该双向直流变换器输出的是恒压的直流电，相当于为负载供电提供了一个直流稳压源，有利于后续中控制负载工作电压的稳定。其次，控制器控制交直流变换器将输入的直流电转换为交流电输出的同时，能够控制交直流变换器将输出电压的电压值稳定为第一预设电压，如220V，保证了向负载进行稳压供电，可提高负载工作的稳定性。同时，也实现了对交流侧电压的可控性，增加交流侧电压的适用范围，提高系统的抗干扰性能。

其中，该第二电压控制参数包括第二PWM频率；该控制器，用于将该第二预设电压和该第二反馈电压比较后得到第二偏差电压，根据该第二偏差电压通过第二电压调节算法得到第三调节参数，并将该第三调节参数调节后得到该第二PWM频率。

该第二电压调节算法可包括PID控制算法、模糊PID控制算法等，通过第二电压调节算法对第二偏差电压进行调节，以保证得到的第二PWM频率的准确性，提高后续车载充电电路的控制精度。

在得到该第二PWM频率后，控制器根据该第二PWM频率控制双向直流变换器，如控制双向直流变换器中的MOS管的开通或关断，或者是IGBT管的开通或关断，减小第二偏差电压，使双向直流变换器输出电压的电压值稳定为第二预设电压，保证车载电池充电电流的稳定性。

需要说明的是，考虑到双向直流变换器中电子器件(如二极管)允许通过最大电压不同，而车载充电器可能会工作在高电压中，如200V以上的电压，如果双向直流变换器中的电子器件允许的最大电压低于高电压的电压值，可能会损坏双向直流变换器中的电子器件。本公开提供两种车载充电器拓扑图为实际应用提供参考，图5是根据一示例性示出的一种车载充电器的拓扑图，图6是根据一示例性示出的另一种车载充电器的拓扑图。图5和图6中的第一控制开关管至第四控制开关管T1～T4组成的电路为本公开中的交直流变换器，通过控制器控制T1、T2、T3、T4能够实现控制交直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为第一预设电压。图5中的第五控制开关管至第十二控制开关管Q1～Q8连接组成的电路，或者图6中的第十三控制开关管至第十八控制开关管P1～P6连接组成的电路为本公开中的双向直流变换器，通过控制器控制Q1～Q8中的控制开关管，或者控制P1～P6中的控制开关管能够实现控制双向直流变换器将当前输出电流的电流值稳定为用于车载电池充电的第一预设电流，或者将当前输出电压的电压值稳定为第二预设电压。但是，图5中双向直流变换器耐压性比较高，它能够工作于高电压中，因此当车载充电器需工作于高电压环境时，则可选择图5中的车载充电器。而图6中的双向直流变换器耐压性比较低，如可允许的电压范围为48～110V，因此当车载充电器工作于低电压环境时，则可选择图6中的车载充电器。本公开只是举例说明，并限于上述两种车载充电器。

下面对该车载充电器的电路的拓扑结构进行详细描述：

如图5或者如图6所示，该交直流变换器包括：第一双向H桥，该第一双向H桥包括第一控制开关管T1、第二控制开关管T2、第三控制开关管T3以及第四控制开关管T4，该第一控制开关管T1和该第二控制开关管T2之间存在第一节点，该第三控制开关管T3和该第四控制开关管T4之间存在第二节点，该第一控制开关管T1和该第三控制开关管T3之间存在第三节点，该第二控制开关管T2和该第四控制开关管T4之间存在第四节点，该第一节点和该第二节点用于连接该交流源或该负载，该第三节点和该第四节点用于连接该双向直流变化器，该第二节点可以通过第一电感L1与该交流电源或该负载的正极相连，该第一节点可以通过第二电感L2与该交流源或该负载的负极相连，电阻R与第一电容C1串联后与该交流源或该负载并联，该第三节点和该第四节点之间连接有第二电容C2。

如图5所示，在该车载充电器工作于高电压环境时，该双向直流变换器包括：第二双向H桥和第三双向H桥，与该第二双向H桥连接的第一变压器，以及与该第一变压器连接的第三双向H桥；该第二双向H桥包括第五控制开关管Q1、第六控制开关管Q2、第七控制开关管Q3以及第八控制开关管Q4，该第五控制开关管Q1和该第六控制开关管Q2之间存在第五节点，该第七控制开关管Q3和该第八控制开关管Q4之间存在第六节点，该第五控制开关管Q1和该第七控制开关管Q3之间存在第七节点，该第六控制开关管Q2和该第八控制开关管Q4之间存在第八节点，其中，该第七节点和该第八节点用于连接该交直流变换器，例如，该第七节点可以与该交直流变换器的第三节点连接，该第八节点可以与该交直流变换器的第四节点连接，该第五节点和该第六节点用于连接该第一变压器的一边，该第五节点与该第一变压器之间串联有第三电感L3，该第六节点与该第一变压器之间串联有第四电容C3；该第三双向H桥包括第九控制开关管Q5、第十控制开关管Q6、第十一控制开关管Q7以及第十二控制开关管Q8，该第九控制开关管Q5和该第十控制开关管Q6之间存在第九节点，该第十一控制开关管Q7和该第十二控制开关管Q8之间存在第十节点，该第九控制开关管Q5和该第十一控制开关管Q7之间存在第十一节点，该第十控制开关管Q6和该第十二控制开关管Q8之间存在第十二节点，其中，该第九节点和该第十节点用于连接该第一变压器的另一边，该第十节点和该第一变压器之间串联有第四电容C4，该第十一节点和该第十二节点用于连接该车载电池，并且在该车载电池的两侧并联有第五电容C5。

如图6所示，在该车载充电器工作于低电压环境时，该双向直流变换器包括：第四双向H桥，与该第四双向H桥连接的第二变压器，以及与该第二变压器连接的控制开关组件；该第四双向H桥包括第十三控制开关管P1、第十四控制开关管P2、第十五控制开关管P3以及第十六控制开关管P4，该第十三控制开关管P1和该第十四控制开关管P2之间存在第十三节点，该第十五控制开关管P3和该第十六控制开关管P4之间存在第十四节点，该第十三控制开关管P1和该第十五控制开关管P3之间存在第十五节点，该第十四控制开关管P2和该第十六控制开关管P4之间存在第十六节点，其中，该第十五节点和该第十六节点用于连接该交直流变换器，例如，该十五节点可以与该交直流变换器的第三节点连接，该第十六节点可以与该交直流变换器的第四节点连接；该第十三节点和第十四节点用于连接该第二变压器的一边，例如，该十三节点与该第二变压器一边的正极之间连接有第四电感L4，该第十四节点与该第二变压器一边的负极之间连接有第六电容C6；该第二变压器的另一边包括第一磁感线和第二磁感线，该控制开关组件包括第十七控制开关管P5、第十八控制开关管P6，其中，该第一磁感线的正极连接该第十七控制开关管P5的一端，该第一磁感线的负极与该第二磁感线的正极连接，该第二磁感线的负极连接该第十八控制开关管P6的一端，该第一磁感线的负极与该第二磁感线的正极之间存在第十七节点，该第十七控制开关管和该第十八控制开关管之间存在第十八节点，该第十七节点和该第十八节点用于连接该车载电池，具体地，该十七节点连接至该车载电池的负极，该第十八节点连接至该车载电池的正极，并且该车载电池的两端并联有第七电容C7。

通过上述车载充电器，在交直流变换器与交流源连接时，控制器根据第一预设电压和该交直流变换器上一输出的第一反馈电压得到第一电压控制参数，并根据该第一电压控制参数控制该交直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为该第一预设电压，以实现对电路中的电压进行灵活控制，增加电压的适用范围，提高系统的抗干扰能力。另外，由于本公开增加了双向直流变换器，该双向直流变换器具有隔离作用，能够将交流电和直流电隔离开，避免了交流电路和直流电路相互干扰，此外，在该交直流变换器与负载连接时，同样可以通过该交直流变换器和该双向直流变换器对该负载进行充电。

图7是根据一示例性实施例示出的一种车载充电器的控制方法的流程图，如图7所示，车载充电器包括控制器，分别与该控制器连接的交直流变换器以及双向直流变换器，与该双向直流变换器连接的车载电池，该交直流变换器与该双向直流变换器连接，该方法应用于控制器，包括以下步骤。

S701，在该交直流变换器与交流源连接时，获取第一预设电压和该交直流变换器上一输出的第一反馈电压；根据该第一预设电压和该第一反馈电压得到第一电压控制参数；并根据该第一电压控制参数控制该交直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为该第一预设电压，通过控制该双向直流变压器以对该车载电池进行充电。

其中，该第一电压控制参数可包括占空比，在本步骤中，获取第一电压控制参数的一种可能的实现方式是，将该第一预设电压和该第一反馈电压进行比较得到第一偏差电压，将该第一偏差电压通过第一电压调节算法得到参考电流，并根据该参考电流与该交直流变换器上一输出的第一反馈电流比较后得到第一偏差电流，根据该第一偏差电流通过第一电流调节算法得到第一调节参数，并将该第一调节参数调节后得到该占空比。

该第一电压调节算法、第一电流调节算法可包括PID控制算法、模糊PID控制算法等。通过第一电压调节算法对第一偏差电压进行一次调节，并结合第一电流调节算法对第一偏差电流进行二次调节，以保证输出的占空比的准确性，提高控制器对交直流变换器的控制精度。

在得到占空比后，控制器根据该占空比控制交直流变换器，如控制交直流变换器中的MOS管开通或关断，或者是IGBT管开通或关断，以减小第一偏差电压，使交直流变换器的输出电压始终稳定为第一预设电压，保证车载充电器中被控电压的稳定。

在本实施例中一种可能的控制方式是，控制该交直流变换器将输入的交流电转换为输出的直流电；通过该交直流变换器将转换后的该直流电输出至该双向直流变换器；获取第一预设电流和该双向直流变换器上一输出的第二反馈电流，并根据该第一预设电流和该第二反馈电流得到电流控制参数，并根据该电流控制参数控制该双向直流变换器将当前输出电流的电流值稳定为用于该车载电池充电的该第一预设电流。

由于本公开能够通过控制器将交直流变换器输出电压的电压值稳定为第一预设电压，且在控制车载电池充电时，能够控制交直流变换器将输入的交流电转换直流电输出，此时，该交直流变换器输出的是一个恒压的直流电，相当于为车载电池充电提供了一个直流稳压源，有利于提高车载电池充电的稳定性。同时，也实现了对直流侧电压的可控性，增加了直流侧电压的适用范围，有利于提高系统的抗干扰能力。

在通过控制器控制交直流变换器输出一个恒压的直流电之后，控制双向直流变换器输出直流电的电流值稳定为第一预设电流，控制车载电池进行恒流充电，提高车载电池充电的速率。

在一种可实现方式中，该电流控制参数包括第一PWM频率，该根据该第一预设电流和该第二反馈电流得到电流控制参数包括：将该第一预设电流和该第二反馈电流比较后得到第二偏差电流，根据该第二偏差电流通过第二电流调节算法得到第二调节参数，并将该第二调节参数调节后得到该第一PWM频率。

通常，PWM的控制参数包括频率和占空比，本实施例是将频率(相当于第一PWM频率)作为车载充电器的电流控制参数，由于频率作为可控的变量，则可将PWM的占空比设置为定值，如0.5。下文中的第二PWM频率可参照该解释说明，本公开不再赘述。

第二电流调节算法可包括PID控制算法、模糊PID控制算法等，通过第二电流调节算法对第二偏差电流进行调节，以保证得到的第一PWM频率的准确性，提高后续车载充电电路的控制精度。

在得到该第一PWM频率后，控制器根据该第一PWM频率控制双向直流变换器，如控制双向直流变换器中的MOS管的开通或关断，或者是IGBT管的开通或关断，减小第二偏差电流，使双向直流变换器输出直流电的电流值稳定为第一预设电流，保证车载电池充电电流的稳定性。

S702，在该交直流变换器与负载连接时，获取第二预设电压和该双向直流变换器上一输出的第二反馈电压；根据该第二预设电压和该第二反馈电压得到第二电压控制参数，并根据该第二电压控制参数控制该双向直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为该第二预设电压，通过控制该交直流变换器以对该负载进行充电。

由于双向直流变换器的输入和输出均是直流电，且能够通过控制器控制双向直流变换器将输出的直流电的电压值稳定为第二预设电压，因此，该双向直流变换器输出的是恒压的直流电，相当于为负载供电提供了一个直流稳压源，有利于后续中控制负载工作电压的稳定。其次，控制器控制交直流变换器将输入的直流电转换为交流电输出的同时，能够控制交直流变换器将输出电压的电压值稳定为第一预设电压，如220V，保证了向负载进行稳压供电，可提高负载工作的稳定性。同时，也实现了对交流侧电压的可控性，增加交流侧电压的适用范围，提高系统的抗干扰性能。

其中，该第二电压控制参数包括第二PWM频率；根据该第二预设电压和该第二反馈电压得到第二电压控制参数包括：将该第二预设电压和该第二反馈电压比较后得到第二偏差电压，根据该第二偏差电压通过第二电压调节算法得到第三调节参数，并将该第三调节参数调节后得到该第二PWM频率。

该第二电压调节算法可包括PID控制算法、模糊PID控制算法等，通过第二电压调节算法对第二偏差电压进行调节，以保证得到的第二PWM频率的准确性，提高后续车载充电电路的控制精度。

在得到该第二PWM频率后，控制器根据该第二PWM频率控制双向直流变换器，如控制双向直流变换器中的MOS管的开通或关断，或者是IGBT管的开通或关断，减小第二偏差电压，使双向直流变换器输出电压的电压值稳定为第二预设电压，保证车载电池充电电流的稳定性。

通过上述方法，在该交直流变换器与交流源连接时，控制器根据第一预设电压和交直流变换器上一输出的第一反馈电压得到第一电压控制参数，并根据第一电压控制参数控制该交直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为该第一预设电压，以实现对电路中的电压进行灵活控制，增加电压的适用范围，提高系统的抗干扰能力，另外，通过控制双向直流变压器以对车载电池充电，由于本公开增加了双向直流变换器，该双向直流变换器具有隔离作用，能够将交流电和直流电隔离开，避免了交流电路和直流电路相互干扰，此外，在该交直流变换器与负载连接时，可以通过该交直流变换器和该双向直流变换器对该负载进行充电。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (16)

1.一种车载充电器，其特征在于，包括：控制器，分别与所述控制器连接的交直流变换器以及双向直流变换器，与所述双向直流变换器连接的车载电池，所述交直流变换器与所述双向直流变换器连接；

所述控制器，用于在所述交直流变换器与交流源连接时，根据第一预设电压和所述交直流变换器上一输出的第一反馈电压得到第一电压控制参数，并根据所述第一电压控制参数控制所述交直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为所述第一预设电压，通过控制所述双向直流变压器以对所述车载电池进行充电；在所述交直流变换器与负载连接时，根据第二预设电压和所述双向直流变换器上一输出的第二反馈电压得到第二电压控制参数，并根据所述第二电压控制参数控制所述双向直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为所述第二预设电压，通过控制所述交直流变换器以对所述负载进行充电。

2.根据权利要求1所述的车载充电器，其特征在于，所述第一电压控制参数包括占空比；

所述控制器用于将所述第一预设电压和所述第一反馈电压进行比较得到第一偏差电压，将所述第一偏差电压通过第一电压调节算法得到参考电流，并根据所述参考电流与所述交直流变换器上一输出的第一反馈电流比较后得到第一偏差电流，根据所述第一偏差电流通过第一电流调节算法得到第一调节参数，并将所述第一调节参数调节后得到所述占空比。

3.根据权利要求1所述的车载充电器，其特征在于，所述控制器，用于控制所述交直流变换器将所述交流源输出的交流电转换为直流电；所述交直流变换器，用于将转换后的所述直流电输出至所述双向直流变换器；

所述控制器，还用于获取第一预设电流和所述双向直流变换器上一输出的第二反馈电流，根据所述第一预设电流和所述第二反馈电流得到电流控制参数，并根据所述电流控制参数控制所述双向直流变换器将当前输出电流的电流值稳定为用于所述车载电池充电的所述第一预设电流。

4.根据权利要求3所述的车载充电器，其特征在于，所述电流控制参数包括第一脉冲宽度调制PWM频率；

所述控制器，用于将所述第一预设电流和所述第二反馈电流比较后得到第二偏差电流，根据所述第二偏差电流通过第二电流调节算法得到第二调节参数，并将所述第二调节参数调节后得到所述第一PWM频率。

5.根据权利要求1所述的车载充电器，其特征在于，所述第二电压控制参数包括第二PWM频率；

所述控制器，用于将所述第二预设电压和所述第二反馈电压比较后得到第二偏差电压，根据所述第二偏差电压通过第二电压调节算法得到第三调节参数，并将所述第三调节参数调节后得到所述第二PWM频率。

6.根据权利要求5所述的车载充电器，其特征在于，所述控制器，用于控制所述交直流变换器将输入的直流电逆变为用于为所述负载供电的交流电。

7.根据权利要求1所述的车载充电器，其特征在于，所述交直流变换器包括：第一双向H桥，所述第一双向H桥包括第一控制开关管、第二控制开关管、第三控制开关管以及第四控制开关管，所述第一控制开关管和所述第二控制开关管之间存在第一节点，所述第三控制开关管和所述第四控制开关管之间存在第二节点，所述第一控制开关管和所述第三控制开关管之间存在第三节点，所述第二控制开关管和所述第四控制开关管之间存在第四节点，所述第一节点和所述第二节点用于连接所述交流源或所述负载，所述第三节点和所述第四节点用于连接所述双向直流变化器。

8.根据权利要求1至7任一项所述的车载充电器，其特征在于，所述双向直流变换器包括隔离式双向直流变换器。

9.根据权利要求8所述的车载充电器，其特征在于，在所述车载充电器工作于高电压环境时，所述双向直流变换器包括：第二双向H桥，与所述第二双向H桥连接的第一变压器，以及与所述第一变压器连接的第三双向H桥；

所述第二双向H桥包括第五控制开关管、第六控制开关管、第七控制开关管以及第八控制开关管，所述第五控制开关管和所述第六控制开关管之间存在第五节点，所述第七控制开关管和所述第八控制开关管之间存在第六节点，所述第五控制开关管和所述第七控制开关管之间存在第七节点，所述第六控制开关管和所述第八控制开关管之间存在第八节点，其中，所述第七节点和所述第八节点用于连接所述交直流变换器，所述第五节点和所述第六节点用于连接所述第一变压器的一边；

所述第三双向H桥包括第九控制开关管、第十控制开关管、第十一控制开关管以及第十二控制开关管，所述第九控制开关管和所述第十控制开关管之间存在第九节点，所述第十一控制开关管和所述第十二控制开关管之间存在第十节点，所述第九控制开关管和所述第十一控制开关管之间存在第十一节点，所述第十控制开关管和所述第十二控制开关管之间存在第十二节点，其中，所述第九节点和所述第十节点用于连接所述第一变压器的另一边，所述第十一节点和所述第十二节点用于连接所述车载电池。

10.根据权利要求8所述的车载充电器，其特征在于，在所述车载充电器工作于低电压环境时，所述双向直流变换器包括：第四双向H桥，与所述第四双向H桥连接的第二变压器，以及与所述第二变压器连接的控制开关组件；

所述第四双向H桥包括第十三控制开关管、第十四控制开关管、第十五控制开关管以及第十六控制开关管，所述第十三控制开关管和所述第十四控制开关管之间存在第十三节点，所述第十五控制开关管和所述第十六控制开关管之间存在第十四节点，所述第十三控制开关管和所述第十五控制开关管之间存在第十五节点，所述第十四控制开关管和所述第十六控制开关管之间存在第十六节点，其中，所述第十五节点和所述第十六节点用于连接所述交直流变换器，所述第十三节点和第十四节点用于连接所述第二变压器的一边；

所述第二变压器的另一边包括第一磁感线和第二磁感线，所述控制开关组件包括第十七控制开关管、第十八控制开关管，其中，所述第一磁感线的正极连接所述第十七控制开关管的一端，所述第一磁感线的负极与所述第二磁感线的正极连接，所述第二磁感线的负极连接所述第十八控制开关管的一端，所述第一磁感线的负极与所述第二磁感线的正极之间存在第十七节点，所述第十七控制开关管和所述第十八控制开关管之间存在第十八节点，所述第十七节点和所述第十八节点用于连接所述车载电池。

11.一种车载充电器的控制方法，其特征在于，车载充电器包括控制器，分别与所述控制器连接的交直流变换器以及双向直流变换器，与所述双向直流变换器连接的车载电池，所述交直流变换器与所述双向直流变换器连接，所述方法应用于控制器，包括：

在所述交直流变换器与交流源连接时，获取第一预设电压和所述交直流变换器上一输出的第一反馈电压；根据所述第一预设电压和所述第一反馈电压得到第一电压控制参数；并根据所述第一电压控制参数控制所述交直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为所述第一预设电压，通过控制所述双向直流变压器以对所述车载电池进行充电；

在所述交直流变换器与负载连接时，获取第二预设电压和所述双向直流变换器上一输出的第二反馈电压；根据所述第二预设电压和所述第二反馈电压得到第二电压控制参数，并根据所述第二电压控制参数控制所述双向直流变换器将当前输出电压的电压值稳定为所述第二预设电压，通过控制所述交直流变换器以对所述负载进行充电。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一电压控制参数包括占空比，所述根据所述第一预设电压和所述第一反馈电压得到第一电压控制参数包括：

将所述第一预设电压和所述第一反馈电压进行比较得到第一偏差电压，将所述第一偏差电压通过第一电压调节算法得到参考电流，并根据所述参考电流与所述交直流变换器上一输出的第一反馈电流比较后得到第一偏差电流，根据所述第一偏差电流通过第一电流调节算法得到第一调节参数，并将所述第一调节参数调节后得到所述占空比。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述通过控制所述双向直流变换器以对所述车载电池进行充电前，还包括：

控制所述交直流变换器将所述交流源输出的交流电转换为直流电；通过所述交直流变换器将转换后的所述直流电输出至所述双向直流变换器；

所述通过控制所述双向直流变换器以对所述车载电池进行充电包括：

获取第一预设电流和所述双向直流变换器上一输出的第二反馈电流，并根据所述第一预设电流和所述第二反馈电流得到电流控制参数，并根据所述电流控制参数控制所述双向直流变换器将当前输出电流的电流值稳定为用于所述车载电池充电的所述第一预设电流。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述电流控制参数包括第一PWM频率，所述根据所述第一预设电流和所述第二反馈电流得到电流控制参数包括：

将所述第一预设电流和所述第二反馈电流比较后得到第二偏差电流，根据所述第二偏差电流通过第二电流调节算法得到第二调节参数，并将所述第二调节参数调节后得到所述第一PWM频率。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第二电压控制参数包括第二PWM频率；所述根据所述第二预设电压和所述第二反馈电压得到第二电压控制参数包括：

将所述第二预设电压和所述第二反馈电压比较后得到第二偏差电压，根据所述第二偏差电压通过第二电压调节算法得到第三调节参数，并将所述第三调节参数通过第三PWM控制器调节后得到所述第二PWM频率。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述通过控制所述双向直流变换器以对所述负载进行充电包括：

控制所述交直流变换器将输入的直流电逆变为用于为所述负载供电的交流电。