CN110712538A - 一种电动汽车交流放电模块及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种电动汽车交流放电模块及控制方法。交流放电模块包括DC/AC转换模块、控制器、直流输入接口和交流输出接口，DC/AC转换模块包括降压单元和逆变单元，直流输入接口包括直流电源正端、直流电源负端、辅助电源正端、辅助电源负端、通信端和检测端。降压单元的输入端与直流电源正端、直流电源负端电连接，逆变单元的输出端与交流输出接口电连接，降压单元的输出端与逆变单元的输入端电连接。控制器与辅助电源正端、辅助电源负端、通信端、检测端电连接，控制器还与DC/AC转换模块电连接。交流放电模块主体与直流输入接口之间设有甩线，交流放电模块通过直流输入接口可拆卸的与电动汽车电连接。

Description

一种电动汽车交流放电模块及控制方法
技术领域
本发明实施例涉及新能源汽车技术，尤其涉及一种电动汽车交流放电模块及控制方法。
背景技术
与传统的燃油汽车相比，由于电动汽车的能量来源为动力电池，所以可放电容量也有了很大的提高，同时可以实现更高的交流放电功率。
现有技术中，一般在电动汽车内部设置双向车载充电机，以使电动汽车具备交流放电功能。双向车载充电机一般包括交流放电枪接口、供电插座、通信模块以及控制模块。交流放电枪接口连接电动汽车，用于接收电动汽车输出的电量。供电接口连接电子设备，用于向电子设备输出电量。控制模块，用于通过通信模块接收用户端发送的供电控制指令，并基于供电控制指令，将电动汽车输出的电量通过交流放电枪接口与供电接口提供给电子设备。
随着直流快充技术的发展，部分电动汽车已不再设置双向车载充电机，若基于现有技术为这部分电动汽车增加交流放电功能，将增加电动汽车控制系统的复杂度，并大大提高改装成本。
发明内容
本发明提供一种电动汽车交流放电模块及控制方法，能够让不具备车载充电机的电动汽车实现交流放电功能。
本发明实施例一方面提出一种电动汽车交流放电模块，交流放电模块包括DC/AC转换模块、控制器、直流输入接口和交流输出接口，所述DC/AC转换模块包括降压单元和逆变单元，所述直流输入接口包括直流电源正端、直流电源负端、辅助电源正端、辅助电源负端、通信端和检测端。所述降压单元的输入端与所述直流电源正端、所述直流电源负端电连接，所述逆变单元的输出端与所述交流输出接口电连接，所述降压单元的输出端与所述逆变单元的输入端电连接。所述控制器与所述辅助电源正端、所述辅助电源负端、所述通信端、所述检测端电连接，所述控制器还与所述DC/AC转换模块电连接。所述交流放电模块主体与所述直流输入接口之间设有甩线，所述交流放电模块通过所述直流输入接口可拆卸的与电动汽车电连接。
本发明实施例另一方面提出一种电动汽车交流放电控制方法，用于包括本发明实施例提出的交流放电模块的电动汽车，所述电动汽车包括车辆控制装置、电池和DC/DC模块，控制方法包括步骤：
所述电动汽车接收到交流放电信号后，所述电动汽车通过所述车辆控制装置进行自检；
当所述自检满足预设条件时，所述电池向DC/AC转换模块提供直流电，所述电池通过所述DC/DC模块向控制器供电，所述车辆控制装置向所述控制器发送放电使能信号；
所述控制器检测直流输入接口连接是否正常；
当所述直流输入接口连接正常且所述控制器接收到所述放电使能信号时，所述控制器控制所述DC/AC转换模块开始工作；
当所述直流输入接口连接不正常和/或所述控制器未接收到所述放电使能信号时，所述控制器控制所述DC/AC转换模块停止工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明实施例提出的交流放电模块内部仅包含DC/AC转换模块和控制器。交流放电模块的直流输入接口设有辅助电源正端和辅助电源负端，当交流放电模块与电动汽车相连时，可以通过电动汽车为控制器直接提供低压直流，保证了交流放电模块内不包含DC/DC模块的情况下，仍可以正常工作，交流放电模块整体结构简单，使用方便。本发明提出的控制方法在满足设定的条件时，电动汽车为交流放电模块输出高压直流电，并单独的控制器输出低压直流电，交流放电模块内部DC/AC转换模块开始工作，对外接交流负载输出交流电。如果交流放电过程中，当控制器检测到直流充电接口未可靠连接，DC/AC转换模块停止工作，本发明实施例提出的控制方法复杂度低，灵活性高。
附图说明
图1是实施例中交流放电模块结构示意图；
图2是实施例中DC/AC转换模块线路结构示意图；
图3是实施例中交流放电模块与电动汽车的连接示意图；
图4是实施例中控制方法流程图；
图5是实施例中另一种控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明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本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是实施例中交流放电模块结构示意图，图2是实施例中DC/AC转换模块线路结构示意图，图3是实施例中交流放电模块与电动汽车的连接示意图，参考图1、图2和图3，本实施例提出一种电动汽车交流放电模块，交流放电模块包括DC/AC转换模块1、控制器2、直流输入接口3和交流输出接口4，DC/AC转换模块1包括降压单元101和逆变单元102，直流输入接口3包括直流电源正端DC+，直流电源负端DC-，辅助电源正端A+，辅助电源负端A-，通信端S+、S-和检测端CC1。降压单元101的输入端A、B与分别直流电源正端DC+、直流电源负端DC-电连接，逆变单元102的输出端E、F与交流输出接口电连接，降压单元101的输出端与逆变单元102的输入端C、D电连接。控制器2与辅助电源正端A+，辅助电源负端A-，通信端S+、S-，检测端CC1电连接，控制器2还与DC/AC转换模块1电连接。示例性的，通信端为CAN通信端，S+、S-分别为CAN_H，CAN_L。通信端用于控制器2和电动汽车600间的信息交互。
本实施例提出的交流放电模块主体500与直流输入接口3之间设有甩线，交流放电模块通过直流输入接口3可拆卸的与电动汽车600电连接。本实施例提出的交流放电模块内部只设有DC/AC转换模块1和控制器2，交流放电模块整体体积小，同时交流放电模块可以通过直流输入接口3接入到电动汽车600上，使用非常便捷。本实施例中直流输入接口3指位于交流放电模块主体500一侧的插头，相应的电动汽车600一侧有与直流输入接口3相适配的插座，当交流放电模块与电动汽车600连接时，电动汽车600通过直流电源正端DC+和直流电源负端DC-将待转化的高压直流电输送到交流放电模块中，高压直流电经过降压单元101实现一次降压，经过减压后的直流电再经过逆变单元102进行逆变，进而生成最终输出的交流电。当交流放电模块连接在电动汽车600上时，电动汽车600通过辅助电源正端A+和辅助电源负端A-向控制器2提供低压直流电，保证控制2可以正常工作。
本实施例中，交流放电模块的交流输出接口4为三孔插座，包括火线端L、零线端N和地端G，逆变单元102的输出端E、F与火线端L、零线端N电连接。可选的，交流输出接口4也可以是两孔插座，两孔插座的火线端和零线端与逆变单元102的输出端E、F电连接。
示例性的，降压单元101包括第一电容C1、第一MOS管S1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电感L1和第二电容C2。第一电容C1与直流电源正端DC+、直流电源负端DC-电连接。第一MOS管S1的第一端与直流电源正端DC+电连接，第一MOS管S1的第二端通过第一二极管D2的阴极后与直流电源负端DC-电连接，第一MOS管S1的第二端还与第一电感L1电连接，第一MOS管S1的第一端和第二端还与第二二极管D2电连接，第一MOS管S1的第三端DS1与控制器2电连接。第二电容C2的一端与第一电感L1电连接，第二电容C2的另一端与直流电源负端DC-电连接。其中第一MOS管S1为NMOS管，第二二极管D2的阴极与第一MOS管的漏级电连接，第二二极管D2的阳极与第一MOS管的源级电连接。本实施例中，降压单元101中第一电容C1的两端作为交流放电模块的输入端，也就是说，第一电容C1作为直流母线的输入电容，负责稳定直流母线的电压。第一电感L1为直流电感，负责降压单元101中电流的平滑及能量存储，第一二极管D1为续流二级管，为电感L1提供续流回路。第一MOS管S1与控制器2电连接，控制器2向第一MOS管S1发送控制信号，例如PWM信号，使第一MOS管S1周期性的导通和关断，进而使降压单元101实现对高压直流电的降压。第二电容C2作为输出直流电容，负责稳定降压单元101的输出电压。
示例性的，逆变单元102包括第二MOS管S2、第三MOS管S3、第四MOS管S4、第五MOS管S5、第三二极管D3、第四二极管D5、第五二极管D4、第六二极管D6、第二电感L2和第三电容C3。第二MOS管S2、第三MOS管S3、第四MOS管S4、第五MOS管S5的第一端和第二端分别与第三二极管D3、第四二极管D5、第五二极管D4、第六二极管D6电连接。第二MOS管S2的第三端DS2、第三MOS管S3的第三端DS3、第四MOS管S4的第三端DS4、第五MOS管S5的第三端DS5与所述控制器2电连接。第二MOS管S2的第二端通过第二电感L2和第三电容C3与第四MOS管S4的第二端电连接。其中，第二MOS管S2、第三MOS管S3、第四MOS管S4、第五MOS管S5均为NMOS管，第二MOS管S2、第三MOS管S3、第四MOS管S4、第五MOS管S5的漏级和源极分别与第三二极管D3、第四二极管D5、第五二极管D4、第六二极管D6的阴极和阳极电连接。控制器2向第二MOS管S2、第三MOS管S3、第四MOS管S4、第五MOS管S5发送控制信号，使成对的第二MOS管S2和第五MOS管S5，以及成对的第三MOS管S3和第四MOS管S4按周期的导通和关断，进而使逆变单元102将直流电转换为交流电。
本实施例中，检测端CC1处设有第一电阻R1，第一电阻R1的一端与高参考电平位U1电连接，第一电阻R1的另一端通过开关S与低参考电平位，例如电动汽车600上的地端电连接，第一电阻R1的另一端还与控制器2电连接。控制器2可以通过第一电阻R1与控制器2相连一端的电平信号检测到交流放电模块与电动汽车600是否正常连接。例如，当交流放电模块与电动汽车600正常相连时，开关S闭合，高参考电平位和低参考电平位之间导通，有电流从第一电阻R1中流过，此时通过第一电阻R1与控制器2相连一端的电平信号，控制器2可以检测到交流放电模块与电动汽车600正常连接。
可选的，交流放电模块还可以包括指示单元，例如一显示屏或者警报器，指示单元与控制器2电连接，指示单元用于指示交流放电模块当前的工作状态，指示单元还可以用于显示电动汽车600内电池6的荷电状态。
实施例二
图4是实施例中控制方法流程图，参考图3和图4，本实施例提出一种电动汽车交流放电控制方法，用于包括实施例一记载的交流放电模块的电动汽车，其中电动汽车600包括车辆控制装置5、电池6和DC/DC模块7。
控制方法包括步骤：
S1.电动汽车600接收到交流放电信号后，电动汽车600通过车辆控制装置5进行自检。使用人员开启电动汽车的交流放电功能时，电动汽车600的中控系统产生交流放电信号，交流放电信号经过电动汽车600内的硬线传送至车辆控制装置5中。
S2.车辆控制装置5判断自检是否满足预设条件。示例性的，预设条件可以为电池6的荷电状态大于等于30％；直流输入接口3与电动汽车600连接正常。通过设置电池6的荷电状态的阈值，可以避免因过度放电导致电池6处于亏点状态，影响电动汽车600的正常行驶。本步骤中通过车辆控制装置5检测直流输入接口3是否与电动汽车600正常连接，此时电动汽车600一侧的插座处设有第二电阻R2，第二电阻R2的一端连接高参考电平位U2，第二电阻R2的另一端与低参考电平位，例如地端GND电连接，第二电阻R2的另一端还与车辆控制装置5电连接，车辆控制装置5通过第二电阻R2检测直流输入接口3是否与电动汽车600正常连接的方式与控制器2通过第一电阻R1检测直流输入接口3是否与电动汽车600正常连接的方式相同。
S3.当自检满足预设条件时，电池6向DC/AC转换模块1提供直流电，电池6通过DC/DC模块7向控制器2供电，车辆控制装置5向控制器2发送放电使能信号。本实施例提出的控制方法将电池6通过DC/DC模块7后生成的电信号作为控制器2的唤醒信号，即当自检满足预设条件时电池6才通过DC/DC模块7向控制器2供电，此时控制器2唤醒进入正常工作状态，通过此方式保证交流放电模块的安全性能。
S4.控制器2检测直流输入接口3连接是否正常。
S5.控制器2检测是否接收到放电使能信号。
S6.当直流输入接口3连接正常且控制器2接收到放电使能信号时，控制器2控制DC/AC转换模块1开始工作。可选的，当交流放电模块包括指示单元时，本步骤还包括控制器2控制指示单元发出开始放电的指示信息、通过指示单元显示由控制器2接收到的电池6当前的荷电状态。
S7.当直流输入接口3连接不正常和/或控制器2未接收到放电使能信号时，控制器2控制DC/AC转换模块1停止工作。
优选的，当自检不满足预设条件时，车辆控制装置5停止向控制器2发送放电使能信号。这样当电池6的电量过低或者直流输入接口3松动时，交流放电模块可以自动使DC/AC转换模块1停止工作。
优选的，步骤S7还包括：
S701.控制器2向车辆控制装置5发送交流放电停止信息。可选的，当交流放电模块包括指示单元时，本步骤还包括控制器2控制指示单元发出停止放电的指示信息。
S702.车辆控制装置5接收到交流放电停止信息时，电池6停止向DC/AC转换模块1提供直流电，电池6停止通过DC/DC模块7向控制器2供电。
通过步骤S701和步骤S702，当DC/AC转换模块1停止工作时，电动汽车600中与交流放电相关的功能单元也可以正常的停止工作。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电动汽车交流放电模块，其特征在于，交流放电模块包括DC/AC转换模块、控制器、直流输入接口和交流输出接口，所述DC/AC转换模块包括降压单元和逆变单元，所述直流输入接口包括直流电源正端、直流电源负端、辅助电源正端、辅助电源负端、通信端和检测端，
所述降压单元的输入端与所述直流电源正端、所述直流电源负端电连接，所述逆变单元的输出端与所述交流输出接口电连接，所述降压单元的输出端与所述逆变单元的输入端电连接，
所述控制器与所述辅助电源正端、所述辅助电源负端、所述通信端、所述检测端电连接，所述控制器还与所述DC/AC转换模块电连接，
所述交流放电模块主体与所述直流输入接口之间设有甩线，所述交流放电模块通过所述直流输入接口可拆卸的与电动汽车电连接。
2.如权利要求1所述的交流放电模块，其特征在于，所述交流输出接口包括火线端、零线端和地端，所述逆变单元的输出端与所述火线端、所述零线端电连接。
3.如权利要求1所述的交流放电模块，其特征在于，所述降压单元包括第一电容、第一MOS管、第一二极管、第二二极管、第一电感和第二电容，
所述第一电容与所述直流电源正端、所述直流电源负端电连接，所述第一MOS管的第一端与所述直流电源正端电连接，所述第一MOS管的第二端通过所述第一二极管的阴极后与所述直流电源负端电连接，所述第一MOS管的第二端还与所述第一电感电连接，所述第一MOS管的第一端和第二端还与所述第二二极管电连接，所述第一MOS管的第三端与所述控制器电连接，所述第二电容的一端与所述第一电感电连接电连接，所述第二电容的另一端与所述直流电源负端电连接。
4.如权利要求1所述的交流放电模块，其特征在于，所述逆变单元包括第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第二电感和第三电容，
所述第二MOS管、所述第三MOS管、所述第四MOS管、所述第五MOS管的第一端和第二端分别与所述第三二极管、所述第四二极管、所述第五二极管、所述第六二极管电连接，所述第二MOS管、所述第三MOS管、所述第四MOS管、所述第五MOS管的第三端与所述控制器电连接，所述第二MOS管的第二端通过所述第二电感和所述第三电容与所述第四MOS管的第二端电连接。
5.如权利要求1所述的交流放电模块，其特征在于，所述检测端包括第一电阻，所述第一电阻的一端与高参考电平位电连接，所述第一电阻的另一端通过开关与低参考电平位电连接，所述第一电阻的另一端还与所述控制器电连接。
6.一种电动汽车交流放电控制方法，用于包括权利要求1所述的交流放电模块的电动汽车，所述电动汽车包括车辆控制装置、电池和DC/DC模块，其特征在于，包括步骤：
所述电动汽车接收到交流放电信号后，所述电动汽车通过所述车辆控制装置进行自检；
当所述自检满足预设条件时，所述电池向DC/AC转换模块提供直流电，所述电池通过所述DC/DC模块向控制器供电，所述车辆控制装置向所述控制器发送放电使能信号；
所述控制器检测直流输入接口连接是否正常；
当所述直流输入接口连接正常且所述控制器接收到所述放电使能信号时，所述控制器控制所述DC/AC转换模块开始工作；
当所述直流输入接口连接不正常和/或所述控制器未接收到所述放电使能信号时，所述控制器控制所述DC/AC转换模块停止工作。
7.如权利要求6所述的交流放电控制方法，其特征在于，所述预设条件包括：
所述电池的荷电状态大于等于30％；
所述直流输入接口与所述电动汽车连接正常。
8.如权利要求6所述的交流放电控制方法，其特征在于，当所述自检不满足所述预设条件时，所述车辆控制装置停止向所述控制器发送放电使能信号。
9.如权利要求8所述的交流放电控制方法，其特征在于，当所述直流输入接口连接不正常和/或所述控制器未接收到所述放电使能信号时，所述控制器控制所述DC/AC转换模块停止工作还包括：
所述控制器向所述车辆控制装置发送交流放电停止信息；
所述车辆控制装置接收到所述交流放电停止信息时，所述电池停止向DC/AC转换模块提供直流电，所述电池停止通过所述DC/DC模块向所述控制器供电。
10.如权利要求6所述的交流放电控制方法，其特征在于，将所述电池通过所述DC/DC模块后生成的电信号作为所述控制器的唤醒信号。
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