CN111193302A - 一种双向车载充电机的控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双向车载充电机的控制方法及系统，该控制方法包括：在充电模式中，PFC控制模块识别系统的输入模式，并将输入模式通过LLC控制模块和应用层接口模块告知整车控制器；整车控制器根据输入模式发送充电使能指令给应用层接口模块、LLC控制模块及PFC控制模块；应用层接口模块、LLC控制模块及PFC控制模块开启相应的充电操作；在放电模式中，整车控制器根据输出负载类型设置系统的输出模式，并发送放电使能指令给应用层接口模块、LLC控制模块及PFC控制模块；应用层接口模块、LLC控制模块及PFC控制模块开启相应的放电操作。本发明避免了系统工作时的逻辑漏洞和隐性故障点，增强了双向充电机的可靠性。

Description

一种双向车载充电机的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及车载充电技术正领域，具体的说，是涉及一种双向车载充电机的控制方法及系统。
背景技术
目前常见的新能源汽车领域的充电方案主要为采用单相或者三相车载充电机进行充电，且可较为成熟在实际中应用。但集成了正向充电功能和反向逆变放电功能的双向充电机仍属于新的研究领域。因为在一个系统内同时集成了AC-DC-DC 和DC-DC-AC的功能，所有功能共用一套硬件，且需要用三个MCU实现不同的模块功能，因此在控制策略上大大增加了复杂度，且容易引起逻辑死锁等问题。
以上不足，有待改善。
发明内容
为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种双向车载充电机的控制方法及系统。
本发明技术方案如下所述：
一种双向车载充电机的控制方法，其特征在于，包括：
在充电模式中，PFC控制模块通过检测三相输入端的输入电压识别系统的输入模式，并将所述输入模式通过LLC控制模块和应用层接口模块告知整车控制器；
所述整车控制器根据所述输入模式发送充电使能指令给所述应用层接口模块、所述LLC控制模块及所述PFC控制模块；
所述应用层接口模块、所述LLC控制模块及所述PFC控制模块开启相应的充电操作；
在放电模式中，所述整车控制器根据输出负载类型设置系统的输出模式，并发送放电使能指令给所述应用层接口模块、所述LLC控制模块及所述PFC控制模块；
所述应用层接口模块、所述LLC控制模块及所述PFC控制模块开启相应的放电操作。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述PFC控制模块检测三相输入端的输入电压时，如果第一相检测到有交流电压，第二相和第三相没有检测到交流电压，则判断所述输入模式为单相输入模式，如果第一相、第二相机第三相均检测到有交流电压，则判断所述输入模式为三相输入模式。
根据上述方案的本发明，其特征在于，在充电模式中，所述PFC控制模块通过串口通信将所述输入模式告知所述LLC控制模块，所述LLC控制模块通过串口通信将所述输入模式告知所述应用层接口模块，所述应用层接口模块通过CAN通信将所述输入模式告知所述整车控制器。
进一步的，其特征在于，在充电模式中，所述整车控制器通过CAN通信将所述充电使能指令发送给所述应用层接口模块，所述应用层接口模块通过串口通信将所述充电使能指令发送给所述LLC控制模块，所述LLC控制模块将所述充电使能指令通过IO口信号的形式发送给所述PFC控制模块，当所述LLC控制模块处于开机状态时，所述PFC控制模块输出低电平信号给所述LLC控制模块；当所述LLC控制模块处于关机状态时，所述PFC控制模块输出高电平信号给所述LLC控制模块。
更进一步的，其特征在于，所述低电平信号为所述LLC控制模块的关机信号，所述高电平信号为所述LLC控制模块的开机信号。
根据上述方案的本发明，其特征在于，在放电模式中，所述整车控制器通过CAN通信将所述放电使能指令发送给所述应用层接口模块，所述应用层接口模块通过串口通信将所述放电使能指令发送给所述LLC控制模块，所述LLC控制模块将所述放电使能指令通过IO口信号的形式发送给所述PFC控制模块，当所述LLC控制模块处于开机状态时，所述PFC控制模块输出高电平信号给所述LLC控制模块；当所述LLC控制模块处于关机状态时，所述PFC控制模块输出低电平信号给所述LLC控制模块。
根据上述方案的本发明，其特征在于，所述输出模式包单相输出模式和三相输出模式。
另一方面，一种基于上述的双向车载充电机的控制方法的控制系统，其特征在于，包括PFC控制模块、LLC控制模块、应用层接口模块、整车控制器、电池管理系统及动力电池，所述PFC控制模块、所述LLC控制模块、所述应用层接口模块及所述整车控制器依序相连，所述动力电池分别与所述LLC控制模块、所述应用层接口模块、所述整车控制器及所述电池管理系统连接。
根据上述方案的本发明，其特征在于，在充电模式中，输入的交流电源经过所述PFC控制模块整流升压后，通过所述LLC控制模块进行谐振变换为充电电压，在所述电池管理系统和所述整车控制器的控制下给所述动力电池充电。
根据上述方案的本发明，其特征在于，在放电模式中，在所述电池管理系统和所述整车控制器的控制下，所述LLC模块将所述动力电池输出的直流电源进行反向谐振变换为输出的放电母线电压，经过所述PFC控制模块逆变后，进行交流输出。
本发明的有益效果在于：
1、本发明将整个系统分为三个模块单元，不同的模块单元实现不同的功能，同时模块单元之间通过通信和IO电平形式进行状态交互，各自独立控制又相互制约，相比较于集中控制的方案简化了系统软件实现难度，降低了系统软件的复杂度，缩短了开发周期；
2、本发明将整个系统的充电/放电功能、单相/三相输入模式、开关机状态控制逻辑作为一个整体进行设计，避免了系统工作时的逻辑漏洞和隐性故障点，增强了双向充电机的可靠性。
附图说明
图1为本发明一实施例的流程图；
图2为本发明一实施例的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：
如图1所示，本发明一实施例提供一种双向车载充电机的控制方法，包括一下步骤：
步骤S1：在充电模式中，PFC控制模块10通过检测三相输入端的输入电压识别系统的输入模式，并将输入模式通过LLC控制模块11和应用层接口模块12告知整车控制器13。如果第一相检测到有交流电压，第二相和第三相没有检测到交流电压，则判断输入模式为单相输入模式，如果第一相、第二相机第三相均检测到有交流电压，则判断输入模式为三相输入模式。PFC控制模块10通过串口通信将输入模式告知LLC控制模块11，LLC控制模块11通过串口通信将输入模式告知应用层接口模块12，应用层接口模块12通过CAN通信将输入模式告知整车控制器13。
步骤S2：此时如果系统没有重大故障（如输入出去过欠压，交流掉电），整车控制器13根据输入模式发送充电使能指令给应用层接口模块12、LLC控制模块11及PFC控制模块10。整车控制器13通过CAN通信将充电使能指令发送给应用层接口模块12，应用层接口模块12通过串口通信将充电使能指令发送给LLC控制模块11，在自检无故障的条件下，LLC控制模块11将充电使能指令通过IO口信号的形式发送给PFC控制模块10，当LLC控制模块11处于开机状态时，PFC控制模块10输出低电平信号给LLC控制模块11；当LLC控制模块11处于关机状态时，PFC控制模块10输出高电平信号给LLC控制模块11。低电平信号为LLC控制模块11的关机信号，高电平信号为LLC控制模块11的开机信号。具体的，应用层接口控制模块的IO口使能信号一和PFC控制模块10的IO口使能信号二通过电路进行逻辑相与之后送给LLC控制单元，作为LLC控制模块11的开关机使能信号。
步骤S3：应用层接口模块12、LLC控制模块11及PFC控制模块10开启相应的充电操作。
步骤S4：在放电模式中，整车控制器13根据输出负载类型设置系统的输出模式，并发送放电使能指令给应用层接口模块12、LLC控制模块11及PFC控制模块10。整车控制器13通过CAN通信将放电使能指令发送给应用层接口模块12，应用层接口模块12通过串口通信将放电使能指令发送给LLC控制模块11，LLC控制模块11将放电使能指令通过IO口信号的形式发送给PFC控制模块10，当LLC控制模块11处于开机状态时，PFC控制模块10输出高电平信号给LLC控制模块11；当LLC控制模块11处于关机状态时，PFC控制模块10输出低电平信号给LLC控制模块11。
步骤S5：应用层接口模块12、LLC控制模块11及PFC控制模块10开启相应的放电操作。
在本实施例中，输出模式包单相输出模式和三相输出模式。
如图2所示，本发明一实施例提供一种基于上述的双向车载充电机的控制方法的控制系统，包括PFC控制模块10、LLC控制模块11、应用层接口模块12、整车控制器13、电池管理系统14及动力电池15，PFC控制模块10、LLC控制模块11、应用层接口模块12及整车控制器13依序相连，动力电池15分别与LLC控制模块11、应用层接口模块12、整车控制器13及电池管理系统14连接。
在充电模式中，输入的交流电源经过PFC控制模块10整流升压后，通过LLC控制模块11进行谐振变换为充电电压，在电池管理系统14和整车控制器13的控制下给动力电池15充电。
在放电模式中，在电池管理系统14和整车控制器13的控制下，LLC模块将动力电池15输出的直流电源进行反向谐振变换为输出的放电母线电压，经过PFC控制模块10逆变后，进行交流输出。
本发明的有益效果在于：
1、本发明将整个系统分为三个模块单元，不同的模块单元实现不同的功能，同时模块单元之间通过通信和IO电平形式进行状态交互，各自独立控制又相互制约，相比较于集中控制的方案简化了系统软件实现难度，降低了系统软件的复杂度，缩短了开发周期；
2、本发明将整个系统的充电/放电功能、单相/三相输入输出模式、开关机状态控制逻辑作为一个整体进行设计，避免了系统工作时的逻辑漏洞和隐性故障点，增强了双向充电机的可靠性。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双向车载充电机的控制方法，其特征在于，包括：
在充电模式中，PFC控制模块通过检测三相输入端的输入电压识别系统的输入模式，并将所述输入模式通过LLC控制模块和应用层接口模块告知整车控制器；
所述整车控制器根据所述输入模式发送充电使能指令给所述应用层接口模块、所述LLC控制模块及所述PFC控制模块；
所述应用层接口模块、所述LLC控制模块及所述PFC控制模块开启相应的充电操作；
在放电模式中，所述整车控制器根据输出负载类型设置系统的输出模式，并发送放电使能指令给所述应用层接口模块、所述LLC控制模块及所述PFC控制模块；
所述应用层接口模块、所述LLC控制模块及所述PFC控制模块开启相应的放电操作。
2.根据权利要求1所述的双向车载充电机的控制方法，其特征在于，所述PFC控制模块检测三相输入端的输入电压时，如果第一相检测到有交流电压，第二相和第三相没有检测到交流电压，则判断所述输入模式为单相输入模式，如果第一相、第二相机第三相均检测到有交流电压，则判断所述输入模式为三相输入模式。
3.根据权利要求1所述的双向车载充电机的控制方法，其特征在于，在充电模式中，所述PFC控制模块通过串口通信将所述输入模式告知所述LLC控制模块，所述LLC控制模块通过串口通信将所述输入模式告知所述应用层接口模块，所述应用层接口模块通过CAN通信将所述输入模式告知所述整车控制器。
4.根据权利要求3所述的双向车载充电机的控制方法，其特征在于，在充电模式中，所述整车控制器通过CAN通信将所述充电使能指令发送给所述应用层接口模块，所述应用层接口模块通过串口通信将所述充电使能指令发送给所述LLC控制模块，所述LLC控制模块将所述充电使能指令通过IO口信号的形式发送给所述PFC控制模块，当所述LLC控制模块处于开机状态时，所述PFC控制模块输出低电平信号给所述LLC控制模块；当所述LLC控制模块处于关机状态时，所述PFC控制模块输出高电平信号给所述LLC控制模块。
5.根据权利要求4所述的双向车载充电机的控制方法，其特征在于，所述低电平信号为所述LLC控制模块的关机信号，所述高电平信号为所述LLC控制模块的开机信号。
6.根据权利要求1所述的双向车载充电机的控制方法，其特征在于，在放电模式中，所述整车控制器通过CAN通信将所述放电使能指令发送给所述应用层接口模块，所述应用层接口模块通过串口通信将所述放电使能指令发送给所述LLC控制模块，所述LLC控制模块将所述放电使能指令通过IO口信号的形式发送给所述PFC控制模块，当所述LLC控制模块处于开机状态时，所述PFC控制模块输出高电平信号给所述LLC控制模块；当所述LLC控制模块处于关机状态时，所述PFC控制模块输出低电平信号给所述LLC控制模块。
7.根据权利要求1所述的双向车载充电机的控制方法，其特征在于，所述输出模式包单相输出模式和三相输出模式。
8.一种基于权利要求1-7的任一所述的双向车载充电机的控制方法的控制系统，其特征在于，包括PFC控制模块、LLC控制模块、应用层接口模块、整车控制器、电池管理系统及动力电池，所述PFC控制模块、所述LLC控制模块、所述应用层接口模块及所述整车控制器依序相连，所述动力电池分别与所述LLC控制模块、所述应用层接口模块、所述整车控制器及所述电池管理系统连接。
9.根据权利要求8所述的双向车载充电机的控制系统，其特征在于，在充电模式中，输入的交流电源经过所述PFC控制模块整流升压后，通过所述LLC控制模块进行谐振变换为充电电压，在所述电池管理系统和所述整车控制器的控制下给所述动力电池充电。
10.根据权利要求8所述的双向车载充电机的控制方法，其特征在于，在放电模式中，在所述电池管理系统和所述整车控制器的控制下，所述LLC模块将所述动力电池输出的直流电源进行反向谐振变换为输出的放电母线电压，经过所述PFC控制模块逆变后，进行交流输出。
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