CN112039173B - 电动汽车的双向充电电路及其控制方法、控制设备及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了电动汽车的双向充电电路及其控制方法、控制设备及汽车,所述双向充电电路包括:车载充电机,所述车载充电机通过高压母线连接至动力电池,高压母线上还连接有至少一个ECU;蓄电池,所述蓄电池通过双向DCDC转换电路连接至高压母线;所述动力电池的正极通过第一开关与高压母线中的第一线路连接,负极通过第二开关与高压母线中的第二线路连接;所述双向DCDC转换电路包括:高压电路部分、低压电路部分以及连接高压电路部分与低压电路部分的耦合电路。通过本发明的双向充电电路,使得蓄电池可为ECU的电容和车载充电机内部的电容预充电,有效地避免了通电瞬间产生的大电流易将ECU或车载充电机内部的半导体损坏的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域,特别涉及电动汽车的双向充电电路及其控制方法、控制设备及汽车。
背景技术
电动汽车中,在车载充电机的交流输入侧、DCDC转换器的输入侧和动力电池的端口,都设有继电器和电阻组成的软启动电路,其作用是防止通电瞬间产生的大电流将车载充电机、DCDC转换器、电子控制单元(Electronic Control Unit,简称ECU)等内部的半导体损坏。而软启动电路存在以下几个缺陷:增加了额外器件,功率电阻、继电器以及继电器的驱动电路导致成本较高;继电器有使用寿命,频繁的断开、闭合,在触点易产生火花,易出现电蚀、触点接触不良或是触点粘连的问题;所用到的电阻一般是水泥电阻和热敏电阻,此两种电阻长期使用会产生性能老化问题,影响系统可靠性。
发明内容
本发明实施例提供电动汽车的双向充电电路及其控制方法、控制设备及汽车,用以解决通电瞬间产生的大电流易将ECU或车载充电机内部的半导体损坏的问题。
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
依据本发明的一个方面,提供了一种电动汽车的双向充电电路,包括:
车载充电机,所述车载充电机通过高压母线连接至动力电池,所述高压母线上还连接有至少一个电子控制单元ECU;
蓄电池,所述蓄电池通过双向DCDC转换电路连接至所述高压母线;
其中,所述动力电池的正极通过第一开关与所述高压母线中的第一线路连接,所述动力电池的负极通过第二开关与所述高压母线中的第二线路连接;
所述双向DCDC转换电路包括:高压电路部分、低压电路部分以及连接所述高压电路部分与所述低压电路部分的耦合电路;其中,所述高压电路部分包括第一高压端口和第二高压端口,所述第一高压端口与所述高压母线的第一线路连接,所述第二高压端口与所述高压母线的第二线路连接,且所述第一高压端口和第二高压端口间具有高压电容;所述低压电路部分包括第一低压端口和第二低压端口,所述第一低压端口与所述蓄电池的正极连接,所述第二低压端口与所述蓄电池的负极连接,且所述第一低压端口和第二低压端口间具有第一低压电容。
进一步地,所述耦合电路包括有第一变压器;
所述高压电路部分还包括:
第一场效应管和第二场效应管;
其中,所述高压母线中的第一线路连接至所述第一场效应管的源极,第二线路连接至所述第二场效应管的漏极;
所述第一效应管的漏极连接至所述第二效应管的源极;
所述第一变压器的初级绕组的第一端通过第一电感连接至所述第二场效应管的源极,所述第一变压器的初级绕组的第二端连接至所述第二场效应管的漏极;
所述高压电容连接至所述第一场效应管的源极和所述第二场效应管的漏极之间。
进一步地,所述低压电路部分还包括:
第三场效应管和第四场效应管;
其中,所述蓄电池的正极连接至所述第一变压器的中心抽头,所述蓄电池的负极连接至所述第四场效应管的漏极;
所述第四场效应管的漏极连接至所述第三场效应管的漏极;
所述第一变压器的次级绕组的第一端连接至所述第四场效应管的源极,所述第一变压器的次级绕组的第二端连接至所述第三场效应管的源极;
所述第一低压电容连接至所述蓄电池的正极和负极之间。
依据本发明的另一个方面,提供了一种电动汽车的双向充电电路的控制方法,应用于如上所述的双向充电电路,所述控制方法包括:
在检测到电动车启动时,开启所述双向DCDC转换电路,使所述蓄电池通过所述双向DCDC转换电路为所述高压母线上的各个ECU的电容预充电;
在所述高压母线上的各个ECU的电容两极的电压达到各自对应的预设电压值后,闭合所述第一开关和所述第二开关,使所述动力电池经由所述高压母线为车辆供电,并经由所述高压母线和所述双向DCDC转换电路,为所述蓄电池充电。
进一步地,还包括:
在接收到通过所述车载充电机为动力电池充电的充电请求后,开启所述双向DCDC转换电路,使得所述蓄电池通过所述双向DCDC转换电路为所述高压母线上的各个ECU的电容和车载充电机内部的电容预充电;
在所述高压母线上的各个ECU的电容和所述车载充电机内部的电容两极的电压分别达到各自对应的预设电压值后,闭合所述第一开关和所述第二开关,控制所述车载充电机接入交流电,由所述交流电为所述动力电池和蓄电池进行充电。
依据本发明的另一个方面,提供了一种控制设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序;所述处理器执行所述程序时实现如上所述的控制方法。
依据本发明的另一个方面,提供了一种汽车,包括动力电池,还包括如上所述的双向充电电路。
本发明的有益效果是:
上述方案,通过蓄电池为ECU的电容和车载充电机内部的电容预充电,有效地避免了通电瞬间产生的大电流易将ECU或车载充电机内部的半导体损坏的问题。
附图说明
图1表示本发明实施例提供的一种电动汽车的双向充电电路的关键电路示意图;
图2表示本发明实施例提供的双向DCDC转换电路的电路拓扑;
图3表示本发明实施例提供的双向DCDC转换电路整车高压系统中的电气框图;
图4表示本发明实施例提供的一种电动汽车的双向充电电路的控制方法示意图;
图5表示本发明实施例提供的一种电动汽车的双向充电电路的控制方法的行车模式时为ECU的电容充电时的电流流向示意图;
图6表示本发明实施例提供的一种电动汽车的双向充电电路的控制方法的充电模式时为车载充电机的内部电容充电时的电流流向示意图。
附图标记说明:
11-蓄电池;12-动力电池;13-ECU;14-车载充电机;15-双向DCDC转换电路;16-第一线路;17-第二线路;18-第一高压端口;19-第二高压端口;20-第一低压端口;21-第二低压端口;Q15-第一场效应管;Q146-第二场效应管;Q13-第三场效应管;Q14-第四场效应管;Lr3-第一电感;K3-第一开关;K4-第二开关;C-ECU的电容;C1-车载充电机内部的电容;Cr3-第一高压电容;Cr4-第二高压电容;C3-第一低压电容。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
电动汽车中,通常设有车载充电机14、DCDC转换器、电子控制单元ECU13、动力电池12和蓄电池11。其中,所述车载充电机14的输出端与高压母线上的ECU13的输入端并联接入动力电池12的端口。所述车载充电机14可将电网侧交流电转换成直流电给所述动力电池12充电。
在车载充电机14的交流输入侧、DCDC转换器的输入侧和动力电池12的端口,都设有继电器和电阻组成的软启动电路,所述软启动电路的作用是避免通电瞬间产生的大电流将ECU13或车载充电机14内部的半导体损坏,但是所述软启动电路存在电阻性能老化等诸多缺陷,容易导致所述电动车高压电气系统不稳定。
本发明提供的电动汽车的双向充电电路及其控制方法、控制设备及汽车,如图3所示,可以省去所述软启动电路,通过蓄电池11为ECU的电容C和车载充电机内部的电容C1预充电,从而避免电动汽车通电瞬间产生的大电流易将车载充电机14或ECU13等内部的半导体损坏的问题。
本发明针对通电瞬间产生的大电流易将ECU13或车载充电机14内部的半导体损坏的问题,提供电动汽车的双向充电电路及其控制方法、控制设备及汽车。
如图1-2所示,本发明其中一实施例提供一种电动汽车的双向充电电路,包括:
车载充电机14,所述车载充电机14通过高压母线连接至动力电池12,所述高压母线上还连接有至少一个电子控制单元ECU13;
蓄电池11,所述蓄电池11通过双向DCDC转换电路15连接至所述高压母线;
其中,所述动力电池12的正极通过第一开关K3与所述高压母线中的第一线路16连接,所述动力电池12的负极通过第二开关K4与所述高压母线中的第二线路17连接;
所述双向DCDC转换电路15包括:高压电路部分、低压电路部分以及连接所述高压电路部分与所述低压电路部分的耦合电路;其中,所述高压电路部分包括第一高压端口18和第二高压端口19,所述第一高压端口18与所述高压母线的第一线路16连接,所述第二高压端口19与所述高压母线的第二线路17连接,且所述第一高压端口18和第二高压端口19间具有高压电容(包括相互串联的第一高压电容Cr3和第二高压电容Cr4);所述低压电路部分包括第一低压端口20和第二低压端口21,所述第一低压端口20与所述蓄电池11的正极连接,所述第二低压端口21与所述蓄电池11的负极连接,且所述第一低压端口20和第二低压端口21间具有第一低压电容C3。
进一步地,所述耦合电路包括有第一变压器;
所述高压电路部分还包括:
第一场效应管Q15和第二场效应管Q146;
其中,所述高压母线中的第一线路16连接至所述第一场效应管Q15的源极,第二线路17连接至所述第二场效应管Q146的漏极;
所述第一效应管的漏极连接至所述第二效应管的源极;
所述第一变压器的初级绕组的第一端通过第一电感Lr3连接至所述第二场效应管Q146的源极,所述第一变压器的初级绕组的第二端连接至所述第二场效应管Q146的漏极;
所述高压电容连接至所述第一场效应管Q15的源极和所述第二场效应管Q146的漏极之间。
进一步地,所述低压电路部分还包括:
第三场效应管Q13和第四场效应管Q14;
其中,所述蓄电池11的正极连接至所述第一变压器的中心抽头,所述蓄电池11的负极连接至所述第四场效应管Q14的漏极;
所述第四场效应管Q14的漏极连接至所述第三场效应管Q13的漏极;
所述第一变压器的次级绕组的第一端连接至所述第四场效应管Q14的源极,所述第一变压器的次级绕组的第二端连接至所述第三场效应管Q13的源极;
所述第一低压电容C3连接至所述蓄电池11的正极和负极之间。
本发明实施例中,不需要额外设置现有技术中由电阻和继电器组成的软启动电路,通过本发明实施例所提供的双向充电电路,可以实现蓄电池11为ECU13和车载充电机14的内部电容预充电,有效地避免了通电瞬间产生的大电流易将ECU13或车载充电机14内部的半导体损坏的问题。另外,采用本发明实施例所提供的双向充电电路可以节约成本,同时规避现有技术中软启动电路的诸多其他缺陷,有效提高系统的稳定性。
如图4所示,本发明实施例还提供一种电动汽车的双向充电电路的控制方法,应用于如上所述的双向充电电路,所述控制方法包括:
车辆在行车模式时:
S41:在检测到电动车启动时,开启所述双向DCDC转换电路15,使所述蓄电池11通过所述双向DCDC转换电路15为所述高压母线上的各个ECU的电容C预充电。
具体的,所述蓄电池11为所述ECU的电容C预充电时电能流向如图5所示。
S42:在所述高压母线上的各个ECU的电容C两极的电压达到各自对应的预设电压值后,闭合所述第一开关K3和所述第二开关K4,使所述动力电池12经由所述高压母线为车辆供电,并经由所述高压母线和所述双向DCDC转换电路15,为所述蓄电池11充电。
需要说明的是,此时所述ECU的电容C已是带电状态,当动力电池12为车辆供电,输出高电压时,不会造成瞬间的冲击电流,避免了所述ECU13内部半导体器件的损坏。
车辆在充电模式时:
在接收到通过所述车载充电机14为动力电池12充电的充电请求后,开启所述双向DCDC转换电路15,使得所述蓄电池11通过所述双向DCDC转换电路15为所述高压母线上的各个ECU的电容C和车载充电机内部的电容C1预充电;
在所述高压母线上的各个ECU的电容C和所述车载充电机内部的电容C1两极的电压分别达到各自对应的预设电压值后,闭合所述第一开关K3和所述第二开关K4,控制所述车载充电机14接入交流电,由所述交流电为所述动力电池12和蓄电池11进行充电。
具体的,所述蓄电池11为所述ECU的电容C和所述车载充电机内部的电容C1预充电时的电能流向如图6所示。
需要说明的是,此时所述车载充电机内部的电容C1和所述ECU的电容C已是带电状态,当接入交流电时,不会造成瞬间的冲击电流,避免了所述车载充电机14和所述ECU13内部半导体器件的损坏。
本发明实施例的所述电动汽车的双向充电电路的控制方法,在接入高压电或交流电之前,通过为所述高压母线上的各个ECU的电容C或所述车载充电机内部的电容C1预充电,预充电完成后再接入高压电或交流电,此时ECU的电容C或所述车载充电机内部的电容C1已是带电状态,有效避免了瞬间的冲击电流对所述ECU13和所述车载充电机14内部的半导体器件的损坏。不需要额外设置由电阻和继电器组成的软启动电路,节约了成本,提高了系统的稳定性,增长产品寿命。另外,元器件的减少可减小产品体积,提高车载充电机14和动力电池12的功率密度。
本发明实施例还提供一种控制设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序;所述处理器执行所述程序时实现如上所述的控制方法。
本发明实施例还提供一种汽车,包括动力电池12,还包括如上所述的双向充电电路。
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 (4)
1.一种电动汽车的双向充电电路,其特征在于,包括:
车载充电机,所述车载充电机通过高压母线连接至动力电池,所述高压母线上还连接有至少一个电子控制单元ECU;
蓄电池,所述蓄电池通过双向DCDC转换电路连接至所述高压母线,在接收到通过所述车载充电机为动力电池充电的充电请求后,所述蓄电池可通过所述双向DCDC转换电路为所述ECU的电容和所述车载充电机内部的电容预充电;
其中,所述动力电池的正极通过第一开关与所述高压母线中的第一线路连接,所述动力电池的负极通过第二开关与所述高压母线中的第二线路连接;
所述双向DCDC转换电路包括:高压电路部分、低压电路部分以及连接所述高压电路部分与所述低压电路部分的耦合电路;其中,所述高压电路部分包括第一高压端口和第二高压端口,所述第一高压端口与所述高压母线的第一线路连接,所述第二高压端口与所述高压母线的第二线路连接,且所述第一高压端口和第二高压端口间具有高压电容;所述低压电路部分包括第一低压端口和第二低压端口,所述第一低压端口与所述蓄电池的正极连接,所述第二低压端口与所述蓄电池的负极连接,且所述第一低压端口和第二低压端口间具有第一低压电容;
所述耦合电路包括有第一变压器;
所述高压电路部分还包括:
第一场效应管和第二场效应管;
其中,所述高压母线中的第一线路连接至所述第一场效应管的源极,第二线路连接至所述第二场效应管的漏极;
所述第一场效应管的漏极连接至所述第二场效应管的源极;
所述第一变压器的初级绕组的第一端通过第一电感连接至所述第二场效应管的源极,所述第一变压器的初级绕组的第二端连接至所述第二场效应管的漏极;
所述高压电容连接至所述第一场效应管的源极和所述第二场效应管的漏极之间;
第三场效应管和第四场效应管;
其中,所述蓄电池的正极连接至所述第一变压器的中心抽头,所述蓄电池的负极连接至所述第四场效应管的漏极;
所述第四场效应管的漏极连接至所述第三场效应管的漏极;
所述第一变压器的次级绕组的第一端连接至所述第四场效应管的源极,所述第一变压器的次级绕组的第二端连接至所述第三场效应管的源极;
所述第一低压电容连接至所述蓄电池的正极和负极之间。
2.一种电动汽车的双向充电电路的控制方法,应用于权利要求1所述的双向充电电路,其特征在于,所述控制方法包括:
在检测到电动车启动时,开启所述双向DCDC转换电路,使所述蓄电池通过所述双向DCDC转换电路为所述高压母线上的各个ECU的电容预充电;
在所述高压母线上的各个ECU的电容两极的电压达到各自对应的预设电压值后,闭合所述第一开关和所述第二开关,使所述动力电池经由所述高压母线为车辆供电,并经由所述高压母线和所述双向DCDC转换电路,为所述蓄电池充电;
所述方法还包括:
在接收到通过所述车载充电机为动力电池充电的充电请求后,开启所述双向DCDC转换电路,使得所述蓄电池通过所述双向DCDC转换电路为所述高压母线上的各个ECU的电容和车载充电机内部的电容预充电;
在所述高压母线上的各个ECU的电容和所述车载充电机内部的电容两极的电压分别达到各自对应的预设电压值后,闭合所述第一开关和所述第二开关,控制所述车载充电机接入交流电,由所述交流电为所述动力电池和蓄电池进行充电。
3.一种控制设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序;其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求2所述的控制方法。
4.一种汽车,包括动力电池,其特征在于,还包括权利要求1所述的双向充电电路。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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