CN113022344B - 一种基于双电机的动力电池充电系统及电动汽车 - Google Patents

一种基于双电机的动力电池充电系统及电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于双电机的动力电池充电系统及电动汽车，包括电池管理系统、整车控制器、第一电机系统和第二电机系统；第一电机系统包括第一电机控制器、第一电机、第一继电器K11和第二继电器K12；第二电机系统包括第二电机控制器、第二电机、第三继电器K21和第四继电器K22。在动力电池需要充电时，整车控制器对第一、第二电机系统进行控制，使得直流供电模块对动力电池进行升压充电或者直接充电。本发明能实现冗余设计，在充电使用条件允许情况下，通过两套电机系统功率的叠加，实现了功率扩容且减少了单次充电时长，提高了动力电池充电效率。

Description

一种基于双电机的动力电池充电系统及电动汽车
技术领域
本发明属于动力电池充电领域，具体涉及一种基于双电机的动力电池充电系统及电动汽车。
背景技术
对于新能源电动汽车而言，充电桩兼容适配性、充电快捷性以及充电系统的可靠性对于提升新能源电汽动车用户体验至关重要。综合考虑用户体验需求和新能源电动汽车制造成本，充分利用电动汽车已有电机系统，特别是针对同时拥有多套电机系统的新能源电动汽车产品，通过部分硬件设计调整和软件系统拓展实现更高兼容性、快捷性及可靠性的技术发展方向将会成为技术争夺重点。
单电机系统可以通过调整电路拓扑设计和功能拓展实现升压充电功能，有效提升电动汽车对不同电压等级充电桩的兼容适配性，比如CN111347926A公开的一种动力电池充放电装置、车辆及加热装置，其能利用三相逆变器和三相电机实现对动力电池的直接充电或者升压充电。但是其不适用于具有双电机的电动汽车，且动力电池升压充电功率可调范围较窄，动力电池充电效率不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于双电机的动力电池充电系统及电动汽车，以实现冗余设计，同时扩大动力电池升压充电功率可调范围，提高动力电池充电效率。
本发明所述的基于双电机的动力电池充电系统，包括电池管理系统、整车控制器、第一电机系统和第二电机系统。电池管理系统与动力电池、整车控制器连接。
所述第一电机系统包括第一电机控制器、第一电机、第一继电器K11和第二继电器K12，第一电机控制器的三相桥臂的上端连接动力电池的正极，第一电机控制器的三相桥臂的下端连接动力电池的负极和直流供电模块的负端，第一电机控制器的三相桥臂的中点分别连接第一电机的三相定子绕组，第一电机的三相定子绕组的中性点引线连接第二继电器K12的第一端，第二继电器K12的第二端连接第一继电器K11的第一端和直流供电模块的正端，第一继电器K11的第二端连接第一电机控制器的三相桥臂的上端。
所述第二电机系统包括第二电机控制器、第二电机、第三继电器K21和第四继电器K22，第二电机控制器的三相桥臂的上端连接动力电池的正极，第二电机控制器的三相桥臂的下端连接动力电池的负极和直流供电模块的负端，第二电机控制器的三相桥臂的中点分别连接第二电机的三相定子绕组，第二电机的三相定子绕组的中性点引线连接第四继电器K22的第一端，第四继电器K22的第二端连接第三继电器K21的第一端和直流供电模块的正端，第三继电器K21的第二端连接第二电机控制器的三相桥臂的上端。
第一电机控制器的控制模块、第二电机控制器的控制模块、第一继电器K11的控制端、第二继电器K12的控制端、第三继电器K21的控制端、第四继电器K22的控制端和直流供电模块的采样电压输出端都与整车控制器连接。在动力电池需要充电时，所述整车控制器对第一、第二电机系统进行控制，使得直流供电模块对动力电池进行升压充电或者直接充电。
优选的，所述第一电机系统还包括第一电感L1，所述第一电机的三相定子绕组的中性点引线并通过第一电感L1连接第二继电器K12的第一端。增加第一电感L1能更进一步为系统提供更广的升压功率调节范围。
优选的，所述第二电机系统还包括第二电感L2，所述第二电机的三相定子绕组的中性点引线并通过第二电感L2连接第四继电器K22的第一端。增加第二电感L2能更进一步为系统提供更广的升压功率调节范围。
在动力电池需要充电，且整车控制器获取的动力电池的最高电压大于或等于获取的直流供电模块的最低输出电压，且小于获取的直流供电模块的最高输出电压时，整车控制器控制第二继电器K12和第四继电器K22断开，控制第一继电器K11和第三继电器K21中的任意一个闭合、另一个断开，以使得直流供电模块对动力电池进行直接充电。
在动力电池需要充电，且整车控制器获取的动力电池的最高电压大于或等于获取的直流供电模块的最高输出电压的情况下：
若第一电机系统和第二电机系统都满足升压充电条件，则整车控制器控制第二继电器K12和第四继电器K22都闭合，控制第一继电器K11和第三继电器K21都断开，并请求第一电机控制器的控制模块控制其三相桥臂的六个功率开关的通断，请求第二电机控制器的控制模块控制其三相桥臂的六个功率开关的通断，以使得直流供电模块对动力电池进行升压充电。
若第一电机系统满足升压充电条件、第二电机系统不满足升压充电条件，则整车控制器控制第二继电器K12闭合，控制第一继电器K11、第三继电器K21和第四继电器K22都断开，并请求第一电机控制器的控制模块控制其三相桥臂的六个功率开关的通断，以使得直流供电模块对动力电池进行升压充电。
若第一电机系统不满足升压充电条件、第二电机系统满足升压充电条件，则整车控制器控制第四继电器K22闭合，控制第一继电器K11、第二继电器K12和第三继电器K21都断开，并请求第二电机控制器的控制模块控制其三相桥臂的六个功率开关的通断，以使得直流供电模块对动力电池进行升压充电。
在动力电池需要充电，且整车控制器获取的动力电池的最高电压小于获取的直流供电模块的最低输出电压时，整车控制器报欠压故障提示，停止充电。
在动力电池需要充电，且第一、第二电机系统都不满足升压充电条件时，整车控制器报升压充电故障，停止充电。
在第一电机系统和第二电机系统都满足升压充电条件的情况下，所述整车控制器将第一电机系统的升压充电功率请求值Preq1发送给第一电机控制器的控制模块，请求第一电机控制器的控制模块按照所述升压充电功率请求值Preq1控制其三相桥臂的六个功率开关的通断，将第二电机系统的升压充电功率请求值Preq2发送给第二电机控制器的控制模块，请求第二电机控制器的控制模块按照所述升压充电功率请求值Preq2控制其三相桥臂的六个功率开关的通断，以使得直流供电模块对动力电池进行升压充电；
其中，第一电机系统的升压充电功率请求值Preq1、第二电机系统的升压充电功率请求值Preq2的确定方式为：
整车控制器获取充电总功率请求值Preq、第一电机系统的最大允许充电功率Pmax1和第二电机系统的最大允许充电功率Pmax2；
若Preq>Pmax1+Pmax2，则整车控制器向电池管理系统发出功率超出幅值错误提示，使电池管理系统重新确定充电总功率请求值Preq；
若max（Pmax1，Pmax2）<Preq≤Pmax1+Pmax2，则整车控制器使第一电机系统的升压充电功率请求值Preq1=Preqx，使第二电机系统的升压充电功率请求值Preq2= Preq-Preqx；
若min（Pmax1，Pmax2）<Preq≤max（Pmax1，Pmax2），则在Pmax1>Pmax2时，整车控制器使第一电机系统的升压充电功率请求值Preq1=Preq，使第二电机系统的升压充电功率请求值Preq2=0；在Pmax1<Pmax2时，整车控制器使第一电机系统的升压充电功率请求值Preq1=0，使第二电机系统的升压充电功率请求值Preq2= Preq；
若Preq≤min（Pmax1，Pmax2），则整车控制器记录满足Preq≤min（Pmax1，Pmax2）的累计次数n；当n为奇数时，整车控制器使第一电机系统的升压充电功率请求值Preq1=Preq，使第二电机系统的升压充电功率请求值Preq2=0；当n为偶数时，整车控制器使第一电机系统的升压充电功率请求值Preq1=0，使第二电机系统的升压充电功率请求值Preq2=Preq；
其中，Preqx表示充电功率参考请求值，0<Preqx≤Pmax1，min（Pmax1，Pmax2）表示取Pmax1和Pmax2中的较小值，max（Pmax1，Pmax2）表示取Pmax1和Pmax2中的较大值。
若max（Pmax1，Pmax2）<Preq≤Pmax1+Pmax2，则在Pmax1<Pmax2时，整车控制器使第一电机系统的升压充电功率请求值Preq1=Pmax1（即Preqx=Pmax1），使第二电机系统的升压充电功率请求值Preq2=Preq-Pmax1，在Pmax1>Pmax2时，整车控制器使第一电机系统的升压充电功率请求值Preq1=Preq-Pmax2（即Preqx=Preq-Pmax2），使第二电机系统的升压充电功率请求值Preq2= Pmax2；在Pmax1=Pmax2时，整车控制器使第一电机系统的升压充电功率请求值Preq1=Preq/2（即Preqx=Preq/2），使第二电机系统的升压充电功率请求值Preq2=Preq/2。
当第一电机系统和第二电机系统同时按照其最大允许充电功率输出时，动力电池升压充电的功率最大。
在需要两个电机系统都工作的某些条件下，使能提供较小升压充电功率的一个电机系统按照其最大允许充电功率对动力电池进行升压充电，另一个电机系统进行升压充电功率补充，其合理的升压充电功率分配方式能减小电机系统的能耗。在某些条件下只需其中特定的一个电机系统就能满足升压充电功率需求时，该电机系统工作，另一个电机系统不工作，从而降低了另一个电机系统的损耗。在某些条件下只需任一一个电机系统就能满足升压充电功率需求时，第一电机系统与第二电机系统交替工作，降低了对第一、第二电机系统的损耗，能增加第一、第二电机系统的使用寿命。
在第一电机系统满足升压充电条件、第二电机系统不满足升压充电条件的情况下，整车控制器获取充电总功率请求值Preq和第一电机系统的最大允许充电功率Pmax1；
若Preq> Pmax1，则整车控制器向电池管理系统发出功率超出幅值错误提示，使电池管理系统重新确定充电总功率请求值Preq；
若Preq≤ Pmax1，则整车控制器将充电总功率请求值Preq发送给第一电机控制器的控制模块，请求第一电机控制器的控制模块按照充电总功率请求值Preq控制其三相桥臂的六个功率开关的通断，以使得直流供电模块对动力电池进行升压充电。
在第一电机系统不满足升压充电条件、第二电机系统满足升压充电条件的情况下，整车控制器获取充电总功率请求值Preq和第二电机系统的最大允许充电功率Pmax2；
若Preq> Pmax2，则整车控制器向电池管理系统发出功率超出幅值错误提示，使电池管理系统重新确定充电总功率请求值Preq；
若Preq≤ Pmax2，则整车控制器将充电总功率请求值Preq发送给第二电机控制器的控制模块，请求第二电机控制器的控制模块按照充电总功率请求值Preq控制其三相桥臂的六个功率开关的通断，以使得直流供电模块对动力电池进行升压充电。
本发明所述的电动汽车，包括上述基于双电机的动力电池充电系统。
本发明具有如下效果：
（1）在双电机升压充电系统（即利用两套电机系统进行升压充电的动力电池充电系统）的充电功率上限与单电机升压充电系统（即只利用一套电机系统进行升压充电的动力电池充电系统）的充电功率上限保持一致的情况下，降低了双电机升压充电系统中单套电机系统的使用功率或频率，延长了电机系统使用寿命，增加了系统可靠性。
（2）在双电机升压充电系统中的单套电机系统的升压充电功率与单电机升压充电系统的升压充电功率一致的情况下，双电机升压充电系统的充电总功率远大于单电机升压充电系统的升压充电功率，从而扩大了动力电池升压充电功率可调范围。
（3）在充电使用条件允许情况下，通过两套电机系统功率的叠加，实现了功率扩容且减少了单次充电时长，提高了动力电池充电效率。
（4）对于双电机升压充电系统，当其中一套电机系统报故障停止运行时，另一套电机系统可以继续为动力电池实现升压充电，达到了冗余设计的效果，进一步提高了系统可靠性，也提升了动力电池充电灵活性。
附图说明
图1为实施例1中的基于双电机的动力电池充电系统框图。
图2为实施例1中的基于双电机的动力电池充电系统的部分电路示意图。
图3为实施例1中的基于双电机的动力电池充电系统的充电控制流程图之一。
图4为实施例1中的基于双电机的动力电池充电系统的充电控制流程图之一。
图5为实施例2中的基于双电机的动力电池充电系统框图。
图6为实施例2中的基于双电机的动力电池充电系统的部分电路示意图。
图7为实施例3中的基于双电机的动力电池充电系统框图。
图8为实施例3中的基于双电机的动力电池充电系统的部分电路示意图。
具体实施方式
实施例1：如图1、图2所示的基于双电机的动力电池充电系统，包括电池管理系统2、整车控制器3、第一电机系统4和第二电机系统5。
第一电机系统4包括第一电机控制器41、第一电机42、第一继电器K11和第二继电器K12，第一电机42为Y型连接的三相四线制电机。第一电机控制器41包括控制模块（图中未示出）、三相桥臂和母线电容C1。三相桥臂由U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂并联构成，母线电容C1与U相桥臂、V相桥臂、W相桥臂并联。U相桥臂由上桥臂功率开关S11和下桥臂功率开关S14连接构成，V相桥臂由上桥臂功率开关S12和下桥臂功率开关S15连接构成，W相桥臂由上桥臂功率开关S13和下桥臂功率开关S16连接构成。本实施中上桥臂功率开关S11、上桥臂功率开关S12、上桥臂功率开关S13、下桥臂功率开关S14、下桥臂功率开关S15和下桥臂功率开关S16都为IGBT模块，上桥臂功率开关S11、上桥臂功率开关S12、上桥臂功率开关S13、下桥臂功率开关S14、下桥臂功率开关S15和下桥臂功率开关S16都具有续流二极管。上桥臂功率开关S11的上端、上桥臂功率开关S12的上端、上桥臂功率开关S13的上端引线连接动力电池1的正极，下桥臂功率开关S14的下端、下桥臂功率开关S15的下端、下桥臂功率开关S16的下端引线连接动力电池1的负极和直流供电模块6的负端。上桥臂功率开关S11的控制端、上桥臂功率开关S12的控制端、上桥臂功率开关S13的控制端、下桥臂功率开关S14的控制端、下桥臂功率开关S15的控制端和下桥臂功率开关S16的控制端分别与控制模块的六个控制输出端连接。U相桥臂的中点（即上桥臂功率开关S11与下桥臂功率开关S14的连接点）引线连接第一电机42的U相定子绕组L11，V相桥臂的中点（即上桥臂功率开关S12与下桥臂功率开关S15的连接点）引线连接第一电机42的V相定子绕组L12，W相桥臂的中点（即上桥臂功率开关S13与下桥臂功率开关S16的连接点）引线连接第一电机42的W相定子绕组L13。第一电机42的U、V、W相定子绕组的中性点引线连接第二继电器K12的第一端，第二继电器K12的第二端连接第一继电器K11的第一端和直流供电模块6的正端，第一继电器K11的第二端连接上桥臂功率开关S11的上端、上桥臂功率开关S12的上端、上桥臂功率开关S13的上端。第一继电器K11的控制端和第二继电器K12的控制端都与整车控制器3连接。
第二电机系统5包括第二电机控制器51、第二电机52、第三继电器K21和第四继电器K22，第二电机52为Y型连接的三相四线制电机。第二电机控制器51包括控制模块（图中未示出）、三相桥臂和母线电容C2。三相桥臂由U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂并联构成，母线电容C2与U相桥臂、V相桥臂、W相桥臂并联。U相桥臂由上桥臂功率开关S21和下桥臂功率开关S24连接构成，V相桥臂由上桥臂功率开关S22和下桥臂功率开关S25连接构成，W相桥臂由上桥臂功率开关S23和下桥臂功率开关S26连接构成。本实施中上桥臂功率开关S21、上桥臂功率开关S22、上桥臂功率开关S23、下桥臂功率开关S24、下桥臂功率开关S25和下桥臂功率开关S26都为IGBT模块，上桥臂功率开关S21、上桥臂功率开关S22、上桥臂功率开关S23、下桥臂功率开关S24、下桥臂功率开关S25和下桥臂功率开关S26都具有续流二极管。上桥臂功率开关S21的上端、上桥臂功率开关S22的上端、上桥臂功率开关S23的上端引线连接动力电池1的正极，下桥臂功率开关S24的下端、下桥臂功率开关S25的下端、下桥臂功率开关S26的下端引线连接动力电池1的负极和直流供电模块6的负端。上桥臂功率开关S21的控制端、上桥臂功率开关S22的控制端、上桥臂功率开关S23的控制端、下桥臂功率开关S24的控制端、下桥臂功率开关S25的控制端和下桥臂功率开关S26的控制端分别与控制模块的六个控制输出端连接。U相桥臂的中点（即上桥臂功率开关S21与下桥臂功率开关S24的连接点）引线连接第二电机52的U相定子绕组L21，V相桥臂的中点（即上桥臂功率开关S22与下桥臂功率开关S25的连接点）引线连接第二电机52的V相定子绕组L22，W相桥臂的中点（即上桥臂功率开关S23与下桥臂功率开关S26的连接点）引线连接第二电机52的W相定子绕组L23。第二电机52的U、V、W相定子绕组的中性点引线连接第四继电器K22的第一端，第四继电器K22的第二端连接第三继电器K21的第一端和直流供电模块6的正端，第三继电器K21的第二端连接上桥臂功率开关S21的上端、上桥臂功率开关S22的上端、上桥臂功率开关S23的上端。第三继电器K21的控制端和第四继电器K22的控制端都与整车控制器3连接。
电池管理系统2与动力电池1连接，电池管理系统2监测动力电池1的状态信息（比如动力电池的最高电压、动力电池的电量等），整车控制器3与电池管理系统2连接，从电池管理系统2处获取动力电池的最高电压、动力电池的电量和充电总功率请求值Preq，整车控制器3与直流供电模块6的采样电压输出端连接，从直流供电模块6处获取直流供电模块的最低输出电压和最高输出电压。整车控制器3与第一电机控制器41的控制模块连接，从第一电机控制器41的控制模块处获取第一电机系统4的最大允许充电功率Pmax1，并请求该控制模块控制对应的六个功率开关（即上桥臂功率开关S11、上桥臂功率开关S12、上桥臂功率开关S13、下桥臂功率开关S14、下桥臂功率开关S15和下桥臂功率开关S16）导通/断开。整车控制器3与第二电机控制器51的控制模块连接，从第二电机控制器51的控制模块处获取第二电机系统5的最大允许充电功率Pmax2，并请求该控制模块控制对应的六个功率开关（即上桥臂功率开关S21、上桥臂功率开关S22、上桥臂功率开关S23、下桥臂功率开关S24、下桥臂功率开关S25和下桥臂功率开关S26）导通/断开。
在动力电池需要充电时，整车控制器3对第一电机系统4、第二电机系统5进行控制，使得直流供电模块6对动力电池1进行升压充电或者直接充电。
第一电机系统4和第二电机系统5可以工作在驱动模式和升压充电模式。整车控制器3可以识别车辆的模式。当整车控制器3识别到车辆处于驱动模式下，整车控制器3控制第一继电器K11、第二继电器K12、第三继电器K21和第四继电器K22都断开，动力电池1、第一电机控制器41和第一电机42以及动力电池1、第二电机控制器51和第二电机52构成车辆的驱动回路，第一电机控制器41的控制模块、第二电机控制器51的控制模块接收整车控制器3发出的扭矩指令，通过控制对应的六个功率开关的通断来控制第一电机42、第二电机52中的电流，从而在第一电机42、第二电机52的转子上输出整车需求的扭矩，驱动车辆正常行驶。当整车控制器3识别到车辆处于充电模式下，则通过控制使得直流供电模块6对动力电池1进行升压充电或者直接充电。
直流供电模块6、第二继电器K12、U相定子绕组L11、V相定子绕组L12、W相定子绕组L13、下桥臂功率开关S14、下桥臂功率开关S15、下桥臂功率开关S16构成第一储能回路。直流供电模块6、第二继电器K12、U相定子绕组L11、V相定子绕组L12、W相定子绕组L13、上桥臂功率开关S11的续流二极管、上桥臂功率开关S12的续流二极管、上桥臂功率开关S13的续流二极管和动力电池1构成第一充电回路。
直流供电模块6、第四继电器K22、U相定子绕组L21、V相定子绕组L22、W相定子绕组L23、下桥臂功率开关S24、下桥臂功率开关S25、下桥臂功率开关S26构成第二储能回路。直流供电模块6、第四继电器K22、U相定子绕组L21、V相定子绕组L22、W相定子绕组L23、上桥臂功率开关S21的续流二极管、上桥臂功率开关S22的续流二极管、上桥臂功率开关S23的续流二极管和动力电池1构成第二充电回路。
如图3、图4所示，采用实施例1中的基于双电机的动力电池充电系统进行充电的具体方法，由整车控制器3执行，该方法包括：
步骤一、判断动力电池是否需要充电（即判断动力电池的电量是否小于预设的充电启动最高电量），如果是，则执行步骤二，否则结束。
步骤二、判断是否动力电池1的最高电压大于或等于直流供电模块6的最低输出电压，且小于直流供电模块6的最高输出电压，如果是，则执行步骤三，否则执行步骤四。
步骤三、控制第二继电器K12、第三继电器K21和第四继电器K22断开，控制第一继电器K11闭合，使得直流供电模块6对动力电池1进行直接充电，直至充电完成（即动力电池的电量达到预设的充电停止电量），然后执行步骤三十三。
步骤四、判断是否动力电池1的最高电压大于或等于直流供电模块6的最高输出电压，如果是，则执行步骤六，否则（即动力电池1的最高电压小于获取的直流供电模块6的最低输出电压时）执行步骤五。
步骤五、报欠压故障提示，停止充电，然后结束。
步骤六、判断是否第一电机系统4和第二电机系统5都满足升压充电条件，如果是，则执行步骤七，否则执行步骤二十二。
步骤七、控制第二继电器K12和第四继电器K22都闭合，控制第一继电器K11和第三继电器K21都断开，然后执行步骤八。
步骤八、判断是否Preq>Pmax1+Pmax2，如果是，则执行步骤九，否则执行步骤十。
步骤九、向电池管理系统2发出功率超出幅值错误提示，使电池管理系统2重新根据动力电池状态确定充电总功率请求值Preq，然后返回执行步骤八。
步骤十、判断是否max（Pmax1，Pmax2）<Preq≤Pmax1+Pmax2 ，且Pmax1<Pmax2，如果是，则执行步骤十一，否则执行步骤十二；其中，max（Pmax1，Pmax2）表示取Pmax1和Pmax2中的较大值。
步骤十一、使第一电机系统4的升压充电功率请求值Preq1=Pmax1，使第二电机系统5的升压充电功率请求值Preq2=Preq-Pmax1，然后执行步骤二十一。
步骤十二、判断是否max（Pmax1，Pmax2）<Preq≤Pmax1+Pmax2 ，且Pmax1>Pmax2，如果是，则执行步骤十三，否则执行步骤十四。
步骤十三、使第一电机系统4的升压充电功率请求值Preq1=Preq-Pmax2，使第二电机系统5的升压充电功率请求值Preq2=Pmax2，然后执行步骤二十一。
步骤十四、判断是否max（Pmax1，Pmax2）<Preq≤Pmax1+Pmax2 ，且Pmax1=Pmax2，如果是，则执行步骤十五，否则执行步骤十六。
步骤十五、使第一电机系统4的升压充电功率请求值Preq1=Preq/2，使第二电机系统5的升压充电功率请求值Preq2= Preq/2，然后执行步骤二十一。
步骤十六、判断是否min（Pmax1，Pmax2）<Preq≤max（Pmax1，Pmax2），且Pmax1>Pmax2，如果是，则执行步骤十七，否则执行步骤十八。其中，min（Pmax1，Pmax2）表示取Pmax1和Pmax2中的较小值。
步骤十七、使第一电机系统4的升压充电功率请求值Preq1=Preq，使第二电机系统5的升压充电功率请求值Preq2=0，然后执行步骤二十一。
步骤十八、判断是否min（Pmax1，Pmax2）<Preq≤max（Pmax1，Pmax2），且Pmax1<Pmax2，如果是，则执行步骤十九，否则（即Preq≤min（Pmax1，Pmax2）时）执行步骤二十。
步骤十九、使第一电机系统4的升压充电功率请求值Preq1=0，使第二电机系统5的升压充电功率请求值Preq2= Preq，然后执行步骤二十一。
步骤二十、记录满足Preq≤min（Pmax1，Pmax2）的累计次数n；当n为奇数时，使第一电机系统4的升压充电功率请求值Preq1=Preq，使第二电机系统5的升压充电功率请求值Preq2=0；当n为偶数时，使第一电机系统4的升压充电功率请求值Preq1=0，使第二电机系统5的升压充电功率请求值Preq2=Preq，然后执行步骤二十一。
步骤二十一、将第一电机系统4的升压充电功率请求值Preq1发送给第一电机控制器41的控制模块，请求第一电机控制器41的控制模块按照升压充电功率请求值Preq1控制上桥臂功率开关S11、上桥臂功率开关S12、上桥臂功率开关S13保持断开，控制下桥臂功率开关S14、下桥臂功率开关S15、下桥臂功率开关S16的导通与断开交替进行，使第一储能回路与第一充电回路交替导通；将第二电机系统5的升压充电功率请求值Preq2发送给第二电机控制器51的控制模块，请求第二电机控制器51的控制模块按照升压充电功率请求值Preq2控制上桥臂功率开关S21、上桥臂功率开关S22、上桥臂功率开关S23保持断开，控制下桥臂功率开关S24、下桥臂功率开关S25、下桥臂功率开关S26的导通与断开交替进行，使第二储能回路与第二充电回路交替导通；进而使得直流供电模块6对动力电池1进行升压充电，直至充电完成（即动力电池的电量达到预设的充电停止电量），然后执行步骤三十三。
步骤二十二、判断是否第一电机系统4满足升压充电条件、第二电机系统5不满足升压充电条件，如果是，则执行步骤二十三，否则执行步骤二十七。
步骤二十三、控制第二继电器K12闭合，控制第一继电器K11、第三继电器K21和第四继电器K22都断开，然后执行步骤二十四。
步骤二十四、判断是否Preq> Pmax1，如果是，则执行步骤二十五，否则（即Preq≤Pmax1时）执行步骤二十六。
步骤二十五、向电池管理系统2发出功率超出幅值错误提示，使电池管理系统2重新根据动力电池状态确定充电总功率请求值Preq，然后返回执行步骤二十四。
步骤二十六、将充电总功率请求值Preq发送给第一电机控制器41的控制模块，请求第一电机控制器41的控制模块按照充电总功率请求值Preq控制上桥臂功率开关S11、上桥臂功率开关S12、上桥臂功率开关S13保持断开，控制下桥臂功率开关S14、下桥臂功率开关S15、下桥臂功率开关S16的导通与断开交替进行，使第一储能回路与第一充电回路交替导通，以使得直流供电模块6对动力电池1进行升压充电，直至充电完成（即动力电池的电量达到预设的充电停止电量）；然后执行步骤三十三。
步骤二十七、判断是否第一电机系统4不满足升压充电条件、第二电机系统5满足升压充电条件，如果是，则执行步骤二十八，否则（即第一、第二电机系统都不满足升压充电条件时）执行步骤三十二。
步骤二十八、控制第四继电器K22闭合，控制第一继电器K11、第二继电器K12和第三继电器K21都断开，然后执行步骤二十九。
步骤二十九、判断是否Preq> Pmax2，如果是，则执行步骤三十，否则（即Preq≤Pmax2时）执行步骤三十一。
步骤三十、向电池管理系统2发出功率超出幅值错误提示，使电池管理系统2重新根据动力电池状态确定充电总功率请求值Preq，然后返回执行步骤二十九。
步骤三十一、将充电总功率请求值Preq发送给第二电机控制器51的控制模块，请求第二电机控制器51的控制模块按照充电总功率请求值Preq控制上桥臂功率开关S21、上桥臂功率开关S22、上桥臂功率开关S23保持断开，控制下桥臂功率开关S24、下桥臂功率开关S25、下桥臂功率开关S26的导通与断开交替进行，使第二储能回路与第二充电回路交替导通，以使得直流供电模块6对动力电池1进行升压充电，直至充电完成（即动力电池的电量达到预设的充电停止电量）；然后执行步骤三十三。
步骤三十二、报升压充电故障，停止充电，然后结束。
步骤三十三、控制第一继电器K11、第二继电器K12、第三继电器K21、第四继电器K22都断开，然后结束。
本实施例还提供一种电动汽车，包括上述基于双电机的动力电池充电系统。
实施例2：如图5、图6所示的基于双电机的动力电池充电系统，其大部分结构与充电控制方法与实施例1相同，不同之处在于：
第一电机系统4还包括第一电感L1，第一电机42的三相定子绕组（即U相定子绕组L11、V相定子绕组L12、W相定子绕组L13）的中性点引线并通过第一电感L1连接第二继电器K12的第一端。直流供电模块6、第二继电器K12、第一电感L1、U相定子绕组L11、V相定子绕组L12、W相定子绕组L13、下桥臂功率开关S14、下桥臂功率开关S15、下桥臂功率开关S16构成第一储能回路。直流供电模块6、第二继电器K12、第一电感L1、U相定子绕组L11、V相定子绕组L12、W相定子绕组L13、上桥臂功率开关S11的续流二极管、上桥臂功率开关S12的续流二极管、上桥臂功率开关S13的续流二极管和动力电池1构成第一充电回路。
第二电机系统5还包括第二电感L2，第二电机52的三相定子绕组（即U相定子绕组L21、V相定子绕组L22、W相定子绕组L23）的中性点引线并通过第二电感L2连接第四继电器K22的第一端。直流供电模块6、第四继电器K22、第二电感L2U相定子绕组L21、V相定子绕组L22、W相定子绕组L23、下桥臂功率开关S24、下桥臂功率开关S25、下桥臂功率开关S26构成第二储能回路。直流供电模块6、第四继电器K22、第二电感L2、U相定子绕组L21、V相定子绕组L22、W相定子绕组L23、上桥臂功率开关S21的续流二极管、上桥臂功率开关S22的续流二极管、上桥臂功率开关S23的续流二极管和动力电池1构成第二充电回路。
本实施例还提供一种电动汽车，包括上述基于双电机的动力电池充电系统。
实施例3：如图7、图8所示的基于双电机的动力电池充电系统，其大部分结构与充电控制方法与实施例1相同，不同之处在于：
第一电机系统4还包括第一电感L1，第一电机42的三相定子绕组（即U相定子绕组L11、V相定子绕组L12、W相定子绕组L13）的中性点引线并通过第一电感L1连接第二继电器K12的第一端。直流供电模块6、第二继电器K12、第一电感L1、U相定子绕组L11、V相定子绕组L12、W相定子绕组L13、下桥臂功率开关S14、下桥臂功率开关S15、下桥臂功率开关S16构成第一储能回路。直流供电模块6、第二继电器K12、第一电感L1、U相定子绕组L11、V相定子绕组L12、W相定子绕组L13、上桥臂功率开关S11的续流二极管、上桥臂功率开关S12的续流二极管、上桥臂功率开关S13的续流二极管和动力电池1构成第一充电回路。
本实施例还提供一种电动汽车，包括上述基于双电机的动力电池充电系统。

Claims (7)

1.一种基于双电机的动力电池充电系统，包括电池管理系统（2）、整车控制器（3）和第一电机系统（4），电池管理系统（2）与动力电池（1）、整车控制器（3）连接；其特征在于：还包括第二电机系统（5）；
所述第一电机系统（4）包括第一电机控制器（41）、第一电机（42）、第一继电器K11和第二继电器K12，第一电机控制器（41）的三相桥臂的上端连接动力电池（1）的正极，第一电机控制器（41）的三相桥臂的下端连接动力电池（1）的负极和直流供电模块（6）的负端，第一电机控制器（41）的三相桥臂的中点分别连接第一电机（42）的三相定子绕组，第一电机（42）的三相定子绕组的中性点引线连接第二继电器K12的第一端，第二继电器K12的第二端连接第一继电器K11的第一端和直流供电模块（6）的正端，第一继电器K11的第二端连接第一电机控制器（41）的三相桥臂的上端；
所述第二电机系统（5）包括第二电机控制器（51）、第二电机（52）、第三继电器K21和第四继电器K22，第二电机控制器（51）的三相桥臂的上端连接动力电池（1）的正极，第二电机控制器（51）的三相桥臂的下端连接动力电池（1）的负极和直流供电模块（6）的负端，第二电机控制器（51）的三相桥臂的中点分别连接第二电机（52）的三相定子绕组，第二电机（52）的三相定子绕组的中性点引线连接第四继电器K22的第一端，第四继电器K22的第二端连接第三继电器K21的第一端和直流供电模块（6）的正端，第三继电器K21的第二端连接第二电机控制器（51）的三相桥臂的上端；
第一电机控制器（41）的控制模块、第二电机控制器（51）的控制模块、第一继电器K11的控制端、第二继电器K12的控制端、第三继电器K21的控制端、第四继电器K22的控制端和直流供电模块（6）的采样电压输出端都与整车控制器（3）连接；
在动力电池需要充电时，所述整车控制器（3）对第一、第二电机系统进行控制，使得直流供电模块（6）对动力电池（1）进行升压充电或者直接充电，具体为：
在动力电池需要充电，且整车控制器（3）获取的动力电池的最高电压大于或等于获取的直流供电模块的最低输出电压，且小于获取的直流供电模块的最高输出电压时，整车控制器（3）控制第二继电器K12和第四继电器K22断开，控制第一继电器K11和第三继电器K21中的任意一个闭合、另一个断开，以使得直流供电模块（6）对动力电池（1）进行直接充电；
在动力电池需要充电，且整车控制器（3）获取的动力电池的最高电压大于或等于获取的直流供电模块的最高输出电压的情况下：
若第一电机系统（4）和第二电机系统（5）都满足升压充电条件，则整车控制器（3）控制第二继电器K12和第四继电器K22都闭合，控制第一继电器K11和第三继电器K21都断开，并请求第一电机控制器（41）的控制模块控制其三相桥臂的六个功率开关的通断，请求第二电机控制器（51）的控制模块控制其三相桥臂的六个功率开关的通断，以使得直流供电模块（6）对动力电池（1）进行升压充电；
若第一电机系统（4）满足升压充电条件、第二电机系统（5）不满足升压充电条件，则整车控制器（3）控制第二继电器K12闭合，控制第一继电器K11、第三继电器K21和第四继电器K22都断开，并请求第一电机控制器（41）的控制模块控制其三相桥臂的六个功率开关的通断，以使得直流供电模块（6）对动力电池（1）进行升压充电；
若第一电机系统（4）不满足升压充电条件、第二电机系统（5）满足升压充电条件，则整车控制器（3）控制第四继电器K22闭合，控制第一继电器K11、第二继电器K12和第三继电器K21都断开，并请求第二电机控制器（51）的控制模块控制其三相桥臂的六个功率开关的通断，以使得直流供电模块（6）对动力电池（1）进行升压充电；
在第一电机系统和第二电机系统都满足升压充电条件的情况下，所述整车控制器（3）将第一电机系统（4）的升压充电功率请求值Preq1发送给第一电机控制器（41）的控制模块，请求第一电机控制器（41）的控制模块按照所述升压充电功率请求值Preq1控制其三相桥臂的六个功率开关的通断，将第二电机系统（5）的升压充电功率请求值Preq2发送给第二电机控制器（51）的控制模块，请求第二电机控制器（51）的控制模块按照所述升压充电功率请求值Preq2控制其三相桥臂的六个功率开关的通断，以使得直流供电模块（6）对动力电池（1）进行升压充电；
其中，第一电机系统（4）的升压充电功率请求值Preq1、第二电机系统（5）的升压充电功率请求值Preq2的确定方式为：
整车控制器（3）获取充电总功率请求值Preq、第一电机系统（4）的最大允许充电功率Pmax1和第二电机系统（5）的最大允许充电功率Pmax2；
若Preq>Pmax1+Pmax2，则整车控制器（3）向电池管理系统（2）发出功率超出幅值错误提示，使电池管理系统（2）重新确定充电总功率请求值Preq；
若max（Pmax1，Pmax2）<Preq≤Pmax1+Pmax2，则整车控制器（3）使第一电机系统（4）的升压充电功率请求值Preq1=Preqx，使第二电机系统（5）的升压充电功率请求值Preq2= Preq-Preqx；
若min（Pmax1，Pmax2）<Preq≤max（Pmax1，Pmax2），则在Pmax1>Pmax2时，整车控制器（3）使第一电机系统（4）的升压充电功率请求值Preq1=Preq，使第二电机系统（5）的升压充电功率请求值Preq2=0；在Pmax1<Pmax2时，整车控制器（3）使第一电机系统（4）的升压充电功率请求值Preq1=0，使第二电机系统（5）的升压充电功率请求值Preq2= Preq；
若Preq≤min（Pmax1，Pmax2），则整车控制器（3）记录满足Preq≤min（Pmax1，Pmax2）的累计次数n；当n为奇数时，整车控制器（3）使第一电机系统（4）的升压充电功率请求值Preq1=Preq，使第二电机系统（5）的升压充电功率请求值Preq2=0；当n为偶数时，整车控制器（3）使第一电机系统（4）的升压充电功率请求值Preq1=0，使第二电机系统（5）的升压充电功率请求值Preq2=Preq；
其中，Preqx表示充电功率参考请求值，0<Preqx≤Pmax1，min（Pmax1，Pmax2）表示取Pmax1和Pmax2中的较小值，max（Pmax1，Pmax2）表示取Pmax1和Pmax2中的较大值。
2.根据权利要求1所述的基于双电机的动力电池充电系统，其特征在于：所述第一电机系统（4）还包括第一电感L1，所述第一电机（42）的三相定子绕组的中性点引线并通过第一电感L1连接第二继电器K12的第一端。
3.根据权利要求1所述的基于双电机的动力电池充电系统，其特征在于：所述第二电机系统（5）还包括第二电感L2，所述第二电机（52）的三相定子绕组的中性点引线并通过第二电感L2连接第四继电器K22的第一端。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于双电机的动力电池充电系统，其特征在于：
在动力电池需要充电，且整车控制器（3）获取的动力电池的最高电压小于获取的直流供电模块的最低输出电压时，整车控制器（3）报欠压故障提示，停止充电；
在动力电池需要充电，且第一、第二电机系统都不满足升压充电条件时，整车控制器（3）报升压充电故障，停止充电。
5.根据权利要求4所述的基于双电机的动力电池充电系统，其特征在于：
若max（Pmax1，Pmax2）<Preq≤Pmax1+Pmax2，则在Pmax1<Pmax2时，整车控制器（3）使第一电机系统（4）的升压充电功率请求值Preq1=Pmax1，使第二电机系统（5）的升压充电功率请求值Preq2=Preq-Pmax1，在Pmax1>Pmax2时，整车控制器（3）使第一电机系统（4）的升压充电功率请求值Preq1=Preq-Pmax2，使第二电机系统（5）的升压充电功率请求值Preq2=Pmax2；在Pmax1=Pmax2时，整车控制器（3）使第一电机系统（4）的升压充电功率请求值Preq1=Preq/2，使第二电机系统（5）的升压充电功率请求值Preq2= Preq/2。
6.根据权利要求5所述的基于双电机的动力电池充电系统，其特征在于：
在第一电机系统（4）满足升压充电条件、第二电机系统（5）不满足升压充电条件的情况下，整车控制器（3）获取充电总功率请求值Preq和第一电机系统（4）的最大允许充电功率Pmax1；
若Preq> Pmax1，则整车控制器（3）向电池管理系统（2）发出功率超出幅值错误提示，使电池管理系统（2）重新确定充电总功率请求值Preq；
若Preq≤ Pmax1，则整车控制器（3）将充电总功率请求值Preq发送给第一电机控制器（41）的控制模块，请求第一电机控制器（41）的控制模块按照充电总功率请求值Preq控制其三相桥臂的六个功率开关的通断，以使得直流供电模块（6）对动力电池（1）进行升压充电；
在第一电机系统（4）不满足升压充电条件、第二电机系统（5）满足升压充电条件的情况下，整车控制器（3）获取充电总功率请求值Preq和第二电机系统（5）的最大允许充电功率Pmax2；
若Preq> Pmax2，则整车控制器（3）向电池管理系统（2）发出功率超出幅值错误提示，使电池管理系统（2）重新确定充电总功率请求值Preq；
若Preq≤ Pmax2，则整车控制器（3）将充电总功率请求值Preq发送给第二电机控制器（51）的控制模块，请求第二电机控制器（51）的控制模块按照充电总功率请求值Preq控制其三相桥臂的六个功率开关的通断，以使得直流供电模块（6）对动力电池（1）进行升压充电。
7.一种电动汽车，其特征在于：包括如权利要求1至6任一项所述的基于双电机的动力电池充电系统。
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