CN113708656B - 一种车载电源转换系统与车载电源转换装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种车载电源转换系统与车载电源转换装置，该系统包括车载电池与车载电源转换装置。车载电源转换装置通过计算间接获得车载电池的端口电压，可省去或减少车载电池端口电压的采样线，简化应用于车辆的车载电源转换系统的布线。车载电源转换装置可依据车载电池的端口电压，监控车载电池的状态，依据车载电池的状态，动态调整车载电池的欠压点或者对当前的电池所带负载功率进行限制来延长车载电池的使用寿命。

Description

一种车载电源转换系统与车载电源转换装置

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种车载电源转换系统与车载电源转换装置。

背景技术

随着人民生活水平的提高，车辆在日常生活中的使用也变得更为普及。无论是燃油车辆、电动车辆还是混合动力的车辆，车载电池在车辆中极为常见，且为必不可少的组成构件。与车载电池搭配使用的车载电源转换装置也成为了车辆中不可或缺的组成构件。

车载电源转换装置中比较常见的一类为车载逆变器。车载逆变器能够将低压直流转成高压交流，是乘用车、卡车的一项重要功能。在这类车辆的应用场合下，一方面，电流过大导致功率回路损耗高，难以获得精确的电池电压；另一方面，低温运行环境中电池容量会有一定程度的衰减。以上因素均会造成剩余容量难以评估，进一步影响放电深度与电池寿命的平衡。

目前常见的车载电池电压方法是采用标定方法，通过标定技术对不同功率情况的线损电压进行标定，获取电池电压值。标定动作繁琐、另外线材、温度、线长都会因为车型、厂家产生变化，偏差较大且无法适应多变情况。另外，常见的车载电池电压采样，也有四线法进行远端采样方案，即增加两个远端电池电压采样线，实时获取电压。四线法虽然能准确的采取到远端电池电压，但是存在布线繁琐，布线成本较高的缺陷。

发明内容

本申请实施例旨在提供一种车载电源转换系统与车载电源转换装置，可省去或减少车载电池端口电压的采样线，简化应用于车辆的车载电源转换系统的布线。同时，基于所获得的车载电池的端口电压，动态调整车载电池的欠压点或者在电池的SOC低于一定阈值时，通过车载电源转换装置限制电池的输出功率，进而延长电池的使用寿命。

为实现上述目的，第一方面，本申请提供一种车载电源转换系统，包括：车载电池，所述车载电池设有两个端子：第一端子和第二端子。车载电源转换装置，车载电源转换装置设有输入侧和输出侧。车载电源转换装置包括至少一个功率开关管。输入侧设置至少两个端子与车载电池的第一端子和第二端子一一电性耦接接。车载电源转换装置包括：电池采样模块，电池采样模块采样车载电池的第一端子相对所述车载电源转换装置输入侧非对应耦接端的电压 ，并输出第一电压。输入侧采样模块，输入侧采样模块采样车载电源转换装置的输入侧的所述两个端子的电压差并输出第二电压。驱动电路，驱动车载电源转换装置中功率开关管工作。控制单元，接收第一电压和所述第二电压，以计算车载电池的端电压，其中，控制单元计算与端电压相关的第一电池监控参数，并存储有第一电池监控参数的阈值。当第一电池监控参数所述阈值时，控制车载电源转换装置的输入侧或输出侧的功率小于一预设值而减缓车载电池的放电速度，和/或，控制单元计算与端电压相关的第二电池监控参数，并依据第二电池监控参数计算车载电池的欠压电位点的调整量。

第二方面，本申请提供一种车载电源转换装置，与车载电池连接，车载电源转换装置设有输入侧和输出侧。车载电源转换装置的输入侧设置至少两个端子与所述车载电池的第一端子和第二端子一一对应电性耦接车载电源转换装置包括至少一个功率开关管。车载电源转换装置还包括：电池采样模块，电池采样模块采样车载电池的第一端子相对所述输入侧重非对应耦接端的电压，输出第一电压。输入侧采样模块，输入侧采样模块采样车载电源转换装置输入侧的两个端子的电压差并输出第二电压。驱动电路，驱动车载电源转换装置中功率开关管工作。控制单元，接收第一电压和第二电压，以计算车载电池的端电压，其中，控制单元计算与端电压相关的第一电池监控参数，并存储有第一电池监控参数的阈值。当第一电池监控参数低于阈值时，控制车载电源转换装置的输入侧或输出侧的功率小于一预设值而减缓车载电池的放电速度，和/或，控制单元计算与端电压相关的第二电池监控参数，并依据第二电池监控参数计算电池的欠压电位点的调整量。

本申请实施例的有益效果是：本申请提供的车载电源转换系统通过采样车载电池的一端相对车载电源转换装置中非对应耦接端的电压以及车载电源转换装置的输入侧电压，通过计算间接获得车载电池的电压，减少或者省去车载电池电压的采样线，使得应用于车辆中的车载电源转换系统的整体布线简洁、易于整理和维护。其中，车载电源转换装置可依据车载电池的端口电压，监控车载电池的状态，依据车载电池的状态，动态调整车载电池的欠压点或者对当前的电池所带负载功率进行限制，来延长车载电池的使用寿命。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本申请实施例提供的车载电源转换系统的结构示意图；

图2为本申请另一实施例提供的车载电源转换系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的车载电源转换装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的控制单元对车载电源转换装置的输入侧或输出侧进行功率限制的控制环路的示意图；

图5为本申请另一实施例提供的控制单元对车载电源转换装置的输入侧或输出侧进行功率限制的控制环路的示意图；

图6为本申请又一实施例提供的控制单元对车载电源转换装置的输入侧或输出侧进行功率限制的控制环路的示意图；

图7为本申请实施例提供的控制单元所执行方法的流程图；

图8为本申请实施例提供的控制单元调整车载电池的欠压电位点的流程图；

图9为本申请实施例提供的在控制单元中设置车载电池的回差调整控制的流程图；

图10为本申请实施例提供的控制单元执行中断控制策略的流程图；

图11为本申请实施例提供的逆变桥的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，图1为本申请实施例提供的车载电源转换系统的结构示意图。如图1所示，车载电源转换系统包括车载电池100与车载电池转换装置200。其中，车载电池100设有两个端子：第一端子A1与第二端子A2。车载电源转换装置200设有输入侧与输出侧，其中，车载电源转换装置200的输入侧与车载电池的两个端子一一对应耦接的为功率端子B2和功率端子B3。如图1中所示例，车载电源转换装置还设有一个对车载电池100的一端进行采样的端子B1。车载电源转换装置200的输出侧的一个端子为端子C1，另一个端子为端子C2。其中，车载电池转换装置200包括至少一个功率开关管（图未示）。

具体地，车载电源转换装置输入侧的端子B2和B3与与车载电池100通过第一端子A1与第二端子A2为车载电源转换装置20提供直流电源。

请参照图2或图3，如图2所示，车载电源转换装置200包括电池采样模块201、输入侧采样模块202、驱动电路203与控制单元204。其中，电池采样模块201与第一端子A1以及输入侧的端子B1电性连接，输入侧采样模块202采样与车载电池的正负极电性耦接的车载电源转换装置的输入端的电压。驱动电路203与车载电源转换装置200中的功率开关管电性连接，控制单元204分别与电池采样模块201以及输入侧采样模块202电性连接。

具体地，电池采样模块201用于采样车载电池100的第一端子A1相对车载电源转换装置非对应耦接端的电压，并输出第一电压V1。例如，第一电压V1为第一端口A1与输入侧中非对应耦接端B3之间的电压。输入侧采样模块202用于输出第二电压V2，第二电压V2即为车载电源转换装置200的输入侧端子B2与端子B3之间的电压。

继而，控制单元204用于接收第一电压V1与第二电压V2，并根据第一电压V1与第二电压V2计算车载电池100的端电压V0。例如，在一实施例中，第一端口A1与输入侧的端口B2之间的接线存在线损电压V3，第二端口A2与输入侧的端口B3之间的接线存在线损电压V4。由基尔霍夫电压定律（KVL）可得：V0=V2＋V3＋V4。并且，在此实施例中，设置车载电池的正负极功率线材质、粗细程度、外部温度环境以及长度一致，因而可以近似认为线损电压V3与线损电压V4相等，可得：V3=V4=V1－V2。结合公式与公式可得：V0=V2＋2×(V1－V2)。从而，控制单元204根据公式可计算获得车载电池100的端电压V0。

在一实施例中，电池采样模块201包括第一滤波单元2011，第一滤波单元2011用于滤除电池采样模块201所采样的第一端子电压中的交流成分。其中，在一实施方式中，第一滤波单元2011所满足的函数L(s)为：

其中，s为传递函数因子，fz为截止频率，fz<0.1fs，fs为车载电源转换装置200所输出的交流电压的频率。

同样地，输入侧采样模块202包括第二滤波单元2021，第二滤波单元2021用于滤除输入侧采样模块202所采样车载电源转换装置200输入侧的电压中的交流成分。其中，第二滤波单元2021可采用与第一滤波单元2011相同的函数。

应理解，在以上的采样模块中设置滤波单元的目的是为了提高间接所获得的车载电池的端口电压的精度。在其他实施方式中，第一滤波单元2011与第二滤波单元2021也可以采用其他的滤波函数，本申请实施例对此不做限制。

可以理解的是，具体的，若车载电池为车载蓄电池，车载电源转换装置为车载逆变器。此具体实施例请参阅图2所示意，车载电源转换装置200具体为一车载逆变器，车载逆变器设置有辅助电源控制电路，辅助电源控制电路通过车载逆变器的端子B1与车载蓄电池的一端A1电性连接。在此实施例中，车载电源转换装置200利用此辅助电源控制电路与车载蓄电池的连接端子对车载蓄电池的端子A1进行采样，获得车载蓄电池的端子A1相对非对应耦接的端子B3的电压。

在此实施例中，车载逆变器通过获取车载逆变器输入侧的端口电压，以及车载蓄电池一端相对非车载逆变器非对应耦接端的电压，通过计算，可获得车载蓄电池的端口电压。通过计算间接获得的车载蓄电池的端口电压的前提是，假设车载逆变器的功率端子B2与车载蓄电池端子A1的距离和车载逆变器的功率端子B3与车载蓄电池端子A2之间的间距近似相等，或者车载蓄电池正负极与车载逆变器之间功率线对称布置，可通过如下公式获得：

V0=V2+2（V1-V2） （1）

在此实施例中，车载电源转换装置采样所连接的车载电池的端口电压是通过复用辅助电源控制电路与车载电池之间的电性连接线，并未额外设置车载电池电压的采样线。采用以上实施例所介绍的车载电池的端口电压的采样方法，可以简化车载电源转换系统的布线，易于整理和维护。

在其他的实施例中，车载电池可能为车载动力电池，与车载动力电池连接的车载电源转换装置，也可以如以上实施例描述的利用已有的与车载电池额外连接的端口进行车载电池电压的采样。

综上所述，在以上介绍的实施例中，可以在不增加车载电源转换系统内的布线的情况下，可对车载电源转换系统内的车载电池进行电压采样。另外，车载电源转换装置200的输出侧，在图2或图3所示意的两个端子C1与端子C2用于与负载300连接。车载电源转换装置200将车载电池10所提供的直流电源转换为负载300正常工作所需的电压或电流规格和/或类型。图2和图3中示意了两种不同类型的车载电源转换装置，在此车载电源转换装置200并不局限于图2所示意的车载逆变器或者图3所示意的车载直流转换器，也可以是其他的既可以转直流也可以转交流的混合型车载电源转换装置。

在其他的车载电源转换装置的一些实施例中，车载电源转换装置200，如图2所示，具体地可以包括DC/DC转换模块206和DC/AC模块207。 DC/DC转换模块206和DC/AC模块207均包括至少一个功率开关管（图未示）。驱动电路203包括第一驱动电路2031和第二驱动电路2032。

其中，第一驱动电路2031与DC/DC转换模块206连接，并用于驱动DC/DC转换模块206，以使DC/DC转换模块206将输入的直流电源转转换为另一直流电源。第二驱动电路2032与DC/AC模块207连接，并用于驱动DC/AC模块207，以使DC/AC模块207将其输入的直流电流转换为交流电源提供负载300。

控制单元204与第一驱动电路2031和第二驱动电路2032电性连接。控制单元204输出控制信号至第一驱动电路2031和第二驱动电路2032，以通过第一驱动电路2031驱动DC/DC转换模块206，和通过第二驱动电路2032驱动DC/AC模块207。

车载电源转换装置200还包括输出侧采样模块。输出侧采样模块包括输出电压采样单元208和输出电流采样单元209。

其中，输出电压采样单元208采样输出侧的电压送至控制单元204，输出电流采样单元209采样输出侧的电流送至控制单元204，以使控制单元204获取到输出侧的电流与电压。控制单元204可根据输出侧的电流与电压控制车载电源转换装置200的输出。

需要说明的是，如图2所示的车载电源转换装置200的硬件结构仅是一个示例。如图3所示，当负载300为直流负载时，在车载电源转换装置200中，可以减少DC/AC模块207以及第二驱动电路2032。车载电源转换装置200可以根据不同的车载电源转换系统所对应的负载适应性变化其内部功率转换模块及其控制部分的组成，并非局限于图2或图3所示意的结构。

在以上所描述的内容中，介绍了车载电源转换装置中对车载电池的电压进行采样的方案。以下针对所获得的车载电池的端口电压，车载电源转换装置调整对车载电池的放电状态进行调整，以期望达到延长车载电池的寿命的目的。

基于以上所采样的车载电池的电压，可计算第一电池监控参数。控制单元中存储有第一电池监控参数的阈值。第一电池监控参数表征车载电池的状态。例如，第一电池监控参数为SOC,电池荷电状态（State of Charge）。也可称为剩余电量，代表的是电池剩余可放电电量与其标称容量的比值，常用百分数表示。SOC的计算与车载电池放电后的电压相关。当第一电池监控参数低于或等于其阈值时，控制车载电源转换装置的输入侧或者输出侧的功率小于或等于一预设值，以减缓车载电池的放电速度。这个预设值，通常设置为30%SOC值。

当控制单元204检测到车载电池100的SOC低于或等于30%时，即开始限制车载电源转换装置200的输入侧或输出侧的功率，以实现在车载电池100的SOC较低时，对车载电池100进行保护，降低车载电池100放电过度的风险，以延长车载电池100的使用寿命。常规的车载电源转换装置会设置有限幅环节，限制车载电源转换装置的输出不大于系统的额定功率，最小功率不小于额定功率的10%。

本方案中所提及的当车载电池的SOC状态低于或等于30%时，对车载电源转换装置的输入侧或输出侧的功率进行限制不同于常规车载电源转换装置的功率限幅。车载电源转换装置中控制单元存储有第三电池监控参数。此第三电池监控参数与车载电池的电压相关。在一具体的实施例中，第三电池监控参数为车载电池的电压变化率，电压变化率即为一个放电周期的电压差值与放电周期时间的比值。例如，假设车载电池100的采样的放电周期为T，放电周期初始电压值为V5，放电周期结束后的电压值V6，则变化率K=(V5－V6)÷T。

当车载电池的SOC低于或等于30%时，车载电池所放电的功率会限制在一预设的功率范围内。请参阅图4，其示意了当车载电池的SOC低于30%时，控制单元对车载电源转换装置的输入侧或输出侧进行功率限制的一种具体实施方案。

在图4中，Kset为预设的电池电压变化率；ΔK为变化率K与Kset之间的差值；2p2z控制器为双极点双零点补偿器，又称为负反馈环路补偿控制器；

为零阶保持器，用于将离散信号转换为连续信号；G(s)为变化率K与输出功率相关的数学模型，也是2p2z控制器的目标传递函数；H(s)表示车载电池100的端电压V0进行采样调理与滤波环节，其采用低通滤波方式，对信号进行比例放大，以及滤波处理。在变化率K中，分子采用离散化采样的表现形式，即当前拍采样值与上一拍采样值之差，分母T表示为离散采样周期；Padj表示2p2z控制器的输出信号；P1表示经过限幅单元L1后的输出功率；V0表示为车载电池的端电压。

限幅单元在常见的电源转换装置的控制中会比较常见。限幅单元帮助控制电源转换装置的最大输出功率为其额定功率，最小功率为额定功率的10%。如图5所示，通过间隔采样周期T，采样车载电池经过放电周期，车载电池的初始电压以及间隔采样周期T的电压，经过调理滤波后，控制单元计算获得电池电压的变化率。对于电池电压V0的采样，在以上内容中已有描述和揭露，因此在此不再对电池电压V0的采样再作赘述。在获得变化率K之后，将该变化率K与预设的变化率之间的差值输入至2p2z（双极点双零点）补偿环路，并根据2p2z补偿环路的输出结果输入至限幅模块，通过限幅模块后，将限幅模块的输出输入至零阶保持器。零阶保持器的输出信号调整车载电源转换装置输入侧或者输出侧的功率，使得为车载电源转换装置供电的车载电池的电压的变化率在预设的电池电压变化率附近。进行车载电源转换装置200的输出功率的动态调整。

在此预设的电池电压变化率Kset，可为一固定值。应理解的是，预设的电池电压变化率Kset也可以是一个动态变化的值。例如此预设电池电压变化率值的设定，可以与当前电池SOC、电池电压呈函数变化设定。此函数变化关系可以通过车载电池在SOC低于预设值时，电池正常放电的电压变化率与当前电池电压和SOC的值的实验数据进行拟合获得此函数变化关系。在此，仅是进行举例说明，并非用来限制动态电池电压变化率Kset的设定方式。

图4所示的一闭合控制环路，可以将车载电池的放电的电压变化率控制在预设的电池电压变化率Kset的附近。此闭合控制环路为车载电源转换装置的控制环路。

当车载电池100的SOC低于或等于30%时，对车载电源转换装置200的输入/输出功率进行动态调节，使车载电源转换装置200的输入/输出功率受限制于车载电池100的容量衰减，以减缓车载电池100的放电速度。

进一步地，还请参阅图5示意的另一种限功率控制的实现方式。图5相对图4，增加了一个前馈开环环路控制。在此仅对增加的部分进行说明，与图4相同的部分不再重复描述。

图5所示的实施例是在图4所示的实施例增加以下内容：采样滤波环节H1(s)，其与H(s)的区别在于两者的带宽不同，通常H1(s)的带宽低于H(s)；前馈系数E,F；限幅单元L2。所增加的内容可表示为：H1(s)×E＋F，并将其计算结果经过限幅单元L2进行限幅。经过限幅L2后的信号与限幅单元L1的信号进行相加，作为零阶保持器的输入。相对于图4所示的实施例，本实施例的动态响应效果更好。

在一实施例中，请参照图6，图6为本申请提供的又一种限功率控制的实现方式。图6所示的实施例中前馈开环控制与图5中前馈开关有所区别。图6所示开环前馈结果与闭合负反馈回路的信号的叠加方式不同。图6是将限幅单元L2输出的信号与限幅单元L1进行取小（经过MIN模块）。开环前馈环路中的系数G和H是的最后由限幅单元L2输出的信号不同于图5中所示前馈系数E、F。图5和图6所示的实施例相对图4所示实施例增加了前馈开环环路控制，因此相对图4所示的实施例可以提升其动态响应功能，但是也相对会增加控制的复杂程度。图5所示限功率的环路控制的动态响应也优于图6所示的限功率的环路控制的动态响应。

在本申请所提供的实施例中，采取对负载限功率的方式，对低容量的车载电池进行功率限制，以减缓车载电池的放电速度。一方面，能够降低电池因电量消耗过度而损伤的风险，以延长电池使用寿命，另一方面，对于车载电池为车载蓄电池时，还能够保证车载蓄电池的剩余容量，为整车启动留下较为充足的电量。以上所描述车载电池弱容量限功率方案，能够根据电池使用情况和环境温度，在电池容量衰减时，进行动态限功率保护，进一步延长车载电池的寿命。

本申请的另一方面也提供了根据车载电池的第二监控参数，动态调整车载电池的欠压电位点，能够较好的平衡最大放电容量与电池寿命，以避免因车载电池寿命衰减和环境温度等情况导致电池过放电，提高电池的使用寿命。

在此方面的一具体实施例，请参照图7，基于控制单元204的软件控制策略还用于执行以下方法步骤：

步骤71：计算与端电压相关的第二电池监控参数。

步骤72：依据第二电池监控参数计算电池的欠压电位点的调整量。

在一实施例中，第二电池监控参数为车载电池的端电压由第一预设电压V7放电至第二预设电压V8的电容量或用电量。其中，第二预设电压V8小于第一预设电压V7。

请一并参阅图8，其中，第一预设电压对应放电起始电压。在获取到放电起始电压后，电池进入放电状态。直至电池电压小于或等于第二预设电压V8，即计算电容量Q或用电量和第一预设电压V7与第二预设电压V8之差的比值x，即x=Q/dv=Q/(V7-V8)。其中，电容量可通过安时积分法获得，具体地，车载电池的放电电容量Q为：

其中，I为放电电流，t时刻可为放电的结束时刻，t0时刻为刚开始放电的时刻，

表示对时间的积分。通过对上述公式的积分进行计算，可得到车载电池放电的电容量Q。可以理解的是，t0时刻为车载电池的端电压为第一预设电压V7所对应的时刻，t时刻为车载电池的端电压为第二预设电压V8所对应的时刻。用电量D可通过功率对时间积分获得，其计算过程与电容量类似，其在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。

继而，根据x值标定电池特征f(x)，并依据f(x)获得欠压电位点的调整量Vx，例如，Vx可以等于f(x)。其中，欠压电位点指的是当车载电池的端电压低于该欠压电位点时，控制单元会进入车载电池欠压保护状态，停止对车载电池电量的输出。在一实施方式中，可取f(x)=Ax＋B，其中A与B均为预设值，且其二者可根据实际应用场景进行设置，在其他的实施例中，f(x)可以是其他函数关系，并非局限于在此的线性函数关系。这个函数可以依据不同类型的车载电池，根据其车载电池的欠压值与车载电池端口电压的实验数据进行函数拟合获得。因此，本申请实施例对f(x)的具体形式不作限制。

在获取到调整量Vx之后，则判断Vx是否等于0。若Vx等于0，则以V8仍作为欠压电位点的电压；若Vx不为0，则调整车载电池的欠压电位点为V8-Vx。在实际应用中，若车载蓄电池在出厂时所设置的初始的欠压电位点较高，则在此时的实施例中，会用原来的初始欠压点电位值减去需要调整Vx量。然而在其他情况下，若车载蓄电池在出厂时所设置的初始的欠压电位点较小，则获取的Vx调整量可用于相应调高欠压电位点的电压，即将Vx调整量与原来初始的欠压点电位作加法获得更高的电池欠压点电位。在此方面的实施例中，当车载电池的电压放电至当前电池欠压点电位时，判断车载电池的当前状态去动态调整车载电池的欠压点，能够避免使用固定的欠压点，导致因车载电池寿命衰减和环境温度等情况导致电池过放电，提高电池的使用寿命。以根据车载电池的状态，动态调整欠压电位点的电压，以较好的平衡最大放电容量与电池寿命，在不缩短电池寿命的同时，使车载电池的性能得到更为充分的利用。

本申请同时又从另外一方面动态设置车载电池回差点的，避免车载电池反复进入欠压保护状态和非欠压状态。由于车载电池在临近欠压点时，通过车载电源转换装置带负载或者切断负载时，车载电池因与负载反复合与断，会让车载电池反复进入欠压保护的状态或非欠压保护状态，过度消耗车载电池所剩不多的电量。

为避免这种情况的发生，通过在控制单元中设置车载电池的回差调整控制，亦即，控制单元计算与欠压电位点相关的第四电池监控参数，并依据第四电池监控参数计算车载电池的电压恢复点，可有效避免车载电池反复进入欠压保护和非欠压保护状态，提高车辆系统的稳定性。

请参阅图9所示的一具体的回差调整控制实施例。如图9所示，正常状态为车载电源转换装置转换车载电池的电能带载工作。当车载电池的电压低于当前的欠压调整点时，系统进入欠压保护状态，且同时开始记录系统进入欠压保护状态的次数。其中，欠压调整点可为已通过图8所示的方式调整过后的欠压电位点。当车载电池的电压恢复至启动电压V10时，车载电源转换装置会进入正常工作状态，此时，车载电池的欠压恢复点设置为启动电压V10。实时判断系统进入欠压保护状态的次数是否达到系统预设的次数阈值，在此实施例中，系统进入欠压保护状态的次数为第四电池监控参数，同时，设置的欠压次数阈值为2。然而在其他回差控制方法中，欠压次数阈值可以设为3或者更高。当欠压保护的次数达到次数阈值后，此控制程序会将欠压恢复点从原来所设置的启动电压V10抬高至例如比V11小1V左右，其中V11为车载电池的浮充电压值。当然，欠压点的具体抬高的幅度也可以视具体不同类型的车载电池、车载电池的状态以及应用环境进行设定。在抬高欠压恢复点电位的同时，车载电池欠压恢复会被锁定，避免车载电池会再次恢复工作状态，消耗车载电池所剩不多的电量。只有等到车辆发动机启动后，欠压恢复解锁，让车载电池处于充电状态并能恢复至欠压恢复点。在本实施例中，通过车载电源转换装置的软件控制策略调整车载电池恢复的回差点，而在其他更为庞大或者复杂的系统中，也可以利用其他的装置中的MCU或者DSP等芯片对车载电池的回差点进行调整。

由以上所介绍的实施例可知，车载电源转化装置控制单元为实现以上的限功率控制、欠压点的动态调整以及欠压回差的调整均会占用车载电源转换装置中的控制单元的资源。因此，本申请所介绍的车载电源转换装置系统，可以选择性的实施在电池SOC低于或等于一定阈值时，进行限功率控制或者对欠压点根据电池当前的状态进行动态调整，或者这两者均实施。对于两者均实施时，在以下介绍的一实施例中，可减少控制单元204的负担，提高控制单元的处理效果。请参阅图10，设置定时中断，该定时中断的中断频率设置为60Khz，该中断频率既能够保证系统的动态响应能力，也能够减少控制单元的资源占有率。当中断触发时，可根据上述实施例中的方式获取到车载电池的端电压。继而，在中断过程中，判断此时进入的次数为奇数次还是偶数次，形成一种二分频机制，并在奇数次时执行上述实施例中的对车载电源转换装置的输入侧或输出侧的功率进行限制的软件控制策略，在偶数次时执行上述实施例中的调整电池的欠压电位点的软件控制策略。这样，可以减少中断执行的时间。当然，在其他的实施例中，也可以是在奇数次时执行上述实施例中的调整电池的欠压电位点的软件控制策略，在偶数次时执行上述实施例中的对车载电源转换装置的输入侧或输出侧的功率进行限制的软件控制策略，本申请实施例对此不作限制。

可以理解的是，在图10中，对车载电源转换装置的输入侧或输出侧的功率进行限制的软件控制策略在以上内容已有较为充分的描述，在此不再重复描述；调整电池的欠压电位点的软件控制策略在以上的实施例中也已经有相对比较清楚的阐述，在此不再重复描述。

车载电源转换转置通常会设置有双环路控制。如图10中所示， Vac电压环（即输出电压环路）控制与Iac电流环（即输出电流环路）控制。可将电流环路Iac与功率控制环路中的输出进行取小，以形成SPWM调制的占空比序列驱动波形。在此实施例中，车载电源转换装置以常规的车载逆变器进行举例说明。SPWM的输出驱动车载电源转换装置输出交流电压与交流电流。

具体地，以图11所示的车载电源转换转置中的逆变桥电路为例进行说明。其中，AC表示车载电源转换转置的输出电压，电流I0表示车载电源转换转置的输出电流，电流I1表示流过电感L91的电流。

如图10所示，输出电压环路对车载电源转换转置的输出电压进行控制，并将计算结果作为输出电流环路的输入，即将该计算结果作为电感L91上的电流给定，以进一步形成对电感L91上的电流I1控制。从而，间接控制逆变器输出电流I0，在此实施例中，可减少输出电流采样环节，减少了系统成本。

进而，获取输入电流环路的输出结果与功率控制环路的输出结果中的小值，并通过该小值形成SPWM调制的占空比序列驱动波形，驱动车载电源转换转置输出交流电压与交流电流。通过该方式，能够减少传统的逆变器功率环经过电压环、电流环转换的中间环节，有利于提高限功率输出的动态响应。其中，SPWM(Sinusoidal PWM)法是用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。

以上的车载电源转换装置，可以是车载逆变器，也可以是其他的车载电源转换装置。以上所描述的电池欠压点的调整或者欠压回差的调整以及在电池SOC低于阈值时，进行限功率运行的控制策略基本上都是在车载电源转换装置中的DSP、MCU类的芯片进行控制代码的植入，实现对应对车载电池的智能控制。当然，在此并非局限于DSP或者MCU这类芯片，可依据车载电源转换装置中所实际使用的控制芯片进行对应控制代码的植入。或者，在其他实施例中，也可以将相对应的车载电池的控制代码植入到整个车载系统的其他控制芯片。由于车载电源转换装置是直接与车载电池连接的功率转换装置，最利于用车载电源转换装置对车载电池的状态进行检测，（对于车载电源是车载蓄电池的情况下，在完全不增加采样布线的情况下，即可对车载蓄电池的端口电压进行检测）并依据车载电池的状态快速的进行对应控制的响应，同时也不占用车载系统其它系统程序的资源。因此，将以上相对应的对车载电池的检测和控制植入车载电源转换装置的控制芯片中的实施例相对较优，也利于降低成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种车载电源转换系统，包括：

车载电池，所述车载电池设有两个端子：第一端子和第二端子；

车载电源转换装置，所述车载电源转换装置设有输入侧和输出侧；所述车载电源转换装置包括至少一个功率开关管；所述输入侧设置至少两个端子与所述车载电池的第一端子和第二端子一一对应电性耦接；

其特征在于，所述车载电源转换装置包括：

电池采样模块，所述电池采样模块采样所述车载电池的第一端子相对所述车载电源转换装置输入侧非对应耦接端的电压，输出第一电压；

辅助电源控制电路，所述车载电池为车载蓄电池，所述辅助电源控制电路与所述车载蓄电池通过信号控制线电性连通，所述电池采样模块通过所述信号控制线采样所述车载蓄电池的第一端子电压；

输入侧采样模块，所述输入侧采样模块采样所述车载电源转换装置的输入侧的两个端子的电压差并输出第二电压；

驱动电路，驱动所述车载电源转换装置中所述功率开关管工作；

控制单元，接收所述第一电压和所述第二电压，以计算所述车载电池的端电压，其中，

所述控制单元计算与所述端电压相关的第一电池监控参数，并存储有所述第一电池监控参数的阈值；当所述第一电池监控参数低于或等于所述阈值时，控制所述车载电源转换装置的输入侧或输出侧的功率小于或等于一预设值而减缓所述车载电池的放电速度；

所述控制单元计算与所述端电压相关的第二电池监控参数，并依据所述第二电池监控参数计算所述车载电池的欠压电位点的调整量；

其中，所述第一电池监控参数为所述车载电池的SOC，所述SOC的阈值为30%；

所述控制单元存储有在所述SOC的阈值以内对应的第三电池监控参数；

所述第三电池监控参数与所述车载电池的端电压相关，所述第三电池监控参数为所述车载电池的电压的变化率；

所述第二电池监控参数为所述车载电池的端电压由第一预设电压放电至第二预设电压的电容量或用电量；

计算所述第一预设电压与所述第二预设电压的差值，以及计算所述第二电池监控参数与所述差值的比值；

根据所述比值计算所述车载电池的欠压电位点的调整量。

2.根据权利要求1所述的车载电源转换系统，其特征在于，

所述电池采样模块包括第一滤波单元，所述第一滤波单元用于滤除所述电池采样模块所采样的第一端子电压中的交流成分。

3.根据权利要求1所述的车载电源转换系统，其特征在于，

所述输入侧采样模块包括第二滤波单元，所述第二滤波单元用于滤除所述输入侧采样模块所采样所述车载电源转换装置输入侧的电压中的交流成分。

4.根据权利要求1所述的车载电源转换系统，其特征在于，

所述控制单元还计算与所述欠压电位点相关的第四电池监控参数，并依据所述第四电池监控参数计算所述车载电池的欠压恢复点。

5.一种车载电源转换装置，与车载电池连接，其特征在于，所述车载电源转换装置设有输入侧和输出侧，所述输入侧设置至少两个端子与所述车载电池的第一端子和第二端子一一对应电性耦接；所述车载电源转换装置包括至少一个功率开关管；

所述车载电源转换装置还包括：

电池采样模块，所述电池采样模块采样所述车载电池的第一端子相对所述输入侧中非对应耦接端的电压，输出第一电压；

辅助电源控制电路，所述车载电池为车载蓄电池，所述辅助电源控制电路与所述车载蓄电池通过信号控制线电性连通，所述电池采样模块通过所述信号控制线采样所述车载蓄电池的第一端子电压；

输入侧采样模块，所述输入侧采样模块采样所述车载电源转换装置输入侧的两个端子的电压差并输出第二电压；

驱动电路，驱动所述车载电源转换装置中所述功率开关管工作；

控制单元，接收所述第一电压和所述第二电压，以计算所述车载电池的端电压，其中，

所述控制单元计算与所述端电压相关的第一电池监控参数，并存储有所述第一电池监控参数的阈值；当所述第一电池监控参数低于所述阈值时，控制所述车载电源转换装置的输入侧或输出侧的功率小于一预设值而减缓所述车载电池的放电速度；

所述控制单元计算与所述端电压相关的第二电池监控参数，并依据所述第二电池监控参数计算所述电池的欠压电位点的调整量；

其中，所述第一电池监控参数为所述车载电池的SOC，所述SOC的阈值为30%；

所述控制单元存储有在所述SOC的阈值以内对应的第三电池监控参数；

所述第三电池监控参数与所述车载电池的端电压相关，所述第三电池监控参数为所述车载电池的电压的变化率；

所述第二电池监控参数为所述车载电池的端电压由第一预设电压放电至第二预设电压的电容量或用电量；

计算所述第一预设电压与所述第二预设电压的差值，以及计算所述第二电池监控参数与所述差值的比值；

根据所述比值计算所述车载电池的欠压电位点的调整量。

6.根据权利要求5所述的车载电源转换装置，其特征在于，

所述车载电源转换装置还包括DC/DC转换模块和DC/AC模块，所述DC/DC转换模块和所述DC/AC模块均包括至少一个功率开关管；

所述驱动电路包括第一驱动电路和第二驱动电路；

所述第一驱动电路驱动所述DC/DC转换模块，所述第二驱动电路驱动所述DC/AC模块。

7.根据权利要求6所述的车载电源转换装置，其特征在于，

所述控制单元与所述第一驱动电路和所述第二驱动电路电性连接。

8.根据权利要求5所述的车载电源转换装置，其特征在于，还包括输出侧采样模块；

所述输出侧采样模块包括输出电压采样单元和输出电流采样单元；

所述输出电压采样单元采样所述输出侧的电压送至所述控制单元，所述输出电流采样单元采样所述输出侧的电流送至所述控制单元。

Images