CN113895254A - 车辆的充电装置及其控制方法、车辆及车辆的控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供车辆的充电装置及其控制方法、车辆及车辆的控制方法。用于车辆的充电装置包括：第三开关元件，设置在第一电池和第二电池之间，被配置为电连接或断开第一电池和第二电池；第一开关元件，被配置为供应或切断从外部供应到第一电池的充电电流；第二开关元件，被配置为供应或切断从外部供应到第二电池的充电电流；以及控制器，被配置为控制第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件，以便选择性地对第一电池和第二电池中的至少一个充电。

Description

车辆的充电装置及其控制方法、车辆及车辆的控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年7月6日提交的韩国专利申请第10-2020-0083094号的优先权和权益，其全部公开内容通过引用合并于此。
技术领域
本公开涉及一种车辆，并且更具体地，涉及用于对车辆中的电池充电的装置和方法。
背景技术
随着环保车辆(例如电动车辆或混合动力车辆)的发展加速，环保车辆的里程也在增加。
电池的容量显着增加，以在一次充满电后，可以行驶数百公里以上。为了在短时间内以增加的容量对电池充电，电池的电压也正在从400V研发到800V。但是，当前可用的大多数高速充电器仅响应400V级电池，但在许多情况下不支持800V级电池。尽管800V级高速充电器的普及程度在增加，但400V级高速充电器仍占大多数。
因此，具有800V级电池的环保型车辆必须能够在400V级高速充电器和800V级高速充电器中充电。为此，通常，在车辆内部将400V级充电器的电压升压以对800V级电池充电。
为了提高车辆内部的400V级充电器的电压，必须在车辆中提供升压转换器。在这种情况下，升压过程中可能会产生噪音。升压过程中产生的噪音会导致充电失败。另外，当提供用于阻挡噪声的滤波器时，这可能导致车辆价格上涨。
发明内容
本公开的一方面是使得车辆能够在不使用单独的升压转换器的情况下对应于具有不同充电电压的多个外部充电器。
本公开的其他方面将在下面的描述中部分地阐述，并且部分地从该描述中将是显而易见的，或者可以通过本公开的实践而获知。
根据本公开的一方面，用于车辆的充电装置可以包括：第三开关元件，设置在第一电池和第二电池之间，被配置为电连接或断开第一电池和第二电池；第一开关元件，被配置为供应或切断从外部供应到第一电池的充电电流；第二开关元件，被配置为供应或切断从外部供应到第二电池的充电电流；以及控制器，被配置为控制第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件的接通/断开，以便选择性地对第一电池和第二电池中的每一个或所有充电。
控制器可以被配置为可变地调节供应给第一电池和第二电池中的每一个的充电电流的大小，以使得第一电池和第一电池的充电量彼此相等。
第一开关元件可以包括被配置为调节充电电流的供应量的第一晶体管。第二开关元件可以包括被配置为调节充电电流的供应量的第二晶体管。
第一开关元件还可包括被配置为控制供应或切断充电电流的第一继电器。第二开关元件还可以包括被配置为控制供应或切断充电电流的第二继电器。
控制器可以被配置为通过接通所述第三开关元件并断开第一开关元件和第二开关元件，来控制第一电池和第二电池作为单个电池充电。
控制器可以被配置为通过断开第三开关元件并接通第一开关元件和第二开关元件，来控制第一电池和第二电池独立地充电。
控制器可以被配置为通过断开第三开关元件，并且接通第一开关元件和第二开关元件中的一个，并且断开另一个，来控制第一电池和第二电池中的仅一个独立地充电。
控制器可以被配置为控制第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件，使得第一电池和第二电池中的每一个或所有响应于供应充电电流的外部充电器的充电容量而被选择性地充电。
根据本公开的另一方面，在用于控制车辆的充电装置的方法中，该充电装置包括：第三开关元件，设置在第一电池和第二电池之间，被配置为电连接或断开第一电池和第二电池；第一开关元件，被配置为供应或切断从外部供应到第一电池的充电电流；以及第二开关元件，被配置为供应或切断从外部供应到第二电池的充电电流。该方法可以包括由控制器识别供应充电电流的外部充电器的充电容量；以及由控制器控制第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件，以使第一电池和第二电池中的每一个或全部响应于外部充电器的充电容量而被选择性地充电。
该方法可以进一步包括由控制器可变地调节供应给第一电池和第二电池中的每一个的充电电流的大小，使得第一电池和第一电池的充电量彼此相等。
第一开关元件可以包括被配置为调节充电电流的供应量的第一晶体管。第二开关元件可以包括被配置为调节充电电流的供应量的第二晶体管。
第一开关元件还可以包括被配置为控制供应或切断充电电流的第一继电器。第二开关元件还可以包括被配置为控制供应或切断充电电流的第二继电器。
该方法还可以包括：由控制器通过接通第三开关元件并断开第一开关元件和第二开关元件，来控制第一电池和第二电池作为单个电池充电。
该方法还可以包括：由控制器通过断开第三开关元件并接通第一开关元件和第二开关元件，来控制第一电池和第二电池独立地充电。
该方法可以进一步包括：由控制器通过断开第三开关元件，并且接通第一开关元件和第二开关元件中的一个并且断开另一个，来控制第一电池和第二电池中的仅一个独立地充电。
根据本公开的一方面，车辆可以包括：第一电池和第二电池；第三开关元件，设置在第一电池和第二电池之间，被配置为电连接或断开第一电池和第二电池；以及第一开关元件，被配置为供应或切断从外部供应到第一电池的充电电流；第二开关元件，被配置为供应或切断从外部供应到第二电池的充电电流；以及控制器，被配置为控制第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件的接通/断开，以便选择性地对第一电池和第二电池中的每一个或所有充电。
根据本公开的另一方面，在控制车辆的方法中，该车辆包括：第一电池和第二电池；第三开关元件，设置在第一电池和第二电池之间，被配置为电连接或断开第一电池和第二电池；第一开关元件，被配置为供应或切断从外部供应到第一电池的充电电流；以及第二开关元件，被配置为供应或切断从外部供应到第二电池的充电电流。该方法可以包括由控制器识别供应充电电流的外部充电器的充电容量；以及由控制器控制第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件，以使第一电池和第二电池中的每一个或全部响应于外部充电器的充电容量而被选择性地充电。
附图说明
通过以下结合附图对实施例的描述，本公开的这些和/或其他方面将变得显而易见并且更容易理解。
图1是示出本公开的一种形式的用于车辆的充电装置的示图。
图2是示出本公开的一种形式的用于车辆的充电装置中响应于400V级的外部高速充电器的充电控制的示图。
图3是示出本公开的一种形式的用于车辆的充电装置中响应于800V级的外部高速充电器的充电控制的示图。
图4是示出本公开的一种形式的车辆充电方法以及用于车辆的充电装置的示图。
具体实施方式
图1是示出本公开的一些形式的用于车辆的充电装置的示图。
参照图1，附图标记102表示设置在车辆外部的外部高速充电器。外部高速充电器102利用充电电缆插件通过高压继电器组件120，电连接至根据本公开的实施例的用于车辆的充电装置。高压继电器组件120可以包括电流传感器110，用于检测流过两个高压继电器RL4和RL5和分别连接到外部高速充电器102的(+)和(-)端子的(+)端子的电流的大小。当外部高速充电器102和根据本公开的实施例的用于车辆的充电器通过充电电缆插件连接时，高压继电器组件102的两个高压继电器RL4和RL5接通以提供电流。
可以提供用于车辆的充电装置以对设置在车辆中的高压电池104和106充电。图1所示的高压电池104和106由两个400V级高压电池104和106组成。作为第三开关元件的第三高压继电器RL3可以设置在两个400V级高压电池104和106之间，即，在第一高压电池104和第二高压电池106之间。因此，当第三高压继电器RL3断开时，两个400V级高压电池104和106彼此电隔离以用作分立的400V级电池。相反，当第三高压继电器RL3接通时，两个400V级高压电池104和106彼此电连接以用作800V级电池。
第一高压电池104可以通过构成第一开关元件的第一高压继电器RL1和第一晶体管IGBT1独立地充电。即，当第一高压继电器RL1和第一晶体管IGBT1接通而第三高压继电器RL3、第二高压继电器RL2和第二晶体管IGBT2断开时，第一高压电池104被独立地充电。第一开关元件可以由第一高压继电器RL1和第一晶体管IGBT1的组合来配置，或者可以仅由第一晶体管IGBT1来配置。
第二高压电池106可以通过构成第二开关元件的第二高压继电器RL2和第二晶体管IGBT2独立地充电。即，当第二高压继电器RL2和第二晶体管IGBT2接通而第三高压继电器RL3、第一高压继电器RL1和第一晶体管IGBT1断开时，第二高压电池106被独立地充电。第二开关元件可以由第二高压继电器RL2和第二晶体管IGBT2的组合构成，或者可以仅由第二晶体管IGBT2构成。
当第一高压继电器RL1、第一晶体管IGBT1、第二高压继电器RL2和第二晶体管IGBT2接通而第三高压继电器RL3断开时，第一高压电池104和第二高压电池106都可以独立地充电。
当仅第三高压继电器RL3自身接通，而第一高压继电器RL1、第一晶体管IGBT1、第二高压继电器RL2和第二晶体管IGBT2断开时，第一高压电池104和第二高压电池106串联电连接以作为一个800V级电池充电。
第一晶体管IGBT1和第二晶体管IGBT2是绝缘栅双极型晶体管IGBT，它们是大功率开关。在作为控制器的电池管理系统112的控制下，第一晶体管IGBT1可以由通过调节器114供应的栅极电压V1来控制。在电池管理系统112的控制下，第二晶体管IGBT2也可以由通过另一调节器(regulator)116供应的栅极电压V2控制。
第一晶体管IGBT1和第二晶体管IGBT2的工作区域可以分别被划分为线性区域、饱和区域和截止区域。在本公开的实施例中，通过利用栅极电压V1和V2的大小在饱和区域和截止区域中操作第一晶体管IGBT1和第二晶体管IGBT2中的每一个，第一晶体管IGBT1和第二晶体管IGBT2仅用作接通/断开开关。通过利用栅极电压V1和V2的大小在线性区域中操作第一晶体管IGBT1和第二晶体管IGBT2中的每一个，来调节流过第一晶体管IGBT1和和第二晶体管IGBT2的每个的电流的大小。如上所述，调整流过每个第一晶体管IGBT1和第二晶体管IGBT2的电流大小，是为了通过均等地控制流向第一高压电池104和第二高压电池106的电流量，来对第一高压电池104和第二高压电池106均等(均匀)充电。
在图1中，电流传感器110可以测量通过外部高速充电器102的(+)端子供应的充电电流Icharge的大小。另一电流传感器108可以测量流过第一高压继电器RL1和第二高压电池106的(+)电极之间的电流路径的电流的大小(参见图2和图3中的I2)。
根据该实施例的用于车辆的充电装置能够将800V级高压电池104和106作为两个400V级高压电池104和106独立地充电。当前使用的大多数外部高速充电器都是400V级型号，并且为了更快地充电，800V级外部高速充电器的普及程度也在增加。根据实施例的用于车辆的充电装置能够将800V级高压电池104和106作为两个400V级高压电池104和106独立地充电，以便应对400V级外部高速充电器以及800V级外部高速充电器。
在根据本公开的实施例的车辆中，将参照图2至图4详细描述根据外部高速充电器102的容量的充电方法的改变。
图2是示出根据本公开的某些形式的用于车辆的充电装置中响应于400V级外部高速充电器的充电控制的示图。图2所示的外部高速充电器102是400V级型号。在这种情况下，根据实施例的用于车辆的充电装置将800V级高压电池104和106电划分为两个400V级高压电池104和106，并且对两个400V级高压电池104和106执行独立充电。
如图2所示，第一高压继电器RL1、第一晶体管IGBT1、第二高压继电器RL2、第二晶体管IGBT2接通，而第三高压继电器RL3断开。通过该控制，将第一高压电池104和第二高压电池106分别独立地作为400V级电池充电。
可以通过从外部高速充电器102供应的充电电流Icharge，来对第一高压电池104和第二高压电池106充电。在图2的情况下，可以通过划分为第一高压电池104和第二高压电池106，来供应充电电流Icharge。理想地，供应给第一高压电池104的第一电流I1和供应给第二高压电池106的第二电流I2应彼此相同，但是由于电流路径的物理特性，第一电流I1和第二电流I2可能不相同。当供应给第一高压电池104的第一电流I1和供应给第二高压电池106的第二电流I2彼此不相等时，在第一高压电池104和第二高压电池106的电池单元之间可能发生不平衡。
因此，在本实施例的用于车辆的充电装置中，通过调节第一晶体管IGBT1和第二晶体管IGBT2中的每一个的栅极电压V1和V2，调节流过第一晶体管IGBT1和第二晶体管IGBT2中的每一个的电流大小，均等地控制供应给第一高压电池104的第一电流I1和供应给第二高压电池106的第二电流I2。此时，栅极电压V1和V2均大于0V，以导通第一晶体管IGBT1和第二晶体管IGBT2。然而，为了将第一电流I1和第二电流I2中的每一个调整为具有相同的大小(I1＝I2)，栅极电压V1和V2中的每一个可以具有大于0V的不同电压电平。当I1＞I2时，可以通过调节栅极电压V1和V2的大小使得V1＜V2来使I1＝I2。相反，当I1＜I2时，可以通过调节栅极电压V1和V2的大小使得V1＞V2来使I1＝I2。
充电电流Icharge、第一电流I1和第二电流I2之间的关系可以表示为Icharge＝I1+I2。由此可见，第二电流I2为I2＝Icharge-I1。因此，两个电流传感器108和110可以单独测量充电电流Icharge、第一电流I1和第二电流I2。
图3是示出本公开的一些形式的用于车辆的充电装置中响应于800V级外部高速充电器的充电控制的示图。图3所示的外部高速充电器102是800V级型号。在这种情况下，根据实施例的用于车辆的充电装置可以在不划分800V级高压电池104和106的情况下作为一个800V级高压电池104或106进行充电。
如图3所示，当仅第三高压继电器RL3自身接通，而第一高压继电器RL1、第一晶体管IGBT1、第二高压继电器RL2和第二晶体管IGBT2断开时，第一高压电池104和第二高压电池106串联电连接以作为一个800V级电池充电。
由于第一晶体管IGBT1和第二晶体管IGBT2都断开，因此不需要通过调节栅极电压V1和V2来进行电流控制。因此，此时的栅极电压V1和V2均为0V。另外，从外部高速充电器102供应的充电电流Icharge被依次供应给第二高压电池106和第一高压电池104，以对第一高压电池104和第二高压电池106充电。
响应于800V级外部高速充电器102，如果以与图3所示相同的方式对高压电池104和106进行充电，但是当发现第一高压电池104和第二高压电池106之间的充电不平衡时，如上面图1的描述中提到的，则仅接通第一高压继电器RL1和第一晶体管IGBT1以仅对第一高压电池104单独充电。相反，通过仅接通第二高压继电器RL2和第二晶体管IGBT2以仅对第二高压电池106单独充电，可以消除第一高压电池104和第二高压电池106之间的充电不平衡。
图4是示出本公开的一些形式的车辆充电方法和用于车辆的充电装置的示图。
电池管理系统112可以识别外部高速充电器102是否通过插件电连接到车辆(402)。
当外部高速充电器102通过插件电连接到车辆时，电池管理系统112可以识别外部高速充电器102的充电电压是400V还是800V(404)。
当确定外部高速充电器102的充电电压为400V时，电池管理系统112可以启动，使得第一高压电池104和第二高压电池106中的每一个通过后续的开关控制被独立地充电为400V级电池(412)。即，在这种情况下，如参考图2所描述的，电池管理系统112可以接通第一高压继电器RL1和第二高压继电器RL2，断开第三高压继电器RL3，以及使每个栅极电压V1和V2大于0V，从而将第一高压电池104和第二高压电池106中的每一个作为400V级电池独立地充电。
当用于对第一高压电池104充电的第一电流I1和用于对第二高压电池106充电的第二电流I2相同时(在414中为是)，电池管理系统112将每个栅极电压V1和V2维持在大于0V的值，以便继续对第一高压电池104和第二高压电池106进行独立充电(416)。
当用于给第一高压电池104充电的第一电流I1和用于给第二高压电池106充电的第二电流I2不同时(在414中为否)，电池管理系统112可以将栅极电压V1和V2中的每一个调节(变化)到大于0V的特定值，以使得第一电流I1和第二电流I2的大小变得相同。通过调节(变化)第一电流I1和第二电流I2，第一高压电池104和第二高压电池106被均匀充电(418)。
在操作404中，当确定外部高速充电器102的充电电压为800V时，电池管理系统112可以开始充电以作为一个800V级高压电池104和106充电，而无需通过后续开关控制来划分800V级高压电池104和106(422)。即，在这种情况下，如参考图3所描述的，电池管理系统112可以断开第一高压继电器RL1和第二高压继电器RL2，接通第三高压继电器RL3以及将每个栅极电压V1和V2保持在0V，以使第一晶体管IGBT1和第二晶体管IGBT2都断开(422)。
当通过这种充电完成对高压电池104和106的期望充电时(430中为是)，电池管理系统112可以完成对高压电池104和106的充电。
根据本公开的实施例，车辆可以响应具有不同充电电压的多个外部充电器，而无需使用单独的升压转换器。
所公开的实施例仅是技术思想的示例，并且本领域技术人员将理解，可以在不脱离其本质特征的情况下进行各种修改、改变和替换。因此，以上公开的示例性实施例和附图并非旨在限制技术思想，而是描述技术精神，并且技术思想的范围不受实施例和附图的限制。保护范围应由所附权利要求书解释，并且等效范围内的所有技术思想应解释为包括在权利范围内。

Claims (17)

1.一种用于车辆的充电装置，所述充电装置包括：
第三开关元件，设置在第一电池和第二电池之间，所述第三开关元件被构造成电连接或断开所述第一电池和所述第二电池；
第一开关元件，被配置为供应或切断从外部供应到所述第一电池的充电电流；
第二开关元件，被配置为供应或切断从所述外部供应到所述第二电池的充电电流；以及
控制器，被配置为控制所述第一开关元件、所述第二开关元件和所述第三开关元件，以选择性地对所述第一电池和所述第二电池中的至少一个充电。
2.根据权利要求1所述的充电装置，其中，所述控制器被配置为：
变化地调节供应给所述第一电池和所述第二电池中每一个的充电电流的大小，以使得所述第一电池的充电量等于所述第二电池的充电量。
3.根据权利要求2所述的充电装置，其中：
所述第一开关元件包括被配置为调节充电电流的供应量的第一晶体管；以及
所述第二开关元件包括被配置为调节充电电流的供应量的第二晶体管。
4.根据权利要求3所述的充电装置，其中：
所述第一开关元件还包括被配置为控制充电电流的第一继电器；以及
所述第二开关元件还包括被配置为控制充电电流的第二继电器。
5.根据权利要求1所述的充电装置，其中，所述控制器被配置为：
通过接通所述第三开关元件并断开所述第一开关元件和所述第二开关元件，来控制所述第一电池和所述第二电池作为单个电池充电。
6.根据权利要求1所述的充电装置，其中，所述控制器被配置为：
通过断开所述第三开关元件并接通第一开关元件和所述第二开关元件，来控制所述第一电池和所述第二电池被独立地充电。
7.根据权利要求1所述的充电装置，其中，所述控制器被配置为：
通过以下方式控制所述第一电池和所述第二电池中的仅一个被独立充电：
断开所述第三开关元件；
接通所述第一开关元件和所述第二开关元件中的一个；以及
当所述第一开关元件和所述第二开关元件中的一个接通时，断开所述第一开关元件和所述第二开关元件中的另一个。
8.根据权利要求1所述的充电装置，其中，所述控制器被配置为：
响应于供应充电电流的外部充电器的充电容量控制所述第一开关元件、所述第二开关元件和所述第三开关元件，使得所述第一电池和所述第二电池中的至少一个被选择性地充电。
9.一种用于控制车辆的充电装置的方法，所述方法包括：
由控制器识别供应充电电流的外部充电器的充电容量；以及
由所述控制器响应于所述外部充电器的所述充电容量控制第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件，以使得第一电池和第二电池中的至少一个而被选择性地充电，其中，所述第一开关元件被配置为供应或切断从外部供应到所述第一电池的充电电流，并且所述第二开关元件被配置为供应或切断从所述外部供应到所述第二电池的充电电流。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法还包括：
由所述控制器变化地调节供应给所述第一电池和所述第二电池的充电电流的大小，以使得所述第一电池的充电量等于所述第二电池的充电量。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述方法还包括：
由包括在所述第一开关元件中的第一晶体管，调节充电电流的供应量；以及
由包括在所述第二开关元件中的第二晶体管，调节充电电流的供应量。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述方法包括：
由包括在所述第一开关元件中的第一继电器，控制充电电流；以及
由包括在所述第二开关元件中的第二继电器，控制充电电流。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法还包括：
由所述控制器通过接通所述第三开关元件并断开所述第一开关元件和所述第二开关元件，来控制所述第一电池和所述第二电池作为单个电池充电。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法还包括：
由所述控制器通过断开所述第三开关元件并接通所述第一开关元件和所述第二开关元件，来控制所述第一电池和所述第二电池被独立地充电。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法还包括：
由所述控制器通过以下方式控制所述第一电池和所述第二电池中的仅一个被独立充电：
断开所述第三开关元件；
接通所述第一开关元件和所述第二开关元件中的一个；以及
当所述第一开关元件和所述第二开关元件中的一个接通时，断开所述第一开关元件和所述第二开关元件中的另一个。
16.一种车辆，包括：
第一电池和第二电池；
第三开关元件，设置在所述第一电池和所述第二电池之间，所述第三开关元件被构造成电连接或断开所述第一电池和所述第二电池；
第一开关元件，被配置为供应或切断从外部供应到所述第一电池的充电电流；
第二开关元件，被配置为供应或切断从所述外部供应到所述第二电池的充电电流；以及
控制器，被配置为控制所述第一开关元件、所述第二开关元件和所述第三开关元件，以便选择性地对所述第一电池和所述第二电池中的至少一个充电。
17.一种控制车辆的方法，所述方法包括：
由控制器识别供应充电电流的外部充电器的充电容量；以及
由所述控制器响应于所述外部充电器的所述充电容量控制第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件，以使得第一电池和第二电池中的至少一个被选择性地充电，其中，所述第一开关元件被配置为供应或切断从外部供应到所述第一电池的充电电流，并且所述第二开关元件被配置为供应或切断从所述外部供应到所述第二电池的充电电流。
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