CN113910956A - 电动车辆及其车载充电机，充电系统和充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载充电机，包括：升压模块，连接在慢充插口与电池包之间；降压模块，与所述升压模块并联；第一开关器件，连接在快充插口与所述升压模块之间；第二开关器件，连接在所述快充插口与所述电池包之间；控制单元，被编程用于在第一快充模式下，控制所述第一开关器件断开，所述第二开关器件闭合；或在第二快充模式下，控制所述第一开关器件闭合，所述第二开关器件断开。通过上述设计，使车载充电机能够同时兼容Chaoji快充和国标GB 2015快充，满足用户使用不同类型的快充桩进行快速充电的需求，显著提高了快充效率。

Description

电动车辆及其车载充电机，充电系统和充电方法

技术领域

本申请涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种电动车辆及其车载充电机，充电系统和充电方法。

背景技术

随着电动车辆的发展和对充电效率的要求的提高，有必要实现车辆的大功率快充功能，一个可行的方向是提高车辆电压平台。通过提高车辆电压平台，提高充电电压，以提升充电功率。因此，超级快充(Chaoji快充，GB/T27930)技术应运而生。

当前市场上配备高电压平台的Chaoji快充桩尚处于试点状态，还未大规模商业化。因此在将来可预见的一段时间内，市场上会存在国标直流桩和Chaoji快充桩共存的局面，根据当前市场上国标直流桩的保有量，可以预见两种直流快充桩共存的局面会维持较长时间，而目前市面上并没有能够同时兼容国标直流桩和Chaoji快充桩的车载充电方案。

发明内容

本发明提供了一种电动车辆及其车载充电机，充电系统和充电方法，以解决或者部分解决目前的车载充电方案，不能同时兼容国标快充和Chaoji快充，导致快充效率下降的技术问题。

为解决上述技术问题，根据本发明一个可选的实施例，提供了一种车载充电机，包括：

升压模块，连接在慢充插口与电池包之间；

降压模块，与所述升压模块并联；

第一开关器件，连接在快充插口与所述升压模块之间；

第二开关器件，连接在所述快充插口与所述电池包之间；

控制单元，被编程用于在第一快充模式下，控制所述第一开关器件断开，所述第二开关器件闭合；或在第二快充模式下，控制所述第一开关器件闭合，所述第二开关器件断开。

可选的，所述车载充电机还包括谐振电路，隔离变压器和整流输出模块；

所述谐振电路连接所述升压模块，所述整流输出模块连接所述电池包，所述隔离变压器连接在所述谐振电路与所述整流输出模块之间；

所述降压模块与所述升压模块，所述谐振电路，所述隔离变压器，所述整流输出模块并联。

进一步的，所述车载充电机还包括第三开关器件；所述第三开关器件的一端连接所述升压模块与所述谐振电路之间，所述第三开关器件的另一端连接在所述第二开关器件与所述电池包之间。

可选的，所述车载充电机还包括：

慢充输入端口，连接在所述慢充插口与所述降压模块之间；

慢充输出端口，连接在所述降压模块与所述电池包之间；

快充输入端口，用于连接所述快充插口；

快充输出端口，用于连接所述电池包；

其中，所述第一开关器件连接在所述快充输入端口与所述升压模块之间；所述第二开关器件连接在所述快充输入端口与所述快充输出端口之间。

可选的，所述慢充插口通过单相交流输入或三相交流输入的方式连接所述升压模块。

进一步的，在所述慢充插口通过三相交流输入的方式连接所述升压模块时，所述车载充电机还包括：

第四开关器件，连接在第一相线与第二相线之间；

第五开关器件；连接在所述第二相线与第三相线之间。

根据本发明另一个可选的实施例，提供了一种充电系统，包括：

动力电池组件，包括电池包和电池管理系统；

充电插口组件，包括慢充插口和快充插口；

前述技术方案中的任一项所述的车载充电机，连接在所述电池包与所述充电插口组件之间；

整车控制器，用于控制所述车载充电机采用慢充模式，第一快充模式，第二快充模式中的其中一种进行充电控制。

根据本发明又一个可选的实施例，提供了一种充电方法，应用于前述充电系统，所述充电方法包括：

在检测到第一充电枪插入所述快充插口时，所述整车控制器控制所述车载充电机采用第一快充模式进行充电控制；所述第一充电枪是与超级快充桩配套的充电枪；

所述第一快充模式包括：

所述整车控制器向所述控制单元发出第一控制指令；

根据所述第一控制指令，所述控制单元控制所述第一开关器件断开，所述第二开关器件闭合；

所述控制单元获得第一目标信息，并将所述第一目标信息发送至所述整车控制器；所述第一目标信息包括所述车载充电机的状态信息和所述电池包的电压信号和电流信号；

所述整车控制器根据所述第一目标信息，控制所述超级快充桩对所述电池包进行超级快充。

可选的，在检测到第二充电枪插入所述快充插口时，所述充电方法还包括：

所述整车控制器控制所述车载充电机采用第二快充模式进行充电控制；所述第二充电枪是与国标充电桩配套的充电枪；

所述第二快充模式包括：

所述整车控制器向所述控制单元发出第二控制指令；

所述控制单元根据所述第二控制指令，控制所述第一开关器件闭合，所述第二开关器件断开；

所述控制单元启动所述降压模块，将所述电池包的输出电压降低至第一设定电压；

所述控制单元获得第二目标信息，并将所述第二目标信息发送至所述整车控制器；所述第二目标信息包括所述车载充电机的状态信息和所述第一设定电压；

所述整车控制器根据所述第二目标信息，控制所述国标充电桩按照第二设定电压进行输出；所述第二设定电压高于所述第一设定电压；

所述整车控制器向所述控制单元发送第三控制指令；

所述控制单元根据所述第三控制指令停止所述降压模块，启动所述升压模块，在将所述国标充电桩的输出电压升高至第三设定电压后，对所述电池包进行充电；所述第三设定电压为国标快充对应的输出电压。

根据本发明又一个可选的实施例，提供了一种电动车辆，包括前述技术方案中的任一项车载充电机。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种车载充电机，通过设置升压模块，降压模块，配合第一开关器件和第二开关器件的连接或断开，实现在两种不同的快充模式下切换；在使用Chaoji快充桩，进入Chaoji快充模式时，控制单元控制第一开关器件断开，第二开关器件闭合，Chaoji快充桩直接向动力电池充电；在使用国标充电桩，进入国标快充模式时，根据国标快充的控制原理，控制单元控制第一开关器件闭合，第二开关器件断开，此时通过降压模块对电池包进行降压输出，然后再通过升压模块，将国标充电桩的输出电压升高，对电池包进行充电。故而上述车载充电机的设计，能够同时兼容Chaoji快充和国标GB 2015快充，满足用户使用不同类型的快充桩进行快速充电的需求，显著提高了快充效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的车载充电机的主体结构示意图；

图2示出了根据本发明另一个实施例的包括LLC，隔离变压器和整流输出模块的车载充电机示意图；

图3示出了根据本发明另一个实施例的包括第三开关器件的车载充电机示意图；

图4示出了根据本发明另一个实施例的慢充插口与升压模块之间通过三相交流输入的示意图；

图5示出了根据本发明另一个实施例的充电系统的结构示意图；

图6示出了根据本发明实施例一的车载充电机的结构示意图；

图7示出了根据本发明实施例一的Chaoji快充和国标快充的充电控制流程示意图；

图8示出了根据本发明实施例二的车载充电机的结构示意图；

图9示出了根据本发明实施例二的Chaoji快充和国标快充的充电控制流程示意图；

图10示出了根据本发明实施例三的Chaoji快充和国标快充的充电控制流程示意图；

图11示出了根据本发明实施例四的Chaoji快充和国标快充的充电控制流程示意图；

附图标记说明：

1、车载充电机；10、升压模块；11、降压模块；12、第一开关器件；13、第二开关器件；14、控制单元；15、谐振电路；16、隔离变压器；17、整流输出模块；18、第三开关器件；K7、第四开关器件；K8、第五开关器件。2、动力电池组件；21、电池包；31、快充插口；32、慢充插口；4、整车控制器。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本发明中用到的各种设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

研究表明，目前的国标直流快充是根据GB/T 18487.1-2015设计硬件接口电路，根据GB/T 27930-2015设计通讯协议，实现车辆跟充电桩的充电交互。而Chaoji快充的接口在结构和控制导引电路上是完全重新设计的，在充电协议上基于GB/T 27930进行了调整，满足GB/T 27930：电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统通信协议-第二部分：Chaoji充电系统的规定。因此，为了使车载充电兼容Chaoji快充和国标GB/T 18487.1-2015快充(简称国标GB.2015快充)，在一个可选的实施例中，如图1所示，本发明提供了一种车载充电机1，其主体结构如下：

升压模块10，连接在慢充插口32与电池包21之间；

降压模块11，与所述升压模块10并联；

第一开关器件12，连接在快充插口31与所述升压模块10之间；

第二开关器件13，连接在所述快充插口31与所述电池包21之间；

控制单元14，被编程用于在第一快充模式下，控制所述第一开关器件12断开，所述第二开关器件13闭合；或在第二快充模式下，控制所述第一开关器件12闭合，所述第二开关器件13断开。

具体的，升压模块10用于将充电站端的输出电压提升到动力电池充电所需的设定电压，可使用功率因数校正电路(Power Factor Correction，PFC)升压模块实现，或使用其它类型的升压电路。

降压模块11是为适配国标快充方案设计的，用于将动力电池端的输出电压降低。例如，将800V的动力电池降低至400V进行降压输出。降压模块11可使用降压式变换电路：BUCK模块，或其他类型的降压电路。

第一开关器件12或第二开关器件13用于通断线路，可以使用继电器或接触器实现。

控制单元14用于控制第一开关器件12和第二开关器件13的通断，以及降压模块11和升压模块10的启用和停用。

本实施例提供的车载充电机1，其能够兼容Chaoji快充和国标快充的原理是：通过第一开关器件12和第二开关器件13的连接或断开，实现在两种不同的快充模式下切换；在使用Chaoji快充桩，进入Chaoji快充模式时，控制单元14控制第一开关器件12断开，第二开关器件13闭合，Chaoji快充桩直接向动力电池充电；在使用国标充电桩，进入国标快充模式时，根据国标快充控制原理，控制单元14控制第一开关器件12闭合，第二开关器件13断开，此时通过降压模块11对电池包21进行降压输出，然后再通过升压模块10，将国标充电桩的输出电压升高，对电池包21进行充电。故而上述车载充电机1的设计，能够同时兼容Chaoji快充和国标GB 2015快充，满足用户使用不同类型的快充桩进行快速充电的需求，显著提高了快充效率。

本实施例的车载充电机同样兼容慢充模式，在当慢充桩的充电枪插入慢充插口32时，控制单元14控制所述第一开关器件12和所述第二开关器件13断开，通过升压模块10将桩端电压升高后，对电池包21进行充电。

为了提高升压后的电能输出的稳定性，基于前述实施例的发明构思，在另一个可选的实施例中，如图2所示，所述车载充电机1还包括谐振电路15，隔离变压器16和整流输出模块17；所述谐振电路15连接所述升压模块10，所述整流输出模块17连接所述电池包21，所述隔离变压器16连接在所述谐振电路15与所述整流输出模块17之间；所述降压模块11与所述升压模块10，所述谐振电路15，所述隔离变压器16，所述整流输出模块17并联。

具体的，本实施例提供的车载充电机1，可同时兼容慢充，国标GB2015快充，Chaoji快充三种充电模式。车载充电机1连接的快充插口31被配备为Chaoji快充口，当外部充电桩为国标直流快充桩时，可以使用Chaoji快充转国标快充的转接头实现。快充插口31和慢充插口32可以是独立的插座或插口，也可以整合在一块面板上。车载充电机1还具备CC、CP慢充控制导引检测电路。

在充电时，充电控制过程如下：

在进行Chaoji快充时，Chaoji快充桩的充电枪连接Chaoji快充口，控制单元14控制第一开关器件12断开，第二开关器件13闭合，Chaoji快充桩直接对电池包21充电；

在进行国标GB 2015快充时，国标充电桩的充电枪通过国标快充转接头连接Chaoji快充口，控制单元14控制第一开关器件12闭合，第二开关器件13断开，此时利用BUCK降压模块11对电池包21进行降压输出；在国标充电桩检测到车端输出电压后开始启动输出，利用升压模块10(PFC模块)，谐振电路15LLC模块，隔离变压器16和整流输出模块17实现对国标充电桩的输出电能进行升压，对电池包21进行充电；

在进行慢充时，充电桩的充电枪插入慢充插口32，控制单元14控制第一开关器件12和第二开关器件13断开，利用升压模块10(PFC模块)，谐振电路15LLC模块，隔离变压器16和整流输出模块17实现对充电桩的输出电压进行升压，对电池包21进行充电。

一般来说，慢充插口32和快充插口31是设置在车身上，与车载充电机1分离。为了方便的连接快充插口31和快充插口31，可选的，所述车载充电机1还包括：

慢充输入端口，连接在所述慢充插口32与所述降压模块11之间；

慢充输出端口，连接在所述降压模块11与所述电池包21之间；

快充输入端口，用于连接所述快充插口31；

快充输出端口，用于连接所述电池包21；

其中，所述第一开关器件12连接在所述快充输入端口与所述升压模块10之间；所述第二开关器件13连接在所述快充输入端口与所述快充输出端口之间。

结合输入输出端口，上述充电控制过程为：

使用Chaoji快充时，Chaoji快充桩的输出电能经过快充输入端口，快充输出端口给动力电池充电；

在使用国标GB2015快充时，国标充电桩的输出电能经过快充输入端口，慢充输出端口给动力电池充电；

在使用慢充时，慢充桩的输出电能经过慢充输入端口，慢充输出端口给动力电池充电。

本实施例提供的车载充电机1，充分利用车载充电机1内的电路模块：PFC模块，LLC模块，隔离变压器16，整流输出模块17进行充电，它在硬件方面较为简化，但在控制单元14的软件控制方面比较复杂，因为无论是国标快充还是慢充，都需要升压模块10，谐振电路15，隔离变压器16和整流输出模块17工作，对车载充电机1各模块的稳定性和使用寿命要求较高。

为了简化软件控制，降低车载充电机1的稳定性要求和寿命要求，基于上述实施例的发明构思，在另一个可选的实施例中，如图3所示，车载充电机1还包括第三开关器件18；所述第三开关器件18的一端连接所述升压模块10与所述谐振电路15之间，所述第三开关器件18的另一端连接在所述第二开关器件13与所述电池包21之间。

在新增一套开关器件后，车载充电机1的充电控制逻辑为：

在进行Chaoji快充时，Chaoji快充桩的充电枪连接Chaoji快充口，控制单元14控制第一开关器件12断开，第二开关器件13闭合，Chaoji快充桩经过快充输入端口，快充输出端口对电池包21充电；

在进行国标GB 2015快充时，国标充电桩的充电枪通过国标快充转接头连接Chaoji快充口，控制单元14控制第一开关器件12闭合，第二开关器件13断开，此时利用BUCK降压模块11对电池包21进行降压输出；在国标充电桩检测到车端输出电压后开始启动输出，电能从快充输入端口进入，利用升压模块10(PFC模块)实现对国标充电桩的输出电能进行升压，通过快充输出端口对电池包21进行充电；

在进行慢充时，充电桩的充电枪插入慢充插口32，控制单元14控制第一开关器件12和第二开关器件13断开，利用升压模块10(PFC模块)，谐振电路15(LLC模块)，隔离变压器16和整流输出模块17实现对充电桩的输出升压，对电池包21进行充电。

本实施例提供的车载充电机1，通过在升压模块10与谐振电路15之间，第二开关器件13与电池包21之间设置第三开关器件18，从而在使用国标快充时，利用PFC模块进行升压；在使用慢充时，利用PFC模块，LLC模块，隔离变压器16和整流输出模块17实现升压，如此使充电控制方法更加简化，减少车载充电机1内的LLC模块，隔离变压器16和整流输出模块17的工作时间，减少了车载充电机1内电路模块的故障几率，提高了车载充电机1的使用寿命。

在前述实施例中，慢充插口32通常是交流输入，而快充插口31通常是直流输入。因此可选的，慢充插口32通过单相交流输入或三相交流输入的方式连接所述升压模块10。当所述慢充插口32通过三相交流输入的方式连接所述升压模块10时，如图4所示，所述车载充电机1还包括：第四开关器件K7，连接在第一相线与第二相线之间；第五开关器件18；连接在所述第二相线与第三相线之间。第四开关器件K7和第五开关器件18均可选择继电器。

结合附图1提供的车载充电机1方案进行举例说明，若采用三相交流输入，其充电控制过程为：

在进行Chaoji快充时，第一开关器件12，第四开关器件K7，第五开关器件18断开，第二开关器件13闭合；

在进行国标GB 2015快充时，第一开关器件12，第四开关器件K7，第五开关器件18闭合，第二开关器件13断开；

在进行慢充时，第一开关器件12，第二开关器件13，第四开关器件K7和第五开关器件18断开。

基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，如图5所示，提供了一种充电系统，包括：

动力电池组件2，包括电池包21(PACK)和电池管理系统(BMS)；

充电插口组件，包括慢充插口32和快充插口31；

前述实施例中的任意一种车载充电机1，连接在所述电池包21与所述充电插口组件之间；

整车控制器4(VCU)，用于向控制单元14发出控制指令，所述控制指令用于控制所述车载充电机1采用慢充模式，第一快充模式，第二快充模式中的其中一种进行充电控制。

可选的，快充插口31配备有Chaoji转国标转接头，用于外界国标GB2015快充桩的充电枪。

充电插口组件可以是独立的慢充插口32或快充插口31，也可以是一块插座面板，面板上整合慢充插口32和快充插口31。VCU、充电机、BMS通过CAN协议进行通讯交互。车载充电机1具备CC、CP慢充控制导引检测电路。VCU控制器具备快充控制导引电路，可以检测直流充电桩的CC1/CC2信号。

基于上述实施例的充电系统，在又一个可选的实施例中，还提供了一种充电方法，包括：

在检测到第一充电枪插入所述快充插口31时，所述整车控制器4控制所述车载充电机1采用第一快充模式进行充电控制；所述第一充电枪是与超级快充桩配套的充电枪；

所述第一快充模式包括：

所述整车控制器4向所述控制单元14发出第一控制指令；

根据所述第一控制指令，所述控制单元14控制所述第一开关器件12断开，所述第二开关器件13闭合；

所述控制单元14获得第一目标信息，并将所述第一目标信息发送至所述整车控制器4；所述第一目标信息包括所述车载充电机1的状态信息和所述电池包21的电压信号和电流信号；

所述整车控制器4根据所述第一目标信息，控制所述超级快充桩对所述电池包21进行超级快充。

具体的，第一快充模式为Chaoji快充模式，车载充电机1的状态信息，包括各个开关器件的通断状态，还可以包括各个模块的工作状态。

可选的，在检测到第二充电枪插入所述快充插口31时，所述整车控制器4控制所述车载充电机1采用第二快充模式进行充电控制；所述第二充电枪是与国标充电桩配套的充电枪；

所述第二快充模式包括：

所述整车控制器4向所述控制单元14发出第二控制指令；

所述控制单元14根据所述第二控制指令，控制所述第一开关器件12闭合，所述第二开关器件13断开；

所述控制单元14启动所述降压模块11，将所述电池包21的输出电压降低至第一设定电压；

所述控制单元14获得第二目标信息，并将所述第二目标信息发送至所述整车控制器4；所述第二目标信息包括所述车载充电机1的状态信息和所述第一设定电压；

所述整车控制器4根据所述第二目标信息，控制所述国标充电桩按照第二设定电压进行输出；所述第二设定电压高于所述第一设定电压；

所述整车控制器4向所述控制单元14发送第三控制指令；

所述控制单元14根据所述第三控制指令停止所述降压模块11，启动所述升压模块10，将所述国标充电桩的输出电压升高至第三设定电压，对所述电池包21进行充电；所述第三设定电压为国标快充对应的输出电压。

可选的，在检测到第三充电枪插入所述慢充插口32时，所述整车控制器4控制所述车载充电机1采用慢充模式进行充电控制；所述第三充电枪是与慢充桩配套的充电枪；

所述整车控制器4向所述控制单元14发出第三控制指令；

所述控制单元14根据所述第三控制指令，控制所述第一开关器件12和所述第二开关器件13断开；

所述控制单元14获得第三目标信息，并将所述第三目标信息发送至所述整车控制器4；所述第三目标信息包括所述车载充电机1的状态信息和所述电池包21的电压信号和电流信号；

所述整车控制器4根据所述第三目标信息，控制所述慢充桩对所述电池包21进行慢充。

接下来以充电系统在某电动车型上的实际实施案例，对上述方案进行进一步的说明。

实施例一

本实施例使用的车载充电机的结构示意如图6所示。车载充电机的Chaoji快充输入端口为直流输入，慢充输入端口为单相交流输入。车载充电机包括降压模块11(BUCK模块)，升压模块10(PFC模块)，谐振电路15(LLC模块)，隔离变压器16，整流输出模块17和控制单元14。第一开关器件包括继电器K1和继电器K2，继电器K1连接在快充输入端口后的正极线与慢充输入端口后的火线之间，继电器K2连接在快充输入端的负极线和慢充输入端的零线之间。第二开关器件包括继电器K3和继电器K4，继电器K3连接在快充输入端口与快充输出端口之间的正极线上，继电器K4连接在快充输入端口与快充输出端口之间的负极线上。

当用户使用Chaoji快充桩进行充电(Chaoji快充模式)，VCU通过控制导引电路检测到Chaoji充电桩后，控制车载充电机进入旁通模式(Bypass Mode)。充电机禁止BUCK模块、PFC模块及LLC模块工作，控制继电器K1和继电器K2断开，并控制继电器K3和继电器K4闭合。VCU通过充电机上报的状态信号，判断充电机进入旁通模式，VCU控制Chaoji快充桩进行功率输出，给动力电池充电。

当用户使用国标直流桩及转接头进行充电(国标快充模式)，VCU通过控制导引电路检测到国标充电桩后，先控制电池包内部继电器闭合，再控制车载充电机进入降压模式(BUCK Mode)，将电池包800V电压降压为400V输出。车载充电机的控制单元控制继电器K1和继电器K2闭合，控制继电器K3和继电器K4断开，控制BUCK电路工作，将电池包的电压进行降压输出。国标充电桩检测到车端400V电压后开始启动输出。VCU会控制桩端输出电压输出略高于BUCK输出电压。VCU通过车载充电机上报的状态信号，判断车载充电机进入BUCK_Mode模式，VCU检测到国标桩的输出电压后，控制车载充电机进入BOOST_Mode模式。此时控制单元启动PFC模块、LLC模块工作，通过隔离变压器及整流输出模块进行功率输出，并停止BUCK模块工作。因此，通过国标桩、车载充电机，将桩端400V电压升压成800V给动力电池进行充电。

本实施例的Chaoji快充与国标快充的控制逻辑示意如图7所示。

当用户使用慢充桩的充电枪插入慢充插口进行充电(慢充模式)，VCU通过控制导引电路检测到慢充桩后，先控制电池包内部继电器闭合，再通过控制单元控制继电器K1，继电器K2，继电器K3和继电器K4断开，启动PFC模块、LLC模块工作，通过隔离变压器及整流输出模块进行功率输出。

实施例二

本实施例使用的车载充电机的结构示意如图8所示。车载充电机的Chaoji快充输入端口为直流输入，慢充输入端口为单相交流输入。车载充电机包含降压模块11(BUCK模块)，升压模块10(PFC模块)，谐振电路15(LLC模块)，隔离变压器16，整流输出模块17和控制单元14。其中，第一开关器件包括继电器K1，继电器K2；继电器K1连接在快充输入端口后的正极线与慢充输入端口后的火线之间，继电器K2连接在快充输入端的负极线和慢充输入端的零线之间。第二开关器件包括继电器K3和继电器K4，继电器K3连接在快充输入端口与快充输出端口之间的正极线上，继电器K4连接在快充输入端口与快充输出端口之间的负极线上；第三开关器件包括继电器K5，继电器K6，继电器K5一端连接在PFC模块与LLC模块之间的火线上；另一端连接在继电器K3与快充输出端口之间的正极线上；继电器K6一端连接在PFC模块与LLC模块之间的零线上；另一端连接在继电器K4与快充输出端口之间的负极线上。

当用户使用Chaoji快充桩进行充电，VCU通过控制导引电路检测到Chaoji充电桩后，控制车载充电机进入旁通模式(Bypass Mode)。充电机的控制单元禁止BUCK模块、PFC模块及LLC模块工作，控制继电器K1、K2、K5和K6断开，并控制继电器K3和K4闭合。VCU通过车载充电机上报的状态信号，判断车载充电机进入旁通模式，VCU控制Chaoji快充桩进行功率输出，给动力电池充电。

当用户使用国标直流桩及转接头进行充电，VCU通过控制导引电路检测到国标充电桩后，控制电池包内部继电器闭合，再控制充电机进入降压模式(BUCK Mode)，将电池包800V电压降压为400V输出。充电机控制继电器K1、K2、K5和K6闭合，控制继电器K3和K4断开，控制BUCK电路工作，将电池包电压进行降压输出。国标充电桩检测到车端400V电压后开始启动输出。VCU会控制桩端输出电压输出略高于BUCK输出电压。VCU通过充电机上报的状态信号，判断充电机进入BUCK_Mode模式，VCU检测到国标充电桩的输出电压后，控制充电机进入BOOST_Mode模式。充电机启动PFC模块工作进行功率输出，并停止BUCK模块工作。因此，通过国标桩、车载充电机，将桩端400V电压升压成800V给动力电池进行充电。

本实施例的Chaoji快充与国标快充的控制逻辑示意如图9所示。

当用户使用慢充桩的充电枪插入慢充插口进行充电时(慢充模式)，VCU通过控制导引电路检测到慢充桩后，先控制电池包内部继电器闭合，再通过控制单元控制继电器K1，K2，K3，K4，K5和K6断开，启动PFC模块、LLC模块工作，通过隔离变压器及整流输出模块进行功率输出。

实施例三

本实施例使用的车载充电机是基于实施例一(图6)的硬件结构，区别在于慢充输入端采用如附图4所示的三相交流输入。在本实施例中，第四开关器件为继电器K7，第五开关器件为继电器K8。

当用户使用Chaoji快充桩进行充电，VCU通过控制导引电路检测到Chaoji充电桩后，控制车载充电机进入旁通模式(Bypass Mode)。车载充电机禁止BUCK模块、PFC模块及LLC模块工作，控制继电器K1和K2断开，并控制继电器K3和K4闭合。VCU通过充电机上报的状态信号，判断充电机进入旁通模式，VCU控制Chaoji快充桩进行功率输出，给动力电池充电。

当用户使用国标直流桩及转接头进行充电，VCU通过控制导引电路检测到国标充电桩后，控制电池包内部继电器闭合，再控制充电机进入降压模式(BUCK Mode)，将电池包800V电压降压为400V输出。充电机控制继电器K1、K2、K7和K8闭合，控制K3和K4继电器断开，控制BUCK电路工作，将电池包电压进行降压输出。国标充电桩检测到车端400V电压后开始启动输出。VCU会控制桩端输出电压输出略高于BUCK输出电压。VCU通过充电机上报的状态信号，判断充电机进入BUCK_Mode模式，VCU检测到国标桩的输出电压后，控制充电机进入BOOST_Mode模式。充电机启动PFC模块、LLC模块工作，通过隔离变压器及整流输出模块进行功率输出，并停止BUCK模块工作。因此，通过国标充电桩、车载充电机，将桩端400V电压升压成800V给动力电池进行充电。

本实施例的Chaoji快充与国标快充的控制逻辑示意如图10所示。

当用户使用慢充桩，慢充插口进行充电时(慢充模式)，VCU通过控制导引电路检测到慢充桩后，先控制电池包内部继电器闭合，再通过控制单元控制继电器K1，K2，K3，K4，K7，K8断开，启动PFC模块、LLC模块工作，通过隔离变压器及整流输出模块进行功率输出。

实施例四

本实施例使用的车载充电机是基于实施例二(图8)的硬件结构，区别在于慢充输入端采用如附图4所示的三相交流输入。此时，第四开关器件为继电器K7，第五开关器件为继电器K8。

当用户使用Chaoji快充桩进行充电，VCU通过控制导引电路检测到Chaoji充电桩后，控制车载充电机进入旁通模式(Bypass Mode)。充电机禁止BUCK模块、PFC模块及LLC模块工作，控制继电器K1、K2、K5和K6断开，并控制继电器K3和K4闭合。VCU通过充电机上报的状态信号，判断充电机进入旁通模式，VCU控制Chaoji快充桩进行功率输出，给动力电池充电。

当用户使用国标直流桩及转接头进行充电，VCU通过控制导引电路检测到国标充电桩后，控制电池包内部继电器闭合，再控制充电机进入降压模式(BUCK Mode)，将电池包800V电压降压为400V输出。充电机控制继电器K1、K2、K5、K6、K7和K8闭合，控制继电器K3和K4断开，控制BUCK电路工作，将电池包电压进行降压输出。国标充电桩检测到车端400V电压后开始启动输出。VCU会控制桩端输出电压输出略高于BUCK输出电压。VCU通过充电机上报的状态信号，判断充电机进入BUCK_Mode模式，VCU检测到国标桩的输出电压后，控制充电机进入BOOST_Mode模式。充电机启动PFC模块工作，通过隔离变压器及整流输出模块进行功率输出，并停止BUCK模块工作。因此，通过国标桩、车载充电机，将桩端400V电压升压成800V给动力电池进行充电。

本实施例的Chaoji快充与国标快充的控制逻辑示意如图11所示。

当用户使用慢充桩，慢充插口进行充电时(慢充模式)，VCU通过控制导引电路检测到慢充桩后，先控制电池包内部继电器闭合，再通过控制单元控制继电器K1，K2，K3，K4，K5，K6，K7和K8断开，启动PFC模块、LLC模块工作，通过隔离变压器及整流输出模块进行功率输出。

总的来说，上述实施例提供了一种基于车载充电机的，兼容国标2015直流桩和Chaoji快充桩的充电系统和充电方法，实现了电动车辆的高电压平台Chaoji快充功能；同时，又可以兼容市场上存量国标2015直流桩，满足用户交流慢充、国标2015直流快充和Chaoji快充需求，提高充电效率，降低用户的充电焦虑。

基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，提供了一种电动车辆，包括前述实施例中任一项的车载充电机。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种车载充电机，充电系统和充电方法，通过设置升压模块，降压模块，配合第一开关器件和第二开关器件的连接或断开，实现在两种不同的快充模式下切换；在使用Chaoji快充桩，进入Chaoji快充模式时，控制单元控制第一开关器件断开，第二开关器件闭合，Chaoji快充桩直接向动力电池充电；在使用国标充电桩，进入国标快充模式时，根据国标快充的控制原理，控制单元控制第一开关器件闭合，第二开关器件断开，此时通过降压模块对电池包进行降压输出，然后再通过升压模块，将国标充电桩的输出电压升高，对电池包进行充电。故而上述车载充电机的设计，能够同时兼容Chaoji快充和国标GB 2015快充，满足用户使用不同类型的快充桩进行快速充电的需求，显著提高了快充效率。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种车载充电机，其特征在于，所述车载充电机包括：

升压模块，连接在慢充插口与电池包之间；

降压模块，与所述升压模块并联；

第一开关器件，连接在快充插口与所述升压模块之间；

第二开关器件，连接在所述快充插口与所述电池包之间；

控制单元，被编程用于在第一快充模式下，控制所述第一开关器件断开，所述第二开关器件闭合；或在第二快充模式下，控制所述第一开关器件闭合，所述第二开关器件断开。

2.如权利要求1所述的车载充电机，其特征在于，还包括谐振电路，隔离变压器和整流输出模块；

所述谐振电路连接所述升压模块，所述整流输出模块连接所述电池包，所述隔离变压器连接在所述谐振电路与所述整流输出模块之间；

所述降压模块与所述升压模块，所述谐振电路，所述隔离变压器，所述整流输出模块并联。

3.如权利要求2所述的车载充电机，其特征在于，还包括第三开关器件；所述第三开关器件的一端连接所述升压模块与所述谐振电路之间，所述第三开关器件的另一端连接在所述第二开关器件与所述电池包之间。

4.如权利要求1所述的车载充电机，其特征在于，所述车载充电机还包括：

慢充输入端口，连接在所述慢充插口与所述降压模块之间；

慢充输出端口，连接在所述降压模块与所述电池包之间；

快充输入端口，用于连接所述快充插口；

快充输出端口，用于连接所述电池包；

其中，所述第一开关器件连接在所述快充输入端口与所述升压模块之间；所述第二开关器件连接在所述快充输入端口与所述快充输出端口之间。

5.如权利要求1所述的车载充电机，其特征在于，所述慢充插口通过单相交流输入或三相交流输入的方式连接所述升压模块。

6.如权利要求5所述的车载充电机，其特征在于，在所述慢充插口通过三相交流输入的方式连接所述升压模块时，所述车载充电机还包括：

第四开关器件，连接在第一相线与第二相线之间；

第五开关器件；连接在所述第二相线与第三相线之间。

7.一种充电系统，其特征在于，包括：

动力电池组件，包括电池包和电池管理系统；

充电插口组件，包括慢充插口和快充插口；

如权利要求1～6任一权项所述的车载充电机，连接在所述电池包与所述充电插口组件之间；

整车控制器，用于控制所述车载充电机采用慢充模式，第一快充模式，第二快充模式中的其中一种进行充电控制。

8.一种充电方法，其特征在于，应用于如权利要求7所述的充电系统，所述充电方法包括：

在检测到第一充电枪插入所述快充插口时，所述整车控制器控制所述车载充电机采用第一快充模式进行充电控制；所述第一充电枪是与超级快充桩配套的充电枪；

所述第一快充模式包括：

所述整车控制器向所述控制单元发出第一控制指令；

根据所述第一控制指令，所述控制单元控制所述第一开关器件断开，所述第二开关器件闭合；

所述控制单元获得第一目标信息，并将所述第一目标信息发送至所述整车控制器；所述第一目标信息包括所述车载充电机的状态信息和所述电池包的电压信号和电流信号；

所述整车控制器根据所述第一目标信息，控制所述超级快充桩对所述电池包进行超级快充。

9.如权利要求8所述的充电方法，其特征在于，在检测到第二充电枪插入所述快充插口时，所述充电方法还包括：

所述整车控制器控制所述车载充电机采用第二快充模式进行充电控制；所述第二充电枪是与国标充电桩配套的充电枪；

所述第二快充模式包括：

所述整车控制器向所述控制单元发出第二控制指令；

所述控制单元根据所述第二控制指令，控制所述第一开关器件闭合，所述第二开关器件断开；

所述控制单元启动所述降压模块，将所述电池包的输出电压降低至第一设定电压；

所述控制单元获得第二目标信息，并将所述第二目标信息发送至所述整车控制器；所述第二目标信息包括所述车载充电机的状态信息和所述第一设定电压；

所述整车控制器根据所述第二目标信息，控制所述国标充电桩按照第二设定电压进行输出；所述第二设定电压高于所述第一设定电压；

所述整车控制器向所述控制单元发送第三控制指令；

所述控制单元根据所述第三控制指令停止所述降压模块，启动所述升压模块，在将所述国标充电桩的输出电压升高至第三设定电压后，对所述电池包进行充电；所述第三设定电压为国标快充对应的输出电压。

10.一种电动车辆，其特征在于，包括如权利要求1～6任一权项所述的车载充电机。

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