CN114189007B - 车载充电器工作模式切换控制方法、装置及车载充电器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车载充电技术领域，并提供一种车载充电器工作模式切换控制方法、装置及车载充电器，该车载充电器工作模式切换控制方法，包括如下步骤：获取车载充电器的工作模式切换信号；其中，所述工作模式切换信号包括车载充电器的不同电源模块中通过原电源模块控制直流母线的电压切换至待启动电源模块控制直流母线的电压的切换信号；根据车载充电器的工作模式切换信号，首先控制待启动电源模块以电流源控制模式启动并根据工况调整电流给定值直至承载系统需求功率；再控述待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式，并使其控制直流母线的电压；本发明中车载充电器进行工作模式切换时，在保证直流母线电压稳定的同时，避免低压端供电中断。

Description

车载充电器工作模式切换控制方法、装置及车载充电器
技术领域
本发明涉及车载充电技术领域，具体而言，涉及一种车载充电器工作模式切换控制方法、装置及车载充电器。
背景技术
车载充电器系统是一种车载的电能路由器。目前较为常见的车载充电器可以将电能从交流端经直流母线传输到高压动力电池，也可以将高压动力电池的电能经直流母线逆变至交流端，此外还可以通过交流端或高压动力电池经直流母线向车载低压用电器供电，因此具有多种工作模式。在进行工作模式切换时，直流母线的电压会受到影响，以及某些情况下会涉及电源模块的切换，为了避免直接切换造成的电压、电流冲击，常见的控制策略往往需要先对车载充电器进行停机操作，然后重新按照新的工作模式启动工作，但是这样的方式用时较长并且会造成低压用电端的短时断电，影响用户正常使用。
发明内容
本发明解决的问题是如何在车载充电器进行工作模式切换时，在保证直流母线电压稳定的同时，避免低压端供电中断。
为解决上述问题，本发明提供一种车载充电器工作模式切换控制方法，包括如下步骤：
获取车载充电器的工作模式切换信号；其中，所述工作模式切换信号包括所述车载充电器的不同电源模块中通过原电源模块控制直流母线的电压切换至待启动电源模块控制所述直流母线的电压的切换信号；
根据所述工作模式切换信号，控制所述待启动电源模块以电流源控制模式启动并根据工况调整电流给定值直至承载系统需求功率；
控制所述待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式，并使所述待启动电源模块控制直流母线的电压。
可选地，所述系统需求功率为系统全部功率。
可选地，所述控制所述待启动电源模块以电流源控制模式启动并根据工况调整电流给定值直至承载系统全部功率包括：
控制所述待启动电源模块按照电流源控制模式启动，并控制所述电流给定值以第一初始电流值改变至目标电流值；其中，所述第一初始电流值根据所述待启动电源模块在切换之前的工作状态进行确定，所述目标电流值根据所述系统全部功率和所述待启动电源模块的端口电压进行确定。
可选地，所述第一初始电流值根据所述待启动电源模块在切换之前的工作状态进行确定包括：
获取所述待启动电源模块在切换之前的工作状态以及端口电流采样值；
将所述端口电流采样值作为所述第一初始电流值。
可选地，所述端口电流采样值为所述车载充电器的交流端电流采样值或高压端电流采样值。
可选地，所述控制所述待启动电源模块按照电流源控制模式启动包括：
控制所述待启动电源模块的运行模式选择开关切换至电流源控制模式，并以所述电流源控制模式启动。
可选地，所述控制所述待启动电源模块按照电流源控制模式启动，并控制所述电流给定值以第一初始电流值改变至目标电流值包括：
控制所述待启动电源模块从所述第一初始电流值以预设变化率变化至所述目标电流值。
可选地，所述控制所述待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式包括：
控制所述待启动电源模块的控制模式切换至母线电压源控制模式。
可选地，所述控制所述待启动电源模块的控制模式切换至母线电压源控制模式包括：
获取所述待启动电源模块在切换之前的电压参考值和电压反馈值；
根据所述电压参考值和所述电压反馈值，生成电感电流参考值或高压电流参考值；
根据所述电感电流参考值或所述高压电流参考值，控制所述直流母线的电压。
可选地，所述根据所述电压参考值和所述电压反馈值，生成电感电流参考值或高压电流参考值包括：
在所述待启动电源模块切换之前，通过所述待启动电源模块的电流控制器采集所述端口电流采样值，通过所述待启动电源模块的电压控制器，根据所述电压参考值、所述电压反馈值和所述端口电流采样值，运算获得所述电感电流参考值或所述高压电流参考值。
可选地，所述控制所述待启动电源模块以电流源控制模式启动包括：
获取所述待启动电源模块在切换之前的工作状态；
若所述待启动电源模块之前的工作状态为端口电压源控制模式，则先关机所述待启动电源模块，再控制所述待启动电源模块以电流源控制模式启动。
可选地，该车载充电器工作模式切换控制方法还包括如下步骤：
在控制所述直流母线的电压的同时，
控制所述原电源模块关机，或，控制所述原电源模块以电流给定值为第二初始电流值的电流源控制模式进行启动。
与现有技术相比：本发明通过获取车载充电器的工作模式切换信号，以判断出车载充电器中不同电源模块需要进行不同工作模式的切换，例如通过作为原电源模块的功率因数校正变换器控制直流母线电压，切换为作为待启动电源模块的高压直流变换器控制母线电压；以及通过根据车载充电器的工作模式切换信号，可以先将待启动电源模块按照电流源控制模式启动并根据工况调整电流给定值直至承载系统需求功率，以便于通过待启动电源模块在启动过程中逐渐承载系统需求功率，避免低压端供电中断；再将待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式，此时利用待启动电源模块承载整个系统需求功率的同时，还可以保证直流母线的电压稳定，而对于原电源模块，例如可将原电源模块关机或切换为第二初始电流值趋于零的电流源控制模式，从而在保证直流母线电压稳定的情况下完成工作模式的切换。
第二方面，本发明还提供一种车载充电器工作模式切换控制装置，包括：
获取单元，用于获取车载充电器的工作模式切换信号；其中，所述工作模式切换信号包括所述车载充电器的不同电源模块中通过原电源模块控制直流母线的电压切换至待启动电源模块控制所述直流母线的电压的切换信号；
处理单元，用于根据所述工作模式切换信号，控制所述待启动电源模块以电流源控制模式启动并根据工况调整电流给定值直至承载系统需求功率,控制所述待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式，并使所述待启动电源模块控制直流母线的电压。
由此，一种车载充电器工作模式切换控制装置用于实现上述车载充电器工作模式切换控制方法，因此至少具有上述车载充电器工作模式切换控制方法的全部技术效果，在此不再赘述。
第三方面，本发明还提供一种车载充电器，包括：存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，当所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上所述的车载充电器工作模式切换控制方法。
由此，车载充电器的技术方案至少包括上述车载充电器工作模式切换控制方法的技术方案，因此至少具有上述车载充电器工作模式切换控制方法的全部技术效果，在此不再赘述。
第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如上所述的车载充电器工作模式切换控制方法。
由此，计算机可读存储介质的技术方案至少包括上述车载充电器工作模式切换控制方法的技术方案，因此至少具有上述车载充电器工作模式切换控制方法的全部技术效果，在此不再赘述。
附图说明
图1为现有技术中车载充电器的内部结构示意图；
图2为现有技术中车载充电器中各电源模块的切换过程示意图；
图3为本发明实施例中控制方法的流程示意图之一；
图4为本发明实施例中功率因数校正变换器的控制器结构示意图；
图5为本发明实施例中高压直流变换器的控制器结构示意图；
图6为本发明实施例中低压直流变换器的控制器结构示意图；
图7为本发明实施例控制方法的电源模块的切换过程示意图；
图8为本发明实施例车载充电器的系统电路示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。
结合图1所示为现有技术中三端口车载充电器的内部结构示意图，其具有交流端、高压端、低压端三个端口，电能可以在三端口之间流动，是一种新能源汽车必备的车载电源系统，通常具有动力电池的充电、车载低压用电器供电、交流端供电等功能，具有多种工作模式。其中，车载充电器包括PFC(指代功率因数校正变换器)、HVDC(指代高压直流变换器)、LVDC(指代低压直流变换器)三个部分，且分别连接到上述三个端口，PFC、HVDC、LVDC这三部分电路共用一条直流母线。其中PFC可以将交流电整流成直流电通过直流母线提供给高压端和低压端，也可以将直流电逆变成交流电供给交流侧负载；HVDC可以从直流母线取电向高压端动力电池充电，也可以从高压端高压动力电池取电通过直流母线供给交流端和低压端；LVDC可以从直流母线取电供给低压端低压电池及低压用电器，如空调、水泵、大灯等。
其中，当高压端在向低压端供电时，即在交流端没有连接交流充电桩的情况下，LVDC端由高压端高压动力电池经过HVDC及直流母线提供电能，此时母线电压由HVDC控制；当交流端向高压端及低压端供电时，即在交流端连接了交流充电桩的情况下，HVDC会转换为充电模式给高压动力电池充电，LVDC端所需电能由交流充电桩经过PFC及直流母线提供，此时母线电压由PFC控制。当车载充电器的工作模式由高压端供电向交流端供电切换时，由于控制母线电压的变换器不同，为了避免直接切换导致的控制信号剧烈变化以及因此产生的系统崩溃，通常会先关闭整个车载充电器系统，然后以新的工作模式重新启动，这样会导致低压端用电器在关机及重启过程中供电中断。类似地，其它涉及到母线电压源切换的工作模式变化也都会造成低压端的供电中断。
结合图2所示，为现有技术中交流充电桩通过功率因数校正变换器供电以控制直流母线电压，切换为由高压动力电池通过高压直流变换器供电以控制直流母线电压的切换过程以及功率、母线电压的变化。其中，在图2中，横轴为时间点，纵轴从下至上依次为直流母线的电压值(用VBUS表示)、低压直流变换器的功率值(用PLVDC表示)、高压直流变换器的功率值(用PHVDC表示)和功率因数校正变换器(PPFC表示)；正功率(例如在纵轴的0以上位置)表示向母线传输功率，负功率(例如在纵轴的0以下位置)表示从母线吸收功率；其中，在t1时刻需要由交流充电桩通过功率因数校正变换器供电的工作模式切换至高压动力电池通过高压直流变换器供电的工作模式，因此上述三个变换器首先执行停机操作，在(t1-t2)阶段直流母线的电压在停机后放电至零；直流母线的电压放电结束后，在(t2-t3)阶段重新由高压直流变换器建立直流母线的电压；在t3时刻直流母线的电压建立完毕，低压端重新建立输出电压至t4时刻恢复供电；由此可见，现有技术中车载充电器在进行工作模式切换过程中的方案参照(t1-t4)时刻的间隔，低压端用电器是处于断电的状态且用时较长。
为解决上述技术问题，结合图3所示，本发明实施例提供一种车载充电器工作模式切换控制方法，包括如下步骤：
S1、获取车载充电器的工作模式切换信号；其中，所述工作模式切换信号包括所述车载充电器的不同电源模块中通过原电源模块控制直流母线的电压切换至待启动电源模块控制所述直流母线的电压的切换信号；
S2、根据所述工作模式切换信号，控制所述待启动电源模块以电流源控制模式启动并根据工况调整电流给定值直至承载系统需求功率；
S3、控制所述待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式，并使所述待启动电源模块控制直流母线的电压。
需要说明的是，车载充电器具有六个工作模式，在不同的工况下，进行两个工作模式的切换时，此时可以先通过控制装置来获取车载充电器的工作模式切换信号，从而为后期待启动电源模块的工作模式的切换动作提供先决条件。随后控制装置根据获取到的所述工作模式切换信号，可以先控制待启动电源模块根据实际工况灵活调整电流给定值以电流源控制模式启动，直至承载系统需求功率，再控制所述待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式，并使待启动电源模块控制直流母线的电压，换言之，通过原电源模块控制直流母线的电压切换为待启动电源模块控制所述直流母线的电压，从而在保证直流母线稳定的同时，完成车载充电器的工作模式的切换动作。
本实施例通过获取车载充电器的工作模式切换信号，以判断出车载充电器中不同电源模块需要进行不同工作模式的切换，例如通过作为原电源模块的功率因数校正变换器控制直流母线电压，切换为作为待启动电源模块的高压直流变换器控制母线电压；以及通过根据车载充电器的工作模式切换信号，可以先将待启动电源模块按照电流源控制模式启动并根据工况调整电流给定值直至承载系统需求功率，以便于通过待启动电源模块在启动过程中逐渐承载系统需求功率，避免低压端供电中断；再将待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式，此时利用待启动电源模块承载整个系统需求功率的同时，还可以保证直流母线的电压稳定，而对于原电源模块，例如可将原电源模块关机或切换为第二初始电流值趋于零的电流源控制模式，从而在保证直流母线电压稳定的情况下完成工作模式的切换。
在上述实施例中提到，车载充电器具有的六种工作模式说明如下：
在通过车载充电器对车辆进行交流充电过程中，主要利用交流充电桩通过功率因数校正变换器给高压动力电池和低压端低压电池及低压电器进行供电，同时由功率因数校正变换器控制直流母线电压，根据电能流向的不同，此情况下通过功率因数校正变换器控制直流母线具有三个工作模式，分别为：
工作模式1、交流充电桩通过功率因数校正变换器控制直流母线的电压，高压直流变换器从直流母线取电给高压端动力电池充电。低压直流变换器从直流母线取电给低压端低压用电器供电。
工作模式2：交流充电桩通过功率因数校正变换器控制直流母线电压，高压直流变换器从直流母线取电给高压端动力电池充电。换言之，工作模式2相对工作模式1而言，低压直流变换器不工作，无需给低压端供电。
工作模式3：交流充电桩通过功率因数校正变换器控制直流母线电压，低压直流变换器从直流母线取电给低压端低压用电器供电。换言之，工作模式3相对工作模式1而言，高压直流变换器不工作，无需给高压端的动力电池充电。
在对车辆交流充电已经完成或车辆用户需要断开车辆与充电桩之间的连接之后，此时需要利用高压动力电池通过高压直流变换器给低压端低压电池及交流端用电器进行供电，同时控制直流母线电压，此情况下通过高压直流变换器控制直流母线具有三个工作模式，分别为：
工作模式4：高压动力电池通过高压直流变换器控制直流母线的电压，功率校正变换器从直流母线取电给交流端用电器供电。低压直流变换器从直流母线取电给低压端低压用电器供电。
工作模式5：高压动力电池通过高压直流变换器控制直流母线的电压，功率校正变换器从直流母线取电给交流端用电器供电。换言之，工作模式5相对工作模式4而言，低压直流变换器不工作，无需给低压端供电。
工作模式6：高压动力电池通过高压直流变换器控制直流母线的电压，低压直流变换器从直流母线取电给低压端低压用电器供电。换言之，工作模式6相对工作模式4而言，功率校正变换器不工作，无需给交流端用电器供电。
其中，工作模式1/2/3之间，工作模式4/5/6之间的切换不涉及到系统母线电压源的切换。但是工作模式1与工作模式4/5/6之间、工作模式2与工作模式4/5/6之间、工作模式3与工作模式4/5/6之间的切换均会涉及到直流母线电压源的切换。例如，在工作模式1向工作模式4进行切换时，一般发生在对车辆的交流充电已经完成或者车辆用户需要断开车辆与充电桩之间的连接，故将功率因数校正变换器作为原电源模块，将高压直流变换器作为待启动电源模块。
例如，在上述工作模式1切换至工作模式4时，可以先通过控制装置来获取车载充电器的工作模式切换信号，从而为后期待启动电源模块的工作模式的切换动作提供先决条件；在切换过程中，原电源模块为功率因数校正变换器，待启动电源模块为高压直流变换器；随后控制装置根据获取到的所述工作模式切换信号，可以先控制作为待启动电源模块的高压直流变换器根据实际工况灵活调整电流给定值以电流源控制模式启动，直至承载系统需求功率，再控制所述待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式，并使待启动电源模块控制直流母线的电压。
在上述工作模式4切换至工作模式1时，原电源模块为高压直流变换器，待启动电源模块为功率因数校正变换器；随后控制装置根据获取到的所述工作模式切换信号，可以先控制作为待启动电源模块的功率因数校正变换器根据实际工况灵活调整电流给定值以电流源控制模式启动，直至承载系统需求功率，再控制所述待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式，并使待启动电源模块控制直流母线的电压。
结合图1和图8所示，图8中的车载充电器的电路图为图1中车载充电器的其中一种电路结构实施例，换言之，图1中车载充电器的具体电路图不局限于图8中的电路结构实施例；以下结合图8对车载充电器的具体电路进行具体说明：车载充电器包括功率因数校正变换器、高压直流变换器、低压直流变换器和控制装置，其中，图1中的PFC指代功率因数校正变换器，HVDC指代高压直流变换器，LVDC指代低压直流变换器，再结合图8所示，高压直流变换器和低压直流变换器共用一个原边全桥变换器，例如，高压直流变换器包括原边全桥变换器和副边全桥变换器，低压直流变换器包括原边全桥变换器和副边降压变换器，从而简化了车载充电器的内部电路结构，有效节省了成本、减小了电路体积。
在图8中，通过功率因数校正变换器、高压直流变换器和低压直流变换器分别与控制装置电连接，用于通过控制装置对上述三个变换器以及直流母线的电气参数进行采样，并在工作模式进行切换时，例如工作模式1向工作模式4切换时，可以通过控制装置首先控制作为待启动电源模块的高压直流变换器以电流源控制模式启动并根据工况调整电流给定值直至承载系统需求功率；再通过控制装置控制所述待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式，并使其控制直流母线的电压；而对于作为原电源模块的功劳因数校正变换器，可以通过控制装置控制所述原电源模块关机或原电源模块的电流参考值趋于零的电流源工作模式进行工作。
在本发明的一个实施例中，所述系统需求功率为系统全部功率。
需要说明的是，通过将系统需求功率限定为系统全部功率，换言之，将系统全部功率作为工作模式切换后待启动电源模块例如高压直流变换器需要承载的整个系统负载，以保证切换后的待启动电源模块能够完全带动整个系统负载进行工作，以保证车辆的正常运行。其中，系统全部功率至少包括交流端电器、低压端低压电池及低压用电器，如空调、水泵等。
在本发明的一个实施例中，所述控制所述待启动电源模块以电流源控制模式启动并根据工况调整电流给定值直至承载系统全部功率包括：
控制所述待启动电源模块按照电流源控制模式启动，并控制所述电流给定值以第一初始电流值改变至目标电流值；其中，所述第一初始电流值根据所述待启动电源模块在切换之前的工作状态进行确定，所述目标电流值根据所述系统全部功率和所述待启动电源模块的端口电压进行确定。
需要说明的是，通过控制所述待启动电源模块按照电流源控制模式启动，并控制所述电流给定值以第一初始电流值改变至目标电流值，从而便于待启动电源模块以电流源控制模式在启动过程中，从第一初始电流值改变至目标电流值，直至待启动电源模块例如高压直流变换器承载系统全部功率，与此同时，原电源模块例如功率因数校正变换器输出功率几乎为零，从而为车载充电器中由原电源模块控制直流母线的电压切换至由待启动电源模块控制直流母线的电压做好前期准备工作，换言之，此时原电源模块例如功率因数校正变换器几乎不承载系统全部功率，故对原电源模块关机造成的瞬时功率缺失几乎为零，从而不会对直流母线的电压造成明显扰动。又如，若原电源模块为高压直流变换器，待启动电源模块为功率因数校正变换器，其具体控制方法可参照本段上述内容适应性调整修改，在此不再赘述。
另外，第一初始电流值改变至目标电流值中的改变可以为渐变或突变，若第一初始电流值渐变至目标电流值，使得待启动电源模块在电流源控制模式下逐渐承载系统全部功率，以保证在工作模式切换工作中各变换器控制信号的稳定以及全部负载的稳定运行。若，第一初始电流值突变至目标电流值，从而可以使待启动电源模块在更短时间内承载系统全部功率，以缩短工作模式的切换时间，提高工作模式的切换效率。
在本实施例中，对上述三个变换器的控制策略描述如下：
作为原电源模块的功率因数校正变换器采用如图4所示的电压电流双环控制器，且具有母线电压源控制和交流电压源控制两种模式，当运行方向选择开关处于位置1，运行模式选择开关处于位置4，该功率因数校正变换器运行在母线电压源控制模式；当运行方向选择开关处于位置2，运行模式选择开关处于位置4，该功率因数校正变换器运行在端口电压源控制模式；当运行模式选择开关处于位置3，该功率因数校正变换器运行在电流源控制模式。
作为待启动电源模块的高压直流变换器采用如图5所示的电压电流双环控制器，同样具有母线电压控制和高压端电压/电流控制两种模式，当运行方向选择开关处于位置1，运行模式选择开关处于位置4，该高压直流变换器运行在母线电压源控制模式；当运行方向选择开关处于位置2，运行模式选择开关处于位置4，该高压直流变换器运行在端口电压源控制模式；当运行模式选择开关处于位置3，该高压直流变换器运行在电流源控制模式。
低压直流变换器采用如图6所示的电压电流双环控制器，可以由低压直流变换器的电压控制器根据低压端的低压电压参考值及反馈值，进行运算以得到低压端输出参考值给定电压时所需要的输出电流值作为低压直流变换器的电流控制器的参考值，然后由低压直流变换器的电流控制器根据该参考值及低压电流反馈值运算得到低压直流变换器的控制信号。例如，低压直流变换器的电压控制器运算获得的低压端电流参考值作为其电流控制器的参考值，换言之，如果要控制低压直流变换器的输出电压为12V，那么低压直流变换器的电压控制器就会根据实际上低压端电压反馈值计算如果要输出12V的电压应该输出的电流值作为低压端电流参考值。其中功率因数校正变换器的控制器和高压直流变换器的控制器均具有运行方向选择开关和电压源/电流源的运行模式选择开关，且均为两个软件实现的选择开关。
结合图7所示，在t1时刻之前，车载充电器处于工作模式1时，直流母线的电压由功率因数校正变换器控制。图4所示的功率因数校正变换器的控制器的运行方向选择开关处于位置1，控制模式选择开关处于位置4；高压直流变换器输出电能给高压动力电池，图5所示的高压直流变换器的控制器运行方向选择开关处于位置2，控制模式选择开关处于位置4；低压直流变换器用于控制低压端输出电压。
在t1时刻，控制高压直流变换器的切换为电流源控制模式进行启动，此时高压直流变换器的运行模式选择开关置于位置3，此时将第一初始电流值作为高压直流变换器以电流源控制模式启动运行的起始值，且第一初始电流值可根据待启动电源模块在切换之前的工作状态进行确定，目标电流值为待启动电源模块承载系统全部功率所需要输出的电流值，其中，目标电流值可以根据系统全部功率和待启动电源模块的端口电压进行计算获得。
在t1-t2阶段，控制待启动电源模块的电流给定值以第一初始电流值改变至目标电流值，此时，高压直流变换器逐渐承载系统全部功率，功率因数校正变换器的输出功率逐渐减小。
在t2时刻，结合图5和图7所示，高压直流变换器的运行方向选择开关由位置2切换至位置1，此时将母线电压参考值给定为母线电压额定值，且此时由高压直流变换器的电压控制器进行计算所得到的电感电流参考值与目标电流值几乎相等，因此不会由于控制模式的切换造成控制信号的剧烈变化而干扰车载充电器系统稳定运行。
在本发明的一个实施例中，所述第一初始电流值根据所述待启动电源模块在切换之前的工作状态进行确定包括：
获取所述待启动电源模块在切换之前的工作状态以及端口电流采样值；
将所述端口电流采样值作为所述第一初始电流值。
需要说明的是，通常情况下，若待启动电源模块在切换之前处于端口电压源工作状态，若直接进行切换，则很容易导致当前系统负载大幅度变化；因此，通过获取待启动电源模块在切换之前的工作状态，以便于在工作模式切换之前，灵活调整第一初始电流值，以保证在工作模式切换过程中，不会对直流母线的电压造成明显干扰。由于待启动电源模块在切换之前处于端口电压源的工作状态，故通过将端口电流采样值作为第一初始电流值，换言之，将待启动电源模块的电流控制器当前采集到的高压端电流采样值作为第一初始电流值，可以保证待启动电源模块在切换的瞬间，控制信号以及直流母线的电压不会发生明显波动。
另外，待启动电源模块在切换之前，其控制模式选择开关置于位置2(软件实现)，以便于获取待启动电源模块在切换前的端口电流采样值作为待启动电源模块的电流控制器的反馈值，其中，所述电流采样值为电感电流采样值或高压端电流采样值，再通过电流控制器进行比例、积分等运算得到最终处于母线电压源控制模式的控制信号。
在本发明的一个实施例中，所述端口电流采样值为所述车载充电器的交流端电流采样值或高压端电流采样值。
需要说明的是，若原电源模块为功率因数校正变换器，则待启动电源模块为高压直流变换器，此时端口电流采样值为高压端电流采样值，此时车载充电器的切换信号为通过作为原电源模块的功率因数校正变换器控制直流母线的电压，切换至作为待启动电源模块的高压直流变换器控制所述直流母线的电压的切换信号。若原电源模块为高压直流变换器，则待启动电源模块为功率因数校正变换器，此时端口电流采样值为交流端电流采样值，此时车载充电器的切换信号为通过作为原电源模块的高压直流变换器控制直流母线的电压，切换至作为待启动电源模块的功率因数校正变换器控制所述直流母线的电压的切换信号。通过将交流端电流采样值或高压端电流采样值作为端口电流采样值，从而可以使待启动电源模块以端口电流采样值进行启动，换言之，待启动电源模块不是从零直接启动，从而不仅可以减少工作模式的切换时间，而且还可以避免直流母线电压波动大。
在本发明的一个实施例中，获取所述待启动电源模块在切换之前的工作状态包括：
若所述待启动电源模块在切换之前的工作状态为停机状态，则第一初始电流值为零；若所述待启动电源模块在切换之前的工作状态为充电或放电工作状态，则将当前采集到的端口电流采样值例如高压端或交流端电流采样值作为第一初始电流值。
需要说明的是，若待启动电源模块在切换之前的工作状态为停机状态，则待启动电源模块以零为第一初始电流值进行启动，并逐渐承载原电源模块所承载的系统功率，可以保证启动过程中电压更加平稳，避免直流母线电压波动。若待启动电源模块在切换之前的工作状态为充电状态，则将交流端电流采样值作为第一初始电流值，或待启动电源模块在切换之前的工作状态为放电状态，则将高压端电流采样值作为第一初始电流值，可以可以有效保障直流母线电压更加稳定。
在本发明的一个实施例中，所述控制所述待启动电源模块按照电流源控制模式启动包括：
控制所述待启动电源模块的运行模式选择开关切换至电流源控制模式，并以所述电流源控制模式启动。
需要说明的是，结合图5所示，由于待启动电源模块的控制器包括电压控制器和电流控制器，且具有母线电压源模式、端口电压源控制模式和电流源控制模式，通过将待启动电源模块的运行模式选择开关切换至电流源控制模式，从而可以以电流源控制模式启动并运行，以便于可以逐渐承载系统需求功率例如系统全部功率，以保证在切换过程中承载系统功率时不会对直流母线的电压产生影响。
在本发明的一个实施例中，所述控制所述待启动电源模块按照电流源控制模式启动，并控制所述电流给定值以第一初始电流值改变至目标电流值包括：
控制所述待启动电源模块从第一初始电流值以预设变化率变化至所述目标电流值。
需要说明的是，在待启动电源模块按照电流源控制模式启动过程中，可以通过控制装置控制第一初始电流值以预设变化率例如缓变至目标电流值，从而使得待启动电源模块在启动过程中，不仅逐渐承载系统全部功率，而且还可以保证电源模块中各变换器控制信号以及直流母线电压的稳定。其中，预设变化率可以通过工作人员在控制装置或待启动电源模块上设定。
在本发明的一个实施例中，控制所述电流给定值以第一初始电流值改变至目标电流值还包括：控制第一初始电流值改变至目标电流值的时间在0-2s内。
需要说明的是，在工作模式切换过程中，待启动电源模块按照电流源控制模式启动，且控制第一初始电流值改变至目标电流值的时间在0-2s内，换言之，使第一初始电流值在很短的时间内快速改变例如缓增至目标电流值，以便于快速完成待启动电源模块的启动动作，进而避免在切换期间遇到低压端用电器功率的大幅度变化。
在本发明的一个实施例中，所述控制所述待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式包括：
控制所述待启动电源模块的控制模式切换至母线电压源控制模式。
需要说明的是，在待启动电源模块完成电流源控制模式的启动动作，换言之，待启动电源模块的电流给定值已经达到目标电流值，此时待启动电源模块可承载系统全部功率，然后再控制待启动电源模块的电流源控制模式切换为母线电压源控制模式，可以有效地控制直流母线的电压，以保证在切换工作模式的同时，保证直流母线电压的稳定。
在本发明的一个实施例中，所述控制所述待启动电源模块的控制模式切换至母线电压源控制模式包括：
获取所述待启动电源模块在切换之前的电压参考值和电压反馈值；
根据所述电压参考值和所述电压反馈值，生成电感电流参考值或高压电流参考值；
根据所述电感电流参考值或所述高压电流参考值，控制所述直流母线的电压。
需要说明的是，通过获取待启动电源模块在切换之前的电压参考值和电压反馈值，从而为后期通过待启动电源模块控制直流母线提供参数依据；其中，将待启动电源模块在切换之前的母线电压采样值作为其电压控制器的电压反馈值，将目标电压值作为其电压控制器的电压参考值。由待启动电源模块的电压控制器根据已经获得的电压参考值和电压反馈值生成电感电流参考值和高压电流参考值，以作为待启动电源模块的电流控制器的输入值，从而为切换后待启动电源模块以电流源控制模式的启动提供参数依据；其中，若待启动电源模块为功率因数校正变换器，则根据所述电压参考值和电压反馈值生成电感电流参考值，若待启动电源模块为高压直流变换器，则根据所述电压参考值和电压反馈值生成高压电流参考值。根据所述电感电流参考值或所述高压电流参考值，控制所述直流母线的电压，换言之，在切换之前，将所述电感电流参考值或所述高压电流参考值作为切换后待启动电源模块中按照电流源控制模式启动的电流参考值。
在本发明的一个实施例中，所述根据所述电压参考值和所述电压反馈值，生成电感电流参考值或高压电流参考值包括：
在所述待启动电源模块切换之前，通过所述待启动电源模块的电流控制器采集所述端口电流采样值，通过所述待启动电源模块的电压控制器，根据所述电压参考值、所述电压反馈值和所述端口电流采样值，运算获得所述电感电流参考值或所述高压电流参考值。
需要说明的是，在所述待启动电源模块切换之前，可以通过待启动电源模块的电流控制器采集端口电流采样值，其中，若待启动电源模块为功率因数校正变换器，则端口电流采样值为交流端电流采样值，且功率因数校正变换器中电压控制器可以根据母线电压参考值、母线电压反馈值以及交流端电流采样值进行一定运算，即可获得电感电流参考值；若待启动电源模块为高压直流变换器，则端口电流采样值为高压端电流采样值，且高压直流变换器中电压控制器可以根据母线电压参考值、母线电压反馈值以及高压端电流采样值进行一定运算，即可获得高压电流参考值。换言之，通过将切换前端口电流采样值例如交流端电流采样值或高压端电流采样值，作为切换后电压源控制模式中电压控制器运算输出的初始值，可以有效使得待启动电源模块在切换后更加准确获得电感电流参考值或高压电流参考值。
在本发明的一个实施例中，所述控制所述待启动电源模块以电流源控制模式启动包括：
获取所述待启动电源模块在切换之前的工作状态；
若所述待启动电源模块之前的工作状态为端口电压源控制模式，则先关机所述待启动电源模块，再控制所述待启动电源模块以电流源控制模式启动。
需要说明的是，通过获取待启动电源模块在切换之前的工作状态，以便于控制待启动电源模块的启动模式；其中，若待启动电源模块之前的工作状态为端口电压源控制模式，则先关机待启动电源模块，再控制待启动电源模块以电流源控制模式启动，从而防止切换之前待启动电源模块的端口电流采样值对切换后待启动电源模块的电流源控制模式的启动造成干扰，从而影响电流给定值的调整。
在本发明的一个实施例中，该车载充电器工作模式切换控制方法还包括如下步骤：
在控制所述直流母线的电压的同时，
控制所述原电源模块关机，或，控制所述原电源模块以电流给定值为第二初始电流值(趋于零)的电流源控制模式进行启动。
需要说明的是，在控制所述待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式之后，在控制直流母线的电压的同时，可以根据实际工况，控制原电源模块关机，或者，控制原电源模块以电流给定值为第二初始电流值的电流源控制模式进行启动，其中，第二初始电流值趋于零，从而真正完成车载充电器不同工作模式的切换。
另外，若切换前的原电源模块在切换后需要作为端口电压源控制模式工作，那么原电源模块的控制器运行方向选择开关置于位置2(软件实现)，控制模式选择开关置于位置4(软件实现)。此时，可以将目标端口电压(例如交流端电压或高压端电压目标值/期望值)作为其电压控制器的电压参考值，将端口电压采样值(交流端电压采用值或高压端电压采样值)作为其电压控制器的电压反馈值，端口电流采样值(交流端电流采样值或高压端电流采样值)作为其电流控制器的电流反馈值，最终得到端口电压源控制模式的控制信号。
其中，车载充电器的工作模式1切换为工作模式4的具体切换步骤：
车载充电器处于工作模式1，PFC控制直流母线的电压并向高压及低压端输出功率；
判断是否出现工作模式切换信号；若没有出现工作模式切换信号，在返回上一步；若出现工作模式切换信号，则根据当前低压端电压、电流采样值计算得到低压端当前功率P；此时低压端当前功率P可作为系统需求功率或系统全部功率；
根据低压端当前功率P与高压端电压U，由公式I＝P/U计算得到承载系统全部功率所需的高压端输出电流以作为目标电流值；
HVDC控制模式切换为电流源控制模式(使运行模式选择开关置于3)，将当前高压端电流采样值作为第一初始电流值；
控制HVDC以电流源控制模式启动且使电流给定值由第一初始电流值改变为目标电流值；
将HVDC的控制模式由电流源控制模式切换至母线电压源控制模式(使运行方向选择开关置于位置1，运行模式选择开关置于4)，使其控制直流母线的电压的同时，关闭PFC；
控制PFC以交流电压源控制模式启动(使运行方向选择开关置于位置2，运行模式选择开关置于位置4)；
完成车载充电器的工作模式1至工作模式4的切换，此时HVDC控制母线电压向交流端和低压端输出功率。
本发明另一实施例提供一种车载充电器工作模式切换控制装置，包括：
获取单元，用于获取车载充电器的工作模式切换信号；其中，所述工作模式切换信号包括所述车载充电器的不同电源模块中通过原电源模块控制直流母线的电压切换至待启动电源模块控制所述直流母线的电压的切换信号；
处理单元，用于根据所述工作模式切换信号，控制所述待启动电源模块以电流源控制模式启动并根据工况调整电流给定值直至承载系统需求功率,控制所述待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式，并使所述待启动电源模块控制直流母线的电压。
由此，一种车载充电器工作模式切换控制装置用于实现上述车载充电器工作模式切换控制方法，因此至少具有上述车载充电器工作模式切换控制方法的全部技术效果，在此不再赘述。
本发明另一实施例提供一种车载充电器，其包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，当所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上所述的车载充电器工作模式切换控制方法，其中，处理器可以视为图8中的控制装置。另外，该车载充电器还包括原电源模块和待启动电源模块。
本发明另一实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如上所述的车载充电器工作模式切换控制方法。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种车载充电器工作模式切换控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取车载充电器的工作模式切换信号；其中，所述工作模式切换信号包括所述车载充电器的不同电源模块中通过原电源模块控制直流母线的电压切换至待启动电源模块控制所述直流母线的电压的切换信号；
根据所述工作模式切换信号，控制所述待启动电源模块以电流源控制模式启动并根据工况调整电流给定值直至承载系统需求功率；
所述系统需求功率为系统全部功率；
其中，所述控制所述待启动电源模块以电流源控制模式启动并根据工况调整电流给定值直至承载系统全部功率包括：
控制所述待启动电源模块按照电流源控制模式启动，并控制所述电流给定值以第一初始电流值改变至目标电流值；其中，所述第一初始电流值根据所述待启动电源模块在切换之前的工作状态进行确定，所述目标电流值根据所述系统全部功率和所述待启动电源模块的端口电压进行确定；
控制所述待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式，并使所述待启动电源模块控制直流母线的电压。
2.根据权利要求1所述的车载充电器工作模式切换控制方法，其特征在于，所述第一初始电流值根据所述待启动电源模块在切换之前的工作状态进行确定包括：
获取所述待启动电源模块在切换之前的工作状态以及端口电流采样值；
将所述端口电流采样值作为所述第一初始电流值。
3.根据权利要求2所述的车载充电器工作模式切换控制方法，其特征在于，所述端口电流采样值为所述车载充电器的交流端电流采样值或高压端电流采样值。
4.根据权利要求1所述的车载充电器工作模式切换控制方法，其特征在于，所述控制所述待启动电源模块按照电流源控制模式启动包括：
控制所述待启动电源模块的运行模式选择开关切换至电流源控制模式，并以所述电流源控制模式启动。
5.根据权利要求1所述的车载充电器工作模式切换控制方法，其特征在于，所述控制所述待启动电源模块按照电流源控制模式启动，并控制所述电流给定值以第一初始电流值改变至目标电流值包括：
控制所述待启动电源模块从所述第一初始电流值以预设变化率变化至所述目标电流值。
6.根据权利要求2所述的车载充电器工作模式切换控制方法，其特征在于，所述控制所述待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式包括：
控制所述待启动电源模块的控制模式切换至母线电压源控制模式。
7.根据权利要求6所述的车载充电器工作模式切换控制方法，其特征在于，所述控制所述待启动电源模块的控制模式切换至母线电压源控制模式包括：
获取所述待启动电源模块在切换之前的电压参考值和电压反馈值；
根据所述电压参考值和所述电压反馈值，生成电感电流参考值或高压电流参考值；
根据所述电感电流参考值或所述高压电流参考值，控制所述直流母线的电压。
8.根据权利要求7所述的车载充电器工作模式切换控制方法，其特征在于，所述根据所述电压参考值和所述电压反馈值，生成电感电流参考值或高压电流参考值包括：
在所述待启动电源模块切换之前，通过所述待启动电源模块的电流控制器采集所述端口电流采样值，通过所述待启动电源模块的电压控制器，根据所述电压参考值、所述电压反馈值和所述端口电流采样值，运算获得所述电感电流参考值或所述高压电流参考值。
9.根据权利要求1所述的车载充电器工作模式切换控制方法，其特征在于，所述控制所述待启动电源模块以电流源控制模式启动包括：
获取所述待启动电源模块在切换之前的工作状态；
若所述待启动电源模块之前的工作状态为端口电压源控制模式，则先关机所述待启动电源模块，再控制所述待启动电源模块以电流源控制模式启动。
10.根据权利要求1至9任一项所述的车载充电器工作模式切换控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：
在控制所述直流母线的电压的同时，
控制所述原电源模块关机，或，控制所述原电源模块以电流给定值为第二初始电流值的电流源控制模式进行启动。
11.一种车载充电器工作模式切换控制装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取车载充电器的工作模式切换信号；其中，所述工作模式切换信号包括所述车载充电器的不同电源模块中通过原电源模块控制直流母线的电压切换至待启动电源模块控制所述直流母线的电压的切换信号；
处理单元，用于根据所述工作模式切换信号，控制待启动电源模块以电流源控制模式启动并根据工况调整电流给定值直至承载系统需求功率,控制所述待启动电源模块的控制模式切换至电压源控制模式，并使所述待启动电源模块控制直流母线的电压；
所述系统需求功率为系统全部功率；
其中，所述控制所述待启动电源模块以电流源控制模式启动并根据工况调整电流给定值直至承载系统全部功率包括：
控制所述待启动电源模块按照电流源控制模式启动，并控制所述电流给定值以第一初始电流值改变至目标电流值；其中，所述第一初始电流值根据所述待启动电源模块在切换之前的工作状态进行确定，所述目标电流值根据所述系统全部功率和所述待启动电源模块的端口电压进行确定。
12.一种车载充电器，其特征在于，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，当所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如权利要求1至10任一项所述的车载充电器工作模式切换控制方法。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如权利要求1至10任一项所述的车载充电器工作模式切换控制方法。
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