CN116080436A - 一种车辆充电系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆充电系统及方法，涉及车辆充电技术领域。该系统包括：升压控制电路的输入端与充电桩连接，输出端与动力电池的输入端以及驱动电机连接；升压控制电路包括：电压检测模块和第一开关单元；电压检测模块的输入端与充电桩连接，输出端与第一开关单元连接，电压检测模块用于检测充电桩的输出电压以及第一开关单元两端的电压；电机控制器与动力电池的以及驱动电机连接；动力电池包括：电池模组以及与电池模组并联连接的开关模组，电池模组通过升压控制电路与充电桩连接；开关模组包括：第二开关单元以及第三开关单元，第二开关单元设置于电池模组的正极与升压控制电路之间，第三开关单元设置于电池模组的负极与升压控制电路之间。

Description

一种车辆充电系统及方法
技术领域
本发明涉及车辆充电技术领域，特别涉及一种车辆充电系统及方法。
背景技术
随着纯电动汽车产业的快速发展，对于车辆动力性能的要求越来越高，为满足对于车辆加速度能力、最高速度等性能方面的要求日益增高，在严格控制车辆驱动系统成本的前提下，广大纯电动汽车厂商普遍通过提高动力电池输出电压的方式来达到提升车辆驱动系统性能的目的。
对于目前高输出电压的纯电动汽车动力电池，在实施快速充电的过程中需要外部提供高压直流电源供电，但受制于目前直流快速充电桩基础建设的周期滞后等原因，大多数充电桩为非高压直流充电桩，造成了由于充电桩等基础设施导致无法对装备有高压动力电池的车辆进行高压快速充电。
发明内容
本发明实施例提供一种车辆充电系统及方法，用以解决现有技术中由于充电桩等基础设施导致无法对装备有高压动力电池的车辆进行高压快速充电的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种车辆充电系统，包括：
升压控制电路、电机控制器、驱动电机以及动力电池；
所述升压控制电路的输入端与充电桩连接，输出端与所述动力电池的输入端以及所述驱动电机连接；所述升压控制电路包括：电压检测模块和第一开关单元；所述电压检测模块的输入端与所述充电桩连接，输出端与所述第一开关单元连接，所述电压检测模块用于检测所述充电桩的输出电压以及所述第一开关单元两端的电压；
所述电机控制器与所述动力电池的以及所述驱动电机连接；
所述动力电池包括：电池模组以及与所述电池模组并联连接的开关模组，所述电池模组通过所述升压控制电路与所述充电桩连接；
所述开关模组包括：第二开关单元以及第三开关单元，所述第二开关单元设置于所述电池模组的正极与所述升压控制电路之间，所述第三开关单元设置于所述电池模组的负极与所述升压控制电路之间；
在所述充电桩的输出电压高于预设电压的情况下，所述第一开关单元为断开状态，所述第二开关单元和所述第三开关单元为闭合状态；在所述充电桩的输出电压高于预设电压的情况下，所述第一开关单元和所述第二开关单元为闭合状态，所述第三开关单元为断开状态。
进一步地，所述电压检测模块，包括：
第一电压检测单元、第二电压检测单元以及第三电压检测单元；
所述第一电压检测单元与所述充电桩连接，用于检测所述充电桩的输出电压，并将所述输出电压传输至所述升压控制电路和所述电机控制器；
所述第二电压检测单元与所述第一开关单元连接，用于检测所述第一开关单元两端的电压；
所述第三电压检测单元的一端与所述充电桩连接，另一端与所述第一开关单元连接，用于对所述第一开关单元进行故障检测。
进一步地，所述升压控制电路，还包括：
稳压模块以及放电模块；
所述稳压模块与所述充电桩连接，用于调节所述升压控制电路的输出电压；
所述放电模块与所述稳压模块并联连接，用于在充电完成之后消耗所述稳压模块中存储的电量。
进一步地，所述动力电池，还包括：
第四开关单元、第五开关单元、预充模块以及监测模块；
所述第一开关单元为所述动力电池的主正开关单元，所述第五开关单元为所述动力电池的主负开关单元；
所述预充模块与所述第五开关单元并联连接；
所述监测模块与所述电池模组并联，所述监测模块包括串联连接的第一电压检测单元和绝缘监测单元；
所述电压检测单元为用于检测所述电池模组两端的电压，所述绝缘监测单元用于所述动力电池的绝缘监测。
本发明实施例还提供了一种车辆充电方法，应用于如上所述的车辆充电系统，包括：
获取充电桩的输出电压；
在所述输出电压高于预设电压的情况下，控制所述第一开关单元断开，所述第二开关单元和所述第三开关单元闭合；
在所述输出电压低于预设电压的情况下，控制所述第一开关单元和所述第二开关单元闭合，所述第三开关单元断开。
进一步地，所述获取所述充电桩的输出电压，包括：
通过所述电压检测模块的第一检测电压单元获取所述充电桩的输出电压，并将所述输出电压传输至升压控制电路和电机控制器；
通过所述电压检测模块的第二检测电压单元获取所述第一开关单元两端的电压；
通过所述电压检测模块的第三检测电压单元获取所述升压控制电路的输出电压。
本发明实施例还提供了一种车辆充电方法，应用于如上所述的车辆充电系统，包括：
所述充电桩的输出电压低于预设电压的情况下，获取所述电机控制器直流母线的电压值；
根据所述电压值，确定所述电机控制器直流母线的电压波纹系数；
根据所述电压波纹系数对所述电机控制器的输出电压进行线性控闭环控制。
进一步地，所述线性闭环控制包括电压闭环控制，所述电压闭环控制，包括：
确定目标电压，并根据所述电压值确定第一电压差值；
确定初始电流值、电压闭环控制的比例系数、电压闭环控制的积分系数以及脉冲宽度调制周期；
根据所述初始电流值、所述电压闭环控制的比例系数、所述电压闭环控制的积分系数以及所述脉冲宽度调制周期，对所述第一电压差值进行电压闭环控制，得到目标电流值；
其中，所述电压闭环控制的比例系数以及所述电压闭环控制的积分系数均大于零；
所述脉冲宽度调制周期为电压波纹控制的输出。
进一步地，所述线性闭环控制包括电流闭环控制，所述电流闭环控制，包括：
获取所述电机控制器的电流，并根据所述目标电流值，确定第一电流差值；
确定所述电机控制器目标上桥臂的初始占空比、电流闭环控制的比例系数、电流闭环控制的积分系数以及脉冲宽度调制周期；
根据所述初始占空比、所述电流闭环控制的比例系数、所述电流闭环控制的积分系数以及所述脉冲宽度调制周期，对所述第一电流差值进行电流闭环控制，得到所述目标上桥臂的目标占空比；
其中，所述电流闭环控制的比例系数和所述电流闭环控制的积分系数均大于零。
进一步地，所述线性闭环控制包括电压波纹闭环控制，所述电压波纹闭环控制，包括：
确定目标电压波纹系数，并根据所述电压波纹系数，确定第一波纹系数差值；
在所述第一波纹系数差值大于零的情况下，确定初始脉冲宽度调制周期、电压波纹闭环控制的比例系数以及电压波纹闭环控制的积分系数；
根据所述初始脉冲宽度调制周期、所述电压波纹闭环控制的比例系数以及所述电压波纹闭环控制的积分系数，将所述第一波纹系数差值作为输入进行电压波纹闭环控制，得到目标脉冲宽度调制周期；
其中，所述电压波纹闭环控制的比例系数以及所述电压波纹闭环控制的积分系数均大于零。
本发明的有益效果是：
本发明实施例的车辆充电系统，通过设置电机控制器、驱动电机以及包括电压检测模块可第一开关单元的升压控制电路，能够根据充电桩的输出电压的不同，调节动力电池提供的电压，在充电桩的输出电压小于预设值的情况下，提高所述充电桩的输出电压，进而为动力电池提供能够实现高压充电的电压。本发明实施例的车辆充电系统，解决了现有技术中由于充电桩等基础设施导致无法对装备有高压动力电池的车辆进行高压快速充电的问题。
附图说明
图1表示本发明实施例的车辆充电系统的结构示意图之一；
图2表示本发明实施例的车辆充电系统的结构示意图之二；
图3表示本发明实施例的车辆充电系统的结构示意图之三；
图4表示本发明实施例的车辆充电系统的结构示意图之四；
图5表示本发明实施例的驱动电机的U相简化结构示意图之一；
图6表示本发明实施例的驱动电机的U相简化结构示意图之二；
图7表示本发明实施例的驱动电机的U相简化结构示意图之三；
图8表示本发明实施例的车辆充电方法的步骤示意图之一；
图9表示本发明实施例的车辆充电方法的步骤示意图之二；
图10表示本发明实施例的PI调节的构架示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
本发明针对现有技术中由于充电桩等基础设施导致无法对装备有高压动力电池的车辆进行高压快速充电的问题，提供一种车辆充电系统及方法。
如图1所示，本发明实施例提供了一种车辆充电系统，包括：
升压控制电路、电机控制器、驱动电机以及动力电池；
所述升压控制电路的输入端与充电桩连接，输出端与所述动力电池的输入端连接；所述升压控制电路包括：电压检测模块和第一开关单元S6；所述电压检测模块的输入端与所述充电桩连接，输出端与所述第一开关单元S6连接，所述电压检测模块用于检测所述充电桩的输出电压以及所述第一开关单元S6两端的电压；
所述电机控制器与所述动力电池连接；
所述动力电池包括：电池模组B1以及与所述电池模组B1并联连接的开关模组，所述电池模组B1通过所述升压控制电路与所述充电桩连接；
所述开关模组包括：第二开关单元S4以及第三开关单元S5，所述第二开关单元S4设置于所述电池模组B1的正极与所述升压控制电路之间，所述第三开关单元S5设置于所述电池模组B1的负极与所述升压控制电路之间；
在所述充电桩的输出电压高于预设电压的情况下，所述第一开关单元S6为断开状态，所述第二开关单元S4和所述第三开关单元S5为闭合状态；在所述充电桩的输出电压高于预设电压的情况下，所述第一开关单元S6和所述第二开关单元S4为闭合状态，所述第三开关单元S5为断开状态。
可选地，所述第一开关单元、所述第二开关单元以及所述第三开关单元均为继电器。
本发明一实施例中，在所述充电桩的输出电压大于预设值的情况下(即所述充电桩为高压充电桩)，则不需要所述升压控制电路对所述动力电池实施升压充电的功能；此时，如图2所示，控制所述第一开关单元断开，控制所述第二开关单元和所述第三开关单元闭合；则所述升压控制电路内部短路，所述充电桩的正负极直接与所述动力电池连接，对所述动力电池进行高压快速充电。
本发明一实施例中，在所述充电桩的输出电压小于预设值的情况下(即所述充电桩为非高压充电桩)，则需要所述升压控制电路对所述动力电池实施升压充电的功能；此时，如图3所示，控制所述第一开关单元和所述第二开关单元闭合，控制所述第三开关单元断开；则所述升压控制电路利用其负极起到连接器的作用。
需要说明的是，在所述充电桩的输出电压小于预设值的情况下，所述第三开关单元处于闭合状态，所述动力电池与所述充电桩负极之间的通道将无实际意义；
所述充电桩的正极与所述动力电池的正极以及电机控制器的正极相连接，并形成等电位，所述充电桩的负极与所述驱动电机的中性点相连接，经所述驱动电机的定子绕组线圈、电机控制器的功率转换模块(例如，绝缘栅双极型晶体管，IGBT)与所述动力电池的负极相连接；
如图4所示，利用所述电机控制器与所述驱动电机组成Boost升压电路，提高动力电池正负极两端的电压差，通过将所述充电桩的输出电压进行提升实现对车辆的动力电池的快速充电功能。
本发明一可选实施例中，如图5所示，以所述驱动电机的U相为例，对所述U相的功率模块的上下桥臂按照功能进行简化，例如，将U相上桥臂简化为一个开关K，U相下桥臂简化为一个续流二极管VD1。
需要说明的是，根据图5，在Boost升压快充控制过程中，控制U相上桥臂导通(对应开关K闭合)，此时充电桩正极输出的电流经过驱动电机的绕组线圈流回充电桩负极，如图6中的电流i1(电感储能)；
控制U相上桥臂断开(对应开关K断开)，此时在驱动电机的绕组电感续流的作用下，经U相下桥臂的续流二极管VD1产生电流i2，如图7所示，由于该电流的存在，导致电容C1负极端的电位被拉低；
根据图5、6和7，充电桩的正极与动力电池的正极等电位，动力电池的负极与电容C1的负极等电位，实现了动力电池正负极间的电压被提升，从而实现升压充电的功能。
本发明实施例的车辆充电系统，通过设置电机控制器、驱动电机以及包括电压检测模块可第一开关单元的升压控制电路，能够根据充电桩的输出电压的不同，调节动力电池提供的电压，在充电桩的输出电压小于预设值的情况下，提高所述充电桩的输出电压，进而为动力电池提供能够实现高压充电的电压。本发明实施例的车辆充电系统，解决了现有技术中由于充电桩等基础设施导致无法对装备有高压动力电池的车辆进行高压快速充电的问题。
可选地，所述电压检测模块，包括：
第一电压检测单元V5、第二电压检测单元V6以及第三电压检测单元V7；
所述第一电压检测单元V5与所述充电桩连接，用于检测所述充电桩的输出电压，并将所述输出电压传输至所述升压控制电路和所述电机控制器；
所述第二电压检测单元V6与所述第一开关单元S6连接，用于检测所述第一开关单元S6两端的电压；
所述第三电压检测单元V7的一端与所述充电桩连接，另一端与所述第一开关单元S6连接，用于对所述第一开关单元S6进行故障检测。
可选地，所述第一电压检测单元、所述第二电压检测单元以及所述第三电压检测单元均为电压检测表。
本发明实施例的车辆充电系统，通过所述第一电压检测单元检测所述充电桩的输出电压，使得车辆充电系统能够根据所述输出电压控制所述为所述第一开关单元、所述第二开关单元以及所述第三开关单元的闭合状态。
本发明实施例的车辆充电系统，通过所述第三电压检测单元检测所述第一开关单元的粘连故障。
可选地，所述升压控制电路，还包括：
稳压模块以及放电模块；
所述稳压模块与所述充电桩连接，用于调节所述升压控制电路的输出电压；
所述放电模块与所述稳压模块并联连接，用于在充电完成之后消耗所述稳压模块中存储的电量。
可选地，所述稳压模块为电容C2。
本发明实施例的方案，用于对所述充电桩的输出电压进行过滤处理，从而稳定快充升压控制过程中快充桩的输出电压；
可选地，所述放电模块包括：
串联连接的开关K1以及放电电阻R3。
本发明一实施例中，在所述充电系统的升压控制过程中K1为断开状态；当完成升压控制后，电容C2中储存的电量需要泄放，此时闭合开关K1，这种状态下电容C2中存储的电量将通过放电电阻R3以热量的形式被消耗掉，从而保障系统的高压安全。
可选地所述动力电池，还包括：
第四开关单元S2、第五开关单元S1、预充模块42以及监测模块43；
所述第一开关单元S6为所述动力电池的主正开关单元，所述第五开关单元S1为所述动力电池的主负开关单元；
所述预充模块42与所述第五开关单元S1并联连接；
所述监测模块43与所述电池模组B1并联，所述监测模块43块包括串联连接的第一电压检测单元V1和绝缘监测单元I1；
所述电压检测单元V1为用于检测所述电池模组B1两端的电压，所述绝缘监测单元I1用于所述动力电池的绝缘监测。
可选地，所述主正开关单元和所述主负开关单元均为继电器，所述绝缘监测单元为电流检测表。
可选地，所述预充模块包括串联连接的预充电组R1和预充继电器S3,；
本发明一实施例中，V1检测所述电池模组两端的电压，V2检测预充电过程中所述动力电池的输出电压，V3检测所述充电系统预充电完成后所述动力电池的输出电压；I1表示绝缘监测电路，该电路用于实现所述动力电池系统的绝缘监测。
如图8所示。本发明实施例提供了一种车辆充电方法，应用于如上所述的车辆充电系统，包括如下步骤：
步骤801，获取充电桩的输出电压；
步骤802，在所述输出电压高于预设电压的情况下，控制所述第一开关单元断开，所述第二开关单元和所述第三开关单元闭合；
在所述输出电压低于预设电压的情况下，控制所述第一开关单元和所述第二开关单元闭合，所述第三开关单元断开。
可选地，所述获取所述充电桩的输出电压，包括：
通过所述电压检测模块的第一检测电压单元获取所述充电桩的输出电压，并将所述输出电压传输至升压控制电路和电机控制器；
通过所述电压检测模块的第二检测电压单元获取所述第一开关单元两端的电压；
通过所述电压检测模块的第三检测电压单元获取所述升压控制电路的输出电压。
如图9所示，本发明实施例还提供了一种车辆充电方法，应用于如上所述的车辆充电系统，包括：
步骤901，所述充电桩的输出电压低于预设电压的情况下，获取所述电机控制器直流母线的电压值；
步骤902，根据所述电压值，确定所述电机控制器直流母线的电压波纹系数；
步骤903，根据所述电压波纹系数对所述电机控制器的输出电压进行线性控闭环控制。
本发明实施例的车辆充电方法，采用交错并联技术，利用电机控制器的功率转换模块和驱动电机的三相绕组，组成三相交错并联Boost升压电路；
结合电动汽车电机控制器的工作特点，通过单一控制核心实现U、V、W三相升压电路协调控制。
需要说明的是，三相交错并联快充升压方式与单相Boost升压控制相比较具有输出电压纹波低以及动态响应速度快的优点。
如图5、6和7所示，Boost升压功能原理图，通过控制电机控制器的功率转换模块和驱动电机U、V、W三相上桥臂的关断，便能够实现三相交错并联Boost升压功能，即控制一个关断周期内U、V、W三相上桥臂控制信号的占空比来实现快充升压；
其中，U、V、W三相上桥臂的控制信号采用错开120°的方法，在时间上各路控制信号相差1/3。
关于三相交错并联Boost升压电路已经有多种成熟控制方法，如双线性PI闭环控制。本发明实施例的车辆充电方法，引入升压快充过程中电机控制器侧直流母线电压的纹波系数，实现了快充升压的三闭环控制，分别针对电压纹波系数、命令电压以及U、V、W三相的期望电流设计PI调节器，形成三闭环控制，以此来实现快充升压功能，具体实现架构如图10所示。
本发明实施例的车辆充电方法，所述线性控闭环控制包括：
电压闭环控制、电流闭环控制以及电压波纹闭环控制。
如图10所示，Uc表示电压命令，即升压控制的目标电压，U表示电机控制器采集到的实际直流母线电压值，对这两个电压的差值进行PI调节，得到期望电流值i，该控制为电压闭环控制；
另外，iu表示驱动电机定子绕组U相的电流值，iv表示驱动电机定子绕组V相的电流值，iw表示驱动电机定子绕组W相的电流值；利用三个电流值与期望电流值i之间的差值进行PI调节，分别得到电机控制器U、V、W三相上桥臂控制信号的占空比指令Du、Dv、Dw(单个PWM控制周期内的占空比信号)，该占空比信号将用于实现U、V、W三相上桥臂的导通与关断，最终实现三相交错并联快充升压控制；该控制为电流闭环控制；
通过升压控制过程中直流母线电压纹波系数的大小对电机控制器的PWM控制周期进行实时调节，以此来实现减小输出电压纹波的目的；其中，Yc表示目标纹波系数值，Y表示实际的电压纹波系数，经过PI调节后得到PWM控制周期H，该控制周期将在电压闭环调节与电流闭环调节控制过程中应用。
可选地，所述线性闭环控制包括电压闭环控制，所述电压闭环控制，包括：
确定目标电压，并根据所述电压值确定第一电压差值；
确定初始电流值、电压闭环控制的比例系数、电压闭环控制的积分系数以及脉冲宽度调制周期；
根据所述初始电流值、所述电压闭环控制的比例系数、所述电压闭环控制的积分系数以及所述脉冲宽度调制周期，对所述第一电压差值进行电压闭环控制，得到目标电流值；
其中，所述电压闭环控制的比例系数以及所述电压闭环控制的积分系数均大于零；
所述脉冲宽度调制周期为电压波纹控制的输出。
本发明一实施例中，定义电压命令Uc与升压控制过程中实际直流母线电压U之间的差值为△U，即△U＝Uc-U，则通过PI闭环控制得到：
Figure BDA0004086918900000111
iint表示电流指令的初始值，KP-U表示电压闭环控制中的比例系数，且KP-U＞0；KI-U表示电压闭环控制中的积分系数，且KI-U＞0；H表示PWM控制周期，其中H为“电压纹波闭环控制”的输出。通过PI调节得到了电流指令的初始值，然后对其进行范围限制，定义imax与imin为电流指令的最大值与最小值，且imax＞imin＞0。
Figure BDA0004086918900000121
其中，i表示经过电压闭环控制得到的电流指令，该指令将用于后续U、V、W三相的电流闭环控制。
可选地，所述线性闭环控制包括电流闭环控制，所述电流闭环控制，包括：
获取所述电机控制器的电流，并根据所述目标电流值，确定第一电流差值；
确定所述电机控制器目标上桥臂的初始占空比、电流闭环控制的比例系数、电流闭环控制的积分系数以及脉冲宽度调制周期；
根据所述初始占空比、所述电流闭环控制的比例系数、所述电流闭环控制的积分系数以及所述脉冲宽度调制周期，对所述第一电流差值进行电流闭环控制，得到所述目标上桥臂的目标占空比；
其中，所述电流闭环控制的比例系数和所述电流闭环控制的积分系数均大于零。
本发明一实施例中，定义电流指令与电机U、V、W三相电流间的偏差为△Iu、△Iv、△Iw，即：
Figure BDA0004086918900000122
以U相为例对电流闭环控制的具体实现进行说明：
Figure BDA0004086918900000123
其中，Du-int表示U相上桥臂占空比控制指令的初始值，KP-iu表示U相电流闭环控制的比例系数，且KP-iu＞0；KI-iu表示U相电流闭环控制的积分系数，且KI-iu＞0；H表示PWM控制周期，其中H为“电压纹波闭环控制”的输出。通过PI调节得到了U相上桥臂占空比控制指令的初始值。然后对其进行范围限制，定义Dmax与Dmin为占空比控制指令的最大值与最小值，且Dmax＞Dmin＞0。
Figure BDA0004086918900000124
Du表示经过电流闭环控制得到的占空比控制指令，该指令将用于最终的快充升压控制。V相与W相的占空比指令获得过程同上。
可选地，所述线性闭环控制包括电压波纹闭环控制，所述电压波纹闭环控制，包括：
确定目标电压波纹系数，并根据所述电压波纹系数，确定第一波纹系数差值；
在所述第一波纹系数差值大于零的情况下，确定初始脉冲宽度调制周期、电压波纹闭环控制的比例系数以及电压波纹闭环控制的积分系数；
根据所述初始脉冲宽度调制周期、所述电压波纹闭环控制的比例系数以及所述电压波纹闭环控制的积分系数，将所述第一波纹系数差值作为输入进行电压波纹闭环控制，得到目标脉冲宽度调制周期；
其中，所述电压波纹闭环控制的比例系数以及所述电压波纹闭环控制的积分系数均大于零。
对于电动汽车快充升压控制，按照整车充电需求在电机控制器与动力电池相连接的直流高压母线中按照电压指令产生预期电压，以此实现对动力电池的充电。因此，需要充电过程中母线电压尽可能的保持稳定，针对这一需求本发明引入电压纹波闭环控制措施，在电压纹波较大时通过调整驱动电机控制器的PWM控制周期来尽可能的降低电压纹波对充电过程造成的影响。
本发明一实施例中，Yc表示目标纹波系数值，Y表示实际的电压纹波系数，PI闭环的目的为使快充升压过程中的电压纹波系数不超过Yc，首先计算PI控制器的输入，即纹波系数偏差值△Y。
Figure BDA0004086918900000131
考虑到本发明实施例的车辆充电方法提供的三相交错并联快充升压方法与单相Boost升压相比较，虽然具有输出电压纹波低的优点但是仍然不能完全消除纹波，需要将纹波控制在可接受的范围内，其中Yc便为可接受的电压纹波系数阀值。当快充升压控制过程中实际的纹波系数Y不超过Yc时则认为当前纹波系数在预期范围内，不需要进行PI调节，此时令△Y＝0，若Y超过Yc，则需要PI调节介入。
Figure BDA0004086918900000132
其中，Hint表示PWM控制周期的初始值，KP-H表示电压纹波闭环控制的比例系数，且KP-H＞0；KI-H表示电压纹波闭环控制的积分系数，且KI-H＞0。通过PI调节得到了PWM控制周期的初始值，然后对其进行范围限制，定义Hmax与Hmin为PWM控制周期的最大值与最小值，且Hmax＞Hmin＞0。
Figure BDA0004086918900000141
其中，H表示经过电压纹波闭环控制得到的PWM控制周期，该PWM周期将用于快充升压控制。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车辆充电系统，其特征在于，包括：
升压控制电路、电机控制器、驱动电机以及动力电池；
所述升压控制电路的输入端与充电桩连接，输出端与所述动力电池的输入端以及所述驱动电机连接；所述升压控制电路包括：电压检测模块和第一开关单元；所述电压检测模块的输入端与所述充电桩连接，输出端与所述第一开关单元连接，所述电压检测模块用于检测所述充电桩的输出电压以及所述第一开关单元两端的电压；
所述电机控制器与所述动力电池的以及所述驱动电机连接；
所述动力电池包括：电池模组以及与所述电池模组并联连接的开关模组，所述电池模组通过所述升压控制电路与所述充电桩连接；
所述开关模组包括：第二开关单元以及第三开关单元，所述第二开关单元设置于所述电池模组的正极与所述升压控制电路之间，所述第三开关单元设置于所述电池模组的负极与所述升压控制电路之间；
在所述充电桩的输出电压高于预设电压的情况下，所述第一开关单元为断开状态，所述第二开关单元和所述第三开关单元为闭合状态；在所述充电桩的输出电压高于预设电压的情况下，所述第一开关单元和所述第二开关单元为闭合状态，所述第三开关单元为断开状态。
2.根据权利要求1所述的车辆充电系统，其特征在于，所述电压检测模块，包括：
第一电压检测单元、第二电压检测单元以及第三电压检测单元；
所述第一电压检测单元与所述充电桩连接，用于检测所述充电桩的输出电压，并将所述输出电压传输至所述升压控制电路和所述电机控制器；
所述第二电压检测单元与所述第一开关单元连接，用于检测所述第一开关单元两端的电压；
所述第三电压检测单元的一端与所述充电桩连接，另一端与所述第一开关单元连接，用于对所述第一开关单元进行故障检测。
3.根据权利要求1所述的车辆充电系统，其特征在于，所述升压控制电路，还包括：
稳压模块以及放电模块；
所述稳压模块与所述充电桩连接，用于调节所述升压控制电路的输出电压；
所述放电模块与所述稳压模块并联连接，用于在充电完成之后消耗所述稳压模块中存储的电量。
4.根据权利要求3所述的车辆充电系统，其特征在于，所述动力电池，还包括：
第四开关单元、第五开关单元、预充模块以及监测模块；
所述第一开关单元为所述动力电池的主正开关单元，所述第五开关单元为所述动力电池的主负开关单元；
所述预充模块与所述第五开关单元并联连接；
所述监测模块与所述电池模组并联，所述监测模块包括串联连接的第一电压检测单元和绝缘监测单元；
所述电压检测单元为用于检测所述电池模组两端的电压，所述绝缘监测单元用于所述动力电池的绝缘监测。
5.一种车辆充电方法，应用于如权利要求1至4任一项所述的车辆充电系统，其特征在于，包括：
获取充电桩的输出电压；
在所述输出电压高于预设电压的情况下，控制所述第一开关单元断开，所述第二开关单元和所述第三开关单元闭合；
在所述输出电压低于预设电压的情况下，控制所述第一开关单元和所述第二开关单元闭合，所述第三开关单元断开。
6.根据权利要求5所述的车辆充电方法，其特征在于，所述获取所述充电桩的输出电压，包括：
通过所述电压检测模块的第一检测电压单元获取所述充电桩的输出电压，并将所述输出电压传输至升压控制电路和电机控制器；
通过所述电压检测模块的第二检测电压单元获取所述第一开关单元两端的电压；
通过所述电压检测模块的第三检测电压单元获取所述升压控制电路的输出电压。
7.一种车辆充电方法，应用于如权利要求1至4任一项所述的车辆充电系统，其特征在于，包括：
所述充电桩的输出电压低于预设电压的情况下，获取所述电机控制器直流母线的电压值；
根据所述电压值，确定所述电机控制器直流母线的电压波纹系数；
根据所述电压波纹系数对所述电机控制器的输出电压进行线性控闭环控制。
8.根据权利要求7所述的车辆充电方法，其特征在于，所述线性闭环控制包括电压闭环控制，所述电压闭环控制，包括：
确定目标电压，并根据所述电压值确定第一电压差值；
确定初始电流值、电压闭环控制的比例系数、电压闭环控制的积分系数以及脉冲宽度调制周期；
根据所述初始电流值、所述电压闭环控制的比例系数、所述电压闭环控制的积分系数以及所述脉冲宽度调制周期，对所述第一电压差值进行电压闭环控制，得到目标电流值；
其中，所述电压闭环控制的比例系数以及所述电压闭环控制的积分系数均大于零；
所述脉冲宽度调制周期为电压波纹控制的输出。
9.根据权利要求8所述的车辆充电方法，其特征在于，所述线性闭环控制包括电流闭环控制，所述电流闭环控制，包括：
获取所述电机控制器的电流，并根据所述目标电流值，确定第一电流差值；
确定所述电机控制器目标上桥臂的初始占空比、电流闭环控制的比例系数、电流闭环控制的积分系数以及脉冲宽度调制周期；
根据所述初始占空比、所述电流闭环控制的比例系数、所述电流闭环控制的积分系数以及所述脉冲宽度调制周期，对所述第一电流差值进行电流闭环控制，得到所述目标上桥臂的目标占空比；
其中，所述电流闭环控制的比例系数和所述电流闭环控制的积分系数均大于零。
10.根据权利要求7所述的车辆充电方法，其特征在于，所述线性闭环控制包括电压波纹闭环控制，所述电压波纹闭环控制，包括：
确定目标电压波纹系数，并根据所述电压波纹系数，确定第一波纹系数差值；
在所述第一波纹系数差值大于零的情况下，确定初始脉冲宽度调制周期、电压波纹闭环控制的比例系数以及电压波纹闭环控制的积分系数；
根据所述初始脉冲宽度调制周期、所述电压波纹闭环控制的比例系数以及所述电压波纹闭环控制的积分系数，将所述第一波纹系数差值作为输入进行电压波纹闭环控制，得到目标脉冲宽度调制周期；
其中，所述电压波纹闭环控制的比例系数以及所述电压波纹闭环控制的积分系数均大于零。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116780699A (zh) * 2023-06-15 2023-09-19 阿维塔科技(重庆)有限公司 一种充电调节方法

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