CN116215265A - 车辆充电方法、装置、车辆及介质 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种车辆充电方法、装置、车辆及介质，将车辆充电电路中的两个电源即第一电源和第二电源中其中一个作为放电方，另一个作为充电方；在一个周期内对第一多相逆变器和第二多相逆变器的控制分为n个时段，在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制第一多相逆变器的桥臂和第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，以充电电压或充电电流进行充电，在一个周期内n次控制逆变器的开关管，n段式的控制方式获得的电流中纹波波动比二段式的电流纹波波动小，因此，本公开可以进一步的减小电流中的纹波，提升放电方的能源使用效率，也可以防止电路上的电流中的较大纹波导致的电气元件的损坏。
Description
技术领域
本公开涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种车辆充电方法、装置、车辆及介质。
背景技术
随着国家政策的大力支持，新能源汽车不断普及。新能源汽车中通过电池进行储能。在新能源汽车需要存储电能时，通过诸如充电桩、其他车辆的电池等电源为需要充电的新能源汽车充电。由于电源自身或者充电线路的因素，在充电过程中会产生纹波，纹波可能导致电源的使用效率变低。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种车辆充电方法、装置、车辆及介质。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种车辆充电方法，应用于车辆充电电路，所述车辆充电电路包括第一电机和第二电机，所述第一电机包括第一多相逆变器和第一多相绕组，所述第二电机包括第二多相逆变器和第二多相绕组；所述第一多相绕组每相与所述第一多相逆变器每相的中心点一一连接，所述第二多相绕组每相与所述第二多相逆变器每相的中心点一一连接，所述第一多相逆变器的上桥臂汇流端与所述第二多相逆变器的上桥臂汇流端连接，所述第一多相逆变器的下桥臂汇流端与所述第二多相逆变器的下桥臂汇流端连接；所述车辆充电电路还包括：所述车辆充电电路还包括：第一电源和第二电源；所述第一电源的正极端与所述第一多相绕组的中性点连接，所述第一电源的负极端与所述第二多相绕组的中性点连接；所述第二电源的正极端均与所述第一多相逆变器的上桥臂汇流端和所述第二多相逆变器的上桥臂汇流端连接，所述第二电源的负极端均与所述第一多相逆变器的下桥臂汇流端和所述第二多相逆变器的下桥臂汇流端连接；所述车辆充电方法包括：确定所述第一电源和所述第二电源中其中一个为放电方，另一个为充电方；在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制所述第一多相逆变器的桥臂和所述第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，以调节所述放电方的输出电压，调节后的电压用于所述充电方充电，其中，n为正整数调节。
可选地，在升压充电时，所述第一电源为放电方，所述第二电源为充电方；n为2；在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制所述第一多相逆变器的桥臂和所述第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，包括：在一个周期的第一个控制时段，控制所述第一多相逆变器的下桥臂导通，且控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通；在一个周期的第二个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂。
可选地，在升压充电时，所述第一电源为放电方，所述第二电源为充电方；n为4；所述在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制所述第一多相逆变器的桥臂和所述第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，包括：在第一个控制时段，控制所述第一多相逆变器的下桥臂导通，且控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通；在第二个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂；在第三个控制时段，控制所述第二多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂；在第四个控制时段，控制所述第二多相逆变器导通的桥臂由上桥臂切换为下桥臂。充电方
可选地，在降压充电时，所述第一电源为充电方，所述第二电源为充电方；n为2；所述在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制所述第一多相逆变器的桥臂和所述第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，包括：在第一个控制时段，控制所述第一多相逆变器的上桥臂导通，且控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通；在第二个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由上桥臂切换为下桥臂。
可选地，所述第一电源为充电方，所述第二电源为充电方；n为4；所述在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制所述第一多相逆变器的桥臂和所述第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，包括：在第一个控制时段，控制所述第一多相逆变器的上桥臂导通，且控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通；在第二个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由上桥臂切换为下桥臂；在第三个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂；在第四个控制时段，控制所述第二多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂。
可选地，所述车辆充电电路还包括升压电路，所述第二电源的正极端通过所述升压电路与所述第一多相逆变器和所述第二多相逆变器连接；所述方法还包括：所述升压电路用于将所述调节后的电压进行升压处理后，为所述充电方充电。
可选地，在升压充电时，所述第一电机、所述第二电机和所述放电方第一电源属于放电车辆，所述充电方第二电源属于充电车辆；在降压充电时，所述第一电源属于充电车辆，所述第一电机、所述第二电机和所述第二电源属于放电车辆。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种车辆充电装置，应用于车辆充电电路，所述车辆充电电路包括第一电机和第二电机，所述第一电机包括第一多相逆变器和第一多相绕组，所述第二电机包括第二多相逆变器和第二多相绕组；所述第一多相绕组每相与所述第一多相逆变器每相的中心点一一连接，所述第二多相绕组每相与所述第二多相逆变器每相的中心点一一连接，所述第一多相逆变器的上桥臂汇流端与所述第二多相逆变器的上桥臂汇流端连接，所述第一多相逆变器的下桥臂汇流端与所述第二多相逆变器的下桥臂汇流端连接；所述车辆充电电路还包括：第一电源和第二电源；所述第一电源的正极端与所述第一多相绕组的中性点连接，所述第一电源的负极端与所述第二多相绕组的中性点连接；所述第二电源的正极端均与所述第一多相逆变器的上桥臂汇流端和所述第二多相逆变器的上桥臂汇流端连接，所述第二电源的负极端均与所述第一多相逆变器的下桥臂汇流端和所述第二多相逆变器的下桥臂汇流端连接；所述车辆充电装置包括：电池确定模块，用于确定所述第一电源和所述第二电源中其中一个为放电方，另一个为充电方；充电模块，用于在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制所述第一多相逆变器的桥臂和所述第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，以调节所述放电方的输出电压，调节后的电压用于所述充电方充电，其中，n为正整数调节。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种车辆，所述车辆包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为：执行指令时实现第一方面所述方法的步骤。
根据本公开实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现第一方面所述方法的步骤。
本公开提供一种车辆充电方法、装置、车辆及介质，将车辆充电电路中的两个电源即第一电源和第二电源中其中一个作为放电方，另一个作为充电方；在一个周期内对第一多相逆变器和第二多相逆变器的控制分为n个时段，在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制第一多相逆变器的桥臂和第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，以调节放电方的输出电压，调节后的电压用于充电方充电，在一个周期内n次控制逆变器的开关管，n段式的控制方式获得的电流中纹波波动比二段式的电流纹波波动小，因此，本公开可以进一步的减小电流中的纹波，提升放电方的能源使用效率，也可以防止电路上的电流中的较大纹波导致的电气元件的损坏。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本公开提供的车辆充电电路的电路图；
图2是本公开提供的车辆充电方法的流程示意图；
图3是车辆充电电路的电路图；
图4是车辆充电电路的电路图；
图5是第三多相逆变器的上桥臂开关管的驱动信号示意图；
图6是第四多相逆变器的下桥臂开关管的驱动信号示意图；
图7是纹波电流的曲线图；
图8是本公开一实施例提供的车辆充电电路的电路图；
图9是本公开另一实施例提供的车辆充电电路的电路图；
图10是本公开另一实施例提供的车辆充电电路的电路图；
图11是本公开另一实施例提供的车辆充电电路的电路图；
图12是第一多相逆变器的上桥臂开关管的驱动信号示意图；
图13是第二多相逆变器的上桥臂开关管的驱动信号示意图；
图14是本公开的纹波电流的曲线图；
图15是本公开另一实施例提供的车辆充电电路的电路图；
图16是本公开另一实施例提供的车辆充电电路的电路图；
图17是本公开另一实施例提供的车辆充电电路的电路图；
图18是本公开另一实施例提供的车辆充电电路的电路图；
图19是降压充电相关曲线图；
图20是纹波电流的曲线图；
图21是本公开实施例提供的一种车辆充电装置的示意图；
图22是根据一示例性实施例示出的一种车辆的框图。
附图标记
10-第一电机；110-第一多相逆变器；120-第一多相绕组；20-第二电机；210-第二多相逆变器；220-第二多相绕组。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
随着国家政策的大力支持，新能源汽车不断普及。新能源汽车中通过电池进行储能。在新能源汽车需要存储电能时，通过诸如充电桩、其他车辆的电池等电源为需要充电的新能源汽车充电。由于电源自身或者充电线路的因素，在充电过程中会产生纹波，纹波可能导致电源的使用效率变低。
电源可以是充电桩，通过固定安装在某些位置的充电桩对需要充电的车辆进行充电。
电源还可以是其他车辆的电池，针对电动汽车在路上行驶时电量耗尽的场景，不便使用充电桩进行充电。可以使用V2V车车互充技术，为电量耗尽的车辆充电。在V2V充电过程中产生的纹波，纹波可以理解为直流电压中掺杂的交流电压。产生的纹波可能导致电源的使用效率低。纹波过大还有可能在电气元件上导致谐波，从而导致元件的损坏。
现有技术中，通过为充电电路中设置电感，对电流中纹波进行过滤，以达到减小纹波的目的。但是，为减小电流中存在的纹波，增设电感无疑增加了成本。
为了减小车辆充电电路中的电流纹波，且节约成本，本公开复用车辆上的电机进行充电，请参阅图1，本公开提供一种车辆充电电路，所述车辆充电电路包括第一电机10和第二电机20，所述第一电机10包括第一多相逆变器110和第一多相绕组120，所述第二电机20包括第二多相逆变器210和第二多相绕组220。所述第一多相绕组120每相与所述第一多相逆变器110每相的中心点一一连接，所述第二多相绕组220每相与所述第二多相逆变器210每相的中心点一一连接，所述第一多相逆变器110的上桥臂汇流端与所述第二多相逆变器210的上桥臂汇流端连接，所述第一多相逆变器110的下桥臂汇流端与所述第二多相逆变器210的下桥臂汇流端连接。
可选地，第一电机和第二电机均可以为三相电机、五相电机等。
例如，第一电机10和第二电机20均为图1所示的三相电机。第一多相逆变器110为三相逆变器，第一多相逆变器110的每相桥臂由上下两个开关管组成，每个开关管包括一个场效应管和一个二极管。如图1，第一多相逆变器110的第一相桥臂的上桥臂包括场效应管M1和二极管D1，第一相桥臂的下桥臂包括场效应管M4和二极管D4。第一多相逆变器110的第二相桥臂的上桥臂包括场效应管M2和二极管D2，第二相桥臂的下桥臂包括场效应管M5和二极管D5。第一多相逆变器110的第三相桥臂的上桥臂包括场效应管M3和二极管D3，第三相桥臂的下桥臂包括场效应管M6和二极管D6。第一多相绕组120为三相绕组，第一多相绕组120包括线圈绕组LA1、线圈绕组LB1以及线圈绕组LC1。线圈绕组LA1、线圈绕组LB1以及线圈绕组LC1构成的三相绕组的一端相互连接形成中性点，另一端分别与第一多相逆变器110每相桥臂的中心点一一连接。
类似地，第二电机20的第二多相逆变器210也为三相逆变器，第二多相逆变器210的每相桥臂由上下两个开关管组成，每个开关管包括一个场效应管和一个二极管。如图1，第二多相逆变器210的第一相桥臂的上桥臂包括场效应管M7和二极管D7，第一相桥臂的下桥臂包括场效应管M10和二极管D10。第二多相逆变器210的第二相桥臂的上桥臂包括场效应管M8和二极管D8，第二相桥臂的下桥臂包括场效应管M11和二极管D11。第二多相逆变器210的第三相桥臂的上桥臂包括场效应管M9和二极管D9，第三相桥臂的下桥臂包括场效应管M12和二极管D12。第二多相绕组220为三相绕组，第二多相绕组220包括线圈绕组LA2、线圈绕组LB2以及线圈绕组LC2。线圈绕组LA2、线圈绕组LB2以及线圈绕组LC2构成的三相绕组的一端相互连接形成中性点，另一端分别与第二多相逆变器210每相桥臂的中心点一一连接。
请继续参阅图1，所述车辆充电电路还包括：第一电源V1和第二电源V2。所述第一电源V1的正极端与所述第一多相绕组120的中性点连接，所述第一电源V1的负极端与所述第二多相绕组220的中性点连接；所述第二电源V2的正极端均与所述第一多相逆变器110的上桥臂汇流端和所述第二多相逆变器210的上桥臂汇流端连接，所述第二电源V2的负极端均与所述第一多相逆变器110的下桥臂汇流端和所述第二多相逆变器210的下桥臂汇流端连接。
第一电源V1放电为第二电源V2充电，在充电时，电路中的第一多相绕组120和第二多相绕组220可以将电路中的纹波进行过滤，以减小电路中的纹波。
在升压充电时，第一电源V1属于放电车辆，可以理解为放电车辆上的车载电池；V1也可以代表充电桩。第二电源V2属于充电车辆，可以理解为充电车辆上的车载电池。在降压充电时，第一电源属于充电车辆，第二电源属于放电车辆。
用于在两个电池间充放电的第一电机10和第二电机20可以属于放电车辆。放电车辆上有多个电机，第一电机和第二电机可以是多个电机中的任意两个，例如，第一电机和第二电机可以分别是左右电驱的电机。在充电车辆需要V2V充电时，将第二电源V2接入第一电机10和第二电机20。第一电机10和第二电机20也可以属于充电车辆。
在充电车辆需要V2V充电时，将第一电源V1接入第一电机10和第二电机20。上述放电车辆和充电车辆的身份并不固定，例如在放电车辆上的第一电源V1需要充电时，该电池也可以作为第二电源，通过如图1所示的电路连接，控制逆变器的桥臂的开关管的通断为该电池进行充电。
其中，逆变器的上桥臂和下桥臂不同时导通，可以理解的是，当逆变器的上桥臂导通时，逆变器的下桥臂不导通。反之，当逆变器的下桥臂导通时，逆变器的上桥臂不导通。
通过第一多相绕组和第二多相绕组对电路中的纹波进行过滤，以达到减小纹波的目的。对图3和图4所示的电路图中的电流进行仿真，获得如图7所示的纹波电流曲线图，电流在140～190之间波动。
可选地，为了进一步减小车辆充电电路中的电流纹波，可以提高第一多相逆变器开关管的通断的切换频率。这种方式可以获得比图7中纹波更小的纹波电流。但是，提高开关管的通断频率，增加了对开关管的损耗及处理器的负载率。
可选地，为了进一步减小车辆充电电路中的电流纹波，本公开提供一种车辆充电方法，所述车辆充电方法应用于图1所示的车辆充电电路，请参阅图7，所述车辆充电方法可以包括如下步骤：
步骤S110、确定所述第一电源和所述第二电源中其中一个为放电方，另一个为充电方。
例如，在进行升压充电时，第一电源作为放电方，第二电源作为充电方。在进行降压充电时，第一电源作为充电方，第二电源作为放电方。
步骤S120、在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制所述第一多相逆变器的桥臂和所述第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，以产生对应的占空比，以调节所述放电方的输出电压或电流，调节后的电压或电流用于所述充电方充电，其中，n为正整数。
n为偶数，例如，n可以为2、4等。充电方的充电需求确定上述逆变器桥臂的导通时长，从而确定在一个周期内的n个控制时段。
其中，该调节可以是升压或降压。
在一种升压充电实施方式中，所述第一电源为放电方，所述第二电源为充电方；n为2，即双方之间充放电可以分为两个阶段，分为两段式的PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)。步骤S120，包括：在一个周期的第一个控制时段，控制所述第一多相逆变器的下桥臂导通，且控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通，此时给电感充磁(图8)；在一个周期的第二个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂，此时电感续流，给V2充电(图9)。
在一种降压充电的实施方式中，将第一电源V1作为充电方，第二电源V2作为放电方。n为2，即双方之间充放电可以分为两个阶段。如图3对应第一个控制时段。在在第一个控制时段，电流从第二电源V2流出，依次流经第一多相逆变器110的上桥臂、第一多相绕组120、第一电源V1、第二多相绕组220和第二多相逆变器210，再流回第二电源V2。在该过程中，第二电源V2的电流从其正极流出，负极流入，第二电源V2放电，为第一电源V1充电，同时也为第一多相绕组120和第二多相绕组220充电。在此阶段电感充磁。
在第二个控制时段，如图4所示，由于第一阶段中第一多相绕组120和第二多相绕组220中已存储有电能，由于感性原件的续流性能，在此阶段，第一多相绕组120和第二多相绕组220充当电源，电流从第一多相绕组120流入第一电源V1的正极端，为第一电源V1充电，再从第一电源V1的负极端流出，依次流经第二多相绕组220、第二多相逆变器210和第二多相绕组220，流回第一多相绕组120。
反复执行上述第一阶段和第二阶段，实现对第二电源降压为第一电源充电。
在上述两个阶段中，对第一多相逆变器的下桥臂的开关管的驱动信号如图5所示，上桥臂与之互补，对第二多相逆变器的上桥臂的开关管的驱动信号如图6所示，下桥臂与之互补。可知，采用上述二段式的方式交替控制第一多相逆变器。
在另一种升压充电的实施方式中，第一电源为放电方，所述第二电源为充电方。n为4，即在一个周期内，分4次控制桥臂的通断状态，即一个周期内对第一多相逆变器和第二多相逆变器的控制分为四段，使得电路中的电流在每次控制时改变一次增长方向。在第一电源升压为第二电源充电时，可以通过如下四段：
在第一个控制时段，控制所述第一多相逆变器的下桥臂导通，且控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通。在此时段，电感充磁，电流上升。
如图8所示，控制第一多相逆变器110的下桥臂导通，且控制第二多相逆变器的210下桥臂导通。控制第一多相逆变器110的上桥臂关断，且控制第二多相逆变器的210的上桥臂关断。电流从第一电源V1的正极端流出，流经第一多相绕组120、第一多相逆变器110的下桥臂、第二多相逆变器210的下桥臂和第二多相绕组220，流回第一电源V1的负极端。在第一个控制时段以后到第二个控制时段的这段时间内，第一电源V1为第一多相绕组120和第二多相绕组220充电。
电流在流经第一多相逆变器110的下桥臂时，可以通过场效应管M4、M5和M6流出。
可选地，在电流流经第二多相逆变器210的下桥臂时，可以通过第二多相逆变器210的下桥臂的二极管D10、D11和D12流出，或者是，第二多相逆变器210的下桥臂的场效应管M10、M11和M12流出。
在第二个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂。在此时段，电感续流，电流下降。
如图9所示，控制第一多相逆变器110导通的桥臂由之前的下桥臂，切换为上桥臂，即通过场效应管M1、M2和M3导通。
在第二个控制时段，第一多相逆变器110的上桥臂和第二多相逆变器210的下桥臂导通，且第一多相逆变器110的下桥臂和第二多相逆变器210的上桥臂关断。电流从第一电源V1的正极端流出，依次流经第一多相绕组120、第一多相逆变器110的上桥臂、第二电源V2、第二多相逆变器210的下桥臂和第二多相绕组220，流回第一电源V1负极端。在第二个控制时段至第三个控制时段的一端时间内，电流从第一电源V1的正极端流出，第一电源V1的负极端流入，第一电源V1放电。第一电源V1搭配第一多相绕组120和第二多相绕组220续流放电为第二电源V2供电，第一电源V1、第一多相绕组120和第二多相绕组220叠加，实现升压充电。电流从第二电源V2的正极端流入，从第二电源V2的负极端流出，使得第二电源V2充电。
可选地，电流在流经第一多相逆变器110的上桥臂时，可以通过第一多相逆变器110的上桥臂的二极管D1、D2和D3流出，或者是，第一多相逆变器110的上桥臂的场效应管M1、M2和M3流出。
可选地，在电流流经第二多相逆变器210的下桥臂时，可以通过第二多相逆变器210的下桥臂的二极管D10、D11和D12流出，或者是，第二多相逆变器210的下桥臂的场效应管M10、M11和M12流出。
在第三个控制时段，控制所述第二多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂。电感充磁，电流上升。
如图10所示，在第三个控制时段，控制第二多相逆变器210的桥臂由前一控制时段的下桥臂切换为上桥臂。即通过场效应管M7、M8和M9导通。
在第三个控制时段，第一多相逆变器110的上桥臂和第二多相逆变器210的上桥臂导通，第一多相逆变器110的下桥臂和第二多相逆变器210的下桥臂关断。电流从第一电源V1的正极端流出，依次流经第一多相绕组120、第一多相逆变器110的上桥臂、第二多相逆变器210的上桥臂和第二多相绕组220，流回第一电源V1的负极端。第一电源V1为第一多相绕组120和第二多相绕组220充电。
可选地，电流在流经第一多相逆变器110的上桥臂时，可以通过第一多相逆变器110的上桥臂的二极管D1、D2和D3流出，或者是，第一多相逆变器110的上桥臂的场效应管M1、M2和M3流出。
可选地，电流在流经第二多相逆变器210的上桥臂时，通过第二多相逆变器210的上桥臂的场效应管M7、M8和M9流出。
在第四个控制时段，控制所述第二多相逆变器导通的桥臂由上桥臂切换为下桥臂。电感续流，电流下降。
如图11所示，在第四个控制时段，控制第二多相逆变器210导通的桥臂由第三个控制时段的上桥臂切换为下桥臂，即通过场效应管M10、M11和M12导通，或者是通过二极管D10、D11和D12导通。
在第四个控制时段，电流从第一电源V1的正极端流出，依次流经第一多相绕组120、第一多相逆变器110的上桥臂、第二电源V2、第二多相逆变器210的下桥臂和第二多相绕组220，流回第一电源V1的负极端。第一电源V1搭配第一多相绕组120和第二多相绕组220放电为第二电源V2充电，实现升压充电。
可选地，电流在流经第一多相逆变器110的上桥臂时，可以通过第一多相逆变器110的上桥臂的二极管D1、D2和D3流出，或者是，第一多相逆变器110的上桥臂的场效应管M1、M2和M3流出。
可选地，在电流流经第二多相逆变器210的下桥臂时，可以通过第二多相逆变器210的下桥臂的二极管D10、D11和D12流出，或者是，第二多相逆变器210的下桥臂的场效应管M10、M11和M12流出。
通过图8～图11实现了对第二电源V2的升压充电。例如，第一电源的输出电压可以为730V，第二电源的输入电压可以为880V，输入侧的电流可以为165A。
在上述四个阶段中，对第一多相逆变器110的上桥臂的开关管的驱动信号如图12所示，对第二多相逆变器210的下桥臂的开关管的驱动信号如图13所示。采用上述四段式的方式交替控制第一多相逆变器和第二多相逆变器。避免在充电过程中，因一直切换某一个逆变器导致该逆变器损耗大。
通过第一多相绕组和第二多相绕组对电路中的纹波进行过滤，以达到减小纹波的目的。
对图8～图11过程中，电路图中的电流进行仿真，获得如图14所示的纹波电流曲线图，电流在150～180之间波动。相较于图6，本公开获得的电流中纹波较小，在电流纹波需求一定的情况下，可有效减小电感需求。也避免了在一个周期内，一直切换一个逆变器，导致逆变器损耗严重的问题。
在另一种降压充电的实施方式中，第一电源作为充电方，第二电源作为放电方。n为4。在第一电源降压为第二电源充电时，可以通过如下四段：
在第一个控制时段，控制所述第一多相逆变器的上桥臂导通，且控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通。电感充磁，电流上升。
如图15所示，在第一个控制时段到第二个控制时段的这段时间内，控制第一多相逆变器110的上桥臂和第二多相逆变器210的下桥臂导通。控制第一多相逆变器110的下桥臂和第二多相逆变器210的上桥臂关断。
在第一个控制时段，电流从第二电源V2的正极端流出，依次流经第一多相逆变器110的上桥臂、第一多相绕组120、第一电源V1、第二多相绕组220和第二多相逆变器210的下桥臂后，流回第二电源V2的负极端。在这个过程中，第二电源V2放电为第一电源V1充电，同时也为第一多相绕组120和第二多相绕组220充电。
在第二个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由上桥臂切换为下桥臂。电感续流，电流下降。
如图16所示，控制第一多相逆变器110导通的桥臂由第一个控制时段的上桥臂切换为下桥臂。在第二个控制时段，第一多相逆变器110的下桥臂导通，第二多相逆变器210的下桥臂导通。
如图16所示，在第二个控制时段，第二电源V2不参与充电，由于第一多相绕组120和第二多相绕组220在第一个1/4周期中存储有电能，由于电感的续流性能，第一多相绕组120和第二多相绕组220在电路中充当电源，电流从第一多相绕组120流出，从第一电源V1的正极端流入，第一电源V1的负极端流出，为第一电源V1充电，电流再依次流经第二多相绕组220、第二多相逆变器210的下桥臂和第一多相逆变器110的下桥臂后，流回第一多相绕组120。
在第三个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂。电感充磁，电流上升。
如图17所示，控制第一多相逆变器110导通的桥臂由图16中的下桥臂切换为上桥臂。在第三个1/4控制时段到第四个控制时段的这段时间内，控制第一多相逆变器110的上桥臂和第二多相逆变器210的下桥臂导通。控制第一多相逆变器110的下桥臂和第二多相逆变器210的上桥臂关断。
如图17所示，在第三个控制时段，电流从第二电源V2的正极端流出，依次流经第一多相逆变器110的上桥臂、第一多相绕组120、第一电源V1、第二多相绕组220和第二多相逆变器210的下桥臂后，流回第二电源V2的负极端。在这个过程中，第二电源V2放电为第一电源V1充电，同时也为第一多相绕组120和第二多相绕组220充电。
在第四个控制时段，控制所述第二多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂。电感续流，电流下降。
如图18所示，由于在上一阶段中，第一多相绕组120和第二多相绕组220已存储有电能，由于电感的续流性能，第一多相绕组120和第二多相绕组220在电路中充当电源，电流从第一多相绕组120流出，从第一电源V1的正极端流入，流入第一电源V1的正极端，由第一电源V1的负极端流出，从而为第一电源V1充电，再依次流经第二多相绕组220、第二多相逆变器210的上桥臂和第一多相逆变器110的上桥臂后，流回第一多相绕组120。
如图19所示，L1是第一多相逆变器的上桥臂的驱动信号波形，L2是第一多相逆变器的下桥臂的驱动信号波形，L3是第二多相逆变器的上桥臂的驱动信号波形，L4是第二多相逆变器的下桥臂的驱动信号波形。L5示意的是图15～图18降压过程中的纹波电流的波形。
上述对电池充电的方式中，电路中的第一多相逆变器和第二多相逆变器中任意一个逆变器的开关管切换，均会导致模拟的纹波电流中，电流增长方向的改变。在相同的电路中，导致纹波的因素也是相同的。可以理解的是，电路原本产生都纹波是一样的，使得纹波电流的斜率一致，即纹波波形在上升阶段斜率一致，在下降阶段斜率是一致的，如PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)相同情况下的图7和图14。如果电路中逆变器桥臂切换的频率越快，在斜率一致的情况下，纹波的峰值越小，纹波越平缓。反之，如果电路中桥臂切换的频率越慢，在斜率一致的情况下，纹波的峰值越大，纹波波动越大。四段式的方式在一个周期内，电流增长方向变化了4次，二段式的调节方式在一个周期内，电流增长方向变化了两次，因此，二段式获得的电流中纹波波动比四段式获得的电流中纹波波动大。
例如，如图20所示，图中L6和L7是在PWM相同的情况下采集的纹波电流波形，L6是二段式对应的纹波电流，L7则是本公开四段式对应的纹波电流。以一个周期为例，在二段式的方式中，切换速度慢，在1/2周期才会进行一次切换，四段式切换快，每个周期切换4次可选地，如果充电方和放电方对纹波有更高的要求。因此，二段式纹波上升时长长，导致纹波的峰值比四段式的峰值高。本公开的四段式的方式获得的电流中纹波波动比二段式的电流纹波波动小，因此，本公开可以进一步的减小电流中的纹波，提升放电方的能源使用效率，也可以防止较大纹波导致的电气元件的损坏。
本公开提供的车辆充电方法，将第一电源和第二电源中其中一个作为放电方，另一个作为充电方；在一个周期内的四段中的每一段控制第一多相逆变器的桥臂和所述第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，以调节放电方的输出电压，调节后的电压用于充电方充电，在一个周期内4次控制逆变器的开关管，四段式的控制方式获得的电流中纹波波动比二段式的电流纹波波动小，因此，本公开可以进一步的减小电流中的纹波，提升放电方的能源使用效率，也可以防止较大纹波导致的电气元件的损坏。
可选地，如果充电方和放电方对纹波有更高的要求，还可以将本公开中四段式的切换频率提高，以进一步减小电路中的纹波。
如果第一电源V1输出的电压经过上述中图8～图11升压后，仍未能满足第二电源V2对电压的充电要求，还可以在第二电源V2处进一步进行升压处理，例如，所述车辆充电电路还包括升压电路。所述方法还包括：所述升压电路用于将所述调节后的电压进行升压处理后，为所述第二电源充电。在经过图1的电路输出的电压不足以满足第二电源的电压要求，可以利用充电车辆上的升压电路对图1中输出的电压进行升压，将升压后的电压供第二电源充电。升压电路可以是电机。
为实现上述方法类实施例，本公开提供一种车辆充电装置，该车辆充电装置应用于车辆充电电路，所述车辆充电电路包括第一电机和第二电机，所述第一电机包括第一多相逆变器和第一多相绕组，所述第二电机包括第二多相逆变器和第二多相绕组；所述第一多相绕组每相与所述第一多相逆变器每相的中心点一一连接，所述第二多相绕组每相与所述第二多相逆变器每相的中心点一一连接，所述第一多相逆变器的上桥臂汇流端与所述第二多相逆变器的上桥臂汇流端连接，所述第一多相逆变器的下桥臂汇流端与所述第二多相逆变器的下桥臂汇流端连接；所述车辆充电电路还包括：第一电源和第二电源；所述第一电源的正极端与所述第一多相绕组的中性点连接，所述第一电源的负极端与所述第二多相绕组的中性点连接；所述第二电源的正极端均与所述第一多相逆变器的上桥臂汇流端和所述第二多相逆变器的上桥臂汇流端连接，所述第二电源的负极端均与所述第一多相逆变器的下桥臂汇流端和所述第二多相逆变器的下桥臂汇流端连接；
如图21所示，所述车辆充电装置300包括：电池确定模块310以及充电模块320；
电池确定模块310，用于确定所述第一电源和所述第二电源中其中一个为放电方，另一个为充电方；
充电模块320，用于在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制所述第一多相逆变器的桥臂和所述第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，以调节所述放电方的输出电压，调节后的电压用于所述充电方充电，其中，n为正整数。
可选地，在升压充电时，所述第一电源为放电方，所述第二电源为充电方；n为2，充电模块320包括第一充电模块；
第一充电模块，用于在一个周期的第一个控制时段，控制所述第一多相逆变器的下桥臂导通，且控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通；在一个周期的第二个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂。
可选地，在升压充电时，所述第一电源为放电方，所述第二电源为充电方；n为4，充电模块320包括第二充电模块；
第二充电模块，用于在第一个控制时段时，控制所述第一多相逆变器的下桥臂导通，且控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通；在第二个控制时段时，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂；在第三个控制时段，控制所述第二多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂；在第四个控制时段，控制所述第二多相逆变器导通的桥臂由上桥臂切换为下桥臂。
可选地，在降压充电时，所述第一电源为充电方，所述第二电源为充电方；n为2；充电模块320包括第三充电模块；
第三充电模块，用于在第一个控制时段，控制所述第一多相逆变器的上桥臂导通，且控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通；在第二个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由上桥臂切换为下桥臂。
可选地，在降压充电时，所述第一电池第一电源为充电方，所述第二电池第二电源为放电方；n为4；充电模块320包括第四充电模块；
第四充电模块，用于在第一个控制时段，控制所述第一多相逆变器的上桥臂导通，且控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通；在第二个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由上桥臂切换为下桥臂；在第三个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂；在第四个控制时段，控制所述第二多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂。
可选地，所述车辆充电电路还包括升压电路，车辆充电装置300还包括：升压模块；
升压模块，用于所述升压电路用于将所述调节后的电压进行升压处理后，为所述充电方充电。
可选地，在升压充电时，所述第一电机、所述第二电机和所述第一电源属于放电车辆，所述第二电源属于充电车辆；在降压充电时，所述第一电源属于充电车辆，所述第一电机、所述第二电机和所述第二电源属于放电车辆。
关于上述实施例中的车辆充电装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本公开提供的车辆充电方法的步骤。
图22是根据一示例性实施例示出的一种车辆的框图。例如，车辆600可以是混合动力车辆，也可以是非混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆或者其他类型的车辆。车辆600可以是自动驾驶车辆、半自动驾驶车辆或者非自动驾驶车辆。
参照图22，车辆600可包括各种子系统，例如，信息娱乐系统610、感知系统620、决策控制系统630、驱动系统640以及计算平台650。其中，车辆600还可以包括更多或更少的子系统，并且每个子系统都可包括多个部件。另外，车辆600的每个子系统之间和每个部件之间可以通过有线或者无线的方式实现互连。
在一些实施例中，信息娱乐系统610可以包括通信系统，娱乐系统以及导航系统等。
感知系统620可以包括若干种传感器，用于感测车辆600周边的环境的信息。例如，感知系统620可包括全球定位系统(全球定位系统可以是GPS系统，也可以是北斗系统或者其他定位系统)、惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)、激光雷达、毫米波雷达、超声雷达以及摄像装置。
决策控制系统630可以包括计算系统、整车控制器、转向系统、油门以及制动系统。
驱动系统640可以包括为车辆600提供动力运动的组件。在一个实施例中，驱动系统640可以包括引擎、能量源、传动系统和车轮。引擎可以是内燃机、电动机、空气压缩引擎中的一种或者多种的组合。引擎能够将能量源提供的能量转换成机械能量。
车辆600的部分或所有功能受计算平台650控制。计算平台650可包括至少一个处理器651和存储器652，处理器651可以执行存储在存储器652中的指令653。
处理器651可以是任何常规的处理器，诸如商业可获得的CPU。处理器还可以包括诸如图像处理器(Graphic Process Unit，GPU)，现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array，FPGA)、片上系统(System on Chip，SOC)、专用集成芯片(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)或它们的组合。
存储器652可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
除了指令653以外，存储器652还可存储数据，例如道路地图，路线信息，车辆的位置、方向、速度等数据。存储器652存储的数据可以被计算平台650使用。
在本公开实施例中，处理器651可以执行指令653，以完成上述的车辆充电方法的全部或部分步骤。
在另一示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含能够由可编程的装置执行的计算机程序，该计算机程序具有当由该可编程的装置执行时用于执行上述的车辆充电方法的代码部分。
综上所述，本公开提供的车辆充电方法、装置、车辆及介质，将车辆充电电路中的两个电源即第一电源和第二电源中其中一个作为放电方，另一个作为充电方；在一个周期内对第一多相逆变器和第二多相逆变器的控制分为n个时段，在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制第一多相逆变器的桥臂和第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，以调节放电方的输出电压，调节后的电压用于充电方充电，在一个周期内n次控制逆变器的开关管，n段式的控制方式获得的电流中纹波波动比二段式的电流纹波波动小，因此，本公开可以进一步的减小电流中的纹波，提升放电方的能源使用效率，也可以防止电路上的电流中的较大纹波导致的电气元件的损坏调节。
本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种车辆充电方法，其特征在于，应用于车辆充电电路，所述车辆充电电路包括第一电机和第二电机，所述第一电机包括第一多相逆变器和第一多相绕组，所述第二电机包括第二多相逆变器和第二多相绕组；所述第一多相绕组每相与所述第一多相逆变器每相的中心点一一连接，所述第二多相绕组每相与所述第二多相逆变器每相的中心点一一连接，所述第一多相逆变器的上桥臂汇流端与所述第二多相逆变器的上桥臂汇流端连接，所述第一多相逆变器的下桥臂汇流端与所述第二多相逆变器的下桥臂汇流端连接；
所述车辆充电电路还包括：第一电源和第二电源；所述第一电源的正极端与所述第一多相绕组的中性点连接，所述第一电源的负极端与所述第二多相绕组的中性点连接；所述第二电源的正极端均与所述第一多相逆变器的上桥臂汇流端和所述第二多相逆变器的上桥臂汇流端连接，所述第二电源的负极端均与所述第一多相逆变器的下桥臂汇流端和所述第二多相逆变器的下桥臂汇流端连接；所述车辆充电方法包括：
确定所述第一电源和所述第二电源中其中一个为放电方，另一个为充电方；
在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制所述第一多相逆变器的桥臂和所述第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，以调节所述放电方的输出电压，调节后的电压用于为所述充电方充电，其中，n为正整数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在升压充电时，所述第一电源为放电方，所述第二电源为充电方；n为2；在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制所述第一多相逆变器的桥臂和所述第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，包括：
在一个周期的第一个控制时段，控制所述第一多相逆变器的下桥臂导通，且控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通；
在一个周期的第二个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在升压充电时，所述第一电源为放电方，所述第二电源为充电方；n为4；所述在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制所述第一多相逆变器的桥臂和所述第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，包括：
在第一个控制时段，控制所述第一多相逆变器的下桥臂导通，且控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通；
在第二个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂；
在第三个控制时段，控制所述第二多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂；
在第四个控制时段，控制所述第二多相逆变器导通的桥臂由上桥臂切换为下桥臂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在降压充电时，所述第一电源为充电方，所述第二电源为充电方；n为2；所述在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制所述第一多相逆变器的桥臂和所述第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，包括：
在第一个控制时段，控制所述第一多相逆变器的上桥臂导通，且控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通；
在第二个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由上桥臂切换为下桥臂。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在降压充电时，所述第一电源为充电方，所述第二电源为放电方；n为4；所述在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制所述第一多相逆变器的桥臂和所述第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，包括：
在第一个控制时段，控制所述第一多相逆变器的上桥臂导通，且控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通；
在第二个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由上桥臂切换为下桥臂；
在第三个控制时段，控制所述第一多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂；
在第四个控制时段，控制所述第二多相逆变器导通的桥臂由下桥臂切换为上桥臂。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述车辆充电电路还包括升压电路，所述第二电源的正极端通过所述升压电路与所述第一多相逆变器和所述第二多相逆变器连接；所述方法还包括：
所述升压电路用于将所述调节后的电压进行升压处理后，为所述充电方充电。
7.根据权利要求1～3中任意一项所述的方法，其特征在于，在升压充电时，所述第一电机、所述第二电机和所述第一电源属于放电车辆，所述第二电源属于充电车辆；在降压充电时，所述第一电源属于充电车辆，所述第一电机、所述第二电机和所述第二电源属于放电车辆。
8.一种车辆充电装置，其特征在于，应用于车辆充电电路，所述车辆充电电路包括第一电机和第二电机，所述第一电机包括第一多相逆变器和第一多相绕组，所述第二电机包括第二多相逆变器和第二多相绕组；所述第一多相绕组每相与所述第一多相逆变器每相的中心点一一连接，所述第二多相绕组每相与所述第二多相逆变器每相的中心点一一连接，所述第一多相逆变器的上桥臂汇流端与所述第二多相逆变器的上桥臂汇流端连接，所述第一多相逆变器的下桥臂汇流端与所述第二多相逆变器的下桥臂汇流端连接；
所述车辆充电电路还包括：第一电源和第二电源；所述第一电源的正极端与所述第一多相绕组的中性点连接，所述第一电源的负极端与所述第二多相绕组的中性点连接；所述第二电源的正极端均与所述第一多相逆变器的上桥臂汇流端和所述第二多相逆变器的上桥臂汇流端连接，所述第二电源的负极端均与所述第一多相逆变器的下桥臂汇流端和所述第二多相逆变器的下桥臂汇流端连接；所述车辆充电装置包括：
电池确定模块，用于确定所述第一电源和所述第二电源中其中一个为放电方，另一个为充电方；
充电模块，用于在一个周期内的n个控制时段中的每个控制时段控制所述第一多相逆变器的桥臂和所述第二多相逆变器的桥臂中的至少一个桥臂的导通状态改变，以调节所述放电方的输出电压，调节后的电压用于为所述充电方充电，其中，n为正整数。
9.一种车辆，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：执行指令时实现权利要求1～7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，该程序指令被处理器执行时实现权利要求1～7中任一项所述方法的步骤。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310378018.4A CN116215265A (zh) | 2023-04-10 | 2023-04-10 | 车辆充电方法、装置、车辆及介质 |
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|---|---|---|---|
| CN202310378018.4A CN116215265A (zh) | 2023-04-10 | 2023-04-10 | 车辆充电方法、装置、车辆及介质 |
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| CN112072977A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-12-11 | 南京航空航天大学 | 一种高效率低纹波变频调制方法 |
| JP2021093779A (ja) * | 2019-12-06 | 2021-06-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 車載充電装置 |
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-
2023
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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| Title |
|---|
| 孙逢春: "电动汽车工程手册 纯电动汽车整车设计", 西安电子科技大学出版社, pages: 517 - 518 * |
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