CN116552264B - 充电电路控制方法、充电电路、电动车辆和存储介质 - Google Patents

充电电路控制方法、充电电路、电动车辆和存储介质 Download PDF

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CN116552264B CN202310637080.0A CN202310637080A CN116552264B CN 116552264 B CN116552264 B CN 116552264B CN 202310637080 A CN202310637080 A CN 202310637080A CN 116552264 B CN116552264 B CN 116552264B
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Abstract

本申请涉及一种充电电路控制方法、充电电路、电动车辆和存储介质。该方法包括：当检测到外部充电设备接入车辆进行充电时，获取车辆的电机的转子角度；根据电机的转子角度，控制电机控制器的三相桥臂电路导通预设相桥臂，利用导通的相桥臂将外部充电设备输入的电压进行升压后为车端动力电池充电。本申请提供的方案，能够减小车辆充电时产生的抖动。

Description

充电电路控制方法、充电电路、电动车辆和存储介质
技术领域
本申请涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种充电电路控制方法、充电电路、电动车辆和存储介质。
背景技术
随着电动车辆的续航里程的进一步提高，高效率与高压化将是电动车辆的发展趋势。目前市面上已相继推出800V以上的高压电动车辆，未来1000V以上的高压电动车辆将进一步成为行业发展方向。
然而市面上占主流的500V、750V的充电桩无法给800V以上高压车辆进行充电。为了解决低压桩给高压车辆充电的问题，相关技术中通过利用电驱来实现升压充电功能。然而充电过程中电流流过电机会存在一个与电机转子角度相关的力矩。由于力矩的存在，在充电过程中，电流出现波动，会导致电机的输出扭矩的变化，由于整车是一个柔性系统，因此扭矩的变化传递到整车会导致整车出现抖动现象，影响用户充电体验。
发明内容
为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种充电电路控制方法、充电电路、电动车辆和存储介质和，能够减小车辆充电时产生的抖动，提升用户充电体验。
本申请第一方面提供一种充电电路控制方法，包括：
当检测到外部充电设备接入车辆进行充电时，获取所述车辆的电机的转子角度；
根据所述电机的转子角度，控制电机控制器的三相桥臂电路导通预设相桥臂，利用导通的相桥臂将所述外部充电设备输入的电压进行升压后为车端动力电池充电。
在一实施方式中，所述方法还包括：
检测所述外部充电设备输入所述电机的电流；
当检测到所述外部充电设备输入所述电机的电流发生突变时，控制所述车端动力电池为所述电机供电。
在一实施方式中，所述三相桥臂电路包括第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂，所述第一相桥臂与所述外部充电设备连接；
所述根据所述电机的转子角度，控制电机控制器的三相桥臂电路导通预设相桥臂，包括：
确定所述电机的转子角度处于的位置区间；
根据所述电机的转子角度处于的位置区间，控制所述第二相桥臂或所述第三相桥臂导通。
在一实施方式中，所述根据所述电机的转子角度处于的位置区间，控制所述第二相桥臂或所述第三相桥臂导通，包括：
若所述电机的转子角度处于第一位置区间或第三位置区间，则控制所述第三相桥臂的上桥臂导通；
若所述电机的转子角度处于第二位置区间或第四位置区间，则控制所述第二相桥臂的上桥臂导通；
其中，所述第一位置区间的角度范围<所述第二位置区间的角度范围<所述第三置区间的角度范围<所述第四位置区间的角度范围。
在一实施方式中，所述当检测到所述外部充电设备输入所述电机的电流发生突变时，控制所述车端动力电池为所述电机供电，包括：
当检测到所述外部充电设备输入所述电机的电流发生突变时，确定所述电机的电流流向；
根据所述电机的电流流向，改变所述三相桥臂电路的相桥臂的导通位置，控制所述车端动力电池通过所述三相桥臂电路为所述电机供电。
在一实施方式中，所述三相桥臂电路包括第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂，所述第一相桥臂与所述外部充电设备连接；
所述电机包括绕组电感，所述绕组电感包括与所述第一相桥臂连接的第一绕组电感、与所述第二相桥臂连接的第二绕组电感以及与所述第三相桥臂连接的第三绕组电感；
所述根据所述电机的电流流向，改变所述三相桥臂电路的相桥臂的导通位置，包括：
若电流从所述第一绕组电感中流入，且从所述第二绕组电感中流出，则断开所述第二相桥臂的上桥臂，并导通所述第三相桥臂的上桥臂和所述第二相桥臂的下桥臂；或，
若电流从所述第一绕组电感中流入，且从所述第三绕组电感中流出，则断开所述第三相桥臂的上桥臂，并导通所述第二相桥臂的上桥臂和所述第三相桥臂的下桥臂。
在一实施方式中，通过以下方式检测到所述外部充电设备输入所述电机的电流发生突变：
在升压充电过程中，确定所述外部充电设备输入所述电机的电流的电流斜率；
若所述电流斜率的绝对值大于电流突变阈值，则确定所述外部充电设备输入所述电机的电流发生突变。
在一实施方式中，所述述根据所述电机的电流流向，改变所述三相桥臂电路的相桥臂的导通位置，控制所述车端动力电池通过所述三相桥臂电路为所述电机供电之后，还包括：
对所述电机的转速进行闭环控制。
在一实施方式中，所述对所述电机的转速进行闭环控制，包括：
对所述电机的转速进行比例积分PI处理，得到指令电流；
根据所述指令电流，控制所述电机的电流逐渐减小。
本申请第二方面提供一种充电电路，所述充电电路包括电机和电机控制器，
所述电机，用于与外部充电设备连接以进行充电；
所述电机控制器，用于当检测到外部充电设备接入车辆进行充电时，获取所述车辆的电机的转子角度；根据所述电机的转子角度，控制所述电机控制器的三相桥臂电路导通预设相桥臂，利用导通的相桥臂将所述外部充电设备输入的电压进行升压后为车端动力电池充电。
在一实施方式中，所述电机控制器还用于检测所述外部充电设备输入所述电机的电流；当检测到所述外部充电设备输入所述电机的电流发生突变时，控制所述车端动力电池为所述电机供电。
本申请第三方面提供一种电动车辆，所述电动车辆包括：车端动力电池，以及如上所述的充电电路。
本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被车辆的电机控制器执行时，使所述电机控制器执行如上所述的控制方法。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请提供的方案，当检测到外部充电设备接入车辆进行充电时，获取车辆的电机的转子角度，然后根据电机的转子角度，控制电机控制器的三相桥臂电路导通预设相桥臂，利用导通的相桥臂将外部充电设备输入的电压进行升压后为车端动力电池充电。本申请基于电机的转子角度进行充电，可以大大减小充电时产生的力矩，从而减小车辆充电时产生的抖动。
进一步的，通过检测外部充电设备输入电机的电流，当检测到外部充电设备输入电机的电流发生突变时，控制车端动力电池为电机供电。本申请通过在升压充电过程中检测到外部充电设备的电流发生突变时，迅速从车端动力电池取电进行防抖，可以有效抑制外部充电设备急停而导致力矩突变引起的转速波动，能够进一步防止车辆充电过程的整车抖动。
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，并不能限制本申请。
附图说明
通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细地描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1是本申请实施例示出的充电电路控制方法的流程示意图；
图2是本申请实施例示出的充电电路控制方法的另一流程示意图；
图3是本申请实施例示出的外部充电设备、充电电路和车端动力电池的充电关系图；
图4是本申请实施例示出的不同充电相位的充电力矩曲线图；
图5是本申请实施例示出的充电相位选择后的充电力矩曲线图；
图6是本申请实施例示出的U进V出的充电电流路径示意图；
图7是本申请实施例示出的U进W出的充电电流路径示意图；
图8是本申请实施例示出的W进V出的取电电流路径示意图；
图9是本申请实施例示出的V进W出的取电电流路径示意图；
图10是本申请实施例示出的转速闭环控制框图；
图11是本申请实施例示出的充电电路的结构示意图；
图12是本申请实施例示出的电机控制器的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的实施方式。虽然附图中显示了本申请的实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
目前市面上的充电桩主要有500V、700V、1000V这几种类型，占主多数的500V、750V的充电桩无法给800V以上高压车辆进行充电。为了解决低压桩给高压车辆充电的问题，相关技术中有两种常用方案，第一种方案是在车外独立增加升压器，利用升压器将充电桩的电压抬高到电池电压以上，实现充电桩给整车电池充电，第二种方案是通过利用电驱实现升压充电功能。第二种方案是一种极其简单且高效的升压充电方案，由于成本低，对电驱改动小，因此深受业内推崇。
然而，第二种方案在充电时，由于充电桩输出的电流，流经电机的绕组电感进入电池包，根据如下电机力矩计算公式(式1)可知，电流流过电机会存在一个与电机转子角度相关的力矩：
其中，
Id＝Is·cosθ，Iq＝Is·sinθ 式2
需说明的是，Te表示力矩，ρ表示微分算子，λd表示d轴磁链，λq表示q轴磁链，Id表示d轴电流，Iq表示q轴电流，Is表示相电流峰值，θ表示转子角度。
采用和差化积公式，联合式1和式2，可以得到如下式3：
其中，
由上述式1～式3可知，由于力矩Te的存在，在充电过程中，电流出现波动，会导致电机的输出扭矩的变化，由于整车是一个柔性系统，因此扭矩的变化传递到整车会导致整车出现抖动现象，影响用户充电体验。
针对上述问题，本申请实施例提供一种充电电路控制方法，通过基于电机的转子角度进行充电，可以大大减小充电时产生的力矩，从而减小车辆充电时产生的抖动，提升用户充电体验。进一步的，通过在升压充电过程中检测到外部充电设备的电流发生突变时，迅速从车端动力电池取电进行防抖，可以有效抑制外部充电设备急停而导致力矩突变引起的转速波动，能够进一步防止车辆充电过程的整车抖动。
以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。
图1是本申请实施例示出的充电电路控制方法的流程示意图。
参见图1，本申请的充电电路控制方法，包括：
S110，当检测到外部充电设备接入车辆进行充电时，获取车辆的电机的转子角度。
在本申请实施例中，充电电路可以包括车辆的电机和电机控制器，该控制方法可以应用于电机控制器。
电机是一种可以将电能转化为机械能的装置，可以输出扭矩和转速，为电动车辆的行驶提供动力。电机控制器(IPU，Intelligent Power Unit)是通过主动工作控制电机按照设定的方向、速度、角度和响应时间工作的集成电路。
在实际应用中，当用户想要为车辆充电时，可以通过车辆的直流充电口，将外部充电设备接入到充电电路。其中，外部充电设备可以是充电桩。当检测到充电桩接入车辆进行充电时，电机控制器可以获取当前电机的转子角度。
S111，根据电机的转子角度，控制电机控制器的三相桥臂电路导通预设相桥臂，利用导通的相桥臂将外部充电设备输入的电压进行升压后为车端动力电池充电。
电机控制器可以包括三相桥臂电路。在获取到电机的转子角度后，电机控制器可以根据电机的转子角度，控制三相桥臂电路导通预设相桥臂，为车端动力电池充电。本申请实施例通过基于电机的转子角度进行充电，可以大大减小充电时产生的力矩，从而减小车辆充电时产生的抖动。
由于外部充电设备输入的电压不满足车端动力电池的电压等级，因此利用导通的相桥臂可以将外部充电设备输入的电压进行升压，再将升压后的电流输入至车端动力电池，从而实现具有较高电压等级的车端动力电池的车辆可以使用较低输出电压的外部充电设备进行充电。
从该示例可以看出，本申请提供的方案，当检测到外部充电设备接入车辆进行充电时，获取车辆的电机的转子角度，然后根据电机的转子角度，控制电机控制器的三相桥臂电路导通预设相桥臂，利用导通的相桥臂将外部充电设备输入的电压进行升压后为车端动力电池充电。本申请基于电机的转子角度进行充电，可以大大减小充电时产生的力矩，从而减小车辆充电时产生的抖动，提升用户充电体验。
图2是本申请示出的充电电路控制方法的另一流程示意图。
参见图2，本申请的充电电路控制方法，包括：
S210，当检测到外部充电设备接入车辆进行充电时，获取车辆的电机的转子角度。
图3是充电电路的结构示意图。图3中包括：充电桩(外部充电设备)、充电电路和车端动力电池。其中，充电电路可以包括车辆的电机、第二电压传感器V3和电机控制器，该充电电路控制方法可以应用于电机控制器。
在本申请实施例中，电机控制器可以通过第二电压传感器V3，检测外部充电设备是否接入车辆进行充电。当检测到外部充电设备接入车辆进行充电时，电机控制器可以获取当前电机的转子角度。
S211，根据电机的转子角度，控制电机控制器的三相桥臂电路导通预设相桥臂，利用导通的相桥臂将外部充电设备输入的电压进行升压后为车端动力电池充电。
如图3所示，充电电路还可以包括第一接触器S0、第二接触器S1、第三接触器S2、第四接触器S3、第五接触器S4、第六接触器S5、第七接触器S6、第一场效应管UH、第二场效应管UL、第三场效应管VH、第四场效应管VL、第五场效应管WH、第六场效应管WL、第一电容C1、第二电容C2、第一电压传感器V2和电流传感器V-S3。
其中，场效应管UH、UL、VH、VL、WH、WL可以是MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，金属-氧化物-半导体场效应晶体管)。场效应管UH、UL、VH、VL、WH、WL可以构成三相桥臂电路，例如，第一场效应管UH和第二场效应管UL可以构成一个相桥臂，第三场效应管VH和第四场效应管VL可以构成一个相桥臂，第五场效应管WH和第六场效应管WL可以构成一个相桥臂，从而构成三相桥臂电路。三相桥臂电路与第一电容C1并联可以构成电机控制器的逆变器，逆变器可以把直流电转换为交流电。
电机可以包括绕组电感，绕组电感是一种可以将电能和磁场能相互转换的能量转换器件。在车辆充电时，绕组电感可以将磁场能转换为电场能，这个能量在和输入电源电压叠加后通过二极管和电容的滤波后得到平滑的直流电压提供给负载。由于这个电压是输入电源电压和绕组电感的磁场能转换为电能的叠加后形成的，所以输出电压高于输入电压，即完成升压。在车辆充电时，电机的绕组电感与电机控制器的逆变器可以构成升压电路。
在本申请实施例中，电机控制器可以根据电机的转子角度，控制三相桥臂电路导通预设相桥臂，使得逆变器和电机中与导通的相桥臂相连接的绕组电感可以构成升压电路，通过升压电路可以将外部充电设备输入的电压进行升压后为车端动力电池充电。
可见，本申请实施例不仅可以实现具有较高电压等级的车端动力电池的车辆可以使用较低输出电压的外部充电设备进行充电，而且通过基于电机的转子角度进行充电，可以大大减小充电时产生的力矩，从而减小车辆充电时产生的抖动。
此外，当充电电路启动充电阶段时，本申请实施例可以按照预设上升斜率控制外部充电设备输入的电流逐渐增大，以防止电机的转速出现波动，从而进一步减小车辆充电时产生的抖动。
此外，当用户想要停止充电时，用户可以在车辆大屏上触发停止控件。当充电电路启动车端停止阶段时，本申请实施例可以按照预设下降斜率控制外部充电设备输入的电流逐渐减小，以防止电机的转速出现波动，从而进一步减小车辆充电时产生的抖动。
在一实施方式中，三相桥臂电路包括第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂，第一相桥臂与外部充电设备连接。
如图3所示，三相桥臂电路可以包括相互并联的第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂。其中，第一相桥臂可以是U相桥臂，第一相桥臂由第一场效应管UH和第二场效应管UL构成，第一相桥臂的中点通过第四接触器S3与外部充电设备连接；第二相桥臂可以是V相桥臂，第二相桥臂由第三场效应管VH和第四场效应管VL构成；第三相桥臂可以是W相桥臂，第三相桥臂由第五场效应管WH和第六场效应管WL构成。
图3显示的充电电路属于第一相桥臂为U相桥臂的硬件结构。第一相桥臂除了可以是U相桥臂，还可以是V相桥臂或W相桥臂。例如，当第一相桥臂是U相桥臂时，则第二相桥臂可以是V相桥臂，第三相桥臂可以是W相桥臂；当第一相桥臂是V相桥臂时，则第二相桥臂可以是W相桥臂，第三相桥臂可以是U相桥臂；当第一相桥臂是W相桥臂时，则第二相桥臂可以是U相桥臂，第三相桥臂可以是V相桥臂。本申请实施例对三相桥臂电路的硬件结构不作出限定。
在一实施方式中，电机包括绕组电感，绕组电感包括与第一相桥臂连接的第一绕组电感、与第二相桥臂连接的第二绕组电感以及与第三相桥臂连接的第三绕组电感。
在本申请实施例中，电机的绕组电感可以包括三组，分别为第一绕组电感、第二绕组电感和第三绕组电感。其中，第一绕组电感连接第一相桥臂，第二绕组电感连接第二相桥臂，第三绕组电感连接第三相桥臂。
其中，若第一相桥臂是U相桥臂，则第一绕组电感可以是U相绕组电感，第二绕组电感可以是V相绕组电感，第三绕组电感可以是W相绕组电感；若第一相桥臂是V相桥臂，则第一绕组电感可以是V相绕组电感，第二绕组电感可以是W相绕组电感，第三绕组电感可以是U相绕组电感；若第一相桥臂是W相桥臂，则第一绕组电感可以是W相绕组电感，第二绕组电感可以是U相绕组电感，第三绕组电感可以是V相绕组电感。
在一实施方式中，根据电机的转子角度，控制电机控制器的三相桥臂电路导通预设相桥臂，可以包括：
确定电机的转子角度处于的位置区间；根据电机的转子角度处于的位置区间，控制第二相桥臂或第三相桥臂导通。
基于上述电机力矩计算公式(式1)，可以绘制得到图4，图4是不同充电相位的充电力矩曲线图。如图4所示，纵坐标表示力矩大小，横坐标表示转子角度。其中，曲线A的充电相位表示电流从第一绕组电感中流入，从第二绕组电感中流出；曲线B的充电相位表示电流从第一绕组电感中流入，从第三绕组电感中流出。
以图3中的充电电路的硬件结构为例进行说明，图4中的曲线A是U进V出的充电力矩曲线，即曲线A是电流从第一绕组电感(U相绕组电感)中流入，从第二绕组电感(V相绕组电感)中流出，所对应的充电力矩曲线；曲线B是U进W出的充电力矩曲线，即曲线B是电流从第一绕组电感(U相绕组电感)中流入，从第三绕组电感(W相绕组电感)中流出，所对应的充电力矩曲线。
在升压充电过程中，电机的转子角度可以在0-360°的角度范围内变化，本申请可以基于力矩最小原则，从两条曲线中选择力矩最小的曲线进行充电。力矩大小包括正负，因此可以选择力矩绝对值最小的曲线。
由图4可知，当转子角度处于0～120°的角度范围时，曲线B的充电力矩最小；当转子角度处于120°～180°的角度范围时，曲线A的充电力矩最小；当转子角度处于180°～240°的角度范围时，曲线B的充电力矩最小；当转子角度处于240°～360°的角度范围时，曲线A的充电力矩最小。基于此可以绘制得到图5中的曲线C，电机控制器可以按照曲线C进行充电。
由于第一相桥臂的中点连接外部充电设备，因此外部充电设备输入的电流可以从第一相桥臂的中点的引出线流入电机的第一绕组电感，然后从电机的第二绕组电感或者第三绕组电感流出，流向第二相桥臂或者第三相桥臂。因此，电机控制器可以先确定电机的转子角度处于的位置区间，然后根据电机的转子角度处于的位置区间，控制第二相桥臂或者第三相桥臂导通，使得电流通过导通的第二相桥臂或者第三相桥臂流向车端动力电池。
在一实施方式中，根据电机的转子角度处于的位置区间，控制第二相桥臂或第三相桥臂导通，可以包括：
若电机的转子角度处于第一位置区间或第三位置区间，则控制第三相桥臂的上桥臂导通；若电机的转子角度处于第二位置区间或第四位置区间，则控制第二相桥臂的上桥臂导通；其中，第一位置区间的角度范围<第二位置区间的角度范围<第三置区间的角度范围<第四位置区间的角度范围。
在本申请实施例中，电机控制器存储有第一位置区间的角度范围、第二位置区间的角度范围、第三位置区间的角度范围和第四位置区间的角度范围，其中，第一位置区间的角度范围<第二位置区间的角度范围<第三置区间的角度范围<第四位置区间的角度范围。
根据图5中曲线C表示的充电力矩与转子角度的关系，第一位置区间的角度范围可以配置为[0～120°)，第二位置区间的角度范围可以配置为[120°～180°)，第三位置区间的角度范围可以配置为[180°～240°)，第四位置区间的角度范围可以配置为[240°～360°)。
如果电机的转子角度处于第一位置区间或者第三位置区间，则电机控制器可以控制第三相桥臂的上桥臂导通，即控制第五场效应管WH闭合；如果电机的转子角度处于第二位置区间或者第四位置区间，则电机控制器可以控制第二相桥臂的上桥臂导通，即控制第三场效应管VH闭合。
在一种示例中，假设电机的转子角度为45°，则可以确定电机的转子角度处于第一位置区间，此时电机控制器可以控制第五场效应管WH闭合，以导通第三相桥臂的上桥臂。
在一种示例中，假设电机的转子角度为130°，则可以确定电机的转子角度处于第二位置区间，此时电机控制器可以控制第三场效应管VH闭合，以导通第二相桥臂的上桥臂。
在一种示例中，假设电机的转子角度为210°，则可以确定电机的转子角度处于第三位置区间，此时电机控制器可以控制第五场效应管WH闭合，以导通第三相桥臂的上桥臂。
在一种示例中，假设电机的转子角度为270°，则可以确定电机的转子角度处于第四位置区间，此时电机控制器可以控制第三场效应管VH闭合，以导通第二相桥臂的上桥臂。
图6是U进V出的充电电流路径示意图。如图6所示，当第二相桥臂的上桥臂导通时，充电桩输入的电流从第一绕组电感(U相绕组电感)流入电机，从第二绕组电感(V相绕组电感)流出电机，电流沿着第二相桥臂的上桥臂流向车端动力电池，最终流回充电桩。
图7是U进W出的充电电流路径示意图。如图7所示，当第三相桥臂的上桥臂导通时，充电桩输入的电流从第一绕组电感(U相绕组电感)流入电机，从第三绕组电感(W相绕组电感)流出电机，电流沿着第三相桥臂的上桥臂流向车端动力电池，最终流回充电桩。
S212，检测外部充电设备输入电机的电流。
当充电桩发生故障或紧急停止情况时，在车端未响应前，充电桩输出电流迅速降低到0A，由于车端无法有效控制电流缓慢变化，因此此时扭矩也会突变为0Nm，扭矩的突变会导致转速波动，导致整车出现抖动。
为了抑制外部充电设备急停而导致力矩突变引起的转速波动，本申请可以通过电机控制器在升压充电过程中实时检测外部充电设备输入电机的电流，以便于快速识别外部充电设备停止的情况。
S213，当检测到外部充电设备输入电机的电流发生突变时，控制车端动力电池为电机供电。
当检测到外部充电设备输入电机的电流发生突变时，说明外部充电设备发生故障或紧急停止情况，例如可能是用户采用App(Application，应用程序)控制外部充电设备停止，或者外部充电设备的急停按钮被按下。
由于电机此时没有外部充电设备的电流供给，为了避免电流的迅速变化而导致电机的输出扭矩的突变情况发生，此时电机控制器可以控制车端动力电池为电机供电。
在一实施方式中，可以通过以下方式检测到外部充电设备输入电机的电流发生突变：
在升压充电过程中，确定外部充电设备输入电机的电流的电流斜率；若电流斜率的绝对值大于电流突变阈值，则确定外部充电设备输入电机的电流发生突变。
在本申请实施例中，电机控制器在升压充电过程中可以实时检测外部充电设备输入电机的电流，然后依据在单位时间内检测得到的电流变化量，确定外部充电设备输入电机的电流的电流斜率。
电机控制器可以将电流斜率的绝对值与电流突变阈值进行比较。如果电流斜率的绝对值大于电流突变阈值，则可以确定外部充电设备输入电机的电流发生突变；如果电流斜率的绝对值小于或等于电流突变阈值，则可以确定外部充电设备输入电机的电流未发生突变。
在一种示例中，假设电流突变阈值为100A/s，外部充电设备输入电机的电流在1秒内从200A变化到80A，则可以确定外部充电设备输入电机的电流的电流斜率为-120A/s，由于电流斜率的绝对值大于电流突变阈值，因此可以确定外部充电设备输入电机的电流发生突变。
在另一种示例中，假设电流突变阈值为100A/s，外部充电设备输入电机的电流在1秒内从200A变化到150A，则可以确定外部充电设备输入电机的电流的电流斜率为-50A/s，由于电流斜率的绝对值小于电流突变阈值，因此可以确定外部充电设备输入电机的电流未发生突变。
在一实施方式中，当检测到外部充电设备输入电机的电流发生突变时，控制车端动力电池为电机供电，可以包括：
当检测到外部充电设备输入电机的电流发生突变时，确定电机的电流流向；根据电机的电流流向，改变三相桥臂电路的相桥臂的导通位置，控制车端动力电池通过三相桥臂电路为电机供电。
当检测到外部充电设备输入电机的电流发生突变时，说明外部充电设备发生故障或紧急停止情况，此时电机控制器可以检测当前逆变器的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)开关方式，来确定当前电机的充电相位，即确定当前电机的电流流向。
由于电机的绕组电感此时没有外部充电设备的电流供给，为了避免电流的迅速变化而导致电机的输出扭矩的突变情况发生，本申请可以根据电机的电流流向，改变三相桥臂电路的相桥臂的导通位置，从而控制车端动力电池通过三相桥臂电路为电机的绕组电感提供电能。
例如，电机控制器可以根据电机的电流流向，改变逆变器的PWM开关方式来改变三相桥臂电路的相桥臂的导通位置，使得车端动力电池输入的电流可以通过三相桥臂电路中处于导通状态的相桥臂流入电机的绕组电感，从而为电机的绕组电感提供电能，实现取电续流，可以有效抑制外部充电设备急停而导致力矩突变引起的转速波动。
在一实施方式中，根据电机的电流流向，改变三相桥臂电路的相桥臂的导通位置，可以包括：
若电流从第一绕组电感中流入，且从第二绕组电感中流出，则断开第二相桥臂的上桥臂，并导通第三相桥臂的上桥臂和第二相桥臂的下桥臂；或，若电流从第一绕组电感中流入，且从第三绕组电感中流出，则断开第三相桥臂的上桥臂，并导通第二相桥臂的上桥臂和第三相桥臂的下桥臂。
在一种示例中，如图6所示，电流从第一绕组电感(U相绕组电感)中流入，从第二绕组电感(V相绕组电感)中流出，此时电机控制器可以通过关断第三场效应管VH，来断开第二相桥臂的上桥臂，并且可以通过闭合第五场效应管WH和第四场效应管VL，来导通第三相桥臂的上桥臂与第二相桥臂的下桥臂进行续流，以保持取电前后的电流矢量角变化较小。
图8是W进V出的取电电流路径示意图。如图8所示，当断开第二相桥臂的上桥臂，并导通第三相桥臂的上桥臂和第二相桥臂的下桥臂时，车端动力电池输入的电流通过第三相桥臂的上桥臂流入电机的第三绕组电感(W相绕组电感)，然后从电机的第二绕组电感(V相绕组电感)流出，通过第二相桥臂的下桥臂流回车端动力电池，从而实现取电续流，可以有效抑制外部充电设备急停而导致力矩突变引起的转速波动。
在另一种示例中，如图7所示，电流从第一绕组电感(U相绕组电感)中流入，从第三绕组电感(W相绕组电感)中流出，此时电机控制器可以通过关断第五场效应管WH，来断开第三相桥臂的上桥臂，并且可以通过闭合第六场效应管WL和第三场效应管VH，来导通第二相桥臂的上桥臂与第三相桥臂的下桥臂进行续流，以保持取电前后的电流矢量角变化较小。
图9是V进W出的取电电流路径示意图。如图9所示，当断开第三相桥臂的上桥臂，并导通第二相桥臂的上桥臂和第三相桥臂的下桥臂时，车端动力电池输入的电流通过第二相桥臂的上桥臂流入电机的第二绕组电感(V相绕组电感)，然后从电机的第三绕组电感(W相绕组电感)流出，通过第三相桥臂的下桥臂流回车端动力电池，从而实现取电续流，可以有效抑制外部充电设备急停而导致力矩突变引起的转速波动。
在取电续流时，由于此时的车端动力电池的电压高于充电桩输出电压，如果直接导通第一相桥臂的上桥臂，车端动力电池与充电桩容易直连。基于IL＝C*du/dt可知，当du比较大，dt比较小时，从车端动力电池流入充电桩的电流IL会非常大，尖峰电流会触发过流保护，严重时会导致整车无法输出动力，需要重新休眠方可进入启动，影响用户的充电体验。此外，尖峰电流也会对功率模块产生损伤。而本申请提供的方案，车端动力电池与充电桩之间串联有电机的绕组电感，虽然存在较大压差，但是由于绕组电感的缓冲作用，因此在取电瞬间并不会出现较大的尖峰电流，从而可以避免取电过程中过流现象的发生。
在一实施方式中，改变三相桥臂电路的相桥臂的导通位置，控制车端动力电池通过三相桥臂电路为电机供电之后，该方法还可以包括：对电机的转速进行闭环控制。
在改变三相桥臂电路的相桥臂的导通位置之后，电机控制器可以采样当前电机的转速，通过闭环控制输出PWM，可以实现电机的电流的精准控制，从而可以有效抑制电机的转速的波动。
在一实施方式中，对电机的转速进行闭环控制，可以包括：
对电机的转速进行比例积分PI(Proportion-Integral，比例-积分)处理，得到指令电流；根据指令电流，控制电机的电流逐渐减小。
其中，闭环控制是根据控制对象输出反馈来进行校正的控制方式，它是在测量出实际与计划发生偏差时，按照定额或标准来进行纠正。PI是一种闭环控制算法，可以有效地纠正被控制对象的偏差，从而使其达到一个稳定的状态。
在本申请实施例中，电机控制器可以将采样得到的当前电机的转速作为控制系统的外环，对转速进行PI处理，得到指令电流，然后根据指令电流，对电机的电流进行闭环控制，从而通过控制电机的电流逐渐减小，来控制电机的转速逐渐降低到零，可以有效抑制电机的转速的波动。
图10是转速闭环控制框图。其中，n为转速，K1为转速环比例系数，Iref为给定电流，Kp为电流环比例系数，Ki为电流环积分系数，s为积分，d为占空比，K为延迟环节比例系数，Ti为延迟环节时间常数，U为输出电压，L为等效电感，R为等效电阻，Ifb为反馈电流。
如图10所示，电机控制器采样当前电机的转速n，将转速n输入到PI控制器1，PI控制器1根据转速n和转速环比例系数K1，处理得到的指令电流为n*K1，指令电流即是给定电流Iref；此时电机控制器可以采样当前电机的电流I0，将给定电流Iref和当前电机的电流I0输入到PI控制器2，PI控制器2根据给定电流Iref和当前电机的电流I0，处理得到的电流偏差为Iref-I0；电机控制器可以将电流偏差输入到PI控制器3，PI控制器3根据电流偏差、电流环比例系数Kp、电流环积分系数Ki和积分s，处理得到占空比d；电机控制器可以将占空比d输入到PI控制器4，PI控制器4根据占空比d、延迟环节比例系数K、延迟环节时间常数Ti和积分s，处理得到输出电压U；电机控制器可以将输出电压U输入到PI控制器5，PI控制器5根据输出电压U、积分s、等效电感L和等效电阻R，处理得到反馈电流Ifb1；电机控制器可以将反馈电流Ifb1返回到PI控制器2，按照上述步骤循环处理，依次得到反馈电流Ifb2、Ifb3、……Ifbn。其中，n为大于3的整数。
可见，PI控制器的功能在于转化，将给定电流Iref和反馈电流Ifb的差值转化为下一个PI控制器的指令值，该指令被后面的PI控制器处理，可以减小给定电流Iref和反馈电流Ifb之间的差值，因而控制系统能够按照最初的给定电流Iref运行。
其中，占空比d是指相桥臂开启的时间与相桥臂关闭的时间之比，占空比d也可以称为占空系数，表示为导通时间的百分比。示例性地，占空比d为60％，表示在60％的时间内相桥臂处于导通状态，在40％的时间内相桥臂处于断开状态。
其中，输出电压U是指车端动力电池通过PWM斩波之后的电压，其作用在电机的绕组电感上，从而电机的绕组电感产生反馈电流Ifb。
其中，I0>Ifb1>Ifb3>……>Ifbn>Iref，因此本申请通过控制电机的电流逐渐减小，来控制电机的转速逐渐降低到零，从而抑制电机的转速的波动。
从该示例可以看出，本申请提供的方案，当检测到外部充电设备接入车辆进行充电时，获取车辆的电机的转子角度，然后根据电机的转子角度，控制电机控制器的三相桥臂电路导通预设相桥臂，利用导通的相桥臂将外部充电设备输入的电压进行升压后为车端动力电池充电，在升压充电过程中，检测外部充电设备输入电机的电流，当检测到外部充电设备输入电机的电流发生突变时，控制车端动力电池为电机供电。本申请基于电机的转子角度进行充电，可以大大减小充电时产生的力矩，从而减小车辆充电时产生的抖动。进一步的，通过在升压充电过程中检测到外部充电设备的电流发生突变时，迅速从车端动力电池取电进行防抖，可以有效抑制外部充电设备急停而导致力矩突变引起的转速波动，能够进一步防止车辆充电过程的整车抖动，提升用户充电体验。
进一步的，本申请通过对电机的转速进行闭环控制，可以有效抑制外部充电设备急停而导致力矩突变引起的转速波动，能够大大减缓充电过程的整车抖动。
与前述应用功能实现方法实施例相对应，本申请还提供了一种充电电路、电动车辆、计算机可读存储介质及相应的示例。
图11是本申请实施例示出的充电电路的结构示意图。
参见图11，本申请提供的一种充电电路，该充电电路可以包括电机1101和电机控制器1102。
电机1101，用于与外部充电设备连接以进行充电。
电机控制器1102，用于当检测到外部充电设备接入车辆进行充电时，获取车辆的电机1101的转子角度；根据电机1101的转子角度，控制电机控制器1102的三相桥臂电路导通预设相桥臂，利用导通的相桥臂将外部充电设备输入的电压进行升压后为车端动力电池充电。
电机控制器1102，还用于检测外部充电设备输入电机1101的电流；当检测到外部充电设备输入电机1101的电流发生突变时，控制车端动力电池为电机1101供电。
图12是电机控制器的结构示意图，电机控制器1102可以包括：位置区间确定模块1201、充电相位选择模块1202、电流流向确定模块1203、取电防抖模块1204。
在一实施方式中，三相桥臂电路包括第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂，第一相桥臂与外部充电设备连接。
位置区间确定模块1201，用于确定电机1101的转子角度处于的位置区间；
充电相位选择模块1202，用于根据电机1101的转子角度处于的位置区间，控制第二相桥臂或第三相桥臂导通。
在一实施方式中，充电相位选择模块1202可以包括：
第一充电相位选择子模块，用于若电机1101的转子角度处于第一位置区间或第三位置区间，则控制第三相桥臂的上桥臂导通；
第二充电相位选择子模块，用于若电机1101的转子角度处于第二位置区间或第四位置区间，则控制第二相桥臂的上桥臂导通；
其中，第一位置区间的角度范围<第二位置区间的角度范围<第三置区间的角度范围<第四位置区间的角度范围。
电流流向确定模块1203，用于当检测到外部充电设备输入电机1101的电流发生突变时，确定电机1101的电流流向；
取电防抖模块1204，用于根据电机1101的电流流向，改变三相桥臂电路的相桥臂的导通位置，控制车端动力电池通过三相桥臂电路为电机1101供电。
在一实施方式中，电机1101包括绕组电感，绕组电感包括与第一相桥臂连接的第一绕组电感、与第二相桥臂连接的第二绕组电感以及与第三相桥臂连接的第三绕组电感；取电防抖模块1204可以包括：
第一取电防抖子模块，用于若电流从第一绕组电感中流入，且从第二绕组电感中流出，则断开第二相桥臂的上桥臂，并导通第三相桥臂的上桥臂和第二相桥臂的下桥臂；或，
第二取电防抖子模块，用于若电流从第一绕组电感中流入，且从第三绕组电感中流出，则断开第三相桥臂的上桥臂，并导通第二相桥臂的上桥臂和第三相桥臂的下桥臂。
在一实施方式中，可以通过以下子模块检测到外部充电设备输入电机1101的电流发生突变：
电流斜率确定子模块，用于在升压充电过程中，确定外部充电设备输入电机1101的电流的电流斜率；
电流突变确定子模块，用于若电流斜率的绝对值大于电流突变阈值，则确定外部充电设备输入电机1101的电流发生突变。
同时参阅图12，在一实施方式中，电机控制器还可以包括：转速控制模块1205。
转速控制模块1205，用于在改变三相桥臂电路的相桥臂的导通位置之后，对电机1101的转速进行闭环控制。
在一实施方式中，转速控制模块1205可以包括：
转速处理子模块，用于对电机1101的转速进行比例积分PI处理，得到指令电流；
电流控制子模块，用于根据指令电流，控制电机1101的电流逐渐减小。
从该示例可以看出，本申请提供的方案，当检测到外部充电设备接入车辆进行充电时，获取车辆的电机的转子角度，然后根据电机的转子角度，控制电机控制器的三相桥臂电路导通预设相桥臂，利用导通的相桥臂将外部充电设备输入的电压进行升压后为车端动力电池充电。本申请基于电机的转子角度进行充电，可以大大减小充电时产生的力矩，从而减小车辆充电时产生的抖动，提升用户充电体验。
进一步的，通过检测外部充电设备输入电机的电流，当检测到外部充电设备输入电机的电流发生突变时，控制车端动力电池为电机供电。本申请通过在升压充电过程中检测到外部充电设备的电流发生突变时，迅速从车端动力电池取电进行防抖，可以有效抑制外部充电设备急停而导致力矩突变引起的转速波动，能够进一步防止车辆充电过程的整车抖动。
关于上述实施例中的装置，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，此处将不再做详细阐述说明。
此外，本申请实施例还提供一种电动车辆，电动车辆包括：车端动力电池，以及如上述的充电电路。
另外，根据本申请的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本申请的上述方法中部分或全部步骤的计算机程序代码指令。
或者，本申请还可以实施为一种计算机可读存储介质(或非暂时性机器可读存储介质或机器可读存储介质)，其上存储有可执行代码(或计算机程序或计算机指令代码)，当可执行代码(或计算机程序或计算机指令代码)被车辆的电机控制器执行时，使电机控制器执行根据本申请的上述方法的各个步骤的部分或全部。
以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (11)

1.一种充电电路控制方法，其特征在于，包括：
当检测到外部充电设备接入车辆进行充电时，获取所述车辆的电机的转子角度；
根据所述电机的转子角度，控制电机控制器的三相桥臂电路导通预设相桥臂，利用导通的相桥臂将所述外部充电设备输入的电压进行升压后为车端动力电池充电；
所述方法还包括：
检测所述外部充电设备输入所述电机的电流；
当检测到所述外部充电设备输入所述电机的电流发生突变时，控制所述车端动力电池为所述电机供电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述三相桥臂电路包括第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂，所述第一相桥臂与所述外部充电设备连接；
所述根据所述电机的转子角度，控制电机控制器的三相桥臂电路导通预设相桥臂，包括：
确定所述电机的转子角度处于的位置区间；
根据所述电机的转子角度处于的位置区间，控制所述第二相桥臂或所述第三相桥臂导通。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述电机的转子角度处于的位置区间，控制所述第二相桥臂或所述第三相桥臂导通，包括：
若所述电机的转子角度处于第一位置区间或第三位置区间，则控制所述第三相桥臂的上桥臂导通；
若所述电机的转子角度处于第二位置区间或第四位置区间，则控制所述第二相桥臂的上桥臂导通；
其中，所述第一位置区间的角度范围<所述第二位置区间的角度范围<所述第三置区间的角度范围<所述第四位置区间的角度范围。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当检测到所述外部充电设备输入所述电机的电流发生突变时，控制所述车端动力电池为所述电机供电，包括：
当检测到所述外部充电设备输入所述电机的电流发生突变时，确定所述电机的电流流向；
根据所述电机的电流流向，改变所述三相桥臂电路的相桥臂的导通位置，控制所述车端动力电池通过所述三相桥臂电路为所述电机供电。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
所述三相桥臂电路包括第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂，所述第一相桥臂与所述外部充电设备连接；
所述电机包括绕组电感，所述绕组电感包括与所述第一相桥臂连接的第一绕组电感、与所述第二相桥臂连接的第二绕组电感以及与所述第三相桥臂连接的第三绕组电感；
所述根据所述电机的电流流向，改变所述三相桥臂电路的相桥臂的导通位置，包括：
若电流从所述第一绕组电感中流入，且从所述第二绕组电感中流出，则断开所述第二相桥臂的上桥臂，并导通所述第三相桥臂的上桥臂和所述第二相桥臂的下桥臂；或，
若电流从所述第一绕组电感中流入，且从所述第三绕组电感中流出，则断开所述第三相桥臂的上桥臂，并导通所述第二相桥臂的上桥臂和所述第三相桥臂的下桥臂。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下方式检测到所述外部充电设备输入所述电机的电流发生突变：
在升压充电过程中，确定所述外部充电设备输入所述电机的电流的电流斜率；
若所述电流斜率的绝对值大于电流突变阈值，则确定所述外部充电设备输入所述电机的电流发生突变。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述电机的电流流向，改变所述三相桥臂电路的相桥臂的导通位置，控制所述车端动力电池通过所述三相桥臂电路为所述电机供电之后，还包括：
对所述电机的转速进行闭环控制。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对所述电机的转速进行闭环控制，包括：
对所述电机的转速进行比例积分PI处理，得到指令电流；
根据所述指令电流，控制所述电机的电流逐渐减小。
9.一种充电电路，其特征在于，所述充电电路包括电机和电机控制器，
所述电机，用于与外部充电设备连接以进行充电；
所述电机控制器，用于当检测到外部充电设备接入车辆进行充电时，获取所述车辆的电机的转子角度；根据所述电机的转子角度，控制所述电机控制器的三相桥臂电路导通预设相桥臂，利用导通的相桥臂将所述外部充电设备输入的电压进行升压后为车端动力电池充电；
所述电机控制器还用于检测所述外部充电设备输入所述电机的电流；当检测到所述外部充电设备输入所述电机的电流发生突变时，控制所述车端动力电池为所述电机供电。
10.一种电动车辆，其特征在于，所述电动车辆包括：车端动力电池，以及如权利要求9所述的充电电路。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被车辆的电机控制器执行时，使所述电机控制器执行如权利要求1-8中任一项所述的控制方法。
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