CN215452563U - 车辆的交直流充电控制系统及具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆的交直流充电控制系统及具有其的车辆。交直流充电控制系统包括：逆变电路，具有A相、B相、C相接点；电机，电机一端分别连接逆变电路的A相、B相、C相接点，另一端共接引出N线；交流充电件，交流充电件的低压端与C相接点相连，高压端与电机的N线相连；直流充电件，直流充电件的负极端与逆变电路的负极汇流端相连，正极端与电机的N线相连；并联在直流充电件上的第一储能模块；第一继电器，第一继电器串联连接在C相接点和电机之间；控制器，使交直流充电控制系统在交流充电模式和直流充电模式之间切换。本实用新型的系统，可以直流充电和交流充电，并且能缩小电感体积，降低成本。

Description

车辆的交直流充电控制系统及具有其的车辆

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术领域，特别涉及一种车辆的交直流充电控制系统及具有其的车辆。

背景技术

当前新能源汽车充电技术包括交流慢充和直流快充，交流快充一般使用交流充电机，直流慢充使用直流充电机，行业当前多使用两个不同的零部件来完成这两个功能。

在现有的方案中，存在一种方案，即使用单独的交流充电机和单独的直流充电机。此方案需要存在两个零部件，在原材料成本上涨的压力下，此方案会增加过多成本。

在现有的方案中，也存在另一种方案，即通过使用双向逆变电机控制器同时实现交流充电与直流充电。该方案虽然利用的电机控制器中的IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)来做交流充电，节约了一部分零部件，降低了成本，但是由于同时兼顾的大功率三相交流充电，导致电感选型增加，体积很大，整个零部件体积与质量在市场并不具备竞争优势。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种车辆的交直流充电控制系统，将直流充电与交流充电部件集成在一起，不仅降低成本，而且减小电感选型体积。

本实用新型还旨在提出一种具有上述交直流充电控制系统的车辆。

根据本实用新型实施例的车辆的交直流充电控制系统，包括：与车辆的动力电池并联的逆变电路，所述逆变电路具有A相接点、B相接点和C相接点；电机，所述电机的一端分别连接至所述逆变电路的所述A相接点、B相接点和C相接点，所述电机的另一端共接引出N线；交流充电件，所述交流充电件的低压端与所述C相接点相连，所述交流充电件的高压端与所述电机的N线相连，所述交流充电件用于在与交流供电设备相接时接收其输入的交流电；直流充电件，所述直流充电件的负极端与所述逆变电路的负极汇流端相连，所述直流充电件的正极端与所述电机的N线相连，所述直流充电件用于在与直流供电设备相接时接收其输入的直流电；第一储能模块，所述第一储能模块的第一端与所述直流充电件的正极端连接，所述第一储能模块的第二端与所述直流充电件的负极端连接；第一继电器，所述第一继电器串联连接在所述C相接点和所述电机之间；控制器，所述控制器分别与所述逆变电路、所述交流充电件、所述直流充电件和所述第一继电器相连，所述控制器可切换所述逆变电路的导通方式以及控制所述第一继电器、所述交流充电件、所述直流充电件的通断，以使所述交直流充电控制系统在交流充电模式和直流充电模式之间切换。

根据本实用新型实施例的交直流充电控制系统，在逆变电路、电机上连接了交流充电件、直流充电件后，利用第一继电器切换不同模式下电机是否与逆变电路的C相接点连接，在直流充电时以第一储能模块、电机的电感、逆变电路构成电机升压直流充电回路，在交流充电时以电机的B相A相两相电感与电网、逆变电路构成可控整流电路。这样基于电机直流升压充电的架构，通过增加部分交流充电机原有的零部件，不仅实现了单一零部件可以直流充电，也可以交流充电的功能，并且利用电机的电感代替原有的储能电感，缩小了电感体积，降低了成本。

在一些实施例中，所述逆变电路包括：多个桥臂，所述多个桥臂的第一端共接形成所述逆变电路的正极汇流端，所述多个桥臂的第二端共接形成所述逆变电路的负极汇流端；其中，每个所述桥臂包括串联连接的上桥臂开关管和下桥臂开关管。

具体地，所述桥臂为三个且分别为第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂，所述第一桥臂的所述上桥臂开关管和下桥臂开关管相连处构成所述A相接点，所述第二桥臂的所述上桥臂开关管和下桥臂开关管相连处构成所述B相接点，所述第三桥臂的所述上桥臂开关管和下桥臂开关管相连处构成所述C相接点。

在一些实施例中，所述交流充电件包括：交流充电接口，所述交流充电接口用于与所述交流供电设备相连，所述交流充电接口的负极端与所述C相接点相连，所述交流充电接口的正极端与所述电机的N线相连；第二继电器，所述第二继电器串联连接在所述交流充电接口的负极端、所述交流充电接口的正极端的至少一个上，以控制所述交流充电件的通断。

具体地，所述交流充电件还包括：与所述交流充电接口相并联的第二储能模块；串联在所述交流充电接口的正极端的第一滤波模块，所述第一滤波模块的一端与所述第二储能模块相连，所述第一滤波模块的另一端通过所述第二继电器与所述电机的N线相连。

在一些实施例中，交直流充电控制系统还包括：调压电路，所述动力电池的正极通过第三继电器连接所述逆变电路的正极汇流端，所述动力电池的负极通过第四继电器连接所述逆变电路的负极汇流端，所述调压电路包括：升降压电容，所述升降压电容的第一端通过第五继电器连接所述动力电池的正极，所述升降压电容的第二端通过所述第四继电器连接所述动力电池的负极，且在所述第四继电器、所述第五继电器导通时与所述动力电池并联；工频桥臂，所述工频桥臂的第一端通过所述第三继电器连接所述动力电池的正极；所述工频桥臂的第二端通过所述第四继电器连接所述动力电池的负极；升降压电感，所述升降压电感的第一端与所述升降压电容的第一端相连，所述升降压电感的第二端连接在所述工频桥臂的中点。

进一步地，交直流充电控制系统还包括：分流导线，所述分流导线的一端与所述直流充电件的正极端相连，所述分流导线的另一端连接至所述升降压电容的第一端。

在一些具体实施例中，所述直流充电件包括：直流充电接口，所述直流充电接口用于与所述直流供电设备相连，所述直流充电接口的正极端与所述电机的N线相连，所述直流充电接口的负极端与所述逆变电路的负极汇流端相连；与所述直流充电接口相并联的第一储能模块；第六继电器，所述第六继电器的第一端与所述电机的N线连接，所述第六继电器的第二端与所述直流充电接口的正极、所述第一储能模块的第一端连接；第七继电器，所述第七继电器的第一端与所述直流充电接口的负极端连接，且所述第七继电器的第二端与所述第一储能模块的第二端连接；第八继电器，所述第八继电器串联在所述直流充电接口的正极端上，且所述第八继电器位于所述第一储能模块和所述分流导线之间。

具体地，在所述直流充电模式下，所述控制器控制所述第三继电器、所述第四继电器、第一继电器、第六继电器、第七继电器、第八继电器吸合，且断开所述第五继电器和所述交流充电件；

在所述交流充电模式下，所述控制器控制所述第四继电器、所述第五继电器吸合，导流所述交流充电件，且断开所述第三继电器、所述第一继电器、第六继电器和所述第七继电器。

进一步地，所述交直流充电控制系统还包括：低温直流充电模式和低温行驶模式，

在所述低温直流充电模式下，所述控制器控制所述第三继电器、所述第四继电器、所述第一继电器、所述第六继电器、所述第七继电器吸合，且断开所述第五继电器、所述交流充电件及所述第八继电器；

在所述低温行驶模式下，所述控制器控制所述第三继电器、所述第四继电器、所述第一继电器吸合，且断开所述交流充电件、所述第五继电器、所述第六继电器、所述第七继电器和所述第八继电器。

根据本实用新型实施例的车辆，包括根据本实用新型上述实施例所述的车辆的交直流充电控制系统。

根据本实用新型实施例的车辆，通过设置交直流充电控制系统，不仅可以交流充电、直流充电，而且利用电机电感作为储能电感，有利于减少储能电感体积和重量。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例的交直流充电控制系统的架构图。

图2为本实用新型的实施例1的交直流充电控制系统的结构示意图。

图3为本实用新型的实施例2的交直流充电控制系统的结构示意图。

图4为本实用新型的实施例3的交直流充电控制系统的结构示意图。

图5.1是实施例3的交直流充电控制系统在交流充电时于正半周期升压时的电流流向示意图。

图5.2是实施例3的交直流充电控制系统在交流充电时于正半周期电压升至目标值时的电流流向示意图。

图5.3是实施例3的交直流充电控制系统在交流充电时于负半周期升压时的电流流向示意图。

图5.4是实施例3的交直流充电控制系统在交流充电时于负半周期电压升至目标值时的电流流向示意图。

图6.1是实施例3的交直流充电控制系统在直流充电时的一个电流流向示意图。

图6.2是实施例3的交直流充电控制系统在直流充电时的另一个电流流向示意图。

图7是实施例3的交直流充电控制系统在边驱动边加热的电流流向示意图。

附图标记：

交直流充电控制系统10、

逆变电路100、桥臂1、第一桥臂11、第二桥臂12、第三桥臂13、

电机200、

交流充电件300、交流充电接口301、

直流充电件400、直流充电接口401、

调压电路500、升降压电容501、升降压电感502、第一开关管503、第二开关管504、

第一继电器601、第二继电器602、第三继电器603、第四继电器604、第五继电器605、第六继电器606、第七继电器607、第八继电器608、

第一储能模块701、第二储能模块702、第三储能模块703、第一滤波模块705、

控制器800、

分流导线901、

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的车辆的交直流充电控制系统10。

根据本实用新型实施例的车辆的交直流充电控制系统10，如图1所示，包括：逆变电路100、电机200、交流充电件300、直流充电件400、第一继电器601(如图中符号K4)、第一储能模块701(如图中符号C2)和控制器800。

如图2所示，逆变电路100与车辆的动力电池并联，逆变电路100具有A相接点、B相接点和C相接点。电机200的一端分别连接至逆变电路100的A相接点、B相接点和C相接点，电机200的另一端共接引出N线。

交流充电件300的低压端与C相接点相连，交流充电件300的高压端与电机200的N线相连，交流充电件300用于在与交流供电设备相接时接收其输入的交流电。第一继电器601串联连接在C相接点和电机200之间。

直流充电件400的负极端与逆变电路100的负极汇流端相连，直流充电件400的正极端与电机200的N线相连，直流充电件400用于在与直流供电设备相接时接收其输入的直流电。

第一储能模块701与直流充电件400相并联。第一储能模块701的第一端与直流充电件400的正极端连接，第一储能模块701的第二端与直流充电件400的负极端连接。

如图1所示，控制器800分别与逆变电路100、交流充电件300、直流充电件400和第一继电器601相连，控制器800可切换逆变电路100的导通方式，控制器800可控制第一继电器601、交流充电件300、直流充电件400的通断，以使交直流充电控制系统10在交流充电模式和直流充电模式之间切换。

本实用新型上述方案，提供了一种可直流充电可交流充电的拓扑，以图2所示的拓扑结构为例，这种交直流充电控制系统10具有直流充电模式和交流充电模式，该系统可以通过控制器800在直流充电模式和交流充电模式之间切换。当然，在本申请的方案中交直流充电控制系统10除了这两种工作模式，也可以包括其他工作模式以切换，这里不限。

其中，当有直流供电设备接到直流充电件400上时，认为用户存在直流充电需求，此时控制器800控制逆变电路100、交流充电件300、直流充电件400和第一继电器601动作，进入直流充电模式。当有交流供电设备接到交流充电件300上时，认为用户存在交流充电需求，此时控制器800控制逆变电路100、交流充电件300、直流充电件400和第一继电器601动作，进入交流充电模式。这里，系统可以设置选择器，系统上是否有供电设备对接，可以通过人工设置选择器来设置。系统上是否有供电设备对接，也可以由交直流充电控制系统10检测获得，或者由其他电子模块检测获得，这里不作限制。

当进入直流充电模式时，控制器800控制第一继电器601闭合，并且控制直流充电件400导通，控制交流充电件300断开，利用第一储能模块701和电机200的电感以及逆变电路100构成电机升压直流充电回路。

当进入交流充电模式时，控制器800控制第一继电器601断开，并且控制直流充电件400断开，控制交流充电件300导通，利用电机400的B相A相两相电感与电网、逆变电路100构成可控整流电路。

通过上述方案拓扑，既可以实现大功率直流充电，也可以实现小功率交流充电，提高器件的复用率，减少了相关零部件，降低了成本。

根据本实用新型实施例的交直流充电控制系统10，在逆变电路100、电机200上连接了交流充电件300、直流充电件400后，利用第一继电器601切换不同模式下电机200是否与逆变电路100的C相接点连接，在直流充电时以第一储能模块701、电机200的电感、逆变电路100构成电机升压直流充电回路，在交流充电时以电机400的B相A相两相电感与电网、逆变电路100构成整流电路。这样基于电机直流升压充电的架构，通过增加部分交流充电机原有的零部件，不仅实现了单一零部件可以直流充电，也可以交流充电的功能，并且利用电机200的电感代替原有的储能电感，缩小了电感体积，降低了成本。

在一些实施例中，如图2-图4所示，逆变电路100包括：多个桥臂1，多个桥臂1的第一端共接形成逆变电路100的正极汇流端，多个桥臂1的第二端共接形成逆变电路100的负极汇流端。

其中，每个桥臂1包括串联连接的上桥臂开关管(如图2中符号VT3、VT5、VT7)和下桥臂开关管(如图2中符号VT4、VT6、VT8)。这样设置可以独立控制电机200每一相电感的连接情况，根据模式变化切换电流流动路径，非常简单、方便。

需要说明的是，逆变电路100的控制方式与相关技术中相同，为避免冗余，在此不做详细赘述。

具体地，上桥臂开关管和下桥臂开关管可选用IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)，它是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。

具体地，如图2-图4所示，桥臂1为三个且分别为第一桥臂11、第二桥臂12、第三桥臂13，第一桥臂11的上桥臂开关管(图2中符号VT3)和下桥臂开关管(图2中符号VT4)相连处构成A相接点，第二桥臂12的上桥臂开关管(图2中符号VT5)和下桥臂开关管(图2中符号VT6)相连处构成B相接点，第三桥臂13的上桥臂开关管(图2中符号VT7)和下桥臂开关管(图2中符号VT8)相连处构成C相接点。

当三个桥臂1的上桥臂开关管和下桥臂开关管均采用IGBT时，IGBT VT3、VT5、VT7的集电极连接动力电池的正极，IGBT VT4、VT6、VT8的发射极连接动力电池的负极。IGBTVT3的发射极连接IGBT VT4的集电极且构成A相接点(如图中A点所示)，IGBT VT5的发射极连接IGBT VT6的集电极且构成B相接点(如图中B点所示)，IGBT VT7的发射极连接IGBT VT8的集电极且构成C相接点(如图中C点所示)。

本申请的方案中，上桥臂开关管、下桥臂开关管可以不限于IGBT，也可用其他功率器件代替。

当然，在一般的动力电池上，其正极、负极会分别连接继电器(如图2中继电器K1、K2)，逆变电路100在与动力电池并联时，会通过上述两个继电器间接连接在动力电池上。可以理解的是，交直流充电控制系统10除了充电模式，也会有车辆行驶模式、静止模式等，在其他这些模式时可以通过断开继电器K1、K2，将动力电池与逆变电路100断开。

在一些实施例中，如图2-图4所示，交流充电件300包括：交流充电接口301和第二继电器602，交流充电接口301用于与交流供电设备相连，交流充电接口301的负极端与C相接点相连，交流充电接口301的正极端与电机200的N线相连。第二继电器602串联连接在交流充电接口301的负极端、交流充电接口301的正极端的至少一个上，以控制交流充电件300的通断。

第二继电器602用于控制交流充电接口301是否与逆变电路100、电机200接通，如此设置可非常简单地控制交流充电件300的导通与断开。

这里，第二继电器602可以在交流充电接口301的正极端设置(如在图中符号K8处)，可以以交流充电接口301的负极端设置(如在图中符号K5处)，或者第二继电器602为至少两个，使交流充电接口301的正极端、负极端上分别串接有第二继电器602。第二继电器602的具体数量可根据实际需要调整。

具体地，交流充电件300与交流供电设备相连后，经过电机200的滤波电感升压，并在升压后经过逆变电路100整流(交流转换为直流)，给动力电池充电。

在一些具体实施例中，如图3所示，交流充电件300还包括：第一滤波模块705(图中符号L1)、第二储能模块702(图中符号C4)，第二储能模块702与交流充电接口301相并联，第一滤波模块705串联在交流充电接口301的正极端上。其中，第一滤波模块705的一端与第二储能模块702相连，第一滤波模块705的另一端通过第二继电器602与电机200的N线相连。

可以理解的是，不同类型电机200的电感会存在电机感量的偏差，面临同一控制器800，在适配不同车型时交流充电功率需求不同的情况。为解决这一问题，如果再次重新开发，开发成本仍然较高。而本申请上述方案中，利用交流充电件300上设置的第一滤波模块705，可以调整第一滤波模块705，第二储能模块702和第二储能模块702在交流充电时组成储能滤波电路，辅助完成交流充电功能。

通过调整第一滤波模块705的感量大小，来适配各种车型，虽然增加了部件数量，但是此处第一滤波模块705可以选择体重和重量较小的电感，使增加的空间不多，仍能节约大量的开发与验证成本。

可选地，第一滤波模块705可选用至少一个电感L1，当电感L1为多个时可根据需要设置连接形式，这里不作限制。

可选地，第二储能模块702可选用至少一个电容C4，当电容C4为多个时可根据需要设置连接形式，这里不作限制。

在一些实施例中，如图4所示，交直流充电控制系统10还包括：调压电路500，用于调整充电电压。

可以理解的是，由于不同国家电网电压不同。当电压V高出动力电池的电压一定范围之后，相对电势很高，相当于短路，会烧毁相关零部件。而增设调压电路500，不仅能解决不同电网电压的充电安全问题，而且能实现多种其他功能，使零部件的集成度更高，功能集成度更高。

具体地，如图4所示，动力电池的正极连接有第三继电器603(如图4中符号K1)，动力电池的负极连接有第四继电器604(如图4中符号K2)。动力电池的正极通过第三继电器603连接逆变电路100的正极汇流端，动力电池的负极通过第四继电器604连接逆变电路100的负极汇流端。

调压电路500包括：升降压电容501(如图中符号C3)、升降压电感502(如图中符号L2)和工频桥臂。

升降压电容501的第一端通过第五继电器605连接动力电池的正极，升降压电容501的第二端通过第四继电器604连接动力电池的负极，且在第四继电器604、第五继电器605导通时升降压电容501与动力电池并联。工频桥臂(如图中符号VT1和VT2)的第一端通过第三继电器603连接动力电池的正极，工频桥臂的第二端通过第四继电器604连接动力电池的负极。升降压电感502的第一端与升降压电容501的第一端相连，升降压电感502的第二端连接在工频桥臂的中点。

应当理解的是，现有的直流充电桩，无法满足更高压(如800V)的整车快充，而800V车型需要快充时，一般是在充电桩和动力电池之间的正负母线增加一个可升压的DCDC或可双向升降压的DC/DC桥式电路，对于目前的升压充电电路需要单独增加DC/DC桥式电路以及相应的控制及检测电路等，增加了整车或充电桩的设计成本。

因此，本实用新型实施例可以侦测车辆充电方式，当车辆进行直流充电时，由于直流供电设备电压一般有限(例如470V)，当动力电池电压需要的电压(800V)高于直流供电设备电压时，需要先升压。

具体地，如图4所示，工频桥臂包括：第一开关管503(如图中符号VT1)和第二开关管504(如图中符号VT2)。第一开关管503的集电极与第三继电器603相连，第一开关管503的发射极与升降压电感502的第二端相连。第二开关管504的集电极与第一开关管503的发射极相连，第二开关管504的发射极与升降压电容501的第二端相连。

控制器800控制升降压电感502进行升压工作，控制第二开关管504(图中符号VT2)工作，并控制逆变电路100的每个桥臂的下桥臂开关管(即图4中下桥VT4、VT6、VT8)工作。也就是说，在连接直流供电设备后，先经过第一储能模块701和电机200的电感升压，升压后经过逆变电路100的下桥臂至调压电路500升压。然后经过逆变电路100的上桥臂，给动力电池充电。

可选地，升降压电容501可选用至少一个电容C3，当电容C3为多个时可根据需要设置连接形式，这里不作限制。

可选地，升降压电感502可选用至少一个电感L2，当电感L2为多个时可根据需要设置连接形式，这里不作限制。

进一步地，如图4所示，交直流充电控制系统10还包括：分流导线901，分流导线901的一端与直流充电件400的正极端相连，分流导线901的另一端连接至升降压电容501的第一端。也就是说，分流导线901将直流充电件400的正极端连接至调压电路500。当第五继电器605接通时，分流导线901将直流充电件400的正极端连接至动力电池的正极。

这样设置，在直流充电时，交直流充电控制系统10可选择至少两种流通路径将直流电充入动力电池。

在一些具体实施例中，如图4所示，直流充电件400包括：直流充电接口401、第六继电器606(如图中符号K6)、第七继电器607(如图中符号K7)和第八继电器608(如图中符号K9)。

直流充电接口401用于与直流供电设备相连，直流充电接口401的正极端与电机200的N线相连，直流充电接口401的负极端与逆变电路100的负极汇流端连接，第一储能模块701与直流充电接口401相并联。

第六继电器606的第一端与电机200的N线连接，第六继电器606的第二端与直流充电接口401的正极端、第一储能模块701的第一端连接。第七继电器607的第一端与直流充电接口401的负极端连接，第七继电器607的第二端与第一储能模块701的第二端连接。第八继电器608串联在直流充电接口401的正极端上，且第八继电器608位于第一储能模块701和分流导线901之间。

多个继电器的设置，可以让直流充电件400灵活选择流动路径，而且可以配合其他部件的状态切换，让交直流充电控制系统10具有更多工作模式。

具体地，在直流充电模式下，控制器800控制第三继电器603、第四继电器604、第一继电器601、第六继电器606、第七继电器607、第八继电器608吸合，且断开第五继电器605和交流充电件300。

在交流充电模式下，控制器800控制第四继电器604、第五继电器605吸合，导流交流充电件300，且断开第三继电器603、第一继电器601、第六继电器606和第七继电器607。

进一步地，交直流充电控制系统10还包括：低温直流充电模式和低温行驶模式。

在低温直流充电模式下，控制器800控制第三继电器603、第四继电器604、第一继电器601、第六继电器606、第七继电器607吸合，且断开第五继电器605、交流充电件300及第八继电器608。

在低温行驶模式下，控制器800控制第三继电器603、第四继电器604、第一继电器601吸合，且断开交流充电件300、第五继电器605、第六继电器606、第七继电器607和第八继电器608。

在一些实施例中，如图2所示，上述的车辆的交直流充电控制系统10，还包括第三储能模块703(如图中符号C1)。其中，第三储能模块703的两端分别与逆变电路100的正极汇流端、负极汇流端相连。第三储能模块703可选择至少一个电容C1，当电容C1为多个时可根据需要设置连接形式，这里不作限制。

应当理解的是，第三储能模块703可为DC-Link电容，可以对逆变电路100的输出电压进行平滑滤波，并且可以防止电压过冲和瞬时过电压对逆变电路中开关管(如IGBT)的影响。

当然，本申请的方案不限于上述方案，基于本申请可以延伸出其他拓扑结构，例如新增预充电路，或者将一个电容分解为两个电容等方案均应视为本实用新型保护范围。

本实用新型不仅适用于乘用车，可用于所有用到电池、电机、电控的行车工具。

综上，根据本实用新型实施例的交直流充电控制系统10，可以将直流充电部件、交流充电部件深度融合，从而能节约整体成本。通过部件的深度融合，实现多种功能，包括直流充电、交流充电、边充电边给电池振荡加热、边行车边对电池振荡加热等。

下面结合附图2-图7，描述三个具体实施例中交直流充电控制系统10的结构及在各模式下的控制方式。

实施例1

图2展示的是实施例1中交直流充电控制系统10的结构。

在实施例1中动力电池的正极连接继电器K1，负极连接继电器K2。交直流充电控制系统10包括电容C1、C2，IGBT VT3、VT4、VT5、VT6、VT7、VT8，电机200，继电器K4、K5、K6以及交流充电接口301、直流充电接口401，上述部件的连接方式如图2所示，这里不再赘述。

实施例1的交直流充电控制系统10具有直流充电模式和交流充电模式。

当交直流充电控制系统10(或者其他电子模块)检测到直流充电枪连接时，认为用户存在直流充电需求。此时控制器800控制方式如下：吸合继电器K1/K2/K4/K6/K7，断开继电器K5，利用升压电容C2、电机200的电感、IGBT VT3/VT4/VT5/VT6/VT7/VT8构成电机升压直流充电回路。

当交直流充电控制系统10(或者其他电子模块)检测到交流充电枪连接时，认为用户存在交流充电需求。此时控制器800控制方式如下：吸合继电器K1/K2/K5/K6，断开继电器K4/K7，利用IGBT VT3/VT4/VT5/VT6/VT7/VT8、电机200的B相A相的两相电感与电网构成交流可控整流电路，为动力电池进行交流充电。

实施例2

图3展示的是实施例2中交直流充电控制系统10的结构。实施例2中交直流充电控制系统10的结构与实施例1基本相同，所不同的是实施例2中新增了电感L1、电容C4以及继电器K7、K8。各部件的连接方式如图3所示，这里不再赘述。

实施例2的交直流充电控制系统10具有直流充电模式和交流充电模式。

当交直流充电控制系统10(或者其他电子模块)检测到直流充电枪连接时，认为用户存在直流充电需求。此时控制器800控制方式如下：吸合继电器K1/K2/K4/K6/K7，断开继电器K5/K8，利用升压电容C2、电机200的电感、IGBT VT3/VT4/VT5/VT6/VT7/VT8构成电机升压直流充电回路。

当交直流充电控制系统10(或者其他电子模块)检测到交流充电枪连接时，认为用户存在交流充电需求。此时控制器800控制方式如下：吸合继电器K1/K2/K5/K8，断开继电器K4/K6/K7，利用电机200的B相A相的两相电感与电网、电感L1、IGBT VT3/VT4/VT5/VT6/VT7/VT8构成交流可控整流电路，为动力电池进行交流充电。

实施例3

图4展示的是实施例3中交直流充电控制系统10的结构。实施例3中交直流充电控制系统10的结构与实施例2基本相同，所不同的是实施例3中新增了电感L2、电容C3、IGBTVT1/VT2以及继电器K3、K9。各部件的连接方式如图4所示，这里不再赘述。

也就是说，在图4中系统中示出了动力电池、继电器K1/K2/K3/K4/K5/K6/K7/K8/K9、电容C1/C2/C3/C4、电感L1/L2、IGBT模块VT1/VT2/VT3/VT4/VT5/VT6/VT7/VT8、电机200、直流充电接口401、交流充电接口301。

动力电池为高压电池，用于存储电能，为整车行驶提供能量。继电器K1，控制高压用电器与高压电池正极的连接；继电器K2，控制高压用电器与高压电池负极的连接；继电器K3，控制高压电池正极升压DC输入连接；继电器K4，在交流充电的时候，控制IGBT VT7/VT8与电机200的C相断开，其他工况，控制控制IGBT VT7/VT8与电机200的C相连接；继电器K5，交流充电时控制交流充电接口301零线与IGBT VT7/VT8连接；继电器K6，控制电机200的N线与电容C2正极连接；继电器K7，控制直流充电接口401负极与电容C2负极、电池负极连接；继电器K8，控制交流充电接口301火线与电机200的N线连接；继电器K9，控制直流充电接口401正极与升压电容C2连接。电感L1与C4，在交流充电时组成储能滤波电路，辅助完成交流充电功能；电感L2与C3，组成升压DC的储能电路；电容C1存储能量与吸收冲击电压电流；IGBT模块VT1/VT2/VT3/VT4/VT5/VT6/VT7/VT8，IGBT的开关将高压电池的直流电转换为交流电。

实施例3的交直流充电控制系统10具有直流充电模式、交流充电模式、低温直流充电模式和低温行驶模式。

当交直流充电控制系统10(或者其他电子模块)检测到交流充电枪连接时，认为用户存在交流充电需求。此时控制器800切换至直流充电模式，控制方式如下：吸合继电器K2/K3/K5/K8，断开继电器K1/K4/K6/K9/K7。

由于电网电流为交流电，充电可分为四个阶段，当电流在正半周时，电流从交流充电接口301火线流出，先经过C4与电机200的电感、电感L1构成的储能元件，经过电机200通过IGBT VT4/VT6流出，再经过IGBT VT8的续流二极管经过继电器K5流到交流充电接口301的零线，所述见图5.1，此时电路相当于一个升压电路。当电压达到目标值之后，IGBTVT4/VT6关闭，由于电感电流的方向是不变的，电流经过IGBT VT3/VT5的二极管流到IGBT VT1然后再经过继电器K3到高压电池，从电池负极到IGBT VT8到继电器K5到交流充电接口301的零线，所述见图5.2。

当电流在负半周时，电流从交流充电接口301零线流出，先经过继电器K5，IGBTVT8然后流出再经过IGBT VT4/VT6的续流二极管，再经过电机200的电感、继电器K8、电感L1、电容C4，构成升压电路，所述见图5.3，此时电路相当于一个升压电路。当电压达到目标值之后，IGBT VT8关闭，由于电感电流的方向是不变的，电流经过IGBT VT7的二极管流到IGBT VT1然后再经过继电器K3到高压电池，从电池负极到IGBT VT4/VT6到电机到继电器K8到电感L1到交流充电接口301的火线，所述见图5.4。

在具体实施例中，整车控制模块可以根据动力电池电压选择交流充电时，升压DC是否参与工作，当动力电池电压与交流升压后的电压相近时，此时升压DC(电容C3/电感L2、IGBT VT1/VT2电容C1组成)可不参与工作，当动力电池电压远低于交流升压后的电压时，升压DC必须参与工作。

实施例3的交直流充电控制系统10还能进行直流充电。

在直流充电时，可以同时通过电流升压与升压DC同时充电，也可以使用单一模块进行直流充电。同时直流充电时，断开继电器K3/K5/K8，吸合继电器K1/K2/K4/K6/K7/K9，利用电机升压模块与升压DC模块进行充电；若单独使用升压DC充电时，断开继电器K1/K5/K6/K8/K9，吸合继电器K2/K3/K7；若单独使用电机升压模块进行直流充电时，断开继电器K3/K5/K8，吸合继电器K1/K2/K4/K6/K7/K9。

同时工作时，电流从直流充电接口401正极流出，一路经过继电器K9到升压电容C2，再经过继电器K6到电机200的电感，经过IGBT VT4/VT6/VT8，再进过继电器K7回到直流充电口，另一路经过分流导线901到升压电容C3，经过电感L2到IGBT VT2回到直流充电接口401负极，所述见图6.1；当电感储存的能量达到要求时，同时关闭IGBT VT2/VT4/VT6/VT8，由于电感电流的方向是不会改变的，电流一路从直流充电接口401正极到K9、K6，到电机200，到IGBT VT3/VT5/VT7，到高压电池；另外一路从直流充电接口401正极到电感L2，经过IGBT VT1的续流二极管到高压电池，完成直流升压充电。

实施例3的交直流充电控制系统100，在直流充电的实施例中，可选择升压DC充电，电机升压模块对高压电池进行振荡加热；也可以选择电机升压模块对高压电池进行充电，升压DC模块进行加热，从而完成边直流充电边对电池进行快速振荡加热的功能。

具体而言，处在低温环境下，当交直流充电控制系统10(或者其他电子模块)检测到直流充电枪连接时，认为用户存在直流充电需求。由于此时温度比较低，高压电池活性差，该拓扑可实现边直流充电边对电池进行加热的功能，此时控制器800控制方式如下：吸合继电器K1/K2/K4/K6/K7,断开继电器K3/K5/K8/K9，利用升压电容C2、电机电感、IGBTVT3/VT4/VT5/VT6/VT7/VT8构成加热回路对动力电池进行振荡加热；同时升压电容C3、电感L2、IGBT VT1/VT2构成一个小的升压DC充电回路，能够使直流充电功率变大，能够在对动力电池加热的同时对动力电池进行直流充电，缩短动力电池在低温充电时的充电时间。

处于低温行驶工况时，动力电池在低温下活性比较低，放电量减少，由于水加热速度太慢，基于本拓扑方案，可实现边行驶，边进行动力电池振荡加热的功能。如图7所示，控制器800控制方式如下：断开继电器K3/K5/K6/K7/K8/K9,吸合继电器K1/K2/K4，通过电容C1、IGBT VT3/VT4/VT5/VT6/VT7/VT8、电机200构成驱动电路，按照驾驶员驾驶需求进行扭矩控制；电容C3、IGBT VT1/VT2构成动力电池振荡加热回路，通过动力电池对电容C3不停的充放电形成一个振荡电流，实现对动力电池的快速加热。

从以上实施例可知，本实用新型不仅实现交直流一体充电机，同时实现大功率直流充电、交流充电(兼容不同电网电压)、边驱动边对电池振荡加热，同时也能够边直流充电边对电池进行快速振荡加热。

本实用新型的实施例还公开了一种车辆，该车辆设置有上述实施例所述的车辆的交直流充电控制系统10。该车辆由于具有了上述车辆的交直流充电控制系统10，将直流充电、交流充电集成在一起，不仅可以兼容交流充电，直流充电，而且可以减少电感体积、重量。

根据本实用新型实施例的车辆的其他构成例如变速器和传动系统等结构以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。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示例。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示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种车辆的交直流充电控制系统，其特征在于，包括：

与车辆的动力电池并联的逆变电路，所述逆变电路具有A相接点、B相接点和C相接点；

电机，所述电机的一端分别连接至所述逆变电路的所述A相接点、B相接点和C相接点，所述电机的另一端共接引出N线；

交流充电件，所述交流充电件的低压端与所述C相接点相连，所述交流充电件的高压端与所述电机的N线相连，所述交流充电件用于在与交流供电设备相接时接收其输入的交流电；

直流充电件，所述直流充电件的负极端与所述逆变电路的负极汇流端相连，所述直流充电件的正极端与所述电机的N线相连，所述直流充电件用于在与直流供电设备相接时接收其输入的直流电；

第一储能模块，所述第一储能模块的第一端与所述直流充电件的正极端连接，所述第一储能模块的第二端与所述直流充电件的负极端连接；

第一继电器，所述第一继电器串联连接在所述C相接点和所述电机之间；

控制器，所述控制器分别与所述逆变电路、所述交流充电件、所述直流充电件和所述第一继电器相连，所述控制器可切换所述逆变电路的导通方式以及控制所述第一继电器、所述交流充电件、所述直流充电件的通断，以使所述交直流充电控制系统在交流充电模式和直流充电模式之间切换。

2.根据权利要求1所述的车辆的交直流充电控制系统，其特征在于，所述逆变电路包括：多个桥臂，所述多个桥臂的第一端共接形成所述逆变电路的正极汇流端，所述多个桥臂的第二端共接形成所述逆变电路的负极汇流端；

其中，每个所述桥臂包括串联连接的上桥臂开关管和下桥臂开关管。

3.根据权利要求2所述的车辆的交直流充电控制系统，其特征在于，所述桥臂为三个且分别为第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂，所述第一桥臂的所述上桥臂开关管和下桥臂开关管相连处构成所述A相接点，所述第二桥臂的所述上桥臂开关管和下桥臂开关管相连处构成所述B相接点，所述第三桥臂的所述上桥臂开关管和下桥臂开关管相连处构成所述C相接点。

4.根据权利要求1所述的车辆的交直流充电控制系统，其特征在于，所述交流充电件包括：

交流充电接口，所述交流充电接口用于与所述交流供电设备相连，所述交流充电接口的负极端与所述C相接点相连，所述交流充电接口的正极端与所述电机的N线相连；

第二继电器，所述第二继电器串联连接在所述交流充电接口的负极端、所述交流充电接口的正极端的至少一个上，以控制所述交流充电件的通断。

5.根据权利要求4所述的车辆的交直流充电控制系统，其特征在于，所述交流充电件还包括：

与所述交流充电接口相并联的第二储能模块；

串联在所述交流充电接口的正极端的第一滤波模块，所述第一滤波模块的一端与所述第二储能模块相连，所述第一滤波模块的另一端通过所述第二继电器与所述电机的N线相连。

6.根据权利要求1所述的车辆的交直流充电控制系统，其特征在于，还包括：调压电路，所述动力电池的正极通过第三继电器连接所述逆变电路的正极汇流端，所述动力电池的负极通过第四继电器连接所述逆变电路的负极汇流端，所述调压电路包括：

升降压电容，所述升降压电容的第一端通过第五继电器连接所述动力电池的正极，所述升降压电容的第二端通过所述第四继电器连接所述动力电池的负极，且在所述第四继电器、所述第五继电器导通时与所述动力电池并联；

工频桥臂，所述工频桥臂的第一端通过所述第三继电器连接所述动力电池的正极，所述工频桥臂的第二端通过所述第四继电器连接所述动力电池的负极；

升降压电感，所述升降压电感的第一端与所述升降压电容的第一端相连，所述升降压电感的第二端连接在所述工频桥臂的中点。

7.根据权利要求6所述的车辆的交直流充电控制系统，其特征在于，还包括：分流导线，所述分流导线的一端与所述直流充电件的正极端相连，所述分流导线的另一端连接至所述升降压电容的第一端。

8.根据权利要求7所述的车辆的交直流充电控制系统，其特征在于，所述直流充电件包括：

直流充电接口，所述直流充电接口用于与所述直流供电设备相连，所述直流充电接口的正极端与所述电机的N线相连，所述直流充电接口的负极端与所述逆变电路的负极汇流端连接，所述第一储能模块与所述直流充电接口相并联；

第六继电器，所述第六继电器的第一端与所述电机的N线连接，所述第六继电器的第二端与所述直流充电接口的正极端、所述第一储能模块的第一端连接；

第七继电器，所述第七继电器的第一端与所述直流充电接口的负极端连接，所述第七继电器的第二端与所述第一储能模块的第二端连接；

第八继电器，所述第八继电器串联在所述直流充电接口的正极端上，且所述第八继电器位于所述第一储能模块和所述分流导线之间。

9.根据权利要求8所述的车辆的交直流充电控制系统，其特征在于，

在所述直流充电模式下，所述控制器控制所述第三继电器、所述第四继电器、第一继电器、第六继电器、第七继电器、第八继电器吸合，且断开所述第五继电器和所述交流充电件；

在所述交流充电模式下，所述控制器控制所述第四继电器、所述第五继电器吸合，导流所述交流充电件，且断开所述第三继电器、所述第一继电器、第六继电器和所述第七继电器。

10.根据权利要求9所述的车辆的交直流充电控制系统，其特征在于，所述交直流充电控制系统还包括：低温直流充电模式和低温行驶模式，

在所述低温直流充电模式下，所述控制器控制所述第三继电器、所述第四继电器、所述第一继电器、所述第六继电器、所述第七继电器吸合，且断开所述第五继电器、所述交流充电件及所述第八继电器；

在所述低温行驶模式下，所述控制器控制所述第三继电器、所述第四继电器、所述第一继电器吸合，且断开所述交流充电件、所述第五继电器、所述第六继电器、所述第七继电器和所述第八继电器。

11.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求1-10任一项所述的车辆的交直流充电控制系统。

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