CN220785472U - 充电控制系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及充电技术领域，具体涉及一种充电控制系统及车辆，系统包括：交流充电电路和光伏充电电路；所述交流充电电路包括高压副边转换电路；所述光伏充电电路包括升压电路，所述升压电路复用所述高压副边转换电路中的至少部分开关器件；所述高压副边转换电路与所述系统的电池端口连接，所述升压电路与所述系统的光伏充电端口连接。本实用新型可以提供一种充电控制系统，降低设备的成本和体积。

Description

充电控制系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及充电技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种充电控制系统及车辆。

背景技术

随着能源危机和节能减排的驱使，大力发展电动汽车成为缓解能源危机和环境污染的有效途径。汽车燃油是石油消耗的主体。汽车尾气占世界总二氧化碳排放量的10％～15％。电动汽车可以减小二氧化碳的排放量，改善大气环境。以光伏电池作为能源输入的电动汽车充放电也将具有更大的优势。但是，目前电动汽车的光伏充电控制系统是将光伏板的输出电能经过以及升压电路后输入给汽车的动力电池，实现光伏充电功能，该方案的升压电路是一个独立的装置，需要占据整车一定的体积和质量，并且成本较高。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种充电控制系统，降低设备的成本和体积

根据本实用新型的第一方面，提供了一种充电控制系统，所述系统包括交流充电电路和光伏充电电路；所述交流充电电路包括高压副边转换电路；所述光伏充电电路包括升压电路，所述升压电路复用所述高压副边转换电路中的至少部分开关器件；所述高压副边转换电路与所述系统的电池端口连接，所述升压电路与所述系统的光伏充电端口连接。

可选地，所述交流充电电路的高压副边转换电路包括第一桥臂和第二桥臂；所述交流充电电路包括隔离转换电路，所述第一桥臂的中点和所述第二桥臂的中点分别与所述隔离转换电路的副边谐振电路连接，其中，所述第二桥臂的中点与所述副边谐振电路中的电容连接。

可选地，升压电路复用所述高压副边转换电路中的至少部分开关器件，包括:所述升压电路复用第一桥臂中的开关管。

可选地，所述升压电路还包括第一电感，所述光伏充电端口的正极、所述第一电感与所述第一桥臂的桥臂中点依次连接；光伏充电端口的负极与所述交流充电电路的高压副边转换电路的负极母线连接。

可选地，所述第一桥臂的中点与所述副边谐振电路中的第二电感连接；所述升压电路复用所述第二电感。

可选地，所述升压电路还包括第一电感，所述光伏充电端口的正极、所述第一电感、所述第二电感与所述第一桥臂的桥臂中点依次连接；光伏充电端口的负极与所述交流充电电路的高压副边转换电路的负极母线连接。

可选地，所述交流充电电路还包括功率因数校正电路、高压原边转换电路；所述功率因数校正电路、所述高压原边转换电路、所述隔离转换电路以及所述高压副边转换电路依次连接；所述功率因数校正电路和所述系统的交流充电端口连接。

可选地，所述交流充电端口的相端口和所述功率因数校正电路之间设置有第一开关，所述升压电路与所述光伏充电端口的正极之间设置有第二开关，所述光伏充电端口的负极设置有第三开关。

可选地，所述系统用于控制电路的控制下实现以下工作模式至少之一：交流充电模式，对应于所述交流充电模式，所述第一开关闭合，所述第二开关和所述第三开关断开；逆变放电模式，对应于逆变放电模式，所述第一开关闭合，所述第二开关和所述第三开关断开；光伏充电模式，对应于所述光伏模式，所述第一开关断开，所述第二开关和所述第三开关闭合。

可选地，所述系统还包括低压放电电路；所述低压放电电路分别与所述系统的电池端口、所述系统的低压负载端口连接。

根据本实用新型的第二方面，提供一种车辆，该车辆包括动力电池、电机以及如第一方面任一项所述的充电控制系统；

所述动力电池与所述充电控制系统的电池端口连接。

可选地，所述车辆还包括低压蓄电池；

所述低压蓄电池与所述充电控制系统的低压负载端口连接。

本实用新型的一个技术效果在于，提供了一种新的充电控制系统，光伏充电端口与升压电路连接，交流充电端口与交流充电电路的功率因数校正电路连接，并且将高压副边转换电路的部分开关器件作为升压电路的开关器件。通过这种方式，使得光伏充电端口连接的升压电路复用高压副边转换电路中的部分开关器件，节省了部分器件材料，降低了成本，并减少了该升压电路占用的体积和带来的质量。本实用新型的充电控制系统可以应用在车辆中。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是根据一个实施例的充电系统的结构框图；

图2是根据一个实施例的充电系统的电路图；

图3是根据一个实施例的高压副边转换电路的电路图；

附图说明标记：

充电系统1000；

交流充电电路100；功率因数校正电路130；高压原边转换电路140；隔离转换电路120；高压副边转换电路110；

升压电路400；第一电感L1；第二电感L2；

第一桥臂1；第二桥臂2；低压放电电路230。

第一开关S1；第二开关S2；第三开关S3；副边谐振电路1201；

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参见图1所示，对本公开实施例的充电控制系统1000进行说明。

本实用新型公开了一种充电控制系统1000。该系统包括交流充电电路100和光伏充电电路；交流充电电路100包括高压副边转换电路110，光伏充电电路包括升压电路400，升压电路400复用高压副边转换电路110中的至少部分开关器件。高压副边转换电路110与系统的电池端口连接，升压电路400与系统的光伏充电端口连接。也就是说，高压副边转换电路110和升压电路400复用部分开关器件，高压副边转换电路110的部分开关器件同为升压电路400的器件。

该系统1000的电池端口用于与电池连接，交流充电端口用于与该系统1000之外的外部设备连接，光伏充电端口用于与光伏板或其他光伏充能设备连接。在该系统1000应用于车辆中时，电池端口与车辆的动力电池连接，在该系统1000应用于车辆中时，与交流充电端口连接的外部设备可能是系统1000外部的电源或者用电设备，例如可以是充电桩、本车的车载交流用电设备或者其他车辆。

在外部设备作为电源的情况下，交流充电电路100用于将外部设备输出的交流电转变为直流电后向动力电池充电。在动力电池作为电源情况下，交流充电电路100用于将动力电池输出的直流电转变为交流电后向外部设备放电。

在一个例子中，交流充电电路100还包括高压原边转换电路140、隔离转换电路120和高压副边转换电路110。具体来说：功率因数校正电路130、高压原边转换电路140、隔离转换电路120以及高压副边转换电路110依次连接，功率因数校正电路130与系统的交流充电端口连接，高压副边转换电路110与系统的电池端口连接。

在一个例子中，如图2所示，交流充电电路100可以包括依次连接的功率因数校正电路130、高压原边转换电路140、隔离转换电路120和高压副边转换电路110，同时，高压副边转换电路110还与系统的电池端口连接。功率因数校正电路130与交流充电端口连接，将外部输入的交流电依次传输到高压副边转换电路110中，以向电池进行充电，相反的，在电池进行放电时，高压副边转换电路110可以接收电池输入的直流电，并通过功率因数校正电路130对系统1000外部的负载进行放电。高压原边转换电路140、隔离转换电路120和高压副边转换电路110整体升形成DC-DC转换电路，用于调整直流电源的电压。功率因数校正电路130具有功率因数校正和交直流转换功能。此外，隔离转换电路120用于进行电气隔离，使得高压原边转换电路140或高压副边转换电路110的出现故障时，不会影响到另一边的器件。

在一个例子中，交流充电电路100的高压副边转换电路110包括第一桥臂1和第二桥臂2；交流充电电路100包括隔离转换电路120，第一桥臂1的中点和第二桥臂2的中点分别与隔离转换电路120的副边谐振电路1201连接，其中，第二桥臂2的中点与副边谐振电路1201中的电容连接。

在一个例子中，隔离转换电路120中可以包括变压器。高压原边转换电路140可以和变压器原边绕组连接，高压副边转换电路110可以和变压器的副边绕组连接。在另一个例子中，隔离转换电路120还可以设置有原边谐振电路和副边谐振电路1201，高压原边转换电路140通过原边谐振电路与原边绕组连接，同理，高压副边转换电路110通过副边谐振电路1201与副边绕组连接。另外，原边谐振电路和副边谐振电路1201中，可以设置电感或者不设置电感，具体可以根据实际需求进行设置。

在一个例子中，如图2所示，高压副边转换电路可以包括第一桥臂1和第二桥臂2，每个桥臂上可以设置有两个开关管，其中，第一桥臂1和第二桥臂2的桥臂中点分别与副边谐振电路1201连接。与副边谐振电路1201的电容连接的桥臂就是第二桥臂2，另一个桥臂就是第一桥臂1。

在一个例子中，升压电路400还包括第一电感L1，光伏充电端口的正极、第一电感L1与第一桥臂1的桥臂中点依次连接；光伏充电端口的负极与交流充电电路100的高压副边转换电路110的负极母线连接。

在一个例子中，升压电路400复用高压副边转换电路110中的至少部分开关器件，包括:升压电路400复用第一桥臂1中的开关管。

在一个例子中，如图2所示，升压电路400包括第一电感L1，同时，升压电路400还可以复用高压副边转换电路中的第一桥臂1，第一电感L1和其连接的第一桥臂1的桥臂中点共同构成升压电路400，为光伏充电端口输出的直流电进行升压。

在一个例子中，光伏充电端口的正极与第一电感L1连接，光伏充电口的负极与高压副边转换电路的负极母线连接。负极母线是指高压副边转换电路中与电池端口负极连接的母线。

升压电路400复用了高压副边转换电路的第一桥臂，在光伏充电端口进行充电的情况下，可以利用第一电感L1和第一桥臂1组成的升压电路，对光伏充电端口输出的直流电进行升压，以对电池进行充电。在交流充电电路实现原本的功能进行交流充放电时，这些复用的器件也可以对实现高压副边转换电路原本的功能。

在本例中，通过上述方式，可以使系统不需要再为光伏充电端口的升压电路400单独设置桥臂和开关管，只需要将高压副边转换电路110中的部分器件作为升压电路400中的器件，就可以实现对光伏充电端口输出的直流电进行升压的功能，节省了元器件，提高了系统的集成性。

在另一个例子中，第一桥臂1的中点与副边谐振电路1201中的第二电感L2连接；升压电路400复用第二电感L2。升压电路400还包括第一电感L1，光伏充电端口的正极、第一电感L1、第二电感L1与第一桥臂1的桥臂中点依次连接；光伏充电端口的负极与交流充电电路100的高压副边转换电路110的负极母线连接。

结合图2、图3所示的内容，在副边谐振电路1201已经设置了第二电感L2时，可以将光伏充电端口的正极、升压电路的第一电感L1、第二电感L2和第一桥臂1的中点依次连接。由第一电感L1、第二电感L2和第一桥臂1共同构成光伏充电端口的升压电路400。

在本例中，通过这种方式，使光伏充电端口的升压电路可以与设置有第二电感L1的交流充电电路进行集成，增强的系统的兼容性，同时，通过这种方式集成时，由于第一电感L1和第二电感L2共同作为升压电路中的电感进行工作，第一电感L1可以选择比前述方式电感量更小的器件，节省成本。

在一个例子中，交流充电端口的L相端口和功率因数校正电路130之间设置有第一开关S1，升压电路400与光伏充电端口的正极之间设置有第二开关S2，光伏充电端口的负极设置有第三开关S3。

在一个例子中，具体设置可以方式如图2所示，交流充电端口的L相端口和功率因数校正电路之间设置有第一开关S1。光伏充电端口的正极，与升压电路400连接，并且在光伏充电端口的正极和升压电路400之间设置有第二开关S2，也就是光伏充电端口的正极和第一电感L1之间设置有第二开关S2，另外，光伏充电端口的负极可以设置有第三开关，具体可以设置在光伏充电口的负极和高压副边转换电路110的负极母线之间。

在系统1000通过光伏充电端口对电池进行充电时，第二开关、第三开关闭合，第一开关断开，此时光伏充电端口将直流电输入到升压电路400，也就是第一电感L1和交流充电电路中的第一桥臂1中，由升压电路400进行升压后，直接输入到电池端口中。

在系统1000通过交流充电端口进行充电时，第二开关、第三开关断开，第一开关闭合，此时交流充电端口输入的交流电正常的通过交流充电电路转为直流电后，输出到电池端口进行充电。在系统1000通过交流充电端口进行放电时，第二开关、第三开关断开，第一开关闭合，此时电池端口输入的直流电正常的通过交流充电电路转为交流电后，输出到交流充电端口进行放电。

在本例中，光伏充电端口与升压电路400连接，交流充电端口与交流充电电路的功率因数校正电路连接，并且将高压副边转换电路110的部分开关器件作为升压电路400的开关器件。通过这种方式，使得光伏充电端口连接的升压电路400复用高压副边转换电路110中的部分开关器件，节省了开关器件材料，降低了成本，并减少了该升压电路400占用的体积和带来的质量。

在一个例子中，系统还包括低压放电电路230；低压放电电路230分别与系统的电池端口、系统的低压负载端口连接。本申请实施例中，“高压”和“低压”是相对概念，并不表示高压和低压的具体电压范围。

低压放电电路230包括低压原边转换电路、低压隔离转换电路和低压副边转换电路，电池端口、低压原边转换电路、低压隔离转换电路低压副边转换电路和低压负载端口依次连接。其中，低压放电电路230用于调整直流电的电压并输出到低压负载端口。当低压放电电路230在车辆中时，低压负载端口可以连接低压蓄电池，或者其他负载设备，对整车的低压进行供电。同时，低压隔离转换电路用于将低压端与高压端进行电气隔离，使得高压端出现故障时，不会影响到低压端的负载设备或者器件。

在一个例子中，系统用于控制电路的控制下实现以下工作模式的至少之一：交流充电模式，对应于交流充电模式，第一开关S1闭合，第二开关S2和第三开关S1断开；逆变放电模式，对应于逆变放电模式，第一开关S1闭合，第二开关S2和第三开关S1断开；光伏充电模式，对应于光伏模式，第一开关S1断开，第二开关S2和第三开关S1闭合。

在一些实施例中，控制电路可以发出控制信号控制上述系统1000中的各个电路工作，例如：控制电路向交流充电电路100输出的控制信号使得交流充电电路100的开关器件工作。其中，控制电路可以包括控制芯片，此处不做特殊限定。相应地，系统1000用于在控制电路的控制下实现的工作模式可以包括高压充电模式、逆变放电模式和光伏充电模式。

在高压充电模式下，第一开关S1闭合，第二开关S2和第三开关S3断开，交流充电电路100被配置为将外部交流电转换为直流电后向电池充电。在逆变放电模式下，与高压充电模式相同，第一开关S1闭合，第二开关S2和第三开关S3断开，交流充电电路100被配置为将电池输入的直流电转换为交流电后向外部设备供电。在光伏充电模式下，第一开关S1断开，第二开关S2和第三开关S3闭合，高压副边转换电路的部分开关器件和第一电感L1将光伏充电端口输入的电压进行升压，并通过输出到电池端口，给电池进行充电。

在一些实施例中，系统1000还包括低压放电电路230，如果系统1000配置了低压副边转换电路230，系统1000用于在控制电路的控制下实现的工作模式还可以包括低压放电模式，在低压放电模式下，低压放电电路230被配置为将电池输入的直流电输出到低压负载端口，以向低压负载设备供电，或者将外部交流电通过交流充电电路100输出到低压负载端口，以向低压负载设备供电。

在一些实施例中，系统1000还包括低压副边转换电路230，如果系统1000配置了低压副边转换电路230，系统1000用于在控制电路的控制下实现的工作模式还可以包括低压放电模式，在低压放电模式下，低压副边转换电路230被配置为将交流充电电路100输入的电池的直流电，输出到低压负载端口，以向低压负载设备供电，或者将交流充电电路100输入的外部交流电，输出到低压负载端口，以向低压负载设备供电。

在一个例子中，低压放电模式可以和高压充电模式、逆变放电模式和光伏充电模式同时进行。例如，低压放电模式和交流充电模式或光伏充电模式同时进行时，交流充电电路100将外部交流电通过隔离转换电路120分成两路分别输出到高压副边转换电路110和低压副边转换电路230中，高压副边转换电路110将其输出到电池中，以向电池充电。低压副边转换电路230将外部交流电输出到低压负载端口，以向低压负载设备供电。或者，低压放电模式和逆变放电模式同时进行时，高压副边转换电路将电池的直流电通过隔离转换电路120分别输出到高压原边转换电路140和低压副边转换电路230中，高压原边转换电路140通过功率因数校正电路130电池的直流电，输出到交流充电端口向外部设备负载供电。低压副边转换电路230将电池的直流电输出到低压负载端口，以向低压负载设备供电。

在一个例子中，交流充电电路100和升压电路400可以设置在同一个电路板上。

在一个例子中，控制电路也可以设置在该电路板上。

根据本公开实施例提供的车辆，该车辆包括动力电池以及如上述任一实施例的充电控制系统1000，动力电池与充电控制系统1000的电池端口连接。车辆在配置上述系统1000的情况下，能够提高车辆内部电路的集成度，从而降低成本。

在一些实施例中，车辆还包括低压蓄电池，低压蓄电池与充电控制系统1000的低压负载端口连接。通过设置该系统1000，实现了对车辆配置的低压负载设备进行供电。

在一些实施例中，车辆还包括电机，例如三相交流电机，车辆中的动力电池可以驱动电机为车辆提供动力。

在一些实施例中，例如：该系统1000可以在与充电桩连接后，处于高压充电模式，使得充电桩可以为电池充电。该系统1000可以在与外部设备连接后，处于逆变放电模式，使得电池可以为外部设备充电。其中，外部设备可以是车载空调、其他的车辆等等。在该系统00不处于高压充电模式和逆变放电模式时，还可以处于光伏充电模式，通过光伏板为动力电池充电。该系统1000也可以在任何情况下，处于低压放电模式，使得电池或充电桩向低压负载设备供电。其中，低压负载设备可以是车辆的屏幕、音响和摄像头等等。换句话说，车辆在配置该系统1000后，能够提高车辆内部电路的集成度，从而降低成本。

虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种充电控制系统，其特征在于，所述系统包括交流充电电路(100)和光伏充电电路；

所述交流充电电路(100)包括高压副边转换电路(110)；所述光伏充电电路包括升压电路(400)，所述升压电路(400)复用所述高压副边转换电路(110)中的至少部分开关器件；

所述高压副边转换电路(110)与所述系统的电池端口连接，所述升压电路(400)与所述系统的光伏充电端口连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述交流充电电路(100)的高压副边转换电路(110)包括第一桥臂(1)和第二桥臂(2)；

所述交流充电电路(100)包括隔离转换电路(120)，所述第一桥臂(1)的中点和所述第二桥臂(2)的中点分别与所述隔离转换电路(120)的副边谐振电路(1201)连接，其中，所述第二桥臂(2)的中点与所述副边谐振电路(1201)中的电容连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述升压电路(400)复用所述高压副边转换电路(110)中的至少部分开关器件，包括:

所述升压电路(400)复用第一桥臂(1)中的开关管。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述升压电路(400)还包括第一电感(L1)，所述光伏充电端口的正极、所述第一电感(L1)与所述第一桥臂(1)的桥臂中点依次连接；

光伏充电端口的负极与所述交流充电电路(100)的高压副边转换电路(110)的负极母线连接。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一桥臂(1)的中点与所述副边谐振电路(1201)中的第二电感(L2)连接；

所述升压电路复用所述第二电感(L2)。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述升压电路(400)还包括第一电感(L1)，所述光伏充电端口的正极、所述第一电感(L1)、所述第二电感(L1)与所述第一桥臂(1)的桥臂中点依次连接；

光伏充电端口的负极与所述交流充电电路(100)的高压副边转换电路(110)的负极母线连接。

7.根据权利要求2-6任一项所述的系统，其特征在于，所述交流充电电路(100)还包括功率因数校正电路(130)、高压原边转换电路(140)；

所述功率因数校正电路(130)、所述高压原边转换电路(140)、所述隔离转换电路(120)以及所述高压副边转换电路(110)依次连接；

所述功率因数校正电路(130)和所述系统的交流充电端口连接。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述交流充电端口的L相端口和所述功率因数校正电路(130)之间设置有第一开关(S1)，所述升压电路(400)与所述光伏充电端口的正极之间设置有第二开关(S2)，所述光伏充电端口的负极设置有第三开关(S3)。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统用于控制电路的控制下实现以下工作模式至少之一：

交流充电模式，对应于所述交流充电模式，所述第一开关(S1)闭合，所述第二开关(S2)和所述第三开关(S3)断开；

逆变放电模式，对应于逆变放电模式，所述第一开关(S1)闭合，所述第二开关(S2)和所述第三开关(S3)断开；

光伏充电模式，对应于所述光伏充电模式，所述第一开关(S1)断开，所述第二开关(S2)和所述第三开关(S3)闭合。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括低压放电电路(230)；

所述低压放电电路(230)分别与所述系统的电池端口、所述系统的低压负载端口连接。

11.一种车辆，其特征在于，包括动力电池、电机以及如权利要求1-10任一项所述的充电控制系统；

所述动力电池与所述充电控制系统的电池端口连接。

12.根据权利要求11所述的车辆，其特征在于，所述车辆还包括低压蓄电池；

所述低压蓄电池与所述充电控制系统的低压负载端口连接。