CN220904717U - 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。所述系统包括：动力控制电路、交流充放电电路交流充电电路和低压放电电路，所述动力控制电路包括电压调整电路、发电机控制电路和电动机驱动电路；所述电压调整电路的一端与电池端口连接，另一端分别与所述发电机控制电路、电动机驱动电路，以及连接、还与交流充放电电路交流充电电路和低压放电电路中的至少一个连接。根据本实用新型的系统，可以解决交流充电电路和低压放电电路对于电池的兼容性较差的问题，提高兼容性和适用性。

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

汽车工业是国民经济的重要支柱产业，近年来，随着汽车产业的快速发展，燃油供求矛盾日益突出，在大力发展风力、太阳能等清洁能源发电的同时，加快发展电动汽车，可以有效降低负荷侧汽油的消耗，有益于改善环境，已经成为可持续发展的必然选择。由于续航能力问题，纯电动汽车要取代燃油汽车还有很长的路要走，混合动力汽车作为一种中间过渡产品有很强的市场需求。

目前，混合动力汽车的动力电池一般分别和车辆的动力控制电路，交流充电电路以及低压放电电路连接，但是，不同的电池规格对应的工作电压等多种工作参数不同，这就导致了针对于每种不同的电池规格，都需要针对性的选择交流充电电路以及低压放电电路中的各类器件。导致交流充电电路和低压放电电路兼容性较差。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决交流充电电路和低压放电电路对于电池的兼容性较差的问题。

根据本实用新型的第一方面，提供一种充电控制系统，包括：动力控制电路、交流充电电路和低压放电电路，所述动力控制电路包括电压调整电路、发电机控制电路和电动机驱动电路；所述电压调整电路的一端与电池端口连接，另一端分别与所述发电机控制电路、电动机驱动电路，以及交流充电电路和低压放电电路中的至少一个连接。

可选地，所述电压调整电路的低压侧与电池端口连接；所述电压调整电路的一端与电池端口连接，另一端分别与所述发电机控制电路、电动机驱动电路，以及交流充电电路和低压放电电路中的至少一个连接，包括：所述电压调整电路的高压侧分别与所述发电机控制电路、电动机驱动电路、交流充电电路和低压放电电路连接。

可选地，所述交流充电电路还包括高压副边转换电路，所述高压副边转换电路与所述电压调整电路的高压侧连接。

可选地，所述低压放电电路还包括低压原边转换电路，所述低压原边转换电路与所述电压调整电路的高压侧连接。

可选地，所述电压调整电路用于将电池端口的输出电压升高后，输入至所述电动机驱动电路、所述交流充电电路和所述低压放电电路中的至少一个。

可选地，所述电压调整电路用于将所述发电机控制电路、所述电动机驱动电路或所述交流充电电路的输出电压降低后，并输入至所述电池端口。

可选地，所述交流充电电路用于：通过交流充电端口接收外部交流电的输入，并将所述外部交流电转化为直流电，输出到所述电压调整电路；或者，将所述电压调整电路输入的直流电转换为交流电,以对外部设备供电。

可选地，所述低压放电电路用于接收所述发电机控制电路、所述电动机驱动电路、所述交流充电电路或者所述电压调整电路输出的直流电,以对低压负载设备供电。

可选地，所述发电机控制电路用于将发电机输入的交流电转化为直流电，并将所述直流电输出到所述电压调整电路；所述电动机驱动电路用于将电机输入的交流电转化为直流电，并将所述直流电输出到所述电压调整电路，或者，将所述电压调整电路输入的直流电转换为交流电,以所述电机进行驱动。

可选地，所述系统用于在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，所述交流充电电路被配置为将外部交流电转换为直流电后输出到所述电压调整电路，以向电池充电；逆变放电模式；对应于所述逆变放电模式，所述交流充电电路被配置为将所述电压调整电路输入的电池的直流电转换为交流电后向外部设备供电；电机驱动模式；对应于所述电机驱动模式，所述电动机驱动电路被配置为将所述电压调整电路输入的电池的直流电转换为交流电后驱动电机；低压放电模式；对应于所述低压放电模式，所述低压放电电路被配置为将所述电压调整电路输入的电池的直流电降压后向低压负载设备供电；制动回馈模式；对应于所述制动回馈模式，所述电动机驱动电路被配置为将所述电机输入的交流电转换为直流电后输出到所述电压调整电路，以向电池充电；发电机发电模式；对应于所述发电机发电模式，所述发电机控制电路被配置为将发电机输入的交流电转换为直流电后输出到所述电压调整电路，以向电池充电。

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、发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；

所述发电机与所述充电控制系统的发电机控制电路连接；

所述电机与所述充电控制系统的电动机驱动电路连接。

本实用新型的一个技术效果在于，提供了一种充电控制系统，将动力控制电路中的电压调整电路，与交流充电电路和低压放电电路连接。通过这种方式，将动力控制电路、交流充电电路和低压放电电路连接，集成为一个产品。并通过该电压调整电路将不同规格的电池的电压可以升高到一个特定的范围，使得动力控制电路、交流充电电路和低压放电电路可以适配多种不同规格的电池，提高了产品的兼容性和适用性。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控制系统的结构框图；

图2是根据一个实施例的充电控制系统的电路图；

附图说明标记：

充电控制系统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；

动力控制电路300；电压调整电路310；发电机控制电路320；电动机驱动电路330；

低压放电电路200；低压原边转换电路210；低压隔离转换电路220；低压副边转换电路230。

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，包括：动力控制电路300、交流充电电路100和低压放电电路200，动力控制电路300包括电压调整电路310、发电机控制电路320和电动机驱动电路330；电压调整电路310的一端与电池端口连接，另一端分别与发电机控制电路320、电动机驱动电路330，以及交流充电电路100和低压放电电路200中的至少一个连接。

该系统1000的电池端口用于与电池连接，电动机端口用于与电动机连接以驱动电动机，发电机端口用于与发电机连接，交流充电端口用于与外部设备连接。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，电动机端口与车辆的电动机连接以驱动电动机实现车辆行驶。发电机端口与车辆的燃油发动机带动的发电机连接，以接收发电机输入的交流电，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、车载外部设备或者其他车辆。

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，或者电动机驱动电路330将动力电池输出的直流电转变为交流电以驱动电机运行。

在一个例子中，交流充放电电路可以包括带有电气隔离功能的DC-DC电路，例如，中间设置有变压器的隔离DC-DC电路。或者不带有电气隔离的DC-DC电路，例如，常见的升压电路或者降压电路等。

在一个例子中，与电动机端口连接的电动机可以是三相交流电动机，与发电机端口连接的发电机可以是三相交流发电机。

在一个例子中，如图1所示，动力控制电路300可以包括电压调整电路310、发电机控制电路320和电动机驱动电路330，电压调整电路310与发电机控制电路320和电动机驱动电路330连接。

在一个例子中，电压调整电路可以是升压电路或者降压电路，例如boost电路、cuk电路等。

在一个例子中，发电机控制电路320可以与系统1000的发电机端口连接，该发电机端口可以连接发电机，发电机控制电路320可以将发电机输入进来的交流电转化为直流电，并进行输出。在一个例子中，如图2所示，该发电机端口可以是三相发电机的端口，对应的，发电机控制电路320的结构可以是并行连接在母线上的三个桥臂，桥臂上至少连接有两个开关管，每个桥臂的中点，即每个桥臂中的两个开关管的中间位置分别与发电机端口的其中一个连接。

在一个例子中，系统1000中的开关管可以是PMOS管或者NMOS管，可以根据系统1000的实际需求灵活配置。

在一个例子中，电动机驱动电路330可以与系统1000的电动机端口连接，该电动机端口可以连接电动机，电动机驱动电路330可以接收电压调整电路310输入的直流电，并转化为交流电，并驱动电机输出，或者，在某些情况下，例如系统1000搭载在车辆中，车辆的进行制动回馈时，电动机驱动电路330也可以接收电动机输入的交流电，并转换为直流电后，输入到动力电池中。在一个例子中，如图2所示，该电动机端口可以是三相交流电机的端口，对应的，电动机驱动电路330的结构可以是并行连接在母线上的三个桥臂，桥臂上可以连接有两个开关管，每个桥臂的中点，即每个桥臂中的两个开关管的中间位置分别与电动机端口的其中一个连接。

在一个例子中，电压调整电路310的一端与电池端口连接，另一端与电动机驱动电路330和发电机驱动电路320连接，除此之外，电压调整电路310的另一端还可以和交流充电电路100与低压放电电路200中的一个连接，或者电压调整电路的另一端还可以分别和交流充电电路100与低压放电电路200连接。

在一个例子中，电压调整电路310的低压侧与电池端口连接；电压调整电路310的分别与发电机控制电路320、电动机驱动电路330、交流充电电路100和低压放电电路200连接，包括：电压调整电路310的高压侧分别与发电机控制电路320、电动机驱动电路330、交流充电电路100和低压放电电路200连接。

在一个例子中，电压调整电路310的低压侧可以与系统1000的电池端口连接，电压调整电路310的高压侧分别与发电机控制电路320、电动机驱动电路330、交流充电电路100和低压放电电路200连接。该电压调整电路310可以将电池输入的直流电的电压升高后输出到其他电路中，或者将其他电路输入到该电压调整电路310的直流电降压后输出到电池端口。在一个例子中，电压调整电路310与发电机控制电路320和电动机驱动电路330可以基于同一条母线连接。交流充电电路100和低压放电电路200也可以连接在该条母线上，如图2所示。

在一个例子中，电压调整电路310用于将电池端口的输出电压升高后，输入至电机驱动电路330、交流充电电路100和低压放电电路200中的至少一个。

在另一个例子中，电压调整电路310还用于将发电机控制电路320、电动机驱动电路330或交流充电电路100的输出电压降低后，并输入至电池端口。

在一个例子中，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和高压副边转换电路110；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、和电压调整电路310依次连接；功率因数校正电路130与系统1000的交流充电端口连接。

在一个例子中，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还可以连接电压调整电路310，具体的，可以连接在电压调整电路310的高压侧。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，以通过电压调整电路310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可以接收电压调整电路310输入的电池的直流电，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整体上形成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。

在另一个实施例中，与前述实施例相反，电压调整电路310的高压侧可以与电池端口连接，而低压侧分别与所述发电机控制电路320、电动机驱动电路330，以及交流充电电路100和低压放电电路200连接中的至少一个连接。这此基础上，电压调整电路310用于将电池端口的输出电压降低后，输入至电机驱动电路330、交流充电电路100和低压放电电路200中的至少一个。或者电压调整电路310用于将发电机控制电路320、电动机驱动电路330或交流充电电路100的输出电压升高后，并输入至电池端口。

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。

在一个例子中，交流充电电路100用于：通过交流充电端口接收外部交流电的输入，并将外部交流电转化为直流电，输出到电压调整电路310；或者，将电压调整电路310输入的电池的直流电转换为交流电,以对外部设备供电。

在一些实施例中，如图2所示，系统1000还包括低压放电电路200，低压放电电路200包括低压原边转换电路210、低压隔离转换电路220和低压副边转换电路230，低压原边转换电路210、低压隔离转换电路220和低压副边转换电路230依次连接。低压原边转换电路210与电压调整电路310连接。在一个例子中，在低压负载设备作为电源的情况下，低压负载设备可以通过低压负载端口向低压放电电路200输出低压直流电，使得低压负载设备可以向动力进行电池预充电。

在一个例子中，低压放电电路200用于接收所述发电机控制电路320、电动机驱动电路330、交流充电电路100或者电压调整电路310输出的直流电,以对低压负载设备供电。

例如，系统1000通过交流充电端口向电池进行充电时，与交流充电端口连接的功率因素校正电路、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、电压调整电路310依次工作。将外部交流电转为直流电并降压后输出到电池端口，给电池充电。此时，如果低压负载也需要进行供电时，可以通过连接高压副边转换电路110，同时对低压放电电路200输入直流电，以对低压负载设备供电。

在另一个例子中，系统1000通过交流充电端口向外部高压负载供电、系统1000通过电动机驱动电路驱动电机工作或者系统1000只需要对低压负载设备进行供电时。电压调整电路310可以将电池端口输入的直流电的电压升高后，输入低压放电电路200中，以对低压负载设备供电。

在本实施例中，低压负载设备可以是低压蓄电池。

在本实施例中，将动力控制电路300中的电压调整电路310，与交流充电电路100和低压放电电路200连接。通过这种方式，将动力控制电路300、交流充电电路100和低压放电电路200进行连接，集成为一个产品。并通过该电压调整电路将不同规格的电池的电压可以升高到一个特定的范围，使得动力控制电路、交流充电电路和低压放电电路可以适配多种不同规格的电池，提高了产品的兼容性和适用性。

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交流充电模式、逆变放电模式和低压放电模式至少之一。

在交流充电模式下，交流充电电路100被配置为将外部交流电转换为直流电后输出到电压调整电路310，以向电池充电。在逆变放电模式下，交流充电电路100被配置为将电压调整电路310输出的电池的直流电转换为交流电后向外部设备供电。在电机驱动模式下，电动机驱动电路330被配置为将电压调整电路310输出的电池的直流电转换为交流电后驱动电机；在低压放电模式下，低压放电电路200被配置为将电压调整电路310输出的电池的直流电输入至低压负载端口，以向低压负载设备供电；在制动回馈模式下，电动机驱动电路330被配置为将电机输入的交流电转换为直流电后输出到电压调整电路310，以向电池充电；在发电机发电模式下，发电机控制电路320被配置为将发电机输入的交流电转换为直流电后输出到电压调整电路310，以向电池充电；

在另一个例子中，低压放电模式可以和交流充电模式、逆变放电模式、电机驱动模式、制动回馈模式和发电机发电模式同时进行。例如，低压放电模式和交流充电模式同时进行时，交流充电电路100将外部交流电转换为直流电后通过高压副边转换电路110分成两路同时输出到电压调整电路310和低压放电电路200中，电压调整电路310将该直流电输入电池进行充电。低压放电电路200将该直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，电压调整电路310将电池的直流电同时输入到交流充电电路100和低压放电电路200中，交流充电电路100将其输出到交流充电端口向外部负载供电。低压放电电路200将该直流电输出到低压负载端口，以向低压负载设备供电。同理，低压放电电路200也可以将发电机控制电路320和电动机驱动电路330输入的直流电降压后，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)和电机驱动电路(200)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、电机、发电机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，电机与充电控制系统1000的电动机驱动电路330连接，发电机与充电控制系统1000的发电机控制电路320连接。换句话说，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。换句话说，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，例如：该系统1000可以在与充电桩连接后，处于交流充电模式，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，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等等。该系统1000可以在车辆行驶的过程中，处于电机驱动模式、发电机发电模式、制动回馈模式等，使得电池可以驱动电机、发电机或电机对电池充电。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，包括：动力控制电路(300)、交流充电电路(100)和低压放电电路(200)，所述动力控制电路(300)包括电压调整电路(310)、发电机控制电路(320)和电动机驱动电路(330)；

所述电压调整电路(310)的一端与电池端口连接，另一端分别与所述发电机控制电路(320)、电动机驱动电路(330)，以及交流充电电路(100)和低压放电电路(200)中的至少一个连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压调整电路(310)的低压侧与电池端口连接；

所述电压调整电路(310)的一端与电池端口连接，另一端分别与所述发电机控制电路(320)、电动机驱动电路(330)，以及交流充电电路(100)和低压放电电路(200)中的至少一个连接，包括：

所述电压调整电路(310)的高压侧分别与所述发电机控制电路(320)、电动机驱动电路(330)、交流充电电路(100)和低压放电电路(200)连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述交流充电电路(100)还包括高压副边转换电路(110)，所述高压副边转换电路(110)与所述电压调整电路(310)的高压侧连接。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述低压放电电路(200)还包括低压原边转换电路(210)，所述低压原边转换电路(210)与所述电压调整电路(310)的高压侧连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述电压调整电路(310)用于将电池端口的输出电压升高后，输入至所述电动机驱动电路(330)、所述交流充电电路(100)和所述低压放电电路(200)中的至少一个。

6.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述电压调整电路(310)用于将所述发电机控制电路(320)、所述电动机驱动电路(330)或所述交流充电电路(100)的输出电压降低后，并输入至所述电池端口。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电压调整电路(310)用于将所述发电机控制电路(320)、所述电动机驱动电路(330)或所述交流充电电路(100)的输出电压降低后，并输入至所述电池端口。

8.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)用于：通过交流充电端口接收外部交流电的输入，并将所述外部交流电转化为直流电，输出到所述电压调整电路(310)；

或者，将所述电压调整电路(310)输入的直流电转换为交流电,以对外部设备供电。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述低压放电电路(200)用于接收所述发电机控制电路(320)、所述电动机驱动电路(330)、所述交流充电电路(100)或者所述电压调整电路(310)输出的直流电以对低压负载设备供电。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发电机控制电路(320)用于将发电机输入的交流电转化为直流电，并将所述直流电输出到所述电压调整电路(310)；

所述电动机驱动电路(330)用于将电机输入的交流电转化为直流电，并将所述直流电输出到所述电压调整电路(310)，或者，将所述电压调整电路(310)输入的直流电转换为交流电,以对所述电机进行驱动。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统用于在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，所述交流充电电路被配置为将外部交流电转换为直流电后输出到所述电压调整电路(310)，以向电池充电；

逆变放电模式；对应于所述逆变放电模式，所述交流充电电路被配置为将所述电压调整电路(310)输出的电池的直流电转换为交流电后向外部设备供电；

电机驱动模式；对应于所述电机驱动模式，所述电动机驱动电路(330)被配置为将所述电压调整电路(310)输出的电池的直流电转换为交流电后驱动电机；

低压放电模式；对应于所述低压放电模式，所述低压放电电路(200)被配置为将所述电压调整电路(310)输出的电池的直流电输入至低压负载端口，以向低压负载设备供电；

制动回馈模式；对应于所述制动回馈模式，所述电动机驱动电路(330)被配置为将所述电机输出的交流电转换为直流电后输出到所述电压调整电路(310)，以向电池充电；

发电机发电模式；对应于所述发电机发电模式，所述发电机控制电路(320)被配置为将发电机输出的交流电转换为直流电后输入到所述电压调整电路(310)，以向电池充电。

12.一种车辆，其特征在于，包括动力电池、电机、发电机以及如权利要求1-11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；

所述发电机与所述充电控制系统的发电机控制电路(320)连接；

所述电机与所述充电控制系统的电动机驱动电路(330)连接。