能兼容低电压直流充电桩的充电系统、控制方法及车辆技术方案

本发明专利技术公开了一种能兼容低电压直流充电桩的充电系统、控制方法及车辆，包括功率模块、永磁同步电机、电机控制器、电池控制器和整车控制器；还包括第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块；所述第三开关模块用于与动力电池连接；所述第一开关模块的输入端用于与充电桩的高压输出端连接，该第一开关模块的输出端依次经永磁同步电机的电机绕组、功率模块与第三开关模块连接，以构成直流升压回路；所述第二开关模块的输入端用于与充电桩的高压输出端连接，所述第二开关模块的输出端与第三开关模块连接，以构成直流充电回路；第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块均连接到电机控制器，均受电机控制器控制。本发明专利技术能够兼容低电压直流充电桩进行充电。压直流充电桩进行充电。压直流充电桩进行充电。

【技术实现步骤摘要】
能兼容低电压直流充电桩的充电系统、控制方法及车辆


[0001]本专利技术属于新能源电动汽车充电
，具体涉及一种能兼容低电压直流充电桩的充电系统、控制方法及车辆。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车技术的不断发展，为增强功率，扭矩，减小功率损耗，提升车辆续驶里程，动力电池逐步趋于高压化，车辆动力电池的充电技术变得越来越重要，充电技术的难度也越来越高，需要满足不同应用场景的各种充电需求。
[0003]受限于成本和地理位置等因素，目前大多数充电桩的电压还未达到目前高电压电池电压水平，当充电桩的最大输出电压低于动力电池电压时，充电桩无法给电池充电，导致充电困难。
[0004]因此，有必要开发一种新的能兼容低电压直流充电桩的充电系统、控制方法及车辆。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种能兼容低电压直流充电桩的充电系统、控制方法及车辆，能兼容低电压直流充电桩进行充电。
[0006]第一方面，本专利技术所述的一种能兼容低电压直流充电桩的充电系统，包括功率模块、永磁同步电机、电机控制器、电池控制器和整车控制器；所述功率模块、永磁同步电机的电机绕组均连接到电机控制器；所述电机控制器、电池控制器和整车控制器通过CAN总线连接；所述电池控制器用于与充电桩连接，用于检测充电桩的输出电压；还包括第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块；
[0007]所述第三开关模块用于与动力电池连接；
[0008]所述第一开关模块的输入端用于与充电桩的高压输出端连接，该第一开关模块的输出端依次经永磁同步电机的电机绕组、功率模块与第三开关模块连接，以构成直流升压回路，用于在检查到充电桩输出电压不满足高压要求时，将充电桩输出的低压直流电转换为高压直流电给动力电池充电；
[0009]所述第二开关模块的输入端用于与充电桩的高压输出端连接，所述第二开关模块的输出端与第三开关模块连接，以构成直流充电回路，用于在检查到充电桩输出电压满足高压要求时，直接给动力电池充电；
[0010]所述第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块均连接到电机控制器，均受电机控制器控制。
[0011]本专利技术中，电池控制器根据充电桩的输出电压来判断充电桩的充电能力，当充电桩电压满足高压充电要求，则电池控制器请求电机控制器闭合第二开关模块和第三开关模块，断开第一开关模块，通过直流充电回路给动力电池充电；当判断出充电桩电压不满足高压充电要求但满足升压充电的要求时，则电池控制器请求电机控制器闭合第一开关模块和
第三开关模块，断开第二开关模块，通过直流升压回路给动力电池充电，即本专利技术实现了高电压平台纯电动汽车能够兼容低电压直流充电桩进行充电。
[0012]可选地，所述功率模块包括A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂；所述功率模块的A相桥臂、 B相桥臂和C相桥臂分别与永磁同步电机的电机绕组的电感La、电感Lb和电感Lc的一端一一对应连接，形成DCDC升压变换器，所述电感La、电感Lb和电感Lc的另一端经第一开关模块与充电桩连接；
[0013]在所述电机控制器控制功率模块进行直流升压充电时，电机控制器控制功率模块的上三相桥臂保持断开，并控制功率模块的下三相桥臂的开关管进行通断，当下三相桥臂的开关管导通时，电机绕组的电感开始充电；当下三相桥臂的开关管断开时，电机绕组的电感开始放电，其放电电压与充电桩电压进行叠加，以实现升压功能；本专利技术中不需要设置专门的升压模块，仅利用现有的功率模块和永磁同步电机的电机绕组，通过调整连接关系并配置对应的控制策略即可实现在充电桩输出电压不满足高压充电时，对其进行升压后进行充电。
[0014]可选地，在系统处于升压充电时，所述电机控制器通过交错控制的方式，循环轮流通断永磁同步电机的电感La、电感Lb和电感Lc，且通断周期间隔为120度。
[0015]可选地，在系统处于升压充电时，所述电机控制器分别控制上三相桥臂的开关管VT1、开关管VT3和开关管VT5保持断开状态；所述电机控制器通过输出正弦三角函数的PWM波对电机绕组电感交错间隔120度的通断控制。
[0016]可选地，所述电机控制器分别控制上三相桥臂的开关管VT1、开关管VT3和开关管VT5 保持断开状态，具体为：
[0017]电机控制器输出控制A相上桥臂开关管VT1的通断信号VQ1＝0，控制B相上桥臂开关管 VT3的通断信号VQ3＝0，以及控制C相上桥臂开关管VT5的通断信号VQ5＝0，使上三相桥臂的开关管VT1、开关管VT3和开关管VT5保持断开状态。
[0018]可选地，所述电机控制器通过输出正弦三角函数的PWM波对电机绕组电感交错间隔120 度的通断控制，具体为：
[0019]设置控制A相下桥臂开关管VT2的通断信号VQ2＝sinωt,控制B相下桥臂开关管VT4 通断信号VQ4＝sin(ωt+120
°
),控制C相下桥臂开关管VT6通断信号VQ6＝sin(ωt+ 240
°
),其中，ω为角频率，通过改变角频率的大小来调整升压充电的功率；
[0020]所述电机控制器通过输出通断信号VQ2、通断信号VQ4和通断信号VQ6分别控制下三相桥臂的开关管VT2、开关管VT4和开关管VT6的通断；
[0021]当通断信号的值大于0时，被控制的开关管导通；当通断信号的值小于等于0时，被控制的开关管断开；
[0022]在电机绕组循环通、断过程中，始终有一相保持断开状态，这样能够减小单个电感导通时间，从而降低转子的发热。
[0023]可选地，所述电机控制器输出通断信号VQ2、通断信号VQ4和通断信号VQ6分别控制下三相桥臂的开关管VT2、开关管VT4和VT6的通断，具体为：
[0024]在t0时刻，控制开关管VT2开始闭合、开关管VT4保持闭合、开关管VT6保持断开，此时电感La开始充电，电感La中的电流i
La
开始增大、电感Lb中的电流i
Lb
保持不变、电感Lc中无电流通过,电感Lc的电流i
Lc
＝0；
[0025]在t1时刻，控制开关管VT2保持闭合、开关管VT4保持断开、开关管VT6开始闭合，此时电感La中的电流i
La
达到最大并保持不变、电感Lb中无电流通过，i
Lb
＝0、电感Lc开始充电，电感Lc中电流i
Lc
开始增大；
[0026]在t2时刻，控制开关管VT2开始断开、开关管VT4保持断开、开关管VT6保持闭合，此时电感La开始放电，电感La中的电流i
La
快速减小、电感Lb中无电流通过，i
Lb
＝0、电感 Lc中电流i
Lc
达到最大并保持不变；
[0027]在t3时刻，开关管VT2保持断开、开关管VT4开始闭合、开关管VT6保持闭合，此时电感La放电完成，电感La中的电流i
La
＝0、电感Lb开始充电，电感Lb中的电流i
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能兼容低电压直流充电桩的充电系统，包括功率模块(4)、永磁同步电机的电机绕组(5)、电机控制器(6)、电池控制器(7)和整车控制器(8)；所述功率模块(4)、永磁同步电机的电机绕组(5)均连接到电机控制器(6)；所述电机控制器(6)、电池控制器(7)和整车控制器(8)通过CAN总线连接；所述电池控制器(7)用于与充电桩(10)连接，用于检测充电桩(10)的输出电压；其特征在于：还包括第一开关模块(1)、第二开关模块(2)和第三开关模块(3)；所述第三开关模块(3)用于与动力电池(9)连接；所述第一开关模块(1)的输入端用于与充电桩(10)的高压输出端连接，该第一开关模块(1)的输出端依次经永磁同步电机的电机绕组(5)、功率模块(4)与第三开关模块(3)连接，以构成直流升压回路，用于在检查到充电桩(10)输出电压不满足高压要求时，将充电桩(10)输出的低压直流电转换为高压直流电给动力电池(9)充电；所述第二开关模块(2)的输入端用于与充电桩(10)的高压输出端连接，所述第二开关模块(2)的输出端与第三开关模块(3)连接，以构成直流充电回路，用于在检查到充电桩(10)输出电压满足高压要求时，直接给动力电池(9)充电；所述第一开关模块(1)、第二开关模块(2)、第三开关模块(3)均与电机控制器(6)连接，均受电机控制器(6)控制。2.根据权利要求1所述的能兼容低电压直流充电桩(10)的充电系统，其特征在于：所述功率模块(4)包括A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂；所述功率模块(4)的A相桥臂、B相桥臂和C相桥臂分别与永磁同步电机的电机绕组(5)的电感La、电感Lb和电感Lc的一端一一对应连接，形成DCDC升压变换器，所述电感La、电感Lb和电感Lc的另一端经第一开关模块(1)与充电桩(10)连接；在所述电机控制器(6)控制功率模块(4)进行直流升压充电时，电机控制器(6)控制功率模块(4)的上三相桥臂保持断开，并控制功率模块(4)的下三相桥臂的开关管进行通断，当下三相桥臂的开关管导通时，电机绕组(5)的电感开始充电；当下三相桥臂的开关管断开时，电机绕组(5)的电感开始放电，其放电电压与充电桩(10)电压进行叠加，以实现升压功能。3.根据权利要求1或2所述的能兼容低电压直流充电桩的充电系统，其特征在于：在系统处于升压充电时，所述电机控制器(6)通过交错控制的方式，循环轮流通断永磁同步电机的电感La、电感Lb和电感Lc，且通断周期间隔为120度。4.根据权利要求3所述的能兼容低电压直流充电桩的充电系统，其特征在于：在系统处于升压充电时，所述电机控制器(6)分别控制上三相桥臂的开关管VT1、开关管VT3和开关管VT5保持断开状态；所述电机控制器(6)通过输出正弦三角函数的PWM波对电机绕组(5)电感交错间隔120度的通断控制。5.根据权利要求4所述的能兼容低电压直流充电桩的充电系统，其特征在于：所述电机控制器(6)分别控制上三相桥臂的开关管VT1、开关管VT3和开关管VT5保持断开状态，具体为：电机控制器(6)输出控制A相上桥臂开关管VT1的通断信号VQ1＝0，控制B相上桥臂开关管VT3的通断信号VQ3＝0，以及控制C相上桥臂开关管VT5的通断信号VQ5＝0，使上三相桥臂的开关管VT1、开关管VT3和开关管VT5保持断开状态。
6.根据权利要求5所述的能兼容低电压直流充电桩的充电系统，其特征在于：所述电机控制器(6)通过输出正弦三角函数的PWM波对电机绕组(5)电感交错间隔120度的通断控制，具体为：设置控制A相下桥臂开关管VT2的通断信号VQ2＝sinωt,控制B相下桥臂开关管VT4通断信号VQ4＝sin(ωt+120
°
),控制C相下桥臂开关管VT6通断信号VQ6＝sin(ωt+240
°
),其中，ω为角频率，通过改变角频率的大小来调整升压充电的功率；所述电机控制器(6)通过输出通断信号VQ2、通断信号VQ4和通断信号VQ6分别控制下三相桥臂的开关管VT2、开关管VT4和开关管VT6的通断；当通断信号的值大于0时，被控制的开关管导通；当通断信号的值小于等于0时，被控制的开关管断开。7.根据权利要求6所述的能兼容低电压直流充电桩的充电系统，其特征在于：所述电机控制器(6)输出通断信号VQ2、通断信号VQ4和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，刘立，陈健，陈扬，张正，聂大臣，林雨婷，
申请(专利权)人：重庆长安新能源汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：