车辆控制器和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及电动车辆技术领域，特别是涉及一种车辆控制器和一种车辆。


背景技术：

2.车载充电模块和电动机驱动模块作为电动汽车的核心模块，其技术水平决定了电动汽车水平。在将车载充电机和电机驱动模块设置为两个独立的模块或进行简单集成时，由于没有实质性电路拓扑的变化，因此存在器件成本高，充电功率低的缺陷。
3.相关技术中，采用半桥式双向dc/dc电路的拓扑结构，实现车载大功率充放电功能的集成，但是由于电池侧与电网侧没有隔离，在电路中的器件损坏时，容易将电网侧的高压引入到电池端，导致存在安全隐患。


技术实现要素：

4.本实用新型的实施例提供一种车辆控制器和车辆，通过设置具有隔离功能的双向dc/dc变换器，实现高压电网侧与电池侧之间的电性隔离，提高了集成有车载充电模块以及电动机驱动模块的车辆控制器的安全性。
5.本实用新型的第一方面的实施例提供了一种车辆控制器，包括：
6.dc/dc变换器，所述dc/dc变换器包括第一全桥部、第二全桥部以及连接所述第一全桥部与所述第二全桥部的隔离变压器，所述第一全桥部与所述车载电池连接；
7.交直流转换器，与所述第二全桥部连接，所述交直流转换器还包括传输端；
8.电机接口与充放电接口，分别与所述传输端连接。
9.可选地，所述第一全桥部的第一端通过第一开关与所述第二全桥部的第一端连接，所述第一全桥部的第二端通过第二开关与所述第二全桥部的第二端连接；
10.所述交直流转换器的第一端与所述第二全桥部的第一端连接，所述交直流转换器的第二端与所述第二全桥部的第二端连接；
11.所述电机接口通过第三开关与所述接线端连接；
12.所述充放电接口通过第四开关与所述接线端连接。
13.其中，在电机驱动模式，所述第三开关被配置为导通状态，所述第四开关配置为关断状态，以由所述车载电池对所述电机供电，在充电模式，所述第一开关、所述第二开关与所述第三开关被配置为关断状态，所述第四开关配置为导通状态，以由外接电源对所述车载电池供电。
14.可选地，所述车辆控制器还包括：
15.预充电模块，所述预充电模块的第一端与车载蓄电池的正极连接，所述预充电模块的第二端连接与所述第一全桥部的第一端连接，所述预充电模块包括并联的第一开关电路与第二开关电路，所述第一开关电路设置有第五开关，所述第二开关电路设置有串联的第一预充电电阻与第六开关；
16.负载电容，所述负载电容的一端连接至所述预充电模块的第二端，所述负载电容
的另一端连接至所述车载蓄电池的负极；
17.其中，在所述电机驱动模式与所述充电模式，所述预充电模块执行预充电操作，所述第五开关关断，所述第六开关导通，所述预充电操作执行完毕，所述第五开关导通，所述第六开关关断。
18.可选地，所述车辆控制器还包括：
19.滤波模块，包括串联的滤波电感、滤波电容以及第七开关，所述滤波电感的第一端连接至所述传输端，所述滤波电感的第二端连接至所述第四开关。
20.可选地，所述车辆控制器还包括：
21.漏流抑制模块，所述漏流抑制模块的第一端设置在所述第二全桥部的第一端与所述交直流转换器的第一端之间，所述漏流抑制模块的第二端设置在所述第二全桥部的第二端与所述交直流转换器的第二端之间，所述漏流抑制模块包括串联的第一电容与第二电容，所述第一电容与所述第二电容的连接点与所述第七开关连接。
22.可选地，所述车辆控制器还包括：
23.卸荷模块，设置在所述第二全桥部与所述漏流抑制模块之间，所述卸荷模块包括串联的开关管与卸荷电阻。
24.可选地，所述传输端为三相传输端，所述三相传输端用于通过所述电机接口向电机输出三相电机驱动信号，所述三相传输端还用于通过所述充放电接口对所述车载电池充电，或通过所述充放电接口向外放电，
25.其中，在所述电机驱动模式与放电模式，所述交直流转换器被配置为逆变器，在所述充电模式，所述交直流转换器被配置为整流器。
26.可选地，所述充放电接口还包括第二预充电电阻，与所述第三开关并联设置。
27.可选地，所述第一全桥部包括四个具有反并联二极管的igbt；所述第一全桥部包括四个碳化硅mosfet。
28.本实用新型的第二方面的实施例提供了一种车辆，包括如本实用新型第一方面的实施例中任一项所述的车辆控制器。
29.本实用新型实施例通过设置电连接的dc/dc变换器、交直流转换器，以及电机接口与充放电接口，其中，dc/dc变换器、交直流转换器分别与控制器电连接，以由控制器控制dc/dc变换器将供电信号从第一全桥部的传输至第二全桥部侧，以实现电机驱动或向外部供电，或控制器控制dc/dc变换器将供电信号从第二全桥部的传输至第一全桥部侧，以实现电池充电，以及由控制器控制交直流转换器将直流信号转换为交流信号或由交流信号转换为直流信号，一方面，通过将车载充电模块和电动机驱动模块进行集成化的设置，能够降低产品成本，另一方面，实现了车辆分别在电机驱动模式、车辆充电模式、v2g、v2l和以及v2v等模式下运行。
30.另外，通过设置隔离变压器将第一全桥部与第二全桥部进行电性隔离连接，在实现第一全桥部侧与第二全桥部之间高低压转换的同时，实现了高压电网侧与电池侧之间的电性隔离，提高了集成有车载充电模块以及电动机驱动模块的车辆控制器的安全性。
附图说明
31.图1是本实用新型的一种车辆控制器实施例的示意框图；
32.图2是本实用新型的另一种车辆控制器实施例的结构示意图；
33.图3是本实用新型的再一种车辆控制器实施例的等效示意框图；
34.图4是本实用新型的又一种车辆控制器实施例的结构示意图；
35.图5是本实用新型的又一种车辆控制器实施例的结构示意图；
36.图6是本实用新型的又一种车辆控制器实施例的结构示意图；
37.图7是本实用新型的又一种车辆控制器实施例的结构示意图。
38.其中，图1至图7中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
39.10dc/dc变换器、102第一全桥部、104第二全桥部、20交直流转换器、30电机接口、40充放电接口、50车载电池、60外部装置、70预充电模块、80滤波模块、90漏流抑制模块、100卸荷模块。
具体实施方式
40.为了可以更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
41.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
42.实施例一
43.如图1所示，本实用新型实施例提供了一种车辆控制器，包括：dc/dc变换器10、交直流转换器20、电机接口30与充放电接口40。
44.其中，dc/dc变换器10包括第一全桥部102、第二全桥部104以及连接第一全桥部102与第二全桥部104的隔离变压器t，第一全桥部102与车载电池50连接；交直流转换器20，交直流转换器20的第一端与第二全桥部104连接，交直流转换器20还包括传输端；电机接口30与充放电接口40，分别与传输端连接。
45.具体地，第一全桥部102为低压侧，第二全桥部104为高压侧。
46.充放电接口40可以与外部装置60连接，外部装置60包括电网、外部负载或另一车辆的充放电接口，以实现电动车和电网之间的互动、车车互充或将车辆作为移动电源向第三方的外部负载放电。
47.在该实施例中，通过设置电连接的dc/dc变换器10、交直流转换器20，以及电机接口30与充放电接口40，其中，dc/dc变换器10、交直流转换器20分别与控制器电连接，以由控制器控制dc/dc变换器10将供电信号从第一全桥部102的传输至第二全桥部104侧，以实现电机驱动或向外部供电，或控制器控制dc/dc变换器10将供电信号从第二全桥部104的传输至第一全桥部102侧，以实现电池充电，以及由控制器控制交直流转换器20将直流信号转换为交流信号或由交流信号转换为直流信号，一方面，通过将车载充电模块和电动机驱动模块进行集成化的设置，能够降低产品成本，另一方面，实现了车辆分别在电机驱动模式、车辆充电模式、v2g、v2l和以及v2v等模式下运行。
48.另外，通过设置隔离变压器t将第一全桥部102与第二全桥部104进行电性隔离连接，在实现第一全桥部102侧与第二全桥部104之间高低压转换的同时，实现了高压电网侧
与电池侧之间的电性隔离，提高了集成有车载充电模块以及电动机驱动模块的车辆控制器的安全性。
49.实施例二
50.如图2所示，本实用新型实施例提供了一种车辆控制器，包括：dc/dc变换器10、交直流转换器20、电机接口30与充放电接口40。
51.其中，dc/dc变换器10包括第一全桥部102、第二全桥部104以及连接第一全桥部102与第二全桥部104的隔离变压器t，第一全桥部102的第一端通过第一开关k1与第二全桥部104的第一端连接，第一全桥部102的第一端还与车载电池50连接，第一全桥部102的第二端通过第二开关k2与第二全桥部104的第二端连接，第一全桥部102的第二端还与车载电池50的负极连接。交直流转换器20，交直流转换器20的第一端与第二全桥部104的第一端连接，交直流转换器20的第二端与第二全桥部104的第二端连接，交直流转换器20还包括传输端；电机接口30与充放电接口40，分别与传输端连接。
52.另外，电机接口30通过第三开关k3与接线端连接；充放电接口40通过第四开关k4与接线端连接。
53.充放电接口40可以与外部装置60连接，外部装置60包括电网、外部负载或另一车辆的充放电接口，以实现电动车和电网之间的互动、车车互充或将车辆作为移动电源向第三方的外部负载放电。
54.其中，在电机驱动模式，第三开关k3被配置为导通状态，第四开关k4配置为关断状态，以由车载电池50通过交直流转换器20与电机接口30对电机供电。
55.在充电模式，第一开关k1、第二开关k2与第三开关k3被配置为关断状态，第四开关k4配置为导通状态，以由外接电源对车载电池50供电。
56.在一种实施方式中，第一开关k1至第四开关k4均为由控制器控制的接触器。
57.在该实施例中，在电机驱动模式中，通过控制器将第一开关k1与第二开关k2配置为导通状态，将dc/dc变换器10进行短路，以使车载电池50通过交直流转换器20将直流的电池电压转换成交流电压后，通过导通电机接口30中的第三开关k3，以实现通过电机接口30驱动电机运行，以提升驱动效率，其等效电路如图3所示。
58.如图4所示，在三相充电模式下，通过将第一开关k1与第二开关k2配置为关断状态，以将dc/dc变换器10接入电路，将第三开关k3配置为关断状态，以关断电机接口30的连接，将第四开关k4配置为导通状态，将充放电接口40配置为直流充电机，直流充电机由电网输入交流电，经过交直流转换器20整流变成直流电，然后提供给dc/dc变换器10，dc/dc变换器10经过直
‑
直变换输出需要的直流，以对车载电池充电，通过在dc/dc变换器10设置隔离变压器t，提升充电模式下车载电池50的安全性。
59.如图5所示，在单相充电模式下，将第一开关k1与第二开关k2配置为关断状态，以将dc/dc变换器10接入电路，将第三开关k3配置为关断状态，以关断电机接口30的连接，控制交直流转换器20中的四个运行，将三个第四开关k4中的一个与控制零线通断的k7配置为导通状态，通过调整dc/dc变换器10的移相角度，实现单相充电，
60.实施例三
61.如图6所示，本实用新型实施例提供了一种车辆控制器，包括：dc/dc变换器10、交直流转换器20、电机接口30与充放电接口40、预充电模块70与负载电容cd。
62.其中，预充电模块70的第一端与车载蓄电池的正极连接，预充电模块70的第二端连接与第一全桥部102的第一端连接，dc/dc变换器10包括第一全桥部102、第二全桥部104以及连接第一全桥部102与第二全桥部104的隔离变压器t，第一全桥部102的第一端通过第一开关k1与第二全桥部104的第一端连接，第一全桥部102的第二端通过第二开关k2与第二全桥部104的第二端连接，第一全桥部102的第二端还与车载电池50的负极连接。交直流转换器20，交直流转换器20的第一端与第二全桥部104的第一端连接，交直流转换器20的第二端与第二全桥部104的第二端连接，交直流转换器20还包括传输端；电机接口30与充放电接口40，分别与传输端连接，电机接口30通过第三开关k3与接线端连接；充放电接口40通过第四开关k4与接线端连接。
63.充放电接口40可以与外部装置60连接，外部装置60包括电网、外部负载或另一车辆的充放电接口，以实现电动车和电网之间的互动、车车互充或将车辆作为移动电源向第三方的外部负载放电。
64.具体地，预充电模块70包括并联的第一开关电路与第二开关电路，第一开关电路设置有第五开关k5，第二开关电路设置有串联的第一预充电电阻r1与第六开关k6，负载电容cd的一端连接至预充电模块70的第二端，负载电容cd的另一端连接至车载蓄电池的负极。
65.其中，第五开关k5与第六开关k6可以为继电器。
66.在电机驱动模式与充电模式，预充电模块70执行预充电操作，第五开关k5关断，第六开关k6导通，预充电操作执行完毕，第五开关k5导通，第六开关k6关断。
67.在该实施例中，通过设置预充电模块70，预充电模块70工作时，第二开关电路导通，第一开关电路关断，由于第二开关电路设置有第一预充电电阻r1，能够减小通过负载电容cd的电流，防止第一开关电路直接导通时由于瞬时电流过大损坏第五开关k5。
68.实施例四
69.如图7所示，本实用新型实施例提供了一种车辆控制器，包括：dc/dc变换器10、交直流转换器20、电机接口30、充放电接口40、预充电模块70、负载电容cd、滤波模块80、漏流抑制模块90与卸荷模块100。
70.其中，预充电模块70的第一端与车载蓄电池的正极连接，预充电模块70的第二端连接与第一全桥部102的第一端连接，dc/dc变换器10包括第一全桥部102、第二全桥部104以及连接第一全桥部102与第二全桥部104的隔离变压器t，第一全桥部102的第一端通过第一开关k1与第二全桥部104的第一端连接，第一全桥部102的第二端通过第二开关k2与第二全桥部104的第二端连接，第一全桥部102的第二端还与车载电池50的负极连接。交直流转换器20，交直流转换器20的第一端与第二全桥部104的第一端连接，交直流转换器20的第二端与第二全桥部104的第二端连接，漏流抑制模块90的第一端设置在第二全桥部104的第一端与交直流转换器20的第一端之间，漏流抑制模块90的第二端设置在第二全桥部104的第二端与交直流转换器20的第二端之间，卸荷模块100，设置在第二全桥部104与漏流抑制模块90之间，卸荷模块100包括串联的开关管q1与卸荷电阻r2；交直流转换器20还包括传输端，电机接口30与充放电接口40分别与传输端连接，电机接口30通过第三开关k3与接线端连接；充放电接口40通过第四开关k4与接线端连接。
71.滤波模块80设置在交直流转换器20与充放电接口40之间，滤波模块80包括串联的
滤波电感l、滤波电容以及第七开关k7，滤波电感l的第一端连接至传输端，滤波电感l的第二端连接至第四开关k4，漏流抑制模块90包括串联的第一电容c1与第二电容c2，第一电容与第二电容的连接点与第七开关k7连接。
72.其中，第七开关k7可以为接触器。
73.具体地，预充电模块70包括并联的第一开关电路与第二开关电路，第一开关电路设置有第五开关k5，第二开关电路设置有串联的第一预充电电阻r1与第六开关k6，负载电容cd的一端连接至预充电模块70的第二端，负载电容cd的另一端连接至车载蓄电池的负极。
74.另外，充放电接口40还包括第二预充电电阻r3，与第三开关k3并联设置。
75.在该实施例中，如图7所示，在充电模式中，首先将第一开关k1与第二开关k2关断，闭合与滤波电容连接的第七开关k7，通过预充电模块70中的第六开关k6为负载电容cd充电，然后关断第六开关k6，闭合第五开关k5，启动高频双向dc/dc变换器10运行，待电容第一电容c1与第二电容c2之间的电压达到稳态电压，插入充电枪，并将第四开关k4闭合，工作电路如图4所示。在电池电压不低于一定值时，网侧不需要预充电电阻，可以直接与电网连接。转换到充放电模式时，先启动dc/dc已经为电容进行了充电。除非电池在电量用尽时，网侧的预充电电阻才会起作用。设备启动连接完成后，根据充电模式，三相全桥工作在可控整流状态，保持c1、c2上的电压恒定，高频双向dc/dc控制移向角为电池充电。
76.可选地，在一些实施例中，传输端为三相传输端，三相传输端用于通过电机接口30向电机输出三相电机驱动信号，三相传输端还用于通过充放电接口40对车载电池50充电，或通过充放电接口40向外放电，其中，在电机驱动模式与放电模式，交直流转换器20被配置为逆变器，在充电模式，交直流转换器20被配置为整流器。
77.如图5与图7所示，单相充电的工作模式与三相充电的工作模式一样，系统会自动检测到电抗器端子电压，调整双向dc/dc的移相角度，控制输出对其进行充电，在交直流转换器20中，不向图7中标出的开关管q2与开关管q3输入开关控制指令。
78.在v2g、v2l和v2v模式时，当该控制器可以将电池电能转换成交流电源，为电压源为负载供电或将能量回馈电网
79.可选地，第一全桥部102包括四个具有反并联二极管的igbt；第一全桥部102包括四个碳化硅mosfet。
80.在该实施例中，通过在开关损耗大幅降低，适用于更高的工作频率，另由于其高温工作特性，大大提高了高温稳定性。
81.通过上述实施例，能够实现以下效果：
82.(1)通过利用电机驱动的模块，解决了传统集成方式中产品非隔离式dc/dc模块，在模块损坏后对电池造成安全隐患的因素。
83.(2)采用的拓扑结构能兼容三相交流充电和单相交流充电，根据充电功率的需要选择合适的dc/dc模块即可实现双向的充电功能和v2g、v2l、v2v的功能。
84.(3)能够实现车载控制器的较高的系统集成度，在实现相同功能的情况下，成本相对较低。
85.本实用新型的实施例提供的车辆，包括上述任一实施例所述的车辆控制器。
86.本实用新型实施例提供的车辆控制与车辆，通过设置电连接的dc/dc变换器、交直
流转换器，以及电机接口与充放电接口，其中，dc/dc变换器、交直流转换器分别与控制器电连接，以由控制器控制dc/dc变换器将供电信号从第一全桥部的传输至第二全桥部侧，以实现电机驱动或向外部供电，或控制器控制dc/dc变换器将供电信号从第二全桥部的传输至第一全桥部侧，以实现电池充电，以及由控制器控制交直流转换器将直流信号转换为交流信号或由交流信号转换为直流信号，一方面，通过将车载充电模块和电动机驱动模块进行集成化的设置，能够降低产品成本，另一方面，实现了车辆分别在电机驱动模式、车辆充电模式、v2g、v2l和以及v2v等模式下运行。另外，通过设置隔离变压器将第一全桥部与第二全桥部进行电性隔离连接，在实现第一全桥部侧与第二全桥部之间高低压转换的同时，实现了高压电网侧与电池侧之间的电性隔离，提高了集成有车载充电模块以及电动机驱动模块的车辆控制器的安全性。
87.在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
88.本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。
89.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”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实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。
90.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。