充电和放电控制系统、方法及装置、控制设备与流程

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种双向充电机及其对外放电方法和包含该双向充电机的新能源汽车。

背景技术：

传统的充电机是将电网的交流电转换为直流电后为动力电池充电，能量转换为单向传递。相对于传统的能量单向传递，双向充电机正在逐渐向双向充电机发展，双向充电机在传统的单向充电功能基础上，增加了对外放电的功能。双向充电机可以实现能量转换的双向传递，使电动汽车可以成为一个实现对外放电的能量供应装置，实现波峰波谷调节的车对电网分布式并网放电(v2g，vehicletogrid)，车对车的应急救援放电(v2v，vehicletovehicle)，车对电器负载的放电(v2l，vehciletoload)。

目前，现有的充电机对外放电方案，放电完成后交流插座仍会存在残压，甚至为了降低母线电容电压对交流插座进行放电，存在触电风险，一旦出现触电的紧急情况，会对人员造成极大的伤害。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种充电和放电控制系统、方法及装置，能解决现有的双向充电机存在触点风险以及会造成人员伤害的问题，极大提高了双向充电机的放电安全，实现主动安全保护功能，确保紧急场合交流侧电压的快速降低，加大地减轻对人员触电的伤害。

为实现上述目的，本发明所提供的一种充电和放电控制系统，包括：

包括双向充电装置和处理模块；所述双向充电装置包括依次连接的交流连接器、第一双向ac/dc转换模块和储能稳压模块；所述处理模块与所述第一双向ac/dc转换模块连接；

所述交流连接器，用于接入交流电或输出交流电；

所述第一双向ac/dc转换模块，用于将从所述交流连接器输入的交流电转换直流电，或将所述储能稳压模块输入的直流电转换成交流电；

所述储能稳压模块，用于接收输入的直流电进行储能和稳压；

所述处理模块用于执行以下程序模块：

放电指令接收模块，用于当接收到放电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块开启将直流电转换成交流电的功能；

停止放电指令接收模块，用于当接收到停止放电指令时，控制第一双向ac/dc转换模块开启将交流电转换成直流电的功能，并判断所述交流连接器的电压是否小于预设的阈值；

第一判断模块，用于当判断所述交流连接器的电压小于预设的阈值时，控制所述第一双向ac/dc转换模块停止工作；

第二判断模块，用于当判断所述交流连接器的电压大于或等于预设的阈值时，控制所述第一双向ac/dc转换模块继续开启将交流电转换成直流电的功能，并继续判断所述交流连接器的电压是否小于预设的阈值。

与现有技术相比，本发明通过在接收到停止放电指令时，并未直接停止第一双向ac/dc转换模块停止工作，而是打开其反向功能，即将第一双向ac/dc转换模块的功能模式从原来的直流电转交流电的功能模式切换为交流电转直流电的功能模式，通过将交流连接器残留的能量转移到所述储能稳压模块，可以确保交流连接器的电压快速降低，能够避免放电结束后，因为交流连接器存在残压导致人身意外触电等危害人身安全的情形。

作为上述方案的改进，所述处理模块还仅一步用于执行以下程序模块:

充电指令接收模块，用于当接收到充电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块开启将交流电转换成直流电的功能；

停止充电指令接收模块，用于当接收到停止充电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块停止工作。

作为上述方案的改进，所述双向充电装置还包括第二双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块，所述交流连接器、第一双向ac/dc转换模块、储能稳压模块、第二双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块依次连接；所述处理模块分别与所述第一双向ac/dc转换模块、第二双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块连接；其中，

所述储能稳压模块，具体用于将所述第一双向ac/dc转换模块输出的直流电进行储能和稳压，或接收所述第二双向ac/dc转换模块输入的直流电进行储能和稳压；

所述第二双向ac/dc转换模块，用于将所述储能稳压模块输出的直流电转换成交流电，或将所述第三双向ac/dc转换模块输入的交流电转换成直流电；

所述第三双向ac/dc转换模块，用于将所述第二双向ac/dc转换模块输入的交流电转换成直流电，或将电池模块输入的直流电输入转换成交流电；

所述放电指令接收模块具体用于当接收到放电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块开启将直流电转换成交流电的功能，并控制所述第二双向ac/dc转换模块开启将交流电转换成直流电的功能；

所述停止放电指令接收模块，具体用于当接收到停止放电指令时，控制所述第二双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块停止工作，控制第一双向ac/dc转换模块开启将交流电转换成直流电的功能，并判断所述交流连接器的电压是否小于预设的阈值；

所述第一判断模块，具体用于当判断所述交流连接器的电压小于预设的阈值时，控制所述第一双向ac/dc转换模块停止工作；

所述第二判断模块，具体用于当判断所述交流连接器的电压大于或等于预设的阈值时，控制所述第一双向ac/dc转换模块继续开启将交流电转换成直流电的功能，并继续判断所述交流连接器的电压是否小于所述阈值。

作为上述方案的改进，所述充电指令接收模块，具体用于当接收到充电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块开启将交流电转换成直流电的功能，并控制所述第二双向ac/dc转换模块开启将直流电转换成交流电的功能；

所述停止充电指令接收模块，用于当接收到停止充电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块、第二双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块停止工作。

作为上述方案的改进，所述双向充电机还包括隔离变压器，所述隔离变压器的一端与所述第二双向ac/dc转换模块连接，另一端与所述第三双向ac/dc转换模块连接；所述隔离稳压模块为母线电容，所述交流连接器为交流插座。

作为上述方案的改进，所述充电和放电控制系统为汽车，所述处理模块为整车控制器，所述双向充电装置为双向充电机；或，所述充电和放电控制系统为双向充电机。

本发明实施例还对应提供了一种充电和放电控制方法，适用于一双向充电机，所述双向充电机包括依次连接的交流连接器、第一双向ac/dc转换模块和储能稳压模块；其中，

所述交流连接器，用于接入交流电或输出交流电；

所述第一双向ac/dc转换模块，用于将从所述交流连接器输入的交流电转换直流电，或将所述储能稳压模块输入的直流电转换成交流电；

所述储能稳压模块，用于接收输入的直流电进行储能和稳压；

其特征在于，所述充电和放电控制方法包括步骤：

当接收到放电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块开启将直流电转换成交流电的功能；

当接收到停止放电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块开启将交流电转换成直流电的功能，并判断所述交流连接器的电压是否小于预设的阈值；

当判断所述交流连接器的电压小于预设的阈值时，控制所述第一双向ac/dc转换模块停止工作；

当判断所述交流连接器的电压大于或等于预设的阈值时，控制所述第一双向ac/dc转换模块继续开启将交流电转换成直流电的功能，并继续判断所述交流连接器的电压是否小于所述阈值。

作为上述方案的改进，所述方法还包括：

当接收到充电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块开启将交流电转换成直流电的功能；

当接收到停止充电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块停止工作。

作为上述方案的改进，所述双向充电机还包括第二双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块，其中，所述交流连接器、第一双向ac/dc转换模块、储能稳压模块、第二双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块依次连接；

所述储能稳压模块，具体用于将所述第一双向ac/dc转换模块输出的直流电进行储能和稳压，或接收所述第二双向ac/dc转换模块输入的直流电进行储能和稳压；

所述第二双向ac/dc转换模块，用于将所述储能稳压模块输出的直流电转换成交流电，或将所述第三双向ac/dc转换模块输入的交流电转换成直流电；

所述第三双向ac/dc转换模块，用于将所述第二双向ac/dc转换模块输入的交流电转换成直流电，或将电池模块输入的直流电输入转换成交流电；

所述充电和放电控制方法具体包括步骤：

当接收到放电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块开启将直流电转换成交流电的功能，并控制所述第二双向ac/dc转换模块开启将交流电转换成直流电的功能；

当接收到停止放电指令时，控制所述第二双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块停止工作，控制第一双向ac/dc转换模块开启将交流电转换成直流电的功能，并判断所述交流连接器的电压是否小于预设的阈值；

当判断所述交流连接器的电压小于预设的阈值时，控制所述第一双向ac/dc转换模块停止工作；

当判断所述交流连接器的电压大于或等于预设的阈值时，控制所述第一双向ac/dc转换模块继续开启将交流电转换成直流电的功能，并继续判断所述交流连接器的电压是否小于所述阈值。

作为上述方案的改进，所述方法还包括步骤：

当接收到充电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块开启将交流电转换成直流电的功能，并控制所述第二双向ac/dc转换模块开启将直流电转换成交流电的功能；

当接收到停止充电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块、第二双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块停止工作。

本发明实施例还对应提供了一种控制设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以上任一项所述的充电和放电控制控制方法。

本发明实施例还对应提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行以上任一项所述的充电和放电控制控制方法。

附图说明

图1是本发明其中一实施例的充电和放电系统的结构示意图；

图2是本发明其中一实施例的充电和放电系统的结构示意图；

图3是本发明其中一实施例的充电和放电方法的工作流程图；

图4是本发明其中一实施例的充电和放电方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明所提供的一种充电和放电控制系统，包括双向充电装置1和处理模块2；所述双向充电装置1包括依次连接的交流连接器11、第一双向ac/dc转换模块12和储能稳压模块13；所述处理模块2与所述第一双向ac/dc转换模块12连接；

所述交流连接器11，用于接入交流电或输出交流电；

所述第一双向ac/dc转换模块12，用于将从所述交流连接器11输入的交流电转换直流电，或将所述储能稳压模块13输入的直流电转换成交流电；

所述储能稳压模块13，用于接收输入的直流电进行储能和稳压；

所述处理模块2用于执行以下程序模块：

放电指令接收模块21，用于当接收到放电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块开启将直流电转换成交流电的功能；

停止放电指令接收模块22，用于当接收到停止放电指令时，控制第一双向ac/dc转换模块12开启将交流电转换成直流电的功能，并判断所述交流连接器11的电压是否小于预设的阈值；

第一判断模块23，用于当判断所述交流连接器的电压小于预设的阈值时，控制所述第一双向ac/dc转换模块停止工作；

第二判断模块24，用于当判断所述交流连接器的电压大于或等于预设的阈值时，控制所述第一双向ac/dc转换模块12继续开启将交流电转换成直流电的功能，并继续判断所述交流连接器11的电压是否小于预设的阈值。

优选地，所述充电和放电控制系统为汽车，所述处理模块2为汽车的整车控制器，所述双向充电装置1为双向充电机，汽车内的电池模块可与所述双向充电机连接，从而通过双向充电机进行充电，或者通过双向充电机进行放电。这时，整车控制器直接控制第一双向ac/dc转换模块12的转换方向，双向充电机内无需内置处理芯片进行控制。

在另一优选实施例中，所述充电和放电控制系统为一双向充电机，所述处理模块为内置在该双向充电机内的控制器，其可接受来自于汽车控制器或手机app等的控制指令，以控制第一双向ac/dc转换模块12的转换方向，从而决定双向充电机的放电或充电。可以理解的，所述处理模块2还仅一步用于执行以下程序模块:

充电指令接收模块，用于当接收到充电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块开启将交流电转换成直流电的功能；

停止充电指令接收模块，用于当接收到停止充电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块停止工作。

参见图2，所述双向充电装置1还包括第二双向ac/dc转换模块14和第三双向ac/dc转换模块16，所述交流连接器11、第一双向ac/dc转换模块12、储能稳压模块13、第二双向ac/dc转换模块14和第三双向ac/dc转换模块16依次连接；所述处理模块2分别与所述第一双向ac/dc转换模块12、第二双向ac/dc转换模块14和第三双向ac/dc转换模块连接16；其中，

所述储能稳压模块13，具体用于将所述第一双向ac/dc转换模块14输出的直流电进行储能和稳压，或接收所述第二双向ac/dc转换模块16输入的直流电进行储能和稳压；

所述第二双向ac/dc转换模块14，用于将所述储能稳压模块13输出的直流电转换成交流电，或将所述第三双向ac/dc转换模块16输入的交流电转换成直流电；

所述第三双向ac/dc转换模块16，用于将所述第二双向ac/dc转换模块14输入的交流电转换成直流电，或将电池模块输入的直流电输入转换成交流电；

需要说明的是，电池模块可设于所述充电和放电系统中，也可设于所述充电和放电系统外部，作为外接部件与所述第三双向ac/dc转换模块16连接。所述电池模块用于接收第三双向ac/dc转换模块16输入的直流电进行充电，或者向第三双向ac/dc转换模块16输出直流电进行放电。

所述放电指令接收模块21具体用于当接收到放电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块14和第三双向ac/dc转换模块16开启将直流电转换成交流电的功能，并控制所述第二双向ac/dc转换模块14开启将交流电转换成直流电的功能；

所述停止放电指令接收模块22，具体用于当接收到停止放电指令时，控制所述第二双向ac/dc转换模块14和第三双向ac/dc转换模块16停止工作，控制第一双向ac/dc转换模块14开启将交流电转换成直流电的功能，并判断所述交流连接器11的电压是否小于预设的阈值；

所述第一判断模块23，具体用于当判断所述交流连接器11的电压小于预设的阈值时，控制所述第一双向ac/dc转换模块12停止工作；

对于所述第一判断模块23，当所述交流连接器11的电压小于预设的阈值时，即可确定当前交流连接器属于人体安全可受的范围，这时候可以停止将残余的交流电收集起来。

所述第二判断模块24，具体用于当判断所述交流连接器11的电压大于或等于预设的阈值时，控制所述第一双向ac/dc转换模块12继续开启将交流电转换成直流电的功能，并继续判断所述交流连接器11的电压是否小于所述阈值。

因此，在放电结束后，并未直接停止第一双向ac/dc转换模块12停止工作，而是打开其反向功能，即将第一双向ac/dc转换模块12的功能模式从原来的直流电转交流电的功能模式切换为交流电转直流电的功能模式，通过将交流连接器11残留的能量转移到所述储能稳压模块13，可以确保交流连接器11的电压快速降低，能够避免放电结束后，因为交流连接器11存在残压导致人身意外触电等危害人身安全的情形。

优选地，所述储能稳压模块13为母线电容，所述交流连接器11为交流插座，用于接入市电等交流电。

另外，为了保证第二双向ac/dc转换模块14和第三双向ac/dc转换模块16的隔离，所述双向充电装置1还包括隔离变压器15，所述隔离变压器15的一端与所述第二双向ac/dc转换模块14连接，另一端与所述第三双向ac/dc转换模块16连接。

则可以理解的，除了放电功能，该充电和放电控制系统还具有充电功能，则所述充电指令接收模块，具体用于当接收到充电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块12和第三双向ac/dc转换模块16开启将交流电转换成直流电的功能，并控制所述第二双向ac/dc转换模块14开启将直流电转换成交流电的功能；

所述停止充电指令接收模块，用于当接收到停止充电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块12、第二双向ac/dc转换模块14和第三双向ac/dc转换模块16停止工作。

通过以上方案，本发明采用在放电结束后，主动控制第一双向ac/dc转换模块12的转换方向(即由交流电转换到直流电功能)，放电后的残余会通过直流电存储到储能元件中，从而使得交流连接器11的电压低于预设的阈值(即在安全范围内)，实现了主动安全保护的功能，可以确保紧急场合交流侧电压的的快速降低，极大的降低了触电的风险，保证用电安全。

参见图3，为本发明一优选实施例提供的充电和放电控制方法，适用于一双向充电机，所述双向充电机包括依次连接的交流连接器、第一双向ac/dc转换模块和储能稳压模块；其中，

所述交流连接器，用于接入交流电或输出交流电；

所述第一双向ac/dc转换模块，用于将从所述交流连接器输入的交流电转换直流电，或将所述储能稳压模块输入的直流电转换成交流电；

所述储能稳压模块，用于接收输入的直流电进行储能和稳压；

所述充电和放电控制方法包括步骤：

s1、当接收到放电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块开启将直流电转换成交流电的功能；

s2、当接收到停止放电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块开启将交流电转换成直流电的功能，并判断所述交流连接器的电压是否小于预设的阈值；

s3、当判断所述交流连接器的电压小于预设的阈值时，控制所述第一双向ac/dc转换模块停止工作；

s4、当判断所述交流连接器的电压大于或等于预设的阈值时，控制所述第一双向ac/dc转换模块继续开启将交流电转换成直流电的功能，并继续判断所述交流连接器的电压是否小于所述阈值。

另外，当接收到充电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块开启将交流电转换成直流电的功能；

当接收到停止充电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块停止工作。

优选地，所述双向充电机还包括第二双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块，其中，所述交流连接器、第一双向ac/dc转换模块、储能稳压模块、第二双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块依次连接；

所述储能稳压模块，具体用于将所述第一双向ac/dc转换模块输出的直流电进行储能和稳压，或接收所述第二双向ac/dc转换模块输入的直流电进行储能和稳压；

所述第二双向ac/dc转换模块，用于将所述储能稳压模块输出的直流电转换成交流电，或将所述第三双向ac/dc转换模块输入的交流电转换成直流电；

所述第三双向ac/dc转换模块，用于将所述第二双向ac/dc转换模块输入的交流电转换成直流电，或将电池模块输入的直流电输入转换成交流电；

所述充电和放电控制方法具体包括步骤：

s11、当接收到放电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块开启将直流电转换成交流电的功能，并控制所述第二双向ac/dc转换模块开启将交流电转换成直流电的功能；

s12、当接收到停止放电指令时，控制所述第二双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块停止工作，控制第一双向ac/dc转换模块开启将交流电转换成直流电的功能，并判断所述交流连接器的电压是否小于预设的阈值；

s13、当判断所述交流连接器的电压小于预设的阈值时，控制所述第一双向ac/dc转换模块停止工作；

s14、当判断所述交流连接器的电压大于或等于预设的阈值时，控制所述第一双向ac/dc转换模块继续开启将交流电转换成直流电的功能，并继续判断所述交流连接器的电压是否小于所述阈值。

另外，所述方法还包括步骤：

当接收到充电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块开启将交流电转换成直流电的功能，并控制所述第二双向ac/dc转换模块开启将直流电转换成交流电的功能；

当接收到停止充电指令时，控制所述第一双向ac/dc转换模块、第二双向ac/dc转换模块和第三双向ac/dc转换模块停止工作。

需要说明的是，当该充电机内置有处理器时，上述方法可由内置于充电机的处理器执行；除此之外，当该充电机设于汽车上(例如，新能源汽车)时，上述方法也可由汽车的整车控制器或其他控制器来执行。

本发明实施例的充电和放电控制方法的具体实施过程可参考上述对充电和放电控制系统的描述，在此不再赘述。

本发明实施例还对应提供了一种控制设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时以上任一项所述的充电和放电控制控制方法。

本发明实施例还对应提供了一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行以上任一项所述的充电和放电控制控制方法。

示例性地，上述实施例中，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端中的执行过程。

所称处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

其中，所述终端集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。