预充控制方法、计算机存储介质、控制器和电动车辆与流程

1.本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种预充控制方法，以及计算机存储介质、控制器和电动车辆。


背景技术：

2.随着全球石油资源日趋紧张及环境污染日趋严重，各种节能环保的新能源汽车不断涌现，例如纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池动力汽车等等。随着新能源汽车的技术不断进步及各国持续的政策支持，新能源汽车的市场规模呈现逐年快速增长的态势。
3.在能够利用电能作为动力的汽车中，利用电能的动力系统包括很多高压用电部件，在这些部件的上电过程中需要设置预充电过程来避免高压冲击。作为一种常规的预充电的实现方式，一般会在原有车载电力系统的基础上额外地设置一个预充电电路来专门完成高压用电部件的预充电。然而，目前的预充电电路产品体积庞大且成本很高，在应用时不仅会增加整车的成本，还会占据车内的大量的布局空间，严重影响整车设计。因此，如何避免预充电电路占据过大的车内布局空间，成为本领域中一个亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种预充控制方法，以解决现有动力车辆的预充电路产品占据车内布局空间大，成本高，以及预充可控性能低等技术问题。
5.本发明的第二个目的在于提出一种非临时性计算机存储介质。
6.本发明第三个目的在于提出一种可执行所述预充控制方法的控制器。
7.本发明第四个目的在于提出一种包括所述控制器的电动车辆。
8.为了达到上述目的，本发明第一方面实施例的预充控制方法，包括如下步骤：
9.判断车辆充电接口是否通过充电枪与电网电性连接；
10.当所述车辆充电接口通过充电枪与电网电性连接时，判断接收到的控制指令是充电指令还是放电指令；
11.当控制指令是充电指令时，获取动力电池的第一适配电压；
12.控制pfc模块和集成式dc-dc模块或控制所述集成式dc-dc模块对车载电机电容进行预充，直至所述车载电机电容的电压达到所述第一适配电压时，导通主接触器，以对动力电池进行充电，其中，所述pfc模块的一端与所述车辆充电接口连接，另一端与所述集成式dc-dc模块连接，所述车载电机电容一端与所述集成式dc-dc模块连接，另一端与所述动力电池连接。
13.根据本发明实施例的预充控制方法，基于pfc模块和集成式dc-dc模块的控制，或主动控制集成式dc-dc模块的开关管，即可实现车载电机电容的预充，因此，本申请无需设置预充配电电路，从而既缩小了车内布局空间，也降低了成本以及产品的热损耗。此外，在
车辆充电接口通过充电枪与电网连接，且接收到充电指令时，通过主动控制pfc模块和集成式dc-dc模块的开关管，即可实现电网对车载电机电容的预充控制，因此，致使车载电机电容的预充可控，进而致使预充控制更加稳定和安全。
14.本发明第二方面实施例的非临时性计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的预充控制方法。
15.本发明第三方面实施例的控制器，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行时，使所述至少一个处理器执行上述的预充控制方法。
16.本发明第四方面实施例的电动车辆，包括：动力电池、蓄电池、电机、电机控制器、低速桥臂、集成式dc-dc模块和上述的控制器，
17.所述电机的一端与车辆充电接口的第一端连接，另一端与所述电机控制器连接，所述低速桥臂与所述电机控制器并联，并联后与所述集成式dc-dc模块的第一端连接，所述集成式dc-dc模块的第二端与所述动力电池连接，所述集成式dc-dc模块的第二端与所述动力电池之间并联设置有车载电机电容，所述集成式dc-dc模块的第三端与所述蓄电池连接，所述车辆充电接口的第二端与所述低速桥臂的中点连接，所述控制器分别与所述电机、所述电机控制器、所述低速桥臂、所述集成式dc_dc模块连接，其中，复用所述电机的线圈、复用所述电机控制器的桥臂以及所述低速桥臂构成具有pfc功能的pfc模块；
18.所述控制器用于对所述pfc模块和所述集成式dc-dc模块进行控制以对所述车载电机电容预充，或用于对所述集成式dc-dc模块进行控制以对所述车载电机电容预充。
19.根据本发明实施例的电动车辆，主动控制pfc模块和集成式dc-dc模块的开关管，或主动控制集成式dc-dc模块的开关管，即可实现电网对车载电机电容的预充控制，因此，本申请无需设置预充配电电路，从而既缩小了车内布局空间，也降低了成本以及产品的热损耗。此外，在车辆充电接口通过充电枪与电网连接，且接收到充电指令时，通过主动控制pfc模块和集成式dc-dc模块的开关管，即可实现电网对车载电机电容的预充控制，因此，致使车载电机电容的预充可控，进而致使预充控制更加稳定和安全。
20.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
21.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1是根据本发明的一个实施例的集成式驱动充电系统的电路图；
23.图2是根据本发明的一个实施例的预充控制方法的流程图；
24.图3是根据本发明的另一个实施例的预充控制方法的流程图；
25.图4是根据本发明的一个实施例的预充控制过程中电信号传输的示意图；
26.图5是根据本发明的另一个实施例的预充控制过程中电信号传输的示意图；
27.图6是根据本发明的又一个实施例的预充控制过程中电信号传输的示意图；
28.图7是根据本发明的又一个实施例的预充控制过程中电信号传输的示意图；
29.图8是根据本发明的一个实施例的预充控制方法的流程图；
30.图9是根据本发明的一个实施例的控制器的框图；以及
31.图10是根据本发明的一个实施例的电动车辆的框图。
具体实施方式
32.下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
33.下面先对实施本发明实施例的预充控制方法的电路拓扑进行说明。
34.图1是实施本发明一个实施例的预充控制方法的电路拓扑。
35.如图1所示，该电路拓扑包括电机11、电机控制器12、低速桥臂13、集成式dc-dc模块200、动力电池50、蓄电池60以及车载电机电容c2。
36.其中，电机11的一端与车辆充电接口的第一端连接，电机11的另一端与电机控制器12连接，低速桥臂13与电机控制器12并联，低速桥臂13与电机控制器12并联后与集成式dc-dc模块200的第一端连接，集成式dc-dc模块200的第二端与动力电池50连接，集成式dc-dc模块200的第二端与动力电池50之间并联设置有车载电机电容c2，集成式dc-dc模块200的第三端与蓄电池60连接，车辆充电接口的第二端与低速桥臂13的中点连接，控制器分别与电机11、电机控制器12、低速桥臂13、集成式dc_dc模块200连接，其中，复用电机11的线圈、复用电机控制器12的桥臂以及低速桥臂13形成实现pfc功能的pfc模块10。
37.其中，集成式dc-dc模块200包括第一变换模块21、变压器t、第二变换模块20和第三变换模块30。变压器t的原边与第一变换模块21连接，变压器t的副边分别与第二变换模块20和第三变换模块30连接，第一变换模块21与低速桥臂13连接，第二变换模块20与动力电池50连接，第三变换模块30与蓄电池60连接。
38.进一步地，电机11括三相线圈，具体地，该三相线圈包括电感l1、l2、l3，三相线圈的一端共接后与车辆充电接口的第一端连接，电机控制器12包括三相桥臂，其中，第一桥臂包括第一开关管t1和第二开关管t2，第二桥臂包括第三开关管t3和第四开关管t4，第三桥臂包括第五开关管t5和第六开关管t6，每一相线圈与每一相桥臂的中点连接，三相桥臂的一端共接后形成第一汇流端o1，另一端共接后形成第二汇流端o2，第一汇流端o1与第二汇流端o2之间设置低速桥臂13，低速桥臂13包括第七开关管t7和第八开关管t8，第一变换模块21分别与第一汇流端、第二汇流端连接，低速桥臂13的中点与车辆充电接口的第二端连接；其中，复用电机11的线圈、复用电机控制器12的三相桥臂以及低速桥臂13构成实现pfc功能的pfc模块10。
39.其中，第一变换模块21包括第九开关管t9、第十开关管t10、第十一开关管t11和第十二开关管t12。第二变换模块20包括第十三开关管t13、第十四开关管t14、第十五开关管t15和第十六开关管t16。第三变换模块30包括第十七开关管t17、第十八开关管t18、第十九开关管t19和第二十开关管t20。
40.基于上面实施例的电路拓扑，主动控制pfc模块10和集成式dc-dc模块200的开关管，或主动控制集成式dc-dc模块200的开关管，即可实现电网对车载电机电容c2的预充控制，因此，本申请无需设置预充配电电路，从而既缩小了车内布局空间，也降低了成本以及产品的热损耗。此外，在车辆充电接口通过充电枪与电网连接，且接收到充电指令时，通过主动控制pfc模块10和集成式dc-dc模块200的开关管，即可实现电网对车载电机电容c2的
预充控制，因此，致使车载电机电容的预充可控，进而致使预充控制更加稳定和安全。进一步地，复用电机11的线圈、复用电机控制器12的桥臂以及低速桥臂13形成实现pfc功能的pfc模块10，从而提升了集成度，进而进一步降低了成本。
41.下面对基于上述实施例的电路拓扑的基础上，实施的预充控制方法进行说明。
42.图2是根据本发明的一个实施例的预充控制方法的流程图，如图2所示，本发明实施例的预充控制方法至少包括步骤s1-s4,具体如下。
43.s1,判断车辆充电接口是否通过充电枪与电网电性连接。
44.s2，当车辆充电接口通过充电枪与电网电性连接时，判断接收到的控制指令是充电指令还是放电指令，当控制指令是充电指令时，执行步骤s3。
45.s3，获取动力电池的第一适配电压。
46.s4，控制pfc模块和集成式dc-dc模块或控制集成式dc-dc模块对车载电机电容进行预充，直至车载电机电容的电压达到第一适配电压时，导通主接触器，以对动力电池进行充电。
47.具体地，车辆充电接口通过充电枪与电网连接，且接收到充电指令时，通过控制pfc模块和集成式dc-dc模块中的开关管，将电网输入电压进行功率校正后对车载电机电容c2进行预充，因此，本申请无需设置预充配电电路，从而既缩小了车内布局空间，也降低了成本以及产品的热损耗。此外，在车辆充电接口通过充电枪与电网连接，且接收到充电指令时，通过主动控制pfc模块和集成式dc-dc模块的开关管，即可实现电网对车载电机电容的预充控制，因此，致使车载电机电容的预充可控，进而致使预充控制更加稳定和安全。
48.在上述实施例的基础上，其他实施例中，如图3所示，本发明实施例的预充控制方法，步骤s2之后，还包括：
49.s5,当控制指令是放电指令时，获取动力电池的第二适配电压。
50.s6，控制pfc模块和集成式dc-dc模块或控制集成式dc-dc模块对车载电机电容进行预充，直至车载电机电容的电压达到第二适配电压时，导通主接触器，并通过控制pfc模块和集成式dc-dc模块，以将动力电池的电能输出至电网。
51.本实施例中的动力电池的电能可以输出至电网，以供用户使用，譬如：断电时，可以供电给外部负载，以进行紧急供电，以满足用户的紧急需求。
52.进一步地，在实施例的基础上，其他实施例中，在车辆充电接口通过充电枪与电网电连接的情况下，在用电低谷期时，执行对动力电池进行充电的充电操作，即通过控制pfc模块和集成dc-dc模块或者控制集成dc-dc模块对车载电机电容c2进行预充，在车载电机电容的电压达到第一适配电压时，导通主接触器，由电网对动力电池充电；在用电高峰期时，则执行动力电池的电能输出至电网的放电操作，即控制pfc模块和集成dc-dc模块或者控制集成dc-dc模块对车载电机电容c2进行预充，在车载充电电容c2的电压达到第二适配电压时，导通主接触器，动力电池输出电能给电网，以为电网供电。
53.本实施例通过上述的充放电控制，在低谷期内进行充电操作，在高峰期进行放电操作，由于高峰阶段电价为：0.568元/kwh，低谷电价为0.288元/kwh，从而降低了用户的用电成本。
54.在上述实施例的基础上，其他实施例中，控制pfc模块和集成式dc-dc模块对车载电机电容进行预充为：控制pfc模块、第一变换模块、变压器和第二变换模块对车载电机电
容进行预充。在此情况下，可以按照三种预充模式中的任一种模式对车载电机电容c2进行预充。
55.1、复用电机的一相线圈，复用电机控制器的一相桥臂
56.示例性地，复用电机的第一相线圈，复用电机控制器的第一相桥臂(第一开关管t1和第二开关管t2)以及应用低速桥臂(第七开关管t7和第八开关管t8)，以形成pfc模块。
57.具体地，控制第一相桥臂和低速桥臂构成的h桥的四个开关管交替导通，以实现交流转换为直流的功能。
58.进一步地，参见图4，在第一控制模式下，参照标示的虚线和箭头方向，控制第九开关管t9、第十二开关管t12导通并控制第十开关管t10、第十一开关管t11断开，以及，控制第十四开关管t14和第十五开关管t15交替导通并控制第十三开关管t13、第十六开关管t16关断。
59.进一步地，参见图5，在第二控制模式下，参照标示的虚线和箭头方向，控制第十开关管t10和第十一开关管t11导通并控制第九开关管t9、第十二开关管t12断开，以及，控制第十三开关管t13和第十六开关管t16交替导通并控制第十四开关管t14、第十五开关管t15断开。
60.控制pfc模块10和第二变换模块20通过llc谐振的方式，交替按照上面的第一控制模式和第二控制模式工作，实现电网对车载电机电容c2的预充，直至车载电机电容c2两端电压达到第一适配电压。
61.2、复用电机的二相线圈，复用电机控制器的二相桥臂
62.示例性地，复用电机的第一相线圈和第二相线圈，复用电机控制器的第一相桥臂(第一开关管t1和第二开关管t2)和第二相桥臂，以及应用低速桥臂(第七开关管t7和第八开关管t8)，以形成pfc模块。
63.本实施例通过二相线圈和二相桥臂的交错控制(通过两个相差180度相位的控制信号即可实现)，从而缩短了预充时间，进而提升了预充效率，在本实施例中，该集成式dc-dc模块的控制策略已经在上述实施例进行了描述，在此不再赘述。
64.3、复用电机的三相线圈，复用电机控制器的三相桥臂
65.示例性地，复用电机的第一相线圈、第二相线圈和第三相线圈，复用电机控制器的第一相桥臂(第一开关管t1和第二开关管t2)、第二相桥臂和第三相桥臂，以及应用低速桥臂(第七开关管t7和第八开关管t8)，以形成pfc模块。
66.本实施例通过三相线圈和三相桥臂的交错控制(通过两个相差120度相位的控制信号即可实现)，从而缩短了预充时间，进而提升了预充效率，在本实施例中，该集成式dc-dc模块的控制策略已经在上述实施例进行了描述，在此不再赘述。
67.在上述实施例的基础上，其他实施例中，控制集成式dc-dc模块对车载电机电容进行预充为：控制第三变换模块、变压器和第二变换模块对车载电机电容进行预充。
68.第一种控制模式为：参见图6，控制第十九开关管t19导通并控制第二十开关管t20、第十七开关管t17、第十八开关管t18断开，以及，控制第十四开关管t14、第十五开关管t15导通并控制第十三开关管t13、第十六开关管t16断开。
69.第二种控制模式为：参见图7，控制第二十开关管t20导通并控制第十七开关管t17、第十八开关管t18、第十九开关管t19断开，以及，控制第十三开关管t13、第十六开关管
t16导通并控制第十四开关管t14、第十五开关管t15断开。
70.控制第三变换模块和第二变换模块交替按照上面的第一控制模式和第二控制模式工作，实现蓄电池对车载电机电容c2的预充，直至车载电机电容c2两端电压达到第二适配电压。
71.如图8所示，在判断车辆充电接口是否通过充电枪与电网电性连接的步骤之后，本发明实施例的预充控制方法还包括以下步骤。
72.s7,当车辆充电接口未与电网电性连接时，判断接收到的控制指令是驱动指令还是供电指令，当控制指令是供电指令时，执行步骤s8,当控制指令是驱动指令时，执行步骤s10。
73.s8,获取动力电池的第三适配电压。
74.s9,控制第三变换模块、变压器和第二变换模块对车载电机电容进行预充，直至车载电机电容的电压达到第三适配电压时，导通主接触器，并通过控制pfc模块和集成式dc-dc模块，以将动力电池的电能输出至待供电的外部负载。
75.在本实施例中，该外部负载可以为其他的电动车辆，譬如：车对车供电，车对其他外部负载(譬如：灯具，该灯具用于野外照明)供电。
76.具体地，参见图6，在第一控制模式时，控制第十九开关管t19导通并控制第二十开关管t20、第十七开关管t17、第十八开关管t18断开，以及，控制第十四开关管t14、第十五开关管t15交替导通并控制第十三开关管t13、第十六开关管t16断开。
77.参见图7，在第二控制模式时，控制第二十开关管t20导通并控制第十七开关管t17、第十八开关管t18、第十九开关管t19断开，以及，控制第十三开关管t13、第十六开关管t16导通并控制第十四开关管t14、第十五开关管t15断开。
78.控制第三变换模块和第二变换模块交替按照上面的第一控制模式和第二控制模式工作，实现蓄电池对车载电机电容c2的预充，直至车载电机电容c2两端电压达到第三适配电压。
79.s10,获取动力电池的第四适配电压。
80.s11,控制第三变换模块、变压器和第二变换模块对车载电机电容进行预充，直至车载电机电容的电压达到第四适配电压时，导通主接触器，并通过控制第二变换模块、变压器、第一变换模块以及电机控制器，以通过动力电池输出的电能驱动电机。
81.本实施例中，当车辆充电接口未与电网电性连接时，通过蓄电池对车载电机电容进行预充，因此，驱动或外部供电时，也无需设置预充配电电路，从而既缩小了车内布局空间，也降低了成本以及产品的热损耗。此外，在车辆充电接口未与电网连接时，通过主动控制集成式dc-dc模块的开关管，即可实现电网对车载电机电容的预充控制，因此，致使车载电机电容的预充可控，进而致使预充控制更加稳定和安全。
82.本发明第二方面实施例的非临时性计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被执行时可实现上面实施例的预充控制方法。
83.如图9所示，本发明实施例的控制器201包括至少一个处理器202和与至少一个处理器202通信连接的存储器203；其中，存储器202存储有可被所述至少一个处理器202执行的指令，指令被至少一个处理器202执行时，使至少一个处理器202执行上面实施例的预充控制方法，预充控制方法的具体过程参照上面实施例的说明。
84.下面参照附图10描述根据本发明第四方面实施例的电动车辆。
85.图10是根据本发明的一个实施例的电动车辆的框图，如图10所示，本发明实施例的电动车辆100包括电机11、电机控制器12、低速桥臂13、动力电池50、蓄电池60、集成式dc-dc模块200和上述实施例描述的控制器201。
86.其中，电机11的一端与车辆充电接口的第一端连接，另一端与电机控制器12连接，低速桥臂13与电机控制器12并联，并联后与集成式dc-dc模块200的第一端连接，集成式dc-dc模块200的第二端与动力电池50连接，集成式dc-dc模块200的第二端与动力电池50之间并联设置有车载电机电容，集成式dc-dc模块200的第三端与蓄电池60连接，车辆充电接口的第二端与低速桥臂13的中点连接，控制器201分别与电机11、电机控制器12、低速桥臂13、集成式dc_dc模块200连接，其中，复用电机11的线圈、复用电机控制器12的桥臂以及低速桥臂13构成实现pfc功能的pfc模块。
87.控制器201用于控制器用于对pfc模块和集成式dc-dc模块200进行控制以对载电机电容预充，或用于对集成式dc-dc模块200进行控制以对车载电机电容预充。该预充控制过程参照上面实施例的说明，在此不再赘述。
88.根据本发明实施例的电动车辆100，主动控制pfc模块和集成式dc-dc模块的开关管，或主动控制集成式dc-dc模块的开关管，即可实现电网对车载电机电容的预充控制，因此，本申请无需设置预充配电电路，从而既缩小了车内布局空间，也降低了成本以及产品的热损耗。此外，在车辆充电接口通过充电枪与电网连接，且接收到充电指令时，通过主动控制pfc模块和集成式dc-dc模块的开关管，即可实现电网对车载电机电容的预充控制，因此，致使车载电机电容的预充可控，进而致使预充控制更加稳定和安全。进一步地，复用电机11的线圈、复用电机控制器12的桥臂以及低速桥臂13形成实现pfc功能的pfc模块10，从而提升了集成度，进而进一步降低了成本。
89.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明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示例。
90.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。