一种电动汽车充电系统及电动汽车的制作方法

1.本技术涉及电动汽车领域，尤其涉及一种电动汽车充电系统及电动汽车。


背景技术：

2.随着新能源的发展，电动汽车的应用也越来越广泛。现有的充电桩的输出电压，可能会小于电动汽车的电池的额定充电电压。为了升高充电桩的输出电压，从而给电池进行充电，电动汽车中的充电系统中可以包含升压电路。通过该升压电路，电动汽车可以将充电桩输出的电压升高，再给电动汽车的电池充电，从而使得电动汽车可以匹配输出电压较低的充电桩。
3.但增加额外的升压电路将会提高电动汽车的成本，占用电动汽车内部的设备空间，因此，目前急需一种成本更低，占用空间更小的电池汽车充电系统。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本技术提供了一种电动汽车充电系统及电动汽车，用于减少充电系统的成本和占用的空间。
5.为了实现上述目的，本技术实施例提供的技术方案如下：
6.本技术实施例提供一种电动汽车充电系统，包括：电机电感、电机控制器和桥臂开关；
7.所述电机控制器包括逆变器和控制单元；所述逆变器包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；
8.所述第一开关管的第一端连接所述桥臂开关的第一端；所述桥臂开关的第二端连接所述第二开关管的第一端；所述第二开关管的第一端和所述第三开关管的第一端用于连接所述电池的第一输入端；所述第一开关管的第二端连接所述第四开关管的第一端；所述第二开关管的第二端连接所述第五开关管的第一端；所述第三开关管的第二端连接所述第六开关管的第一端；所述第四开关管的第二端、所述第五开关管的第二端和所述第六开关管的第二端用于连接所述电池的第二输入端；
9.所述电机电感的第一端连接所述第一开关管的第二端，所述电机电感的第二端连接所述第二开关管的第二端，所述电机电感的第三端连接所述第三开关管的第二端；
10.所述控制单元，用于控制所述桥臂开关和所述第四开关管均断开，所述第一开关管闭合；所述控制单元，还用于控制所述第五开关管和所述第六开关管均闭合或均断开，以使所述充电桩输出的电压升高后输出给所述电池。
11.作为一种可能的实施方式，所述控制单元还用于当所述充电桩的输出电压小于所述电池的充电电压时，闭合所述桥臂开关。
12.作为一种可能的实施方式，还包括：电容；
13.所述电容的第一端连接所述充电桩的第一输出端；所述电容的第二端连接所述充电桩的第二输出端。
14.作为一种可能的实施方式，所述控制单元，还用于控制所述逆变器的开闭，使所述电池给所述电容进行预充电。
15.作为一种可能的实施方式，还包括：离合器；
16.所述离合器，用于当所述电机控制器连接所述充电桩，且所述桥臂开关断开时，使电机的转子脱开电轴。
17.作为一种可能的实施方式，还包括：驻车装置；
18.所述驻车装置，用于当所述电机控制器连接所述充电桩，且所述桥臂开关断开时，使电机的转子固定。
19.作为一种可能的实施方式，所述电动汽车的离合器为单相离合器，所述电机控制器还用于当所述第一开关闭合时，控制电机的转子转至转子的磁场方向与定子的磁场方向在同一水平位置。
20.作为一种可能的实施方式，所述电机控制器具体用于：当所述转子的位置在第一范围内时，控制所述转子的电压为预设电压，以使电机的转子转至转子的磁场方向与定子的磁场方向在同一水平位置；当所述转子的位置在第二范围内时，给所述转子施加预设扭矩，以使所述转子转至所述第一范围对应的位置。
21.本技术实施例还提供了一种电动汽车，包括：电机电感、电机控制器和桥臂开关；
22.所述电机控制器包括逆变器和控制单元；所述逆变器包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；
23.所述第一开关管的第一端连接所述桥臂开关的第一端；所述桥臂开关的第二端连接所述第二开关管的第一端；所述第二开关管的第一端和所述第三开关管的第一端用于连接所述电池的第一输入端；所述第一开关管的第二端连接所述第四开关管的第一端；所述第二开关管的第二端连接所述第五开关管的第一端；所述第三开关管的第二端连接所述第六开关管的第一端；所述第四开关管的第二端、所述第五开关管的第二端和所述第六开关管的第二端用于连接所述电池的第二输入端；
24.所述电机电感的第一端连接所述第一开关管的第二端，所述电机电感的第二端连接所述第二开关管的第二端，所述电机电感的第三端连接所述第三开关管的第二端；
25.所述控制单元，用于控制所述桥臂开关和所述第四开关管均断开，所述第一开关管闭合；所述控制单元，还用于控制所述第五开关管和所述第六开关管均闭合或均断开，以使所述充电桩输出的电压升高后输出给所述电池。
26.作为一种可能的实施方式，所述控制单元还用于当所述充电桩的输出电压小于所述电池的充电电压时，闭合所述桥臂开关。
27.通过上述技术方案可知，本技术具有以下有益效果：
28.本技术实施例提供了一种电动汽车充电系统，包括：电机电感、电机控制器和桥臂开关；电机控制器包括逆变器和控制单元；逆变器包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管；第一开关管的第一端连接桥臂开关的第一端；桥臂开关的第二端连接第二开关管的第一端；第二开关管的第一端和第三开关管的第一端用于连接电池的第一输入端；第一开关管的第二端连接第四开关管的第一端；第二开关管的第二端连接第五开关管的第一端；第三开关管的第二端连接第六开关管的第一端；第四开关管的第二端、第五开关管的第二端和第六开关管的第二端用于连接电池的第二输入
端；电机电感的第一端连接第一开关管的第二端，电机电感的第二端连接第二开关管的第二端，电机电感的第三端连接第三开关管的第二端；控制单元，用于控制桥臂开关和第四开关管均断开，第一开关管闭合；控制单元，还用于控制第五开关管和第六开关管均闭合或均断开，以使充电桩输出的电压升高后输出给电池。
29.由上可知，本技术实施例提供的电动汽车充电系统，通过利用电机电感作为升压电路中的电感，将电机控制器作为升压电路中的开关和二极管，从而利用电动汽车中的原有部件，构成了给电动汽车电池进行充电的升压电路，以使充电桩输出的电压升高后输出给电池。如此，本技术实施例提供的电动汽车充电系统可以在不额外增加升压电路的前提下，使得电动汽车可以匹配输出电压较低的充电桩，减少了电动汽车充电系统的成本，也减少了充电系统在电动汽车内部占用的空间。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本技术实施例提供的一种电动汽车充电系统的示意图；
32.图2为本技术实施例提供的另一种电动汽车充电系统的示意图；
33.图3为本技术实施例提供的一种电机转子控制方法的示意图；
34.图4为本技术实施例提供的一种电动汽车的示意图。
具体实施方式
35.为了帮助更好地理解本技术实施例提供的方案，在介绍本技术实施例提供的方法之前，先介绍本技术实施例方案的应用的场景。
36.随着新能源的发展，电动汽车的应用也越来越广泛。现有的充电桩的输出电压，可能会小于电动汽车的电池的额定充电电压。为了升高充电桩的输出电压，从而给电池进行充电，电动汽车中的充电系统中可以包含升压电路。通过该升压电路，电动汽车可以将充电桩输出的电压升高，再给电动汽车的电池充电，从而使得电动汽车可以匹配输出电压较低的充电桩。但增加额外的升压电路将会提高电动汽车的成本，占用电动汽车内部的设备空间，因此，目前急需一种成本更低，占用空间更小的电池汽车充电系统。
37.为了解决上述的技术问题，本技术实施例提供了一种电动汽车充电系统，通过利用电机电感作为升压电路中的电感，电机控制器中的开关管作为升压电路中的开关管，从而利用电动汽车中的原有部件，构成了给电动汽车电池进行充电的升压电路，以使充电桩输出的电压升高后输出给电池。如此，本技术实施例提供的电动汽车充电系统可以在不额外增加升压电路的前提下，使得电动汽车可以匹配输出电压较低的充电桩，减少了电动汽车充电系统的成本，也减少了充电系统在电动汽车内部占用的空间。
38.本技术实施例提供的第一开关管至第五开关管可以为绝缘栅双极型晶体管(igbt，insulated gate bipolar transistor)，或金氧半场效晶体管 (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，mosfet)。下面将以igbt 作为示例结合附图具
体介绍本技术实施例提供的第一组开关管和第二组开关管的具体结构。
39.参见图1，该图为本技术实施例提供的一种电动汽车充电系统的示意图。
40.如图1所示，本技术实施例提供的电动汽车充电系统包括：电机电感100、电机控制器200和桥臂开关q；
41.电机控制器200包括逆变器201和控制单元202；逆变器201包括第一开关管 k1、第二开关管k2、第三开关管k3、第四开关管k4、第五开关管k5和第六开关管k6。
42.第一开关管k1的第一端连接桥臂开关q的第一端；桥臂开关q的第二端连接第二开关管k2的第一端；第二开关管k2的第一端和第三开关管k3的第一端用于连接电池400的第一输入端；第一开关管k1的第二端连接第四开关管k4 的第一端；第二开关管k2的第二端连接第五开关管k5的第一端；第三开关管 k3的第二端连接第六开关管k6的第一端；第四开关管k4的第二端、第五开关管k5的第二端和第六开关管k6的第二端用于连接电池400的第二输入端。
43.电机电感100的第一端连接第一开关管k1的第二端，电机电感100的第二端连接第二开关管k2的第二端，电机电感100的第三端连接第三开关管k3的第二端。
44.控制单元202，用于控制桥臂开关q和第四开关管k4均断开，第一开关管 k1闭合；控制单元202，还用于控制第五开关管k5和第六开关管k6均闭合或均断开，以使充电桩300输出的电压升高后输出给电池400。
45.为了方便介绍下面以充电桩的第一输出端为正输出端，电池的第一输入端为正极作为示例介绍本技术实施例提供的方案。应该理解，控制单元控制第五开关管k5和第六开关管k6均闭合时，电流从充电桩的正输出端流出经过第一开关管k1，然后流经电机电感，再分别流经第五开关管k5和第六开关管 k6，流入充电桩的负输出端。如此，电机电感的并联在充电桩的正输出端和负输出端之间，充电桩给电感充电，电感上的电流增大。
46.控制单元控制第五开关管k5和第六开关管k6均断开时，电流从冲锻造的输出端流出经过第一开关管k1，然后流经电机电感，在分别流经第二开关管k2中的二极管和第三开关管k3中的二极管，流入电池的正极，再从电池的负极流出，流入充电桩的负输出端。如此，充电桩和电机电感串联给电池充电，电机电感上的电流减小。由于充电桩和电机电感串联给电池充电，电池两端的充电电压大于充电桩输出的电压，从而使得充电桩输出的电压升高后输出给电池。
47.由此可知，本技术实施例提供的电动汽车充电系统可以在不额外增加升压电路的前提下，使得电动汽车可以匹配输出电压较低的充电桩，减少了电动汽车充电系统的成本，也减少了充电系统在电动汽车内部占用的空间。
48.作为一种可能的实施方式，本技术实施例提供的控制单元还可以用于当充电桩的输出电压小于电池的充电电压时，闭合桥臂开关。应该理解，当充电桩的输出电压小于电池的充电电压时，断开桥臂开关，充电桩输出的电压将被电机电感和电机控制器进行升压，然后输出给电池，从而使得电池可以匹配输出电压较小的充电桩。当充电桩的输出电压等于或大于电池的充电电压时，闭合桥臂开关，充电桩可以直接给电池进行充电，从而使得电池可以匹配输出电压较大的充电桩。由此可知，电动汽车可以匹配不同输出电压的充电桩。
49.作为一种可能的实施方式，本技术实施例提供充电系统，还可以包括电容。
50.参见图2，该图为本技术实施例提供的另一种电动汽车充电系统的示意图。
51.如图2所示，本技术实施例提供的电动汽车充电系统中的电容c的第一端连接充电桩300的正输出端；该电容c的第二端连接充电桩300的负输出端。应该理解，电容c并联在充电桩300的第一输出端和第二输出端之间，可以达到稳定充电桩3000输出电压的效果，使得充电桩300输出的电压较为稳定。需要说明的是，在实际的应用中本技术实施例提供电容可以并联在电动汽车的充电口的两端，在电动汽车与充电桩对接之前，电容将模拟电池以一个较低的电压与充电桩对接。
52.作为一种可能的实施方式，本技术实施例提供的控制单元，还可以用于控制逆变器的开闭，使电池给电容进行预充电。应该理解，在充电桩给电池充电之前，电池需要通过电机控制器给电容进行预充电，避免电容损坏。当充电桩的输出电压小于电池的充电电压时，断开桥臂开关，控制电机控制器中六个开关管的开闭，使电池给电容进行预充电，然后控制电容连接充电桩，控制电机控制器将充电桩输出的电压升高输出给电池。当充电桩的输出电压大于或等于电池的充电电压时，断开桥臂开关，控制电机控制器中六个开关管的开闭，使电池给电容进行预充电，然后闭合桥臂开关，然后控制电容连接充电桩，充电桩直接给电池进行充电。
53.需要说明的是，本技术实施例提供电机控制器在电动汽车行驶时，需要控 uvw三相桥臂驱动电池输出转矩，因此，在电动汽车行驶，桥臂开关始终闭合。
54.在利用上述的充电电路对电池进行充电时，本技术人发现由于电机电感中的第一电感、第二电感和第三电感上的电流可能存在差别，导致电机的转子转动，带动电动汽车产生位移，从而导致电动汽车在进行充电时将产生位移，带来了安全的风险。为了解决该问题，本技术实施例提供了三种方案作为示例，下面将介绍本技术实施例提供的三种方案。
55.作为一种可能的实施方式，本技术实施例提供的电动汽车充电系统还包括：离合器。该离合器，用于当第一开关闭合时，使电机的转子脱开电轴。应该理解，当第一开关闭合时，电动汽车的电池正在通过电机电感和电机控制器进行充电，电机电感上将产生不均匀的电流，因此此时可以使得电机的转子脱开电轴。如此，在电机的转子转动时，将不带动电轴进行转动，从而避免电动汽车产生位移。
56.作为另一种可能的实施方式，本技术实施例提供的电动汽车充电系统还包括：驻车装置。驻车装置，用于当第一开关闭合时，使电机的转子固定。应该理解，当第一开关闭合时，电动汽车的电池正在通过电机电感和电机控制器进行充电，电机电感上将产生不均匀的电流，因此此时可以通过驻车装置使电机的转子固定，从而避免电动汽车产生位移。
57.作为还一种可能的实施方式，本技术实施例提供的电动汽车的离合器为单相离合器，电机控制器还用于当第一开关闭合时，控制电机的转子转至转子的磁场方向与定子的磁场方向在同一水平位置。
58.具体地，电机控制器具体用于：当转子的位置在第一范围内时，控制定子的电压为预设电压，以使电机的转子转至转子的磁场方向与定子的磁场方向在同一水平位置；当转子的位置在第二范围内时，给转子施加预设扭矩，以使转子转至第一范围对应的位置。应该理解，当电机的转子转至转子的磁场方向与定子的磁场方向在同一水平位置时，转子进行转动不会产生正扭矩。如果转子转动产生负扭矩，由于电动汽车的离合器为单相离合器，因此负扭矩也不会使得电动汽车产生位移。
59.参见图3，该图为本技术实施例提供的一种电机转子控制方法的示意图。
60.作为一个示例，以电机的转子转至转子的磁场方向与定子的磁场方向在同一水平位置为0
°
，当电机的转子位置在45
°
至180
°
时，给电机的转子施加预设扭矩，该预设扭矩为负扭矩，从而使得电机转子的位置在0
°
至45
°
，然后给定子施加预设电压，从而使得转子的位置位于5
°
至-5
°
，即电机的转子转至转子的磁场方向与定子的磁场方向在同一水平位置。
61.当电机的转子位置在225
°
至360
°
时，给电机的转子施加预设扭矩，该预设扭矩为负扭矩，从而使得电机的转子的位置在180
°
至225
°
，然后给定子施加负的预设电压，从而使得转子的位置位于175
°
至185
°
，即电机的转子转至转子的磁场方向与定子的磁场方向在同一水平位置。
62.在实际的应用中，当施加负扭矩时，如果电机的转子没达到施加预设电压的位置(45
°
至180
°
或180
°
至225
°
)，则可以重新施加负扭矩，并再次对电机转子的位置进行测量，直到转子达到了可以施加预设电压的位置。当电机的转子的位置在施加预设电压的位置(45
°
至180
°
或180
°
至225
°
)时，则可以不对转子施加预设扭矩，直接对定级施加预设电压，使得转子旋转电机的转子转至转子的磁场方向与定子的磁场方向在同一水平位置。
63.综上所述，本技术实施例提供的电动汽车充电系统，通过利用电机电感作为升压电路中的电感，将电机控制器作为升压电路中的开关和二极管，从而利用电动汽车中的原有部件，构成了给电动汽车电池进行充电的升压电路，以使充电桩输出的电压升高后输出给电池。如此，本技术实施例提供的电动汽车充电系统可以在不额外增加升压电路的前提下，使得电动汽车可以匹配输出电压较低的充电桩，减少了电动汽车充电系统的成本，也减少了充电系统在电动汽车内部占用的空间。
64.根据上述实施例提供的电动汽车充电系统，本技术实施例还提供了一种电动汽车。
65.参见图4，该图为本技术实施例提供的一种电动汽车的示意图。
66.如图4所示，本技术实施例提供的电动汽车，包括：电机电感100、电机控制器200、电池400和桥臂开关q；
67.电机控制器200包括逆变器201和控制单元202；逆变器201包括第一开关管 k1、第二开关管k2、第三开关管k3、第四开关管k4、第五开关管k5和第六开关管k6。
68.第一开关管k1的第一端连接桥臂开关q的第一端；桥臂开关q的第二端连接第二开关管k2的第一端；第二开关管k2的第一端和第三开关管k3的第一端连接电池400的第一输入端；第一开关管k1的第二端连接第四开关管k4的第一端；第二开关管k2的第二端连接第五开关管k5的第一端；第三开关管k3的第二端连接第六开关管k6的第一端；第四开关管k4的第二端、第五开关管k5的第二端和第六开关管k6的第二端用于连接电池400的第二输入端。
69.电机电感100的第一端连接第一开关管k1的第二端，电机电感100的第二端连接第二开关管k2的第二端，电机电感100的第三端连接第三开关管k3的第二端。
70.控制单元202，用于控制桥臂开关q和第四开关管k4均断开，第一开关管 k1闭合；控制单元202，还用于控制第五开关管k5和第六开关管k6均闭合或均断开，以使充电桩300输出的电压升高后输出给电池400。
71.本技术实施例提供的电动汽车充电系统，通过利用电机电感作为升压电路中的电感，将电机控制器作为升压电路中的开关和二极管，从而利用电动汽车中的原有部件，构成
了给电动汽车电池进行充电的升压电路，以使充电桩输出的电压升高后输出给电池，可以在不额外增加升压电路的前提下，使得电动汽车可以匹配输出电压较低的充电桩，减少了电动汽车充电系统的成本，也减少了充电系统在电动汽车内部占用的空间。
72.通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如媒体网关等网络通信设备，等等) 执行本技术各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
73.需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。
74.还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
75.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。