控制车辆的车载充电器的方法和车辆的车载充电器系统与流程

本公开涉及一种控制车辆的车载充电器(on-boardcharger，obc)的方法以及一种obc系统，更具体地，涉及一种控制该obc的方法和系统，该方法和系统能够通过控制dc链路电压，使得环保车辆的dc-dcllc转换器始终以谐振频率操作，从而能提高obc的效率。

背景技术

诸如混合动力车辆、电动车辆等环保车辆通常具有车载充电器(obc)。obc用于将高电压电池作为主电池充电，并且包括功率因数校正(pfc)单元或llc转换器。llc转换器通常具有由共振电感lr、磁化电感lm和共振电容cr构成的共振电路(谐振槽)。当谐振槽以谐振频率fo操作时，llc转换器的效率最高。

在相关技术中，根据输出电压(高电压电池电压)设置dc链路电压变量映射，使得obc的llc转换器以最大效率操作(以谐振网络的谐振频率fo)。然而，由于谐振网络的元件值根据单独的obc样本而变化，所以根据变压器的特性，磁化电感lm和谐振电感lr的误差为15％以上。为此，甚至当基于代表性样本的设计值设置dc链路电压变量映射时，当在谐振槽中产生误差时，llc转换器的输入/输出等式也会改变。结果，在现有技术中，llc转换器没有以能够获得最佳效率的谐振频率fo进行操作，并且因此效率可能根据特定样本而变化。此外，特定样本的效率可能降低，并且车辆的电效率可能降低。

因此，甚至在llc转换器的谐振电路(谐振槽)中产生元件误差时，也存在一种在谐振点处始终操作llc转换器的解决方案。

在本部分所公开的信息仅仅是为了加深对本公开的一般背景的理解，而不应该被认为是对该信息构成本领域技术人员已知的相关技术的认可或任何形式的暗示。

技术实现要素：

本公开提供了一种控制车辆的obc的方法和obc系统，该方法和系统能够通过控制dc链路电压，使得环保车辆的dc-dcllc转换器始终以谐振频率操作，来提高obc的效率。

根据本公开的一个方面，上述和其他目的可以通过一种控制车辆的车载充电器(obc)的方法来实现，所述obc包括llc转换器，所述llc转换器在其输入端处包括开关单元和谐振电路并且在其输出端处包括包含二极管的整流器，所述方法包括：检测所述开关单元的开关接通时间和所述整流器的二极管的导通时间；将所述开关单元的开关接通时间与所述整流器的二极管的导通时间进行比较，将所述开关单元接通的时间点与所述整流器的二极管变为导通的时间点进行比较，并且确定所述开关单元的操作频率区域；并且根据确定的操作频率区域控制llc转换器的输入端的电压，使得所述开关单元的开关频率处于llc转换器的谐振频率区域中。

确定所述开关单元的操作频率区域可以包括当所述开关单元的开关接通时间比所述整流器的二极管的导通时间长时，确定所述开关频率处于低于谐振频率的频率区域中。

控制所述llc转换器的输入端的电压可以包括增大所述llc转换器的输入端的电压。

确定所述开关单元的操作频率区域可以包括：当所述开关单元的开关接通时间比所述整流器的二极管的导通时间短时，确定所述开关单元接通的时间点是否等于所述整流器的二极管变为导通的时间点，并且当所述开关单元接通的时间点不等于所述整流器的二极管变为导通的时间点时，确定所述开关频率处于谐振频率区域中，并且控制llc转换器的输入端的电压可以包括操作llc转换器，而不控制llc转换器的输入端的电压。

确定所述开关单元的操作频率区域可以包括：当所述开关单元的开关接通时间比所述整流器的二极管的导通时间短时，确定所述开关单元接通的时间点是否等于所述整流器的二极管变为导通的时间点，并且当所述开关单元接通的时间点等于所述整流器的二极管变为导通的时间点时，确定所述开关频率处于高于谐振频率的频率区域中。

控制所述llc转换器的输入端的电压可以包括降低所述llc转换器的输入端的电压。

在控制所述llc转换器的输入端的电压之后，可以执行所述开关单元的开关接通时间和所述整流器的二极管的导通时间的检测。

在控制所述llc转换器的输入端的电压之后，当所述开关单元的开关接通时间比所述整流器的二极管的导通时间短并且所述开关单元接通的时间点不等于所述整流器的二极管变为导通的时间点时，所述llc转换器可以操作。

根据本公开的另一方面，上述和其他目的可以通过一种车辆的车载充电器(obc)系统来实现，所述obc系统包括：llc转换器，在其输入端处包括开关单元和谐振电路并且在其输出端处包括包含二极管的整流器；以及控制器，其被配置为检测所述开关单元的开关接通时间和所述整流器的二极管的导通时间，将所述开关单元的开关接通时间与所述整流器的二极管的导通时间进行比较，将所述开关单元接通的时间点与所述整流器的二极管变为导通的时间点进行比较，确定所述开关单元的操作频率区域，并且根据确定的操作频率区域控制llc转换器的输入端的电压，使得所述开关单元的开关频率处于llc转换器的谐振频率区域中。

当所述开关单元的开关接通时间比所述整流器的二极管的导通时间长时，所述控制器可以确定所述开关频率处于低于谐振频率的频率区域中，以增大所述llc转换器的输入端的电压。

当所述开关单元的开关接通时间比所述整流器的二极管的导通时间短时，所述控制器可以确定所述开关单元接通的时间点是否等于所述整流器的二极管变为导通的时间点，当所述开关单元接通的时间点不等于所述整流器的二极管变为导通的时间点时，确定所述开关频率处于谐振频率区域中，并且操作llc转换器，而不控制llc转换器的输入端的电压。

当所述开关单元的开关接通时间比所述整流器的二极管的导通时间短时，所述控制器可以确定所述开关单元接通的时间点是否等于所述整流器的二极管变为导通的时间点，并且当所述开关单元接通的时间点等于所述整流器的二极管变为导通的时间点时，确定所述开关频率处于高于谐振频率的频率区域中，以减小llc转换器的输入端的电压。

根据本公开的另一方面，上述和其他目的可以通过一种车辆的车载充电器(obc)系统来实现，所述obc系统包括：功率因数校正(pfc)单元，其被配置为减小从外部装置接收的ac电压的无功功率并将所述ac电压转换为dc电压；llc转换器，包括：开关单元，其被配置为接收从所述pfc单元输出的dc电压，并且通过切换将ac电压输出到变压器的初级侧，所述变压器被配置为在其初级侧接收从所述开关单元输出的ac电压，以控制ac电压的电平并将ac电压输出到其次级侧；以及整流器，其被配置为对从所述变压器的次级侧输出的ac电压进行整流并输出dc电压；以及控制器，其被配置为检测所述开关单元的开关接通时间和所述整流器的二极管的导通时间，将所述开关单元的开关接通时间与所述整流器的二极管的导通时间进行比较，将所述开关单元接通的时间点与所述整流器的二极管变为导通的时间点进行比较，确定所述开关单元的操作频率区域，并且根据确定的操作频率区域控制llc转换器的输入端的电压，使得所述开关单元的开关频率处于llc转换器的谐振频率区域中。

所述llc转换器的开关单元可以包括第一和第二开关，每个开关的一侧连接到pfc单元的输出端，另一侧连接到谐振电路，并且所述整流器可以包括第一和第二二极管，每个二极管的一侧连接到变压器的次级侧，另一侧连接到llc转换器的输出端，并且所述控制器可以检测所述第一和第二开关的开关接通时间以及整流器的第一和第二二极管的导通时间，将所述第一开关的开关接通时间和所述第一二极管的导通时间进行比较并且将所述第一开关接通的时间点与所述第一二极管导通的时间点进行比较，以确定所述开关单元的操作频率区域，或者将所述第二开关的开关接通时间与所述第二二极管的导通时间进行比较并且将所述第二开关接通的时间点与所述第二二极管导通的时间点进行比较，以确定所述开关单元的操作频率区域，并且控制llc转换器的输入端的电压，使得所述开关单元的开关频率处于llc转换器的谐振频率区域中。

当所述开关单元的开关接通时间比所述整流器的二极管的导通时间长时，所述控制器可以确定所述开关频率处于低于谐振频率的频率区域中，以增大llc转换器的输入端的电压，当所述开关单元的开关接通时间比所述整流器的二极管的导通时间短并且所述开关单元接通的时间点不等于所述整流器的二极管变为导通的时间点时，确定所述开关频率处于谐振频率区域中，而不控制llc转换器的输入端的电压，并且当所述开关单元的开关接通时间比所述整流器的二极管的导通时间短并且所述开关单元接通的时间点等于所述整流器的二极管变为导通的时间点时，确定所述开关频率处于高于谐振频率的频率区域中，以减小llc转换器的输入端的电压。

在根据本公开的控制车辆的obc的方法和obc系统中，控制作为llc转换器100的输入端的电压的dc链路电压，使得llc转换器始终以谐振频率，从而提高了obc的效率。

此外，obc的效率增大，提高了车辆的电力效率。

此外，样本之间的效率差异可以减小，并且车辆的电效率可以增大，从而减少充电时间。因此，质量可以提高。

附图说明

从结合附图进行的以下详细描述中，将更清楚地理解本公开的上述和其他目的、特征和其他优点，附图中：

图1是示出根据本公开的实施例的车辆的车载充电器(obc)系统的配置的方框图。

图2是图1的obc系统的配置的电路图。

图3是根据本公开实施例的基于频率的obc系统的llc转换器的传递函数的曲线图。

图4至图6是示出根据本公开的实施例的根据车辆的obc系统的开关频率的llc转换器的输出端处的二极管的导通特性的示图。

图7和图8是示出根据本公开的实施例的控制车辆的obc的方法的流程图。

具体实施方式

可以理解的是，在本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他相似的术语通常包括机动车辆，例如，包括运动型多用途车(suv)的客车、公共汽车、卡车、各种商用车辆、包括各种船舶和轮船的船只、飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧插电式混合动力汽车、氢动力车辆以及其他替代的燃料车辆(例如，源自石油以外的资源的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如，汽油动力和电动动力车辆。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不旨在限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一(a)”，“一个(an)”和“该(the)”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。要进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。在整个说明书中，除非明确地相反地描述，否则词语“包括(comprise)”以及诸如“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”等变化将被理解为暗示包含陈述的元件，但不排除任何其他元件。另外，在说明书中描述的术语“单元”，“-器(-er)”、“-装置(-or)”和“模块”表示用于处理至少一个功能和操作的单元，并且可以由硬件部件或软件部件和其组合实现。

而且，本公开的控制逻辑可作为非暂时性计算机可读介质在包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上体现。计算机可读介质的示例包括但不限于rom、ram、光盘(cd)-rom、磁带、软盘、闪存盘、智能卡以及光学数据储存装置。计算机可读记录介质还可以分布在网络耦合的计算机系统中，以便通过分布的方式储存和执行计算机可读介质，例如，通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(can)。

在下文中，将参考附图，详细描述根据本公开的各种实施例的控制车辆的车载充电器(obc)的方法和obc系统。

图1是根据本公开的实施例的车辆的车载充电器(obc)系统的方框图并且图2是其电路图；图3是根据本公开实施例的基于频率的obc系统的llc转换器的传递函数的曲线图；图4至图6是示出根据本公开的实施例的根据车辆的obc系统的开关频率的llc转换器的输出端处的二极管的导通特性的示图；图7和图8是示出根据本公开的实施例的控制车辆的obc的方法的流程图。

参考图1，根据本公开的实施例的车辆的obc系统可以包括：llc转换器100，在其输入端处包括开关单元10和谐振电路30并且在其输出侧包括由二极管组成的整流器50；以及控制器300，其被配置为检测开关单元10的开关接通时间和整流器50的二极管的导通时间，将开关单元10的开关接通时间与整流器50的二极管的导通时间进行比较，将开关单元10接通的时间点与整流器50的二极管变为导通的时间点进行比较，以确定开关单元10的操作频率区域，并且根据所确定的操作频率区域来控制llc转换器100的输入端的电压，使得开关单元10的开关频率处于llc转换器100的谐振频率区域中。

当开关单元10的开关接通时间比整流器50的二极管的导通时间长时，控制器300可以确定开关频率处于低于谐振频率的频率区域中，以增大llc转换器100的输入端处的电压。当开关单元10的开关接通时间比整流器50的二极管的导通时间短时，控制器300可以确定开关单元10接通的时间点是否等于整流器50的二极管变为导通的时间点，并且当开关单元10接通的时间点不等于整流器50的二极管变为导通的时间点时，确定开关频率处于谐振频率区域中，以操作llc转换器100，而不控制llc转换器100的输入端的电压。另外，当开关单元10的开关接通时间比整流器50的二极管的导通时间短时，控制器300可以确定开关单元10接通的时间点是否等于整流器50的二极管变为导通的时间点，并且当开关单元10接通的时间点等于整流器50的二极管变为导通的时间点时，确定所述开关频率处于高于谐振频率的频率区域中，以减小llc转换器的输入端的电压。

参考图2，根据本公开的实施例的车辆的obc系统可以包括：功率因数校正(pfc)单元70、llc转换器100以及控制器300，功率因数校正单元被配置为减小从外部装置接收的ac电压的无功功率，将ac电压转换为dc电压，并输出dc电压，llc转换器包括：开关单元10，其被配置为接收从pfc单元70输出的dc电压，并且通过切换将ac电压输出到变压器90的初级侧，所述变压器被配置为在其初级侧接收从开关单元10输出的ac电压，以控制ac电压的电平并将ac电压输出到其次级侧；以及整流器50，其被配置为对从变压器90的次级侧输出的ac电压进行整流并输出dc电压，控制器被配置为检测开关单元10的开关接通时间和整流器50的二极管的导通时间，将开关单元10的开关接通时间与整流器50的二极管的导通时间进行比较，将开关单元10接通的时间点与整流器50的二极管变为导通的时间点进行比较，以确定开关单元10的操作频率区域，并且根据确定的操作频率区域控制llc转换器100的输入端的电压，使得开关单元10的开关频率处于llc转换器100的谐振频率区域中。

具体地，在本公开的实施例中，pfc单元可以是能够获得比输入电压大的输出电压的升压型pfc单元。llc转换器100的开关单元10可以具有第一开关q1和第二开关q2，每个开关的一侧连接到pfc单元70的输出端，另一侧连接到谐振电路30。整流器50可以包括第一二极管d1和第二二极管d2，每个二极管的一侧连接到变压器90的次级侧，另一侧连接到llc转换器100的输出端。控制器300检测第一开关q1和第二开关q2的开关接通时间以及整流器的第一二极管d1和第二二极管d2的导通时间，将第一开关q1的开关接通时间和第一二极管d1的导通时间进行比较并且将第一开关q1接通的时间点与第一二极管d1导通的时间点进行比较，以确定开关单元10的操作频率区域，或者将第二开关q2的开关接通时间与第二二极管d2的导通时间进行比较并且将第二开关q2接通的时间点与所述第二二极管d2导通的时间点进行比较，以确定开关单元10的操作频率区域，并且控制llc转换器100的输入端的电压，使得开关单元10的开关频率处于llc转换器100的谐振频率区域中。

当开关单元10的开关接通时间比整流器50的二极管的导通时间长时，控制器300可以确定开关频率处于低于谐振频率的频率区域中，以增大llc转换器的输入端的电压，当开关单元10的开关接通时间比整流器50的二极管的导通时间短并且开关单元10接通的时间点不等于整流器50的二极管变为导通的时间点时，确定所述开关频率处于谐振频率区域中，而不控制llc转换器100的输入端的电压，并且当开关单元10的开关接通时间比整流器50的二极管的导通时间短并且开关单元10接通的时间点等于整流器50的二极管变为导通的时间点时，确定所述开关频率处于高于谐振频率的频率区域中，以减小llc转换器100的输入端的电压。

参考图3，比llc转换器100的谐振电路30的谐振频率fo低的区域称为下方谐振区域，比谐振频率高的区域称为上方谐振区域。根据开关频率属于哪个区域来确定输出电压对llc转换器的输入电压的增益。如图3所示，当开关频率小于谐振频率fo时，增益增大(除了不使用部分)。此时，当作为llc转换器100的输入端的电压的dc链路电压vdc增大时，llc转换器的开关频率增大。相反，当开关频率变得大于谐振频率fo时，增益减小。此时，当作为llc转换器100的输入端的电压的dc链路电压vdc降低时，llc转换器的开关频率降低。在llc转换器的v0/vdc传递函数中，由于v0值是电池充电电压并且是固定的，因此可以在下方谐振区域和上方谐振区域中，控制作为llc转换器100的输入端的电压的dc链路电压vdc，使得llc转换器的开关频率始终是谐振频率。因此，可以提高obc的效率并提高车辆的电力效率。

图4至图6示出了在开关区域中的谐振电路30的电流和整流器50的二极管电流。可以看出，二极管的导通时间根据操作区域而改变，并且确认每个频率区域中的整流器50的二极管的导通特性与开关单元10的开关频率之间的关系。更具体地，图4示出了在低于谐振频率的下方谐振区域中的llc转换器100的操作，其中，开关单元的开关接通时间比二极管的导通时间长。图5示出了在谐振频率区域中的llc转换器100的操作，图6示出了在高于谐振频率的上方谐振区域中的llc转换器100的操作。可以看出，开关单元的开关接通时间比二极管的导通时间短，开关接通时间和死区时间(deadtime)之和等于二极管的导通时间。开关单元10接通的时间点和整流器50的二极管导通的时间点在高于谐振频率的上方谐振区域中相等，但在谐振频率区域中不相等。

在本公开中，根据这种开关频率，llc转换器100始终使用二极管的导电特性以谐振频率操作。

在下文中，将描述根据本公开的实施例的控制车辆的obc的方法。

参考图7，根据本公开的实施例的控制车辆的obc的方法，所述obc包括llc转换器，所述llc转换器在其输入端处包括开关单元和谐振电路并且在其输出端处包括包含二极管的整流器，所述方法可以包括：检测开关单元的开关接通时间和整流器的二极管的导通时间(s100)；将开关单元的开关接通时间与整流器的二极管的导通时间进行比较，将开关单元接通的时间点与整流器的二极管变为导通的时间点进行比较，以确定开关单元的操作频率区域(s200和s400)；并且根据确定的操作频率区域控制llc转换器的输入端的电压，使得开关单元的开关频率处于llc转换器的谐振频率区域中(s320和s620)。

在检测开关单元的开关接通时间和整流器的二极管的导通时间的步骤s100中，控制器可以监视开关单元的开关接通时间、开关单元接通的时间点、整流器的二极管的导通时间、二极管导通的时间点以及作为llc转换器的输入端的电压的dc链路电压vdc。在本公开的实施例中，参考图2，开关单元的开关接通时间和整流器的二极管的导通时间可以是开关单元的第一开关q1和第二开关q2的导通时间以及整流器的第一二极管d1和第二二极管d2的导通时间，并且开关单元接通的时间点以及整流器的二极管导通的时间点可以是第一开关q1和第二开关q2接通的时间点以及整流器的第一二极管d1和第二二极管d2导通的时间点。

在确定开关单元的操作频率区域的步骤s200和s400中，比较在步骤s100中检测的开关单元的开关接通时间和整流器的二极管的导通时间以及开关单元接通的时间点和整流器的二极管导通的时间点，以确定llc转换器在哪个频率范围内操作。具体地，参考图2，将开关单元的第一开关q1的开关接通时间和整流器的第一二极管d1的导通时间进行比较，并且将开关单元的第一开关q1接通的时间点和整流器的第一二极管d1导通的时间点进行比较，以确定开关单元的操作频率区域，或将开关单元的第二开关q2的开关接通时间和整流器的第二二极管d2的导通时间进行比较，并且将开关单元的第二开关q2接通的时间点和整流器的第二二极管d2导通的时间点进行比较，以确定开关单元的操作频率区域。

更具体地，当开关单元的开关接通时间比整流器的二极管导通时间长时，可以确定开关频率处于低于谐振频率的频率区域(s300)。当开关单元的开关接通时间比整流器的二极管的导通时间短时，确定开关单元接通的时间点是否等于整流器的二极管变为导通的时间点(s400)。当开关单元接通的时间点不等于整流器的二极管变为导通的时间点时，可以确定所述开关频率处于谐振频率区域中(s500)，并且当开关单元接通的时间点等于整流器的二极管变为导通的时间点时，可以确定开关频率处于高于谐振频率的频率区域中(s600)。

在控制llc转换器的输入端的电压的步骤s320和s620中，根据确定的操作频率区域，控制作为llc转换器的输入端的电压的dc链路电压vdc，使得llc转换器在谐振频率区域内操作。

更具体地，当确定开关单元的操作频率区域低于谐振频率时，llc转换器的输入端的电压增大，并且在确定开关单元的操作频率区域高于谐振频率时，该电压降低。然后，执行检测开关单元的开关接通时间和整流器的二极管的导通时间的步骤，以确定是否检测到llc转换器在谐振频率区域中操作时所获得的操作特性。通过根据开关单元的操作频率区域反复增大或减少llc转换器的输入端的电压，可以提高obc的效率，使得llc转换器始终在谐振频率区域中操作。另外，样本之间的效率差异可以减小，并且车辆的电效率可以增大，以减少充电时间。因此，质量可以提高。

同时，当确定开关单元的操作频率区域处于谐振频率区域中时，llc转换器在不控制llc转换器的输入端的电压的情况下操作(s800)。

参考图8，在确定开关单元的操作频率区域是低于还是高于谐振频率并控制llc转换器的输入端的电压的步骤之后，在本公开的一个实施例中，当开关单元的开关接通时间比整流器的二极管的导通时间短并且开关单元接通的时间点不等于整流器的二极管导通的时间点时，llc转换器可操作(s700)。

如上所述，在根据本公开的各种实施例的控制车辆的obc的方法和obc系统中，控制作为llc转换器100的输入端的电压的dc链路电压，使得llc转换器始终以共振频率操作，从而提高了obc的效率。

另外，obc的效率增大，提高了车辆的电力效率。

此外，样本之间的效率差异可以减小，并且车辆的电效率可以增大，从而减少充电时间。因此，质量可以提高。

尽管为了说明的目的已经公开了本公开的示例性实施例，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离所附权利要求中公开的本公开的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。