车载双向电源模式的切换电路、系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及车载电源技术领域，具体地涉及一种车载双向电源模式的切换电路、系统及其控制方法。


背景技术：

2.在露营车、房车或地摊车等车辆中，由于用电设备需要220v供电，这就对其车载电源的功能提出了更多的要求，其不仅能够通过电网向车载蓄电池充电，也需要作为离网型逆变器，将蓄电池中的电能通过dc/ac变换，输出220v交流电供给用电负载。
3.目前，车载电源有多种工作模式，单相整流工作模式、三相整流工作模式和单相逆变工作模式。当车载电源向车载蓄电池充电时，可以由三相或单相电网供电，即对应三相整流工作模式或单向整流工作模式。当车载电源向本地交流负载供电时，输出单相220v交流电，即对应单向逆变工作模式。因此针对车载电源不同工作模式的选择，需要多个继电器进行开关动作，从而实现不同工作模式的切换。但是现有的工作模式的控制方式常采用多个继电器联动开关指示信号的方式，该种控制方式复杂且易出现切换错误的情况，进而造成不必要的麻烦。
4.本技术发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术的上述方案具有现有的工作模式的控制方式复杂且易出现切换错误的情况的缺陷。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的是提供一种车载双向电源模式的切换电路、系统及其控制方法，该车载双向电源模式的切换电路、系统及其控制方法降低了工作模式切换的复杂度且提高了工作模式切换的准确度。
6.为了实现上述目的，本发明实施例一方面提供一种车载双向电源模式的切换电路，包括：
7.第一开关继电器，一端与三相电源中的u相连接，另一端与车载电源的u相端口连接；
8.第二开关继电器，一端与本地负载连接，另一端与所述u相端口连接；
9.第三开关继电器，一端与所述三相电源中的v相连接，另一端与所述车载电源的v相端口连接；
10.第四开关继电器，一端与所述三相电源的中线连接，另一端与所述车载电源的v相端口连接；
11.第五开关继电器，一端与所述三相电源中的w相连接，另一端与所述车载电源的w相端口连接；
12.识别模块，用于识别所述车载电源的工作模式指示信号；
13.控制模块，输入端与所述识别模块连接，所述控制模块的输出端分别与所述第一开关继电器、所述第二开关继电器、所述第三开关继电器、所述第四开关继电器和所述第五
开关继电器连接以控制所述第一开关继电器、所述第二开关继电器、所述第三开关继电器、所述第四开关继电器和所述第五开关继电器的开闭。
14.可选地，所述识别模块包括：
15.电流检测装置，与所述车载电源连接，用于检测所述车载电源的有功电流；
16.第一指示信号装置，一端与所述电流检测装置连接，另一端与所述控制模块连接，用于传输所述第一指示信号；
17.第二指示信号装置，一端与所述电流检测装置连接，另一端与所述控制模块连接，用于传输所述第二指示信号；
18.第三指示信号装置，一端与所述电流检测装置连接，另一端与所述控制模块连接，用于传输所述第三指示信号。
19.可选地，所述第一指示信号装置与所述控制模块通过光纤连接。
20.可选地，所述第二指示信号装置与所述控制模块通过光纤连接。
21.可选地，所述第三指示信号装置与所述控制模块通过光纤连接。
22.可选地，所述控制模块包括控制器，所述控制器包括：
23.第一输入端口，与所述第一指示信号装置连接以接收第一指示信号；
24.第二输入端口，与所述第二指示信号装置连接以接收第二指示信号；
25.第三输入端口，与所述第三指示信号装置连接以接收第三指示信号；
26.第一输出端口，与所述第一开关继电器的控制端连接以控制所述第一开关继电器开闭；
27.第二输出端口，与所述第三输入端口连接，所述第二输出端口与所述第二开关继电器的控制端连接以控制所述第二开关继电器开闭；
28.第三输出端口，与所述第一输入端口连接，所述第三输出端口与所述第三开关继电器的控制端连接以控制所述第三开关继电器开闭；
29.第四输出端口，与所述第四开关继电器的控制端连接以控制所述第四开关继电器开闭；
30.第五输出端口，与所述第一输入端口连接，所述第五输出端口与所述第五开关继电器的控制端连接以控制所述第五开关继电器开闭；
31.第一或门，所述第一或门的输入端分别与所述第一输入端口和所述第二输入端口连接，所述第一或门的输出端与所述第一输出端口连接；
32.第二或门，所述第二或门的输入端分别与所述第二输入端口和所述第三输入端口连接，所述第二或门的输出端与所述第四输出端口连接。
33.另一方面，本发明还提供一种车载双向电源模式系统，包括：
34.车载电源；
35.车载蓄电池，与所述车载电源连接；
36.如上述任一所述的切换电路。
37.再一方面，本发明还提供一种车载双向电源模式系统的控制方法，所述控制方法用于控制如上述所述的车载双向电源模式系统，所述控制方法包括：
38.获取车载电源的有功电流基准；
39.判断所述有功电流基准是否大于等于0；
40.在判断所述有功电流基准大于等于的情况下，再次判断所述有功电流基准是否大于或等于有功电流界限值；
41.在判断所述有功电流基准大于或等于所述有功电流界限值时，输出三相整流工作模式指示信号。
42.可选地，所述控制方法还包括：
43.再次判断所述有功电流基准是否大于或等于有功电流界限值；
44.在判断所述有功电流基准小于所述有功电流界限值的情况下，输出单向整流工作模式指示信号。
45.可选地，所述控制方法还包括：
46.判断所述有功电流基准是否大于等于0；
47.在判断所述有功电流基准小于0的情况下，输出单向逆变工作模式指示信号。
48.通过上述技术方案，本发明提供的车载双向电源模式的切换电路、系统及其控制方法通过识别模块识别车载电源的工作模式指示信号，再由控制模块根据识别的工作模式指示信号智能控制第一开关继电器、第二开关继电器、第三开关继电器、第四开关继电器或第五开关继电器的关闭，进而实现了智能切换车载电源工作模式的目的。各模块相互独立，互不干扰，且该切换电路降低了工作模式切换的复杂度，提高了工作模式切换的准确度。
49.本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
50.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
51.图1是根据本发明的一个实施方式的车载双向电源模式的切换电路的电路图；
52.图2是根据本发明的一个实施方式的车载双向电源模式的切换电路中控制模块的电路图；
53.图3是根据本发明的一个实施方式的车载双向电源模式的控制方法的流程图。
54.附图标记说明
55.s1、第一开关继电器
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s2、第二开关继电器
56.s3、第三开关继电器
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s4、第四开关继电器
57.s5、第五开关继电器
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g1、第一输入端口
58.g2、第二输入端口
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g3、第三输入端口
59.d1、第一输出端口
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d2、第二输出端口
60.d3、第三输出端口
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d4、第四输出端口
61.d5、第五输出端口
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u1、第一或门
62.u2、第二或门
具体实施方式
63.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
64.图1是根据本发明的一个实施方式的车载双向电源模式的切换电路的电路图。在图1中，该切换电路可以包括第一开关继电器s1、第二开关继电器s2、第三开关继电器s3、第四开关继电器s4、第五开关继电器s5、识别模块以及控制模块。
65.第一开关继电器s1的一端与三相电源中的u相连接，第一开关继电器s1的另一端与车载电源的u相端口连接；第二开关继电器s2的一端与本地负载连接，第二开关继电器s2的另一端与u相端口连接；第三开关继电器s3的一端与三相电源中的v相连接，第三开关继电器s3的另一端与车载电源的v相端口连接；第四开关继电器s4的一端与三相电源的中线连接，第四开关继电器s4的另一端与车载电源的v相端口连接；第五开关继电器s5的一端与三相电源中的w相连接，第五开关继电器s5的另一端与车载电源的w相端口连接；识别模块用于识别车载电源的工作模式指示信号；控制模块的输入端与识别模块连接，控制模块的输出端分别与第一开关继电器s1、第二开关继电器s2、第三开关继电器s3、第四开关继电器s4和第五开关继电器s5连接以控制第一开关继电器s1、第二开关继电器s2、第三开关继电器s3、第四开关继电器s4和第五开关继电器s5的开闭。
66.在车载电源正常工作时，识别模块对车载电源的工作模式指示信号进行识别，并将识别的工作模式指示信号传输至控制模块。控制模块对工作模式指示信号进行处理并输出第一开关继电器s1、第二开关继电器s2、第三开关继电器s3、第四开关继电器s4和第五开关继电器s5的控制信号，第一开关继电器s1、第二开关继电器s2、第三开关继电器s3、第四开关继电器s4和第五开关继电器s5根据对应的控制信号进行开闭。在需要切换三相整流工作模式时，控制模块驱动第一开关继电器s1、第三开关继电器s3以及第五开关继电器s5闭合，三相电网接入车载电源并对车载蓄电池进行充电；在需要切换单向整流工作模式时，控制模块驱动第一开关继电器s1以及第四开关继电器s4闭合，单向电网接入车载电源并对车载蓄电池进行充电；在需要切换单向逆变工作模式时，控制模块驱动第二开关继电器s2以及第四开关继电器s4闭合，本地负载接入车载电源，蓄电池对本地负载进行供电。
67.传统的车载电源的工作模式切换模式中，常采用多个继电器联动开关指示信号的方式，该种控制方式相对复杂，且容易出现切换出错的情况，进而影响车载电源的正常工作。在本发明的该实施方式中，采用控制模块与多个五个开关继电器联动的方式，能够实现对车载电源的有效控制，降低了工作模式切换的复杂度，提高了工作模式的切换难度。同时，开关继电器电路与控制电路相互独立，不会互相干扰。
68.在本发明的该实施方式中，该识别模块可以包括电流检测装置、第一指示信号装置、第二指示信号装置以及第三指示信号装置。
69.电流检测装置与车载电源连接，用于检测车载电源的有功电流；第一指示信号装置的一端与电流检测装置连接，第一指示信号装置的另一端与控制模块连接，用于传输第一指示信号；第二指示信号装置的一端与电流检测装置连接，第二指示信号装置另一端与控制模块连接，用于传输第二指示信号；第三指示信号装置的一端与电流检测装置连接，第三指示信号装置的另一端与控制模块连接，用于传输第三指示信号。
70.电流检测装置检测车载电源的有功电流，第一指示信号装置根据电流检测装置检测到的电流确定第一指示信号的值并传输第一指示信号；第二指示信号装置根据电流检测装置检测到的电流确定第二指示信号的值并传输第二指示信号；第三指示信号装置根据电流检测装置检测到的电流确定第三指示信号的值并传输第三指示信号。若电流检测装置检
测到三相整流工作模式下的有功电流，此时第一指示信号输出为1，第二指示信号以及第三指示信号输出为0；若电流检测装置检测到单向整流工作模式下的有功电流，此时第二指示信号输出为1，第一指示信号以及第三指示信号输出为0；若电流检测装置检测到单向逆变工作模式下的有功电流，此时第三指示信号输出为1，第一指示信号以及第二指示信号输出为0。
71.在本发明的该实施方式中，对于电流检测装置可以是本领域人员所知的多种形式，例如电流表、电流互感器等。但是在本发明的一个优选示例中，考虑到该电流检测装置对有功电流获取的准确性和简便性，该电流检测装置可以为电流表。
72.在本发明的该实施方式中，对于第一指示信号装置与控制模块的连接方式可以是本领域人员所知的多种形式，例如光纤、无线传输等。但是在本发明的一个优选方式中，考虑到该第一指示信号传输的稳定性以及快速性，该第一指示信号装置与控制模块通过光纤连接。
73.在本发明的该实施方式中，对于第二指示信号装置与控制模块的连接方式可以是本领域人员所知的多种形式，例如光纤、无线传输等。但是在本发明的一个优选方式中，考虑到该第二指示信号传输的稳定性以及快速性，该第二指示信号装置与控制模块通过光纤连接。
74.在本发明的该实施方式中，对于第三指示信号装置与控制模块的连接方式可以是本领域人员所知的多种形式，例如光纤、无线传输等。但是在本发明的一个优选方式中，考虑到该第三指示信号传输的稳定性以及快速性，该第三指示信号装置与控制模块通过光纤连接。
75.在本发明的该实施方式中，第一指示信号装置、第二指示信号装置以及第三指示信号装置均a/d信号转换器，该a/d信号转换器为本领域人员所知的现有技术，本发明不再赘述。
76.在本发明的该实施方式中，该控制模块可以包括控制器，如图2所示。具体地，在图2中，该控制器包括第一输入端口g1、第二输入端口g2、第三输入端口g3、第一输出端口d1、第二输出端口d2、第三输出端口d3、第四输出端口d4、第五输出端口d5、第一或门u1以及第二或门u2。
77.第一输入端口g1与第一指示信号装置连接以接收第一指示信号；第二输入端口g2与第二指示信号装置连接以接收第二指示信号；第三输入端口g3与第三指示信号装置连接以接收第三指示信号；第一输出端口d1与第一开关继电器s1的控制端连接以控制第一开关继电器s1开闭；第二输出端口d2与第三输入端口g3连接，第二输出端口d2与第二开关继电器s2的控制端连接以控制第二开关继电器s2开闭；第三输出端口d3与第一输入端口g1连接，第三输出端口d3与第三开关继电器s3的控制端连接以控制第三开关继电器s3开闭；第四输出端口d4与第四开关继电器s4的控制端连接以控制第四开关继电器s4开闭；第五输出端口d5与第一输入端口g1连接，第五输出端口d5与第五开关继电器s5的控制端连接以控制第五开关继电器s5开闭；第一或门u1的输入端分别与第一输入端口g1和第二输入端口g2连接，第一或门u1的输出端与第一输出端口d1连接；第二或门u2的输入端分别与第二输入端口g2和第三输入端口g3连接，第二或门u2的输出端与第四输出端口d4连接。
78.在第一指示信号为1、第二指示信号为0和第三指示信号为0时，即第一输入端口g1
输入信号为1，第二输入端口g2输入信号为0，第三输入端口g3输入信号为0。此时，第三输出端口d3和第五输出端口d5输出信号为1，控制第三开关继电器s3和第五开关继电器s5闭合，第二输出端口d2的输出信号为0，第二开关继电器s2断开。第一输入端口g1输入信号和第二输入端口g2输入信号经第一或门u1输出1，即第一输出端口d1输出信号为1，第一开关继电器s1闭合；第二输入端口g2和第三输入端口g3经第二或门u2输出0，即第四输出端口d4输出信号为0，第四开关继电器s4断开。
79.在第一指示信号为0、第二指示信号为1和第三指示信号为0时，即第一输入端口g1输入信号为0、第二输入端口g2输入信号为1和第三输入端口g3输入信号为0。此时，第三输出端口d3和第五输出端口d5输出信号为0，控制第三开关继电器s3和第五开关继电器s5断开，第二输出端口d2的输出信号为0，第二开关继电器s2断开。第一输入端口g1输入信号和第二输入端口g2输入信号经第一或门u1输出1，即第一输出端口d1输出信号为1，第一开关继电器s1闭合；第二输入端口g2和第三输入端口g3经第二或门u2输出1，即第四输出端口d4输出信号为1，第四开关继电器s4闭合。
80.在第一指示信号为0、第二指示信号为0和第三指示信号为1时，即第一输入端口g1输入信号为0、第二输入端口g2输入信号为0和第三输入端口g3输入信号为1。此时，第三输出端口d3和第五输出端口d5输出信号为0，控制第三开关继电器s3和第五开关继电器s5断开，第二输出端口d2的输出信号为1，第二开关继电器s2闭合。第一输入端口g1输入信号和第二输入端口g2输入信号经第一或门u1输出0，即第一输出端口d1输出信号为0，第一开关继电器s1断开；第二输入端口g2和第三输入端口g3经第二或门u2输出1，即第四输出端口d4输出信号为1，第四开关继电器s4闭合。
81.另一方面，本发明还提供一种车载双向电源模式系统。具体地，该车载双向电源模式系统可以包括车载电源、车载蓄电池和切换电路。具体地，车载蓄电池与车载电源连接，该切换电路可以包括第一开关继电器s1、第二开关继电器s2、第三开关继电器s3、第四开关继电器s4、第五开关继电器s5、识别模块以及控制模块。
82.第一开关继电器s1的一端与三相电源中的u相连接，第一开关继电器s1的另一端与车载电源的u相端口连接；第二开关继电器s2的一端与本地负载连接，第二开关继电器s2的另一端与u相端口连接；第三开关继电器s3的一端与三相电源中的v相连接，第三开关继电器s3的另一端与车载电源的v相端口连接；第四开关继电器s4的一端与三相电源的中线连接，第四开关继电器s4的另一端与车载电源的v相端口连接；第五开关继电器s5的一端与三相电源中的w相连接，第五开关继电器s5的另一端与车载电源的w相端口连接；识别模块用于识别车载电源的工作模式指示信号；控制模块的输入端与识别模块连接，控制模块的输出端分别与第一开关继电器s1、第二开关继电器s2、第三开关继电器s3、第四开关继电器s4和第五开关继电器s5连接以控制第一开关继电器s1、第二开关继电器s2、第三开关继电器s3、第四开关继电器s4和第五开关继电器s5的开闭。
83.在车载电源正常工作时，识别模块对车载电源的工作模式指示信号进行识别，并将识别的工作模式指示信号传输至控制模块。控制模块对工作模式指示信号进行处理并输出第一开关继电器s1、第二开关继电器s2、第三开关继电器s3、第四开关继电器s4和第五开关继电器s5的控制信号，第一开关继电器s1、第二开关继电器s2、第三开关继电器s3、第四开关继电器s4和第五开关继电器s5根据对应的控制信号进行开闭。在需要切换三相整流工
作模式时，控制模块驱动第一开关继电器s1、第三开关继电器s3以及第五开关继电器s5闭合，三相电网接入车载电源并对车载蓄电池进行充电；在需要切换单向整流工作模式时，控制模块驱动第一开关继电器s1以及第四开关继电器s4闭合，单向电网接入车载电源并对车载蓄电池进行充电；在需要切换单向逆变工作模式时，控制模块驱动第二开关继电器s2以及第四开关继电器s4闭合，本地负载接入车载电源，蓄电池对本地负载进行供电。
84.再一方面，本发明还提供一种车载双向电源模式系统的控制方法，如图3所示。具体地，该控制方法用于控制车载双向电源模式系统，该控制方法可以包括：
85.在步骤s10中，获取车载电源的有功电流基准。其中，预先设定车载电源整流时的电流方向为正方向，并通过电流表检测该有功电流基准
86.在步骤s11中，判断有功电流基准是否大于等于0。其中，有功电流基准的电流是以整流时的电流方向为正，因此有功电流基准的电流在逆变工作模式下应为负，因此需要对有功电流基准的电流的方向进行确定，以判断该车载电源处于整流工作模式还是逆变工作模式。
87.在步骤s12中，在判断有功电流基准大于等于的情况下，再次判断有功电流基准是否大于或等于有功电流界限值。其中，若有功电流基准大于等于0，则说明该车载电源处于整流工作模式下，则排除了逆变工作模式，即第二指示信号为0。为了进一步确定该整流工作模式是三相整流工作模式还是单向整流工作模式，还需要设定三相整流工作模式的功率和单向整流工作的功率对应的有功电流界限值i
dsw
，并与有功电流基准比较。
88.在步骤s13中，在判断有功电流基准大于或等于有功电流界限值时，输出三相整流工作模式指示信号。其中，若有功电流基准大于或等于有功电流界限值i
dsw
，则说明车载电源工作在整流工作模式下时工作功率大，该车载电源工作在三相整流工作模式，输出三相整流工作模式的指示信号，即第一指示信号为1，第二指示信号和第三指示信号为0。
89.在步骤s14中，在判断有功电流基准小于有功电流界限值的情况下，输出单向整流工作模式指示信号。其中，若有功电流基准小于有功电流界限值i
dsw
，则说明车载电源工作在整流工作模式下时工作功率小，该车载电源工作在单相整流工作模式，输出单相整流工作模式的指示信号，即第二指示信号为1，第一指示信号和第三指示信号为0。
90.在步骤s15中，在判断有功电流基准小于0的情况下，输出单向逆变工作模式指示信号。其中，若有功电流基准小于0，则说明该车载电源处于逆变工作模式下，输出单向逆变工作模式的指示信号，即第三指示信号为1，第一指示信号和第二指示信号为0。
91.在步骤s10至步骤s15中，预先设定车载电源整流时的电流方向为正方向，因此在判断有功电流基准为负时，直接得出该车载电源处于单向逆变工作模式。若有功电流基准大于或等于0，则还需将有功电流基准与三相整流工作模式下的功率和单向整流工作模式下的功率对应的有功电流界限值i
dsw
进行比较。若有功电流基准大于或等于有功电流界限值i
dsw
，则说明车载电源处于三相整流工作模式下，若有功电流基准小于有功电流界限值i
dsw
，则说明车载电源处于单向整流工作模式下。本发明采用该控制方法能够实现
对车载电源的工作模式的准确切换，同时也提高了车载电源的运行效率。
92.通过上述技术方案，本发明提供的车载双向电源模式的切换电路、系统及其控制方法通过识别模块识别车载电源的工作模式指示信号，再由控制模块根据识别的工作模式指示信号智能控制第一开关继电器s1、第二开关继电器s2、第三开关继电器s3、第四开关继电器s4或第五开关继电器s5的关闭，进而实现了智能切换车载电源工作模式的目的。各模块相互独立，互不干扰，且该切换电路降低了工作模式切换的复杂度，提高了工作模式切换的准确度。
93.还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
94.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。