车载充电器（OBC）方法和系统与流程

车载充电器(obc)方法和系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年1月29日提交的第63/143,117号美国临时申请的权益，该美国临时申请的公开内容据此通过引用以其整体并入本文。
技术领域
3.本发明涉及用于控制充电器(例如电动交通工具的车载电池充电器的多相(即，多轨道))的方法和系统。
4.背景
5.电动交通工具(ev)的车载电池充电器(obc)用于给ev的牵引电池(traction battery)充电。obc将从ac电源吸收的电功率转换成dc电功率，并用dc电功率给电池充电。
6.概述
7.一个目的包括一种方法和系统，该方法和系统用于控制电动交通工具(ev)的车载电池充电器(obc)，以检测obc从市电电源接收的输入电压之间的相移，从而从中确定市电电源是多相市电电源还是单相市电电源和/或obc的相位(即轨道)配置继电器是适当地还是不适当地被定位在其断开状态或闭合状态。
8.提供了一种obc，该obc包括第一轨道(即轨道电路)、第二轨道电路、继电器和主控制器。第一轨道电路具有第一轨道控制器，该第一轨道控制器被配置为基于提供给第一轨道电路的输入电压的电压事件来生成第一检测信号。第二轨道电路具有第二轨道控制器，该第二轨道控制器被配置为基于提供给第二轨道电路的输入电压的电压事件来生成第二检测信号。继电器可在(i)断开状态和(ii)闭合状态之间切换，在断开状态中，继电器断开轨道电路，从而第一轨道电路和第二轨道电路被配置为分别从多相市电电源接收第一相输入电压和第二相输入电压，在闭合状态中，继电器连接轨道电路，从而轨道电路被配置为都从单相市电电源接收相同的输入电压。
9.主控制器被配置为根据对在给定时间的第一检测信号和在给定时间的第二检测信号的比较来确定从市电电源提供给第一轨道电路的输入电压和从市电电源提供给第二轨道电路的输入电压是异相的(即非零相位偏移)还是同相(即，相位偏移为0
°
),以从中确定市电电源是多相市电电源还是单相市电电源和/或继电器是适当地还是不适当地被定位在断开状态或闭合状态。
10.电压事件可以是阈值电压事件，例如过零电压事件或峰值电压事件。
11.主控制器还可以被配置为当市电电源是多相市电电源并且继电器不适当地处于闭合状态时，在提供给第一轨道电路的输入电压和提供给第二轨道电路的输入电压同相时，暂停轨道电路中的至少一个的操作。主控制器还可以被配置为在至少一个轨道电路的操作暂停时重试继电器从闭合状态切换到断开状态。
12.主控制器还可以被配置为当市电电源是单相市电电源时在提供给第一轨道电路的输入电压和提供给第二轨道电路的输入电压同相时，以及当市电电源是多相市电电源时在提供给第一轨道电路的输入电压和提供给第二轨道电路的输入电压异相时，继续轨道电
路的操作。
13.obc还可以包括第三轨道电路和第二继电器。第三轨道电路具有第三轨道控制器，该第三轨道控制器被配置为基于提供给第三轨道电路的输入电压的电压事件来生成第三检测信号。第二继电器可在(i)断开状态和(ii)闭合状态之间切换，在断开状态中，第二继电器断开第一轨道电路和第三轨道电路，从而第一轨道电路和第三轨道电路被配置为分别从多相市电电源接收第一相输入电压和第三相输入电压，在闭合状态中，第二继电器连接第一轨道电路和第三轨道电路，从而第一轨道电路和第三轨道电路被配置为都从单相市电电源接收相同的输入电压。主控制器还被配置为根据对在给定时间的第一检测信号和在给定时间的第三检测信号的比较来确定从市电电源提供给第一轨道电路的输入电压和从市电电源提供给第三轨道电路的输入电压是异相(例如，相位偏移为120
°
或240
°
)还是同相，以从中确定市电电源是三相市电电源还是单相市电电源和/或第二继电器是适当地还是不适当地被定位在断开状态或闭合状态。
14.主控制器还可以被配置为当市电电源是三相市电电源并且继电器中的至少一个不适当地处于闭合状态时，在提供给轨道电路的输入电压中的至少两个输入电压同相时，暂停轨道电路中的至少一个的操作。主控制器还可以被配置为在至少一个轨道电路的操作暂停时，重试继电器中的至少一个从闭合状态切换到断开状态。
15.主控制器还可以被配置为当市电电源是单相市电电源时在提供给轨道电路的输入电压同相时，以及当市电电源是三相市电电源时在提供给轨道电路的输入电压异相时，继续轨道电路的操作。
16.还提供了一种与obc一起使用的相关方法。
17.附图简述
18.图1示出了具有多相(即多轨道)车载电池充电器(obc)的电气系统的框图；
19.图2a示出了电气系统的框图，其中obc被详细描绘为三相(即多轨道)obc，其具有三相(即轨道)，并且在轨道之间还具有输入继电器，并且电气系统的市电电源是三相市电电源；
20.图2b示出了如图2a所示的电气系统的框图，但是其中市电电源是单相市电电源；
21.图3示出了obc的框图，其中描绘了obc的轨道的各个轨道控制器以及它们与obc的主控制器的通信布置；
22.图4示出了第一曲线图和第二曲线图，第一曲线图具有ac输入电压的曲线，第二曲线图具有轨道控制器的基于ac输入电压的过零事件电路输出的第一曲线和轨道控制器的基于ac输入电压的过零事件定时器输出的第二曲线；
23.图5a示出了第一曲线图、第二曲线图和第三曲线图，第一曲线图具有(未整流的)第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压的第一曲线、第二曲线和第三曲线，第二曲线图具有第一轨道控制器、第二轨道控制器和第三轨道控制器分别基于第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压的过零事件电路输出的第一曲线、第二曲线和第三曲线，以及第三曲线图具有第一轨道控制器、第二轨道控制器和第三轨道控制器分别基于第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压的过零事件定时器输出的第一曲线、第二曲线和第三曲线；
24.图5b示出了第一曲线图、第二曲线图和第三曲线图，第一曲线图具有(整流的)第
一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压的第一曲线、第二曲线和第三曲线，第二曲线图具有第一轨道控制器、第二轨道控制器和第三轨道控制器分别基于第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压的过零事件电路输出的第一曲线、第二曲线和第三曲线，以及第三曲线图具有第一轨道控制器、第二轨道控制器和第三轨道控制器分别基于第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压的过零事件定时器输出的第一曲线、第二曲线和第三曲线；
25.图6示出了第一曲线图，第一曲线图具有第一轨道控制器、第二轨道控制器和第三轨道控制器的过零事件定时器输出的第一曲线、第二曲线和第三曲线，该过零事件定时器输出基于在obc的继电器适当地被定位在其断开位置(即，其复位位置(rest position))从而obc的轨道各个适当地直接连接到obc时从三相市电电源提供给obc的(未整流的)第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压；
26.图6还示出了第二曲线图，第二曲线图具有第一轨道控制器、第二轨道控制器和第三轨道控制器的过零事件定时器输出的第一曲线、第二曲线和第三曲线，该过零事件定时器输出基于在obc的继电器被适当地被定位在其闭合位置从而obc的轨道适当地作为单个实体连接到obc时从单相市电电源提供给obc的(未整流的)ac输入电压；
27.图6还示出了第三曲线图，第三曲线图具有第一轨道控制器、第二轨道控制器和第三轨道控制器的过零事件定时器输出的第一曲线、第二曲线和第三曲线，该过零事件定时器输出基于当(i)obc的第一输入继电器不适当地被定位在其闭合位置从而obc的第二轨道不适当地与obc的第一轨道作为单个实体连接到obc以及(ii)obc的第二输入继电器适当地被定位在其断开位置从而obc的第三轨道适当地单独连接到obc时从三相市电电源提供给obc的(未整流的)第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压；
28.图7a示出了obc的框图，其中描绘了obc的第一轨道的第一轨道控制器和obc的第n轨道的第n轨道控制器；和
29.图7b、图7c和图7d示出了描绘方法和系统的操作的流程图，该方法和系统用于检测obc所连接到的市电电源的相位配置，并用于诊断obc的输入继电器的操作状态，该输入继电器用于改变obc的相位(即，轨道)配置以与市电电源是多相还是单相兼容。
30.详细描述
31.在本文公开了本发明的详细实施例；然而应理解，所公开的实施例仅是本发明的示例，本发明可以以各种和可选形式被体现。附图不一定是按比例的；一些特征可能被夸大或者最小化以便示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体的结构上和功能上的细节不得解释为限制性的，而是仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。
32.现在参考图1，示出了具有车载电池充电器(obc)12的电气系统10的框图。obc 12“装载”在电动交通工具(ev)上。在本文中术语“电动交通工具”和“ev”涵盖使用电功率用于交通工具推进的任何类型的交通工具，包括纯电池电动交通工具(bev)、混合电动交通工具(hev)、插电式混合电动交通工具(phev)等。obc 12用于给ev的牵引电池14充电。牵引电池14是依据用于交通工具推进的电能要求的高电压(hv)直流(dc)牵引电池。
33.电气系统10还包括交流(ac)电源，诸如电网的市电电源16。obc 12使用来自市电电源16的电功率给牵引电池14充电。obc 12经由外部电动交通工具供电设备(evse)18连接
到市电电源16，以从市电电源吸收电功率。obc 12将从市电电源16吸收的电功率转换成dc电功率。obc 12经由交通工具的hv dc总线向牵引电池14输出dc电功率，用于给牵引电池充电。
34.主控制器(“控制器”)20与obc 12相关联。控制器20是电子设备，诸如处理器、微控制器或装载在ev上的类似物(例如，计算机)(例如，交通工具控制器)。控制器20与obc 12通信，以控制obc的操作。控制器20控制obc 12将来自市电电源16的电功率转换成dc电功率，并用dc电功率给牵引电池14充电。控制器20可以集成在obc单元内。控制器20可以提供通用命令以及与其他交通工具单元和负责相位(轨道)操作、控制和实时诊断的相位(轨道)专用控制器的通信。控制器20还可操作来与电气系统10和ev的其他节点通信和控制电气系统10和ev的其他节点，该其他节点包括充电应用中涉及的节点。
35.现在参考图2a和图2b，继续参考图1，示出了具有obc 12的详细描绘的电气系统10的框图。obc 12是n相(即n轨道)obc，其中n是大于1的整数。因此，obc 12是至少具有两个相(即轨道(或分支))的多相(即多轨道)obc。例如，如图2a和图2b所示，obc 12是三相(或三轨道)obc，其具有第一轨道22a、第二轨道22b和第三轨道22c(统称为“轨道22”)(在图2a和图2b中每个都标记为“内相”)。
36.轨道(即，轨道电路)22具有用于将来自市电电源16的电功率转换成dc电功率以给牵引电池14充电的相同的电气电路。例如，每个轨道22a、22b和22c具有ac电磁干扰(emi)输入滤波器，在该ac电磁干扰(emi)输入滤波器后面依次是功率因数校正器(pfc)、dc链路电容器、dc/dc转换器和输出滤波器(未示出)。控制器20与轨道22的轨道控制器(下面讨论)一起控制轨道22的电气电路的以下操作：将来自市电电源16的电功率转换成dc电功率，以及将dc电功率输送给牵引电池14。更具体地，在实施例中，“主控制器”在obc内部，并且三个“内相控制器”(或“轨道控制器”)分别与三个轨道22相关联。这四个控制器的组合可以被理解为提供“控制器”功能。
37.每个轨道22a、22b和22c经由evse 18连接到市电电源16，以使该轨道从市电电源吸收电功率，并将所吸收的电功率转换成dc电功率，用于给牵引电池14充电。轨道22位于obc的输入端和obc的输出端之间，该输入端经由evse 18连接到市电电源16，该输出端经由交通工具的hv dc总线连接到牵引电池14。
38.严格举例来说，每个轨道22a、22b和22c可以输送3.6kw的电功率，用于给牵引电池14充电。因此，在该示例中，obc 12可以输送10.8kw(3*3.6kw)的电功率用于给牵引电池14充电(即，在该示例中，obc 12是“11kw”的obc)。
39.obc 12还包括输入继电器(或开关)24a和24b(统称为“输入继电器24”)。输入继电器24a位于轨道22a和轨道22b的输入端之间。输入继电器24b位于轨道22a和轨道22c的输入端之间。每个输入继电器24a和24b可在断开状态和闭合状态之间切换。控制器20可操作来控制输入继电器24的切换。
40.闭合的输入继电器连接该输入继电器介于其间的两个轨道的输入端。相反，断开的输入继电器使该输入继电器介于其间的两个轨道断开连接。输入继电器24在图2a中都显示为处于断开状态(即，复位位置)。因此，当轨道22a和22b之间的输入继电器24a断开时，轨道22b的输入端不连接到轨道22a的输入端。同样，当轨道22a和22c之间的输入继电器24b断开时，轨道22c不连接到轨道22a的输入端。输入继电器24在图2b中都显示为处于闭合状态。
因此，当轨道22a和22b之间的输入继电器24a闭合时，轨道22b的输入端连接到轨道22a的输入端。同样，当轨道22a和22c之间的输入继电器24b闭合时，轨道22c连接到轨道22a的输入端。
41.市电电源16是多相市电电源或单相市电电源。典型地，作为多相市电电源，市电电源16是三相市电电源。输入继电器24用于使obc 12能够可交换地与多相市电电源和单相市电电源一起使用。
42.在市电电源是多相或单相的任一情况下，轨道22a经由evse 18单独地直接连接到市电电源16。在市电电源16是多相的情况下，控制器20控制输入继电器24断开(图2a中所示)。在这种情况下，除了轨道22a经由evse 18单独地直接连接到市电电源16之外，轨道22b和22c也经由evse单独地直接连接到市电电源。在市电电源16是单相的情况下，控制器20控制输入继电器24闭合(图2b中所示)。在这种情况下，轨道22b和22c与轨道22a组合，以与轨道22a一起连接到市电电源16。
43.在图2a中，市电电源16是三相市电电源。在这种情况下，输入继电器24将被控制为断开(输入继电器24在图2a中被显示为断开)，从而所有三个轨道22可以经由evse 18单独地直接与市电电源16连接。特别地，每个轨道22a、22b、22c经由obc 12的相应节点l1’
、l2’
、l3’
与市电电源16的对应的线路l1、l2、l3直接连接，并且经由obc的中性节点n’与市电电源的中性线n直接连接。
44.在图2b中，市电电源16是单相市电电源。在这种情况下，输入继电器24将被控制为闭合(输入继电器24在图2b中被显示为闭合)，从而轨道22a经由evse 18单独地直接与市电电源16连接，并且轨道22b和22c连接到轨道22a以与市电电源连接。特别地，轨道22a经由obc 12的节点l1’
与市电电源16的对应的线路l1直接连接，并且经由obc的中性节点n’与市电电源的中性线路n直接连接；并且轨道22b和22b经由闭合的输入继电器24a和24b与obc 12的节点l1’
和与obc的中性节点n’直接连接。
45.如所述，能够与具有可用n的单相(1-ph)和三相(3-ph)ac电网一起工作的用于ev的obc通常设计有三个内部轨道(或模块)22，它们共享obc的中性节点n’。在1-ph ac电网的情况下，轨道22b和22c可以切换到obc的l1’
节点。如进一步描述的，obc不直接连接到电网，而是通过evse连接到电网，该evse充当附加元件以确保obc安全且受控地连接到ac电网。当evse和obc都准备好用于充电操作时，evse闭合其接触器，并且obc从ac电网接收ac电压供应。
46.作为参考，考虑到不同的电压范围，以及不同的ac电网频率或相数，sae-j1772、iec-61851和gb/t 20234涵盖了相对宽范围的国内网络。期望一种可配置的obc，其在同一设备内涵盖所有ac电网可能性。如上所述，旨在支持单相和三相电网的obc通常基于内部轨道(即模块)，这些内部轨道(即模块)相应地连接到带电(live)相位，以允许其操作。
47.本发明的实施例提供了一种方法和系统，该方法和系统用于检测与obc连接的ac电网的特性，并用于诊断与obc的多相配置和单相配置(即，obc的多轨道配置和单轨道配置)相关的obc的输入继电器(或开关)。也就是说，本发明的实施例提供了一种方法和系统，该方法和系统用于检测obc所连接到的市电电源的相位(即，轨道)配置，并用于诊断obc的输入继电器的操作状态，该输入继电器用于实现obc的相位配置以与市电电源是多相还是单相兼容。
48.为了进一步参考，大多数evse不准备向obc通信哪种电网(多相市电电源与单相市电电源)将向obc提供ac电功率。因此，根据本发明的实施例，obc被配置为识别向obc提供ac电功率的电网的类型，并且被配置为使obc的轨道开关与obc的输入端存在的ac电压相对应。根据本发明的实施例，obc还配置有一种机制来诊断obc的输入继电器的完整性，其允许obc的轨道从一个轨道转换(commute)到另一个轨道，以便确定obc的哪些轨道和obc的哪些对应的输入继电器处于处理功率的适当条件。诊断输入继电器的完整性的成本效益较低的解决方案是使用专门用于此目的的特定电路。
49.总之，根据本发明的实施例，obc具有以下特征：obc能够从3相和1相电网充电；obc可以检测与其相连接的ac电网，并确保适当的电压提供；然后，obc可以相应地切换内部配置继电器；以及，obc可以确保继电器在充电过程启动之前适当地工作。通过具有这些特征，obc能够诊断ac电网和继电器两者。
50.现在参考图3，继续参考图1、图2a和图2b，示出了obc 12的框图。由于成本和考虑到obc 12的轨道22之间的功能隔离，每个轨道22通常由它自己的独立控制器52控制，该控制器只看到它自己的轨道上发生的事情。在图3的框图中分别示出了obc 12的轨道22a、22b、22c的单独的控制器52a(“ctrl1”)、52b(“ctrl2”)、52c(“ctrl3”)(统称为“轨道控制器52”)以及它们与obc的控制器20的通信布置。
51.根据本发明的实施例，轨道控制器52用于检测和测量obc 12的轨道22的输入端的ac电压和频率。也就是说，轨道控制器52a用于检测和测量轨道22a的输入端的ac电压和频率；轨道控制器52b用于检测和测量轨道22b的输入端的ac电压和频率；以及轨道控制器52c用于检测和测量轨道22c的输入端的ac电压和频率。(作为替代方案，锯齿模拟信号可以被生成并直接发送到控制器20，而不是让轨道控制器计数并在控制器20的请求下仅以数字方式提供瞬时输入相位值。然而，这将增加硬件部件的数量和电路尺寸。)
52.在操作中，轨道控制器52将该信息(即，模拟或数字信号共享)传输到通用obc管理器mcu(即，控制器20)。控制器20还是负责命令轨道控制器52做什么的控制器。控制器20还负责识别处于处理功率的适当状态的那些轨道及其对应的继电器。对于这种诊断，由于相位差是通常区分obc 12的l1、l2和l3的唯一方式，所以了解每个输入相电压相对于其他输入相电压的相移是有帮助的(例如，有助于了解轨道22b的输入电压相对于轨道22a的输入电压是否偏移了0
°
、120
°
或某个其他的度数；有助于了解轨道22c的输入电压相对于轨道22a和/或22b的输入电压是否偏移了0
°
、120
°
或某个其他的度数；等等)。
53.为此，每个轨道控制器52管理内部计数器，该内部计数器保持增加，直到该轨道控制器检测到对应的轨道的输入电压的过零电压事件。当轨道控制器52检测到过零电压事件时，该轨道控制器将其计数器重新启动到零。也就是说，轨道控制器52a增加其计数器，直到轨道控制器52a检测到轨道22a的输入电压的过零电压事件，此时轨道控制器52a将其计数器重新启动到零；轨道控制器52b增加其计数器，直到轨道控制器52b检测到轨道22b的输入电压的过零电压事件，此时轨道控制器52b将其计数器重新启动到零；并且轨道控制器52c增加其计数器，直到轨道控制器52c检测到轨道22c的输入电压的过零电压事件，此时轨道控制器52c将其计数器重新启动到零。这样，轨道控制器52起到相位检测器的作用。
54.控制器20向所有轨道控制器52生成同时请求，要求轨道控制器在某个时刻向控制器20提供它们的计数器值。控制器20处理计数器值以确定在轨道22之间存在什么样的(如
果有的话)输入电压相移。
55.使用输入电压的过零电压事件是同步测量的一种方式。其他方式包括例如使用输入电压的峰值电压检测。通常，可以使用任何类型的阈值检测。也就是说，可以使用能够将输入电压相互区分的任何手段。因此，由于输入电压的幅值相同(或至少基本相同)，所以在此阶段可以考虑任何相位微分函数(differentiating function)。
56.在本文，作为示例，描述了“时间-电压”测量。在这种情况下，控制器20给出时间(即，生成触发事件)，并且轨道控制器52提供它们对输入电压的测量值。根据触发时输入电压的测量值的比较，控制器20能够辨别输入电压之间的相位差(如果有的话)。
57.如本文所述，每个轨道控制器52从与过零同步的计数器生成其输入电压的测量值。然而，提供与相位差相关的电压的其他手段是可能的，如峰值检测或任何其他阈值电压检测。另一种可能性可以是使用中央定时器，以及然后每个轨道控制器向控制器20提供过零时间，该控制器20将评估时间差。或者第二轨道控制器52b和第三轨道控制器52c可以基于它们的测量结果和来自轨道控制器52a的测量结果之间的时间差，直接向控制器20提供相位差；等等。
58.现在参考图4，继续参考图3，示出了第一曲线图40和第二曲线图44，该第一曲线图40具有提供给obc 12的轨道22的ac输入电压的曲线42，第二曲线图44具有轨道的轨道控制器52基于ac输入电压的过零电压事件电路输出的曲线46和轨道控制器基于ac输入电压的过零电压事件定时器输出的曲线48。每个轨道控制器52可操作以通过使用过零电压事件电路来测量ac电网的频率(即，轨道控制器52所属的轨道22接收的ac输入电压的频率)，如曲线46所示，和/或通过使用过零电压事件定时器(即内部计数器)，来确定自上一次过零电压事件以来到期的时间(例如，相位演变或相位与时间演变，因为它是被控制的相位)，如曲线48所示。(总之，轨道控制器只有指示过零发生的数据。然后计数器以给定的间隔增加已知的量(直到下一次复位)。)如所描述和如所图示的，图4是一相图形示例。
59.通过将相位转换成电压值，主控制器20可以将三个轨道电路22的三个相位值相互比较，以确定轨道电路22分别接收的输入电压之间的相移量(如果有的话)。
60.图5a针对基于未整流的ac输入电压的三相图形示例示出了与图4所示的曲线图相对应的曲线图。特别地，图5a示出了第一曲线图60、第二曲线图64和第三曲线图68，该第一曲线图60具有由第一轨道22a、第二轨道22b和第三轨道22c接收的未整流的第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压的第一曲线62a、第二曲线62b和第三曲线62c，该第二曲线图64具有第一轨道控制器52a、第二轨道控制器52b和第三轨道控制器52c的分别基于第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压的过零电压事件电路输出的第一曲线66a、第二曲线66b和第三曲线66c，该第三曲线图68具有第一轨道控制器52a、第二轨道控制器52b和第三轨道控制器52c的分别基于第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压的过零电压事件定时器输出的第一曲线70a、第二曲线70b和第三曲线70c。轨道控制器52a、52b、52c可操作以通过使用过零电压事件电路来测量ac电网的频率(即，第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压的频率)，如曲线64所示，和/或通过使用过零电压事件定时器(即，内部计数器)，来确定自上一次过零电压事件以来到期的时间，如曲线68所示。
61.图5b针对基于整流的ac输入电压的三相图形示例示出了与图4所示的曲线图相对
应的曲线图。(这个具有“整流”ac输入电压的示例是为了描述当轨道控制器进行的测量在整流器阶段之后的情况，整流器阶段是每个obc轨道的第一步。)特别地，图5b示出了第一曲线图80、第二曲线图84和第三曲线图88，该第一曲线图80具有经整流的第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压的第一曲线82a、第二曲线82b和第三曲线82c，该第二曲线图84具有第一轨道控制器52a、第二轨道控制器52b和第三轨道控制器52c分别基于第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压的过零电压事件电路输出的第一曲线86a、第二曲线86b和第三曲线86c，该第三曲线图88具有第一轨道控制器52a、第二轨道控制器52b和第三轨道控制器52c分别基于第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压的过零电压事件定时器输出的第一曲线90a、第二曲线90b和第三曲线90c。轨道控制器52a、52b、52c可操作以通过使用过零电压事件电路来测量ac电网的频率(即，第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压的频率)，如曲线84所示，和/或通过使用过零电压事件内部定时器(即，内部计数器)来确定自上一次过零电压事件以来到期的时间，如曲线88所示。
62.图6示出了第一曲线图100，该第一曲线图100具有第一轨道控制器52a、第二轨道控制器52b和第三轨道控制器52c的过零电压事件定时器输出的第一曲线102a、第二曲线102b和第三曲线102c，该过零电压事件定时器输出基于当obc的继电器24a和24b适当地被定位在其断开位置(即，其复位位置)从而obc的轨道22a、22b、22c各个适当地连接到obc的l1’
、l2’
、l3’
输入端时从三相市电电源16提供给obc 12的(未整流的)第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压。
63.图6还示出了第二曲线图104，该第二曲线图104具有第一轨道控制器52a、第二轨道控制器52b和第三轨道控制器52c的过零电压事件定时器输出的第一曲线106a、第二曲线106b和第三曲线106c，该过零电压事件定时器输出基于当obc的继电器24a和24b适当地被定位在其闭合位置从而obc的轨道22a、22b、22c作为单个实体适当地连接到obc的l1’
输入端时从单相市电电源16提供给obc 12的(未整流的)ac输入电压。
64.图6还示出了第三曲线图108，该第三曲线图108具有第一轨道控制器52a、第二轨道控制器52b和第三轨道控制器52c的过零电压事件定时器输出的第一曲线110a、第二曲线110b和第三曲线110c，该过零电压事件定时器输出基于当(i)obc的第一输入继电器24a不适当地定位在其闭合位置从而obc的第二轨道22b不适当地与obc的第一轨道22a作为单个实体连接到obc的l1’
输入端以及(ii)obc的第二输入继电器24b适当地定位在其断开位置从而obc的第三轨道22c适当地单独连接到obc的l3’
输入端时，从三相市电电源16提供给obc 12的(未整流的)第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压。
65.根据本发明的实施例，控制器20使用第一轨道控制器52a、第二轨道控制器52b和第三轨道控制器52c的过零电压事件定时器输出的第一曲线、第二曲线和第三曲线的信息(例如曲线图100、104和108中的每一个所示)，来检测obc所连接到的市电电源16的相位配置，并诊断输入继电器24a和24b的操作状态，输入继电器24a和24b用于改变obc的相位(即轨道)配置，以与市电电源是多相还是单相兼容。
66.在操作中，控制器20根据轨道控制器52的过零电压事件定时器输出来接收电压值。如前所述，曲线图100、104和108中的每一个示出的过零电压事件定时器输出的曲线是图形示例。利用曲线图100、104和108所示的这三个可能的测量示例，控制器20将接收对应
于曲线图100的曲线102a、102b和102c的电压值、对应于曲线图104的曲线106a、106b和106c的电压值或者对应于曲线图108的曲线110a、110b和110c的电压值。控制器20使用接收的电压值来检测轨道22的输入电压之间的相位差(如果有的话)。
67.特别地，第一轨道控制器52a、第二轨道控制器52b和第三轨道控制器52c的过零电压事件定时器输出的信息指示从轨道22a、22b、22c上的上一次过零电压事件到期的时间。利用该信息，控制器20可以确定连接到轨道22a、22b、22c的ac输入电压是否是以下情形：(i)根据市电电源16是三相市电电源,它们的相位彼此相差120
°
(这是由曲线图100表示的情况),并且从而控制器可以确定轨道22a、22b和22c在三相市电电源下适当地操作；(ii)根据市电电源是单相市电电源，它们都具有相同的相位(这是由曲线图104表示的情况)，并且从而控制器可以确定轨道22a、22b和22c在单相市电电源下适当地操作；或者(iii)例如与具有相同相位的两个输入电压和具有不同相位的剩余输入电压(即，剩余输入电压与其他两个输入电压的相位相差120
°
或240
°
)混合(这是由曲线图108表示的情况)，并且从而控制器可以确定轨道22a和22c在三相市电电源下适当地操作，但是轨道22b在三相市电电源下不适当地操作，且从而将这种情况识别为故障。(当然，在曲线图100的情况下，在三相输入的情况下，相位之间的任何非120
°
差都可以被检测到，然后指示所提供的输入电压信号中的异常。这还可能会触发相应的obc纠正措施(例如，由于输入电压异常导致的断开和系统停止信息)。)
68.考虑到具有上述轨道控制器的过零电压事件电路输出和过零电压事件定时器输出的曲线的曲线图，通常，控制器20需要一种检测相位差的方法。一种选择是使用光耦合器向控制器20直接馈送上述电压事件。然而，这种解决方案在成本方面不是有效的，因为光耦合器相对昂贵，并且这种解决方案在cpu负载方面不是有效的，因为控制器20将具有三个端口，这三个端口连接到具有外部中断能力的端口，并且应该处理许多中断。(可能有两种替代方案。第一种方案，控制器20从所有三个轨道22接收过零电压事件，并且然后分别同步三个内部定时器。在期望的时刻，读取并比较三个定时器。第二种方案，控制器20从所有三个轨道22接收锯齿信号，并在给定时间将每个信号转换成数字值。这将需要三个模数转换器(adc)。在这两种情况下，都有额外的电子部件(来生成、隔离和保持到控制器20的信号干净)。定时器或adc是控制器20中专用的资源，具有相应的处理负载。)
69.本发明的实施例通过使用与控制器20通信的轨道控制器52，通过使用过零电压事件的测量同步，提供了一种替代解决方案。在操作中，控制器20针对自上一次过零电压事件以来的到期时间生成对轨道控制器52a、52b、52c中的每一个的同时查询。控制器20确定到期时间之间存在什么时间差(如果有的话)，以确定连接到每个轨道的ac输入电压是否是预期的电压，或者管理obc 12的单相/多相配置的继电器是否存在某个问题。
70.例如，根据轨道控制器52a、52b、52c提供的到期时间信息，控制器20可以确定：当obc 12在从三相市电电源接收到第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压时适当地操作时，到期时间是否如预期的那样在它们之间有差异(图6的曲线图100表示的情况)；当obc 12在从单相市电电源接收到单相ac输入电压时适当地操作时，到期时间是否如预期的那样在它们之间没有差异(图6的曲线图104表示的情况)；当obc 12在从三相市电电源接收到第一相ac输入电压、第二相ac输入电压和第三相ac输入电压时不适当地操作时，当存在对应的故障情况时，两个到期时间在它们之间是否有差异，并且剩余的到期时间
是否如预期的那样与两个到期时间之一没有差异(图6的曲线图108表示的情况)；等等。
71.如所述的，根据obc 12采用的算法，主控制器20能够在监测继电器24的状态时，比较每个轨道22接收的输入电压的相位。相移是通过主控制器20比较例如诸如图6所示的三个锯齿信号来进行验证。(图6所示的曲线是图形示例。控制器20从轨道控制器52接收对应于曲线的电压。根据这些接收到的电压和根据知道过零电压事件定时器中的电压范围，控制器20可以计算相位差。)主控制器20操作继电器24，并比较输入电压信号，作为在充电之前和之后验证继电器24的适当操作的手段。
72.现在参考图7a和图7b、图7c和图7d，参考前面的附图，分别示出了obc 12的框图和描绘根据本发明的实施例的方法和系统的操作的流程图110。图7a中的obc 12的框图包括对obc的第一轨道22a的第一轨道控制器52a和obc的第n轨道22n的第n轨道控制器52n的描绘。图7b、图7c和图7d的流程图110中所示的操作包括控制器20检测obc 12所连接到的市电电源16的相位配置的步骤，并且包括控制器20诊断输入继电器24的操作状态的步骤，该输入继电器24用于改变obc的相位(即，轨道)配置以与市电电源是多相还是单相兼容。
73.注意，如图7a所示，obc 12的每个输入继电器24通常处于其断开位置，在该断开位置，相关联的轨道电路22对中的每一个轨道电路可以单独地直接连接到多相市电电源的对应的线路。从而，相关联的轨道电路22对中的每一个轨道电路将从多相市电电源接收输入电压。然而，如果市电电源是单相市电电源，那么相关联的轨道电路对中的至少一个轨道电路不能单独直接连接到市电电源，因为市电电源是单相的，将缺少对应的线路。因此，在这种情况下，相关联的轨道电路对中的至少一个轨道电路那么将不会从市电电源接收输入电压。控制器20可以利用由相关联的轨道控制器提供的信息来检测这一点，并从而认识到市电电源是单相市电电源。接着，控制器20控制输入继电器24移动到闭合位置，这使得obc 12符合与市电电源为单相一致的单轨道配置。(该验证还在充电过程完成时继电器24转变到断开状态时时进行，并且在由单相电网供电的情况下进行验证以确认这种变化。)
74.如所述的，根据本发明的实施例，已经感测到相应输入电压信号的每个内部轨道处的obc控制器被实施来利用输入信号相位检测算法，该输入信号相位检测算法通过输入电压过零来同步。主控制器比较相应轨道处的相位，并基于比较结果来诊断ac电网输入和内部继电器系统。
75.如所述的，许多obc可与1-ph和3-ph类型的电网一起操作。一种常见的方法是设计具有内部轨道的obc，该内部轨道能够通过电源开关(即输入继电器)在多相(即多轨道)配置和单相(即单轨道)配置之间切换。检查电源开关完整性的智能策略是必要的，并且由本发明的实施例提供。本发明的实施例通过使用obc数字控制器(即轨道控制器)和mcu(即主控制器)中的软件来实现完整性检查。从而，本发明的实施例避免了对将obc的轨道的输入电压提供给mcu的光耦合器的使用。
76.如所述的，本发明的实施例的简要描述包括ac输入多相检测和诊断，其包括利用现有硬件的输入配置继电器。本发明的实施例的新特征包括，在每个obc轨道，ac输入相位被转换成电压值并被发送到主控制器；然后，主控制器能够区分相位差，并诊断ac输入和继电器的内部配置状态。本发明的实施例解决的问题包括对包括内部输入配置继电器的ac输入相位的诊断。本发明的实施例提供对包括由主微控制器直接感测ac输入的改进的技术；由主微控制器直接感测ac输入可能意味着增加包括光耦合器的电压感测接口，因为主控制
器(在12v域)必须与ac输入域隔离。
77.此外，不同于本文描述的过零电压事件的其他方法、电压事件或参考点可以用于确定轨道电路的输入电压之间的相移。例如，提供给轨道电路的输入电压的峰值电压检测可以用于确定输入电压之间的相移。
78.尽管上面描述了示例性的实施例，但并不意图这些实施例描述本发明的所有可能的形式。而是，在本说明书中使用的词语是描述性而非限制性的词语，并且应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。另外，各种实现的实施例的特征可被组合以形成本发明的另外的实施例。