双向充放电电路的控制方法、装置及系统与流程

本发明涉及电力电子，特别涉及一种双向充放电电路的控制方法、装置及系统。

背景技术：

1、现有双向直流变直流电力电子电路都是buck(降压电路)和boost(升压电路)功能单独工作的电路，几乎没有双模式电路联动工作的方案，导致现有相关电路功能单一，无法满足更高的电路要求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中双向直流变直流电力电子电路都是buck和boost功能单独工作的缺陷，提供一种双向充放电电路的控制方法、装置及系统。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、本发明提供了一种双向充放电电路的控制方法，所述双向充放电电路包括第一电容、第二电容、电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管及第四开关管；

4、所述第一电容与电池并联，所述第二电容与总线并联，所述第一电容通过所述第一开关管分别与所述第二开关管以及所述电感的一端电连接，所述第二电容通过所述第三开关管分别与所述第四开关管以及所述电感的另一端电连接，所述第二开关管与所述第一电容并联，所述第四开关管与所述第二电容并联；

5、所述控制方法包括：

6、响应于电池需要充电，基于第一控制指令，控制所述第一开关管常闭，控制所述第二开关管及所述第四开关管常开，并控制所述第三开关管基于第一占空比的pwm(脉冲宽度调制)信号进行开闭，以控制所述双向充放电电路进入buck充电模式；或，基于第二控制指令，控制所述第三开关管常闭，控制所述第一开关管及所述第四开关管常开，并控制所述第二开关管基于第二占空比的pwm信号进行开闭，以控制所述双向充放电电路进入boost充电模式；

7、响应于电池需要放电，基于第三控制指令，控制所述第三开关管常闭，控制所述第二开关管及所述第四开关管常开，并控制所述第一开关管基于第三占空比的pwm信号进行开闭，以控制所述双向充放电电路进入buck放电模式；或，基于第四控制指令，控制所述第一开关管常闭，控制所述第二开关管及所述第三开关管常开，并控制所述第四开关管基于第四占空比的pwm信号进行开闭，以控制所述双向充放电电路进入boost放电模式。

8、较佳地，所述控制方法还包括：

9、响应于电池需要充电，获取电池侧的充电目标电压，其中，所述充电目标电压根据电池采样电压与电池电压调节量叠加得到，所述电池电压调节量根据对电池电流参考值与电池电流反馈值的差值进行pid调节转换之后得到；响应于所述充电目标电压小于总线侧电压，则生成所述第一控制指令，响应于所述充电目标电压大于等于总线侧电压，则生成所述第二控制指令；

10、响应于电池需要放电，获取总线侧的放电目标电压，其中，所述放电目标电压根据总线采样电压与总线电压调节量叠加得到，所述总线电压调节量根据对总线电压参考值与总线电压采样值的差值进行pid调节转换之后得到；响应于所述放电目标电压小于电池采样电压，则生成所述第三控制指令，响应于所述放电目标电压大于等于电池采样电压，则生成所述第四控制指令。

11、较佳地，所述电池电压调节量通过如下公式计算得到：

12、vbat_adjust＝r1*{kp1*(ierr-ierr_last)+ki1*ierr}

13、其中，vbat_adjust表示所述电池电压调节量，r1表示电池系统充电电阻，ierr表示电池电流参考值与电池电流反馈值的差值，ierr_last表示上一次pid调节时的电池电流参考值与电池电流反馈值的差值，kp1表示比例系数，ki1表示积分系数。

14、较佳地，所述总线侧电压为电池充电截止电压及电池放电截止电压的平均值。

15、较佳地，在响应于所述充电目标电压小于总线侧电压，则生成所述第一控制指令的步骤中，所述第一占空比d1通过如下公式计算得到：

16、

17、在响应于所述充电目标电压大于等于总线侧电压，则生成所述第二控制指令的步骤中，所述第二占空比d2通过如下公式计算得到：

18、

19、其中，vmax表示电池充电截止电压，vmin表示电池放电截止电压，vbat表示电池采样电压。

20、较佳地，所述总线电压调节量通过如下公式计算得到：

21、vbus_adjust＝kp2*(verr-verr_last)+ki2*verr

22、其中，vbus_adjust表示所述总线电压调节量，verr表示总线电压参考值与总线电压采样值的差值，verr_last表示上一次pid调节时的总线电压参考值与总线电压采样值的差值，kp2表示比例系数，ki2表示积分系数。

23、较佳地，在响应于所述放电目标电压小于电池采样电压，则生成所述第三控制指令的步骤中，所述第三占空比d3通过如下公式计算得到：

24、

25、在响应于所述放电目标电压大于等于电池采样电压，则生成所述第四控制指令的步骤中，所述第四占空比d4通过如下公式计算得到：

26、

27、其中，vbus_adjust表示所述总线电压调节量，vbat表示所述电池采样电压，vbus表示所述总线采样电压。

28、本发明还提供了一种双向充放电电路的控制装置，所述双向充放电电路包括第一电容、第二电容、电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管及第四开关管；

29、所述第一电容与电池并联，所述第二电容与总线并联，所述第一电容通过所述第一开关管分别与所述第二开关管以及所述电感的一端电连接，所述第二电容通过所述第三开关管分别与所述第四开关管以及所述电感的另一端电连接，所述第二开关管与所述第一电容并联，所述第四开关管与所述第二电容并联；

30、所述控制装置包括控制模块，所述控制模块用于：

31、响应于电池需要充电，基于第一控制指令，控制所述第一开关管常闭，控制所述第二开关管及所述第四开关管常开，并控制所述第三开关管基于第一占空比的pwm信号进行开闭，以控制所述双向充放电电路进入buck充电模式；或，基于第二控制指令，控制所述第三开关管常闭，控制所述第一开关管及所述第四开关管常开，并控制所述第二开关管基于第二占空比的pwm信号进行开闭，以控制所述双向充放电电路进入boost充电模式；

32、响应于电池需要放电，基于第三控制指令，控制所述第三开关管常闭，控制所述第二开关管及所述第四开关管常开，并控制所述第一开关管基于第三占空比的pwm信号进行开闭，以控制所述双向充放电电路进入buck放电模式；或，基于第四控制指令，控制所述第一开关管常闭，控制所述第二开关管及所述第三开关管常开，并控制所述第四开关管基于第四占空比的pwm信号进行开闭，以控制所述双向充放电电路进入boost放电模式。

33、较佳地，所述控制装置还包括第一pwm模块、第二pwm模块、第三pwm模块及第四pwm模块；

34、所述第一pwm模块与所述第一开关管电连接，所述第二pwm模块与所述第二开关管电连接，所述第三pwm模块与所述第三开关管电连接，所述第四pwm模块与所述第四开关管电连接；

35、所述控制模块用于分别控制所述第一pwm模块、第二pwm模块、第三pwm模块及第四pwm模块发出pwm信号，以分别控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管及第四开关管。

36、本发明还提供了一种双向充放电电路的控制系统，其包括上述的双向充放电电路的控制装置以及双向充放电电路。

37、本发明的积极进步效果在于：本发明能够控制双向充放电电路进行buck和boost双模式联动工作，从而可以有效实现双向电压升降压的控制，拓宽了双向充放电电路的功能，使得电路能够满足更高的要求。