專利名稱：電動汽車充電時外部電源的電制識別方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電動汽車技術領域，特別涉及一種電動汽車充電時外部電源的電制識別方法及裝置。
背景技術：
隨著科技的發展，環保節能的電動汽車正在扮演著取代燃油車的角色，然而電動汽車的普及還面臨著一些問題，其中高的續航里程和快捷的充電技術，已成為電動汽車推廣的一大難題。目前，電動汽車大多采用大容量的電池，雖然可以提高電動汽車的續航能力，但同樣大容量的電池又帶來了充電時間過長的問題。雖然專業的直流充電站可以快速的為電池進行充電，但高額的成本和較大占地面積等問題使得這種基礎設施的普及還面臨著一定的難度，同時又由于車輛的空間有限，車載充電器受到體積的制約而無法滿足充電功率。現在市場上所采取的充電方案有以下幾種:方案(I):如圖1和圖2所示，此方案中的車載充放電裝置主要包括三相電源變壓器I’、六個晶閘管元件組成三相橋式電路2’、恒壓控制裝置AUR和恒流控制裝置ACR，但是該方案嚴重浪費空間和成本。方案(2):如圖3所示，此方案中的車載充放電裝置為適應單/三相充電而安裝兩個充電插座15’、16’，增加了成本；電機驅動回路包含電感LI’和電容Cl’組成的濾波模塊，在電機驅動時，三相電 流經過濾波模塊產生損耗，是對電池電量的浪費；該方案充放電工作時逆變器13 ’對交流電進行整流/逆變，整流/逆變后電壓不可調節，適用電池工作電壓范圍窄。綜上所述，目前市場上所采取的交流充電技術大多采用單項充電技術，該技術存在充電功率小、充電時間長、硬件體積較大、功能單一、受限于不同地區電網的電壓等級限制等缺點。并且，目前的電動汽車需要使用專用的充電柜，依賴充電柜，需要根據外接電源的不同構建不同電路來實現充電。這樣需要耗費較大的硬件成本，且充電系統的通用性不佳，不能實現隨處可充電，靈活性差。
發明內容
本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種具有較好的充電通用性的電動汽車充電時外部電源的電制識別方法。本發明的另一個目的在于提出一種電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置。為實現上述目的，本發明第一方面的實施例提出一種電動汽車充電時外部電源的電制識別方法，包括如下步驟:將充電槍插入所述電動汽車充電時外部電源的電制識別插座，其中，所述充電槍與外部電源相連；在所述充電槍與所述充電插座確認連接之后，獲取所述充電插座輸入的第一相電壓的第一零點和第二零點，并獲取所述第一相電壓至第三相電壓的有效值；
根據所述第一零點和第二零點獲取所述外部電源的頻率信息；以及根據所述第一相電壓至第三相電壓的有效值以及所述頻率信息確定所述外部電源的電制。根據本發明實施例的電動汽車充電時外部電源的電制識別方法，根據外接電源的情況，自動判斷接入的電制的標準，并根據判定結果，自動選擇相應地控制策略來進行充電，由此選擇不同的控制策略來實現不同電源類型的充電，節省了構建硬件電路的成本，也使得充電系統的兼容性更好，可靠性更高。本發明第二方面的實施例提出一種電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置，包括:充電插座，用于與充電槍插入相互連接，其中，所述充電槍與外部電源相連；獲取模塊，用于在所述充電槍與所述充電插座確認連接之后，獲取所述充電插座輸入的第一相電壓的第一零點和第二零點，并獲取所述第一相電壓至第三相電壓的有效值，以及根據所述第一零點和第二零點獲取所述外部電源的頻率信息；電制識別模塊，用于根據所述第一相電壓至第三相電壓的有效值以及所述頻率信息確定所述外部電源的電制。根據本發明實施例的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置，根據外接電源的情況，自動判斷接入的電制的標準，并根據判定結果，自動選擇相應地控制策略來進行充電，由此選擇不同的控制策略來實現不同電源類型的充電，節省了構建硬件電路的成本，也使得充電系統的兼容性更好，可靠性更高。本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1為現有的一種車載充放電裝置的電路圖；圖2為現有的一種車載充放電裝置的控制示意圖；圖3為現有的另一種車載充放電裝置的電路圖；圖4為根據本發明一個實施例的用于電動汽車的動力系統的方框示意圖；圖5為根據本發明一個實施例的用于電動汽車的動力系統的拓撲圖；圖6為根據本發明一個實施例的用于電動汽車的動力系統的進一步的方框示意圖；圖7為根據本發明一個實施例的用于電動汽車的動力系統的功能判斷流程圖；圖8為根據本發明一個實施例的用于電動汽車的動力系統進行電機驅動控制功能的方框示意圖；圖9為根據本發明一個實施例的電動汽車充電時外部電源的電制識別方法的流程圖；圖10為根據本發明一個實施例的用于電動汽車的動力系統充放電功能啟動判斷流程圖；圖11為根據本發明一個實施例的用于電動汽車的動力系統在充電工作模式下的控制流程圖12為根據本發明一個實施例的用于電動汽車的動力系統在電動汽車充電結束時的控制流程圖；以及圖13為根據本發明一個實施例的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置的示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面參照附圖來描述根據本發明實施例提出的用于電動汽車的動力系統以及具有該動力系統的電動汽車。如圖4所示，本發明一個實施例提出的用于電動汽車的動力系統包括動力電池10、充放電插座20、雙向DC/DC模塊30、驅動控制開關40、雙向DC/AC模塊50、電機控制開關60、充放電控制模塊70和控制器模塊80。其中，雙向DC/DC模塊30的第一直流端al與動力電池10的另一端相連，雙向DC/DC模塊30的第二直流端a2與動力電池10的一端相連，并且第一直流端al為雙向DC/DC模塊30輸入及輸出的共用直流端。驅動控制開關40的一端與動力電池10的一端相連,驅動控制開關40的另一端與雙向DC/DC模塊30的第三直流端a3相連。雙向DC/AC模塊50的第一直流端bl與驅動控制開關40的另一端相連，雙向DC/AC模塊50的第二直流端b2與動力電池10的另一端相連，電機控制開關60的一端與雙向DC/AC模塊50的交流端c相連，電機控制開關60的另一端與電機M相連。充放電控制模塊70的一端與雙向DC/AC模塊50的交流端c相連，充放電控制模塊70的另一端與充放電插座20相連。控制器模塊80與驅動控制開關40、電機控制開關60和充放電控制模塊70相連，控制器模塊80用于根據動力系統當前所處的工作模式對驅動控制開關40、電機控制開關60和充放電控制模塊70進行控制。進一步地，在本發明的實施例中，動力系統當前所處的工作模式可以包括驅動模式和充放電模式。當動力系統當前所處的工作模式為驅動模式時，控制器模塊80控制驅動控制開關40閉合以關閉雙向DC/DC模塊30，并控制電機控制開關60閉合以正常驅動電機M，以及控制充放電控制模塊70斷開。需要說明的是，在本發明的實施例中，雖然圖5中電機控制開關60包括了與電機三相輸入相連的三個開關，但是在本發明的其他實施例中也可包括與電機兩相輸入相連的兩個開關，甚至一個開關。在此只要能實現對電機的控制即可。因此，其他實施例在此不再贅述。當動力系統當前所處的工作模式為充放電模式時，控制器模塊80控制驅動控制開關40斷開以啟動雙向DC/DC模塊30，并控制電機控制開關60斷開以將電機M移出，以及控制充放電控制模塊70閉合，使外部電源可以正常地為動力電池10進行充電。雙向DC/DC模塊30的第一直流端al和第三直流端a3與直流母線的正負端相連。在本發明的一個實施例中，如圖5所示，用于電動汽車的動力系統還包括第一預充控制模塊101，第一預充控制模塊101的一端與動力電池10的一端相連，第一預充控制模塊101的另一端與雙向DC/DC模塊30的第二直流端a2相連，第一預充控制模塊101用于在為雙向DC/DC模塊30中的電容Cl及母線電容CO進行預充電，其中，母線電容CO連接在雙向DC/DC模塊30的第一直流端al和雙向DC/DC模塊30的第三直流端a3之間。其中，第一預充控制模塊101包括第一電阻R1、第一開關Kl和第二開關K2。第一電阻Rl的一端與第一開關Kl的一端相連,第一電阻Rl的另一端與動力電池10的一端相連,第一開關Kl的另一端與雙向DC/DC模塊30的第二直流端a2相連，第一電阻Rl和第一開關Kl串聯之后與第二開關K2并聯，其中，控制器模塊80在動力系統啟動時控制第一開關Kl閉合以對雙向DC/DC模塊30中的電容Cl及母線電容CO進行預充電，并在母線電容CO的電壓與動力電池10的電壓成預設倍數時，控制第一開關Kl斷開同時控制第二開關K2閉合。如圖5所示，雙向DC/DC模塊30進一步包括第一開關管Q1、第二開關管Q2、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電感LI和第一電容Cl。其中，第一開關管Ql和第二開關管Q2相互串聯連接，相互串聯的第一開關管Ql和第二開關管Q2連接在雙向DC/DC模塊30的第一直流端al和第三直流端a3之間，第一開關管Ql和第二開關管Q2受控制器模塊80的控制，并且第一開關管Ql和第二開關管Q2之間具有第一節點A。第一二極管Dl與第一開關管Ql反向并聯，第二二極管D2與第二開關管Q2反向并聯，第一電感LI的一端與第一節點A相連,第一電感LI的另一端與動力電池10的一端相連。第一電容Cl的一端與第一電感LI的另一端相連，第一電容Cl的另一端與動力電池10的另一端相連。此外，在本發明的實施例中，如圖5所示，該用于電動汽車的動力系統還包括漏電流削減模塊102，漏電流削減模塊102連接在雙向DC/DC模塊30的第一直流端al和雙向DC/DC模塊30的第三直流端a3之間。具體而言，漏電流削減模塊102包括第二電容C2和第三電容C3，第二電容C2的一端與第三電容C3的一端相連，第二電容C2的另一端與雙向DC/DC模塊30的第一直流端al相連，第三電容C3的另一端與雙向DC/DC模塊30的第三直流端a3相連，其中，第二電容C2和第三電容C3之間具有第二節點B。通常由于無變壓器隔離的逆變和并網系統，普遍存在漏電流大的難點。因此，該動力系統在直流母線正負端增加漏電流削減模塊102，能有效減小漏電流。漏電流削減模塊102包含兩個同類型電容C2和C3，其安裝在直流母線正負端和三相交流中點電位之間，在本系統工作時能將產生的高頻電流反饋到直流側，即能有效降低了系統在工作時的高頻漏電流。在本發明的一個實施例中，如圖5所示，該用于電動汽車的動力系統還包括濾波模塊103、濾波控制模塊104、EMI模塊105和第二預充控制模塊106。其中，濾波模塊103連接在雙向DC/AC模塊50和充放電控制模塊70之間。具體而言，如圖5所示，濾波模塊103包括電感La、Lb、Lc和電容C4、C5、C6，而雙向DC/AC模塊50可以包括六個IGBT，上下兩個IGBT之間的連接點分別通過電力總線與濾波模塊103和電機控制開關60相連接。如圖5所示，濾波控制模塊104連接在第二節點B和濾波模塊103之間，并且濾波控制模塊104受控制器模塊80控制，控制器模塊80在動力系統當前所處的工作模式為驅動模式時控制濾波控制模塊104斷開。其中，濾波控制模塊104可以為電容切換繼電器，由接觸器KlO組成。EMI模塊105連接在充放電插座20和充放電控制模塊70之間。需要說明的是，在圖5中接觸器klO的位置僅是示意性的。在本發明的其他實施例中，接觸器KlO還可設在其他位置，只要能夠實現對濾波模塊103的關斷即可。例如，在本發明的另一個實施例中，該接觸器KlO也可以連接在雙向DC/AC模塊50和濾波模塊103之間。第二預充模塊106與充放電控制模塊70并聯，第二預充控制模塊106用于對濾波模塊103中的電容C4、C5、C6進行預充電。其中，第二預充控制模塊106包括相互串聯的三個電阻Ra、Rb、Rc和三相預充開關K9。在本發明的一個實施例中，如圖5所示，充放電控制模塊70進一步包括三相開關K8和/或單相開關K7，用于實現三相充放電或單相充放電。在本發明的實施例中，當動力系統啟動時，控制器模塊80控制第一開關Kl閉合以對雙向DC/DC模塊30中的第一電容Cl及母線電容CO進行預充電，并在母線電容CO的電壓與動力電池10的電壓成預設倍數時，控制第一開關Kl斷開同時控制第二開關K2閉合。這樣，通過雙向DC/DC模塊30和直接連接在電力總線即直流母線之間的大容量母線電容CO組成實現電池低溫激活技術的主要部件，用于將動力電池10的電能通過雙向DC/DC模塊30充到大容量母線電容CO中，再將大容量母線電容CO中儲存的電能通過雙向DC/DC模塊30充回動力電池10 (即對動力電池充電時),對動力電池10循環充放電使得動力電池的溫度上升到最佳工作溫度范圍。當動力系統當前所處的工作模式為驅動模式時，控制器模塊80控制驅動控制開關40閉合以關閉雙向DC/DC模塊30，并控制電機控制開關60閉合以正常驅動電機M，以及控制充放電控制模塊70斷開。這樣，通過雙向DC/AC模塊50把動力電池10的直流電逆變為交流電并輸送給電機M，可以利用旋轉變壓解碼器技術和空間矢量脈寬調制(SVPWM)控制算法來控制電機M的運行。
當動力系統當前所處的工作模式為充放電模式時，控制器模塊80控制驅動控制開關40斷開以啟動雙向DC/DC模塊30，并控制電機控制開關60斷開以將電機M移出，以及控制充放電控制模塊70閉合，使外部電源例如三相電或者單相電通過充放電插座20可以正常地為動力電池10進行充電。即言，通過檢測充電連接信號、交流電網電制和整車電池管理的相關信息，借用雙向DC/AC模塊50進行可控整流功能，并結合雙向DC/DC模塊30，可實現單相\三相電對車載動力電池10的充電。根據本發明實施例的用于電動汽車的動力系統，能夠實現使用民用或工業交流電網對電動汽車進行大功率交流充電，使用戶可以隨時隨地高效、快捷的充電，節省充電時間，同時無需恒壓控制裝置和恒流控制裝置，節省空間和成本，并且適用電池工作電壓范圍寬。此外，在本發明的實施例中，如圖6所示，該用于電動汽車的動力系統還可以包括高壓配電箱90、儀表107、電池管理器108和整車信號109。其中，驅動控制開關40、第一開關Kl和第二開關K2可以設置在高壓配電箱90內。當本動力系統得電工作時，如圖7所示，該系統功能判斷流程包括以下步驟:S701，動力系統得電。S702，判斷充電連接信號。如果有充電連接信號，則轉至步驟S703，如果沒有則轉至步驟704。S703，進入充放電控制流程。在本發明的一個實施例中，還需要對油門、檔位及剎車信號進行判斷。當油門為O、檔位為N檔、手剎、充電連接即CC信號有效時(即充放電插座20連接有充電連接裝置)，則進入充放電控制流程。S704，進入車輛控制流程。在步驟S704進入車輛控制流程后，控制器模塊80控制電機控制開關60閉合，通過CAN通訊通知電池管理器108，電池管理器108控制高壓配電箱90對Cl和CO進行預充，控制器模塊80檢測母線電壓187，判斷預充是否成功，成功后通知電池管理器108閉合驅動控制開關40，該系統進入驅動模式，同時控制器模塊80對整車信息進行采集，通過綜合判斷處理對電機M進行驅動。進行電機驅動控制功能:如圖8所示，控制器模塊80發送PWM信號，對雙向DC/AC模塊50進行控制，把動力電池10的直流電逆變為交流電并輸送給電機M，控制器模塊80通過旋轉變壓器解算轉子位置，并采集母線電壓和電機BC相電流使電機M能精準的運行。即言，控制器模塊80根據電流傳感器采樣的電機BC相電流信號和旋轉變壓器的反饋信息對PWM信號進行調節，最終使電機M能精準的運行。這樣，通過通信模塊對整車油門、剎車以及檔位信息，判斷當前運行工況，實現車輛的加速、減速和能量回饋功能，使得整車在各種工況下下安全可靠運行，保證車輛的安全性、動力性和平順性。如圖9所示，本發明實施例的電動汽車充電時外部電源的電制識別方法，包括如下步驟:步驟S901，將充電槍插入電動汽車充電時外部電源的電制識別插座。其中，充電槍與外部電源相連。步驟S902，在充電槍與充電插座確認連接之后，獲取充電插座輸入的第一相電壓的第一零點和第二零點，并獲取第一相電壓至第三相電壓的有效值。在本發明的一個實施例中，第一零點為上升沿零點，所述第二零點為上升沿零點或下降沿零點；或者，在本發明的另一個實施例中，第一零點為下降沿零點，所述第二零點為上升沿零點或下降沿零點。具體地，在電動汽車插上充電槍時，捕獲A相電壓的相鄰兩個上升沿零點，以此計算電網電壓周期和頻率，并計算第一相電壓至第三相電壓的有效值。步驟S903，根據第一零點和第二零點獲取外部電源的頻率信息。步驟S904，根據第一相電壓至第三相電壓的有效值以及頻率信息確定外部電源的電制。如果第一相電壓至第三相電壓的有效值和頻率在相應標準規定有效值范圍之內，相應標準可以為歐標、國標、美標，則進入相應電制充電模式。不同的電制采用不同的控制策略來控制大功率充電。具體地，第一相電壓至第三相電壓的有效值判斷外部電源為單相電源或三相電源，并根據判斷結果選擇對應的充電模式。(I)當第一相電壓至第三相電壓的有效值均大于第一預設值時，則判斷外部電源為三相電源。在判斷外部電源為三相電源之后，還包括:開啟對應三相橋整流模塊。然后，獲取外部電源的第一相電壓至第三相電壓之間的相序，并根據相序判斷所述外部電源的相序是否正確。當第一相電壓為上升沿零點時，如果第二相電壓的瞬時電壓值小于零，而第三相電壓的瞬時電壓值大于零，則判斷外部電源的相序正確，否則判斷外部電源的相序錯誤。在本發明的一個實施例中，在判斷外部電源的相序錯誤之后，還包括:通過逆相調節策略對外部電源的相序進行調整。( 2)當第一相電壓大于第一預設值，第二相電壓和第三相電壓小于第二預設值時，則判斷外部電源為單相電源。其中，第二預設值小于第一預設值。在本發明的一個實施例中，在步驟S904中確定外部電源的電制之后，還包括:根據外部電源的電制選擇對應的充電策略。在根據步驟S904選擇對應的充電策略后，則動力系統啟動充放電功能。電動汽車采用上述電制自動識別方法，可根據插搶的不同自動判斷充電電源狀態，并選擇相應地控制策略來控制大功率充電。下面結合圖10至圖12對用于電動汽車的動力系統充放電功能進行描述。(I)充放電功能連接確認和啟動:如圖10所示，該動力系統充放電功能啟動判斷流程包括如下步驟: S1101，充放電連接裝置即充放電插座物理連接完成，并且電源正常。S1102，供電設備檢測充電信號CC連接是否正常。如果是，則進入步驟S1103 ;如果否，則返回步驟S1102，繼續檢測。SI 103，供電設備檢測CP檢測點的電壓是否為9V。如果是，則進入步驟SI 106 ;如果否，返回步驟S1102，繼續檢測。其中，9V是一個預設示例值。S1104，控制器模塊檢測充電信號CC連接是否正常。如果是，則進入步驟S1105 ;如果否，則返回步驟S1104，繼續檢測。SI 105，拉低輸出充電連接信號、充電指示燈信號。
S1106，進入充放電功能。如圖11所示，該動力系統在充電工作模式下的控制流程包括如下步驟:S1201，判斷系統得電后是否完全啟動工作。如果是，則進入步驟S1202 ;如果否，則返回步驟S1201，繼續判斷。S1202，檢測CC檢測點電阻值，確定充電連接裝置容量。S1203，判斷CP檢測點是否檢測到固定占空比的PWM信號。如果是，則進入步驟S1204 ;如果否，則進入步驟S1205。S1204，發送充電連接正常充電準備就緒報文，收到BMS充電允許、充電接觸器吸合報文，進入步驟S1206。S1205，充電連接故障。S1206，控制器模塊吸合內部開關。S1207，判斷預設時間例如1.5秒內檢測到外部充電設備是否無PWM波發送。如果是，則進入步驟S1208 ;如果否，則進入步驟S1209。S1208，判斷為外部國標充電樁，充電過程中不發送PWM波。S1209，向供電設備發送PWM波。S1210，判斷預設時間例如3秒內檢測交流輸入是否正常。如果是，則進入步驟S1213 ;如果否，則進入步驟S1211。S1211，交流外部充電設備故障。S1212，進行異常處理。S1213，進入充電階段。也就是說，如圖10和圖11所示，供電設備和控制器模塊80自檢無故障后，根據檢測CC信號電壓值確定充電連接裝置容量，檢測CP信號確定是否完全連接，充放電連接裝置完全連接確認后，發送充電連接正常和充電準備就緒報文，電池管理器108控制高壓配電箱90閉合第一開關Kl進行預充，預充完成后斷開K1，吸合第二開關K2，控制器模塊80收到BMS充電允許、第二開關K2吸合報文，充放電準備就緒，即可通過儀表設置功能，如下:交流充電功能(G to V，電網對電動汽車)、離網帶載功能(V to L，電動汽車對負載)、并網功能(V to G，電動汽車對電網)和車輛對車輛充電功能(V to V，電動汽車對電動汽車)。(2)交流充電功能(G to V):該動力系統接收到儀表充電指令，電池管理器108允許最大充電電流、供電設備最大供電電流和充放電連接裝置即充放電插座20的額定電流，控制器模塊80判斷三者中最小的充電電流，自動選擇充電相關參數。并且，該動力系統通過電網電壓采樣183對供電設備輸送的交流電進行采樣，控制器模塊80通過采樣值計算出交流電電壓有效值，通過捕獲來確定交流電頻率，根據電壓值和頻率判斷出交流電電制，根據電網電制選取控制參數。確定控制參數后，控制器模塊80控制第二預充模塊106中的K9和濾波控制模塊104中的接觸器KlO吸合，對直流側母線電容CO進行充電，控制器模塊80通過187對母線電容的電壓進行采樣，當電容電壓達到選定控制參數例如與動力電池的電壓成預設倍數后再控制吸合三相開關K8，同時斷開K9。此時該動力系統根據預先選定參數，控制器模塊80發送PWM信號，控制雙向DC/AC模塊50對交流電進行整流，再根據動力電池電壓，控制雙向DC/DC模塊30對電壓進行調節，最后把直流電輸送給動力電池10，在此過程中，控制器模塊80根據預先選定目標充電電流和電流采樣184反饋的相電流，對整個動力系統進行閉環的電流環調節，最終實現對車載動力電池10進行充電。由此，通過檢測充電連接信號、交流電網電制和整車電池管理的相關信息，借用雙向DC/AC模塊50進行可控整流功能，結合雙向DC/DC模塊30，可實現單相\三相電對車載動力電池10的充電。(3)離網帶載功能(V to L):該動力系統接收到儀表V to L指令，首先判斷動力電池荷電狀態SOC是否在可以放電范圍，如果允許放電，再根據指令選擇輸出電制，根據充放電連接裝置的額定電流，智能選擇輸出最大輸出功率并給定控制參數，系統進入控制流程。首先控制器模塊80控制吸合三相開關K8、接觸器K10，根據電池電壓和給定的輸出電壓，發送PWM信號控制雙向DC/DC模塊30對電壓進行調節，達到目標值后輸送給雙向DC/AC模塊50把直流電逆變為交流電，通過專用的充電插座即可直接為用電設備供電。在此過程中，控制器模塊80根據電壓采樣183反饋進行調節，保證負載安全可靠的工作。即言，系統上電，當接到儀表的V to L控制指令以及輸出電制要求，檢測充電連接信號和整車電池管理的相關信息，根據電池的電壓進行DC/DC電壓轉換，借用雙向DC/AC模塊50進行交流逆變功能，輸出穩定單相\三相交流電壓。(4)并網功能(V to G):該動力系統接收到儀表V to G指令，首先判斷動力電池SOC是否在可以放電范圍，如果允許放電，再根據指令選擇輸出電制，根據充放電連接裝置的額定電流，智能選擇輸出最大輸出功率并給定控制參數，動力系統進入控制流程。首先控制器模塊80控制吸合三相開關K8、接觸器K10，根據電池電壓和給定的輸出電壓，發送PWM信號控制雙向DC/DC模塊30對電壓進行調節，在經過雙向DC/AC模塊50把直流電逆變為交流電，根據預先選定放電電流目標值和電流采樣184反饋的相電流，對整個動力系統進行閉環的電流環調節，實現并網放電。也就是說，動力系統上電，當接到儀表的V to G控制指令，檢測充電連接信號、交流電網電制和整車電池管理的相關信息，根據電池的電壓進行DC/DC電壓轉換，借用雙向DC/AC模塊50進行交流逆變，實現單相\三相車輛對電網放電功能。(5)車輛對車輛充電功能(V to V):V to V功能需要使用專用的連接插頭，當動力系統檢測到充電連接信號CC有效，并檢測到其電平確認為VTOV專用充電插頭，等待儀表命令。例如，假設車輛A向車輛B充電，則車輛A設置為放電狀態即設置為離網帶載功能，車輛B設置為交流充電狀態，車輛A的控制器模塊發送充電連接正常充電準備就緒報文至電池管理器，電池管理器控制充放電回路預充，完成后發送充電允許、充電接觸器吸合報文至控制器模塊，該動力系統進行放電功能，并發送PWM信號。車輛B接收到充電指令后，其系統檢測到CP信號，判斷為供電車輛A已準備就緒，控制器模塊80發送連接正常報文至電池管理器，電池管理器接到指令后完成預充流程，通知控制器模塊，整個動力系統充電準備就緒，啟動充電功能(G to V)，最后實現車輛對充功能。也就是說，系統上電，當接到儀表的V to V控制指令，檢測充電連接信號和整車電池管理的相關信息，設置車輛為交流輸出電源狀態，同時模擬外部充電設備輸出CP信號功能，實現和需要充電的車輛進行交互。該車輛根據電池的電壓進行DC/DC電壓轉換，借用雙向DC/AC模塊50進行交流逆變，實現單相\三相車輛對車輛的對充功能。在本發明的一個實施例中，如圖12所不,該動力系統在電動汽車充電結束時的控制流程包括如下步驟:S1301，供電設備斷開供電開關，停止交流輸出，進入步驟S1305。
S1302，控制器模塊控制停止充電，進行卸載，進入下一步驟S1303。S1303,卸載完成后斷開內部開關,發送充電結束報文。S1304，發送斷電請求。S1305，充電結束。根據本發明實施例的電動汽車充電時外部電源的電制識別方法，根據外接電源的情況，自動判斷接入的電制的標準，并根據判定結果，自動選擇相應地控制策略來進行充電，由此選擇不同的控制策略來實現不同電源類型的充電，節省了構建硬件電路的成本，也使得充電系統的兼容性更好，可靠性更高。此外，本發明實施例的電動汽車充電時外部電源的電制識別方法可以設置到雙向逆變充放電式電機控制器中。下面參考圖13對本發明實施例的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置進行描述。如圖13所示，本發明實施例的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置1400包括:充電插座1401、獲取模塊1402和電制識別模塊1403。具體地，充電插座1401用于與充電槍插入相互連接。其中，充電槍與外部電源相連。獲取模塊1402用于在充電槍與充電插座1401確認連接之后，獲取充電插座1401輸入的第一相電壓的第一零點和第二零點，并獲取第一相電壓至第三相電壓的有效值，以及根據所述第一零點和第二零點獲取所述外部電源的頻率信息。電制識別模塊1403用于根據第一相電壓至第三相電壓的有效值以及所述頻率信息確定外部電源的電制。此外，本發明實施例的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置1400，還包括:模式判斷模塊，用于根據第一相電壓至第三相電壓的有效值判斷外部電源為單相電源或三相電源，并根據判斷結果選擇對應的充電模式。(I)當第一相電壓至第三相電壓的有效值均大于第一預設值時，則模式判斷模塊判斷所述外部電源為三相電源。本發明實施例的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置1400，還包括:相序分析模塊，用于在模式判斷模塊判斷所述外部電源為三相電源之后，獲取外部電源的第一相電壓至第三相電壓之間的相序，并根據相序判斷所述外部電源的相序是否正確。當第一相電壓為上升沿零點時，如果第二相電壓的瞬時電壓值小于零，而第三相電壓的瞬時電壓值大于零，則相序分析模塊判斷外部電源的相序正確，否則相序分析模塊判斷所述外部電源的相序錯誤。此外，本發明實施例的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置1400，還包括:調整模塊，用于在相序分析模塊判斷外部電源的相序錯誤時，通過逆相調節策略對外部電源的相序進行調整。(2)當第一相電壓大于所述第一預設值，第二相電壓和第三相電壓小于第二預設值時，則模式判斷模塊判斷所述外部電源為單相電源。其中，第二預設值小于第一預設值。在本發明的一個實施例中，本發明實施例的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置1400，還包括:充電控制模塊。該充電控制模塊用于根據外部電源的電制選擇對應的充電策略。
并且，充電控制模塊還用于在判斷外部電源為三相電源之后，開啟對應三相橋整流模塊。根據本發明實施例的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置，根據外接電源的情況，自動判斷接入的電制的標準，并根據判定結果，自動選擇相應地控制策略來進行充電，由此選擇不同的控制策略來實現不同電源類型的充電，節省了構建硬件電路的成本，也使得充電系統的兼容性更好，可靠性更高。此外，本發明實施例的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置可以設置到雙向逆變充放電式電機控制器中。流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用于實現特定邏輯功能或過程的步驟的可執行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發明的優選實施方式的范圍包括另外的實現，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執行功能，這應被本發明的實施例所屬技術領域的技術人員所理解。在流程圖中表示或在此以其他方式描述的邏輯和/或步驟，例如，可以被認為是用于實現邏輯功能的可執行指令的定序列表，可以具體實現在任何計算機可讀介質中，以供指令執行系統、裝置或設備(如基于計算機的系統、包括處理器的系統或其他可以從指令執行系統、裝置或設備取指令并執行指令的系統)使用，或結合這些指令執行系統、裝置或設備而使用。就本說明書而言，"計算機可讀介質"可以是任何可以包含、存儲、通信、傳播或傳輸程序以供指令執行系統、裝置或設備或結合這些指令執行系統、裝置或設備而使用的裝置。計算機可讀介質的更具體的示例(非窮盡性列表)包括以下:具有一個或多個布線的電連接部(電子裝置)，便攜式計算機盤盒(磁裝置)，隨機存取存儲器(RAM)，只讀存儲器(R0M)，可擦除可編輯只讀存儲器(EPR0M或閃速存儲器)，光纖裝置，以及便攜式光盤只讀存儲器(⑶ROM)。另外，計算機可讀介質甚至可以是可在其上打印所述程序的紙或其他合適的介質，因為可以例如通過對紙或其他介質進行光學掃描，接著進行編輯、解譯或必要時以其他合適方式進行處理來以電子方式獲得所述程序，然后將其存儲在計算機存儲器中。應當理解，本發明的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實現。在上述實施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執行系統執行的軟件或固件來實現。例如，如果用硬件來實現，和在另一實施方式中一樣，可用本領域公知的下列技術中的任一項或他們的組合來實現:具有用于對數據信號實現邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(PGA)，現場可編程門陣列(FPGA)等。本技術領域的普通技術人員可以理解實現上述實施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質中，該程序在執行時，包括方法實施例的步驟之一或其組合。此外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理模塊中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能模塊的形式實現。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，也可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。
上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
權利要求
1.一種電動汽車充電時外部電源的電制識別方法，其特征在于，包括以下步驟: 將充電槍插入所述電動汽車充電時外部電源的電制識別插座，其中，所述充電槍與外部電源相連； 在所述充電槍與所述充電插座確認連接之后，獲取所述充電插座輸入的第一相電壓的第一零點和第二零點，并獲取所述第一相電壓至第三相電壓的有效值； 根據所述第一零點和第二零點獲取所述外部電源的頻率信息；以及根據所述第一相電壓至第三相電壓的有效值以及所述頻率信息確定所述外部電源的電制。
2.如權利要求1所述的電動汽車充電時外部電源的電制識別方法，其特征在于，所述第一零點為上升沿零點，所述第二零點為上升沿零點或下降沿零點；或者，所述第一零點為下降沿零點，所述第二零點為上升沿零點或下降沿零點。
3.如權利要求1所述的電動汽車充電時外部電源的電制識別方法，其特征在于，在確定所述外部電源的電制之后，還包括: 根據所述外部電源的電制選擇對應的充電策略。
4.如權利要求1所述的電動汽車充電時外部電源的電制識別方法，其特征在于，還包括: 第一相電壓至第三相電壓的有效值判斷所述外部電源為單相電源或三相電源，并根據判斷結果選擇對應的充電模式。
5.如權利要求4所述的電動汽車充電時外部電源的電制識別方法，其特征在于， 當所述第一相電壓至第三相電壓的有效值均大于第一預設值時，則判斷所述外部電源為三相電源； 當所述第一相電壓大于所述第一預設值，所述第二相電壓和第三相電壓小于第二預設值時，則判斷所述外部電源為單相電源，其中，所述第二預設值小于所述第一預設值。
6.如權利要求4所述的電動汽車充電時外部電源的電制識別方法，其特征在于，在所述判斷所述外部電源為三相電源之后，還包括: 開啟對應三相橋整流模塊。
7.如權利要求6所述的電動汽車充電時外部電源的電制識別方法，其特征在于，在所述判斷所述外部電源為三相電源之后，還包括: 獲取所述外部電源的第一相電壓至第三相電壓之間的相序，并根據所述相序判斷所述外部電源的相序是否正確。
8.如權利要求7所述的電動汽車充電時外部電源的電制識別方法，其特征在于， 當所述第一相電壓為上升沿零點時，如果所述第二相電壓的瞬時電壓值小于零，而所述第三相電壓的瞬時電壓值大于零，則判斷所述外部電源的相序正確，否則判斷所述外部電源的相序錯誤。
9.如權利要求8所述的電動汽車充電時外部電源的電制識別方法，其特征在于，在判斷所述外部電源的相序錯誤之后，還包括: 通過逆相調節策略對所述外部電源的相序進行調整。
10.一種電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置，其特征在于，包括: 充電插座，用于與充電槍插入相互連接，其中，所述充電槍與外部電源相連；獲取模塊，用于在所述充電槍與所述充電插座確認連接之后，獲取所述充電插座輸入的第一相電壓的第一零點和第二零點，并獲取所述第一相電壓至第三相電壓的有效值，以及根據所述第一零點和第二零點獲取所述外部電源的頻率信息；以及 電制識別模塊，用于根據所述第一相電壓至第三相電壓的有效值以及所述頻率信息確定所述外部電源的電制。
11.如權利要求10所述的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置，其特征在于，所述第一零點為上升沿零點，所述第二零點為上升沿零點或下降沿零點；或者，所述第一零點為下降沿零點，所述第二零點為上升沿零點或下降沿零點。
12.如權利要求10所述的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置，其特征在于，還包括: 充電控制模塊，用于根據所述外部電源的電制選擇對應的充電策略。
13.如權利要求12所述的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置，其特征在于，還包括: 模式判斷模塊，用于根據所述第一相電壓至第三相電壓的有效值判斷所述外部電源為單相電源或三相電源，并根據判斷結果選擇對應的充電模式。
14.如權利要求13所述的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置，其特征在于， 當所述第一相電壓至第三相電壓的有效值均大于第一預設值時，則所述模式判斷模塊判斷所述外部電源為三相電源； 當所述第一相電壓大于所述第一預設值，所述第二相電壓和第三相電壓小于第二預設值時，則所述模式判斷模塊判斷所述外部電源為單相電源，其中，所述第二預設值小于所述第一預設值。
15.如權利要求14所述的電動`汽車充電時外部電源的電制識別裝置，其特征在于，所述充電控制模塊，還用于在所述判斷所述外部電源為三相電源之后，開啟對應三相橋整流模塊。
16.如權利要求15所述的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置，其特征在于，還包括: 相序分析模塊，用于在所述判斷所述外部電源為三相電源之后，獲取所述外部電源的第一相電壓至第三相電壓之間的相序，并根據所述相序判斷所述外部電源的相序是否正確。
17.如權利要求16所述的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置，其特征在于， 當所述第一相電壓為上升沿零點時，如果所述第二相電壓的瞬時電壓值小于零，而所述第三相電壓的瞬時電壓值大于零，則所述相序分析模塊判斷所述外部電源的相序正確，否則所述相序分析模塊判斷所述外部電源的相序錯誤。
18.如權利要求17所述的電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置，其特征在于，還包括: 調整模塊，用于在所述相序分析模塊判斷所述外部電源的相序錯誤時，通過逆相調節策略對所述外部電源的相序進行調整。
全文摘要
本發明提出一種電動汽車充電時外部電源的電制識別方法，包括以下步驟將充電槍插入所述電動汽車充電時外部電源的電制識別插座，其中，所述充電槍與外部電源相連；在所述充電槍與所述充電插座確認連接之后，獲取所述充電插座輸入的第一相電壓的第一零點和第二零點，并獲取所述第一相電壓至第三相電壓的有效值；根據所述第一零點和第二零點獲取所述外部電源的頻率信息；根據所述第一相電壓至第三相電壓的有效值以及所述頻率信息確定所述外部電源的電制。本發明還提出一種電動汽車充電時外部電源的電制識別裝置。本發明不依賴充電柜，具有較好的充電通用性，節約了成本。
文檔編號H02J7/00GK103187766SQ20121059210
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者張鑫鑫, 李帥輝, 唐甫, 湯哲晴, 梁豈源 申請人:比亞迪股份有限公司