電動(dòng)汽車的車載充電系統(tǒng)及車載充電系統(tǒng)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電動(dòng)汽車的車載充電系統(tǒng)以及一種電動(dòng)汽車的車載充電系統(tǒng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]混合動(dòng)力汽車一般采用單相充電的方式，可適用于普通家庭的單相電網(wǎng)。但是，當(dāng)前的混合動(dòng)力汽車一般只具備對動(dòng)力電池充電的能力，而不具備對外放電的能力，或者僅僅只能提供為手機(jī)、筆記本等便攜式設(shè)備充電的小功率(幾瓦至幾十瓦)、低電壓(二十伏以內(nèi))的直流放電接口。
[0003]因此，現(xiàn)有的混合動(dòng)力汽車上的車載充電系統(tǒng)功能單一，無法滿足不同用戶的用電需求。而且，一般采用帶有變壓器的隔離型設(shè)計(jì)方案，導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備體積較大，占用空間大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。
[0005]為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出了一種電動(dòng)汽車的車載充電系統(tǒng)，不僅具備基本的為動(dòng)力電池充電的功能，還能夠作為高質(zhì)量的交流電源向外供電，充分滿足用戶的需求。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出了一種電動(dòng)汽車的車載充電系統(tǒng)的控制方法。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出的電動(dòng)汽車的車載充電系統(tǒng)，包括動(dòng)力電池、雙向逆變器和監(jiān)控裝置，所述監(jiān)控裝置與所述雙向逆變器和所述動(dòng)力電池分別相連，其中，所述雙向逆變器包括逆變橋、采樣電路和逆變控制器，所述逆變橋包括連接所述動(dòng)力電池的直流端和連接電網(wǎng)或負(fù)載的交流端，所述采樣電路用于采樣所述直流端的直流電壓、直流電流和所述交流端的交流電壓、交流電流，所述逆變控制器與所述采樣電路和所述逆變橋分別相連，所述逆變控制器根據(jù)所述交流端的交流電壓、交流電流和所述監(jiān)控裝置下發(fā)的控制指令輸出控制信號(hào)以對所述逆變橋進(jìn)行控制，以使所述雙向逆變器在充電模式或離網(wǎng)逆變模式下工作；所述監(jiān)控裝置用于獲取所述動(dòng)力電池的狀態(tài)信息、所述直流端的直流電壓、直流電流和所述交流端的交流電壓、交流電流，并接收所述電動(dòng)汽車的整車調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的指令，以及根據(jù)所述整車調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的指令、所述動(dòng)力電池的狀態(tài)信息、所述直流端的直流電壓、直流電流和所述交流端的交流電壓、交流電流向所述逆變控制器下發(fā)所述控制指令。
[0008]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)汽車的車載充電系統(tǒng)，通過采樣電路采樣逆變橋直流端的直流電壓、直流電流和逆變橋交流端的交流電壓、交流電流，然后監(jiān)控裝置獲取動(dòng)力電池的狀態(tài)信息、采樣電路獲取的直流端的直流電壓、直流電流和交流端的交流電壓、交流電流，并接收電動(dòng)汽車的整車調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的指令，以及監(jiān)控裝置根據(jù)整車調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的指令、動(dòng)力電池的狀態(tài)信息、采樣電路獲取的直流端的直流電壓、直流電流和交流端的交流電壓、交流電流向逆變控制器下發(fā)控制指令，逆變控制器根據(jù)采樣電路獲取的交流端的交流電壓、交流電流和監(jiān)控裝置下發(fā)的控制指令輸出控制信號(hào)以對逆變橋進(jìn)行控制，以使雙向逆變器工作在充電模式或離網(wǎng)逆變模式下。因此，本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)汽車的車載充電系統(tǒng)，不僅具備基本的為動(dòng)力電池充電的功能，還能夠作為高質(zhì)量的交流電源向外供電，在驅(qū)車外出或短時(shí)停電時(shí)可給各種家用電器供電，功能更加全面，大大提高了車載充電系統(tǒng)的適用范圍。此外，該電動(dòng)汽車的車載充電系統(tǒng)采用非隔離方式，取消了變壓器，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低了成本，減小了占用空間。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述動(dòng)力電池的狀態(tài)信息包括所述動(dòng)力電池的電壓、電流、溫度和荷電狀態(tài)S0C，其中，當(dāng)所述雙向逆變器在所述充電模式下工作時(shí)，所述電網(wǎng)通過所述雙向逆變器給所述動(dòng)力電池充電，并在所述監(jiān)控裝置監(jiān)測到所述動(dòng)力電池的SOC達(dá)到第一預(yù)設(shè)值且所述直流端的直流電壓達(dá)到第一預(yù)設(shè)電壓時(shí)，所述監(jiān)測裝置控制所述雙向逆變器停止工作；當(dāng)所述雙向逆變器在所述離網(wǎng)逆變模式下工作時(shí)，所述動(dòng)力電池通過所述雙向逆變器給所述負(fù)載供電，并在所述監(jiān)控裝置監(jiān)測到所述動(dòng)力電池的SOC小于第二預(yù)設(shè)值且所述直流端的直流電壓小于第二預(yù)設(shè)電壓時(shí)，所述監(jiān)測裝置控制所述雙向逆變器停止工作。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述逆變控制器還采用虛擬正交方式分別對所述交流端的交流電壓、交流電流進(jìn)行處理以獲得虛擬電壓、虛擬電流，并對所述交流端的交流電壓和所述虛擬電壓進(jìn)行Park坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得第一實(shí)際采樣電壓和第二實(shí)際采樣電壓，同時(shí)對所述交流端的交流電流和所述虛擬電流進(jìn)行Park坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得第一實(shí)際采樣電流和第二實(shí)際采樣電流。
[0011]采用虛擬正交方式在原來檢測到的交流端的交流電壓、交流電流的基礎(chǔ)上分別產(chǎn)生一路虛擬電壓和一路虛擬電流，從而能夠使用Park坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，并通過對Park坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的直流量第一實(shí)際采樣電壓、第二實(shí)際采樣電壓、第一實(shí)際采樣電流和第二實(shí)際采樣電流的PI調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)快速無靜差跟蹤控制，即采用雙同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換算法，通過將交流量變換為直流量再進(jìn)行控制，就可以獲得很好的調(diào)節(jié)性能。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)所述雙向逆變器在所述充電模式下工作時(shí)，其中，所述逆變控制器對所述監(jiān)控裝置下發(fā)的第一目標(biāo)電流和所述第一實(shí)際采樣電流進(jìn)行差分，并對差分得到的第一電流差值進(jìn)行比例積分PI調(diào)節(jié)以獲得第一調(diào)節(jié)電壓，同時(shí)所述逆變控制器對所述監(jiān)控裝置下發(fā)的第二目標(biāo)電流和所述第二實(shí)際采樣電流進(jìn)行差分，并對差分得到的第二電流差值進(jìn)行比例積分PI調(diào)節(jié)以獲得第二調(diào)節(jié)電壓；所述逆變控制器根據(jù)所述第一調(diào)節(jié)電壓和所述第一實(shí)際采樣電壓獲得第一調(diào)制電壓，并根據(jù)所述第二調(diào)節(jié)電壓和所述第二實(shí)際采樣電壓獲得第二調(diào)制電壓；所述逆變控制器對所述第一調(diào)制電壓和所述第二調(diào)制電壓進(jìn)行Park逆變換以獲得第一調(diào)制波信號(hào)，并根據(jù)所述第一調(diào)制波信號(hào)生成第一控制信號(hào)。
[0013]并且，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)所述雙向逆變器在所述充電模式下工作時(shí)，所述逆變控制器還記錄每個(gè)控制周期的第一電流差值和第二電流差值，并將所述每個(gè)控制周期的第一電流差值和第二電流差值分別乘以第一補(bǔ)償系數(shù)以生成第一補(bǔ)償電壓和第二補(bǔ)償電壓，以及所述逆變控制器將當(dāng)前控制周期生成的第一補(bǔ)償電壓在下一控制周期疊加到所述第一調(diào)制電壓、將當(dāng)前控制周期生成的第二補(bǔ)償電壓在下一控制周期疊加到所述第二調(diào)制電壓。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)所述雙向逆變器在所述離網(wǎng)逆變模式下工作時(shí)，其中，所述逆變控制器對所述監(jiān)控裝置下發(fā)的第一目標(biāo)電壓和所述第一實(shí)際采樣電壓進(jìn)行差分，并對差分得到的第一電壓差值進(jìn)行比例積分PI調(diào)節(jié)以獲得第一內(nèi)環(huán)目標(biāo)電流，同時(shí)所述逆變控制器對所述監(jiān)控裝置下發(fā)的第二目標(biāo)電壓和所述第二實(shí)際采樣電壓進(jìn)行差分，并對差分得到的第二電壓差值進(jìn)行比例積分PI調(diào)節(jié)以獲得第二內(nèi)環(huán)目標(biāo)電流；所述逆變控制器對所述第一內(nèi)環(huán)目標(biāo)電流和所述第一實(shí)際采樣電流進(jìn)行差分，并對差分得到的第三電流差值進(jìn)行比例積分PI調(diào)節(jié)以獲得第三調(diào)制電壓，同時(shí)所述逆變控制器對所述第二內(nèi)環(huán)目標(biāo)電流和所述第二實(shí)際采樣電流進(jìn)行差分，并對差分得到的第四電流差值進(jìn)行比例積分PI調(diào)節(jié)以獲得第四調(diào)制電壓；所述逆變控制器對所述第三調(diào)制電壓和所述第四調(diào)制電壓進(jìn)行Park逆變換以獲得第二調(diào)制波信號(hào)，并根據(jù)所述第二調(diào)制波信號(hào)生成第二控制信號(hào)。
[0015]并且，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)所述雙向逆變器在所述離網(wǎng)逆變模式下工作時(shí)，所述逆變控制器還記錄每個(gè)控制周期的第一電壓差值和第二電壓差值，并將所述每個(gè)控制周期的第一電壓差值和第二電壓差值分別乘以第二補(bǔ)償系數(shù)以生成第一補(bǔ)償電流和第二補(bǔ)償電流，以及所述逆變控制器將當(dāng)前控制周期生成的第一補(bǔ)償電流在下一控制周期疊加到所述第三電流差值、將當(dāng)前控制周期生成的所述第二補(bǔ)償電流在下一控制周期疊加到所述第四電流差值。
[0016]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述逆變橋?yàn)閱蜗郒橋。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述雙向逆變器的工作模式還包括空閑模式，其中，當(dāng)所述雙向逆變器在所述空閑模式下工作時(shí)，所述監(jiān)控裝置根據(jù)所述動(dòng)力電池的狀態(tài)信息判斷所述動(dòng)力電池的荷電狀態(tài)SOC小于第三預(yù)設(shè)值時(shí)，所述監(jiān)控裝置發(fā)出報(bào)警提示。
[0018]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明另一方面實(shí)施例提出的電動(dòng)汽車的車載充電系統(tǒng)的控制方法，所述車載充電系統(tǒng)包括動(dòng)力電池、雙向逆變器和監(jiān)控裝置，所述監(jiān)控裝置與所述雙向逆變器和所述動(dòng)力電池分別相連，所述控制方法包括以下步驟:采樣所述雙向逆變器中逆變橋的直流端的直流電壓、直流電流和所述逆變橋的交流端的交流電壓、交流電流；所述監(jiān)控裝置獲取所述動(dòng)力電池的狀態(tài)信息、所述直流端的直流電壓、直流電流和所述交流端的交流電壓、交流電流，并接收所述電動(dòng)汽車的整車調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的指令，以及根據(jù)所述整車調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的指令、所述動(dòng)力電池的狀態(tài)信息、所述直流端的直流電壓、直流電流和所述交流端的交流電壓、交流電流向所述雙向逆變器下發(fā)控制指令；根據(jù)所述交流端的交流電壓、交流電流和所述監(jiān)控裝置下發(fā)的所述控制指令輸出控制信號(hào)以對所述逆變橋進(jìn)行控制，以使所述雙向逆變器在充電模式或離網(wǎng)逆變模式下工作。
[0019]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)汽車的車載充電系統(tǒng)的控制方法，通過采樣雙向逆變器中逆變橋的直流端的直流電壓、直流電流和逆變橋的交流端的交流電壓、交流電流，然后監(jiān)控裝置獲取動(dòng)力電池的狀態(tài)信息、直流端的直流電壓、直流電流和交流端的交流電壓、交流電流，并接收電動(dòng)汽車的整車調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的指令，以及監(jiān)控裝置根據(jù)整車調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的指令、動(dòng)力電池的狀態(tài)信息、直流端的直流電壓、直流電流和交流端的交流電壓、交流電流向雙向逆變器下發(fā)控制指令；最后根據(jù)交流端的交流電壓、交流電流和監(jiān)控裝置下發(fā)的控制指令輸出控制信號(hào)以對逆變橋進(jìn)行控制，以使雙向逆變器在充電模式或離網(wǎng)逆變模式下工作，使得電動(dòng)汽車的車載充電系統(tǒng)功能更全面，不僅具備基本的為動(dòng)力電池充電的功能，還能夠作為高質(zhì)量的交流電源向外供電，這樣在驅(qū)車外出或短時(shí)停電時(shí)車載充電系統(tǒng)可為各種家用電器供電，大大提高了車載充電系統(tǒng)的適用范圍。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述動(dòng)力電池的狀態(tài)信息包括所述動(dòng)力電池的電壓、電流、溫度和荷電狀態(tài)S0C，所述交流端連接電網(wǎng)或負(fù)載，其中，當(dāng)所述雙向逆變器在所述充電模式下工作時(shí)，所述電網(wǎng)通過所述雙向逆變器給所述動(dòng)力電池充電，并在所述監(jiān)控裝置監(jiān)測到所述動(dòng)力電池的SOC達(dá)到第一預(yù)設(shè)值且所述直流端的直流電壓達(dá)到第一預(yù)設(shè)電壓時(shí)，所述監(jiān)測裝置控制所述雙向逆變器停止工作；當(dāng)所述雙向逆變器在所述離網(wǎng)逆變模式下工作時(shí)，所述動(dòng)力電池通過所述雙向逆變器給所述負(fù)載供電，并在所述監(jiān)控裝置監(jiān)測到所述動(dòng)力電池的SOC小于第二預(yù)設(shè)值且所述直流端的直流電壓小于第二預(yù)設(shè)電壓時(shí)，所述監(jiān)測裝置控制所述雙向逆變器停止工作。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在對所述逆變橋進(jìn)行控制時(shí)，采用虛擬正交方式分別對所述交流端的交流電壓、交流電流進(jìn)行處理以獲得虛擬電壓、虛擬電流，并對所述交流端的交流電壓和所述虛擬電壓進(jìn)行Park坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得第一實(shí)際采樣電壓和第二實(shí)際采樣電壓，同時(shí)對所述交流端的交流電流和所述虛擬電流進(jìn)行Park坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以獲得第一實(shí)際采樣電流和第二實(shí)際采樣電流。
[0022]采用虛擬正交方式在原來檢測到的交流端的交流電壓、交流電流的基礎(chǔ)上分別產(chǎn)生一路虛擬電壓和一路虛擬電流，從而能夠使用Park坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，并通過對Park坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的直流量第一實(shí)際采樣電壓、第二實(shí)際采樣電壓、第一實(shí)際采樣電流和第二實(shí)際采樣電流的PI調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)快速無靜差跟蹤控制，即采用雙同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換算法，通過將交流量變換為直流量再進(jìn)行控制，就可以獲得很好的調(diào)節(jié)性能。