一种车载电源总成及其控制方法与流程

1.本发明涉及电动汽车的充放电技术，尤其涉及一种车载电源总成，以及一种车载电源总成的控制方法。


背景技术：

2.近年来，电动汽车得到了快速发展，其充放电技术也随之取得了显著的进步。电动汽车的充放电技术呈现出多样化的特点，可以大致分为直流充放电和交流充放电两种类型。交流充电通常是由车载充电机(on-board charger，obc)将220v或380v交流电变换转化为动力电池所需的直流电，常用规格包括3.3kw、6.6kw、11kw、22kw。直流充电可以利用dc/dc变压模块将充电桩提供的输入电压变换为适应的充电电压，从而为电动汽车的动力电池充电。
3.在现有技术中，普遍采用12v的低压铅酸蓄电池来为车载控制器供电，并驱动车载充电机或dc/dc变压模块为电动汽车的动力电池充电。该铅酸蓄电池可以通过设于动力电池的继电器来进行充电。无论是交流充电还是直流充电，都需要在低压供电正常的情况下才能正常工作。
4.然而，一旦上述铅酸蓄电池发生亏电问题，低压供电将无法建立。此时，电动汽车将无法唤醒车载控制器进行充电工作，电动汽车动力电池的主正及主负接触器也将无法闭合。这种情况下，电动汽车将无法再给亏电的低压铅蓄电池进行补电。
5.为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种低压蓄电池的补电技术，用于为亏电的低压蓄电池进行应急补电，以便完成对电动汽车动力电池和低压蓄电池的充电。


技术实现要素：

6.以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
7.为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种车载电源总成、一种车载电源总成的控制方法，以及一种计算机可读存储介质，用于为亏电的低压蓄电池进行应急补电，以便完成对电动汽车动力电池和低压蓄电池的充电。
8.本发明提供的上述车载电源总成包括：车载充电机模块，适于连接充电桩的电网及车辆的动力电池；变压模块，连接所述车载充电机模块的输出端及所述车辆的低压蓄电池；辅助电源，适于连接所述电网并连接所述车载充电机模块及所述变压模块的功率管；以及控制芯片，其供电端适于连接所述充电桩的控制连接线，并配置为：响应于所述充电桩的控制先导电压，利用所述控制先导电压提供的电能进行唤醒；并向触发开关发送驱动信号以闭合所述充电桩的高压开关。所述电网响应于所述高压开关的闭合而连接所述车载充电
机模块及所述辅助电源。所述辅助电源适于利用所述电网提供的电能来驱动所述车载充电机模块及所述变压模块的功率管，以利用所述车载充电机模块及所述变压模块来为所述低压蓄电池充电。
9.可选地，在本发明的一些实施例中，所述车载电源总成还可以包括分压电路。所述分压电路连接所述控制连接线，适于将所述控制先导电压变换为供电电压，并将所述供电电压传输到所述控制芯片的供电端。
10.优选地，在本发明的一些实施例中，所述控制芯片的供电端及各所述功率管的供电端还可以连接所述低压蓄电池。所述控制芯片还可以配置为：监测所述低压蓄电池的电压；响应于所述低压蓄电池的电压高于预设的电压阈值而保持所述辅助电源休眠，由所述低压蓄电池为所述控制芯片及各所述功率管供电；以及响应于所述低压蓄电池的电压低于所述电压阈值，启动所述辅助电源来向各所述功率管供电。
11.可选地，在本发明的一些实施例中，所述电网包括但不限于交流电网。所述辅助电源可以包括ac/dc整流单元。所述ac/dc整流单元适于将所述交流电网提供的交流电转换为直流电，以向所述车载充电机模块及所述变压模块的各功率管供电。
12.优选地，在本发明的一些实施例中，所述控制芯片还可以配置为：控制所述车载充电机模块的功率管将所述交流电转换为高压直流电，以为所述动力电池充电；以及控制所述变压模块的功率管将所述高压直流电变换为低压直流电，以为所述低压蓄电池充电。
13.优选地，在本发明的一些实施例中，所述车载充电机模块可以包括功率因数校正器和第一llc隔离变压器。所述变压模块可以包括第二llc隔离变压器。所述控制芯片可以进一步配置为：控制所述功率因数校正器的功率管，将所述交流电转换为直流电并消除工作电流的高次谐波；控制所述第一llc隔离变压器的功率管，将所述功率因数校正器输出的直流电变换为所述高压直流电；以及控制所述第二llc隔离变压器的功率管，将所述高压直流电变换为所述低压直流电。
14.优选地，在本发明的一些实施例中，所述第二llc隔离变压器的输出端还可以连接所述车辆的低压电器。所述低压直流电还可以用于为所述低压电器供电。
15.可选地，在本发明的一些实施例中，所述控制芯片的供电端还可以连接所述辅助电源的输出端。所述控制芯片还可以配置为：响应于所述辅助电源的输出电压，而切换由所述辅助电源为所述控制芯片供电。
16.根据本发明的另一方面，本文还提供了一种车载电源总成的控制方法。
17.本发明提供的上述车载电源总成的控制方法包括：响应于充电桩的控制先导电压，利用所述控制先导电压提供的电能唤醒所述车载电源总成的控制芯片；以及由所述控制芯片向触发开关发送驱动信号以闭合所述充电桩的高压开关。所述充电桩的电网响应于所述高压开关的闭合而连接到所述车载电源总成的车载充电机模块及辅助电源。所述辅助电源适于利用所述电网提供的电能来驱动所述车载充电机模块及所述变压模块的功率管，以利用所述车载充电机模块及所述车载电源总成的变压模块来为所述车辆的低压蓄电池充电。
18.优选地，在本发明的一些实施例中，所述控制芯片的供电端及各所述功率管的供电端还可以连接所述低压蓄电池。所述控制方法还可以包括：监测所述低压蓄电池的电压；响应于所述低压蓄电池的电压高于预设的电压阈值而保持所述辅助电源休眠，由所述低压
蓄电池为所述控制芯片及各所述功率管供电；以及响应于所述低压蓄电池的电压低于所述电压阈值，启动所述辅助电源来向各所述功率管供电。
19.可选地，在本发明的一些实施例中，所述电网包括但不限于交流电网。所述辅助电源可以包括ac/dc整流单元。所述控制方法还可以包括：控制所述ac/dc整流单元将所述交流电网提供的交流电转换为直流电，以向所述车载充电机模块及所述变压模块的各功率管供电。
20.优选地，在本发明的一些实施例中，所述控制方法还可以包括：控制所述车载充电机模块的功率管，将所述交流电转换为高压直流电以为所述动力电池充电；以及控制所述变压模块的功率管，将所述高压直流电变换为低压直流电以为所述低压蓄电池充电。
21.优选地，在本发明的一些实施例中，所述车载充电机模块可以包括功率因数校正器和第一llc隔离变压器。所述变压模块可以包括第二llc隔离变压器。将所述交流电转换为高压直流电的步骤可以包括：控制所述功率因数校正器的功率管，将所述交流电转换为直流电并消除工作电流的高次谐波；以及控制所述第一llc隔离变压器的功率管来将所述功率因数校正器输出的直流电变换为所述高压直流电。将所述高压直流电变换为低压直流电的步骤可以包括：控制所述第二llc隔离变压器的功率管来将所述高压直流电变换为所述低压直流电。
22.优选地，在本发明的一些实施例中，所述第二llc隔离变压器的输出端还可以连接所述车辆的低压电器。所述控制方法还可以包括：利用所述低压直流电为所述低压电器供电。
23.可选地，在本发明的一些实施例中，所述控制芯片的供电端还可以连接所述辅助电源的输出端。所述控制方法还可以包括：响应于所述辅助电源的输出电压，而切换由所述辅助电源为所述控制芯片供电。
24.根据本发明的另一方面，本文还提供了一种计算机可读存储介质。
25.本发明提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，可以实施上述任意一个实施例所提供的车载电源总成的控制方法，用于为亏电的低压蓄电池进行应急补电，以便完成对电动汽车动力电池和低压蓄电池的充电。
附图说明
26.在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
27.图1示出了根据本发明的一些实施例提供的利用车载电源总成为低压蓄电池补电的架构示意图。
28.图2示出了根据本发明的一些实施例提供的车载电源总成的控制方法的流程示意图。
29.图3示出了根据本发明的一些实施例提供的为低压蓄电池应急补电的流程示意图。
30.附图标记：
31.10
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车载电源总成；
32.11
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车载充电机模块；
33.12
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变压模块；
34.13
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辅助电源；
35.s1
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控制开关；
36.s2
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触发开关；
37.pfc
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功率因数校正器；
38.llc1
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第一llc隔离变压器；
39.llc2
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第二llc隔离变压器；
40.20
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充电桩；
41.k
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高压开关；
42.30
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低压蓄电池；
43.201～202
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车载电源总成的控制方法的步骤。
具体实施方式
44.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
45.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。
47.能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。
48.为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种车载电源总成、一种车载电源总成的控制方法，以及一种计算机可读存储介质，用于为亏电的低压蓄电池进行应急补电，以便完成对电动汽车动力电池和低压蓄电池的充电。
49.请参考图1，图1示出了根据本发明的一些实施例提供的利用车载电源总成为低压蓄电池补电的架构示意图。
50.如图1所示，本发明提供的上述车载电源总成10包括车载充电机(on-board charger，obc)模块11、变压模块12、辅助电源13和控制芯片(未绘示)。该车载充电机模块11可以连接充电桩20的电网及车辆的动力电池，适于利用充电桩20的电网提供的电能为车辆的动力电池充电。该变压模块12连接车载充电机模块11的输出端及车辆的低压蓄电池30，适于对车载充电机模块11的输出电压进行变压来为低压蓄电池30充电。该辅助电源13连接电网并连接车载充电机模块11及变压模块12的各功率管，适于利用电网提供的电能来驱动车载充电机模块11及变压模块12的功率管，以实现对动力电池及低压蓄电池30的充电。该控制芯片的供电端可以连接充电桩20的控制连接线，适于利用控制连接线提供的控制先导(control pilot，cp)电压的电能进行唤醒，并向触发开关s2发送驱动信号以闭合充电桩20的高压开关k，从而将充电桩20的电网连接到车载充电机模块11及辅助电源13以开始为动力电池和/或低压蓄电池充电。
51.在本发明的一些实施例中，低压蓄电池30可以选用12v的低压铅酸蓄电池。该低压蓄电池30可以分别连接车载充电机模块11、变压模块12和控制芯片的供电端，用于在正常的充电模式下对控制芯片和车载充电机模块11及变压模块12的多个功率管的驱动芯片进行低压供电，以实现对动力电池及低压蓄电池30的正常充电。然而，当低压蓄电池30发生亏电问题时，控制芯片及各功率管将因低压供电无法建立而休眠。此时，车载电源总成10需要执行本发明提供的一种控制方法来为亏电的低压蓄电池30进行应急补电，才能完成对电动汽车动力电池和低压蓄电池30的充电。
52.以下将结合一些车载电源总成的控制方法来描述为低压蓄电池补电的具体过程。本领域的技术人员可以理解，这些控制方法只是本发明提供的一些非限制性的实施例，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。
53.请参考图2，图2示出了根据本发明的一些实施例提供的车载电源总成的控制方法的流程示意图。
54.如图2所示，本发明提供的上述车载电源总成的控制方法可以包括步骤201：响应于充电桩的控制先导电压，利用控制先导电压提供的电能进行唤醒。
55.如上所述，当低压蓄电池30发生亏电问题时，现有的车载控制器及各功率管将因低压供电无法建立而休眠。此时，即使用户将充电桩20的充电枪插入电动汽车的充电接口，也无法唤醒车载控制器及各功率管进行工作。
56.在本发明的一些实施例中，控制芯片的供电端可以通过图1所示的分压电路连接充电枪的控制连接线。当用户将充电枪插入电动汽车的充电接口，12v的直流cp电压将经充电枪的控制连接线传输到电动车辆端，并在分压电阻r3的作用下被分压为9v的供电电压。该9v的供电电压可以被传输到控制芯片的供电端，从而作为电源为控制芯片供电。
57.上述控制芯片可以选用9v供电的低功率处理器，响应于cp电压的供电而进行唤醒。在一些实施例中，被唤醒的控制芯片可以监测低压蓄电池30的电压，以确定低压蓄电池30是否发生亏电问题。响应于低压蓄电池30的电压低于预设的电压阈值，控制芯片可以判断低压蓄电池30发生亏电问题，并开始执行为亏电的低压蓄电池30进行应急补电的方案。
58.如图2所示，本发明提供的上述车载电源总成的控制方法还可以包括步骤202：向触发开关发送驱动信号，闭合充电桩的高压开关以将电网连接到车载充电机模块及辅助电
源。
59.在上述应急补电的方案中，响应于判断低压蓄电池30发生亏电问题，控制芯片可以向触发开关s2发送驱动信号，以驱动触发开关s2闭合。根据国标要求，充电桩20可以实时检测触发开关s2的开关状态，并在检测到触发开关s2闭合的3秒内闭合充电桩20的高压开关k。响应于高压开关k的闭合，充电桩20的高压电网将连接到车载充电机模块11及辅助电源13，从而为车载充电机模块11及辅助电源13供电。
60.请进一步参考图3，图3示出了根据本发明的一些实施例提供的为低压蓄电池应急补电的流程示意图。
61.如图3所示，在一些控制方法的实施例中，控制芯片可以实时监测低压蓄电池30的电压。响应于低压蓄电池30的电压高于预设的电压阈值，控制芯片可以判断低压蓄电池30正常工作，能够对控制芯片和车载充电机模块11及变压模块12的多个功率管进行低压供电，以实现对动力电池及低压蓄电池30的正常充电。此时，控制芯片可以控制辅助电源13保持休眠状态，由低压蓄电池30为控制芯片及车载充电机模块11及变压模块12的各功率管的驱动芯片供电。
62.反之，响应于低压蓄电池30的电压低于该预设的电压阈值，控制芯片可以判断低压蓄电池30发生亏电问题，无法对车载充电机模块11及变压模块12的多个功率管的驱动芯片进行低压供电。此时，控制芯片可以唤醒辅助电源13，将交流电网提供的交流电转换为直流电，从而向车载充电机模块11及变压模块12的各功率管的驱动芯片进行低压供电。
63.如图1所示，在本发明的一些实施例中，充电桩20的电网可以采用220v的交流电网。辅助电源13可以包括ac/dc整流单元，适于将交流电网提供的220v交流电转换为14v/3a的直流电，从而向车载充电机模块11及变压模块12的各功率管的驱动芯片进行低压供电。
64.在一些实施例中，车载充电机模块11可以包括功率因数校正器(power factor corrector，pfc)和第一llc隔离变压器llc1。变压模块12可以包括第二llc隔离变压器llc2。该第一llc隔离变压器llc1和第二llc隔离变压器llc2可以利用变压器隔离的方式实现输入电压与输出电压之间的dc/dc隔离变压。
65.如图3所示，在一些控制方法的实施例中，响应于低压供电的建立，控制芯片可以控制功率因数校正器pfc的功率开关管工作，将交流电网输入的220v交流电转换为直流的pfc电压。之后，控制芯片可以控制第一llc隔离变压器llc1的功率开关管工作，将功率因数校正器pfc输出的直流pfc电压隔离变换为动力电池包所需要的高压直流hvdc电压，并输出到电动汽车的动力电池以进行充电。也就是说，控制芯片可以控制车载充电机模块11的功率管，将交流电转换为高压直流电以为动力电池充电。可以理解的是，通过选用功率因数校正器pfc来对交流电网输入的220v交流电进行ac/dc的整流，可以优选地消除工作电流中的高次谐波，从而避免对电网造成干扰。
66.之后，控制芯片还可以控制第二llc隔离变压器llc2的功率开关管，将上述hvdc电压隔离变换为14v的低压直流lvdc电压。该低压直流lvdc电压可以被输出到低压蓄电池30，用于为亏电的低压蓄电池30进行补电。也就是说，控制芯片可以控制变压模块12的功率管将高压直流电变换为低压直流电，用于为低压蓄电池充电。
67.相比于现有技术需要通过设于动力电池的继电器来为低压蓄电池30充电，本发明可以利用车载电源总成10的电能来为低压蓄电池30补电。通过采用本发明提供的上述应急
补电方案，即使低压蓄电池30发生亏电问题以致设于动力电池的继电器无法启动，电动汽车仍可以利用辅助电源13为变压模块12的各功率管进行低压供电，从而为亏电的低压蓄电池30补电。
68.在本发明的一些实施例中，第二llc隔离变压器llc2的输出端还可以连接车辆的低压电器。变压模块12可以直接利用14v的低压直流lvdc电压为车辆的低压电器供电，从而在车辆充电的过程中维持低压电器的正常使用。
69.在本发明的一些实施例中，控制芯片的供电端还可以连接辅助电源13的输出端。如图1所示，响应于高压开关k的闭合，充电桩20端的控制开关s1将切换到pwm信号端，以输出pwm形式的cp电压。为了解决控制芯片的供电问题，响应于辅助电源13产生输出电压，控制芯片可以自动切换由辅助电源13供电。此时，即使cp电压变化为pwm形式的控制信号，也不会影响控制芯片对车载充电机模块11及变压模块12的各功率管的控制。
70.尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
71.尽管上述的实施例所述的控制芯片可以通过软件与硬件的组合来实现。但是可以理解，该控制芯片也可以单独在软件或硬件中加以实施。对于硬件实施而言，该控制芯片可以在一个或多个专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理器件(dapd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行上述功能的其它电子装置或上述装置的选择组合来加以实施。对软件实施而言，该控制芯片可以通过在通用芯片上运行的诸如程序模块(procedures)和函数模块(functions)等独立的软件模块来加以实施，其中每一个模块执行一个或多个本文中描述的功能和操作。
72.根据本发明的另一方面，本文还提供了一种计算机可读存储介质。
73.本发明提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。该计算机指令被处理器执行时，可以实施上述任意一个实施例所提供的车载电源总成的控制方法，用于为亏电的低压蓄电池进行应急补电，以便完成对电动汽车动力电池和低压蓄电池的充电。
74.提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。