CN113328507A - 主动放电控制方法、双向车载充电机、计算机设备及介质 - Google Patents
主动放电控制方法、双向车载充电机、计算机设备及介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种双向车载充电机的主动放电控制方法，包括：S1，判断双向车载充电机是否满足***主动放电条件，判断为是时，进入步骤S2；S2，检测双向车载充电机是否满足内部放电条件，判断为否时，返回步骤S1，判断为是时，进入步骤S3；S3，开启反向传能流程并进入步骤S4；S4，检测PFC母线电容电压是否高于预设的第一保护电压，判断为否时，进入步骤S5，判断为是时，返回步骤S2；S5，检测高压直流输出端电压是否低于预设的第二保护电压，判断为否时，返回步骤S3，判断为是时，进入待机模式。本发明还公开了一种双向车载充电机、计算机设备及计算机可读存储介质。采用本发明，可保证双向车载充电机能有效、安全地进行反向传能以实现主动放电功能。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域，尤其涉及一种双向车载充电机的主动放电控制方法、双向车载充电机、计算机设备及计算机可读存储介质。
背景技术
车载充电机作为新能源车的关键交流充电零部件，近几年正在不断发展多种新功能和拓扑。
传统交流车载充电机，通过将电网的交流电转换为直流电后为动力电池充电，以使能量由外部的交流电单向转化为电动车内部的直流电。
目前，传统交流车载充电机的主动放电方式及缺点如下：
1、通过在充电机输出高压端口增加放电电阻和开关器件对车载充电机输出高压端进行主动放电。但此方法需要增加硬件成本，器件的增多也会增加故障率，同时主动放电速率也由放电电阻的阻值决定，放电速度慢；
2、利用电机控制器IGBT和电机定子线圈短路母线电容的方法，对并联在高压母线上的高压部件(如，车载充电机等)进行统一放电。虽然此方法可以实现快速放电，但此放电方法主要针对电机控制器输入端口的高压电容；在电机控制器和高压母线断开的情况下，无法对充电机以及其他高压部件端口的高压电容进行放电；同时，此方法对IGBT的电流控制难度大，容易造成IGBT的过流损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种双向车载充电机的主动放电控制方法、双向车载充电机、计算机设备及计算机可读存储介质，可保证双向车载充电机能有效、安全地进行反向传能以实现主动放电功能。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双向车载充电机的主动放电控制方法，所述双向车载充电机包括交流输入端、PFC电路、PFC母线电容、变压器及高压直流输出端，其中，所述主动放电控制方法包括：S1，判断双向车载充电机是否满足***主动放电条件，判断为是时，进入步骤S2；S2，检测双向车载充电机是否满足内部放电条件，判断为否时，返回步骤S1，判断为是时，进入步骤S3；S3，开启反向传能流程以进行主动放电，并进入步骤S4；S4，检测PFC母线电容电压是否高于预设的第一保护电压，判断为否时，进入步骤S5，判断为是时，停止主动放电并返回步骤S2；S5，检测高压直流输出端电压是否低于预设的第二保护电压，判断为否时，返回步骤S3，判断为是时，停止主动放电并进入待机模式。
作为上述方案的改进，所述***主动放电条件为：所述双向车载充电机检测到高压直流输出端的高压互锁回路断开，或者所述双向车载充电机接收到车辆控制单元发送的主动放电控制指令。
作为上述方案的改进，所述车辆控制单元向所述双向车载充电机发送主动放电控制指令的步骤包括：车辆控制单元判定出整车需要进行主动放电且确认高压动力电池已断电，则发送主动放电控制指令至双向车载充电机。
作为上述方案的改进，所述内部放电条件为：PFC电路的开关器件关闭、 PFC母线电容电压低于第一保护电压且交流输入端电压在安全电压范围内。
作为上述方案的改进，所述反向传能流程包括：对变压器的原边开关管及副边开关管进行发波，以将高压直流输出端电容存储的电量及整车高压母线电量反向传递至PFC母线电容上。
相应地，本发明还提供了一种双向车载充电机，包括交流输入端、PFC电路、PFC母线电容、变压器、高压直流输出端及主动放电控制装置，所述主动放电控制装置包括***判断模块、内部检测模块、主动放电模块、第一检测模块及第二检测模块，其中：所述***判断模块，用于判断双向车载充电机是否满足***主动放电条件，判断为是时，驱动所述内部检测模块；所述内部检测模块，用于检测双向车载充电机是否满足内部放电条件，判断为否时，驱动所述***判断模块，判断为是时，驱动所述主动放电模块；所述主动放电模块，用于开启反向传能流程以进行主动放电，并驱动所述第一检测模块；所述第一检测模块，用于检测PFC母线电容电压是否高于预设的第一保护电压，判断为否时，驱动所述第二检测模块，判断为是时，停止主动放电并驱动所述内部检测模块；所述第二检测模块，用于检测高压直流输出端电压是否低于预设的第二保护电压，判断为否时，驱动所述主动放电模块，判断为是时，停止主动放电并进入待机模式。
作为上述方案的改进，所述***判断模块包括：回路检测单元，用于检测高压直流输出端的高压互锁回路的状态；指令接收单元，用于接收到车辆控制单元发送的主动放电控制指令；***处理单元，用于当所述回路检测单元检测到高压直流输出端的高压互锁回路断开，或者所述指令接收单元接收到车辆控制单元发送的主动放电控制指令时，驱动所述内部检测模块。
作为上述方案的改进，所述内部检测模块包括：开关检测单元，用于检测 PFC电路的开关器件的关闭状态；母线检测单元，用于检测PFC母线电容电压是否低于第一保护电压；输入检测单元，用于检测交流输入端电压是否在安全电压范围内；内部处理单元，用于当所述开关检测单元检测到PFC电路的开关器件关闭、所述母线检测单元检测到PFC母线电容电压低于第一保护电压且所述输入检测单元检测到交流输入端电压在安全电压范围内时，驱动所述主动放电模块。
相应地，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行上述主动放电控制方法的步骤。
相应地，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现主动放电控制方法的步骤。
实施本发明的有益效果在于：
本发明采用特殊的逻辑处理方式，实现主动放电条件的判断及控制，从而保证双向车载充电机能有效、安全地进行反向传能以实现主动放电功能，可极大地减轻对车内和周边车辆，人员造成的触电威胁。
同时，本发明直接在现有的双向车载充电机上实现主动放电，不需增加硬件设备，大大地降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明双向车载充电机的内部电路示意图；
图2是本发明双向车载充电机的主动放电控制方法的实施例流程图；
图3是本发明双向车载充电机中主动放电控制装置的结构示意图；
图4是本发明双向车载充电机中***判断模块的结构示意图；
图5是本发明双向车载充电机中内部检测模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
如图1所示，所述双向车载充电机包括交流输入端、PFC电路、PFC母线电容C1、变压器及高压直流输出端，其中，PFC电路中设有多个开关器件，变压器中设有原边开关管(Q1、Q2、Q3、Q4)及副边开关管(Q5、Q6、Q7、Q8)，高压直流输出端设有电容C2，且高压直流输出端与整车高压母线(图中未标注) 并联。在正向传能情况下，PFC电路内部的开关器件开启，电流由交流输入端输入，并依次通过PFC电路、PFC母线电容C1及变压器，再由高压直流输出端出处。
参见图2，图2显示了本发明双向车载充电机的主动放电控制方法的实施例流程图，包括：
S1，判断双向车载充电机是否满足***主动放电条件，判断为是时，进入步骤S2。
具体地，所述***主动放电条件为：所述双向车载充电机检测到高压直流输出端的高压互锁回路断开，或者所述双向车载充电机接收到车辆控制单元发送的主动放电控制指令。也就是说，只需满足上述两个条件中的任意一个条件，即表示双向车载充电机满足***主动放电条件，随即进入步骤S2。
其中，高压互锁回路的检测指令及主动放电控制指令采用循环方式不断向双向车载充电机进行发送。
需要说明的是，双向车载充电机检测高压直流输出端的高压互锁回路是否断开的步骤包括：双向车载充电机通过硬件电路对高压直流输出端的高压互锁回路(HVIL)状态进行检测，检测时，需增加必要的滤波抗干扰软硬件方法，以降低误触发概率；当确认HVIL状态稳定断开，则判定符合。
同时，所述车辆控制单元向所述双向车载充电机发送主动放电控制指令的步骤包括：车辆控制单元判定出整车需要进行主动放电且确认高压动力电池已断电，则车辆控制单元通过CAN等通讯方式发送主动放电控制指令至双向车载充电机。
S2，检测双向车载充电机是否满足内部放电条件，判断为否时，返回步骤 S1，判断为是时，进入步骤S3。
具体地，所述内部放电条件为：PFC电路的开关器件关闭、PFC母线电容电压低于第一保护电压且交流输入端电压在安全电压范围内。也就是说，必须同时满足上述三个条件，才能说明双向车载充电机满足内部放电条件，随即进入步骤S3，否则返回步骤S1以重新判断双向车载充电机是否满足***主动放电条件。优选地，安全电压范围为0-60V，但不以此为限制，用户可根据实际的安全需求进行设定。
需要说明的是，确保PFC电路的开关器件关闭，是为了保证PFC母线的能量不会通过PFC电路传递至交流输入端；同时，确保PFC母线电容电压低于第一保护电，是为了保证PFC母线电容仍然有足够的容量接收高压直流输出端传递过来的能量；另外，确保交流输入端电压在安全电压范围内，是为了保证裸露在外的交流输入端无触电风险，以保障用户的安全。
S3，开启反向传能流程以进行主动放电，并进入步骤S4。
具体地，所述反向传能流程包括：对变压器的原边开关管(Q1、Q2、Q3、 Q4)及副边开关管(Q5、Q6、Q7、Q8)进行发波，开启能量传输，以将高压直流输出端电容C2存储的电量及整车高压母线电量反向传递至PFC母线电容 C1上，从而实现主动放电。
在正向传能情况下，PFC电路内部的开关器件开启，电流由交流输入端输入，并依次通过PFC电路、PFC母线电容C1及变压器，再由高压直流输出端出处；而在反向传能情况下，PFC电路内部的开关器件关闭，通过对变压器的原边开关管(Q1、Q2、Q3、Q4)及副边开关管(Q5、Q6、Q7、Q8)进行发波，将高压直流输出端电容C2存储的电量及整车高压母线电量反向传递至PFC母线电容C1上，以达到高压直流输出端快速主动放电的目的。
需要说明的是，在步骤S2中已确保PFC电路的开关器件关闭，从而保证 PFC母线的能量不会通过PFC电路传递至交流输入端。
S4，检测PFC母线电容电压是否高于预设的第一保护电压，判断为否时，进入步骤S5，判断为是时，停止主动放电并返回步骤S2。
需要说明的是，反向传能过程中，高压直流输出端电容C2存储的电量及整车高压母线电量反向传递至PFC母线电容C1上，从而使得PFC母线电容电压不断增加，若PFC母线电容电压高于第一保护电压，则表示PFC母线电容的容量已接近饱和，无法接收高压直流输出端传递过来的能量；若PFC母线电容电压不高于第一保护电压，则表示PFC母线电容仍然有足够的容量接收高压直流输出端传递过来的能量。
因此，工作时，双向车载充电机实时获取PFC母线电容电压，若PFC母线电容电压高于第一保护电压，则停止主动放电，等待PFC母线电容电压下降至第一保护电压以下；若PFC母线电容电压不高于预设的第一保护电压，则继续进行主动放电。
S5，检测高压直流输出端电压是否低于预设的第二保护电压，判断为否时，返回步骤S3，判断为是时，停止主动放电并进入待机模式。
双向车载充电机实时获取高压直流输出端电压，若高压直流输出端电压不低于第二保护电压，则继续进行主动放电；若高压直流输出端电压低于第二保护电压，则停止主动放电，关闭双向车载充电机内部主功率回路并进入待机模式。
由上可知，本发明利用双向车载充电机的反向大功率能量转换功能以及双向车载充电机内部的PFC母线电容容量大等特点，构建出全新的主动放电控制方法。具体地：
当出现带电拔高压接插件以及绝缘破损等危害人身安全、需要紧急对高压母线放电的情况时，本发明可通过双向车载充电机将高压直流输出端电容存储的电量及整车高压母线电量反向传递至PFC母线电容上，实现电量的大功率快速泄放，从而快速降低高压直流输出端的电压以及整车高压母线电压，可以极大地减轻对车内和周边车辆，人员造成的触电威胁。
另外，本发明直接在现有的双向车载充电机上实现主动放电，可替代硬件主动放电电路，不需增加硬件成本；同时，本发明较硬件主动放电电路的放电功率更大，可避免了直接短路高压母线过电流对IGBT的损坏风险。
参见图1及图3，图1及图3显示了本发明双向车载充电机的具体结构，其包括交流输入端、PFC电路、PFC母线电容、变压器、高压直流输出端及主动放电控制装置100。其中，所述主动放电控制装置100包括***判断模块1、内部检测模块2、主动放电模块3、第一检测模块4及第二检测模块5，具体地：
所述***判断模块1，用于判断双向车载充电机是否满足***主动放电条件，判断为是时，驱动所述内部检测模块2。
所述内部检测模块2，用于检测双向车载充电机是否满足内部放电条件，判断为否时，驱动所述***判断模块1，判断为是时，驱动所述主动放电模块3；
所述主动放电模块3，用于开启反向传能流程以进行主动放电，并驱动所述第一检测模块4。
所述第一检测模块4，用于检测PFC母线电容C1电压是否高于预设的第一保护电压，判断为否时，驱动所述第二检测模块5，判断为是时，停止主动放电并驱动所述内部检测模块2。
所述第二检测模块5，用于检测高压直流输出端电压是否低于预设的第二保护电压，判断为否时，驱动所述主动放电模块3，判断为是时，停止主动放电并进入待机模式。
工作时，***判断模块1判断双向车载充电机是否满足***主动放电条件，当***判断模块1判断出双向车载充电机满足***主动放电条件时，驱动内部检测模块2检测双向车载充电机是否满足内部放电条件；当内部检测模块2判断出双向车载充电机满足内部放电条件时，驱动主动放电模块3开启反向传能流程以进行主动放电，同时驱动第一检测模块4检测PFC母线电容C1电压是否高于第一保护电压；若第一检测模块检测4到PFC母线电容C1电压高于第一保护电压，则表示PFC母线电容C1的容量已接近饱和，无法接收高压直流输出端传递过来的能量，此时停止主动放电，等待PFC母线电容C1电压下降至第一保护电压以下并驱动所述内部检测模块2；若第一检测模块4检测到PFC 母线电容C1电压不高于第一保护电压，则表示PFC母线电容C1仍然有足够的容量接收高压直流输出端传递过来的能，此时继续进行主动放电并驱动第二检测模块5检测高压直流输出端电压是否低于预设的第二保护电压；当第二检测模块5检测到高压直流输出端电压不低于预设的第二保护电压，则继续进行主动放电；当第二检测模块5检测到高压直流输出端电压低于预设的第二保护电压，则停止主动放电，关闭双向车载充电机内部主功率回路并进入待机模式。
具体地，所述反向传能(即主动放电)流程包括：在PFC电路内部的开关器件关闭的情况下，通过对变压器的原边开关管(Q1、Q2、Q3、Q4)及副边开关管(Q5、Q6、Q7、Q8)进行发波，将高压直流输出端电容C2存储的电量及整车高压母线电量反向传递至PFC母线电容C1上，以达到高压直流输出端快速主动放电的目的。
因此，本发明利用双向车载充电机的反向大功率能量转换功能以及双向车载充电机内部的PFC母线电容C1容量大等特点，将高压直流输出端电容C2存储的电量及整车高压母线电量反向传递至PFC母线电容C1上，实现电量的大功率快速泄放，从而快速降低高压直流输出端的电压以及整车高压母线电压，可以极大地减轻对车内和周边车辆，人员造成的触电威胁。
如图4所示，所述***判断模块1包括：
回路检测单元11，用于检测高压直流输出端的高压互锁回路的状态；
指令接收单元12，用于接收到车辆控制单元发送的主动放电控制指令；
***处理单元13，用于当所述回路检测单元11检测到高压直流输出端的高压互锁回路断开，或者所述指令接收单元12接收到车辆控制单元发送的主动放电控制指令时，驱动所述内部检测模块2。
需要说明的是，***主动放电条件为：双向车载充电机检测到高压直流输出端的高压互锁回路断开，或者所述双向车载充电机接收到车辆控制单元发送的主动放电控制指令。也就是说，只要回路检测单元11检测到目标状态或指令接收单元12接收到目标指令，即表示双向车载充电机满足***主动放电条件，则可驱动***处理单元13进行处理。
如图5所示，所述内部检测模块2包括：
开关检测单元21，用于检测PFC电路的开关器件的关闭状态；
母线检测单元22，用于检测PFC母线电容C1电压是否低于第一保护电压；
输入检测单元23，用于检测交流输入端电压是否在安全电压范围内；
内部处理单元24，用于当所述开关检测单元21检测到PFC电路的开关器件关闭、所述母线检测单元22检测到PFC母线电容C1电压低于第一保护电压且所述输入检测单元23检测到交流输入端电压在安全电压范围内时，驱动所述主动放电模块3。
需要说明的是，内部放电条件为：PFC电路的开关器件关闭、PFC母线电容电压低于第一保护电压且交流输入端电压在安全电压范围内。也就是说，只要当开关检测单元21、母线检测单元22及输入检测单元23同时检测到目标结果时，才能说明双向车载充电机满足内部放电条件，随即驱动内部处理单元24 进行处理。
因此，本发明结合放电条件的判断及控制，采用特殊的逻辑处理方式，实现了对高压直流输出端电容及整车高压母线的快速主动放电功能，极大的减小了对人员误触电的风险。
相应地，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述主动放电控制方法的步骤。同时，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述主动放电控制方法的步骤。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种双向车载充电机的主动放电控制方法，所述双向车载充电机包括交流输入端、PFC电路、PFC母线电容、变压器及高压直流输出端，其特征在于，所述主动放电控制方法包括：
S1，判断双向车载充电机是否满足***主动放电条件，判断为是时，进入步骤S2；
S2，检测双向车载充电机是否满足内部放电条件，判断为否时，返回步骤S1，判断为是时，进入步骤S3；
S3，开启反向传能流程以进行主动放电，并进入步骤S4；
S4，检测PFC母线电容电压是否高于预设的第一保护电压，判断为否时，进入步骤S5，判断为是时，停止主动放电并返回步骤S2；
S5，检测高压直流输出端电压是否低于预设的第二保护电压，判断为否时，返回步骤S3，判断为是时，停止主动放电并进入待机模式。
2.如权利要求1所述的主动放电控制方法，其特征在于，所述***主动放电条件为：所述双向车载充电机检测到高压直流输出端的高压互锁回路断开，或者所述双向车载充电机接收到车辆控制单元发送的主动放电控制指令。
3.如权利要求2所述的主动放电控制方法，其特征在于，所述车辆控制单元向所述双向车载充电机发送主动放电控制指令的步骤包括：车辆控制单元判定出整车需要进行主动放电且确认高压动力电池已断电，则发送主动放电控制指令至双向车载充电机。
4.如权利要求1所述的主动放电控制方法，其特征在于，所述内部放电条件为：PFC电路的开关器件关闭、PFC母线电容电压低于第一保护电压且交流输入端电压在安全电压范围内。
5.如权利要求1所述的主动放电控制方法，其特征在于，所述反向传能流程包括：对变压器的原边开关管及副边开关管进行发波，以将高压直流输出端电容存储的电量及整车高压母线电量反向传递至PFC母线电容上。
6.一种双向车载充电机，其特征在于，包括交流输入端、PFC电路、PFC母线电容、变压器、高压直流输出端及主动放电控制装置，所述主动放电控制装置包括***判断模块、内部检测模块、主动放电模块、第一检测模块及第二检测模块，其中：
所述***判断模块，用于判断双向车载充电机是否满足***主动放电条件，判断为是时，驱动所述内部检测模块；
所述内部检测模块，用于检测双向车载充电机是否满足内部放电条件，判断为否时，驱动所述***判断模块，判断为是时，驱动所述主动放电模块；
所述主动放电模块，用于开启反向传能流程以进行主动放电，并驱动所述第一检测模块；
所述第一检测模块，用于检测PFC母线电容电压是否高于预设的第一保护电压，判断为否时，驱动所述第二检测模块，判断为是时，停止主动放电并驱动所述内部检测模块；
所述第二检测模块，用于检测高压直流输出端电压是否低于预设的第二保护电压，判断为否时，驱动所述主动放电模块，判断为是时，停止主动放电并进入待机模式。
7.如权利要求6所述的主动放电控制装置，其特征在于，所述***判断模块包括：
回路检测单元，用于检测高压直流输出端的高压互锁回路的状态；
指令接收单元，用于接收到车辆控制单元发送的主动放电控制指令；
***处理单元，用于当所述回路检测单元检测到高压直流输出端的高压互锁回路断开，或者所述指令接收单元接收到车辆控制单元发送的主动放电控制指令时，驱动所述内部检测模块。
8.如权利要求6所述的主动放电控制装置，其特征在于，所述内部检测模块包括：
开关检测单元，用于检测PFC电路的开关器件的关闭状态；
母线检测单元，用于检测PFC母线电容电压是否低于第一保护电压；
输入检测单元，用于检测交流输入端电压是否在安全电压范围内；
内部处理单元，用于当所述开关检测单元检测到PFC电路的开关器件关闭、所述母线检测单元检测到PFC母线电容电压低于第一保护电压且所述输入检测单元检测到交流输入端电压在安全电压范围内时，驱动所述主动放电模块。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
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