一体式交流快充驱充控制器及增程式电动汽车

摘要

本申请涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种一体式交流快充驱充控制器及增程式电动汽车，其中，一体式交流快充驱充控制器包括：电流转换模块、电压转换模块和控制模块，电流转换模块用于在驱充控制器处于充电工况和于充电工况时进行电流转换，电压转换模块用于在驱充控制器处于充电工况和于充电工况时分别降压和升压，控制模块，用于在接收到驱动指令后，控制驱充控制器进入驱动工况，驱动电流转换模块和电压转换模块执行驱动动作，在接收到充电指令后，控制驱充控制器进入充电工况，驱动电流转换模块和电压转换模块执行充电动作。由此，解决了相关技术中电机控制器和车载充电机相互独立，增加整车的硬件成本及布置空间等问题。

说明书

技术领域

本申请涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种一体式交流快充驱充控制器及增程式电动汽车。

背景技术

增程式电动汽车包括电机和发动机，在动力电池电量充足时，动力电池驱动电机，提供整车驱动功率需求，此时发动机不参与工作；当电池电量消耗到一定程度时，发动机启动，发动机为电池提供能量对动力电池进行充电；当电池电量充足时，发动机又停止工作，由电池驱动电机，提供整车驱动。

其中，电机控制器和车载充电机是整个增程式电动汽车的电能转换核心部件，然而，相关技术中电机控制器和车载充电机通常为相互独立的器件，大大增加了增程式电动汽车的硬件成本及布置空间。

发明内容

本申请提供一种一体式交流快充驱充控制器及增程式电动汽车，以解决相关技术中电机控制器和车载充电机相互独立，增加整车的硬件成本及布置空间等问题。

本申请第一方面实施例提供一种增程式电动汽车的一体式交流快充驱充控制器，包括：电流转换模块，用于在驱充控制器处于充电工况时，将外部交流电转换为直流电，在所述驱充控制器处于驱动工况时，将动力电池输出的直流电转换为三相交流电；电压转换模块，用于在驱充控制器处于充电工况时，将所述电流转换模块转换的直流电的电压降压至第一预设电压，利用所述第一预设电压的直流电对所述动力电池进行充电，在所述驱充控制器处于驱动工况时，将所述动力电池输出的直流电的电压升压至第二预设电压；控制模块，用于在接收到驱动指令后，控制所述驱充控制器进入所述驱动工况，驱动所述电流转换模块和所述电压转换模块执行驱动动作，在接收到充电指令后，控制所述驱充控制器进入充电工况，驱动所述电流转换模块和所述电压转换模块执行充电动作。

进一步地，还包括：第一开关，所述第一开关的一端与电机相连，所述第一开关的另一端与所述控制模块相连，其中，所述控制模块用于在接收到驱动指令后，控制所述第一开关闭合，并利用所述电流转换模块转换的三相交流电驱动所述电机工作。

进一步地，还包括：第二开关，所述第二开关的一端与交流充电口相连，所述第二开关的另一端与所述控制模块相连，其中，所述控制模块用于在接收到充电指令后，控制所述第二开关闭合，并利用所述交流充电口接收所述外部交流电。

可选地，所述电流转换模块可以为PFC模块。

可选地，所述电压转换模块可以为双向DC模块。

本申请第二方面实施例提供一种增程式电动汽车，包括：包括上述实施例所述的增程式电动汽车的一体式交流快充驱充控制器。

由此，本申请至少具有如下有益效果：

通过电子器件的复用实现电机的驱动控制与动力电池的充电，可以集成电机控制器的驱动功能和车载充电机的充电功能，实现了电机控制器和车载充电机的集成化和小型化，节约整车的硬件成本及布置空间。由此，解决了相关技术中电机控制器和车载充电机相互独立，增加整车的硬件成本及布置空间等技术问题。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请实施例提供的增程式电动汽车的一体式交流快充驱充控制器的方框示意图；

图2为根据本申请实施例提供的增程式电动汽车的一体式交流快充驱充控制器的结构示意图；

图3为根据本申请实施例提供的增程式电动汽车的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

随着纯电动汽车销量快速增长，同时其续航里程不足，充电设施等不完善的问题也进一步凸显。新能源汽车呈现多元化的发展趋势，增程式电动汽车凭借其自身的优势和特点，符合当前的市场需求，成为目前新能源汽车市场的一股新势力。

在纯电动汽车基础的上增设一套增程器(发动机与发电机的组合)，即增程式电动汽车，解决了续航不足、里程焦虑问题；同时车载电池维持一定的电量，在增程式电动汽车燃料不足的情况下，以保证能纯电驱动行驶至加油站等地方补充燃料，这就需要在电动汽车上增设一套车载充电系统。特别是以MCU(Motor Control Unit，电机控制器)和OBC(OnBoard Charge，车载充电机)作为整个增程式电动汽车的电能转换核心部件，需要小型化、集成化。

根据不同的使用环境，增程式电动汽车的工作模式可以包括纯电模式和增程模式，无论是在哪一种模式下，其车轮驱动力均由电机独立提供，发动机不直接参与动力驱动，只是为动力电池补充电能。在有充电条件的情况下，优先使用动力电池组供电，在电池电量SOC降低至一定的设定阀值时，增程器开始工作，并启动增程模式，给动力电池充电，提供动力源驱动汽车行驶。

相关技术中，增程式电动车还设置有车载充电系统，比如OBC，OBC可以进行交流慢充，其中，OBC为单体式，一般的功率在3.3Kw/6.6Kw/7.2Kw/12Kw，充电效率低，充电时间长，无法解决充电效率问题。而MCU和OBC是相互独立的产品，MCU内的IGBT等作为核心关键器件，在充电状态下一般都无法利用，无法充分利用MCU逆变器和各元器件，同时充电设备是通过直流快充桩功率转换而来，大大提升充电成本。

为此，本申请实施例将交流快充功能与增程式电动汽车集成在一起，在增程式电动汽车动力电池电量不足、燃油不足或车辆不使用的情况下，可以及时通过外部电源给动力电池组充电，通过MCU和OBC集成一体实现动力电池交流快充功能。

下面参考附图描述本申请实施例的增程式电动汽车的一体式交流快充驱充控制器及增程式电动汽车。针对上述背景技术中心提到的相关技术中电机控制器和车载充电机相互独立，增加整车的硬件成本及布置空间的问题，本申请提供了一种增程式电动汽车的驱充控制器，在该驱充控制器中，通过电子器件的复用实现电机的驱动控制与动力电池的充电，可以集成电机控制器的驱动功能和车载充电机的充电功能，实现了电机控制器和车载充电机的集成化和小型化，节约整车的硬件成本及布置空间。由此，解决了相关技术中电机控制器和车载充电机相互独立，增加整车的硬件成本及布置空间等技术问题。

具体而言，图1为本申请实施例所提供的一种增程式电动汽车的一体式交流快充驱充控制器的方框示意图。

如图1所示，该增程式电动汽车的一体式交流快充驱充控制器10包括：电流转换模块11、电压转换模块12和控制模块13。

其中，电流转换模块11用于在驱充控制器10处于充电工况时，将外部交流电转换为直流电，在驱充控制器10处于驱动工况时，将动力电池输出的直流电转换为三相交流电；电压转换模块12用于在驱充控制器10处于充电工况时，将电流转换模块11转换的直流电的电压降压至第一预设电压，利用第一预设电压的直流电对动力电池进行充电，在驱充控制器10处于驱动工况时，将动力电池输出的直流电的电压升压至第二预设电压；控制模块13用于在接收到驱动指令后，控制驱充控制器10进入驱动工况，驱动电流转换模块11和电压转换模块12执行驱动动作，在接收到充电指令后，控制驱充控制器10进入充电工况，驱动电流转换模块11和电压转换模块12执行充电动作。

其中，第二预设电压大于第一预设电压，第一预设电压可以根据动力电池的充电电压确定，第二预设电压可以根据电机的驱动电压确定。

可以理解的是，驱充控制器10可以实现增程式电动汽车交流快充与电机驱动功能，根据增程式电动汽车端的输入信号，控制电流转换模块11和电压转换模块12，电压转换模块12是将交流电转换成直流电，电流转换模块11用于调整电压转换模块12的电压，适配电动汽车的动力电池的需求；并在驱动时，复用电流转换模块11和电压转换模块12将动力电池输出的直流电转换为三相交流电，以驱动电机工作。

在本实施例中，电流转换模块11可以为双向DC模块，电压转换模块12可以为PFC模块，对此不作具体限定。其中，电流转换模块11和电压转换模块12中包括IGBT等电子元器件，本申请实施例通过复用IGBT等电子元器件实现MCU中集成交流充电功能，即驱充控制器10也可以理解为具有交流充电功能的MCU，无需OBC即可实现充电，可以节省整个OBC车载充电硬件，可以对增程式电动车进行大功率充电，加大充电的电量输入，提高了充电速度，并且适合增程式电动汽车的应用，不仅缩短了充电时间，而且可以将充电过程便捷化，满足用户的使用需求，节约充电时间，提升充电效率。

在本实施例中，如图2所示，驱充控制器10还包括：第一开关K1和第二开关K2。其中，第一开关K1和第二开关K2均可以为继电器。

具体地，第一开关K1的一端与电机相连，第一开关K1的另一端与控制模块13相连，控制模块13用于在接收到驱动指令后，控制第一开关K1闭合，并利用电流转换模块11转换的三相交流电驱动电机工作；第二开关K2的一端与交流充电口相连，第二开关K2的另一端与控制模块13相连，控制模块13用于在接收到充电指令后，控制第二开关K2闭合，并利用交流充电口接收外部交流电。

下面将结合2对驱充控制器10的控制方式进行阐述，具体如下：

当驱充控制器10处于充电模式时，外部交流电源通过交流充电接口与车辆连接，电能由三相交流转化成电动汽车需求的高压直流，通过动力电缆向动力电池输入电能。具体充电流程如下：将电动汽车与充电枪连接时，充电枪信号传入驱充控制器10，控制模块13控制第一开关K1断开，在进行故障自检后确认无故障后，驱动闭合第二开关K2；然后根据BMS(Battery Management System，电池管理系统)和VCU的充电指令，控制模块13控制电流转换模块11和电压转换模块12实时控制完成交流电的升压、直流转化和直流电的电压电流控制，对动力电池进行充电。

当驱充控制器10处于驱动模式时，驱充控制器10的控制模块13控制第二开关K2断开、第一开关K1闭合，在进行故障自检后确认无故障后以及整车无故障后，将动力电池的电能通过该系统的电流转换模块11和电压转换模块12转化成三相交流电，驱动电机工作，车辆运动。

由此，本申请实施例将MCU与OBC集成一体，可以在动力电池电量不足的情况下，借助电网通过交流电快速给动力电池充电，并至少具有如下有益效果：(1)本申请实施例将MCU和OBC二合一，节省了整个OBC车载充电硬件，利用MCU逆变器的工作原理反向为动力电池充电；(2)MCU所用IGBT的耐电流、耐电压能力比OBC所用的MOS管要高，因此采用MCU可以给动力电池进行大功率充电；(3)MCU和OBC深度融合，复用IGBT、电压电流等传感器，节约产品成本；(4)兼容三相交流充电、单相交流充电，拓宽充电产品适用范围。

根据本申请实施例提出的增程式电动汽车的一体式交流快充驱充控制器，通过电子器件的复用实现电机的驱动控制与动力电池的充电，可以集成电机控制器的驱动功能和车载充电机的充电功能，实现了电机控制器和车载充电机的集成化和小型化，节约整车的硬件成本及布置空间。

其次参照附图描述根据本申请实施例提出的增程式电动汽车。

图3是本申请实施例的增程式电动汽车的结构示意图。

如图3所示，该增程式电动汽车100包括：上述实施例的一体式交流快充驱充控制器10、发动机与发电机组成的增程器20、驱动电机30、高压盒40、动力电池50、电机60、油箱70和集成式后驱桥80等。

具体而言，增程式电动汽车100中设置有动力电池50与电机60、增程器20和驱充控制器10，可以利用电网进行快充充电，因此增程式电动汽车100可以优先使用电能驱动车辆行驶，降低用车成本；并且在需要额外动力补充时，开启发电机组，并使得发动机工作于最佳工作点，带动发电机工作，输出的机械能通过功率转换器，传送到电机60或动力电池50，充分发挥其优势。

为了充分利用电能，合理分配功率，使发电机和发动机处于高效区间，增程式电动汽车工作模式可以包括纯电驱动模式、增程器与动力电池共同驱动模式、增程器驱动且充电模式、增程器充电模式。

(1)增程器20的启停控制分为自动和强制启动两种形式：

自动启动：在动力电池50电量充足情况下，动力电池50输出电能，驱动电机带动车辆行驶，此时以纯电模式行驶，增程器20不启动；当动力电池50电量达到保护阀值时，增程器启动，此时增程器满足整车的请求功率，为动力电池50和整车负载提供能量同时驱动整车前行；当驾驶员请求较大功率时，如急加速，该功率已经超过了电池所能提供的驱动功率，此时增程器20自动请求启动，来满足驾驶的动力性；

强制启动：增程器20可以满足不同的驾驶习惯及场景，驾驶员强制请求增程器20启动，此时增程器20给动力电池50充电，满足整车负载需求。

(2)增程器20的停机分为自动和强制停机两种形式：

自动停机：当动力电池50电量达到停机阀值时，增程器20停机；停机阀值和启动阀值之间设置一定的裕量，避免增程器20频繁启动、导致燃油利用率的下降的缺陷；

强制停机：当增程器20工作满足了驾驶需求，可以强制给增程器20停机信号；强制启动或停机可以手动按钮控制，实现良好的人机交互。

需要说明的是，前述对增程式电动汽车的驱充控制器实施例的解释说明也适用于该实施例的增程式电动汽车，此处不再赘述。

根据本申请实施例提出的增程式电动汽车，由于设置有上述实施例的一体式交流快充驱充控制器，因此可以集成电机控制器的驱动功能和车载充电机的充电功能，实现了电机控制器和车载充电机的集成化和小型化，节约整车的硬件成本及布置空间。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。