双向车载充电机、车载电源系统、充电控制方法及汽车与流程

1.本发明涉及车辆领域，尤其涉及一种双向车载充电机、车载电源系统、充电控制方法及汽车。


背景技术：

2.随着新能源汽车的快速发展，新能源汽车的功能也越来越丰富，如电动汽车向外部提供电能输出的功能，主要分为电动车辆向负载供电(vehicle to load，v2l)如电磁炉、烧烤箱等交流负载；电动车辆向其他电动车提供电能(vehicle to vehicle，v2v)；电动车辆对外网提供电能(vehicle to grid，v2g)。
3.目前，由电动车辆向外部负责提供电能时是采用双向车载充电机(bidirectional on board charger，bobc)实现充电和逆变功能，并连接放电枪给外部提供交流电或者通过外部充电桩连接至bobc的慢充口，bobc内部的逆变模块将220v交流电转换成高压直流电给动力电池充电。通过连接放电枪为外部负载提供交流电的方案仅适用于车辆处于静置工况下，当汽车处于行驶状态时，其并不能使用放电枪为外部负载提供交流电。导致用户的体验感较低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术中的汽车处于行驶状态时，电动汽车无法为外部负载供电的问题。因此，本发明提供一种双向车载充电机、车载电源系统、充电控制方法及汽车，在车辆处于行驶状态时，电动车依旧能为外部负载供电，提升了用户的体验感。
5.为解决上述问题，本发明的实施方式公开了一种双向车载充电机，包括双向车载充电机本体，还包括：分线器；
6.所述分线器包括第一继电器和第二继电器，所述双向车载充电机本体的交流电接口分别与所述第一继电器和所述第二继电器连接，所述双向车载充电机本体的直流电接口与动力电池组连接；
7.所述第一继电器用于与第一充电接口连接以在车辆处于静置工况时与所述动力电池组接通以通过充电枪向外部负载供电；
8.所述第二继电器用于与第二充电接口连接以在所述车辆处于所述静置工况或行驶工况时向所述外部负载供电。
9.在本发明的一些实施例中，所述分线器还包括：绝缘垫，所述第一继电器和所述第二继电器固定于所述绝缘垫上。
10.在本发明的一些实施例中，所述第一继电器与所述第一充电接口之间，所述第二继电器与所述第二充电接口之间均采用高压交流接插件连接，所述双向车载充电机本体的直流电接口与所述动力电池组之间采用高压直流接插件连接。
11.在本发明的一些实施例中，所述高压交流接插件与所述将所述双向车载充电机本体引出的交流火线、零线和地线分别与所述第一充电接口和所述第二充电接口连接。
12.进一步地，本发明的实施方式公开了一种车载电源系统，包括：
13.动力电池组，所述动力电池组用于提供电能；
14.如以上任意一种所述的双向车载充电机，所述双向车载充电机的直流电接口与所述动力电池组连接；
15.第一充电接口和第二充电接口，所述第一充电接口用于分别与充电枪和所述双向车载充电机中的第一继电器连接，用于在车辆处于静置工况时为外部负载供电；
16.所述第二充电接口与所述双向车载充电机中的第二继电器连接，用于在所述车辆处于所述静置工况或行驶工况时为所述外部负载供电。
17.在本发明的一些实施例中，所述车载电源系统还包括：绝缘垫，所述第一继电器和所述第二继电器固定于所述绝缘垫上。
18.在本发明的一些实施例中，所述第一继电器与所述第一充电接口之间，所述第二继电器与所述第二充电接口之间均采用高压交流接插件连接，所述双向车载充电机的直流电接口与所述动力电池组之间采用高压直流接插件连接。
19.在本发明的一些实施例中，所述第二充电接口为三眼插座。
20.在本发明的一些实施例中，所述车载电源系统还包括：控制终端，所述控制终端与所述双向车载充电机连接，用于控制所述双向车载充电机为所述外部负载供电。
21.进一步地，本发明的实施方式公开了一种用于双向车载充电机的充电控制方法，基于以上任意一种所述的车载电源系统，包括：
22.在接收到放电指令后，唤醒所述双向车载充电机并监测所述双向车载充电机的状态，在所述双向车载充电机处于正常工作状态时，执行以下步骤：
23.识别所述车辆当前所处的工况；
24.若所述车辆处于静置工况，则控制所述双向车载充电机中的第一继电器和/或第二继电器导通以通过第一充电接口和/或第二充电接口对与所述放电指令对应的外部负载供电；
25.若所述车辆处于行驶工况，则控制所述双向车载充电机的第二继电器导通以通过第二充电接口对与所述放电指令对应的外部负载供电。
26.进一步地，本发明的实施方式公开了一种汽车，包括：如以上任意一种所述的车载电源系统。
27.本发明实施例提供一种双向车载充电机、车载电源系统、充电控制方法及汽车，双向车载充电机包括双向车载充电机本体和分线器，分线器内设置第一继电器和第二继电器，其中，第一继电器和第二继电器均接入到双向车载充电机本体的交流电接口，双向车载充电机本体的直流电接口与动力电池组连接，在车辆处于静置工况且第一继电器导通时，动力电池组通过第一充电接口和充电枪为外部负载供电，在车辆处于静置工况或行驶工况且第二继电器导通时，动力电池通过第二充电接口为外部负载供电。因此，采用本发明的技术方案，在车辆处于行驶状态时，电动车依旧能为外部负载供电，提升了用户的体验感。
28.本发明其他特征和相应的有益效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分有益效果从本发明说明书中的记载变的显而易见。
附图说明
29.图1(a)为本发明实施例公开的一种双向车载充电机的结构示意图；
30.图1(b)为本发明实施例公开的一种双向车载充电机的具体实现结构示意图；
31.图1(c)为本发明实施例公开的另一种双向车载充电机的具体实现结构示意图；
32.图2为本发明实施例公开的一种车载电源系统的结构示意图；
33.图3为本发明实施例公开的一种用于双向车载充电机的充电控制方法的流程示意图。
34.附图标记：
35.1：双向车载充电机；
36.10：双向车载充电机本体；
37.11：分线器；110：第一继电器；111：第二继电器；20：动力电池组；
38.112：第一充电接口；
39.113：第二充电接口；
40.114：绝缘垫。
具体实施方式
41.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较佳实施例一起介绍，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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
42.应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
43.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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.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的实施方式作进一步地详细描述。
47.请参见图1(a)、图1(b)和图1(c)，图1(a)为本发明实施例公开的一种双向车载充电机的结构示意图，图1(b)为本发明实施例公开的一种双向车载充电机的具体实现结构示意图，图1(c)为本发明实施例公开的另一种双向车载充电机的具体实现结构示意图；双向车载充电机1包括：双向车载充电机本体10，还包括：分线器11，分线器11包括：第一继电器110和第二继电器111，双向车载充电机本体10的交流电接口分别与第一继电器11和第二继电器111连接，双向车载充电机本体10的直流电接口与动力电池组20连接。
48.第一继电器110用于与第一充电接口112连接以在车辆处于静置工况时与动力电池组20接通以通过充电枪向外部负载供电。
49.第二继电器111用于与第二充电接口113连接以在车辆处于静置工况或行驶工况时向外部负载供电。
50.具体的，对于本发明实施例提供的分线器11，其可以作为一个独立的零部件与双向车载充电机本体10连接，也可以与双向车载充电机本体10呈一体结构构成新型的双向车载充电机。对于分线器11与双向车载充电机本体10呈分离的结构，如图1(b)所示的，在本发明的一些实施例中，第一继电器110与第一充电接口112之间，第二继电器111与第二充电接口113之间均采用高压交流接插件连接，双向车载充电机本体10的直流电接口与动力电池组之间采用高压直流接插件连接。
51.分线器11的壳体上具有三个高压交流接插件，一个低压接插件，三个高压交流接插件中的一个双向车载充电机本体的交流火线线束连接，将交流火线线束通过分线器11内部的第一继电器110和第二继电器111分为两条支路，本发明实施例中称为第一火线和第二火线，一个高压交流接插件与第一充电接口112(慢充口)连接，将交流电通过第一充电接口112及放电枪放电，最后一个高压交流接插件与第二充电接口113连接，在车辆行驶时，通过第二充电接口113实现放电功能。
52.在本发明的一些实施例中，分线器11还包括：绝缘垫114，第一继电器110和第二继电器111固定于绝缘垫114上。对于分线器11而言，其内部具有绝缘垫114，用来固定第一继电器110和第二继电器111，防止漏电到车上对人身安全造成影响。分线器11的内部的零线也被分为两条支路，地线接到分线器11的壳体上，第一继电器110和第二继电器111带有驱动线，与双向车载充电机本体10连接，以由双向车载充电机本体10驱动第一继电器110和第二继电器111。此外，第一继电器110和第二继电器111均带有电压采样线，由双向车载充电机本体10采样电压值，分线器11都需要与串联的双向车载充电机本体10检测高压互锁，用于检测高压交流接插件连接是否完好。
53.对于分线器11与双向车载充电机本体10呈一体的结构，如图1(c)所示的，双向车载充电机本体10的壳体上具有三个高压交流接插件，一个低压接插件，三个高压交流接插件中的一个第一充电接口112连接，并对接双向车载充电机本体10将双向车载充电机本体10的交流火线线束与第一充电接口112连接，将交流电通过第一充电接口112及放电枪放电，另一个高压交流接插件与第二充电接口113连接，并对接双向车载充电机本体10将双向车载充电机本体10的交流火线与第二充电接口113连接，通过第二充电接口113在车辆行驶时对外放电，最后一个高压直流接插件与动力电池组20连接。双向车载充电机本体10内部
设有第一继电器110和第二继电器111，双向车载充电机本体10内部的交流火线线束通过第一继电器110和第二继电器111分为两条支路，本发明实施例中称为第一火线和第二火线，零线通过连接点也分为两条支路，地线零线共用，地线接到双向车载充电机本体10壳体上，第一继电器110和第二继电器111带有驱动线，由双向车载充电机本体10驱动第一继电器110和第二继电器111。此外，第一继电器110和第二继电器111均带有电压采样线，由双向车载充电机本体10采样电压值，双向车载充电机本体10的三个高压交流接插件都需要检测高压互锁，用于检测高压交流接插件连接是否完好。
54.在本发明的一些实施例中，对于分线器11与双向车载充电机本体10呈一体的结构，第一继电器110与第一充电接口112之间，第二继电器111与第二充电接口113之间均采用高压交流接插件连接，双向车载充电机本体10的直流电接口与动力电池组之间采用高压直流接插件连接。
55.需要说明的是，本发明实施例中的双向车载充电机的内部还可以集成dcdc模块。
56.下面结合图2对本发明实施例公开的一种车载电源系统进行说明，图2为本发明实施例公开的一种车载电源系统的结构示意图，车载电源系统包括：动力电池组20，如以上图1(a)、图1(b)和图1(c)所提到的双向车载充电机1，双向车载充电机1的直流电接口与动力电池组20连接。
57.第一充电接口112和第二充电接口113，第一充电接口112用于分别与充电枪和双向车载充电机中的第一继电器110连接，用于在车辆处于静置工况时为外部负载供电。
58.第二充电接口113与双向车载充电机中的第二继电器111连接，用于在车辆处于静置工况或行驶工况时为外部负载供电。
59.在本发明的一些实施例中，车载电源系统还包括：绝缘垫(图中未示出)，第一继电器110和第二继电器111固定于绝缘垫上。
60.在本发明的一些实施例中，第一继电器110与第一充电接口112之间，第二继电器111与第二充电接口113之间均采用高压交流接插件连接，双向车载充电机本体10的直流电接口与动力电池组之间采用高压直流接插件连接。
61.在本发明的一些实施例中，第二充电接口113为三眼插座。
62.在本发明的一些实施例中，车载电源系统还包括：控制终端，具体可以为手机、平板等，控制终端(图中未示出)与双向车载充电机1连接，用于控制双向车载充电机1为外部负载供电。
63.下面结合图3对本发明实施例公开的一种用于双向车载充电机的充电控制方法进行说明，图3为本发明实施例公开的一种用于双向车载充电机的充电控制方法的流程示意图，基于以上提到的车载电源系统，第一继电器110处于常闭状态，第二继电器111处于常开状态，当车辆处于停止状态时，允许同时使用第二充电接口113和第一充电接口112放电，车辆处于行驶状态时，允许使用第二充电接口113放电，不允许使用第一充电接口112放电，此外，双向车载充电机还设置有放电功率保护阈值(设置限流保护器件，如保险丝、熔断器等)，避免逆变输出功率过大导致烧坏双向车载充电机，用于双向车载充电机的充电控制方法包括：
64.s30：在接收到放电指令后，唤醒双向车载充电机并监测双向车载充电机的状态，在双向车载充电机处于正常工作状态时，进入s31。
65.放电指令可以为用户通过控制终端或者电动车辆的具有人机交互功能的车载显示屏，用户可以通过控制终端和车载显示屏设置供电模式(v2l、v2v或v2g)发出的放电模式请求、放电荷电状态请求，开始放电请求等。控制终端和车载显示屏可以通过车辆的网关控制器与整车的电源管理系统连接，具体通讯协议可以为can总线。
66.s31：识别车辆当前所处的工况。若车辆处于静置工况，进入s32，若车辆处于行驶工况，进入s33。
67.车辆所处的工况包括：静止工况和行驶工况。
68.s32：控制双向车载充电机中的第一继电器和/或第二继电器导通以通过第一充电接口和/或第二充电接口对与放电指令对应的外部负载供电。
69.具体的，在电源管理系统控制第一继电器和/或第二继电器导通以通过第一充电接口和/或第二充电接口对与放电指令对应的外部负载供电之前，可以对双向车载充电机进行故障检测，如双向车载充电机是否处于唤醒状态，双向车载充电机的工作电流是否异常等。在双向车载充电机检测无故障之后，进入放电状态准备，电源管理系统向双向车载充电机发出放电电流值，放电模式(如对外部负载放电、对其他电动车放电或者对电网提供电能)，双向车载充电机接收到电源管理系统发出的以上信息后，首先缓启电路，闭合第一继电器和/或第二继电器，检测第一继电器和/或第二继电器是否出现粘连或无法吸合的故障，在第一继电器和/或第二继电器无故障时，则控制第一继电器和第二继电器同时处于吸和状态，通过第一充电接口和第二充电接口对负载供电，或者控制第一继电器或第二继电器中的任意一个处于吸和状态，通过第一充电接口或第二充电接口对负载供电。
70.s33：控制双向车载充电机的第二继电器导通以通过第二充电接口对与放电指令对应的外部负载供电。
71.此外，本发明实施例还公开了一种汽车，包括如以上提到的车载电源系统。
72.本发明实施例提供的一种双向车载充电机、车载电源系统、充电控制方法及汽车，具有以下有益效果：
73.双向车载充电机包括双向车载充电机本体和分线器，分线器内设置第一继电器和第二继电器，其中，第一继电器和第二继电器均接入到双向车载充电机本体的交流电接口，双向车载充电机本体的直流电接口与动力电池组连接，在车辆处于静置工况且第一继电器导通时，动力电池组通过第一充电接口和充电枪为外部负载供电，在车辆处于静置工况或行驶工况且第二继电器导通时，动力电池通过第二充电接口为外部负载供电。因此，采用本发明的技术方案，在车辆处于行驶状态时，电动车依旧能为外部负载供电，提升了用户的体验感。
74.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。