车载充电装置的检测方法、车载充电系统和新能源汽车与流程

1.本公开涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车载充电装置的检测方法、车载充电系统和新能源汽车。


背景技术：

2.目前的车载充电设备通常包括obc(on board charger，车载充电器)模块，该obc模块通常用于在车辆充电过程中为车辆中的动力电池充电。
3.随着新能源汽车越来越多，且车主要求充电时长越来越短，因此，车载充电器中的器件故障的可能性随着增大。在车载充电器中的器件故障的情况下，继续执行充电操作，则会存在充电安全问题。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种车载充电装置的检测方法，以实现充电前车载充电装置的主动检测，避免故障器件引起电起火，充电无法响应等问题，既提升了充电安全性，也提升了用户使用体验度。
5.本公开进一步地提出了一种车载充电系统。
6.本公开进一步提出了一种新能源汽车。
7.本公开的一种车载充电装置的检测方法，该车载充电装置包括依次连接的交流端子组件、预充模块和功率因素校正模块，第一采样单元设置于交流端子组件和预充模块之间，第二采样单元设置于预充模块与功率因数校正模块之间，预充模块包括至少一个预充继电器。
8.该车载充电装置的检测方法包括：
9.判断与交流端子组件连接的交流端口是否接入交流电源；
10.当判定交流端口接入交流电源时，控制预充继电器处于断开状态，且控制功率因素校正模块，以预充母线电容；
11.获取第一采样单元的第一电压值，第二采样单元的第二电压值，以及母线电容的第三电压值；
12.根据第一电压值与第二电压值的比较结果确定预充继电器是否烧结，和根据第三电压值与预设电压阈值的比较结果确定功率因数校正模块是否正常。
13.本公开的一种车载充电系统，其包括车载充电装置和控制器，车载充电装置受控于控制器，以执行上述的车载充电装置的检测方法。
14.本公开的一种新能源汽车，其包括上述的车载充电系统。
15.相比相关技术，当判定与交流端子组件连接的交流端口接入交流电源时，首先，控制预充模块和功率因素校正模块进行母线电容的预充，其次，获取采样单元的电压值以及母线电容的电压值，最后，通过预充模块的前后两个采样单元的电压值比较结果确定预充继电器是否烧结，以及通过母线电容的电压值与预设电压阈值的比较结果确定功率因数校
正模块中的开关管是否存在故障。因此，本案在检测到接入交流电源时，第一时间进行预充模块和功率因数校正模块的故障检测，避免了故障器件导致电起火等现象的发生，从而提升了充电安全性。此外，通过预充模块两端采样单元的电压值的比较结果快速确认预充继电器是否烧结，从而提升了检测速率；此外，本案通过母线电容的电压值与预设电压阈值的比较结果快速确认功率因素校正模块是否存在故障，从而进一步提升了检测速率。
16.本发明的附加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，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1是根据本发明实施例的车载充电装置的单相交流充电的拓扑图；
19.图2是根据本发明实施例的车载充电装置的三相/单相交流充电的拓扑图；
20.图3是根据本发明实施例的车载充电装置的检测方法的第一个实施例的流程示意图；
21.图4是根据本发明实施例的车载充电装置的检测方法中高频桥臂检测的流程示意图；
22.图5是根据本发明实施例的车载充电装置的检测方法的第二个实施例的流程示意图；
23.图6是根据本发明实施例的车载充电装置的检测方法的第三个实施例的流程示意图；
24.图7是根据本发明实施例的车载充电装置的检测方法的第四个实施例的流程示意图。
具体实施方式
25.下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
26.本公开实施例的车载充电装置的检测方法应用于车载充电装置，该车载充电装置可以为应用单相交流充电拓扑的充电装置，也可以为应用三相交流充电拓扑的充电装置。
27.如图1所示，应用单相交流充电拓扑的车载充电装置包括交流端子组件1、滤波器2、预充模块3、功率因数校正模块4、第一dc-dc模块5和第二dc-dc模块6，其中，功率因数校正模块4包括依次连接的电感、高频桥臂(q1 q2)，工频桥臂(q7 q8)和母线电容c1，第一dc-dc模块5包括依次连接的第一变换单元(q9-q12)、第一变压器和第二变换单元(q13-q16)，第二dc-dc模块6包括依次连接的第三变换单元(q17-q20)、第二变压器和第四变换单元(q21 q22)。
28.在本实施例中，交流端子组件1第一端外接电源，交流端子组件1的第二端与滤波器2的第一端连接，滤波器2的第二端与预充模块3的第一端连接，滤波器2的第二端与预充模块3的第一端之间设置第一次采样单元(ua1)，预充模块3的第二端与电感的第一端连接，预充模块3的第二端与电感的第一端之间设置第二采样单元(ua)，电感的第二端与高频桥
臂(q1 q2)的中点连接，高频桥臂(q1 q2)的第一端、工频桥臂(q7 q8)的第一端和母线电容c1的第一端共接形成第一汇流端；高频桥臂(q1 q2)的第二端，工频桥臂(q7 q8)的第二端和母线电容c1的第二端共接形成第二汇流端，滤波器2的第三端与工频桥臂(q7 q8)的中点连接，第一变换单元(q9-q12)的第一端分别与第一汇流端，第二汇流端连接，第一变换单元(q9-q12)的第二端与第一变压器的第一端连接，第一变压器的第二端与第二变换单元(q13-q16)的第一端连接，第二变换单元(q13-q16)的第二端与动力电池连接，第三变换单元(q17-q20)的第一端设置于动力电池与第二变换单元(q13-q16)的第二端之间，第三变换单元(q17-q20)的第二端与第二变压器的第一端连接，第二变压器的第二端与第四变换单元(q21 q22)的第一端连接，第四变换单元(q21 q22)的第二端与蓄电池连接。
29.如图2所示，应用三相交流充电拓扑的车载充电装置包括交流端子组件1、滤波器2、预充模块3、功率因数校正模块4、第一dc-dc模块5和第二dc-dc模块6，其中，预充模块3包括第一预充单元(s1 r1)，第二预充单元(s2 r2)以及第三预充单元(s3 r3)，功率因数校正模块4包括依次连接的电感单元、高频桥臂单元，工频桥臂和母线电容，电感单元包括第一电感、第二电感和第三电感，高频桥臂单元包括第一相高频桥臂，第二相高频桥臂和第三相高频桥臂；第一dc-dc模块5包括依次连接的第一变换单元、第一变压器和第二变换单元，第二dc-dc模块6包括依次连接的第三变换单元、第二变压器和第四变换单元。
30.在本实施例中，交流端子组件1第一端外接电源，交流端子组件1的第二端与滤波器2的第一端连接，滤波器2的第二端分别与第一预充单元(s1 r1)的第一端、第二预充单元(s2 r2)的第一端，第三预充单元(s3 r3)的第一端连接，滤波器2的第二端与第一预充单元(s1 r1)的第一端之间设置一个第一采样点(ua1)，滤波器2的第二端与第二预充单元(s2 r2)的第一端之间设置一个第一采样点(ub1)，滤波器2的第二端与第三预充单元(s3 r3)的第一端之间设置一个第一采样点(uc1)。
31.第一预充单元(s1 r1)的第二端与第一电感的第一端连接，第二预充单元(s2 r2)的第二端与第二电感的第一端连接，第三预充单元(s3 r3)的第二端与第三电感的第一端连接，第一预充单元(s1 r1)与第一电感的第一端之间设置一个第二采样点(ua)，第二预充单元(s2 r2)与第二电感的第一端之间设置一个第二采样点(ub)，第三预充单元(s3 r3)与第三电感的第一端之间设置一个第二采样点(uc)。
32.第一电感的第二端与第一相高频桥臂(q1 q2)的中点连接，第二电感的第二端与第二相高频桥臂(q3 q4)的中点连接，第三电感的第二端与第三相高频桥臂(q5 q6)的中点连接，第一相高频桥臂(q1 q2)的第一端，第二相高频桥臂(q3 q4)的第一端，第三相高频桥臂(q5 q6)的第一端，工频桥臂的(q7 q8)第一端和母线电容c1的第一端共接形成第一汇流端；第一相高频桥臂(q1 q2)的第二端，第二相高频桥臂(q3 q4)的第二端，第三相高频桥臂(q5 q6)的第二端，工频桥臂(q7 q8)的第二端和母线电容c1的第二端共接形成第二汇流端；滤波器2的第三端与工频桥臂(q7 q8)的中点连接；
33.第一变换单元(q9-q12)的第一端分别与第一汇流端，第二汇流端连接，第一变换单元(q9-q12)的第二端与第一变压器的第一端连接，第一变压器的第二端与第二变换单元(q13-q16)的第一端连接，第二变换单元(q13-q16)的第二端与动力电池连接；
34.第三变换单元(q17-q20)的第一端设置于动力电池与第二变换单元(q13-q16)的第二端之间，第三变换单元(q17-q20)的第二端与第二变压器的第一端连接，第二变压器的
第二端与第四变换单元(q21 q22)的第一端连接，第四变换单元(q21 q22)的第二端与蓄电池连接。
35.上述实施例已经描述清楚车载充电装置的检测方法应用的车载充电装置的具体结构，下面基于上述的车载充电装置详细描述车载充电装置的检测方法。
36.下面参考图3-图7描述本公开实施例的车载充电装置的检测方法。
37.如图3所示，该车载充电装置的检测方法包括：
38.s1，判断与交流端子组件连接的交流端口是否接入交流电源；当判定交流端口接入交流电源时，执行步骤s2。
39.在本实施例中，判断是否接入交流电源的方式有多种，示例性地，判断是否检测到充电枪插入充电口，当检测到充电枪插入充电口时，则判定接入交流电源，当未检测充电枪插入充电口时，则判定未接入交流电源。为此，其他实现接入交流电源的判断形式均在本案的保护范围以内。
40.此外，在本实施例中，当判定未接入交流电源时，既可以不做处理，也可以执行后续实施例描述的检测操作。
41.s2，控制预充继电器处于断开状态，且控制功率因素校正模块，以预充母线电容。
42.在本实施例中，控制预充继电器处于断开状态，且按照预设占空比控制高频桥臂，以实现对母线电容的预充。
43.s3，获取第一采样单元的第一电压值，第二采样单元的第二电压值，以及母线电容的第三电压值。
44.s4，根据第一电压值与第二电压值的比较结果确定预充继电器是否烧结，和根据第三电压值与预设电压阈值的比较结果确定功率因数校正模块是否正常。
45.需要说明的时，判断预充继电器是否烧结，和判断功率因数校正模块是否正常这两个步骤无先后顺序。其中，当判定预充继电器烧结时，则无需继续进行与该烧结的预充继电器对应的高频桥臂的异常判断。与此同时，当判断高频桥臂异常时，则无需继续进行与异常高频桥臂对应的预充继电器的是否烧结的判断。
46.相比相关技术，当判定与交流端子组件连接的交流端口接入交流电源时，首先，控制预充模块和功率因素校正模块进行母线电容的预充，其次，获取采样单元的电压值以及母线电容的电压值，最后，通过预充模块的前后两个采样单元的电压值比较结果确定预充继电器是否烧结，以及通过母线电容的电压值与预设电压阈值的比较结果确定功率因数校正模块中的开关管是否存在故障。因此，本案在检测到接入交流电源时，第一时间进行预充模块和功率因数校正模块的故障检测，避免了故障器件导致电起火等现象的发生，从而提升了充电安全性。此外，通过预充模块两端采样单元的电压值的比较结果快速确认预充继电器是否烧结，从而提升了检测速率；此外，本案通过母线电容的电压值与预设电压阈值的比较结果快速确认功率因素校正模块是否存在故障，从而进一步提升了检测速率。
47.在本实施例的基础上，其他实施例中，根据第一电压值与第二电压值的比较结果确定预充继电器是否烧结的步骤，具体包括：
48.判断第一电压值是否大于第二电压值，若第一电压值＞第二电压值，则确认预充继电器未烧结，否则，则确认预充继电器烧结，且确认与预充继电器对应的预充单元异常。
49.在本实施例的基础上，其他实施例中，根据第三电压值与预设电压阈值的比较结
果确定功率因数校正模块是否正常的步骤，参见图4，具体包括：
50.s40，判断高频桥臂单元的桥臂数目是否≥2。当判定高频桥臂单元的桥臂数目＝1时，执行步骤s41；当判定高频桥臂单元的桥臂数目≥2，执行步骤s42。
51.s41判断第三电压值是否超过预设电压阈值，若第三电压值超过预设电压阈值，则确认高频桥臂正常，否则，则确认高频桥臂异常。
52.s42，按照预设占空比逐相控制高频桥臂，并获取逐相控制时母线电容的第四电压值，判断第四电压值是否超过预设电压阈值，若第四电压值超过预设电压阈值，则确认导通相高频桥臂正常，否则，则确认导通相高频桥臂异常。
53.本实施例在判定存在多相高频桥臂，逐相控制高频桥臂，从而逐相进行高频桥臂和与该高频桥臂连接的预充单元的异常的检测，进而精准定位异常桥臂和异常预充模块，既提升了异常检测的精准度，也为后续快速维修或维护提供了数据依据。
54.在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图5，步骤s4之后还包括：
55.s10，获取预充继电器未烧结，且与未烧结的预充继电器对应的高频桥臂未故障的数量。当预充继电器未烧结，且与未烧结预充继电器对应的高频桥臂未故障的数量≤2时，执行步骤s11；当预充继电器未烧结，且与未烧结预充继电器对应的高频桥臂未故障的数量≥3时，则执行步骤s12；当预充继电器未烧结，且与未烧结预充继电器对应的高频桥臂未故障的数量＝0时，则执行步骤s13。
56.s11，则控制功率因数校正模块、第一dc-dc模块和第二dc-dc模块，进行单相交流充电；
57.s12，则控制功率因数校正模块、第一dc-dc模块和第二dc-dc模块，进行三相交流充电；
58.s13，禁止进行单相交流充电，并发出故障提醒信息至外部。
59.本实施例根据预充继电器未烧结，且与未烧结的预充继电器对应的高频桥臂未故障的数量确定不同的执行策略，以满足用户不同的充电需求，从而提升了用户使用体验度。
60.为了详细说明本实施例的技术方案，以下面两个具体实施例为示例，进行示例性说明。
61.1、单相交流充电拓扑的车载充电装置
62.当根据第一电压值与第二电压值的比较结果确定预充继电器是否烧结，和根据第三电压值与预设电压阈值的比较结果确定功率因数校正模块是否正常步骤之后，还包括：
63.s20，当预充继电器烧结，或高频桥臂故障时，禁止进行单相交流充电，并发出故障提醒信息至外部。
64.需要说明的是，本实施例可以将故障提醒信息发送至车主的移动终端，也可以将故障提醒信息输出至车载终端。
65.s21，当预充继电器未烧结，且高频桥臂未故障时，则控制功率因数校正模块、第一dc-dc模块和第二dc-dc模块，进行单相交流充电。
66.本实施例在预充继电器烧结，或高频桥臂故障时，禁止进行单相交流充电，避免了应用故障器件进行充电操作而产生电起火，从而提升了充电安全性。此外，当预充继电器烧结，或高频桥臂故障时，及时反馈故障提醒信息至外部，以供车主及时获知，从而提升了用户使用体验度。
67.2、三相交流充电拓扑的车载充电装置
68.根据所述第一电压值与所述第二电压值的比较结果确定所述预充继电器是否烧结，和根据所述第三电压值与预设电压阈值的比较结果确定所述功率因数校正模块是否正常的步骤，包括：
69.s30，按照预设占空比逐相控制高频桥臂，并获取逐相控制时第一采样单元的第一电压值，第二采样单元的第二电压值，以及母线电容的第三电压值。
70.s31，根据第一电压值与第二电压值的比较结果确定预充继电器是否烧结，和根据第三电压值与预设电压阈值的比较结果确定功率因数校正模块是否正常。
71.s32，获取预充继电器未烧结，且与未烧结的预充继电器对应的高频桥臂未故障的数量；当预充继电器未烧结，且与未烧结预充继电器对应的高频桥臂未故障的数量≤2时，执行步骤s33，当预充继电器未烧结，且与未烧结预充继电器对应的高频桥臂未故障的数量＝3时，执行步骤s34，当预充继电器未烧结，且与未烧结预充继电器对应的高频桥臂未故障的数量＝0时，执行步骤s35。
72.s33，当预充继电器未烧结，且与未烧结预充继电器对应的高频桥臂未故障的数量≤2时，则控制功率因数校正模块、第一dc-dc模块和第二dc-dc模块，进行单相交流充电。
73.需要说明的时，当预充继电器未烧结，且与未烧结预充继电器对应的高频桥臂未故障的数量＝2时，则可以第一时间段内，采用第一预充单元和第一高频桥臂进行单相充电，在第二时间段内，采用第二预充单元和第二高频桥臂进行单相充电，从而避免某一个预充单元和一个高频桥臂长时间处于工作状态，以致该高频桥臂的使用寿命缩短，进而影响车载充电器的使用寿命。
74.s34，当预充继电器未烧结，且与未烧结预充继电器对应的高频桥臂未故障的数量＝3时，则控制功率因数校正模块、第一dc-dc模块和第二dc-dc模块，进行三相交流充电。
75.s35，当预充继电器未烧结，且与未烧结预充继电器对应的高频桥臂未故障的数量＝0时，禁止进行单相交流充电，并发出故障提醒信息至外部。
76.本实施例当预充继电器未烧结，且与未烧结预充继电器对应的高频桥臂未故障的数量＝3时，执行三相充电，提升了充电效率。此外，本实施例当预充继电器未烧结，且与未烧结预充继电器对应的高频桥臂未故障的数量≤2时，执行单相充电，以满足车主的充电需求，避免了存在可用高频桥臂时，无法继续充电的情况发生，进而导致车主无法自主将车行驶至维修点，以致降低用户使用体验度。
77.在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图6，步骤s4之后，还包括：
78.s40，存储异常的预充单元和/或异常相的高频桥臂的异常信息。
79.s41，当再次检测到接入交流电源时，不响应检测与所述异常信息对应的预充单元和/或高频桥臂。
80.本实施例检测完成之后，自动存在异常信息，并在下一次执行充电操作时，不再检测异常信息对应的预充单元和/或高频桥臂，从而提升了检测速率。
81.在本实施例的基础上，其他实施例中，参见图7，步骤s4之后，当判定所述交流端口未接入交流电源时，执行步骤s50。
82.s50，接收到放电指令时，控制所述第一dc-dc模块，将所述动力电池的能量逆变输出至所述母线电容。
83.需要说明的时，本实施例中放电指令可以是需要动力电池向外输出交流电源时生成的指令，也可以是用户自主需要对车载充电器的器件进行检测时，向车载终端输入检测操作，以致生成的放电指令。
84.换一句话说，车主可以提出主动检测需求，也可以是对外放电时，车自行检测。
85.s51，判断高频桥臂单元的桥臂数目是否≥2。当判定高频桥臂单元的桥臂数目＝1时，执行步骤s52。当判定高频桥臂单元的桥臂数目≥2，执行步骤s53。
86.s52，导通高频桥臂，并获取第二采样点的第五电压值以及流经高频桥臂的第一电流值，以及根据第五电压值和第一电流值判断高频桥臂是否正常。
87.s53，按照预设占空比逐相控制高频桥臂，并获取导通相高频桥臂对应的第二采样点的第六电压值以及流经导通相高频桥臂的第二电流值，以及根据第六电压值和第二电流值判断导通相高频桥臂是否正常。
88.本实施例在进行放电操作时，也对对车载充电装置进行检测，避免了故障器件导致电起火等现象的发生，从而提升了放电安全性。此外，通过第二采样点的电压值和流经高频桥臂的电流值快速确认高频桥臂是否存在故障，从而进一步提升了检测速率。
89.在本实施例的基础上，其他实施例中，根据第五电压值和第一电流值判断高频桥臂是否正常的步骤具体包括：
90.判断所述第五电压值是否超过第一预设电压阈值，且判断所述第一电流值是否小于预设电流阈值。当所述第五电压值未超过第一预设电压阈值，且所述电流值小于预设电流阈值时，则确认高频桥臂异常，且控制所述车载充电装置停止放电，否则，则确认高频桥臂正常。
91.本实施例结合电压值和电流值分析高频桥臂是否出现故障，提升了故障检测的精准度。
92.在本实施例的基础上，其他实施例中，在上述实施例的基础上，判定高频桥臂正常的步骤之后，还包括：
93.s60，按照预设占空比控制所述高频桥臂，且断开与所述高频桥臂对应的预充单元的预充继电器。
94.s61，通过所述第一采样单元获取第七电压值和通过所述第二采样单元获取第八电压值。
95.s62，判断所述第七电压值是否小于所述第八电压值，若所述第七电压值＜所述第八电压值，则确认所述预充继电器未烧结，否则，则确认所述预充继电器烧结，且控制所述车载充电装置停止放电。
96.本实施例在检测高频桥臂正常的情况下，通过预充继电器两侧的电压快速确认预充继电器是否烧结，从而提升了预充继电器的检测速率。
97.在本实施例的基础上，其他实施例中，步骤s62之后，还包括：
98.s70，存储异常的预充单元和/或异常相的高频桥臂的异常信息。
99.s71，当再次检测到未接入交流电源，且接收到放电指令时，不响应检测与所述异常信息对应的预充单元和/或高频桥臂。
100.下面描述根据本发明实施例的车载充电系统，该车载充电系统包括车载充电装置和控制器，该车载充电装置受控于控制器，控制器用于控制车载充电装置，以执行上述实施
例描述的的车载充电装置的检测方法。
101.下面描述根据本发明实施例的新能源汽车，新能源汽车包括根据本发明上述实施例描述的车载充电系统。
102.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
103.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。
104.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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发明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一定指的是相同的实施例或示例。
105.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。