放电车辆和车辆充电系统的制作方法

[0001]
本发明涉及充电技术领域，尤其涉及一种放电车辆和车辆充电系统。


背景技术：

[0002]
随着电动汽车行业的发展，快捷的充电技术已成为电动汽车的关键技术之一，专业的直流充电站(充电柜)可以快速的为电动汽车电池充电，但这种基础设施都是固定不可移动的。因此，在没有充电柜，电动汽车又没电的紧急情况下，如何利用其他电动汽车内电池对其紧急充电很有研究意义。


技术实现要素：

[0003]
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种放电车辆，以利用车辆自身的电机及电机控制电路，实现高压车辆对低压车辆进行直流降压充电。
[0004]
本发明的第二个目的在于提出一种车辆充电系统。
[0005]
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种放电车辆，包括放电控制装置、第一动力电池、电机和电机控制电路，所述电机包括三相绕组电感和与所述三相绕组电感分别连接的中性线，所述第一动力电池的第一极与所述电机控制电路的第一输入端相连，所述第一动力电池的第二极与所述电机控制电路的第二输入端相连，所述电机控制电路的三个输出端分别与所述三相绕组电感相连；其中，所述放电车辆通过外部的充电连接装置与充电车辆建立充电连接时，所述中性线通过所述充电连接装置与所述充电车辆的第二动力电池的第一极相连，所述第一动力电池的第二极通过所述充电连接装置与所述第二动力电池的第二极相连，所述放电控制装置用于对所述电机控制电路进行控制，以实现所述第一动力电池对所述第二动力电池进行直流降压充电。
[0006]
本发明实施例的放电车辆，在通过外部的充电连接装置与充电车辆建立充电连接，以给充电车辆充电时，可利用放电车辆自身的电机及电机控制电路，实现放电车辆对充电车辆的直流降压充电，所需结构简单易实现，且成本低。
[0007]
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种车辆充电系统，包括：第一方面实施例的放电车辆、充电车辆和连接在两者之间的充电连接装置，其中，所述充电车辆，包括充电控制装置和第二动力电池，所述第二动力电池的第一极通过所述充电连接装置与所述中性线相连，所述第二动力电池的第二极通过所述充电连接装置与所述第一动力电池的第二极相连。
[0008]
本发明实施例的车辆充电系统，利用放电车辆自身的电机控制电路以及电机绕组即可实现放电车辆对充电车辆进行直流降压充电，简单易实现，且成本低。
[0009]
本发明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，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0010]
图1是本发明第一个实施例的车辆充电系统的结构示意图；
[0011]
图2是本发明第二个实施例的车辆充电系统的结构示意图；
[0012]
图3是本发明一个实施例的降压电路结构框图；
[0013]
图4是本发明一个实施例的降压电路的工作原理示意图；
[0014]
图5是本发明第四个实施例的车辆充电系统的结构示意图；
[0015]
图6是本发明第五个实施例的车辆充电系统的结构示意图；
[0016]
图7是本发明一个示例的单相充电的示意图；
[0017]
图8是本发明一个示例的双相充电的示意图；
[0018]
图9是本发明一个示例的三相充电的示意图。
具体实施方式
[0019]
下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0020]
下面参考附图描述本发明实施例的放电车辆和车辆充电系统。
[0021]
图1是本发明实施例的放电车辆的结构示意图。如图1所示，该放电车辆100包括放电控制装置110、第一动力电池120、电机控制电路130和电机m，电机m包括三相绕组电感la、lb、lc和中性线n，中性线n与三相绕组电感la、lb、lc的一端连接，将第一动力电池120的第一极与电机控制电路130的第一输入端相连，第一动力电池120的第二极与电机控制电路130的第二输入端相连，电机控制电路130的三个输出端分别与三相绕组电感la、lb、lc相连。
[0022]
参见图1，放电车辆100通过外部的充电连接装置300与充电车辆200建立充电连接时，中性线n通过充电连接装置300与充电车辆200的第二动力电池220的第一极相连，第一动力电池120的第二极通过充电连接装置300与第二动力电池220的第二极相连。
[0023]
在该实施例中，上述第一极优选为正极、第二极为负极。放电控制装置110用于对电机控制电路130进行控制，以实现第一动力电池120对第二动力电池220进行直流降压充电。
[0024]
具体地，参见图1，电机控制电路130可为三相桥式逆变电路，其由6个开关管(如igbt管(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)、mos管(metal oxide semiconductor，金属氧化物半导体场效应晶体管))组成。利用放电车辆100的电机控制电路130，以及电机m自带的三相绕组电感la、lb、lc，并将中性线n引出来为正极，第一动力电池120的负极为负极，再将正负端通过充电连接装置300连接到充电车辆200的第二动力电池220的正负极，控制上桥开关管的开通关断，即可实现大功率直流降压充电。该放电车辆利用自身的电机控制电路以及电机绕组即可实现高压电动汽车对低压电动汽车充电，结构简单易实现，且成本低。
[0025]
在本发明的一个实施例中，如图2所示，放电车辆100还包括：泄放电阻r和第一电容c1。其中，泄放电阻r的一端与中性线n相连，泄放电阻r的另一端与第一动力电池120的第二极相连；第一电容c1与泄放电阻r并联连接。由此，在正负两端加上一个第一电容和泄放
电阻，可实现稳定的大功率直流降压，并能够减少纹波电压电流；另外，第一电容c1还具有分压作用，减少放电车辆100较高的电压对充电车辆200较低的电压造成的不利影响，实现降压的目的。
[0026]
在本发明的一个实施例中，如图3所示，放电车辆100还包括：降压电路400，降压电路400的第一输入端与第一动力电池120的第一极相连，降压电路400的第二输入端与第一动力电池120的第二极相连，降压电路400的第一输出端通过充电连接装置300与第二动力电池220的第一极相连，降压电路400的第二输出端通过充电连接装置300与第二动力电池220的第二极相连，降压电路400用于实现第一动力电池120对第二动力电池220进行直流降压充电。
[0027]
具体地，如图4所示，降压电路400包括：第一开关管q1、第二开关管q2、第一电感l1和第二电容c2。第一开关管q1的第一端与第一动力电池120的第一极相连；第二开关管q2的第一端与第一开关管q1的第二端相连，并形成第一节点a，第二开关管q2的第二端与第一动力电池120的第二极相连；第一电感l1的一端与第一节点a相连，第一电感l1的另一端通过充电连接装置300与第二动力电池220的第一极相连；第二电容c2的一端与第一电感l1的另一端相连，第二电容c2的另一端与第一动力电池120的第二极相连。其中，放电控制装置110还分别与第一开关管q1和第二开关管q2的控制端相连，用于分别对第一开关管q1和第二开关管q2的通断进行控制。
[0028]
其中，第一开关管q1和第二开关管q2均可采用igbt管、mos管。
[0029]
具体而言，参见图4，第一开关管q1开通、第二开关管q2断开时，第一动力电池120、第一电感l1、第二动力电池220形成一个回路，第二动力电池220的电压等于第一动力电池120的电压减去第一电感l1的电压；第一开关管q1、第二开关管q2均断开时，第一电感l1、第二动力电池220、第二开关管q2的二极管形成一个回路，第二动力电池220的电压等于第一电感l1的电压减去二极管端电压。因此，设计好第一电感l1与第二电容c2的参数值，控制第一开关管q1的开通关断，即可实现第一动力电池120对第二动力电池220进行直流降压充电。需要说明的是，第二开关管q2的控制端也可空置，即不与放电控制装置110相连，且始终处于关断状态。
[0030]
需要说明的是，电机控制电路130、电机m和第一电容c1相当于构成一个降压电路。电机控制电路130包括u、v、w三相桥臂，每相桥臂的上桥臂和下桥臂各设有一个开关管，每相桥臂的上桥臂和下桥臂的中点与相应的电机的绕组电感连接，具体为u相桥臂的中点与a相绕组电感la连接，v相桥臂的中点与b相绕组电感lb连接，w相桥臂的中点与c相绕组电感lc连接。在第一动力电池110放电过程中，电机控制电路130的每一相桥臂均可以单独工作，各相桥臂之间可以同步工作，各相桥臂之间可以按照预设的相位差进行错相位的交错工作。电机控制电路130、电机m和第一电容c1构成的降压电路的降压原理与降压电路400的降压原理类似，这里不再赘述。
[0031]
具体地，电机m和电机控制电路130构成第一放电支路，降压电路400构成第二放电支路，第一放电支路和第二放电支路并联设置在第一动力电池120和第二动力电池220之间，第一动力电池120可通过第一放电支路和第二放电支路中的一个向第二动力电池220放电。
[0032]
在该实施例中，该降压电路400设置于放电车辆100内，电机控制电路130、电机m和
第一电容c1构成的降压电路与降压电路400并联设置在两个动力电池之间，实现了降压功能的冗余设计。该降压电路400简单易实现，且通过其设置，可使放电车辆100在电机控制电路130、电机m等存在故障时，仍能实现对充电车辆200的直流降压充电。
[0033]
进一步地，如图5所示，第一转接部310包括第二电阻r2、第三电阻r3和触发开关s，第二电阻r2的一端与第一转接部310的cc1插针相连，第三电阻r3的一端与第一转接部310的pe插针相连，第三电阻r3的另一端与第二电阻r2的另一端相连，触发开关s与第二电阻r2并联连接。在该示例中，放电插座140包括第四电阻r4，放电车辆100还包括第一电阻r1，第四电阻r4的一端与放电插座140的pe插孔相连，第四电阻r4的另一端与第一电阻r1的一端相连，并形成第一检测点b，第一电阻r1的另一端连接第一上拉电压u1。
[0034]
其中，在第一转接部310与放电插座140的插合过程中，触发开关s的打开可作为触发条件，进而在开关s打开时，通过互锁或其他控制措施使车辆处于不可行驶状态。
[0035]
在该实施例中，放电控制装置110还用于检测第一检测点b的电压，并根据第一检测点b的电压判断第一转接部310与放电插座140之间的连接状态，连接状态包括未连接、半连接、全连接等状态。
[0036]
在本发明的一个实施例中，如图6所示，放电车辆100还包括：第一开关k1、第二开关k2，其中，第一开关k1的一端与中性线n相连，第一开关k1的另一端与放电插座140的dc+插孔相连；第二开关k2的一端与第一动力电池120的第二极相连，第二开关k2的另一端与放电插座140的dc-插孔相连；
[0037]
在该实施例中，放电控制装置110还用于根据第一转接部310与放电插座140之间的连接状态或者充放电数据，对第一开关k1和第二开关k2进行通断控制。
[0038]
在本发明的一个实施例中，放电控制装置110还用于：获取放电车辆100的最大可允许放电电流、充电车辆200的最大可允许充电电流、充电连接装置300的最大可允许通过电流中的最小值；以及在最小值小于第一预设值时，通过电机控制电路130对第二动力电池220进行单相充电；在最小值大于或者等于第一预设值且小于第二预设值时，通过电机控制电路130对第二动力电池220进行两相充电；在最小值大于或者等于第二预设值时，通过电机控制电路130对第二动力电池220进行三相充电。
[0039]
其中，第一预设值、第二预设值可根据需要进行标定。需要说明的是，当第一转接部310中的第二电阻r2和第三电阻r3的阻值不同时，充电连接装置300的最大可允许通过电流不同。
[0040]
具体地，如图7所示，当放电车辆100的最大可允许放电电流、充电车辆200的最大可允许充电电流、充电连接装置300的最大可允许通过电流中的最小值小于第一预设值时，放电车辆100的放电控制装置110可控制单相u相的上桥igbt开通关断，实现对充电车辆200单相直流充电。上桥igbt开通时，放电车辆100通过图中实线回路对电感la储能和对充电车辆200的第二动力电池220充电；上桥igbt关断时，电感la释放能量对充电车辆200的第二动力电池220充电，并通过下桥igbt中的二极管续流(见图7中的虚线回路)。需要说明的是，v相以及w相的单相充电与u相类似，此处不再赘述。
[0041]
如图8所示，当放电车辆100的最大可允许放电电流、充电车辆200的最大可允许充电电流、充电连接装置300的最大可允许通过电流中的最小值大于或者等于第一预设值且小于第二预设值时，放电车辆100的放电控制装置110控制u相与v相的上桥igbt开通关断，
插孔、pe插孔、canh插孔、canl插孔、a+插孔和a-插孔，放电插座140的pe插孔与放电车辆100的车身地gnd1相连，充电插座240的pe插孔与充电车辆200的车身地gnd2相连，放电插座140的canh插孔、canl插孔均与放电控制装置110相连，充电插座240的canh插孔、canl插孔均与充电控制装置210相连，以实现放电控制装置110与充电控制装置210之间的充放电数据传输，放电插座140的a+插孔、a-插孔均与放电控制装置110相连，充电插座240的a+插孔、a-插孔均与充电控制装置210相连，以使放电控制装置110向充电控制装置210提供辅助电源。
[0051]
其中，放电插座140上的dc+插孔、dc-插孔、pe插孔、canh插孔、canl插孔、a+插孔、a-插孔、cc1插孔、cc2插孔分别与第一转接部310上的dc+插针、dc-插针、pe插针、canh插针、canl插针、a+插针、a-插针、cc1插针、cc2插针对应连接；充电插座240上的dc+插孔、dc-插孔、pe插孔、canh插孔、canl插孔、a+插孔、a-插孔、cc1插孔、cc2插孔分别与第二转接部320上的dc+插针、dc-插针、pe插针、canh插针、canl插针、a+插针、a-插针、cc1插针、cc2插针对应连接。
[0052]
如图5所示，第二转接部320包括第五电阻r5，第五电阻r5的一端与第二转接部320的pe插针相连，第五电阻r5的另一端与第二转接部320的cc2插针相连；充电车辆100还包括第六电阻r6，第六电阻r6的一端与充电插座240的cc2插孔相连，并形成第二检测点c，第六电阻r6的另一端连接第二上拉电压u2。
[0053]
在该实施例中，充电控制装置210还用于检测第二检测点c的电压，并根据第二检测点c的电压判断第二转接部320与充电插座240之间的连接状态，同样，连接状态也包括未连接、半连接、全连接等状态。
[0054]
由此，通过上述连接状态的判断，可提高充电的可靠性，同时可在一定程度上保证充电的稳定性。
[0055]
需要说明的是，图5中仅示出了第一转接部310的cc1插针与放电插座140的cc1插孔，第二转接部320的cc2插针与充电插座240的cc2插孔的连接情形。充电插座240还包括对应第四电阻r4的电阻，该电阻与充电插座240的cc1插孔相连；第一转接部310还包括对应第五电阻r5的电阻，该电阻通过第一转接部310的cc2插针与放电插座的cc2插孔连接，对此，图5中均未示出。
[0056]
进一步地，如图6所示，充电车辆200还包括：第三开关k3和第四开关k4，其中，第三开关k3的一端与第二动力电池220的第一极相连，第三开关k3的另一端与充电插座240的dc+插孔相连；第四开关k4的一端与第二动力电池220的第二极相连，第四开关k4的另一端与充电插座240的dc-插孔相连。
[0057]
在该实施例中，充电控制装置210还用于根据第二连接部320与充电插座240之间的连接状态或者充放电数据，对第三开关k3和第四开关k4进行通断控制。
[0058]
具体地，当第一转接部310与放电插座140完全连接、第二连接部320与充电插座240完全连接时，放电控制装置110可控制k1和k2闭合，此时放电车辆100可进行自检，自检完成(无异常)后，放电控制装置110可控制k1、k2断开，同时开始周期发送通信握手报文至充电控制装置210。进而充电控制装置210可控制开关k3和k4闭合，使充电回路导通，同时可将第二动力电池220的状态参数发送至放电控制装置110，放电控制装置110检测到第二动力电池220正常后，可控制开关k1和k2闭合，使直流供电回路导通。
[0059]
另外，在本发明的一个实施例中，放电车辆100和充电车辆200均还可设置有绝缘
检测电路imd，如图9所示，以放电车辆100为例，imd的第一端与中性线n相连，第二端与第一动力电池120的第二极相连，第三端与第一车身地gnd1相连，且imd还可具备投切功能。
[0060]
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。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0061]
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”、“顺时针”、“逆时针”、“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。
[0062]
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。在本发明的描述中，“多个”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。
[0063]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0064]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0065]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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