一种集成充电机电路的空载加热控制方法及车辆与流程

本技术涉及车辆热管理，具体涉及一种集成充电机电路的空载加热控制方法及车辆。

背景技术：

1、将电池加热到一定温度，可以提高其性能和使用寿命。特别是在严寒的冬季，低温环境容易让电池失去功效，加热则可以缓解电池在低温环境下的容量下降。对于电动汽车而言，电池的正常工作温度为20℃-30℃之间，如果低于20℃，电池的容量下降会非常明显，低于-10℃电池容量下降则更加明显，因此电池低温加热可以有效提升电池在低温环境下的使用效果和安全性。

2、传统的电动汽车在低温环境利用ptc加热器给电池加热，以保证电池的正常运行，然而在车辆内安装ptc加热器会增加整车成本，而且会压缩车辆空间。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种集成充电机电路的空载加热控制方法及车辆，通过使车载集成充电机电路工作于空载加热模式，作为热量产生单元来对整车热管理系统的冷却管路中的冷却介质加热，以部分或全部替代整车ptc加热器的功能，从而减小或去除整车ptc加热器，降低整车成本，增加车辆空间。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种集成充电机电路的空载加热控制方法，所述集成充电机电路包括第一变压器、第一转换电路、第二转换电路以及功率因数校正电路；所述第一变压器包括第一绕组和第二绕组，所述第一转换电路包括第一桥臂和第二桥臂，所述第一绕组接入所述第一桥臂的中点和所述第二桥臂的中点之间，所述第一桥臂和所述第二桥臂的两端作为第一端口；所述第二转换电路包括第三桥臂和第四桥臂，所述第二绕组接入所述第三桥臂的中点与所述第四桥臂的中点之间，所述第三桥臂和所述第四桥臂的两端作为外接高压电池的第二端口；所述功率因数校正电路与所述第一端口连接；

3、所述空载加热控制方法，包括：

4、当所述集成充电机电路处于非插枪状态时，控制所述功率因数校正电路的至少一个桥臂的上臂开关管和下臂开关管同时处于导通状态；

5、使所述第一桥臂和所述第二桥臂的各功率开关管工作于不控整流模式；

6、采用移相控制策略控制所述第三桥臂和第四桥臂工作，将所述第二端口输入的直流电转换为交流电后通过所述第一变压器传输给所述第一转换电路，所述第一转换电路将所述第一变压器传输来的交流电整流成直流电后经所述第一端口传输给所述功率因数校正电路；

7、利用功率传输过程中所述集成充电机电路内部的功率元件产生的热量来对整车热管理系统的冷却管路中的冷却介质加热。

8、在本技术的一可选实施例中，所述第一转换电路包括第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管及第四功率开关管；

9、所述第一功率开关管和所述第二功率开关管串联形成所述第一桥臂，所述第一功率开关管和所述第二功率开关管之间引出所述第一桥臂的中点；

10、所述第三功率开关管和所述第四功率开关管串联形成所述第二桥臂，所述第三功率开关管和所述第四功率开关管之间引出所述第二桥臂的中点。

11、在本技术的一可选实施例中，所述第一转换电路还包括第一谐振电感和第一谐振电容；所述第一谐振电感和所述第一谐振电容与所述第一绕组串接于所述第一桥臂的中点和所述第二桥臂的中点之间。

12、在本技术的一可选实施例中，所述第二转换电路还包括第五桥臂，所述第三桥臂、所述第四桥臂及所述第五桥臂的两端作为所述第二端口；

13、所述集成充电机电路还包括第二变压器及第三转换电路；

14、所述第二变压器与所述第一变压器相互独立，所述第二变压器包括第三绕组和第四绕组，所述第三绕组接入所述第四桥臂的中点与所述第五桥臂的中点之间，所述第四绕组与所述第三转换电路的交流侧连接，所述第三转换电路的直流侧作为第三端口。

15、在本技术的一可选实施例中，所述第二转换电路包括第五功率开关管、第六功率开关管、第七功率开关管、第八功率开关管、第九功率开关管及第十功率开关管；

16、所述第五功率开关管和所述第六功率开关管串联形成所述第三桥臂，所述第五功率开关管和所述第六功率开关管之间引出所述第三桥臂的中点；

17、所述第七功率开关管和所述第八功率开关管串联形成所述第四桥臂，所述第七功率开关管和所述第八功率开关管之间引出所述第四桥臂的中点；

18、所述第九功率开关管和所述第十功率开关管串联形成所述第五桥臂，所述第九功率开关管和所述第十功率开关管之间引出所述第五桥臂的中点。

19、在本技术的一可选实施例中，所述第二转换电路还包括第二谐振电感和第二谐振电容，所述第二谐振电容串接于所述第三桥臂的中点与所述第二绕组之间，所述第二谐振电感串接于所述第三绕组与所述第五桥臂的中点之间。

20、在本技术的一可选实施例中，所述第四绕组包括串联的正绕组段和负绕组段；

21、所述第三转换电路包括第十一功率开关管、第十二功率开关、输出电容以及输出电感；

22、所述十一功率开关管的输入端连接于所述正绕组段的异名端，所述十二功率开关管的输入端连接于所述负绕组段的同名端，所述第十一功率开关管的输出端、第十二功率开关管的输出端及所述输出电容的一端共同连接至所述第三端口的低压负端，所述输出电感的一端分别与所述正绕组段的同名端及所述负绕组段的异名端连接，所述输出电感的另一端及所述输出电容的另一端共同连接至所述第三端口的低压正端。

23、在本技术的一可选实施例中，当所述集成充电机电路处于非插枪状态，且所述第三端口无外接低压负载或低压电池时，控制所述功率因数校正电路的至少一个桥臂的上臂开关管和下臂开关管同时处于导通状态；

24、使所述第一桥臂和所述第二桥臂的各功率开关管工作于不控整流模式；

25、控制所述第十一功率开关管和所述第十二功率开关管同时处于导通状态；

26、采用移相控制策略控制所述第三桥臂、第四桥臂及第五桥臂工作，将所述第二端口输入的直流电转换为交流电后分别通过所述第一变压器和第二变压器传输给所述第一转换电路和所述第二转换电路，所述第一转换电路将所述第一变压器传输来的交流电整流成直流电后经所述第一端口传输给所述功率因数校正电路；

27、利用功率传输过程中所述集成充电机电路内部的功率元件产生的热量来对整车热管理系统的冷却管路中的冷却介质加热。

28、在本技术的一可选实施例中，所述第三转换电路还包括第十三功率开关管、第十四功率开关管、第一电容、第二电容、第一二极管以及第二二极管；

29、所述第十三功率开关管的输出端及所述第一二极管的阳极共同连接于所述正绕组段的异名端，所述第十四功率开关管的输出端及所述第二二极管的阳极共同连接于所述负绕组段的同名端，所述第十三功率开关管的输入端及所述第一二极管的阴极分别连接所述第一电容的一端，所述第十四功率开关管的输入端及所述第二二极管的阴极分别连接所述第二电容的一端，所述第一电容的另一端及所述第二电容的另一端共同连接至所述第三端口的低压负端。

30、在本技术的一可选实施例中，当所述集成充电机电路处于非插枪状态，且所述第三端口外接有低压负载或低压电池并需要功率输出时，控制所述功率因数校正电路的至少一个桥臂的上臂开关管和下臂开关管同时处于导通状态；

31、使所述第一桥臂和所述第二桥臂的各功率开关管工作于不控整流模式；

32、采用移相控制策略控制所述第三桥臂、第四桥臂及第五桥臂工作，将所述第二端口输入的直流电转换为交流电后分别通过所述第一变压器和第二变压器传输给所述第一转换电路和所述第二转换电路，所述第一转换电路将所述第一变压器传输来的交流电整流成直流电后经所述第一端口传输给所述功率因数校正电路；

33、控制所述第十一功率开关管与所述第十二功率开关管按照同步整流时序工作，所述第十三功率开关管与所述第十一功率开关管互补导通，所述第十四功率开关管与所述第十二功率开关管互补导通，以将所述第二变压器传输来的交流电整流成直流电来为外接的低压负载或低压电池供电；

34、利用功率传输过程中所述集成充电机电路内部的功率元件产生的热量来对整车热管理系统的冷却管路中的冷却介质加热。

35、在本技术的一可选实施例中，当所述集成充电机电路处于非插枪状态，且所述第三端口外接低压电池并无需能量输出时，控制所述功率因数校正电路的至少一个桥臂的上臂开关管和下臂开关管同时处于导通状态，并保持所述第五桥臂及所述第三转换电路中各功率开关管处于关断状态；

36、使所述第一桥臂和所述第二桥臂的各功率开关管工作于不控整流模式；

37、采用移相控制策略控制所述第三桥臂和第四桥臂工作，将所述第二端口输入的直流电转换为交流电后通过所述第一变压器传输给所述第一转换电路，所述第一转换电路将所述第一变压器传输来的交流电整流成直流电后经所述第一端口传输给所述功率因数校正电路；

38、利用功率传输过程中所述集成充电机电路内部的功率元件产生的热量来对整车热管理系统的冷却管路中的冷却介质加热。

39、在本技术的一可选实施例中，采用移相控制策略控制所述第三桥臂、第四桥臂及第五桥臂工作，包括：

40、分别控制所述第三桥臂、第四桥臂及第五桥臂的上臂开关管和下壁开关管以50％占空比互补导通，并使所述第四桥臂的上臂开关管滞后于所述第三桥臂的下臂开关管第一预设时间导通，所述第四桥臂的下臂开关管滞后于所述第三桥臂的上臂开关管所述第一预设时间导通，所述第五桥臂的上臂开关管滞后于所述第四桥臂的下臂开关管第二预设时间导通，所述第五桥臂的下臂开关管滞后于所述第四桥臂的上臂开关管所述第二预设时间导通。

41、在本技术的一可选实施例中，采用移相控制策略控制所述第三桥臂、第四桥臂及第五桥臂工作，包括：

42、分别控制所述第三桥臂、第四桥臂及第五桥臂的上臂开关管和下壁开关管以50％占空比互补导通，并使所述第四桥臂的上臂开关管超前于所述第三桥臂的下臂开关管所述第一预设时间导通，所述第四桥臂的下臂开关管超前于所述第三桥臂的上臂开关管所述第一预设时间导通，所述第五桥臂的上臂开关管超前于所述第四桥臂的下臂开关管所述第二预设时间导通，所述第五桥臂的下臂开关管超前于所述第四桥臂的上臂开关管所述第二预设时间导通；

43、其中，所述第一预设时间，所述第二预设时间均大于0而小于两倍开关管导通频率的倒数。

44、为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种车辆，包括：

45、整车热管理系统，包括冷却管路；

46、集成充电机，包括第一变压器、第一转换电路、第二转换电路以及功率因数校正电路；所述第一变压器包括第一绕组和第二绕组，所述第一转换电路包括第一桥臂和第二桥臂，所述第一绕组接入所述第一桥臂的中点和所述第二桥臂的中点之间，所述第一桥臂和所述第二桥臂的两端作为第一端口；所述第二转换电路包括第三桥臂和第四桥臂，所述第二绕组接入所述第三桥臂的中点与所述第四桥臂的中点之间，所述第三桥臂和所述第四桥臂的两端作为外接高压电池的第二端口；所述功率因数校正电路与所述第一端口连接；

47、当所述集成充电机电路处于非插枪状态时，控制所述功率因数校正电路的至少一个桥臂的上臂开关管和下臂开关管同时处于导通状态，使所述第一桥臂和所述第二桥臂的各功率开关管工作于不控整流模式，并采用移相控制策略控制所述第三桥臂和第四桥臂工作，将所述第二端口输入的直流电转换为交流电后通过所述第一变压器传输给所述第一转换电路，所述第一转换电路将所述第一变压器传输来的交流电整流成直流电后经所述第一端口传输给所述功率因数校正电路，利用功率传输过程中所述集成充电机电路内部的功率元件产生的热量来对整车热管理系统的冷却管路中的冷却介质加热。

48、本技术的集成充电机电路的空载加热控制方法及车辆，通过使车载集成充电机电路工作于空载加热模式，作为热量产生单元来对整车热管理系统的冷却管路中的冷却介质加热，以部分或全部替代整车ptc加热器的功能，从而减小或去除整车ptc加热器，降低整车成本，增加车辆空间。