一种升压充放电系统、控制方法及电动车辆与流程

本申请涉及电池，具体而言，涉及一种升压充放电系统、控制方法及电动车辆。

背景技术：

1、目前，对于电动汽车电力驱动系统，基本采用两电平三相逆变器驱动电机运动；随着电动汽车技术的进步，尤其是动力电池电压的抬升、新一代半导体材料(如gan材料)的逐渐成熟，多电平逆变器成为一个可选的设计选项。多电平逆变器相比两电平逆变器具有效率高等等优点。

2、一般地，随着动力电池电压的抬升，随之而来出现了“升压充电”的需求。所谓升压充电，是指整车采用了电压较高的电池(比如800v)，而市面上仍然存在很多最高输出电压500v、750v等低于电池电压的充电桩，这类充电桩无法直接给这类电池充电，需要设法进行升压之后，再给电池充电。随着整车动力电池的高压化，三电平逆变器将会是一个可选，甚至是优选的电机控制器方案；于此同时，高压化带来了升压充电的需求，而现有的复用电机控制器和电机实现升压充电的方案都存在明显的缺点，其充电电缆电位会随着逆变器的开关动作而高频变化，从而造成严重的电磁干扰问题。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种升压充放电系统、控制方法及电动车辆，可以实现降低电磁干扰、提高电磁兼容性能的技术效果。

2、第一方面，本申请提供了一种升压充放电系统，包括电池组件、三电平逆变器、充电端口组件和充电开关；

3、所述充电端口组件包括第一充电端口和第二充电端口，所述第一充电端口通过所述充电开关连接于所述三电平逆变器的中性点，所述第二充电端口连接于所述电池组件的负端；

4、所述三电平逆变器包括输入端和输出端，所述三电平逆变器的输入端与所述电池组件连接，所述三电平逆变器的输出端与驱动电机连接。

5、在上述实现过程中，该升压充放电系统设置一个充电开关，充电端口组件中的第一充电端口通过充电开关连接于三电平逆变器的中性点，通过充电开关调整升压充放电系统，用于切换充电状态和正常驱动状态；从而，巧妙利用三电平逆变器的特点，再结合适当的控制方法，可以构造新的升压充电方案，该方案既使用了电机差模电感，因此无需额外电感，同时在升压时也不会产生扭矩，而且电磁兼容性能优良；因此，该升压充放电系统可以实现降低电磁干扰、提高电磁兼容性能的技术效果。

6、进一步地，所述驱动电机为三相电机，所述三电平逆变器的输出端包括第一相输出端、第二相输出端和第三相输出端，所述第一相输出端、所述第二相输出端、所述第三相输出端分别连接于所述三相电机。

7、进一步地，所述充电端口组件连接于直流充电桩。

8、在上述实现过程中，将充电端口组件连接直流充电桩，从而通过驱动电机完成升压，给电池组件进行充电。

9、进一步地，所述电池组件包括多个电池，所述多个电池依次串联连接。

10、第二方面，本申请提供了一种升压充放电的控制方法，应用于第一方面任一项所述的升压充放电系统，所述控制方法包括：

11、获取升压充电需求信号，并根据所述升压充电需求信号闭合充电开关；

12、获取驱动电机中的电机转角信号，根据所述电机转角信号获得三相电流正负数据；

13、根据所需充电功率和充电桩电压，计算所述驱动电机的经流电流数据，其中，所述经流电流数据表示视驱动电机为电感时从中单向流过的电流；

14、根据所述经流电流数据生成所述驱动电机的d轴目标电流和q轴目标电流；

15、根据所述d轴目标电流和所述q轴目标电流获得驱动pwm波占空比数据，通过驱动pwm波占空比数据对所述驱动电机的电流进行闭环控制。

16、在上述实现过程中，通过升压充放电系统结合升压充放电的控制方法，可以构造新的升压充电方案，该方案既使用了电机差模电感，因此无需额外电感，同时在升压时也不会产生扭矩，而且电磁兼容性能优良。

17、进一步地，在根据所述d轴目标电流和所述q轴目标电流获得驱动pwm波占空比数据，通过驱动pwm波占空比数据对所述驱动电机的电流进行闭环控制的步骤之后，所述控制方法还包括：

18、判断是否获得充电停止信号，若是，控制所述三电平逆变器停止工作，断开所述充电开关；

19、若否，返回至所述获取驱动电机中的电机转角信号，根据电机转角信号获得三相电流正负数据的步骤。

20、进一步地，根据所述经流电流数据生成所述驱动电机的d轴目标电流和q轴目标电流的步骤，包括：

21、根据目标电流预设公式和所述经流电流数据确定所述驱动电机的d轴目标电流和q轴目标电流，所述d轴目标电流预设公式为：

22、

23、iq,ref＝0；

24、其中，id,ref表示d轴目标电流，iq,ref表示q轴目标电流，iflow表示经流电流数据，θ表示电机转角信号。

25、进一步地，根据所述三相电流正负数据控制三电平逆变器的步骤，包括：

26、在所述相电流正负数据为正时，通过该相的中性点电压和负极电压构成的两电平半桥参与电流控制；

27、在所述相电流正负数据为负时，通过该相的正极电压和负极电压构成的两电平半桥参与电流控制。

28、在上述实现过程中，根据三相电流正负数据控制三电平逆变器，一方面，可以使电机的三相都连接到了有两个互补开关的半桥上，因此依旧有独立可控的三相电压用于控制电机电流，从而可以像普通两电平逆变器一样完全自由地控制电机电流；另一方面，可以确保流入驱动电机的能量，全部来自充电桩；流出驱动电机的能量，全部流向了电池，从而实现充电。

29、进一步地，在通过驱动pwm波占空比数据对所述驱动电机的电流进行闭环控制的步骤之后，所述方法还包括：

30、通过调整所述驱动电机三相供电的共模电压，使参与控制的三个两电平半桥中至少其中一相半桥的上管保持恒导通。

31、在上述实现过程中，通过调整电机三相供电的共模电压，让至少其中一相半桥的上管保持恒导通，即在电机获得的相电压不变的情况下，尽可能提高共模电压；从而，可以充分利用充电桩的电压，增大充电功率，也可以减少开关损耗。

32、第三方面，本申请提供了一种电动车辆，包括第一方面任一项所述的升压充放电系统。

33、本申请公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请公开的上述技术即可得知。

34、为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种升压充放电系统，其特征在于，包括电池组件、三电平逆变器、充电端口组件和充电开关；

2.根据权利要求1所述的升压充放电系统，其特征在于，所述驱动电机为三相电机，所述三电平逆变器的输出端包括第一相输出端、第二相输出端和第三相输出端，所述第一相输出端、所述第二相输出端、所述第三相输出端分别连接于所述三相电机。

3.根据权利要求1或2所述的升压充放电系统，其特征在于，所述充电端口组件连接于直流充电桩。

4.根据权利要求1所述的升压充放电系统，其特征在于，所述电池组件包括多个电池，所述多个电池依次串联连接。

5.一种升压充放电的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至权利要求4任一项所述的升压充放电系统，所述控制方法包括：

6.根据权利要求5所述的升压充放电的控制方法，其特征在于，在根据所述d轴目标电流和所述q轴目标电流获得驱动pwm波占空比数据，通过驱动pwm波占空比数据对所述驱动电机的电流进行闭环控制的步骤之后，所述控制方法还包括：

7.根据权利要求5或6所述的升压充放电的控制方法，其特征在于，根据所述经流电流数据生成所述驱动电机的d轴目标电流和q轴目标电流的步骤，包括：

8.根据权利要求7所述的升压充放电的控制方法，其特征在于，根据所述三相电流正负数据控制三电平逆变器的步骤，包括：

9.根据权利要求5所述的升压充放电的控制方法，其特征在于，在通过驱动pwm波占空比数据对所述驱动电机的电流进行闭环控制的步骤之后，所述方法还包括：

10.一种电动车辆，其特征在于，包括权利要求1至权利要求4任一项所述的升压充放电系统。

技术总结本申请提供一种升压充放电系统、控制方法及电动车辆，涉及电池技术领域。该升压充放电系统包括电池组件、三电平逆变器、充电端口组件和充电开关；所述充电端口组件包括第一充电端口和第二充电端口，所述第一充电端口通过所述充电开关连接于所述三电平逆变器的中性点，所述第二充电端口连接于所述电池组件的负端；所述三电平逆变器包括输入端和输出端，所述三电平逆变器的输入端与所述电池组件连接，所述三电平逆变器的输出端与驱动电机连接。该升压充放电系统可以实现降低电磁干扰、提高电磁兼容性能的技术效果。技术研发人员：张雄,喻皓,夏铸亮,赵小坤,黄慈梅,陈宗科受保护的技术使用者：广汽埃安新能源汽车股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20