电机升压充电设备、升压充电方法、装置、电子设备和电动车

技术领域

本申请涉及电机充电领域，具体而言，涉及一种电机升压充电设备、升压充电方法、装置、电子设备和电动车。

背景技术

目前，电动汽车动力电池正在往高压化发展，比如电池电压可以达到800V。而社会上仍然有很多老旧的直流充电桩，其输出电压能力只能达到500V或者750V，无法给高压动力电池充电。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种电机升压充电设备、升压充电方法、装置、电子设备和电动车，用以兼容无法提供电池包所需高压电压的直流充电桩，使该直流充电桩能够对电池包充电。

第一方面，本发明提供一种电机升压充电设备，包括：电机逆变器、直流充电接口、电机绕组、第一电容，第一二极管、第二二极管，控制开关和控制单元；

所述直流充电接口的输入端用于与直流充电桩连接，所述直流充电接口的输出端与所述第一二极管的正极连接；

所述电机逆变器与所述第一二极管的负极连接，并与所述第一电容连接，所述第一电容与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极用于与电池包连接；

所述电机绕组与所述电机逆变器和电机连接；

所述控制开关一端与所述电机逆变器连接，另一端与所述电池包连接；

所述控制单元与所述电机逆变器连接，用于向所述电机逆变器输出第一控制信号和第二控制信号，其中，所述第一控制信号用于使所述电机电流增大，所述第二控制信号用于使所述电机电流减小。

本申请的装置能够在直流充电桩与电池包充电时，通过控制开关使电池包无法供电，只允许直流充电桩向电池包充电。另一方面，通过电机逆变器，控制单元可先控制电机电流增大，使电机绕组储能，然后控制电机电流减小，使电机绕组释放电能，这样一来，电机绕组释放电能能够抬高电机逆变器两端的电压，即能够抬高第一电容两端的电压，最终向电池包提供充电所需的高电压，兼容无法提供电池包所需高压电压的直流充电桩，使该直流充电桩能够对电池包充电。

在可选的实施方式中，还包括倍压整流电路，其中，所述倍压整流电路的输入端与所述电机逆变器连接，所述倍压整流电路的输出端用于通过所述第二二极管与所述电池包连接。

本可选的实施方式通过与电池包连接的倍压整流电路，能够对电机逆变器输出的电压进行整流，并进一步抬高电机逆变器输出的电压，以在通过电机绕组释放电能能够抬高电机逆变器两端的电压这一方式依然无法提高足够充电电压时，向电池包提供充电所需电压。

在可选的实施方式中，所述倍压整流电路为二阶倍压整流电路。

本可选的实施方式可将二阶倍压整流电路作为倍压整流电路。

在可选的实施方式中，所述二阶倍压整流电路包括第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第二电容、第三电容和第四电容，其中，所述第二电容的两端分别与所述第三二极管的正极连接、与所述第四二极管负极连接，所述第三电容的两端分别与所述第四二极管正极连接、与所述第五二极管的负极连接，所述第四电容的两端分别与所述第五二极管的正极连接、与所述第六二极管的负极连接。

本可选的实施方通过第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第二电容、第三电容和第四电容，可实现倍压整流作用。

第二方面，本发明提供一种升压充电方法，所述升压充电方法应用于如前述实施方式任一项所述的电机升压充电设备中，所述方法包括：

当确定直流充电接口与直流充电桩连接时，向控制开关发送第三控制信号，以使所述控制开关处于断开状态；

向电机逆变器发送第一控制信号，以通过所述电机逆变器增大电机电流，并使电机绕组存储能量；

当所述电机绕组存储能量后，向所述电机逆变器发送第二控制信号，以通过所述电机逆变器减小电机电流，并使所述电机绕组释放能量，所述电机绕组释放能量用于抬高第一电容向电池包充电的供电电压。

本申请第二方面的方法能够在确定直流充电接口与直流充电桩连接时，向控制开关发送第三控制信号，以使所述控制开关处于断开状态。进一步地，能够向电机逆变器发送第一控制信号，以通过所述电机逆变器增大电机电流，并使电机绕组存储能量。进而能够在所述电机绕组存储能量后，向所述电机逆变器发送第二控制信号，以通过所述电机逆变器减小电机电流，并使所述电机绕组释放能量，所述电机绕组释放能量用于抬高第一电容向电池包充电的供电电压，从而通过先控制电机电流增大，使电机绕组储能，然后控制电机电流减小，使电机绕组释放电能，抬高第一电容两端的电压，最终向电池包提供充电所需的高电压，实现兼容无法提供电池包所需高压电压的直流充电桩，使该直流充电桩能够对电池包充电。

在可选的实施方式中，在所述向控制开关发送第三控制信号之前，所述方法还包括：

获取所述直流充电接口的连接状态；

基于所述直流充电接口的连接状态判断所述直流充电接口是否与所述直流充电桩连接。

本可选的实施方式通过获取所述直流充电接口的连接状态，进而能够基于所述直流充电接口的连接状态判断所述直流充电接口是否与所述直流充电桩连接。

在可选的实施方式中，在所述获取所述直流充电接口的连接状态之后，所述向电机逆变器发送第一控制信号之前，所述方法还包括：

获取所述直流充电桩的输出电压和电池包充电所需电压；

判断所述直流充电桩的输出电压是否小于所述电池包充电所需电压；

当所述直流充电桩的输出电压小于所述电池包充电所需电压时，执行所述向电机逆变器发送第一控制信号。

本可选的实施方式通过获取所述直流充电桩的输出电压和电池包充电所需电压，进而能够判断所述直流充电桩的输出电压是否小于所述电池包充电所需电压，进而能够在所述直流充电桩的输出电压小于所述电池包充电所需电压时，执行所述向电机逆变器发送第一控制信号。

第三方面，本发明提供一种升压充电装置，所述升压充电装置包括：

第一发送模块，用于在确定直流充电接口与直流充电桩连接时，向控制开关发送第三控制信号，以使所述控制开关处于断开状态；

第二发送模块，用于向电机逆变器发送第一控制信号，以通过所述电机逆变器增大电机电流，并使电机绕组存储能量；

第三发送模块，用于当所述电机绕组存储能量后，向所述电机逆变器发送第二控制信号，以通过所述电机逆变器减小电机电流，并使所述电机绕组释放能量，所述电机绕组释放能量用于抬高第一电容向电池包充电的供电电压。

本申请第三方面的装置能够在确定直流充电接口与直流充电桩连接时，向控制开关发送第三控制信号，以使所述控制开关处于断开状态。进一步地，能够向电机逆变器发送第一控制信号，以通过所述电机逆变器增大电机电流，并使电机绕组存储能量。进而能够在所述电机绕组存储能量后，向所述电机逆变器发送第二控制信号，以通过所述电机逆变器减小电机电流，并使所述电机绕组释放能量，所述电机绕组释放能量用于抬高第一电容向电池包充电的供电电压，从而通过先控制电机电流增大，使电机绕组储能，然后控制电机电流减小，使电机绕组释放电能，抬高第一电容两端的电压，最终向电池包提供充电所需的高电压，实现兼容无法提供电池包所需高压电压的直流充电桩，使该直流充电桩能够对电池包充电。

第四方面，本发明提供一种电子设备，包括：

处理器；以及

存储器，配置用于存储机器可读指令，所述指令在由所述处理器执行时，执行如前述实施方式任一项所述的升压充电方法。

本申请第四方面的电子设备通过执行升压充电方法，能够在确定直流充电接口与直流充电桩连接时，向控制开关发送第三控制信号，以使所述控制开关处于断开状态。进一步地，能够向电机逆变器发送第一控制信号，以通过所述电机逆变器增大电机电流，并使电机绕组存储能量。进而能够在所述电机绕组存储能量后，向所述电机逆变器发送第二控制信号，以通过所述电机逆变器减小电机电流，并使所述电机绕组释放能量，所述电机绕组释放能量用于抬高第一电容向电池包充电的供电电压，从而通过先控制电机电流增大，使电机绕组储能，然后控制电机电流减小，使电机绕组释放电能，抬高第一电容两端的电压，最终向电池包提供充电所需的高电压，实现兼容无法提供电池包所需高压电压的直流充电桩，使该直流充电桩能够对电池包充电。

第五方面，本发明提供一种电动车，所述电动车包括如前述实施方式任一项所述的电机升压充电设备。

本申请第五方面的电动车通过执电机升压充电设备，能够在确定直流充电接口与直流充电桩连接时，向控制开关发送第三控制信号，以使所述控制开关处于断开状态。进一步地，能够向电机逆变器发送第一控制信号，以通过所述电机逆变器增大电机电流，并使电机绕组存储能量。进而能够在所述电机绕组存储能量后，向所述电机逆变器发送第二控制信号，以通过所述电机逆变器减小电机电流，并使所述电机绕组释放能量，所述电机绕组释放能量用于抬高第一电容向电池包充电的供电电压，从而通过先控制电机电流增大，使电机绕组储能，然后控制电机电流减小，使电机绕组释放电能，抬高第一电容两端的电压，最终向电池包提供充电所需的高电压，实现兼容无法提供电池包所需高压电压的直流充电桩，使该直流充电桩能够对电池包充电。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本申请实施例公开的一种电机升压充电设备的电路拓扑示意图；

图2是本申请实施例公开的另一种电机升压充电设备的电路拓扑示意图；

图3是本申请实施例公开的一种二阶倍压整流电路的示意图；

图4是本申请实施例公开的一种升压充电方的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

实施例一

请参阅图1，图1是本申请实施例公开的一种电机升压充电设备的电路拓扑示意图。如图1所示，本申请实施例的电机升压充电设备包括电机逆变器、直流充电接口、电机绕组、第一电容，第一二极管、第二二极管，控制开关和控制单元，其中，第一电容用Cdc表示，控制开关用K1表示，第一二极管用D_in表示，第二二极管用D_out表示，电池包用U0表示。进一步地，如图1所示，直流充电接口的输入端用于与直流充电桩连接，直流充电接口的输出端与第一二极管的正极连接。而电机逆变器与第一二极管的负极连接，并与第一电容连接，第一电容与第二二极管的正极连接，第二二极管的负极用于与电池包连接。进一步地，电机绕组与电机逆变器和电机连接，控制开关一端与电机逆变器连接，另一端与电池包连接。

进一步地，控制单元与电机逆变器连接，用于向电机逆变器输出第一控制信号和第二控制信号，其中，第一控制信号用于使电机电流增大，第二控制信号用于使电机电流减小。

本申请实施例的装置能够在直流充电桩与电池包充电时，通过控制开关使电池包无法供电，只允许直流充电桩向电池包充电。另一方面，通过电机逆变器，控制单元可先控制电机电流增大，使电机绕组储能，然后控制电机电流减小，使电机绕组释放电能，这样一来，电机绕组释放电能能够抬高电机逆变器两端的电压，即能够抬高第一电容两端的电压，最终向电池包提供充电所需的高电压，兼容无法提供电池包所需高压电压的直流充电桩，使该直流充电桩能够对电池包充电。作为一种示例，当电池包充电所需电压为750V时，而直流充电桩只能够提供400V充电电压时，通过电机绕组释放的电能能够将第一电容两端的电压抬高至750V，以满足电池包的充电需求。

在本申请实施例中，控制单元控制电机电流的过程是一个反复过程，其中，通过反复控制电机绕组先储能后释放电能，能够使第一电容两端电压稳定在电池包充电所需电压，即，按照2个步骤循环往复，实现升压充电：

步骤1：控制单元控制电机逆变器对电机电流进行控制，使得电机电流逐渐增大，从而在电机绕组中存储能量。此时，由于能量只能从充电桩流向电驱系统，因此第一电容Cdc上的电压等于直流充电桩的供电电压，第一二极管D_in导通。

步骤2：控制单元控制电机逆变器对电机电流进行控制，使得电机电流逐渐减小，使得电机绕组释放能量。此时，由于能量只能从电驱系统流向电池，因此电容Cdc上的电压被抬高直至达到电池电压，然后第二二极管D_out导通，电机绕组继续向电池释放能量，实现对电池的充电。

在本申请实施例中，电机逆变器是指三相逆变器，其中，三相逆变器与直流充电桩连接时，其形成两端电压，该两端电压与电机绕组释放电能所形成的电压叠放，从而向电池包提供更高的充电。

在本申请实施例中，三相逆变器包括开关元器件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6，其中，关于该开关元器件如何协同工作，请参阅现有技术，本申请实施例对此不作赘述。

在一些场景中，由于一部分能量要先用来抬升电容Cdc的电压，因此如果电容Cdc容量较大，或电机绕组储能能力有限，则电容Cdc的电压可能无法抬升到电池电压，因此针对这一场景，请参阅图2，图2是本申请实施例公开的另一种电机升压充电设备的电路拓扑示意图。如图2所示，本申请实施例的电机升压充电装置还包括倍压整流电路，其中，倍压整流电路的输入端与电机逆变器连接，倍压整流电路的输出端用于通过第二二极管与电池包连接。

由图2可知，本可选的实施方式通过与电池包连接的倍压整流电路，能够对电机逆变器输出的电压进行整流，并进一步抬高电机逆变器输出的电压，以在通过电机绕组释放电能能够抬高电机逆变器两端的电压这一方式依然无法提高足够充电电压时，向电池包提供充电所需电压。

在可选的实施方式中，可将二阶倍压整流电路作为倍压整流电路，当然，将二阶倍压整流电路作为倍压整流电路只是一直优选方式，除此之外，倍压整流电路还可以是三阶倍压整流电路、四阶倍压整流电路等。

请参阅图3，图3是本申请实施例公开的一种二阶倍压整流电路的示意图。如图3所示，在可选的实施方式中，二阶倍压整流电路包括第三二极管D1、第四二极管D2、第五二极管D3、第六二极管D4、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4，其中，第二电容的两端分别与第三二极管的正极连接、与第四二极管负极连接，第三电容的两端分别与第四二极管正极连接、与第五二极管的负极连接，第四电容的两端分别与第五二极管的正极连接、与第六二极管的负极连接。

本可选的实施方通过第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第二电容、第三电容和第四电容，可实现倍压整流作用。

实施例二

请参阅图4，图4是本申请实施例公开的一种升压充电方的流程示意图，其中，该升压充电方法应用于如前述实施方式任一项的电机升压充电设备中。如图4所示，本申请实施例的方法包括以下步骤：

101、当确定直流充电接口与直流充电桩连接时，向控制开关发送第三控制信号，以使控制开关处于断开状态；

102、向电机逆变器发送第一控制信号，以通过电机逆变器增大电机电流，并使电机绕组存储能量；

103、当电机绕组存储能量后，向电机逆变器发送第二控制信号，以通过电机逆变器减小电机电流，并使电机绕组释放能量，电机绕组释放能量用于抬高第一电容向电池包充电的供电电压。

本申请实施例的方法能够在确定直流充电接口与直流充电桩连接时，向控制开关发送第三控制信号，以使控制开关处于断开状态。进一步地，能够向电机逆变器发送第一控制信号，以通过电机逆变器增大电机电流，并使电机绕组存储能量。进而能够在电机绕组存储能量后，向电机逆变器发送第二控制信号，以通过电机逆变器减小电机电流，并使电机绕组释放能量，电机绕组释放能量用于抬高第一电容向电池包充电的供电电压，从而通过先控制电机电流增大，使电机绕组储能，然后控制电机电流减小，使电机绕组释放电能，抬高第一电容两端的电压，最终向电池包提供充电所需的高电压，实现兼容无法提供电池包所需高压电压的直流充电桩，使该直流充电桩能够对电池包充电。

在可选的实施方式中，在向控制开关发送第三控制信号之前，本申请实施例的方法还包括以下步骤：

获取直流充电接口的连接状态；

基于直流充电接口的连接状态判断直流充电接口是否与直流充电桩连接。

本可选的实施方式通过获取直流充电接口的连接状态，进而能够基于直流充电接口的连接状态判断直流充电接口是否与直流充电桩连接。

在可选的实施方式中，在获取直流充电接口的连接状态之后，向电机逆变器发送第一控制信号之前，本申请实施例的方法还包括以下步骤：

获取直流充电桩的输出电压和电池包充电所需电压；

判断直流充电桩的输出电压是否小于电池包充电所需电压；

当直流充电桩的输出电压小于电池包充电所需电压时，执行向电机逆变器发送第一控制信号。

本可选的实施方式通过获取直流充电桩的输出电压和电池包充电所需电压，进而能够判断直流充电桩的输出电压是否小于电池包充电所需电压，进而能够在直流充电桩的输出电压小于电池包充电所需电压时，执行向电机逆变器发送第一控制信号。

实施例三

本申请实施例还提供一种升压充电装置，该升压充电装置包括以下功能模块：

第一发送模块，用于在确定直流充电接口与直流充电桩连接时，向控制开关发送第三控制信号，以使控制开关处于断开状态；

第二发送模块，用于向电机逆变器发送第一控制信号，以通过电机逆变器增大电机电流，并使电机绕组存储能量；

第三发送模块，用于当电机绕组存储能量后，向电机逆变器发送第二控制信号，以通过电机逆变器减小电机电流，并使电机绕组释放能量，电机绕组释放能量用于抬高第一电容向电池包充电的供电电压。

本申请实施例的装置能够在确定直流充电接口与直流充电桩连接时，向控制开关发送第三控制信号，以使控制开关处于断开状态。进一步地，能够向电机逆变器发送第一控制信号，以通过电机逆变器增大电机电流，并使电机绕组存储能量。进而能够在电机绕组存储能量后，向电机逆变器发送第二控制信号，以通过电机逆变器减小电机电流，并使电机绕组释放能量，电机绕组释放能量用于抬高第一电容向电池包充电的供电电压，从而通过先控制电机电流增大，使电机绕组储能，然后控制电机电流减小，使电机绕组释放电能，抬高第一电容两端的电压，最终向电池包提供充电所需的高电压，实现兼容无法提供电池包所需高压电压的直流充电桩，使该直流充电桩能够对电池包充电。

实施例四

本申请实施例提供一种电子设备，包括：

处理器；以及

存储器，配置用于存储机器可读指令，指令在由处理器执行时，执行如前述实施方式任一项的升压充电方法。

本申请实施例的电子设备通过执行升压充电方法，能够在确定直流充电接口与直流充电桩连接时，向控制开关发送第三控制信号，以使控制开关处于断开状态。进一步地，能够向电机逆变器发送第一控制信号，以通过电机逆变器增大电机电流，并使电机绕组存储能量。进而能够在电机绕组存储能量后，向电机逆变器发送第二控制信号，以通过电机逆变器减小电机电流，并使电机绕组释放能量，电机绕组释放能量用于抬高第一电容向电池包充电的供电电压，从而通过先控制电机电流增大，使电机绕组储能，然后控制电机电流减小，使电机绕组释放电能，抬高第一电容两端的电压，最终向电池包提供充电所需的高电压，实现兼容无法提供电池包所需高压电压的直流充电桩，使该直流充电桩能够对电池包充电。

实施例五

本申请实施例提供一种电动车，电动车包括如前述实施方式任一项的电机升压充电设备。

本申请实施例的电动车通过执电机升压充电设备，能够在确定直流充电接口与直流充电桩连接时，向控制开关发送第三控制信号，以使控制开关处于断开状态。进一步地，能够向电机逆变器发送第一控制信号，以通过电机逆变器增大电机电流，并使电机绕组存储能量。进而能够在电机绕组存储能量后，向电机逆变器发送第二控制信号，以通过电机逆变器减小电机电流，并使电机绕组释放能量，电机绕组释放能量用于抬高第一电容向电池包充电的供电电压，从而通过先控制电机电流增大，使电机绕组储能，然后控制电机电流减小，使电机绕组释放电能，抬高第一电容两端的电压，最终向电池包提供充电所需的高电压，实现兼容无法提供电池包所需高压电压的直流充电桩，使该直流充电桩能够对电池包充电。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

需要说明的是，功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。