双向转换系统的主动放电方法及车载充电机与流程

本发明涉及电气元件，尤其涉及一种双向转换系统的主动放电方法及车载充电机。

背景技术：

1、电动汽车行业中，车载充电机obc和整车高压系统之间连接如图6所示，整车高压系统包括整车高压电池、电池加热系统ptc和电机驱动单元mcu。其中，整车高压电池通过高压直流继电器s1和其他高压器件连接，且整车高压电池内还并联了容值在500μf～2000μf的cmcu电容，在停车前需要泄放cmcu电容上的电荷，以降低整机电压，保障系统安全延长使用寿命。现有的放电方案有以下几种：

2、方案一，设置与cmcu电容并联的可控开关器件和放电电阻，以对cmcu电容进行电阻放电，但是该方案需要额外增加元器件和控制电路，硬件成本大。

3、方案二，设置与整车高压电池连接的低压电池，通过将cmcu电容的能量转换至低压电池中，但因电路特性，该方案无法将cmcu电容的能量转换到阈值电压，不能完全解决需求。

4、方案三，设置两个与整车高压电池连接的桥臂，每个桥臂均由两个开关管组成，通过控制两个桥臂上的开关管，使整车高压电池工作在高频开关状态，然后通过开关管的开关损耗，消耗掉cmcu电容的能量。因此该方案未增加硬件成本，且cmcu电容的能量能转换到阈值电压。

5、但是该方案放电时，由于流过开关管的电流较小，比较依赖于开关管本身的规格，因此为了减少放电时间，需通过加大开关管的开关频率，来增大开关损耗，加快放电速度，而开关损耗大会导致正常充放电的效率变低。

6、为了追求车载充电机obc的工作效率，开关管的开关损耗一定是越来越低的，导致此方案在未来的宽禁带器件下很难适用，加之开关管的开关频率远高于正常充放电时的开关频率，造成开关管的可靠性下降，且高开关频率带来的emc问题也不容忽视。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种双向转换系统的主动放电方法及车载充电机，用于解决现有技术中开关管的开关频率高于正常开关频率，导致开关管的可靠性下降，及带来emc的问题。

2、本发明的技术方案为设计一种双向转换系统的主动放电方法，所述双向转换系统包括通过变压器耦合的第一电路和第二电路，所述第一电路连接第一电容c1，所述第二电路连接第二电容c2以及与所述第二电容c2并联的cmcu电容，所述双向转换系统还包括第一阻抗器z1和第二阻抗器z2，其中所述第一阻抗器z1与所述变压器的第一绕组串联构成第一谐振腔，所述第一谐振腔两端的电压为第一谐振腔方波电压vab，所述第一谐振腔连接所述第一电路；所述第二阻抗器z2与所述变压器的第二绕组串联构成第二谐振腔，所述第二谐振腔两端的电压为第二谐振腔方波电压vcd，所述第二谐振腔连接所述第二电路；所述主动放电方法包括：双向转换系统执行接到放电指令后，双向转换系统执行消耗电操作和/或转存电操作，所述消耗电操作为：增加第一谐振腔和第二谐振腔中的谐振电流，通过第一谐振腔和第二谐振腔、以及第一电路和第二电路中的功率开关消耗第二电容c2和cmcu电容中的电能；所述转存电操作为：将第二电容c2和cmcu电容中的电能转存到所述第一电容c1中。

3、进一步的，所述转存电操作具体包括：接到放电指令后，控制所述第一电路和所述第二电路，将所述第二电容c2和cmcu电容中的电能分一次或数次转存入所述第一电容c1中，并且在所述转存电操作中，实时在所述第一电容c1两端测得第一侧电压v1，在所述第二电容c2两端测得第二侧电压v2，当所述第一侧电压v1小于第一阈值电压vs1时，继续所述转存电操作；当所述第一侧电压v1大于等于第一阈值电压vs1时，停止所述转存电操作。

4、进一步的，所述消耗电操作至少包括下述任一种调整操作：调整相位差φ操作、调整占空比操作、调整频率操作、调整死区操作，在消耗电操作中可同时采用所述四种调整操作中的一种、两种、三种或四种。

5、进一步的，所述调整相位差φ操作包括：调整第一谐振腔方波电压vab与第二谐振腔方波电压vcd之间的相位差φ具体包括：调整第一谐振腔方波电压vab相对于第二谐振腔方波电压vcd的正方波的中点超前或滞后形成的相位差φ，以增加第一谐振腔和/或第二谐振腔中的谐振电流，增加第一电路和第二电路中功率开关以及第一谐振腔和第二谐振腔中元器件的损耗，进而消耗第二电容c2和cmcu电容中的电能。

6、进一步的，所述调整占空比操作包括：调整第一谐振腔方波电压vab和第二谐振腔方波电压vcd的占空比，以增加第一谐振腔和/或第二谐振腔中的谐振电流，增加第一电路和第二电路中功率开关以及第一谐振腔和第二谐振腔中元器件的损耗，进而消耗第二电容c2和cmcu电容中的电能。

7、进一步的，所述调整频率操作包括：预先测得第一电路和第二电路中功率开关的放电频率；在接到放电指令后，调用所述放电频率，以增加第一电路和第二电路中功率开关的损耗，进而消耗第二电容c2和cmcu电容中的电能。

8、进一步的，所述调整死区操作包括：调节所述第一电路和第二电路中功率开关的死区位置，增加第一电路和第二电路中功率开关的损耗，进而消耗第二电容c2和cmcu电容中的电能。

9、进一步的，所述双向转换系统还包括与变压器中第三绕组连接的第三电路；在进行所述转存电操作和/或消耗电操作时，亦可对所述第三电路进行转存电操作和/或消耗电操作。

10、进一步的，当所述第二侧电压v2小于等于第二阈值电压vs2时，不进行转存电操作和/或消耗电操作；当所述第二侧电压v2大于第二阈值电压vs2时，进行转存电操作和/或消耗电操作。

11、进一步的，所述主动放电方法还包括：在主动放电开始时刻对充电时长进行计时，当充电时长大于等于充电上限时长时，停止主动放电、并发出超时报警。

12、进一步的，所述主动放电方法还包括：在主动放电开始时刻对充电时长进行计时，当充电时长到达检测时刻时，将主动放电开始时刻的第二侧电压v2减去检测时刻的第二侧电压v2，得到电压下降值；当电压下降值大于等于压降参考值时，继续主动放电；当电压下降值小于压降参考值时，停止主动放电、并发出报警。

13、进一步的，所述主动放电方法还包括：通过所述第一电路和第二电路中功率开关的开关特性，实际调测得到各功率开关之间的死区值，接到放电指令后，调取所述死区值，控制所述第一电路和第二电路中的功率开关工作在硬开关状态。

14、进一步的，在所述停止主动放电之后，经过一个冷却时间n之后重新开始主动放电。

15、进一步的，所述第一阻抗器z1和第二阻抗器z2采用导线、电感和电容中的一种、两种类或三种。

16、进一步的，所述第一电路和第二电路采用双向转换电路；通过对第一电路、第二电路和第三电路进行转存电操作和/或消耗电操作以消耗所述第二电容c2和cmcu电容中的电能，也可以通过对第一电路、第二电路和第三电路进行转存电操作和/或消耗电操作以消耗所述第一电容c1中的电能。

17、本发明还设计了一种车载充电机，所述车载充电机采用上述的双向转换系统、以及主动放电方法；并且所述第一电路连接直流电源或pfc电路，所述第二电路通过继电器s1连接高压电池。

18、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

19、本发明运用双向转换系统原有的电路进行放电，无需额外增加放电开关、电阻和控制电路，可以快速将cmcu电容电压降低至安全电压之下，保障开关管的可靠性，实现快速、可靠、低成本的主动放电策略。