用于环保车辆的充电控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于环保车辆的充电控制方法和系统，该充电控制方法和系统在通过车辆中的车载充电器（OBC）对电池充电的同时，通过改善功率因子校正（PFC）转换器的功率控制方法来促进充电效率的提高。该方法在充电期间通过电压检测器感测电池电压并且通过控制器计算目标值以维持PFC转换器的输出电压。从感测的电池电压和DC-DC转换器的最大可用占空比值计算目标值。基于计算的目标值维持PFC转换器的输出电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于环保车辆的充电控制方法和系统。更具体地，本专利技术涉及一种通过在通过插电式混合动力电动车辆（HEV）或电动车辆（EV）中的车载充电器（OBC）对电池充电时改善功率因子校正（PFC）转换器的功率控制方法来提高充电效率的充电控制方法和系统。
技术介绍
如现有技术中已知，诸如插电式混合动力电动车辆（HEV）或电动车辆（EV）的绿色车辆（例如，环保车辆）使用与配电系统连接的交流电（AC）电动车辆供电设备（EVSE）以对其电池进行充电。此外，内置在插电式HEV或EV中的车载充电器（OBC）通过将车辆连接至AC EVSE来对电池充电。图1是示出根据现有技术的内置在车辆200中的OBC的主要部件的示例性示图。如图1所述，OBC包括将AC电源100的AC输入电压Vac转换为直流（DC）电压Vdc并且同时补偿电压的功率因子的功率因子校正（PFC）转换器210以及连接在PFC转换器210与高电压电池230之间以转换从PFC转换器210输出的DC电压的DC-DC转换器220。在图1示出的实例中，PFC转换器210被操作为升压转换器以将从AC电源100施加的AC输入电压Vac转换为在车辆200的外部的DC电压Vdc。DC-DC转换器220可以是采用全桥（FB）或半桥（HB）开关电路的绝缘型（insulated，隔离型）DC-DC转换器。同时，随着充电能量的概念被引入燃料消耗率（例如，英里每加仑汽r>油当量（MPGe）），即，插电式HEV或EV的功率比，内置在车辆中的OBC的功率传输效率的重要性增加。在插电式HEV或EV中，作为用于驱动车辆的电源的高电压电池230基于其充电/放电量而工作在宽电压范围内，并且要在整个电压范围内实现高效率是一个重要课题。此外，基于充电状态确定连接至OBC的DC-DC转换器220的输出级的电池230的电压，并且当对电池230充电时，电池230的电压的变化是巨大的。常规地，很难在整个电压范围内均实现高效率。在现有技术中，已经开发出一种在图1中示出的将OBC中的PFC转换器210的输出电压Vdc控制为固定电压的方法。图2a和图2c是示出车辆中的电池通过OBC的充电控制方法的示例性示图。图2a示出了在现有技术中电池充电期间的PFC转换器的输出电压Vdc的状态。图2b示出了用于在电池充电期间控制DC-DC转换器的输出电压的有效占空比Deff。图2c示出了在电池充电期间的电池电压Vbat的状态。如图2a至2c所示，在现有技术的充电控制方法中，PFC转换器的输出电压Vdc被控制为永恒固定的。特别是，电池电压的变化是巨大的，并且因此，可能无法在整个电压范围内实现高效率。在电池电压的宽工作范围内，OBC的平均充电效率被降低。因此，由于平均充电效率的降低，车辆的MPGe可能劣化并且车辆的充电时间可能增加。
技术实现思路
本专利技术提供了一种通过在通过插电式混合电动车辆（HEV）或电动车辆（EV）中的车载充电器（OBC）对电池充电时改善功率因子校正（PFC）转换器的功率控制方法来增强充电效率的充电控制方法和系统。一方面，本专利技术提供了一种用于具有内置OBC的插电式HEV或EV的充电控制方法，其中，内置OBC包括连接至AC电源以将AC输入电压转换为DC电压并补偿电压的功率因子的PFC转换器；以及转换从PFC转换器输出的DC电压的DC-DC转换器。该充电控制方法可包括：在充电期间通过电压检测器感测电池电压；通过控制器从感测的电池电压与DC-DC转换器的最大可用占空比值计算目标值以维持PFC转换器的输出电压；以及基于计算的目标值，通过控制器维持PFC转换器的输出电压。在示例性实施方式中，该充电控制方法可进一步包括在充电期间进一步感测AC输入电压以将计算的目标值与感测的AC输入电压相比较。当计算的目标值是比感测的AC输入电压大的值时，可基于目标值维持PFC转换器的输出电压。此外，当计算的目标值等于或小于感测的AC输入电压时，可将PFC转换器的输出电压维持为比AC输入电压大的值。在另一示例性实施方式中，当计算的目标值等于或小于感测的AC输入电压时，PFC转换器的输出电压（Vdc）可被维持成为通过向感测的AC输入电压的最大值（Vac_max）增加预定的余量值（α）而获得的值。进一步地，可使用电池电压和DC-DC转换器的最大可用占空比值从下列公式计算目标值：公式：Vdc_target=K×Vbat此处，Vdc_target表示目标值，K=n/Deff_max，Deff_max表示DC-DC转换器的最大可用占空比值，以及n表示DC-DC转换器中的变压器的线圈匝数。基于计算的目标值，在维持PFC转换器的输出电压的同时，DC-DC转换器的输出电压可被维持为最大可用占空比。根据本专利技术的充电控制方法，可基于AC输入电压和电池电压实时动态地控制PFC转换器的输出电压，因此在整个电压范围内实现提高的效率。此外，由于基本在电池充电电压的整个范围内可通过OBC的高效率操作对电池进行充电，因此可以提高充电效率以减少充电时间并提高MPGe。附图说明现将参照在附图中示出的本专利技术的某些示例性实施方式详细地描述本专利技术的上述和其他特征，下文仅通过说明的方式给出了附图，并且因此附图不限制本专利技术，并且其中：图1是示意性示出根据现有技术的车载充电器（OBC）的主要部件的示例性示图；图2a至图2c是示出根据现有技术的充电控制方法的示例性示图；图3和图4a至图4c是示出根据本专利技术的示例性实施方式的充电控制方法的示例性示图；图5a至图5c和图6a至图6c是示出根据本专利技术的示例性实施方式的为单位功率因子控制而限定功率因子校正（PFC）转换器的输出电压的示例性示图；图7是示出根据本专利技术的示例性实施方式的充电控制过程的示意性流程图；以及图8a和图8b是示出在根据本专利技术的示例性实施方式的充电控制方法中实现充电效率的提高和充电时间的减少的示例性示图。应理解，附图不一定按照比例绘制，其呈现说明本专利技术的基本原理的各种示例性特征的略微简化的表示。如本文公开的包括例如具体尺寸、方位、位置和形状的本专利技术的具体设计特征将部分地由特定的预期应用和使用环境来确定。在附图中，表示本专利技术相同或等价部分的附图标记贯穿附图的几个图形。具体实施方式应理解，如本文使用的术语“车辆”或“用车辆运载的”或其他类似的术语通常包括旅客汽车（诸如，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有内置车载充电器（OBC）的车辆的充电控制方法，所述车载充电器（OBC）包括连接至AC电源以将AC输入电压转换为DC电压并且补偿所述电压的功率因子的功率因子校正（PFC）转换器；以及用于转换从所述功率因子校正转换器中输出的所述DC电压的DC‑DC转换器，所述充电控制方法包括：在充电期间由电压检测器感测电池电压；由控制器从所感测的电池电压和所述DC‑DC转换器的最大可用占空比值计算目标值以维持所述功率因子校正转换器的输出电压；以及基于所计算的目标值，由所述控制器维持所述功率因子校正转换器的所述输出电压。

【技术特征摘要】
2013.08.26 KR 10-2013-01008451.一种用于具有内置车载充电器（OBC）的车辆的充电控制方法，所
述车载充电器（OBC）包括连接至AC电源以将AC输入电压转换
为DC电压并且补偿所述电压的功率因子的功率因子校正（PFC）转
换器；以及用于转换从所述功率因子校正转换器中输出的所述DC
电压的DC-DC转换器，所述充电控制方法包括：
在充电期间由电压检测器感测电池电压；
由控制器从所感测的电池电压和所述DC-DC转换器的最大可
用占空比值计算目标值以维持所述功率因子校正转换器的输出电
压；以及
基于所计算的目标值，由所述控制器维持所述功率因子校正转
换器的所述输出电压。
2.根据权利要求1所述的充电控制方法，进一步包括：
在所述充电期间由所述电压检测器感测AC输入电压以将所计
算的目标值与所感测的AC输入电压相比较；
当所计算的目标值是比所感测的AC输入电压大的值时，基于
所述目标值，由所述控制器维持所述功率因子校正转换器的所述输
出电压。
3.根据权利要求2所述的充电控制方法，进一步包括：
当所计算的目标值等于或小于所感测的AC输入电压时，由所
述控制器将所述功率因子校正转换器的所述输出电压维持为比AC
电压大的值。
4.根据权利要求3所述的充电控制方法，进一步包括：
当所计算的目标值等于或小于所感测的AC输入电压时，由所
述控制器将所述功率因子校正转换器的所述输出电压（Vdc）维持
成为通过向所感测的AC输入电压的最大值（Vac_max）增加预定的
余量值（α）而获得的值。
5.根据权利要求4所述的充电控制方法，进一步包括：
由所述控制器使用所述电池电压和所述DC-DC转换器的所述
最大可用占空比值从下列公式计算所述目标值：
Vdc_target=K×Vbat，
其中，Vdc_target表示所述目标值，K=n/Deff_max，Deff_max
表示所述DC-DC转换器的所述最大可用占空比值，以及n表示在所
述DC-DC转换器中的变压器的线圈匝数。
6.根据权利要求1所述的充电控制方法，进一步包括：
基于所计算的目标值，在维持所述功率因子校正转换器的所述
输出电压的同时，由所述控制器将所述DC-DC转换器的所述输出电
压维持为所述最大可用占空比。
7.一种用于具有内置车载充电器（OBC）的车辆的充电控制系统，所
述车载充电器（OBC）包括连接至AC电源以将AC输入电压转换
为DC电压并且补偿所述电压的功率因子的功率因子校正（PFC）转
换器；以及用于转换从所述功率因子校正转换器输出的所述DC电
压的DC-DC转换器，所述充电控制系统包括：
存储器，被配置为存储程序指令；以及
处理器，被配置为执行所述程序指令，所述程序指令在被执行
时被配置为：
由控制器从感测的电池电压和所述DC-DC转换器的最大
可用占空比值计算目标值以维持所述功率因子校正转换器的
输出电压；以及
基于所计算的目标值，由所述控制器维持所述功率因子校
正转换器的所述输出电压。
8.根据权利要求7所述的充电控制系统，其中，所述程序指令在被执
行时被进一步配置为：
当所计算的目标值是比所感测的AC输入电压更大的值时，基
于所述目标值，维持所述功率因子校正转换器的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张熙崇，全信慧，郭武信，成玄旭，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR