1.本发明涉及充电控制系统领域，具体为一种充电控制系统、方法、存储介 质及包括其的车辆。
背景技术：2.数字信号处理(digital signal processing，简称dsp)是一门涉及许多 学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和 信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。在过去 的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛dsp技术图 解的应用。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进 行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要 的信号形式。
3.在目前的充电控制系统中，随着控制目标的多样化与复杂化，系统对信号 的处理速度严重影响了充电效率，同时程序编写的复杂程度，大大增加了充电 控制系统的成本，对此我们基于dsp对充电控制系统进行了设计。
技术实现要素：4.为克服上述背景技术中目前的充电控制系统中，随着控制目标的多样化与 复杂化，系统对信号的处理速度严重影响了充电效率，同时程序编写的复杂程 度，大大增加了充电控制系统的成本等缺点，本发明的目的在于提供一种充电 控制系统、方法、存储介质及包括其的车辆。
5.为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：
6.本发明的第一方面，提供一种充电控制系统，包括dsp处理器、模数转换spi 模块、模数转换sci模块、电压采样电路和电流采样电路；
7.所述dsp处理器分别与模数转换spi模块和模数转换sci模块连接，用于接收 模数转换spi模块和模数转换sci模块发送的电压数字信号和电流数字信号，读 取电压数字信号和电流数字信号并得到相应的pwm信号并输出；
8.所述模数转换spi模块与dsp处理器连接，用于接收电压采样电路发送的电 压模拟信号，将电压模拟信号转换成电压数字信号；
9.所述模数转换sci模块与dsp处理器连接，用于接收电流采样电路发送的电 流模拟信号，将电流模拟信号转换成电流数字信号；
10.所述电压采样电路与模数转换spi模块连接，用于采集电压模拟信号，发送 到模数转换spi模块；
11.所述电流采样电路与模数转换sci模块连接，用于采集电流模拟信号，发送 到模数转换sci模块。
12.在一些可能的实施方式中，所述dsp处理器还与复位电路连接，所述复位电 路用于在dsp处理器出现故障时能够恢复到起始状态。
13.在一些可能的实施方式中，所述dsp处理器还与时钟电路连接，所述时钟电 路用于配合外部晶体实现振荡的电路,为系统提供运行时钟。
14.在一些可能的实施方式中，所述dsp处理器与模数转换spi模块之间还设置 有第一捕获中断模块，所述第一捕获中断模块用于计算pwm信号占空比是否为1， 来判断一个电压采样周期内模数转换是否完毕，若pwm信号占空比为1，则转换 完毕，dsp处理器读取模数转换spi模块发送的电压数字信号，输出一个电压采 样周期对应的pwm信号；若pwm信号占空比不为1，则未转换完毕，dsp处理器读 取模数转换spi模块发送的电压数字信号，进行清零。
15.在一些可能的实施方式中，所述dsp处理器与模数转换sci模块之间还设置 有第二捕获中断模块，所述第二捕获中断模块用于计算pwm信号占空比是否为1， 来判断一个电流采样周期内模数转换是否完毕；若pwm信号占空比为1，则转换 完毕，dsp处理器读取模数转换sci模块发送的电流数字信号，输出一个电流采 样周期对应的pwm信号；若pwm信号占空比不为1，则未转换完毕，dsp处理器读 取模数转换sci模块发送的电流数字信号，进行清零。
16.在一些可能的实施方式中，所述dsp处理器通过jtag接口来实现与电脑之间 的通信连接。
17.在一些可能的实施方式中，所述dsp处理器通过逻辑电路与隔离驱动电路连 接，所述dsp处理器输出带有死区时间的互补型pwm信号，逻辑电路对pwm信号进 行处理产生开关量信号，并通过隔离驱动电路控制相应功率开关管的通断，所 述功率开关管用于控制充电功率的输出。
18.本发明的第二方面，提供一种车载充电控制方法，包括以下步骤：
19.s1:分别采集电压模拟信号和电流模拟信号；
20.s2:对所述电压模拟信号和所述电流模拟信号进行转换，分别发出电压数字 信号和电流数字信号；
21.s3:判断一个采样周期内模数转换是否完毕，根据判断结果，读取所述电压 数字信号和电流数字信号，输出一个采样周期对应的pwm信号；
22.s4:根据pwm信号产生开关量信号；
23.s5:通过开关量信号来控制控制充电功率的输出。
24.在一些可能的实施方式中，所述“判断一个采样周期内模数转换是否完毕， 根据判断结果，读取所述电压数字信号和电流数字信号，输出一个采样周期对 应的pwm信号”具体为:
25.计算pwm信号占空比为1，则一个电压采样周期内模数转换完毕，读取电压 数字信号，直接输出一个电压采样周期对应的pwm信号；若pwm信号占空比不为1， 读取电压数字信号，进行清零；
26.计算pwm信号占空比为1，则一个电流采样周期内模数转换完毕，读取电流 数字信号，直接输出一个电流采样周期对应的pwm信号；若pwm信号占空比不为1， 读取电流数字信号，进行清零。
27.本发明的第三方面，提供一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质 上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述车载充电控制 方法的步骤或执
行上述充电控制系统。
28.本发明的第四方面，提供一种车辆，所述车辆包括上述充电控制系统或在 运行时实现上述车载充电控制方法的步骤。
29.本发明的有益效果是在于：通过电压采样电路和电流采样电路可以时刻采 集电感电流和电池电压等电信号来进行反馈调节，通过dsp处理器缩短了指令条 数与运行时间，从而提高对数字信号的处理速度，可以同时进行不同的指令操 作阶段，减少了取指令、译码和取操作数等流程的时间，增强系统的处理能力， 提高了充电效率；可以将多个模块同时进行控制，减少了程序编写的复杂程度 且降低了充电控制系统的成本。
附图说明
30.图1为本发明实施例一种充电控制系统的结构示意图；
31.图2为本发明实施例一种充电控制系统的电压采样电路的连接示意图；
32.图3为本发明实施例一种充电控制系统的电流采样电路的连接示意图；
33.图4为本发明实施例一种充电控制系统的si8273ab芯片驱动电路示意图；
34.图5为本发明实施例一种车载充电控制方法的步骤流程图。
具体实施方式
35.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和 特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚 明确的界定。
36.参照附图1所示，本发实施例提供一种充电控制系统，包括dsp处理器、模 数转换spi模块、模数转换sci模块、电压采样电路和电流采样电路；
37.所述dsp(digital signal processing，数字信号处理)处理器分别与模 数转换spi模块和模数转换sci模块连接，用于接收模数转换spi模块和模数转换 sci模块发送的电压数字信号和电流数字信号，读取电压数字信号和电流数字信 号并得到相应的pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号并输出；
38.所述模数转换spi(serial peripheral interface，串行外设接口)模块与 dsp处理器连接，用于接收电压采样电路发送的电压模拟信号，将电压模拟信号 转换成电压数字信号；
39.所述模数转换sci(serial communication interface，串行通信接口)模 块与dsp处理器连接，用于接收电流采样电路发送的电流模拟信号，将电流模拟 信号转换成电流数字信号。
40.所述电压采样电路与模数转换spi模块连接，用于采集电压模拟信号，发送 到模数转换spi模块。
41.为了既能采集交流电压信号又能采集直流电压信号，使用基于霍尔原理的 电压传感器，型号为chv-25p，其匝数比为2.5:1，反应时间仅为40μs。
42.参照附图2所示，图2为电压采样电路的连接示意图。闭环霍尔电压传感器 采用正负15v双电源供电，目的为可以输出交变信号。被测信号经20kω的限流 电阻后，从m点输出相应的电流，原副边电流匝比为2.5:1，再经100ω的采样电 阻得到采样电压信号v
out_v
，则输出电压与输入电压之间的数值关系为：
[0043][0044]
所述电流采样电路与模数转换sci模块连接，用于采集电流模拟信号，发送 到模数转换sci模块。电流采样电路使用霍尔电流传感器，其型号为la-50p，反 应时间低至1μs，匝数比为1:1000.其电流采样电路的连接图如图3所示。
[0045]
参照附图3所示，图3为电流采样电路的连接示意图。电流采样电路同样使 用双电源供电，从m点输出相应的电流，经100ω的采样电阻后输出采集到的电 压信号v
out_i
，输出电压信号与输入电流信号之间的数值关系为：
[0046][0047]
通过电压采样电路和电流采样电路可以时刻采集电感电流和电池电压等电 信号来进行反馈调节，通过dsp处理器缩短了指令条数与运行时间，从而提高对 数字信号的处理速度，可以同时进行不同的指令操作阶段，减少了取指令、译 码和取操作数等流程的时间，增强系统的处理能力，提高了充电效率；可以多 个模块同时进行控制，减少了程序编写的复杂程度且降低了充电控制系统的成 本。
[0048]
所述dsp处理器还与复位电路连接，所述复位电路用于在dsp处理器出现故 障时能够恢复到起始状态，当出现故障时，dsp处理器输出pwm信号关断功率开 关管，防止充电输出功率不稳定，影响充电安全性。
[0049]
所述dsp处理器还与时钟电路连接，所述时钟电路为用于配合外部晶体实现 振荡的电路,为系统提供运行时钟。
[0050]
所述dsp处理器通过逻辑电路与隔离驱动电路连接，所述dsp处理器输出带 有死区时间的互补型pwm信号，逻辑电路对pwm信号进行处理产生开关量信号， 并通过隔离驱动电路控制相应功率开关管的通断，所述功率开关管用于控制充 电功率的输出。
[0051]
隔离驱动电路可选为碳化硅mosfet(metal-oxide-semiconductorfield-effect transistor,金氧半场效晶体管)驱动电路，对于碳化硅mosfet 隔离驱动电路，因其工作在高频情况下，所以对驱动芯片的最高工作频率、驱 动上升下降时间和传播延时等要求很高。基于这些问题，选择silicon labs公 司生产的si8273ab芯片来驱动mosfet，其工作频率可达到500khz，上升和下降 时间低至13ns，信号输入与输出光耦隔离且双路输出，可以同时驱动两个 mosfet。参照附图4所示，图4为si8273ab芯片驱动电路示意图。
[0052]
si8273ab芯片的3号脚为使能脚，可由控制芯片的gpio(general-purposeinput/output，通用型之输入输出口)进行输出控制，使芯片控制更加灵活。 输出采用单电源供电，开通为18v，关断为0v。si8273ab可以同时双路输出， 驱动上下半桥两个mosfet，且关断回路使用阻值更小的电阻rg2、rg4，加快 mosfet的关断过程。
[0053]
所述dsp处理器与模数转换spi模块之间还设置有第一捕获中断模块，所述 第一捕获中断模块用于计算pwm信号占空比是否为1，来判断一个电压采样周期 内模数转换是否完毕，若pwm信号占空比为1，则转换完毕，dsp处理器读取模数 转换spi模块发送的电压数字信号，输出一个电压采样周期对应的pwm信号；若 pwm信号占空比不为1，则未转换完毕，dsp处理器读取模数转换spi模块发送的 电压数字信号，进行清零。
[0054]
所述dsp处理器与模数转换sci模块之间还设置有第二捕获中断模块，所述 第二
捕获中断模块用于计算pwm信号占空比是否为1，来判断一个电流采样周期 内模数转换是否完毕；若pwm信号占空比为1，则转换完毕，dsp处理器读取模数 转换sci模块发送的电流数字信号，输出一个电流采样周期对应的pwm信号；若 pwm信号占空比不为1，则未转换完毕，dsp处理器读取模数转换sci模块发送的 电流数字信号，进行清零。
[0055]
通过第一捕获中断模块和第二捕获中断模块，可以在充电过程中提供过流 过压保护的同时，控制充电功率的控制输出，增强了充电过程中的稳定性。
[0056]
所述dsp处理器通过jtag(joint test action group，联合测试工作组)接 口来实现与电脑之间的通信连接。所述dsp处理器包括dsp芯片，dsp芯片通过 jtag接口来实现与电脑之间的通信连接，在ccs6.0软件上编写程序并进行在线 调试，将编写好的程序通过型号为xds100v3的仿真器导入到dsp芯片内部存储器 中。
[0057]
参照附图5所示，本实施例还提供一种车载充电控制方法，具体包括以下步 骤：
[0058]
s1:分别采集电压模拟信号和电流模拟信号；
[0059]
s2:对所述电压模拟信号和所述电流模拟信号进行转换，分别发出电压数字 信号和电流数字信号；
[0060]
s3:判断一个采样周期内模数转换是否完毕，根据判断结果，读取所述电压 数字信号和电流数字信号，输出一个采样周期对应的pwm信号，具体为：
[0061]
计算pwm信号占空比为1，则一个电压采样周期内模数转换完毕，读取电压 数字信号，直接输出一个电压采样周期对应的pwm信号；若pwm信号占空比不为1， 读取电压数字信号，进行清零，不输出pwm信号，判断下一个电压采样周期模数 转换完毕是否转换完毕；
[0062]
计算pwm信号占空比为1，则一个电流采样周期内模数转换完毕，读取电流 数字信号，直接输出一个电流采样周期对应的pwm信号；若pwm信号占空比不为1， 读取电流数字信号，进行清零，不输出pwm信号，判断下一个电流采样周期模数 转换完毕是否转换完毕。
[0063]
s4:根据一个电压采样周期对应的pwm信号和一个电流采样周期对应的pwm 信号产生开关量信号；
[0064]
s5:通过开关量信号来控制功率开关管的通断，从而控制充电功率的输出。
[0065]
本实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有 计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述车载充电控制方法的步 骤或执行上述充电控制系统。
[0066]
其中，处理器还可以称为cpu(central processing unit，中央处理单元)。 处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器可以是：
[0067]
dsp(digital signal processor，数字信号处理器，数字信号处理器是 由大规模或超大规模集成电路芯片组成的用来完成某种信号处理任务的处理 器。它是为适应高速实时信号处理任务的需要而逐渐发展起来的。随着集成电 路技术和数字信号处理算法的发展，数字信号处理器的实现方法也在不断变化， 处理功能不断提高和扩大。)
[0068]
asic(application specific integrated circuit，专用集成电路，即专 用集成电路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成 电路。
[0069]
fpga(现场可编程门阵列，field programmable gate array)是在pal (programmable array logic，可编程阵列逻辑)、gal(generic array logic， 通用阵列逻辑)等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成 电路(asic)领域中的一
种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足， 又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
[0070]
通用处理器，所述通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何 常规的处理器等。
[0071]
其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件和分立硬件组件等。
[0072]
存储介质存储有能够实现上述所有方法的程序指令，其中，该程序指令可 以以软件产品的形式存储在上述存储介质中，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)或处理器(processor)执 行本发明各个实施方式所述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(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram， random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，或者 是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。
[0073]
本实施例又提供一种车辆，所述车辆包括上述充电控制系统或在运行时实 现上述车载充电控制方法的步骤。
[0074]
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项 技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围， 凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围 内。
技术特征：1.充电控制系统，其特征在于，包括dsp处理器、模数转换spi模块、模数转换sci模块、电压采样电路和电流采样电路；所述dsp处理器分别与模数转换spi模块和模数转换sci模块连接，用于接收模数转换spi模块和模数转换sci模块发送的电压数字信号和电流数字信号，读取电压数字信号和电流数字信号并得到相应的pwm信号并输出；所述模数转换spi模块与dsp处理器连接，用于接收电压采样电路发送的电压模拟信号，将电压模拟信号转换成电压数字信号；所述模数转换sci模块与dsp处理器连接，用于接收电流采样电路发送的电流模拟信号，将电流模拟信号转换成电流数字信号；所述电压采样电路与模数转换spi模块连接，用于采集电压模拟信号，发送到模数转换spi模块；所述电流采样电路与模数转换sci模块连接，用于采集电流模拟信号，发送到模数转换sci模块。2.根据权利要求1所述的充电控制系统，其特征在于，所述dsp处理器还与复位电路连接，所述复位电路用于在dsp处理器出现故障时能够恢复到起始状态。3.根据权利要求1所述的充电控制系统，其特征在于，所述dsp处理器还与时钟电路连接，所述时钟电路用于配合外部晶体实现振荡的电路,为系统提供运行时钟。4.根据权利要求1所述的充电控制系统，其特征在于，所述dsp处理器与模数转换spi模块之间还设置有第一捕获中断模块，所述第一捕获中断模块用于计算pwm信号占空比是否为1，来判断一个电压采样周期内模数转换是否完毕，若pwm信号占空比为1，则转换完毕，dsp处理器读取模数转换spi模块发送的电压数字信号，输出一个电压采样周期对应的pwm信号；若pwm信号占空比不为1，则未转换完毕，dsp处理器读取模数转换spi模块发送的电压数字信号，进行清零。5.根据权利要求1所述的充电控制系统，其特征在于，所述dsp处理器与模数转换sci模块之间还设置有第二捕获中断模块，所述第二捕获中断模块用于计算pwm信号占空比是否为1，来判断一个电流采样周期内模数转换是否完毕；若pwm信号占空比为1，则转换完毕，dsp处理器读取模数转换sci模块发送的电流数字信号，输出一个电流采样周期对应的pwm信号；若pwm信号占空比不为1，则未转换完毕，dsp处理器读取模数转换sci模块发送的电流数字信号，进行清零。6.根据权利要求1所述的充电控制系统，其特征在于，所述dsp处理器通过jtag接口来实现与电脑之间的通信连接。7.根据权利要求1所述的充电控制系统，其特征在于，所述dsp处理器通过逻辑电路与隔离驱动电路连接，所述dsp处理器输出带有死区时间的互补型pwm信号，逻辑电路对pwm信号进行处理产生开关量信号，并通过隔离驱动电路控制相应功率开关管的通断，所述功率开关管用于控制充电功率的输出。8.一种充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：s1:分别采集电压模拟信号和电流模拟信号；s2:对所述电压模拟信号和所述电流模拟信号进行转换，分别发出电压数字信号和电流数字信号；
s3:判断一个采样周期内模数转换是否完毕，根据判断结果，读取所述电压数字信号和电流数字信号，输出一个采样周期对应的pwm信号；s4:根据pwm信号产生开关量信号；s5:通过开关量信号控制充电功率的输出。9.根据权利要求8所述的车载充电控制方法，其特征在于，所述“判断一个采样周期内模数转换是否完毕，根据判断结果，读取所述电压数字信号和电流数字信号，输出一个采样周期对应的pwm信号”具体为:计算pwm信号占空比为1，则一个电压采样周期内模数转换完毕，读取电压数字信号，直接输出一个电压采样周期对应的pwm信号；若pwm信号占空比不为1，读取电压数字信号，进行清零；计算pwm信号占空比为1，则一个电流采样周期内模数转换完毕，读取电流数字信号，直接输出一个电流采样周期对应的pwm信号；若pwm信号占空比不为1，读取电流数字信号，进行清零。10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求8-9任一项所述的车载充电控制方法的步骤或执行权利要求1-7任一项所述的充电控制系统。11.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1-7任一项所述的充电控制系统或在运行时实现权利要求8-9任一项所述的车载充电控制方法的步骤。
技术总结本发明公开了一种充电控制系统、方法、存储介质及包括其的车辆，基于DSP处理器，采集电压模拟信号和电流模拟信号；对所述电压模拟信号和所述电流模拟信号进行转换，分别发出电压数字信号和电流数字信号；判断一个采样周期内模数转换是否完毕，根据判断结果，读取所述电压数字信号和电流数字信号，输出一个采样周期对应的PWM信号；根据PWM信号产生开关量信号；通过开关量信号来控制充电功率的输出。本发明缩短了指令条数与运行时间，提高对数字信号的处理速度，减少了取指令、译码和取操作数等流程的时间，增强系统的处理能力，提高了充电效率；将多个模块同时进行控制，减少了程序编写的复杂程度且降低了系统的成本。的复杂程度且降低了系统的成本。的复杂程度且降低了系统的成本。
技术研发人员：周凌霄 李悦 张珂宸 汤森
受保护的技术使用者：国网智慧能源交通技术创新中心（苏州）有限公司
技术研发日：2022.06.17
技术公布日：2022/11/1
