CN109038700A - 电力转换设备、其控制方法和包括其的车辆 - Google Patents

Abstract

提供了一种电力转换设备、其控制方法和包括其的车辆。电力转换设备包括：第一电力转换部分，其具有连接到第一电池的第一端和选择性地连接到电源部分和第二电池中的至少一个的第二端；第二电力转换部分，其具有连接到第一电池的第一端和连接到第二电池的第二端。第二电力转换部分被配置为提供从第一电池供应到第二电池的电力。开关部分被配置为将电源部分和第二电池中的任何一个连接到第一电力转换部分。

Description

电力转换设备、其控制方法和包括其的车辆

技术领域

本公开涉及电力转换控制，且更具体地，涉及一种用于控制电力转换的设备和方法，以及包括该电力转换控制的车辆。

背景技术

通常，车辆可以包括三轮或四轮车辆，诸如摩托车、电动自行车、建筑设备、自行车、在轨道上行驶的列车等的两轮车辆。传统车辆通过燃烧化石燃料(例如汽油或柴油)来获得热能，将热能转化为旋转车轮所需的机械能，并且从而生成转动车轮的动力。

近来，已经使用电能而不是热能生成转动车轮所需的动力。如上所述，被配置为使用电能获取电力的车辆被称为电动车辆(EV)。可以使用各种类型的电动车辆，例如，被配置为仅使用电力获取电力的通用电动车辆(EV)；混合动力电动车辆(HEV)，其被配置为使用由化石燃料燃烧产生的热能并还使用电能来获取电力；以及插电式混合动力电动车辆(PHEV)，其被配置为使用从化石燃料的燃烧生成的热能和电能二者，并且在从外部电源接收电能时对嵌入其中的电池进行充电。

本节中公开的上述信息仅仅是为了增强对本公开背景的理解，并且因此它可能包含不构成本领域普通技术人员在本国已知的现有技术的信息。

发明内容

提供一种用于减小总体尺寸并有效地对电负载和电池中的至少一个充电的电力转换设备，用于控制电力转换设备的方法以及包括电力转换设备的车辆。

根据本公开的一个方面，电力转换设备可包括：第一电力转换部分，其具有连接到第一电池的第一端和选择性地连接到电源部分和第二电池中的至少一个的第二端；第二电力转换部分，其具有连接到第一电池的第一端和连接到第二电池的第二端，被配置为将从第一电池供应的电力提供至第二电池；以及开关部分，其被配置为将电源部分和第二电池中的任何一个连接到第一电力转换部分。

当第一电力转换部分连接到电源部分时，第一电力转换部分可将从电源部分供应的电力提供至第一电池。当第一电力转换部分连接到第二电池时，第一电力转换部分可将从第一电池供应的电力提供至第二电池。当第一电力转换部分连接到电源部分时，第一电力转换部分可以升高(例如增加)从电源部分接收的电压。当第一电力转换部分连接到第一电池时，第一电力转换部分可以降低(例如，减小)从第一电池接收的电压。

第二电力转换部分可以减小从第一电池接收的电压。当使用电源部分执行充电时，第一电力转换部分和第二电力转换部分可以启动操作，以允许第一电力转换部分将从电源部分供应的电力提供至第一电池，并且第二电力转换部分将从第一电池供应的电力提供至第二电池。

当电连接的外部装置被配置为要求较小量的电力或者以低电力向第二电池充电时，第一电力转换部分和第二电力转换部分中的任何一个可操作为向第二电池提供第一电池的电力。第一电力转换部分可具有与第二电力转换部分的最大电力容量不同的最大电力容量。当电连接的外部装置要求较大量的电力或以高电力向第二电池充电时，第一电力转换部分和第二电力转换部分可配置为同时操作以向第二电池提供第一电池的电力。

第一开关元件和第二开关元件可并联连接在第一电池和第二电池之间。电力转换设备可包括控制器，其被配置为操作第一电力转换部分、第二电力转换部分和开关部分中的至少一个。第一电力转换部分和第二电力转换部分中的至少一个可包括低电压直流-直流(DC-DC)转换器(LDC)。电源部分可包括被配置为输出与入射太阳光相对应的电力的太阳能发电机。

根据本公开的另一方面，一种用于控制电力转换设备的方法可包括：由控制器启动电力转换设备；使用电源部分由电力转换设备对第一电池和第二电池进行充电；在第一电力转换部分和电源部分之间形成电连接；由控制器启动第一电力转换部分和第二电力转换部分的操作；由控制器配置第一电力转换部分，以将从电源部分供应的电力提供至第一电池；以及由控制器将第二电力转换部分配置成将从第一电池供应的电力提供至第二电池。另外，第一电力转换部分的第一端可连接到第一电池，并且第一电力转换部分的第二端根据控制信号选择性地连接到电源部分和第二电池中的至少一个。第二电力转换部分将第一电池电连接到第二电池。

该方法可以进一步包括当电连接的外部装置要求较小量的电力或以低电力向第二电池充电时，由控制器启动第一电力转换部分和第二电力转换部分中的任何一个的操作；以及通过第一电力转换部分和第二电力转换部分中的任何一个将从第一电池供应的电力提供至第二电池。第一电力转换部分可具有与第二电力转换部分的最大电力容量不同的最大电力容量。

在另一示例性实施例中，该方法可以包括在第一电力转换部分与第二电池之间形成电连接。特别地，该方法可以包括当电连接的外部装置要求较大量的电力或以高电力向第二电池充电时，在第一电力转换部分和第二电池之间形成电连接；同时操作第一电力转换部分和第二电力转换部分；以及通过第一电力转换部分和第二电力转换部分二者将从第一电池供应的电力提供至第二电池。

在示例性实施例的另一方面，车辆可包括：电源部分，其配置为提供电力；第一电池，其配置为用从电源部分供应的电力进行充电并具有相对高的电压；第二电池，其配置为用从第一电池供应的电力进行充电并具有相对低的电压；第一电力转换部分，其具有连接到第一电池的第一端和选择性地连接到电源部分和第二电池中的至少一个的第二端；以及第二电力转换部分，其具有连接到第一电池的第一端和连接到第二电池的第二端，被配置为将从第一电池供应的电力提供至第二电池。

当使用电源部分执行充电时，第一电力转换部分和第二电力转换部分可启动操作。第一电力转换部分将从电源部分供应的电力提供至第一电池，并且第二电力转换部分可将从第一电池供应的电力提供至第二电池。

车辆可以包括第一电力转换部分和第二电力转换部分中的任何一个，其可配置为当电连接的外围装置要求相对较小量的电力或以低电力向第二电池充电时启动操作并将从第一电池供应的电力提供至第二电池。车辆可以包括第一电力转换部分和第二电力转换部分，其被配置为当电连接的外围装置要求相对较大量的电力或者第二电池以高电力充电时同时操作并将从第一电池供应的电力提供至第二电池。

附图说明

结合附图对本发明的这些和/或其它方面将变得显而易见并且更容易地从以下对示例性实施例的描述中理解，在附图中：

图1A是示出根据本公开的示例性实施例的电力转换设备的示例的示例性框图；

图1B是示出根据本公开的示例性实施例的电力转换设备的示例的示例性电路图；

图2A是示出根据本公开的示例性实施例的第一开关元件和第二开关元件中的至少一个的操作的示例性曲线图；

图2B是示出根据本公开的示例性实施例的第三开关元件和第四开关元件的操作的示例性曲线图；

图2C是示出根据本公开的示例性实施例的第三开关元件和第四开关元件的操作的示例性曲线图；

图3是示出根据本公开的示例性实施例的电力转换设备的操作的第一示例的示例性框图；

图4是示出根据本公开的示例性实施例的电力转换设备的操作的第二示例的示例性框图；

图5是示出根据本公开的示例性实施例的电力转换设备的操作的第三示例的示例性框图；

图6是示出根据本公开的示例性实施例的电力转换设备的操作的第四示例的示例性框图；

图7是示出根据本公开的示例性实施例的车辆的外观的示例性视图；

图8是示出根据本公开的示例性实施例的车辆的示例的示例性框图；

图9是示出根据现有技术的使用一个1.8kW LDC(低电压DC-DC转换器)时的每个负载的输出电流和效率之间的关系的示例性曲线图。

图10是示出根据本公开的示例性实施例的当使用具有0.8kW的第一电力转换部分时的每个负载的输出电流和效率之间的关系的示例性曲线图；

图11是示出根据本公开的示例性实施例的当使用具有1.2kW的第二电力转换部分时的每个负载的输出电流和效率之间的关系的示例性曲线图；以及

图12是示出根据本公开的示例性实施例的用于控制电力转换设备的方法的示例性流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的示例性实施例，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。将在下文中参考附图更全面地描述本公开，其中示出了本公开的示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，所描述的示例性实施例可以以各种不同的方式进行修改。附图和描述在本质上被认为是说明性的而不是限制性的，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。由于图示的每个部件的尺寸和厚度为了方便说明而任意地表示，因此本公开并不特别限于图示的每个部件的尺寸和厚度，并且为了清楚地表示各个部分和区域而扩大和示出厚度。

另外，在下面的详细描述中，将具有相同关系的部件的名称分为“第一”、“第二”等，以区分部件，但是本公开不限于顺序。在整个说明书中，除非明确地相反地描述，否则词语“包括”和诸如“包括了”或“包含有”的变体将被理解为暗示包括所述元素，而不排除任何其它元素。此外，在说明书中描述的“单元”、“部件”、“部分”、“成员”等意味着执行至少一个功能或操作的综合配置的单元。

将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包括了”指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

除非具体说明或从上下文中显而易见，如本文所用，术语“约”应理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。

虽然将示例性实施例描述为使用多个单元来执行示例性过程，但是应当理解，示例性过程也可以由一个或多个模块执行。此外，应理解，术语“控制器/控制单元”是指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器被配置为存储模块，并且处理器被特别地配置为执行所述模块以执行下面进一步描述的一个或多个处理。

此外，本公开的控制逻辑可以体现为包含由处理器、控制器/控制单元执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质还可以分布在网络耦合的计算机系统中，使得计算机可读介质以例如由远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)的分布式方式存储和执行。

应理解，本文所用的“车辆”或“车辆的”或其他类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商业车辆的客车，包括各种小船和轮船的船舶、飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其它替代燃料车辆(例如衍生自石油以外的资源的燃料)。

下面将参照图1A至图6描述包括电力转换设备的充电系统。图1A是示出电力转换设备的示例性实施例的示例性框图。参考图1A，充电系统1可以包括电源部分10、第一电池20、第二电池30和被配置为对第一电池20和第二电池30中的至少一个充电的电力转换设备100。电源部分10可以被配置为提供为第一电池20和第二电池30中的至少一个充电所需的电力。

例如，供电部分10可以包括被配置为自主发电的装置，除了第一电池20之外的其它电池，或从外部部分接收的电源电压。具体地，用于自主发电的设备可以包括配置成使用燃料的燃烧能量生成电力的装置，被配置为使用风力发电或液压动力生成电力的装置，以及被配置为通过将太阳能转化为电能来生成电力的装置(例如，太阳能发电装置)。例如，太阳能发电装置可以包括太阳能电池。

第一电池20和第二电池30可以被配置为将电能转换成化学能，并且因此可能累积并存储所得到的电能。可以使用各种电池(例如，铅电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锂离子聚合物电池和磷酸铁锂电池)中的至少一种来实现第一电池20和第二电池30中的每一个。然而，第一电池20和第二电池30的范围不限于此，并且可以使用各种类型的电池来实现第一电池20和第二电池30。第一电池20和第二电池30可以使用均质电池或异质电池来实现。

根据示例性实施例，第一电池20和第二电池30可以具有不同的电压。例如，第一电池20可以具有比第二电池30相对更高的电压。第一电池20和第二电池30之间的电压可能存在显著差异。例如，第一电池20可以具有约360V，并且第二电池30可具有约12V的电压。系统设计者可以根据充电系统1的使用环境或应用目标，为第一电池20建立各种电压和为第二电池30建立各种电压。可替代地，第二电池30可根据需要具有比第一电池20相对更高的电压。

当第一电池20和第二电池30具有不同的电压时，第一电池20和第二电池30可以被配置为向不同的负载装置提供电力。例如，当第一电池20具有比第二电池30相对更高的电压时，第一电池20可以被配置为向高负载装置(例如，车辆的驱动电动机)提供电力，并且第二电池30可以被配置为向中负载或低负载装置(例如，车辆的灯、仪表板等)提供电力。

根据另一示例性实施例，第一电池20和第二电池30可以具有相同的电压。特别地，第一电池20和第二电池30可以被配置为根据需要向相同或不同的负载装置提供电力。电力转换设备100可以设计成对第一电池20和第二电池30中的至少一个充电。

根据示例性实施例，电力转换设备100可以被配置为将从电源部分10提供的电力传送到第一电池20，并对第一电池20充电。电力转换设备100可以被配置为传递从第一电池20供应到第二电池30的电力，并且可以对第二电池30充电。因此，电力转换设备100可以被配置为对第一电池20和第二电池30中的至少一个充电。

参考图1，电力转换设备100可以包括第一电力转换部分100、第二电力转换部分150和开关部分190。第一电力转换部分110、第二电力转换部分150和开关部分190的详细描述如下。如图1所示，线路L11至L43可以连接到第一电力转换部分110、第二电力转换部分150和开关部分190中的至少一个，并且可以包括能够传输电信号的导线和电路、能够传送其它电信号的装置等。

第一电力转换部分110的第一端可以连接到开关部分190，并且其第二端可以连接到第一电池20。第一电池110可以通过至少一个线路L12电连接到开关部分190。第一电力转换部分110可以通过预定线路L13和L14连接到电源部分10和第二电池30，以便于电流流动。特别地，从任何一个线路L42分支以将第二电池30和第二电力转换部分150互连的线路L44可以连接到线路L13，以互连电源部分10和第一电力转换部分110。因此，第一电力转换部分110可以连接到电源部分10和第二电池30中的至少一个。另外，第一电力转换部分110可以通过至少一个线路L21和L22连接到第一电池20。换句话说，至少一个线路L21和L22中的第二线路可以被设计成连接到或进入至少一个线路L31和L32以互连第一电池20和第二电力转换部分150。

第一电力转换部分110可以被配置为选择性地在两个方向中传送电信号(例如，电流)。换句话说，第一电力转换部分110可以被配置为将电信号从第一端传送到第二端，反之亦然。特别地，第一电力转换部分110可以被配置为将供应给连接到开关部分190的第一端的电力(例如，电流)传送到连接到第一电池20的第二端，并且传送从第二电源20的第二端供应到连接到开关部分190的第一端、电源部分10或第二电池30的电力。当需要时，第一电力转换部分110可以被配置为终止操作以防止电信号正在应用于任何方向中。第一电力转换部分110的电信号的传输方向或第一电力转换部分110的操作或不操作可以由嵌入在第一电力转换部分110中的控制装置执行，或者可以根据需要由从设置在外部的控制器90接收的控制信号执行。根据示例性实施例，第一电力转换部分110可以使用低电压DC-DC转换器(LDC)来实现。

第二电力转换部分150的第一端可以连接到第一电池20，并且其第二端可以连接到第二电池30。第二电力转换部分150可以经由至少一个线路L31和L32电连接到第一电池20，并且可以被配置为便于电流流动。如上所述，互连第二电力转换部分150和第二电池20的至少一个线路L31和L32可以从单个位置分支，并且可以通过至少一个线路L21和L22连接到第一电力转换部分110。

另外，第二电力转换部分150可以经由至少一个线路L41和L42电连接到第二电池30。特别地，从至少一个线路L41和L42的位置分支的线路L43和L44中的任何一个可以连接到开关部分190。将第一电力转换部分110和开关部分190互连的线路L12可以根据开关部分190的操作电连接到任何一个线路L43。第二线路L44可以连接到第一电力转换部分110。特别地，第二线路L44可被设计成连接到或进入任何一个线路L13，其将第一电力转换部分110和电源部分10互连。根据示例性实施例，至少一个线路L41和L42可以电连接到除了第二电池30之外的另一个外部负载40。特别地，至少一个线路L41和L42可以连接到外部负载40，或者可以连接到第二电池30和外部负载40。当至少一个线路L41和L42连接到第二电池30和外部负载40二者时，连接到外部负载40的线路也可以从至少一个线路L41和L42分支。

第二电力转换部分150可以被配置为在一个方向中发送电信号。例如，第二电力转换部分150可以被配置为在从第一电池20接收电力的第一端到连接到第二电池30的第二端的方向中发送电信号。因此，第二电力转换部分150可以被配置为启动操作，并且可以从第一电池20向第二电池30施加电力。可替代地，第二电力转换部分150可以被配置为终止操作，从而防止从第一电池20到第二电池20的电力传输。关于第二电力转换部分150是否操作的信息可以由嵌入在第一电力转换部分110中的控制装置确定，或者可以由从外部控制器90接收的控制信号来确定。

根据示例性实施例，第二电力转换部分150可以以与第一电力转换部分110相同的方式使用低压DC-DC转换器(LDC)来实现。第一电力转换部分110和第二电力转换部分150可以具有相同或不同的最大电力容量。当第一电力转换部分110和第二电力转换部分150具有不同的最大电力容量时，第一电力转换部分110和第二电力转换部分150中的任何一个可以具有比另一个更大的最大电力容量。特别地，任何一个电力转换部分110或150的最大电力容量可以是另一个150或110的最大电力容量的大约两倍。

例如，第一电力转换部分110的最大电力容量可以设定为约0.6kW，并且第二电力转换部分150的最大电力容量可以设定为约1.2kW，这是第一电力转换部分110的最大电力容量0.6kW的两倍。然而，第一电力转换部分110的电力容量和第二电力转换部分150的电力容量不限于此，并且可以以各种方式建立。例如，第一电力转换部分110的最大电力容量和第二电力转换部分150的最大电力容量可以基于连接到充电系统1的外部负载40的大小或第二电池30的容量来确定。特别地，可以使用从充电系统1供应的电力最常用的任何一个负载区域用作额定负载区域。

因此，可以确定第一电力转换部分110的最大电力容量。可替代地，经常使用从充电系统1供应的电力的另一个负载区域可以是额定负载区域，并且可以确定第二电力转换部分150的最大电力容量。此外，一般充电系统可以使用一个LDC。在上述示例性实施例中，第一电力转换部分110的最大电力容量和第二电力转换部分150的最大电力容量可以通过根据预定速率分配一般充电系统的LDC的最大电力容量来确定。换句话说，当一般充电系统的LDC具有大约1.8kW的最大电力容量时，第一电力转换部分110的最大电力容量和第二电力转换部分150的最大电力容量也可以分别设置为当1.8kW以1：2的比例分配时获取的约0.6kW和约1.2kW。

根据示例性实施例，第一电力转换部分110和第二电力转换部分150可以在第一电池20和第二电池30之间彼此并联连接。然而，在其它示例性实施例中，第一电力转换部分110和第二电力转换部分150可以不彼此并联连接。下面将详细描述第一电力转换部分110和第二电力转换部分150的详细结构和操作。

开关部分190可以根据开关操作选择性地将第一电力转换部分110连接到电源部分10，或者可以根据开关操作选择性地将第一电力转换部分110连接到第二电池30。开关部分190可以通过至少一个线路L11连接到电源部分10，并且可以经由另一(例如第二)线路L43连接到第二电池30。此外，开关部分190可以经由另一线路L12连接到第一电力转换部分110。开关部分190可以将至少一个线路L11连接到连接到第一电力转换部分110的线路L12，或者可以将另一(例如，第二)线路L43连接到经由另一(例如，第二)线路L43连接到第一电力转换部分110的线路L12。因此，第一电力转换部分110可以选择性地连接到电源部分10或第二电池30。

当开关部分190将至少一个线路L11连接到连接到第一电力转换部分110的线路L12时，第一电力转换部分110可以连接到电源部分10，并且电力可以从电源部分10供应到第一电力转换部分110。另外，当开关部分190将至少一个另一(例如，第二)线路L43连接到连接到第一电力转换部分110的线路L12时，第一电力转换部分110可以连接到第二电池30，并且电力可以从第一电池20供应到第二电力转换部分120。

开关部分190的操作可以被配置为通过控制器90的控制信号进行操作。根据示例性实施例，充电系统1可以进一步包括控制器90。控制器90可以被配置为基于用户操纵或预定设置生成预定的电信号(以下称为控制信号)，可以被配置为将所生成的控制信号发送到相应的组成部件(例如，第一电力转换部分110、第二电力转换部分150和开关部分190中的至少一个)，并且可以被配置为调节第一电力转换部分110、第二电力转换部分150和开关部分190中的至少一个。

例如，控制器90可以被配置为确定以下三个示例中的任何一个。第一示例包括需要使用电源部分10进行充电的第一电池20和第二电池30中的至少一个。第二示例包括需要使用第一电池20进行充电的第二电池30。第三示例包括：需要使用第一电池20和第二电池30中的至少一个供应给外部负载40的电力。结果，控制器90可以被配置为基于确定的结果生成控制信号，并且控制器90可以配置为操作第一电力转换部分110、第二电力转换部分150和开关部分190中的至少一个。

控制器90可以使用中央处理单元(CPU)或微控制器单元(MCU)来实现，或者可以使用电子控制单元(ECU)来实现。可以使用一个或多个半导体芯片或相关联的组成部件来实现CPU、MCU或ECU。此外，CPU、MCU或ECU可以基于用户嵌入或输入的程序或数据来处理车辆1的各种类型的操作。下面将详细描述包括第一电力转换部分110和第二电力转换部分150的电力转换设备100的详细示例。下面将在使用双向LDC(低压DC-DC转换器)作为第一电力转换部分110的示例性实施例中并且在使用单向LDC作为第二电力转换部分150的另一示例性实施例中描述电力转换设备100。

图1B是示出电力转换设备的示例的示例性电路图。参考图1B，第一电力转换部分110可以包括阻碍(例如，阻挡)电流流动或确定电流的流动方向的至少一个开关元件111、112、113和114(为了便于描述而分别称为第一、第二、第三和第四开关元件)和用于电压变换的变压器部分115以及被配置为互连变压器部分115和开关元件111至114的线路141、141a、142、142a、143、144、145和146。第一电力转换部分110可以进一步包括各种类型的电路部件143a和146a。

图2A示出了第一开关元件和第二开关元件中的至少一个的示例性操作。由于电源部分19和第二电池30分别连接到接地端子19和39，所以可以基本上省略从连接到第二电池30的线路L42分支的任何一个线路L42。因此，可以从图2A省略连接到第二电池30的线路L42分支的任何一个线路L42。

第一开关元件111和第二开关元件112可以基于变压器部分115的位置布置在开关部分190、电源部分10和第二电池30b的方向中。例如，如图1B所示，第一开关元件111的第一端可以连接到从第一线圈115b的第一端延伸的线路141，其第二端可以连接到互连第一电力转换部分110和电源部分10的线路L13分支的线路141a。第二开关元件112的第一端可以连接到从变压器部分115的第一线圈115b的第二端延伸的线路144，并且其第二端可以连接到将第一电力转换部分110和电源部分10互连的线路L14。

第一电力转换部分110可以以与第二电力转换部分150不同的方式在电阻器153和154的位置处包括第一开关元件111和第二开关元件112。因此，第一电力转换部分110可以被配置为在第一电池20的方向中传送电力，或者可以被配置为在与第一电池20的方向相反的方向中传送电力。根据示例性实施例，第一开关元件111和第二开关元件112可以被配置为以相同的方式操作。换句话说，当第一开关元件111处于操作状态(ON状态)时，第二开关元件112开始操作(ON状态)。当第一开关元件111终止操作(OFF状态)时，第二开关元件112可以被配置为终止操作(OFF状态)。

第一开关元件111和第二开关元件112中的每一个可以被配置为根据需要输出脉宽调制(PWM)信号。换句话说，第一开关元件111和第二开关元件112可以被配置为分别调节输出信号的宽度w1和w2。特别地，第一开关元件111和第二开关元件112可以被配置为增加或减小提供给第一电池20的电压。例如，信号的宽度w1和w2可以与信号输出时间成比例。换句话说，当从第一开关元件111和第二开关元件112中的至少一个输出的信号输出相对长的持续时间时，信号宽度(w2)可能增加。当从第一开关元件111和第二开关元件112中的至少一个输出的信号输出相对短的持续时间时，信号宽度(w1)可减小。

特别地，如图2A的上部所示，当从第一开关元件111和第二开关元件112中的至少一个输出的信号宽度(w1)相对较小时(例如，当ON持续时间短时)，供应给第一电池20的电压可以减小。相反，如图2A的下部所示，当从第一开关元件111和第二开关元件112中的至少一个输出的信号宽度(w2)相对较大时(例如，当ON持续时间长时)，供应给第一电池20的电压可以增加(例如或提升)。换句话说，可以通过第一开关元件111和第二开关元件112中的至少一个的开关占空比来执行电压的增加或减小。因此，通过第一和第二开关元件111和112的操作从电源供应部分10供应并且然后施加到第一电池20的电信号的电压可以增加。

根据示例性实施例，第一开关元件111和第二开关元件112中的至少一个的操作可以由控制器90操作。当第一开关元件111和第二开关元件112以相同的方式操作时，当第一电池20由电源部分10充电时，可以执行第一和第二开关元件111和112的这种操作。

第一开关元件111和第二开关元件112中的每一个可以使用晶体管来实现。特别地，可以使用双极结晶体管(BJT)、晶闸管、场效应晶体管(FET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)中的至少一个来实现晶体管。FET可以使用金属半导体场效应晶体管(MESFET)和/或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等来实现。另外，各种开关元件可以被实现为第一开关元件111和第二开关元件112中的至少一个。

变压器部分115可以被配置为增加(例如加压或升压)或减少(例如降低)接收的电压。例如，变压器部分115可以包括彼此相对设置的多个线圈115a和115b以及分别缠绕线圈115a和115b的多个芯体(未示出)。变压器部分115可以被配置为基于相应线圈115a和115b的匝数比执行电压变换。

从连接到开关部分190的线路L12延伸的至少一个线路143可以形成在第一线圈115a中。根据至少一个线路143可以连接到第一线圈115b的位置，可以调节第一线圈115b的匝数比以改变变压器部分115的升压或减少的程度。至少一个线路143可以将电力传送到第一线圈115b或将第一线圈115b的输出电力传送到开关元件190。根据示例性实施例，电感器143a可以形成在连接到开关部分190的至少一个线路143中。

第三开关元件113和第四开关元件115可以基于变压器部分115设置在第一电池20的方向中。特别地，第三开关元件113的第一端可以连接到连接到变压器部分115的第二线圈115a的第一端的线路145。其第二端可以连接到从连接到第二线圈115a的第二端的线路144分支的线路146。连接到第二线圈115a的第二端的线路144可以连接到连接到第一电池20的任何一个线路L21。根据示例性实施例，电容器146a可以耦合到从连接到第二线圈115a的第二端的线路144分支的线路146。此外，电容器可以设置在分支点和第三开关元件113之间。第四开关元件114的第一端可以连接到从连接到第二线圈115a的第一端的线路145分支的线路，并且其第二端可以连接到连接到第一电池20的线路L22。

图2B是示出第三开关元件和第四开关元件的操作的示例图。图2C是示出第三开关元件和第四开关元件的操作的示例性第二图。参考图2B和2C，第三开关元件113和第四开关元件115可以被配置为根据预定的设置进行操作，或者可以被配置为在从外部部分接收到控制信号时以相反的方式操作。换句话说，当第三开关元件113操作时，第四开关元件114可以被配置为在时间点(t1至t2，t4至t5)终止操作。相反，当第三开关元件113终止操作时，第四开关元件114可以被配置为在时间点(t2至t3，t5至t6)操作。因此，第三开关元件113的输出电流可以与第四开关元件114的输出电流相位相反。

可以基于第一开关元件113和第四开关元件114的操作时间的长度(例如，接通时间或接通持续时间)来增大或减小电压。例如，如图2B所示，当第三开关元件113操作相对较短的持续时间并且在时间点t1～t2发送电流时，可以降低电压。例如，可以降低从第一电池20传送到第二电池30的电压(即，施加到第二电池30的电压)。相反，如图2C所示，当第三开关元件113操作相对长的持续时间并在时间点t4～t5发送电流时，可以增加电压。例如，可以增加从第一电池20传送到第二电池30的电压(即，施加到第二电池30的电压)。因此，从第一电池20传送到第二电池30的电压可以由第三开关元件113和第四开关元件114升压。

根据示例性实施例，第三开关元件113和第四开关元件114中的至少一个可以被配置为由上述控制器90进行操作。此外，当第二电池30由第一电池20充电时，第三开关元件113和第四开关元件114的交替操作可被执行。第三开关元件113和第四开关元件114可以以与第一开关元件11和第二开关元件112相同的方式使用预定的晶体管来实现。例如，可以使用绝缘栅双极模式晶体管(IGBT)来实现第三开关元件113和第四开关元件114中的每一个。当第一至第四开关元件111至114中的全部或一些终止操作时，第一电力转换部分110可以被配置为终止操作，并且从电源部分10或第一电池20供应的电流可能不能流动(例如被阻挡)通过第一电力转换部分110。

参考图1B，第二电力转换部分150可以包括阻碍(例如，阻挡)电流流动或者确定流量电流方向的至少一个开关元件151和152(以下分别称为第五开关元件和第六开关元件)，被配置为执行电压变换的变压器部分115以及将变压器部分115连接到至少一个开关元件151和152的至少一个线路181、182、183、184、185、186、187和188。第二电力转换部分150可以进一步包括各种类型的电路部件188a。第二电力转换部分150可以进一步包括各种电路部件188a。

如图1B所示，第五开关元件151和第六开关元件152可以基于变压器部分155设置在第一电池20的方向中。例如，第五开关元件151的第一端可以连接到从变压器部分155的第三线圈155a的第一端延伸的线路184，并且第五开关元件151的第二端可以连接到从第三线圈155a的第二端延伸的线路181分支的线路182和183。从第三线圈155a的第二端延伸的线路181可以连接到从电连接到第一电池20的线路L31延伸的线路181。电容器182a可以进一步连接到从第三线圈155a的第二端延伸的线路181分支的线路182和183。第六开关元件152的第一端可以连接到从连接到第三线圈155a的第一端的线路184分支的线路185，并且第六开关元件152的第二端可以连接到电连接到第一电池20的线路L32。

第五开关元件151和第六开关元件152可以被配置为以与第三开关元件113和第四开关元件114中相同的方式操作。换句话说，如图2C所示，第五开关元件151和第六开关元件152可以被配置为以相反的方式操作。此外，第五开关元件151和第六开关元件152可以被配置为基于操作持续时间(ON时间)的长度来增大或减小在第二电池30的方向中传送的电信号的电压。第五开关元件151和第六开关元件152二者都可以同时终止操作。特别地，第二电力转换部分150终止操作，并且从第一电池20供应的电力可能不会通过第二电力转换部分150传送到第二电池30。第五开关元件151和第六开关元件152也可以在从外部控制器90接收到控制信号时操作。

变压器部分155可以被配置为增加或减小从第一电池20接收的电压(即，第五开关元件151和第六开关元件152的安装方向)。例如，变压器部分155可以包括彼此相对设置的第三线圈155a和第四线圈155b；以及分别卷绕有线圈115a和115b的多个芯体(未示出)。变压器部分115可以被配置为基于相应线圈115a和115b的匝数比进行电压变换。变压器部分115可以被配置为基于第三和第四线圈155a和155b的匝数比来可变地或恒定地增加或减小电压。

连接到从第二电池30延伸的线路L41的至少一个线路188可以形成在第四线圈155b中。可以基于至少一个线路18连接到第四线圈155b的位置来调节第四线圈155b的匝数比。因此，可以调节变压器部分155的升压或降低的程度。根据示例性实施例，电感器188a还可以形成在根据需要连接到从第二电池30延伸的线路L41的至少一个线路183中。

至少一个电阻器153和154(以下分别称为第一电阻器和第二电阻器)可以基于变压器部分155设置在第二电池30的方向中。电阻器153和154可以分别连接到连接到第四线圈155b的两端的线路186和187。换句话说，第一电阻器153的第一端可以连接到连接到第四线圈155b的第一端的线路187，并且第二电阻器154的第一端可以连接到连接到第四线圈155b的第二端的线路186。第一电阻器153和第二电阻器154的第二端可以分别连接到线路186a和187a，该线路186a和187a连接到连接到第二电池30的一个线路L42。

根据示例性实施例，这里可以省略多个电阻器153和154中的至少一个。第二电力转换部分150可以包括以与第一电力转换部分110不同的方式代替第一和第二开关元件111和112的电阻器153和154。换句话说，第二电力转换部分150可以被配置为在一个方向中传送电力。例如，第一电池20的电力可以在第二电池30的方向中传送。

根据示例性实施例，开关部分190可以包括连接到连接到第一电力转换部分110的线路L12的第一端子191；连接到连接到电源部分10的线路L11的第二端子192；以及连接到连接到第二电池90的线路L43的第三端子193。开关部分90可以被配置为通过将第一端子191和第二端子192互连而将电源部分10电连接到第一电力转换部分110，或者可以被配置为通过互连第一端子191和第三端子193将第一电力转换部分电连接到第二电池30。因此，第一电力转换部分110的另一端(例如，第二端)可以选择性地连接到电源部分10和第二电池30中的至少一个。根据示例性实施例，充电系统1可以进一步包括与第二电池30并联连接的电容器37。当电容器37与第二电池30并联连接时，电容器37可以具有与第二电池30的充电电压相同或相似的电压，并且电容器37可以用于测量充电电压。

下面将参照图3至图6描述根据上述电力转换设备10的操作以各种方式对第一电池20和/或第二电池30进行充电的方法。下面将使用第一电力转换部分110的最大电力容量相对低于第二电力转换部分150的最大电力容量的示例来公开图3至图6的充电方法。

图3是电力转换设备的操作的示例。图3示出了在从电源部分10接收电力时可以对第一电池20和第二电池30中的至少一个进行充电的示例。参考图3，在从电源部分10接收到电力时，当第一电池20和第二电池30中的至少一个充电时，开关部分190可以将连接到第一电力转换部分110的线路L12与连接到电源部分10的线路L11电互连，以允许电流在电源部分10和第一电力转换部分110之间流动。第一电力转换部分110和开关部分190可以被配置为同时操作以接通第一电力转换部分110。可替代地，第一电力转换部分110和开关部分190可以被配置为依次操作以接通第一电力转换部分110。

更详细地说，第一电力转换部分110的第一开关元件111和第二开关元件112可以被配置成如图2A的上部或图2A的下部所示接通或断开，以升压(升高)或减少(降低)施加到第一电力转换部分110的电压。第一电力转换部分110的变压器部分115可以被配置为操作以转换施加到第一电力转换部分110的电压。因此，第一电力转换110可以被配置为输出适合于对第一电池20充电的电压。例如，假设从电源部分10供应的电压为约25V，并且第一电池20的充电电压约为360V，则第一电力转换部分110可被配置为基于第一电力转换部分110的第一开关元件111、第二开关元件112和/或变压器部分115的操作将约25V的电压转换成约360V或近似电压，并且可以被配置为输出合成电压。

此外，第一电力转换部分110的第三开关元件113和第四开关元件114可以被配置为操作以将来自电源部分10的电力供应给第一电池20。例如，第三开关元件113可以关断，并且第四开关元件114可以接通，以向第一电池20供应从变压器部分115生成的变换的电信号。因此，可以使用第一电力转换部分110来转换从电源部分10供应的电力，并且然后可以供应给第一电池20(C11)，以对第一电池20充电。

根据示例性实施例，当第一电力转换部分110启动操作时，第一电力转换部分110和第二电力转换部分150可以被配置为同时操作以接通第二电力转换部分150。可替代地，第一电力转换部分110和第二电力转换150可以被配置为依次操作以接通第二电力转换部分150。

特别地，第五开关元件151和第六开关元件152可以被配置为以从第一电池20向第二电池30供应电力的方式操作。例如，第五开关元件151和第六开关元件152可以被配置为如图2B或图2C所示交替操作，以增加或降低施加到第二电力转换部分150的电压。因此，第二电力转换部分150可以被配置为获取适合于对第二电池30充电的电压。例如，当第一电池20的输出电压是360V并且第二电池30的充电电压为12V时，第二电力转换部分150可以被配置为基于第一电力转换部分110的第五开关元件151、第六开关元件152和/或变压器部分155的操作将360V的电压转换为12V或其近似电压，并且可以被配置为输出合成电压。因此，第一电池20的输出电力可以被配置为由第二电力转换部分150转换，并且可以被供应给第二电池30(C12)，以对第二电池30充电。

图4是示出电力转换设备的操作的第二示例的示范性框图。图4示出了其中第二电池30可以被配置为在由外部负载40要求的负载低或第二电池30以低输出电力充电时以第一电池20的电力充电的示例。参考图4，当使用第一电池20对第二电池30进行充电时，开关部分190可以将连接到第一电力转换部分110的线路L12电连接到连接到第二电池30的线路L43，以使电流在第二电池30和第一电力转换部分110之间流动。第一电力转换部分110和开关部分190可以被配置为同时操作以启动第一电力转换部分110的操作。可替代地，第一电力转换部分110和开关部分190可以被配置为依次操作以启动第一电力转换部分110开始操作的操作。

第一电力转换部分110的第三开关元件113和第三开关元件114可以被配置为交替地接通和关断，如图2B或图2C所示，以增加或减少由第一电池20施加到第一电力转换部分110的电压。因此，第一电力转换部分110可以被配置为获取适合于对第二电池30充电的电压。例如，当第二电池30的输出电压为12V并且第一电池20的充电电压为360V时，第一电力转换部分150的第三开关元件153可以接通相对短的持续时间，并且然后关断，并且第四开关元件152可以关断相对短的持续时间，并且然后可以如图2B所示接通，导致获得适合于对第二电池30充电的电压。因此，第一电池20的输出电力可以通过第一电力转换部分110转换，并且然后可以供应给第二电池30或外部负载40(C20)。

特别地，第二电力转换部分150可能不操作。换句话说，第二电力转换部分150可以关断，并且可以防止通过第二电力转换部分150施加电力。可以基于控制器90的预定义设置或控制信号来防止操作第五开关元件151和/或第六开关元件152，并且可以关断第二电力转换部分150。

此外，以与上述描述不同的方式，当第一电力转换部分110的电力容量相对高于第二电力转换部分150的电力容量时，上述示例可以应用于示例性实施例，其包括何时由外部负载40要求的负载是正常的(中等负载)或何时第二电池30以正常的输出电力充电。

图5是示出电力转换设备的操作的第三示例的示例性框图。图5示出了当由外部负载40要求的负载为中等或第二电池30以正常输出电力充电时第二电池30可以用第一电池20的电力进行充电的示例。参考图5，当使用第一电池20对第二电池30进行充电时，开关部分190可以将连接到第一电力转换部分110的线路L12电连接到连接到第二电池30的线路L43，并且可以使电流在第二电池30和第一电力转换部分110之间流动。

第二电力转换部分150和开关部分190可以被配置为同时操作以启动第二电力转换部分150的操作。可替代地，第二电力转换部分150和开关部分190可以被配置为依次操作以启动第二电力转换部分150。

特别地，第二电力转换部分150的第五开关元件151和第六开关元件152可以启动操作。因此，第二电力转换部分120可以被配置为操作以将电力从第一电池20供应到第二电池30。例如，第五开关元件151和第六开关元件152可以被配置为如图2B或图2C所示交替操作，升压(加压)或减少(降低)施加到第二电力转换部分150的电压。此外，第二电力转换部分150的变压器部分155可以被配置为基于预定义的设置增加或减少施加到第二电力转换部分150的电压。第二电力转换部分150可以被配置为根据第五开关元件151、第六开关元件152和变压器部155的操作输出具有适合于对第二电池30充电的电压的电信号。因此，第一电池20的输出电力可以由第二电力转换部分150转换，并且可以被施加到第二电池30或外部负载40(C30)。第二电池30可以被充电，或者外部负载40可以使用所接收的电力来执行预定的操作。

第一电力转换部分110可以被配置为关断以终止第一电力转换部分100。因此，不通过第一电力转换部分110施加电力。第一开关元件151、第二开关元件152和第三开关元件153以及第四开关元件154的全部或部分可以基于来自控制器90的预定义设置或控制信号而被防止操作，以将第一电力转换部分110转换到OFF状态。相比之下，当第一电力转换110的电力容量相对高于第二电力转换部分150的电力容量时，当外部负载40要求的负载较低或替代示例性实施例中当第二电池30以低输出电力充电时可以利用上述充电过程。

图6是示出电力转换设备的操作的第四示例的示例性框图。图6示出了其中当外部负载40要求的负载相对较高或者第二电池30可以被配置为以相对较高的电压输出电力进行充电时第二电池30可以被配置为以第一电池20的电力进行充电的示例。参考图6，当使用第一电池20对第二电池30进行充电时，开关部分190可将连接到第一电力转换部分110的线路L12电连接到连接第二电池30的线路L43，以使电流能够在第二电池30和第一电力转换部分110之间流动。

第一电力转换部分110、第二电力转换部分150和开关部分190可以被配置为同时操作。可替代地，第一电力转换部分110、第二电力转换部分150和开关部分190可以被配置为依次操作。此外，第一电力转换部分110和第二电力转换部分150可以被配置为在同一时间或不同时间启动操作。

第一电池20的输出电力可以供应给第一电力转换部分110和第二电力转换部分120。第一电力转换部分110的第三开关元件113和第三开关元件114可以被配置为根据第三开关元件113和第四开关元件114的操作增加或降低由第一电池20施加到第一电力转换部分110的电压。例如，第一电力转换部分110的第三开关元件153可以在较短的持续时间期间接通，并且然后关断。第四开关元件152可以在相对短的持续时间期间关断，并且然后可以接通，如图2B所示，并且施加的电压可以减小(降低)。因此，可以使用第一电力转换部分110转换第一电池20的输出电力，并且然后可以将其施加到第二电池30或外部负载40(C41)。可以通过供应给第一电力转换部分110的电力来开始对第二电池30的充电。

此外，第二电力转换部分150可以被配置为根据第五开关元件151和第六开关元件152的操作来增加或减少由第一电池20施加到第二电力转换部分150的电压。例如，第五开关元件151和第六开关元件152可以被配置为交替地操作相对短的持续时间，如图2B所示，可以降低施加到第二电力转换部分150的电压，并且因此可以获取用于对第二电池30充电的电压。因此，第一电池20的输出电力可以由第二电力转换部分150转换，并且然后可以供应给第二电池30或外部负载40(C42)。第二电池30可以以供应给第二电力转换部分150的电力充电。

因此，第一电池20的输出电力可以由第一电力转换部分110和第二电力转换部分150施加到第二电池30或外部负载40。因此，尽管需要高电力容量来对第二电池30充电或外部负载40要求高负载，可以向第二电池30或外部负载40供应电力。如上所述，电力转换设备100可以被配置为根据需要以从电源部分100供应的电力对第一电池20或第二电池30充电。可替代地，电力转换设备100可以被配置为通过选择适当的电力容量来以从第一电池20供应的电力对第二电池30充电。因此，电力转换设备100可以被配置为使用相对最少数量的组成部件来有效地调节电力供应。

在下文中将参照图7至图12描述包括根据本公开的示例性实施例的电力转换设备的车辆。图7是示出根据本公开的示例性实施例的车辆的外观的示例性视图。图8是示出车辆的示例的示例性框图。

参考图7和图8，车辆200可以包括形成车辆200的外观的车体201，由车体201与外部分隔的内部空腔202，安装到车体201的全部或一部分以在接收太阳光时生成电能的太阳能发电机210，设置在内部空间201的位置处以将电能转换成电力能量的驱动电动机221，被配置为存储电能并将存储的电能供应给驱动电动机221的第一电池220，被配置为向至少一个外围装置240供应电能的第二电池230，为用户方便或用户安全而设置的外围装置240，被配置为调节车辆200的各种操作的控制器290，以及被配置为控制第一电池220和/或第二电池230的充电的电力转换设备300。车体201可以根据车辆200的类别具有各种形状。车体201可以包括车顶201a、行李箱盖201b和发动机罩201c。

内部空腔202可以设置用于乘坐在车辆中的车辆驾驶员和/或乘客，并且可以包括包括至少一个驾驶员座椅和/或乘客座椅的座椅区域。座椅区域可以通过仪表板与发动机部件分离。例如，发动机舱可以包括各种部件，例如发动机和/或驱动电动机221等。座椅区域可以包括各种外围装置240，例如内部灯241、仪表面板242或导航装置243。

太阳能发电机210可以指能够使用入射的太阳光获取电能的装置。太阳能发电机210可以包括一个或多个太阳能电池210a，其中的每一个能够将太阳能转换为电能。例如，至少一个太阳能电池210a可以布置成矩阵。根据示例性实施例，太阳能发电机210可以设置在车体201的车顶201a的全部或一部分中，如图7所示。根据需要，太阳能发电机210也可以设置在行李箱盖201b和发动机罩201c中的至少一个上。此外，太阳能发电机210可以设置在车顶201a、行李箱盖201b和发动机罩201c中的每一个上。特别地，太阳能发电机210可以设置在车顶201a、行李箱盖201b和发动机罩201c的全部或一些上。每个太阳能电池210a的输出电力可以被施加到电力转换设备300。

第一电池220可以至少可充电一次，并且可以被配置为向每个要求相对较高容量的电子部件供电。例如，第一电池220可以被配置为向配置成向车辆200的车轮输出电力能量的驱动电动机221供应电力，以使得车辆200能够操作。第一电池220可以以从太阳能发电机210供应的电力充电。根据示例性实施例，第一电池220可以用来自另一电源(例如，正常电源)而不是太阳能发电机210的电力来进行充电。

根据实施例，电力转换设备300可以设置在太阳能发电机210和第一电池220之间。因此，太阳能发电机210的输出电力可以由电力转换设备300转换，并且然后可以施加到第一电池220。另外，第一电池220的电力可以由电力转换设备300转换，并且然后可以供应给第二电池230。根据示例性实施例，电力转换设备300可以嵌入在车辆200内，并且可以设置在与太阳能发电机210之外的另一电源相对应的装置(例如，配备有外部电力电缆以从电力电缆接收电力的电源端子)和第一电池220之间。

第一电池220可以具有比第二电池230相对更高的电压。第二电池230可以至少可充电一次，并且可以被配置为向要求相对低容量的电子部件供电。例如，第二电池230可以被配置为向设置在车辆200的内部空腔中的外围装置240(例如，灯241、仪表面板242和/或导航装置243等)供应必要的电力。

尽管图8为了方便描述，示出了作为导航装置240的示例的灯241、仪表面板242和导航装置243，但是本公开的范围不限于此，导航装置240可以包括以下各项中的至少一个：空调、无线电装置、头灯、尾灯、通信模块和/或要由电能控制的各种电子部件。

如上所述，第二电池230可以具有比第一电池220相对低的电压。虽然可以为了方便描述，使用例如铅电池来实现第一电池220和第二电池230中的每一个，但是本公开的范围不限于此。

控制器290可以被配置为将控制信号发送到设置在车辆200的内部空腔中的各种类型的电子部件(例如，电力转换设备300、驱动电动机221和/或外围装置240)，以及可以被配置为操作电子部件。例如，控制器290可以使用电子控制单元(ECU)等来实现。ECU等可以安装在车辆200的内部空腔202的任意位置。例如，ECU等可以安装在发动机舱和仪表板之间的间隔处的板上，使得ECU等可以设置在车辆200的内部空腔202中。

电力转换设备300可以被配置为根据控制器290的预定义设置或控制信号来执行第一电池220和第二电池230中的至少一个的充电。电力转换设备300可以使用图1A至图6所示的电力转换设备100来实现。例如，太阳能电池210a的输出电力可以发送到第一电池220，或者可以同时发送到第一电池220和第二电池230。电力转换设备300可以被配置为发送从第一电池220供应到第二电池230和/或外围装置240的电力。具体地，电力转换设备300可以被配置为选择性地改变最大电力容量，并且可以被配置为同时发送从第一电池220供应到第二电池230和/或外围装置240的电力。

电力转换设备300可以包括如图1A所示的第一电力转换部分110和第二电力转换部分150。下面将给出确定车辆200中第一电力转换部分110的最大电力容量和第二电力转换部分150的最大电力容量的方法。图9是示出根据现有技术使用一个1.8kW LDC(低压DC-DC转换器)时的每个负载的输出电流和效率之间的关系的示例性曲线图。图10是示出当使用具有0.8kW的第一电力转换部分时的每个负载的输出电流和效率之间的关系的示例性曲线图。图11是示出当使用1.2kW的第二电力转换部分时的每个负载的输出电流和效率之间的关系的示例性曲线图。

具体地，图11示出了在使用0.6kW LDC作为电力转换设备300的第一电力转换部分并且使用1.8kW LDC作为电力转换设备300的第二电力转换部分的一个示例中相对于输出电流的每个负载的效率。图9至图11的示例性曲线图示出了每个负载的输出电流(A)和效率之间的关系。在图9至图11中，非阴影块是指当车辆在市区区域(CITY)行驶时主要使用的负载区域，而阴影区域是指当车辆在公路(HWY)上行驶时主要使用的负载区域。与包括其中车辆在市区区域(CITY)行驶的第一示例和车辆在公路(HWY)上行驶的第二示例的上述实施例相关联，嵌入在车辆200中的各种装置或组件中的一些具有不同的使用频率，并且在第一种情况下使用的负载区域可以不同于在第二种情况下使用的负载区域。

参考图9，当根据现有技术使用一个1.8kW的LDC时，电力使用效率逐渐增加，直到输出电流(A)达到约20A，并且然后在约40A附近达到最大效率。然而，当车辆在市区(例如城市或拥挤区域)行驶时主要使用的负载区域在大约5A至大约25A的范围内，并且当车辆在公路(HWY)上行驶时主要使用的负载区域在约10A至约30A的范围内，使得车辆的市区行驶中的动力利用效率或车辆的公路行驶中的动力利用效率不可避免地低于最大效率。

此外，假设如图4所示驱动第一电力转换部分110，电力利用效率逐渐增加，直到输出电流(A)达到约10A为止，如图10所示，并且然后在约15A附近达到最大效率。当车辆在市区(CITY)行驶时主要使用的负载区域可以在约5A至约25A的范围内，并且当车辆在公路(HWY)上行驶时主要使用的负载区域可以在大约10A至约30A的范围内。换句话说，具有最大效率的输出电流在主要在车辆的市区行驶中使用的负载区域的范围内，并且在主要用于车辆的公路行驶的负载区域的范围内。因此，市区行驶的效率和公路行驶的效率可以与最大效率大致相同或相似(约93％)。

当第二电力转换部分150被驱动时，如图5所示，效率可以逐渐增加，直到输出电流(A)达到约15A，并达到约25A附近的最大效率，如图11所示。当车辆在市区(CITY)行驶时主要使用的负载区域可以在约5A至约25A的范围内，并且当车辆在公路(HWY)上行驶时主要使用的负载区域可以在约10A至约30A的范围内。具有最大效率的输出电流可以在主要在车辆的市区行驶中使用的负载区域的范围内，但也可以在主要用于车辆的公路行驶的负载区域的范围内。

因此，市区行驶的效率和公路行驶的效率可以与最大效率(例如，约93％)大致相同或相似。因此，可以根据所要求的负载或充电容量来操作第一电力转换部分110和第二电力转换部分150中的至少一个，以最大化车辆200的电力利用效率，从而提高燃料效率。

下面将参照图12描述根据本公开的示例性实施例的用于控制电力转换设备的方法。图12是示出用于控制电力转换设备的方法的示例性流程图。参考图12，可以基于各种车载装置的操作停止或所要求的电力容量，或车辆行驶环境等来确定电力转换设备的操作模式(操作1000)。特别地，车辆的操作模式可以被确定为充电模式(操作1010)。充电模式可以指以从电源(例如，太阳能发电机的太阳能电池)提供的电力对电池充电所需的一系列操作。

当操作模式被确定为充电模式时，根据开关部分的操作第一电力转换部分的第一端可以连接到第一电池并且其第二端可以连接到电源部分以使得第一电力转换部分能够启动操作(操作1011)。例如，第一电力转换部分的操作开始时间可以与第一电力转换部分与电源部分之间的连接时间相同，或可以确定为在第一电力转换部分和电源部分之间的连接时间之前或之后。

第一电力转换部分可以被配置为一旦包括在第一电力转换部分中的第一至第四开关元件中的至少一个启动操作，则启动操作。同时，第一电力转换部分可以被配置为根据第一电力转换部分的第一开关元件和第二开关元件的操作来执行从电源部分提供的电压的变换。顺序地，第一电力转换部分可以被配置为将从电源部分接收的电力供应给第一电池，以启动第一电池的充电(操作1012)。

当第一电力转换部分开始操作时，具有与第一电力转换部分的最大电力容量不同的最大电力容量的第二电力转换部分也可以被配置为启动操作(操作1011)。第二电力转换部分可以设置在第一电池和第二电池之间。当第二电力转换部分的第五和第六开关元件启动操作时，第二电力转换部分可以启动操作。

当第二电力转换部分开始操作时，可以向第二电池施加从第一电池供应的电力，以对第二电池充电(操作1012)。当电流模式与充电模式不同时，车辆的操作模式可以被确定为低负载运行模式(操作1020)。低负载操作模式可以指要求相对较小量的负载的操作模式，并且可以包括以相对较低的电力充电的第二电池。

当电力转换设备在低负载操作模式中操作时，根据开关部分的操作，第一电力转换部分的第一端连接到第一电池，并且其第二端连接到第二电池，具有来自第一电力转换部分和第二电力转换部分之中的相对较低的最大电力容量的电力转换部分(例如，第一电力转换部分)可以被配置为启动操作(操作1021)。特别地，第一电力转换部分的第三开关元件和第四开关元件可以被配置为转换施加到第一电力转换部分的电压。换句话说，具有相对较高的最大电力容量的第二电力转换部分的操作可能被阻碍(例如，被阻挡)。可以通过阻碍第一开关元件和第六开关元件的操作来执行阻碍第二电力转换部分的操作。

从第一电池供应的电力可以通过第一电力转换部分传送到第二电池，以在第一电力转换部分开始操作时对第二电池充电(操作1022)。特别地，第一电池可能不被充电。此外，车辆的操作模式可以是中等负载操作模式(操作1030)。中等负载操作模式可以指与低负载操作模式相比具有相对较大负载量的操作模式(例如，与正常操作状态相比增加的低电平)，但是与高负载操作模式相比要求相对较小量的负载，并且可以包括以相对中等量的电力对第二电池充电的示例性情况。

在中等操作模式期间，来自第一电力转换部分和第二电力转换部分中具有相对较高的最大电力容量的一个电力转换部分(例如，第二电力转换部分)可以启动操作(操作1031)。换句话说，第二电力转换部分的第五开关元件和第六开关元件可以被配置为将从第一电池施加的电压转换为第二电力转换部分。在一些示例性实施例中，具有相对较低的最大电力容量的第一电力转换部分的操作可能被阻碍。可以通过阻碍第一开关元件和第二开关元件的操作或者通过阻碍第三开关元件和第四开关元件的操作来执行用于阻碍第一电力转换部分的操作。此外，用于阻碍第一电力转换部分的操作可以通过阻碍第一和第二开关元件中的任何一个以及第三和第四开关元件中的任何一个来执行。

当第二电力转换部分启动操作时，可以从第一电池供应通过第二电力转换部分施加到第二电池的电力，以对第二电池进行充电(操作1032)。在中等负载操作模式中，可以以与上述相同的方式对第一电池进行充电。特别地，根据设计者的选择，第一电力转换部分的第二端可以电连接到第二电池或者可以与电源部分电连接。

控制器可以被配置为确定车辆的操作模式是高负载操作模式(操作1040)。然后，当根据开关操作的操作，第一电力转换部分的一端连接到第一电池并且第一电力转换部分的第二端可以连接到第二电池时第一电力转换部分和第二电力转换部分可以启动操作(操作1041)。换句话说，高负载操作模式可以指与低负载操作模式和中等负载操作模式相比要求相对较大量的负载或者第二电池可以用相对较高的电力调节的操作模式。

在一些示例性实施例中，第一电力转换部分的第三开关元件和第四开关元件可以被配置为转换施加到第一电力转换部分的电压。第二电力转换部分的第五开关元件和第六开关元件可以被配置为转换施加到第二电力转换部分的电压。因此，来自第一电力转换部分的电力和来自第二电力转换部分的电力可以同时施加到第二电池，以启动对第二电池的充电(操作1042)。

虽然已经公开了根据本公开的示例性实施例的上述电力转换设备的控制方法，其围绕包括在从低负载操作模式、中等负载操作模式和高负载操作模式中的第一电池接收电力时进行充电的第二电池的示例，但是示例性实施例的范围或精神不限于此，并且示例性实施例也可以应用于其它示例，其中以与上面示例相同或相似的方式向外部负载供应电力。换句话说，第二电池可以被外部负载替代。另外，用于控制电力转换设备的上述方法也可以应用于其中可以同时向第二电池和外部负载两者供应电力的其它示例性实施例，而不脱离如在所附权利要求中所公开的本公开的范围和精神。

从上面的描述可以看出，根据本公开的示例性实施例的电力转换设备、其控制方法和包括它的车辆可以减小电力转换设备的总体尺寸，并且可以允许电力转换设备用电力对电池充电。此外，根据本公开的示例性实施例的电力转换设备、其控制方法和包括该电力转换设备的车辆可以减小电力转换设备的总体尺寸，并且可以减少包括电力转换设备的车辆的总体质量，从而提高车辆燃料效率。

此外，根据本公开的示例性实施例的电力转换设备、其控制方法以及包括它的车辆可以相对减少安装到电力转换设备的变压器的数量，从而降低电力转换设备的生产成本。根据本公开的示例性实施例的电力转换设备、其控制方法和包括该电力转换设备的车辆可以允许根据各种情况选择性地操作电力转换设备，以更有效地操作电力转换设备并且提高包括电力转换设备的车辆的燃料效率。

虽然已经示出和描述了本公开的示例性实施例，但是本公开的技术精神并不限于本说明书中呈现的示例性实施例，并且理解本公开的技术领域的本领域技术人员将能够提出其它示例性实施例而不脱离本发明的原理和精神，其范围由权利要求及其等同形式限定。

Claims (21)

1.一种电力转换设备，包括：

第一电力转换部分，具有连接到第一电池的第一端和选择性地连接到电源部分和第二电池中的至少一个的第二端；

第二电力转换部分，具有连接到所述第一电池的第一端和连接到所述第二电池的第二端，被配置为将从所述第一电池供应的电力提供至所述第二电池；以及

开关部分，被配置为将所述电源部分和所述第二电池中的任何一个连接到所述第一电力转换部分。

2.根据权利要求1所述的电力转换设备，其中：

当所述第一电力转换部分连接到所述电源部分时，所述第一电力转换部分将从所述电源部分供应的电力提供至所述第一电池；以及

当所述第一电力转换部分连接到所述第二电池时，所述第一电力转换部分将从所述第一电池供应的电力提供至所述第二电池。

3.根据权利要求1所述的电力转换设备，其中：

当所述第一电力转换部分连接到所述电源部分时，所述第一电力转换部分增加从所述电源部分接收的电压；以及

当所述第一电力转换部分连接到所述第一电池时，所述第一电力转换部分减小从所述第一电池接收的电压。

4.根据权利要求1所述的电力转换设备，其中所述第二电力转换部分减小从所述第一电池接收的电压。

5.根据权利要求1所述的电力转换设备，其中：

当使用所述电源部分进行充电时，所述第一电力转换部分和所述第二电力转换部分启动操作，并且所述第一电力转换部分将从所述电源部分供应的电力提供至所述第一电池，并且所述第二电力转换部分将从所述第一电池供应的电力提供至所述第二电池。

6.根据权利要求1所述的电力转换设备，其中：

当电连接的外部装置被配置为要求较小量的电力或者所述第二电池被低电力充电时，所述第一电力转换部分和所述第二电力转换部分中的任何一个被配置为将所述第一电池的电力提供至所述第二电池。

7.根据权利要求6所述的电力转换设备，其中所述第一电力转换部分具有与所述第二电力转换部分的最大电力容量不同的最大电力容量。

8.根据权利要求1所述的电力转换设备，其中：

当电连接的外部装置要求较大量的电力或第二电池被高电力充电时，所述第一电力转换部分和所述第二电力转换部分同时操作以将所述第一电池的电力提供至所述第二电池。

9.根据权利要求1所述的电力转换设备，其中所述第一开关元件和所述第二开关元件并联连接在所述第一电池和所述第二电池之间。

10.根据权利要求1所述的电力转换设备，进一步包括：

控制器，其被配置为操作所述第一电力转换部分、所述第二电力转换部分和所述开关部分中的至少一个。

11.根据权利要求1所述的电力转换设备，其中所述第一电力转换部分或所述第二电力转换部分或二者都包括低电压DC-DC转换器。

12.根据权利要求1所述的电力转换设备，其中所述电源部分包括被配置为输出与入射太阳光相对应的电力的太阳能发电机。

13.一种用于控制电力转换设备的方法，包括以下步骤：

由控制器操作电力转换设备；以及

使用电源部分由所述电力转换设备对第一电池和第二电池进行充电；

在第一电力转换部分和所述电源部分之间形成电连接；

由所述控制器启动所述第一电力转换部分和第二电力转换部分的操作；

由所述控制器配置所述第一电力转换部分，以将从所述电源部分供应的电力提供至所述第一电池；以及

由所述控制器将所述第二电力转换部分配置成将从所述第一电池供应的电力提供至所述第二电池，

其中所述第一电力转换部分的第一端连接到所述第一电池，并且所述第一电力转换部分的第二端根据控制信号选择性地连接到所述电源部分和所述第二电池中的至少一个，以及

其中所述第二电力转换部分将所述第一电池电连接到所述第二电池。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括以下步骤：

当电连接的外部装置要求较小量的电力或所述第二电池被低电力充电时，由所述控制器启动所述第一电力转换部分和所述第二电力转换部分中的任何一个的操作；以及

通过所述第一电力转换部分和所述第二电力转换部分中的任何一个将从所述第一电池供应的电力提供至所述第二电池。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第一电力转换部分具有与所述第二电力转换部分的所述最大电力容量不同的最大电力容量。

16.根据权利要求14所述的方法，进一步包括以下步骤：

在所述第一电力转换部分和所述第二电池之间形成电连接。

17.根据权利要求13所述的方法，进一步包括以下步骤：

当电连接的外部装置要求较大量的电力或所述第二电池被高电力充电时，在所述第一电力转换部分和所述第二电池之间形成电连接；

同时操作所述第一电力转换部分和所述第二电力转换部分；以及

通过所述第一电力转换部分和所述第二电力转换部分二者将从所述第一电池供应的电力提供至所述第二电池。

18.一种车辆，包括：

电源部分，配置为提供电力；

第一电池，配置为用从所述电源部分供应的电力进行充电并具有相对高的电压；

第二电池，配置为用从所述第一电池供应的电力进行充电并具有相对低的电压；

第一电力转换部分，具有连接到所述第一电池的第一端和选择性地连接到所述电源部分和所述第二电池中的至少一个的第二端；以及

第二电力转换部分，具有连接到所述第一电池的第一端和连接到所述第二电池的第二端，被配置为将从所述第一电池供应的电力提供至所述第二电池。

19.根据权利要求18所述的车辆，其中：

当使用所述电源部分进行充电时，所述第一电力转换部分和所述第二电力转换部分启动操作，以及

其中所述第一电力转换部分将从所述电源部分供应的电力提供至所述第一电池，并且所述第二电力转换部分将从所述第一电池供应的电力提供至所述第二电池。

20.根据权利要求18所述的车辆，进一步包括：

当电连接的外围装置要求较少量的电力或所述第二电池被低电力充电时，所述第一电力转换部分和所述第二电力转换部分中的任何一个启动操作并且将从所述第一电池供应的电力提供至所述第二电池。

21.根据权利要求18所述的车辆，进一步包括：

当电连接的外围装置被配置为要求相对较大量的电力或者所述第二电池被高电力充电时，

所述第一电力转换部分和所述第二电力转换部分同时操作并将从所述第一电池供应的电力提供至所述第二电池。