CN110356255A - 用于车辆的电力转换系统 - Google Patents

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河泰宗
吕寅勇
李岱雨
李允植
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Hyundai Motor Co
Kia Corp
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Modern Auto Co Ltd
Kia Motors Corp
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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的电力转换系统。该系统包括：第一能量存储设备；充电设备，其包括整流电路，所述整流电路用于对交流电进行整流从而产生直流链路电压。DC‑DC转换器对所述直流链路电压的大小进行转换从而产生所述第一能量存储设备的充电电压。低压DC‑DC转换器选择性地对所述第一能量存储设备的电压和所述直流链路电压的其中一个进行降压转换，从而输出具有预定大小的低电压。所述低压DC‑DC转换器基于所述第一能量存储设备是否根据交流电的输入进行充电而选择性地将所述第一能量存储设备的电压和所述直流链路电压的其中一个转换成低电压。

Description

用于车辆的电力转换系统
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的电力转换系统，更具体地，涉及这样一种用于车辆的电力转换系统，其能够防止在低负荷状态下的低压DC-DC转换器的效率降低，并防止随着高压电池的电压升高趋势，低压DC-DC转换器中的切换损耗增加所造成的效率降低。
背景技术
随着全球变暖和环境污染问题的增加，车辆行业中正积极地进行对环境污染最小的环保型车辆的研发，并且其市场逐步扩大。电动车辆、混合动力车辆和插电式混合动力电动车辆(其利用采用电能产生驱动力的电机而不利用通过燃烧化石燃料产生驱动力的发动机)正被作为环保型车辆进行研发。
在这些利用这种电能的环保型车辆中，电动车辆和插电式混合动力电动车辆利用从外部充电设备(该外部充电设备连接到电网)供应的电力对安装在车辆中的电池进行充电，并且利用电池中存储的电力产生驱动车辆必需的动能。因此，环保型车辆包括将从外部充电设备供应的电网电力转换成用于对电池进行充电的电力的车载充电器。
另外，通过车载充电器(on-board charger,OBC)对交流(AC)电网电力进行转换而获得的直流(DC)电力可以施加于车载高压电池，从而对高压电池进行充电。同时，高压电池的端子可以连接到高压负载(比如，车辆的空调系统)和低压DC-DC转换器(LDC)(其将高电压转换成低电压)。LDC将高压电池的电压进行降压转换，从而产生使电子负载工作或者对低压电池进行充电的电压。
通常，LDC具有如下特性：在低负荷部分，效率突然降低。而且，LDC具有如下特性：当输入电压(也即，高压电池的电压)较高时，LDC中包括的切换元件的切换损耗增加。当OBC对高压电池进行充电时，相应的车辆仅使车辆充电所需的最少的负载工作，因此，LDC在低负荷部分工作。因此，LDC的效率突然降低，从而降低充电效率。具体地，考虑到为了增加电动车辆的续航里程，行业的趋势是更大容量和更高输出电压的高压电池，可以预期，LDC的切换损耗进一步增加，因此，其效率进一步降低，这会降低整体的充电效率。
在背景技术所描述的细节仅仅旨在促进对本发明的背景的理解，而不应该被理解成承认其为本领域技术人员所未知的现有技术。
发明内容
本发明提供一种用于车辆的电力转换系统，其能够防止在低负荷状态下的低压DC-DC转换器的效率降低，并防止随着高压电池的电压升高趋势，低压DC-DC转换器中的切换损耗增加所造成的效率降低。
根据一个方面，本发明提供一种用于车辆的电力转换系统，其可以包括：第一能量存储设备；充电设备，其具有整流电路和DC-DC转换器，其中，所述整流电路配置成对AC电力进行整流从而产生DC链路电压，所述DC-DC转换器配置成对所述DC链路电压的大小进行转换从而产生所述第一能量存储设备的充电电压；第一低压DC-DC转换器，其配置成对所述第一能量存储设备的电压进行降压转换，从而输出具有预定大小的低电压；以及第二低压DC-DC转换器，其配置成对所述DC链路电压进行转换从而输出低电压；其中，可以基于所述第一能量存储设备是否根据AC电力的输入进行充电而使所述第一低压DC-DC转换器和所述第二低压DC-DC转换器选择性地驱动。
在本发明的示例性实施方案中，当所述充电设备工作从而对所述第一能量存储设备进行充电时，可以使所述第一低压DC-DC转换器关闭，并且可以使所述第二低压DC-DC转换器驱动。当不对所述第一能量存储设备进行充电时，可以使所述第一低压DC-DC转换器驱动，并且可以使所述第二低压DC-DC转换器关闭。
另外，电力转换系统可以进一步包括：切换单元，其配置成控制所述第一能量存储设备和所述第一低压DC-DC转换器之间的电连接。当使所述第一低压DC-DC转换器驱动而使所述第二低压DC-DC转换器关闭时，所述切换单元可以短路；当使所述第一低压DC-DC转换器关闭而使所述第二低压DC-DC转换器驱动时，所述切换单元可以断开。
在本发明的示例性实施方案中，所述第一低压DC-DC转换器可以包括：AC产生电路，其配置成将所述第一能量存储设备的输出电压转换成AC电压；变压器，其具有初级线圈和次级线圈，其中，将所述AC产生电路所转换的AC电压施加到所述初级线圈，所述次级线圈根据对于所述初级线圈的匝数比对施加到所述初级线圈的AC电压的大小进行变换；以及DC产生电路，其配置成将从所述变压器的次级线圈输出的AC电压转换成DC电压。
所述AC产生电路可以包括串联地连接在所述第一能量存储设备的两个端子之间的电容器、第一切换元件和第二切换元件。所述变压器的初级线圈的第一端可以连接到所述电容器和所述第一能量存储设备的连接节点，所述变压器的初级线圈的第二端可以连接到所述第一切换元件和所述第二切换元件的连接节点，并且所述第一切换元件和所述第二切换元件可以交替地接通/断开从而将所述AC电压施加到所述变压器的初级线圈。
所述变压器可以包括彼此串联地连接的第一次级线圈和第二次级线圈。所述DC产生电路可以包括：第一二极管，其具有连接到所述第一次级线圈的第一端的阳极；第二二极管，其具有连接到所述第二次级线圈的第一端的阳极和连接到所述第一二极管的阴极的阴极；电感，其连接在所述第一二极管的阴极和辅助电池的一个端子之间；以及电容器，其连接在所述辅助电池的两个端子之间，并且所述第一次级线圈和所述第二次级线圈的连接节点可以连接到所述辅助电池的另一个端子。
另外，所述第二低压DC-DC转换器可以包括：AC产生电路，其配置成将DC链路电压转换成AC电压；变压器，其具有初级线圈和次级线圈，其中，将所述AC产生电路所转换的AC电压施加到所述初级线圈，所述次级线圈根据对于所述初级线圈的匝数比对施加到所述初级线圈的AC电压的大小进行变换；以及DC产生电路，其配置成将从所述变压器的次级线圈输出的AC电压转换成DC电压。
具体地，所述AC产生电路可以包括：电容器；第三切换元件；以及第四切换元件，其中，电容器、第三切换元件和第四切换元件串联地连接在DC链路的两个端子之间；其中，所述变压器的初级线圈的第一端可以连接到所述电容器和所述DC链路的连接节点，所述变压器的初级线圈的第二端可以连接到所述第三切换元件和所述第四切换元件的连接节点，所述第三切换元件和所述第四切换元件可以交替地接通/断开从而将所述AC电压施加到所述变压器的初级线圈。
所述变压器可以包括彼此串联地连接的第一次级线圈和第二次级线圈。所述DC产生电路可以包括：第三二极管，其具有连接到所述第一次级线圈的第一端的阳极；第四二极管，其具有连接到所述第二次级线圈的第一端的阳极和连接到所述第三二极管的阴极的阴极；电感，其连接在所述第三二极管的阴极和辅助电池的一个端子之间；以及电容器，其连接在所述辅助电池的两个端子之间；所述第一次级线圈和所述第二次级线圈的连接节点可以连接到所述辅助电池的另一个端子。
所述第一低压DC-DC转换器可以包括：第一AC产生电路，其配置成将所述第一能量存储设备的输出电压转换成AC电压；变压器，其具有初级线圈和次级线圈，其中，将所述第一AC产生电路所转换的AC电压施加到所述初级线圈，所述次级线圈根据对于所述初级线圈的匝数比对施加到所述初级线圈的AC电压的大小进行变换；以及DC产生电路，其配置成将从所述变压器的次级线圈输出的AC电压转换成DC电压。所述第二低压DC-DC转换器可以包括第二AC产生电路，其配置成将所述DC链路电压转换成AC电压并且将所述AC电压提供到所述变压器。可以基于所述第一能量存储设备是否根据AC电力的输入进行充电而使所述第一AC产生电路和所述第二AC产生电路选择性地驱动。
为了实现目标，本发明的另一个方面提供一种用于车辆的电力转换系统，其可以包括：第一能量存储设备；充电设备，其包括整流电路和DC-DC转换器，其中，所述整流电路配置成对AC电力进行整流从而产生DC链路电压，DC-DC转换器配置成对所述DC链路电压的大小进行转换从而产生所述第一能量存储设备的充电电压；以及低压DC-DC转换器，其配置成选择性地对所述第一能量存储设备的电压和所述DC链路电压的其中一个进行降压转换，从而输出具有预定大小的低电压。所述低压DC-DC转换器可以配置成基于所述第一能量存储设备是否根据AC电力的输入进行充电而选择性地将所述第一能量存储设备的电压和所述DC链路电压的其中一个转换成低电压。
在本发明的示例性实施方案中，所述低压DC-DC转换器可以包括：第一AC产生设备，其配置成将所述第一能量存储设备的输出电压转换成AC电压；第二AC产生设备，其配置成将所述DC链路电压转换成AC电压；变压器，其具有第一初级线圈和第二初级线圈以及次级线圈，其中，所述第一初级线圈和所述第二初级线圈串联地连接并且分别施加有所述第一AC产生设备和所述第二AC产生设备所产生的AC电压，所述次级线圈电磁耦合到所述第一初级线圈和所述第二初级线圈。所述变压器可以配置成对施加到所述第一初级线圈和所述第二初级线圈的AC电压的大小进行变换并且将经变换的AC电压感应到所述次级线圈。另外，所述低压DC-DC转换器可以包括：DC产生电路，其配置成将所述AC电压转换成DC电压。
在本发明的示例性实施方案中，当所述充电设备工作从而对所述第一能量存储设备进行充电时，可以使所述第一AC产生设备关闭并且可以使所述第二AC产生设备驱动。当不对所述第一能量存储设备进行充电时，可以使所述第一AC产生设备驱动并且可以使所述第二AC产生设备关闭。电力转换系统可以进一步包括：切换单元，其配置成控制所述第一能量存储设备和所述第一AC产生设备之间的电连接。当使第一AC产生设备驱动而使第二AC产生设备关闭时，所述切换单元短路；当使第一AC产生设备关闭而使第二AC产生设备驱动时，所述切换单元断开。
根据用于车辆的电力转换系统，可以在对应于低负荷状态的充电期间以及在对应于高负荷状态的车辆行驶期间使不同的低压DC-DC转换器选择性地驱动，从而将电力供应到辅助电池和电子负载。因此，与传统的系统相比(传统的系统将高压电池的高电压转换成低电压而不管负荷状态如何)，可以降低功率损耗和切换损耗，从而提高系统效率。具体地，用于车辆的电力转换系统可以通过在必要时接收比高压电池的电压低的充电设备的DC链路电压作为输入来降低切换损耗。
附图说明
通过随后结合附图所呈现的详细描述将会更为清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征以及其它优点，在这些附图中：
图1为根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的电力转换系统的框图；
图2为更详细地示出根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的电力转换系统的低压DC-DC转换器的电路图；以及
图3为更详细地示出根据本发明的另一个示例性实施方案的用于车辆的电力转换系统的低压DC-DC转换器的电路图。
具体实施方式
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、大货车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
尽管将示例性实施方案描述为利用多个单元来执行示例性过程，但是应当理解，也可以由一个或多个模块来执行示例性过程。此外，应当理解，术语控制器/控制单元指的是包括存储器和处理器的硬件装置。存储器配置为存储模块，处理器具体地配置为执行所述模块以完成下面进一步描述的一个或多个过程。
本文中所使用的术语仅出于描述具体实施方案的目的并且并不旨在限制本发明。此处所使用的单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚指明了另外的情况。应该进一步理解的是，当被用在该说明书中时，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”，指定存在陈述的特征、数值、步骤、操作、元件、和/或组件，但不排除存在或增加一个或多个其他特征、数值、步骤、操作、元件、组件、和/或其组合。此处所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列举项的任何和所有组合。
除非具体陈述或根据上下文是明显的，此处所使用的术语“大约”理解为在本领域的正常公差范围内，例如在2个平均值的标准差内。“大约”能够理解为在陈述的值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％，或0.01％内。除非根据上下文另有明确说明，此处所提供的所有数值由术语“大约”进行修改。
接下来，将参考所附附图对根据本发明的各种示例性实施方案的用于车辆的电力转换系统进行更详细的描述。
图1为根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的电力转换系统的框图。参照图1，根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的电力转换系统可以包括安装在车辆内的车载充电器(on-board charger，OBC)10、高压电池20、多个低压DC-DC转换器(LDC)100和200以及辅助电池30。
高压电池20是将能量提供给驱动电机的能量存储设备，也可以称为主要电池，其中，驱动电机将驱动力提供给电动车辆或者混合动力车辆的车轮。可以利用从外部充电设备(未示出)供应的电力对高压电池20进行充电。用于对高压电池20进行充电的外部充电设备可以将直流(DC)电力或者交流(AC)电力提供给车辆。通常，在慢充电的情况下，可以将商用AC电力提供给车辆，从而对高压电池20进行充电。
辅助电池30是配置成输出比从高压电池20输出的电压更低的电压的能量存储设备，也可以称为低压电池。具体地，辅助电池30可以配置成将电力供应到车辆的电子负载。在本发明的各个示例性实施方案中，可以通过从第一LDC 100和第二LDC 200选择性地供应的电力对辅助电池30进行充电，其中，第一LDC 100将高压电池20中存储的能量转换成低电压，第二LDC 200将来自OBC 10的DC链路电压VLINK转换成低电压。
在慢充电期间，OBC 10可以配置成将从外部充电设备供应的AC电力转换成DC电力，该DC电力具有对高压电池20进行充电所需的电压大小。更具体地，OBC 10可以包括整流电路11和DC-DC转换电路15，其中，整流电路11配置成对AC电力进行整流，从而输出DC电压，DC-DC转换电路15配置成将DC链路电压VLINK的大小转换成与高压电池20的充电电压相对应的大小，其中，DC链路电压VLINK为通过整流电路11的整流产生的DC电压。例如，整流电路11可以是具有四个二极管或者四个切换元件的全桥电路。
此外，功率因数校正(PFC)电路13可以设置在整流电路11和DC-DC转换电路15之间。PFC电路13可以配置成调整AC输入的功率因数并且输出功率因数已调整的AC输入，并且PFC电路13可以通过利用升压转换器的拓扑进行配置，其中，升压转换器包括电感和切换元件。可以考虑各种情况而选择性地应用PFC电路13。
图1中所示出的结构包括PFC电路13，并且可以在PFC电路13的输出端子处产生DC链路电压VLINK。然而，DC链路电压VLINK应该理解成通过AC-DC转换而产生并且施加到连接需要DC输入的元件的端子(也即，DC链路电容器CLINK的端子)的电压，因此，在不应用PFC电路13的示例中，整流电路11的输出端子可以是DC链路的端子。因此，PFC电路13可以理解成整流电路11中包括的元件，并且，广义上，整流电路可以描述成产生DC链路电压VLINK的元件。在不同的方面，DC链路电压VLINK可以理解成DC-DC转换电路15的输入电压，该DC-DC转换电路15用于产生高压电池20的充电电压。
此外，DC-DC转换电路15可以配置成对DC链路电压VLINK的大小进行转换并且输出经转换的DC链路电压。从DC-DC转换电路15输出的电压可以是用于对高压电池20进行充电的电压，并且可以称为高压电池充电电压VBAT。高压电池20的电压通常可以是大约400V或者更高，因此通过对商用AC电力进行整流而产生的DC链路电压VLINK不能对高压电池进行充电。DC-DC转换电路15可以配置成对DC链路电压VLINK进行升压转换，从而产生能够对高压电池20进行充电的充电电压VVAT。
本发明的各个示例性实施方案包括LDC 100和LDC 200，其中，LDC 100连接到高压电池20从而将高压电池20的端子电压转换成更低电压，LDC 200配置成对OBC 10中的DC链路端子的DC链路电压VLINK进行降压转换。第一LDC 100的输入端子可以连接到高压电池20的端子，从而使第一LDC 100对高压电池20的端子电压进行降压转换，以输出具有适用于辅助电池30的大小的电压。第一LDC 100的输出端子可以连接到辅助电池30和车辆的电子负载(未示出)。
第二LDC 200的输入端子可以连接到OBC 10中的DC链路端子，从而使第二LDC 200对DC链路电压VLINK进行降压转换，以输出具有适用于辅助电池30的大小的电压。第二LDC200的输出端子可以连接到辅助电池30和车辆的电子负载(未示出)。换言之，第二LDC 200可以与第一LDC 100共用输出端子。
由于高压电池20的电压可以是几百V(比如，大约400V或更高)，辅助电池30的电压可以是几十伏(比如，大约12V至24V)，并且通过对商用AC电压进行整流而产生的DC链路电压VLINK通常可以大约为300V，因此，第一LDC 100比第二LDC 200具有更高的DC输入电压，需要以相当高的大小对电压进行转换。第二LDC 200可以比第一LDC 100具有更小的电压转换范围和更低的输入电压，因此，相对于第一LDC 100，第二LDC 200可以由具有更低电磁特性(比如，电压-电阻能力)的更便宜的电子部件组成。另外，由于更小的电压转换范围，第二LDC 200可以比第一LDC 100具有更小的功率损耗。此外，第二LDC 200可以配置成接收并切换比施加于第一LDC 100的电压更低的电压，因此，可以降低切换第二LDC 200中包括的元件而产生的切换损耗。
本发明的各个示例性实施方案可以根据是否对车辆进行充电而选择性地驱动或操作第一LDC 100和第二LDC 200。例如，当车辆电连接到外部充电设备并且供应有来自外部充电设备的AC电力时，也即，当高压电池20正进行充电时，第一LDC可以不驱动(例如，关闭)而第二LDC 200可以驱动。具体地，具有处理器和存储器的控制器可以配置成操作第一LDC和第二LDC。可以对控制器进行特定编程以操作这里所描述的组件。
换言之，在低负荷状态下，比如，当外部充电设备对车辆的高压电池进行充电时，可以通过关闭第一LDC 100并驱动第二LDC 200来降低功率损耗和切换损耗，从而提高系统效率。此外，当车辆行驶时，第二LDC 200可以被关闭，而第一LDC 100可以被驱动，从而使车辆行驶期间所需的各电子部件所引起的高负荷可以更顺利地运行。第一LDC 100和第二LDC200的选择性的驱动可以由车辆中安装的控制器的其中一个执行。例如，混合式电力控制单元(hybrid power control unit,HPCU)可以配置成执行第一LDC 100和第二LDC 200的选择性的驱动并且控制驱动的LDC。
图2为更详细地示出根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的电力转换系统的LDC的电路图。参照图2，第一LDC 100可以包括AC产生电路110、变压器T1和DC产生电路130，其中，AC产生电路110配置成将高压电池20中存储的能量转换成AC电压并且把AC电压提供到变压器T1的初级线圈，变压器T1包括初级线圈和次级线圈，DC产生电路130配置成将变压器T1的次级线圈中感应的AC电压转换成DC电压并且将DC电压提供到辅助电池30和电子负载(未示出)。
AC产生电路110可以包括串联地连接在高压电池20的两个端子之间的电容器C1、第一切换元件S11和第二切换元件S12。变压器T1的初级线圈的第一端可以连接到电容器C1和高压电池20的连接节点，变压器T1的初级线圈的第二端可以连接到第一切换元件S11和第二切换元件S12的连接节点。
当第二切换元件S12接通并且第一切换元件S11断开时，从高压电池20供应的能量可以累积在变压器T1的初级线圈中。随后，当第二切换元件S12断开并且第一切换元件S11接通时，变压器T1的初级线圈和电容器C1形成电流回路，因此在变压器T1的初级线圈中累积的能量通过电容器C1而返回。换言之，当第一切换元件S11和第二切换元件S12反复地交替接通/断开时，电流交替地以相反的方向流动，从而AC电力(电压)可以施加到变压器T1的初级线圈。
变压器T1的初级线圈和次级线圈可以彼此电磁耦合，同时具有适合于将高压电池20的输出电压转换成期望的电压大小的匝数比。具体地，次级线圈可以包括彼此串联连接并且具有相同的匝数比的两个线圈。
DC产生电路130可以包括二极管D11和二极管D12以及电感L1和电容器C31，其中，二极管D11和二极管D12分别连接到两个次级线圈，从而对次级线圈所感应的AC电压进行整流，以输出具有正值的电压，电感L1和电容器C31构成滤波器，该滤波器配置成对通过二极管D11和二极管D12的电力进行滤波。具体地，变压器T1的次级线圈可以包括彼此串联连接的第一次级线圈和第二次级线圈，第一二极管D11的阳极可以连接到第一次级线圈的第一端，第二二极管D12的阳极可以连接到第二次级线圈的第一端，第二二极管D12的阴极可以连接到第一二极管D11的阴极。第一二极管D11和第二二极管D12的阴极可以连接到构成滤波器的电感L1的第一端，电感L1的第二端可以连接到辅助电池30的第一端。另外，构成滤波器的电容器C31的第一端可以连接到辅助电池30的第一端，电容器C31的第二端与第一次极线圈和第二次极线圈的连接节点可以连接到辅助电池30的第二端。
除了输入端子连接的位置以外，第二LDC 200与第一LDC 100大体上具有相同的电路结构。第二LDC 200可以包括AC产生电路210、变压器T2和DC产生电路230，其中，AC产生电路210配置成将高压电池20中存储的能量提供到变压器T2的初级线圈，变压器T2包括初级线圈和次级线圈并且配置成对施加于初级线圈的AC电压的大小进行变换，以在次级线圈中感应经变换的AC电压，DC产生电路230配置成对变压器T2的次级线圈中所感应的AC电压转换成DC电压并将DC电压提供到辅助电池30和电子负载(未示出)。
AC产生电路210、变压器T2和DC产生电路230与第一LDC 100的AC产生电路110、变压器T1和DC产生电路130大体上具有相同的结构和操作，因此，即使省略其详细描述，本领域的技术人员也可以实现相同的结构和操作。根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的电力转换系统可以包括切换单元(比如，继电器RLY)，其配置成控制高压电池20和第一LDC100之间的电连接。当使第一LDC 100驱动而使第二LDC 200关断时，该切换单元可以短路，当使第一LDC 100关断而使第二LDC 200驱动时，该切换单元可以断开。
在本发明的示例性实施方案中，使第一LDC 100关断而使第二LDC 200驱动对应于对高压电池200进行充电的状态。具体地，当第一LDC 100的输入端子连接到高压电池20的端子时，第一LDC 100可以在电学上受供应到高压电池20的充电电力或者存储在高压电池20中的能量的影响。因此，设置为控制第一LDC 100和高压电池20之间的电连接以实现第一LDC 100和高压电池20之间的隔离的切换单元可以操作为当不需要使第一LDC 100驱动时断开。
此外，切换单元也可以设置在产生DC链路电压VLINK的DC链路端子与第二LDC 200之间。然而，由于对高压电池20进行充电时，使第二LDC 200驱动，因此，当不施加用于充电的外部AC电力时，不产生DC链路电压VLINK，并且包括内部变压器的OBC 10中的DC-DC转换电路15的输入端子和输出端子可以隔离。因此，端子可以处于已经消除高压电池20的影响的状态。因此，在DC链路端子与第二LDC 200之间设置切换单元是无用的。
图3为示出根据本发明的另一个示例性实施方案的用于车辆的电力转换系统的LDC的电路图。在图3中所示的示例性实施方案中，第一LDC 100和第二LDC 200共用变压器T和DC产生电路320。在以下的描述中，为了方便，将包括共用DC产生单元320的第一LDC 100和第二LDC 200的装置称为第三LDC 300。
第三LDC 300可以包括：第一AC产生电路110、第二AC产生电路210、变压器T以及DC产生电路320；所述第一AC产生电路110配置成将高压电池20的输出电压转换成AC电压；所述第二AC产生电路210配置成将DC链路电压VLINK转换成AC电压；所述变压器T包括串联地连接的第一初级线圈和第二初级线圈以及次级线圈，可以向第一初级线圈和第二初级线圈分别施加第一AC产生电路110和第二AC产生电路210产生的AC电压，次级线圈电磁耦合到第一初级线圈和第二初级线圈，所述变压器T配置成改变施加到第一初级线圈和第二初级线圈的AC电压的大小并在次级线圈中感应具有改变的大小的AC电压；所述DC产生电路320配置成将次级线圈中感应的AC电压转换成DC电压并且将DC电压提供到辅助电池30和车辆的电子负载(未示出)。
第一AC产生电路110可以包括串联地连接在高压电池20的两个端子之间的电容器C1、第一切换元件S11和第二切换元件S12。变压器T的第一初级线圈的第一端可以连接到电容器C1和高压电池20的连接节点，变压器T的第一初级线圈的第二端(也即，第一初级线圈和第二初级线圈的连接节点)可以连接到第一切换元件S11和第二切换元件S12的连接节点。
第二AC产生电路210可以包括串联地连接在DC链路(DC链路电容器CLINK)的两个端子之间的电容器C2、第三切换元件S21和第四切换元件S22。变压器T的第二初级线圈的第一端(也即，第一初级线圈和第二初级线圈的连接节点)可以连接到电容器C2和DC链路的一个端子的连接节点，第二初级线圈的第二端可以连接到第三切换元件S21和第四切换元件S22的连接节点。
当对高压电池20进行充电时，切换单元RLY可以断开，从而高压电池20和第一AC产生电路110之间的电连接被阻断并且第一AC产生电路110中的切换元件S11和S12不受控制。此外，第二AC产生电路210中的切换元件S21和S22交替地接通/断开，从而DC链路电压VLINK可以转换成AC电压，并且该AC电压可以施加到变压器T的第二初级线圈。之后，次级线圈中感应的AC电压可以由DC产生电路320转换成DC电压，并且该DC电压可以提供到辅助电池30和车辆的电子负载(未示出)。
当不对高压电池20进行充电并且车辆在行驶时，切换单元RLY短路，因此第一AC产生电路110中的切换元件S11和S12交替地接通/断开，从而将高压电池20的输出电压转换成AC电压。AC电压可以施加到变压器T的第一初级线圈，并且次级线圈中感应的AC电压可以由DC产生电路320转换成DC电压并且提供到辅助电池30和车辆的电子负载(未示出)。
以这种方式，根据图3中示出的示例性实施方案，通过共用变压器T和DC产生电路320(该DC产生电路320再次将具有经变压器T调整的大小的AC电压转换成DC电压)，可以减少组件的数量并且降低制造成本。
尽管出于说明的目的已公开了本发明的示例性实施方案，但是本领域技术人员应当理解，各种修改、增加和删减是可能的，并不脱离所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神。

Claims (18)

1.一种用于车辆的电力转换系统，其包括：
第一能量存储设备；
充电设备，其包括整流电路和直流-直流转换器，所述整流电路配置成对交流电进行整流从而产生直流链路电压，所述直流-直流转换器配置成对直流链路电压的大小进行转换从而产生所述第一能量存储设备的充电电压；
第一低压直流-直流转换器，其配置成对所述第一能量存储设备的电压进行降压转换，从而输出具有预定大小的低电压；以及
第二低压直流-直流转换器，其配置成对直流链路电压进行转换从而输出所述低电压；
其中，基于所述第一能量存储设备是否根据交流电的输入进行充电而使所述第一低压直流-直流转换器和所述第二低压直流-直流转换器选择性地驱动。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的电力转换系统，其中，当所述充电设备工作从而对所述第一能量存储设备进行充电时，使所述第一低压直流-直流转换器关闭并且使所述第二低压直流-直流转换器驱动；当不对所述第一能量存储设备进行充电时，使所述第一低压直流-直流转换器驱动并且使所述第二低压直流-直流转换器关闭。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的电力转换系统，进一步包括：
切换单元，其配置成控制所述第一能量存储设备和所述第一低压直流-直流转换器之间的电连接，
其中，当使所述第一低压直流-直流转换器驱动并且使所述第二低压直流-直流转换器关闭时，所述切换单元短路；当使所述第一低压直流-直流转换器关闭并且使所述第二低压直流-直流转换器驱动时，所述切换单元断开。
4.根据权利要求2所述的用于车辆的电力转换系统，进一步包括：
切换单元，其配置成控制所述第一能量存储设备和所述第一低压直流-直流转换器之间的电连接；
其中，当使所述第一低压直流-直流转换器驱动并且使所述第二低压直流-直流转换器关闭时，所述切换单元短路；当使所述第一低压直流-直流转换器关闭并且使所述第二低压直流-直流转换器驱动时，所述切换单元断开。
5.根据权利要求1所述的用于车辆的电力转换系统，其中，所述第一低压直流-直流转换器包括：
交流电产生电路，其配置成将所述第一能量存储设备的输出电压转换成交流电压；
变压器，其具有初级线圈和次级线圈，其中，将所述交流电产生电路所转换的交流电压施加到所述初级线圈，所述次级线圈根据对于所述初级线圈的匝数比对施加到所述初级线圈的交流电压的大小进行变换；以及
直流电产生电路，其配置成将从所述变压器的次级线圈输出的交流电压转换成直流电压。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的电力转换系统，其中，所述交流电产生电路包括电容器、第一切换元件和第二切换元件，其中，所述电容器、所述第一切换元件和所述第二切换元件串联地连接在所述第一能量存储设备的两个端子之间。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的电力转换系统，其中，所述变压器的初级线圈的第一端连接到所述电容器和所述第一能量存储设备的连接节点，所述变压器的初级线圈的第二端连接到所述第一切换元件和所述第二切换元件的连接节点，所述第一切换元件和所述第二切换元件交替地接通/断开从而将交流电压施加到所述变压器的初级线圈。
8.根据权利要求5所述的用于车辆的电力转换系统，其中，所述变压器包括彼此串联地连接的第一次级线圈和第二次级线圈。
9.根据权利要求8所述的用于车辆的电力转换系统，其中，所述直流电产生电路包括：
第一二极管，其具有连接到所述第一次级线圈的第一端的阳极；
第二二极管，其具有连接到所述第二次级线圈的第一端的阳极和连接到所述第一二极管的阴极的阴极；
电感，其连接在所述第一二极管的阴极和辅助电池的第一端子之间；以及
电容器，其连接在所述辅助电池的两个端子之间，所述第一次级线圈和所述第二次级线圈的连接节点连接到所述辅助电池的第二端子。
10.根据权利要求1所述的用于车辆的电力转换系统，其中，所述第二低压直流-直流转换器包括：
交流电产生电路，其配置成将直流链路电压转换成交流电压；
变压器，其具有初级线圈和次级线圈，其中，将所述交流电产生电路所转换的交流电压施加到所述初级线圈，所述次级线圈根据对于所述初级线圈的匝数比对施加到所述初级线圈的交流电压的大小进行变换；以及
直流电产生电路，其配置成将从所述变压器的次级线圈输出的交流电压转换成直流电压。
11.根据权利要求10所述的用于车辆的电力转换系统，其中，所述交流电产生电路包括：
电容器；
第三切换元件以及
第四切换元件，其中，所述电容器、所述第三切换元件和所述第四切换元件串联地连接在直流链路的两个端子之间；
其中，所述变压器的初级线圈的第一端连接到所述电容器和所述直流链路的连接节点，所述变压器的初级线圈的第二端连接到所述第三切换元件和所述第四切换元件的连接节点，
所述第三切换元件和所述第四切换元件交替地接通/断开从而将交流电压施加到所述变压器的初级线圈。
12.根据权利要求10所述的用于车辆的电力转换系统，其中，所述变压器包括彼此串联地连接的第一次级线圈和第二次级线圈。
13.根据权利要求12所述的用于车辆的电力转换系统，其中，所述直流电产生电路包括：
第三二极管，其具有连接到所述第一次级线圈的第一端的阳极；
第四二极管，其具有连接到所述第二次级线圈的第一端的阳极和连接到所述第三二极管的阴极的阴极；
电感，其连接在所述第三二极管的阴极和辅助电池的第一端子之间；以及
电容器，其连接在所述辅助电池的两个端子之间；
其中，所述第一次级线圈和所述第二次级线圈的连接节点连接到所述辅助电池的第二端子。
14.根据权利要求1所述的用于车辆的电力转换系统，其中，所述第一低压直流-直流转换器包括：
第一交流电产生电路，其配置成将所述第一能量存储设备的输出电压转换成交流电压；
变压器，其具有初级线圈和次级线圈，其中，将所述第一交流电产生电路所转换的交流电压施加到所述初级线圈，所述次级线圈根据对于所述初级线圈的匝数比对施加到所述初级线圈的交流电压的大小进行变换；以及
直流电产生电路，其配置成将从所述变压器的次级线圈输出的交流电压转换成直流电压；
其中，所述第二低压直流-直流转换器包括第二交流电产生电路，其配置成将所述直流链路电压转换成交流电压并且把交流电压提供到所述变压器；
基于所述第一能量存储设备是否根据交流电的输入进行充电而使所述第一交流电产生电路和所述第二交流电产生电路选择性地驱动。
15.一种用于车辆的电力转换系统，其包括：
第一能量存储设备；
充电设备，其包括整流电路和直流-直流转换器，所述整流电路配置成对交流电进行整流从而产生直流链路电压，所述直流-直流转换器配置成对直流链路电压的大小进行转换从而产生所述第一能量存储设备的充电电压；以及
低压直流-直流转换器，其配置成选择性地对所述第一能量存储设备的电压和所述直流链路电压的其中一个进行降压转换，从而输出具有预定大小的低电压；
其中，所述低压直流-直流转换器配置成基于所述第一能量存储设备是否根据交流电的输入进行充电而选择性地将所述第一能量存储设备的电压和所述直流链路电压的其中一个转换成低电压。
16.根据权利要求15所述的用于车辆的电力转换系统，其中，所述低压直流-直流转换器包括：
第一交流电产生设备，其配置成将所述第一能量存储设备的输出电压转换成交流电压；
第二交流电产生设备，其配置成将直流链路电压转换成交流电压；
变压器，其具有第一初级线圈和第二初级线圈以及次级线圈，其中，所述第一初级线圈和所述第二初级线圈串联地连接并且分别施加有所述第一交流电产生设备和所述第二交流电产生设备所产生的交流电压，所述次级线圈电磁耦合到所述第一初级线圈和所述第二初级线圈，所述变压器对施加到所述第一初级线圈和所述第二初级线圈的交流电压的大小进行变换并且将经变换的交流电压感应到所述次级线圈；以及
直流电产生电路，其配置成将交流电压转换成直流电压。
17.根据权利要求16所述的用于车辆的电力转换系统，其中，当所述充电设备工作从而对所述第一能量存储设备进行充电时，使所述第一交流电产生设备关闭并且使所述第二交流电产生设备驱动；当不对所述第一能量存储设备进行充电时，使所述第一交流电产生设备驱动并且使所述第二交流电产生设备关闭。
18.根据权利要求16所述的用于车辆的电力转换系统，进一步包括：
切换单元，其配置成控制所述第一能量存储设备和所述第一交流电产生设备之间的电连接；
其中，当使所述第一交流电产生设备驱动并且使第二交流电产生设备关闭时，所述切换单元短路；当使所述第一交流电产生设备关闭并且使所述第二交流电产生设备驱动时，所述切换单元断开。
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