CN112428840A - 充放电系统及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种充放电系统及电动汽车，涉及电动车技术领域，所述系统包括：空调压缩机、驱动电机控制回路、空调压缩机控制回路以及电感组；空调压缩机的中性点通过第一开关与直流充电回路连接；电感组与交流充电口和驱动电机控制回路连接；在通过交流充电口进行充电的情况下，以空调压缩机的绕组电感和空调压缩机控制回路构成降压电路对动力电池充电；在检测到直流充电口接入外部设备的情况下，以空调压缩机的绕组电感、空调压缩机控制回路以及驱动电机控制回路中的第一电容构成升压电路或降压电路。本发明舍去了目前的交流充电模块以及直流快充升压模块，减少了空间占用率的同时，还降低了电动汽车的成本。

Description

充放电系统及电动汽车

技术领域

本发明涉及电动车技术领域，特别是一种充放电系统及电动汽车。

背景技术

目前市面上的电动汽车一般具有两种充电方式，一种是通过直流充电桩进行充电，一种是通过交流电源进行充电。而目前市面上的直流充电桩多数的输出电压为500V～750V，其已经不能满足800V高压架构的电动汽车的充电需求，500V直流充电桩无法充电，而750V直流充电桩无法充满800V高压架构的电动汽车。因此大多使用输出电压较低的直流充电桩进行充电，为了可以充电到800V，在快充回路上额外增加一套升压设备将较低的电压升到800V，以充满动力电池的电量。

而为了实现通过交流电源进行充电，或者实现电动汽车可以输出交流电，就需要电动汽车配置车载充电机(OBC)，所以，目前电动汽车至少必须装配三个零部件：电驱、交流充放电模块以及直流快充升压模块。这三个零部件均是大功率设备，不论是从成本规划、到整车空间设计，以及整车的 EMC(电磁兼容)都存在诸多问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种充放电系统及电动汽车。

第一方面，提供了一种充放电系统，所述系统包括：空调压缩机、驱动电机控制回路、空调压缩机控制回路以及电感组；

所述空调压缩机的中性点通过第一开关与直流充电回路连接；

所述电感组与交流充电口和所述驱动电机控制回路连接；

其中，在通过所述交流充电口进行充电的情况下，所述第一开关闭合，以所述电感组、所述驱动电机控制回路构成PFC电路，以所述空调压缩机的绕组电感和所述空调压缩机控制回路构成降压电路；

所述PFC电路将输入所述交流充电口的交流电变换为直流电；

所述降压电路将所述PFC电路变换后的直流电的电压降压后，对动力电池充电；

在检测到直流充电口接入外部设备的情况下，所述第一开关闭合，所述驱动电机控制回路断开，以所述空调压缩机的绕组电感、所述空调压缩机控制回路以及所述驱动电机控制回路中的第一电容构成升压电路或降压电路；

所述升压电路将输入所述直流充电口的直流电的电压升压后，为所述动力电池充电；

所述降压电路将所述动力电池提供的直流电的电压降压后，通过所述直流充电口输出至需要充电的车辆。

可选地，所述系统还包括：第二电容、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关以及第七开关；所述电感组包括：第一电感、第二电感以及第三电感；

所述第二电容的第一端与所述第一开关的第一端和所述中性点分别连接；

所述第二电容的第二端与所述动力电池、所述直流充电口、所述驱动电机控制回路以及所述空调压缩机控制回路分别连接；

所述第一开关的第二端与所述第三开关的第一端和所述第四开关的第一端分别连接；

所述第三开关的第二端与所述动力电池和所述第二开关的第一端分别连接；

所述第四开关的第二端与所述直流快充口连接；

所述第二开关的第二端与所述驱动电机控制回路和所述空调压缩机控制回路分别连接；

所述第五开关的第一端与所述驱动电机连接；

所述第六开关的第一端与所述驱动电机连接；

所述第七开关的第一端与所述驱动电机连接；

所述第五开关的第二端与所述驱动电机控制回路中的第一桥臂和所述第一电感的第一端分别连接；

所述第六开关的第二端与所述驱动电机控制回路中的第二桥臂和所述第二电感的第一端分别连接；

所述第七开关的第二端与所述驱动电机控制回路中的第三桥臂和所述第三电感的第一端分别连接；

所述第一电感、所述第二电感、所述第三电感各自的第二端均与所述交流充电口连接；

在通过所述交流充电口进行充电的情况下，所述第一开关、所述第三开关闭合，其余开关均断开；

在检测到直流充电口接入外部设备的情况下，所述第一开关、所述第二开关以及所述第四开关闭合，其余开关均断开。

可选地，所述第一桥臂包括：第一场效应管、第二场效应管；所述第二桥臂包括：第三场效应管、第四场效应管；所述第三桥臂包括：第五场效应管、第六场效应管；

所述第一电感的第一端连接于所述第一场效应管和所述第二场效应管彼此连接处；

所述第二电感的第一端连接于所述第三场效应管和所述第四场效应管彼此连接处；

所述第三电感的第一端连接于所述第五场效应管和所述第六场效应管彼此连接处；

在通过所述交流充电口进行充电的情况下，控制所述第一桥臂、所述第二桥、所述第三桥臂工作于整流状态，以在所述第一电容的两端形成第一高压直流电；

所述降压电路调整所述第一高压直流电的电压后，以对所述动力电池进行充电。

可选地，所述空调压缩机控制回路包括：第四桥臂、第五桥臂以及第六桥臂；

所述第四桥臂包括：第七场效应管、第八场效应管；所述第五桥臂包括：第九场效应管、第十场效应管；所述第六桥臂包括：第十一场效应管、第十二场效应管；

在通过所述交流充电口进行充电的情况下，控制所述第一桥臂、所述第二桥、所述第三桥臂工作于整流状态，以在所述第一电容的两端形成第一高压直流电；

控制所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管导通一段时间，且控制所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场效应管常断开；

所述第一高压直流电通过所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管以及所述第二电容构成的所述降压电路调整后，为所述动力电池充电，且所述绕组电感将调整后的第一高压直流电储存为第一电能；

控制所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管导通一段时间后，控制所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管断开一段时间，此时，以所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场各自的体二极管作为续流管，使得所述第一电能通过所述降压电路调整后，继续为所述动力电池充电。

可选地，所述第一桥臂包括：第一场效应管、第二场效应管；所述第二桥臂包括：第三场效应管、第四场效应管；所述第三桥臂包括：第五场效应管、第六场效应管；

所述空调压缩机控制回路包括：第四桥臂、第五桥臂以及第六桥臂；

在检测到直流充电口接入外部设备的情况下，控制所述第一场效应管、所述第二场效应管、所述第三场效应管、所述第四场效应管、所述第五场效应管、所述第六场效应管均常关断；

当外部设备为充电桩时，控制所述第四桥臂、所述第五桥臂以及所述第六桥臂中场效应管的导通、断开，并利用所述升压电路将输入所述直流充电口的直流电的电压升压后，为所述动力电池充电；

当外部设备为所述需要充电的车辆时，控制所述第四桥臂、所述第五桥臂以及所述第六桥臂中场效应管的导通、断开，并利用所述降压电路将所述动力电池提供的直流电的电压降压后，通过所述直流充电口输出至所述需要充电的车辆。

可选地，所述第四桥臂包括：第七场效应管、第八场效应管；所述第五桥臂包括：第九场效应管、第十场效应管；所述第六桥臂包括：第十一场效应管、第十二场效应管；

当外部设备为充电桩时，控制所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场效应管导通一段时间，且控制所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管常断开；

输入所述直流充电口的直流电通过所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场效应管传输至所述绕组电感；

所述绕组电感将输入所述直流充电口的直流电储存为第二电能；

控制所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场效应管导通一段时间后，控制所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场效应管断开一段时间，此时，以所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管各自的体二极管和所述第一电容构成所述升压电路，使得所述第二电能通过所述升压电路调整后，继续为所述动力电池充电。

可选地，所述第四桥臂包括：第七场效应管、第八场效应管；所述第五桥臂包括：第九场效应管、第十场效应管；所述第六桥臂包括：第十一场效应管、第十二场效应管；

当外部设备为所述需要充电的车辆时，控制所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管导通一段时间，且控制所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场效应管常断开；

所述动力电池提供的直流电通过所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管、所述第一电容以及所述绕组电感构成的所述降压电路调整后，通过所述直流充电口输出至需要充电的车辆，同时，所述绕组电感将所述动力电池提供的直流电储存为第三电能；

控制所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管导通一段时间后，控制所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管断开一段时间，此时，以所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场各自的体二极管作为续流管，使得所述第三电能通过所述降压电路调整后，继续为所述动力电池充电。

第二方面，提供了一种充放电系统的控制方法，所述控制方法应用于充放电系统，所述充放电系统包括：空调压缩机、驱动电机控制回路、空调压缩机控制回路、电感组、第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关；所述控制方法包括：

在检测到交流充电口接入外部电源的情况下，控制所述第一开关、所述第三开关闭合，其余开关均断开；

控制所述驱动电机控制回路中的桥臂工作于整流状态，以利用所述电感组、所述驱动电机控制回路构成的PFC电路形成第一高压直流电，且控制所述空调压缩机控制回路中的桥臂的工作状态，以使得所述第一高压直流电，利用所述空调压缩机的绕组电感和所述空调压缩机控制回路构成的降压电路进行调整后，对动力电池充电；

在检测到直流充电口接入外部设备的情况下，控制所述第一开关、所述第二开关以及所述第四开关闭合，其余开关均断开；

控制所述驱动电机控制回路中的桥臂断开，且控制所述空调压缩机控制回路中的桥臂的工作状态，以使得所述空调压缩机的绕组电感、所述空调压缩机控制回路以及所述驱动电机控制回路中的第一电容构成升压电路或降压电路；

其中，所述升压电路将输入所述直流充电口的直流电的电压升压后，为所述动力电池充电；

所述降压电路将所述动力电池提供的直流电的电压降压后，通过所述直流充电口输出至需要充电的车辆。

可选地，所述驱动电机控制回路包括：第一桥臂、第二桥臂以及第三桥臂；所述空调压缩机控制回路包括：第四桥臂、第五桥臂以及第六桥臂，控制所述驱动电机控制回路中的桥臂断开，且控制所述空调压缩机控制回路中的桥臂的工作状态，以使得所述空调压缩机的绕组电感、所述空调压缩机控制回路以及所述驱动电机控制回路中的电容构成升压电路或降压电路，包括：

在检测到所述直流充电口接入外部设备的情况下，控制所述第一桥臂、所述第二桥臂以及所述第三桥臂均断开；

当外部设备为充电桩时，控制所述第四桥臂、所述第五桥臂以及所述第六桥臂中场效应管的导通、断开，并利用所述升压电路将输入所述直流充电口的直流电的电压升压后，为所述动力电池充电；

当外部设备为所述需要充电的车辆时，控制所述第四桥臂、所述第五桥臂以及所述第六桥臂中场效应管的导通、断开，并利用所述降压电路将所述动力电池提供的直流电的电压降压后，通过所述直流充电口输出至所述需要充电的车辆。

第三方面，提供了一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括：控制单元，以及以上第一方面任一所述的充放电系统；

所述控制单元用于执行以上第二方面任一所述的充放电系统的控制方法。

本申请实施例具有以下优点：

在本发明中，空调压缩机的中性点通过第一开关与直流充电回路连接，电感组与交流充电口和驱动电机控制回路连接。巧妙的复用驱动电机控制回路、空调压缩机控制回路、空调压缩机的绕组，实现了目前OBC的功能，以及直流快充升压模块的功能，从而替代了目前的OBC以及直流快充升压模块。

本发明的整个充放电系统中，增加了少量电感和一个开关，充分利用空调压缩机和驱动电机原本的控制回路，舍去交流充电模块以及直流快充升压模块，元器件增加较少，减少了空间占用率的同时，还降低了电动汽车的成本，并且因控制逻辑较为简单，也间接减小了整车的EMC设计难度。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例一种充放电系统的电路结构示意图；

图2是本发明实施例中使用交流充电口对动力电池进行充电时的电路结构图示意图；

图3是本发明实施例中使用直流充电口对动力电池进行充电时的电路结构图示意图；

图4是本发明实施例中动力电池处于V2V工作模式下的电路结构图示意图；

图5是本发明实施例一种充放电系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，并不用于限定本发明。

参照图1，示出了本发明实施例一种充放电系统的电路结构示意图。图 1中包括：动力电池BAT、空调压缩机V1、驱动电机V2、电感L1、L2、 L3、电容C1、C2、场效应管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、 Q10、Q11、Q12、开关S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、直流充电口J1以及交流充电口J2。其中，场效应管Q1、Q2构成一个电力电子桥臂，本发明实施例中将其定义为第一桥臂，场效应管Q1、Q2分别定义为第一场效应管和第二场效应管；场效应管Q3、Q4构成一个电力电子桥臂，本发明实施例中将其定义为第二桥臂，场效应管Q3、Q4分别定义为第三场效应管和第四场效应管；场效应管Q5、Q6构成一个电力电子桥臂，本发明实施例中将其定义为第三桥臂，场效应管Q5、Q6分别定义为第五场效应管和第六场效应管；场效应管Q7、Q8构成一个电力电子桥臂，本发明实施例中将其定义为第四桥臂，场效应管Q7、Q8分别定义为第七场效应管和第八场效应管；场效应管Q9、Q10构成一个电力电子桥臂，本发明实施例中将其定义为第五桥臂，场效应管Q9、Q10分别定义为第九场效应管和第十场效应管；场效应管Q11、 Q12构成一个电力电子桥臂，本发明实施例中将其定义为第六桥臂，场效应管Q11、Q12分别定义为第十一场效应管和第十二场效应管。需要说明的是，这六个桥臂可以由其它类型电力电子功率部件组成，并不仅仅限于场效应管组成。

第一、第二、第三桥臂以及第一电容C1与驱动电机V2的连接方式为目前常用的连接方式，再加上第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3，修改第一、第二、第三桥臂的控制逻辑后，可以使得其构成PFC电路，替代原 OBC中PFC(功率因数校正)的作用。第四、第五、第六桥臂与空调压缩机V1的连接方式也为目前常用的连接方式，不同的是空调压缩机中性点M1引出后，通过第一开关S1与直流充电回路连接。所谓直流充电回路是指：电力电池BAT、第三开关S3、第四开关以及直流充电口J1构成的回路。

本发明实施例中，由于动力电池本身的特性，其可以被看作是一个电容，因此第二电容C2可以不需要，但是作为一个较优的选择，本发明实施例中充放电系统的电路结构中存在第二电容C2，假若出于占用空间尽可能小的需求，则可以不存在第二电容C2。具体的：第二电容C2的第一端与第一开关S1的第一端和空调压缩机中性点M1分别连接；第二电容C2的第二端与动力电池BAT、J1直流充电口、驱动电机控制回路以及空调压缩机控制回路分别连接。

本发明实施例中，增加第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3在交流充电口J2和驱动电机V2及其控制回路中，具体的：第五开关S5的第一端与驱动电机V2连接；第六开关S6的第一端与驱动电机V2连接；第七开关S7的第一端与驱动电机V2连接；第五开关S5的第二端与第一桥臂和第一电感L1的第一端分别连接；第六开关S6的第二端与第二桥臂和第二电感L2的第一端分别连接；第七开关S7的第二端与第三桥臂和第三电感L3的第一端分别连接；第五开关S5、第六开关S6以及第七开关S7均在动力电池需要控制驱动电机V2进行工作时，才闭合，而在其余情况下，这三个开关均处于断开状态。第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3各自的第二端均与交流充电口J2连接。

实际电路布线中，第一电感L1的第一端连接于第一场效应管Q1和第二场效应管Q2彼此连接处；第二电感L2的第一端连接于第三场效应管Q3 和第四场效应管Q4彼此连接处；第三电感L3的第一端连接于第五场效应管Q5和第六场效应管Q6彼此连接处。

第一电容C1与第五场效应管Q5、第六场效应管Q6、第七场效应管Q7 以及第八场效应管Q8分别连接，从而实现驱动电机V的控制回路与空调压缩机V1的控制回路的连接。空调压缩机V1的控制回路通过第二开关S2与动力电池BAT的正极连接。

空调压缩机V1的中性点M1引出端与第一开关S1的第一端连接，第一开关S1第二端与第三开关S3的第一端和第四开关S4的第一端分别连接；第三开关S3的第二端与动力电池BAT和第二开关S2的第一端分别连接；第四开关S4的第二端与直流快充口J1连接；第二开关S2的第二端与驱动电机V2的控制回路和空调压缩机V1的控制回路分别连接。

本发明实施例中，在动力电池BAT通过交流充电口J2进行充电的情况下，控制第一开关S1、第三开关S3闭合，其余开关均断开，形成的电路结构如图2所示。由于第二开关S2、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7均断开，驱动电机V2不工作，直流充电口J1也不工作，所以图2中没有示出该部分。

图2中，在交流充电口J2接入外部交流电源的情况下，控制第一桥臂、第二桥、第三桥臂工作于整流状态，即可以将交流电整流为直流电，并在第一电容C1的两端形成第一高压直流电；该第一高压直流电，经过由第七场效应管Q7、第九场效应管Q9、第十一场效应管Q11、绕组电感(即空调压缩机V1的绕组)以及第二电容C2构成的降压电路进行调整，调整后的直流电压即可对动力电池BAT进行充电。

具体的工作原理为：在第一电容C1的两端形成第一高压直流电后，控制第七场效应管Q7、第九场效应管Q9、第十一场效应管Q11导通一段时间，同时控制第八场效应管Q8、第十场效应管Q10、第十二场效应管Q12常断开；此时，第一高压直流电通过第七场效应管Q7、第九场效应管Q9、第十一场效应管Q11、绕组电感以及第二电容C2构成的降压电路调整后，为动力电池BAT充电，且绕组电感将调整后的第一高压直流电储存为第一电能。该过程中电流的流向如图2中实线箭头所示。

在控制第七场效应管Q7、第九场效应管Q9、第十一场效应管Q11导通一段时间后，再控制第七场效应管Q7、第九场效应管Q9、第十一场效应管 Q11断开一段时间，此时，以第八场效应管Q8、第十场效应管Q10、第十二场效应管Q12各自的体二极管作为续流管，使得第一电能通过前述降压电路调整后，继续为动力电池BAT充电。该过程中电流的流向如图2中虚线箭头所示。

上述过程重复，直至动力电池BAT充电结束。

在动力电池BAT通过直流充电口J1进行充电的情况下，控制第一开关 S1、第二开关S2以及第四开关S4闭合，其余开关均断开，形成的电路结构如图3所示。由于第三开关S3、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7 均断开，驱动电机V2不工作，交流充电口J2也不工作，所以图3中没有示出该部分。

图3中，在直流充电口J1接入外部直流充电桩的情况下，控制第一桥臂、第二桥、第三桥臂均断开，这样外部直流充电桩输入的直流电就不会传输至交流充电口J2，以避免人员误碰交流充电口J2触电。在使用外部直流充电桩为动力电池BAT充电时，控制第四桥臂、第五桥臂以及第六桥臂中场效应管的导通、断开，并利用升压电路将输入直流充电口J1的直流电的电压升压后，为动力电池充电。

具体的工作原理为：控制第八场效应管Q8、第十场效应管Q10、第十二场效应管Q12导通一段时间，同时控制第七场效应管Q7、第九场效应管 Q9、第十一场效应管Q11常断开；输入直流充电口J1的直流电通过第八场效应管Q8、第十场效应管Q10、第十二场效应管Q12传输至绕组电感；绕组电感将输入直流充电口J1的直流电储存为第二电能。该过程中电流的流向如图3中实线箭头所示。

在控制第八场效应管Q8、第十场效应管Q10、第十二场效应管Q12导通一段时间后，再控制第八场效应管Q8、第十场效应管Q10、第十二场效应管Q12断开一段时间，此时，以第七场效应管Q7、第九场效应管Q9、第十一场效应管Q11各自的体二极管和第一电容C1构成升压电路，使得绕组电感储存的第二电能通过改升压电路调整后，继续为动力电池BAT充电。该过程中电流的流向如图3中虚线箭头所示。

上述过程重复，直至动力电池BAT充电结束。

另外还有一种情况，即，利用动力电池BAT为需要充电的车辆进行充电的情况，该情况下动力电池BAT处于V2V工作模式，其产生的直流电通过直流充电口J1传输至需要充电车辆的直流充电口，而不再需要经过逆变过程转换为交流再从交流充电口J2输出至需要充电车辆的交流充电口，自然也省去了需要充电车辆的整流过程，也间接提高了动力电池BAT在V2V 工作模式下的充电效率，提升了电能的有效利用率。

同样的，在该种情况下，控制第一开关S1、第二开关S2以及第四开关 S4闭合，其余开关均断开，形成的电路结构如图4所示。由于第三开关S3、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7均断开，驱动电机V2不工作，交流充电口J2也不工作，所以图4中没有示出该部分。

图4中，在直流充电口J1接入需要充电的车辆的情况下，控制第一桥臂、第二桥、第三桥臂均断开，这样动力电池BAT产生的直流电就不会进行逆变，也不会传输至交流充电口J2，以避免人员误碰交流充电口J2触电。同时由于省去了逆变过程，自然就省去了逆变过程相关的控制逻辑，降低了 EMC的设计难度。

在直流充电口J1接入需要充电的车辆时，控制第四桥臂、第五桥臂以及第六桥臂中场效应管的导通、断开，并利用降压电路对动力电池提供的直流电的电压降压后，通过直流充电口J1输出至需要充电的车辆。

具体的工作原理为：控制第七场效应管Q7、第九场效应管Q9、第十一场效应管Q11导通一段时间，且控制第八场效应管Q8、第十场效应管Q10、第十二场效应管Q12常断开；动力电池BAT提供的直流电通过第七场效应管Q7、第九场效应管Q9、第十一场效应管Q11、第一电容C1以及绕组电感构成的降压电路调整后，通过直流充电口J1输出至需要充电的车辆，同时，绕组电感将动力电池BAT提供的直流电储存为第三电能。该过程中电流的流向如图4中实线箭头所示。

在控制第七场效应管Q7、第九场效应管Q9、第十一场效应管Q11导通一段时间后，控制第七场效应管Q7、第九场效应管Q9、第十一场效应管 Q11断开一段时间，此时，以第八场效应管Q8、第十场效应管Q10、第十二场效应管Q12各自的体二极管作为续流管，保持电流方向不变，使得绕组电感储存的第三电能通过降压电路调整后，继续通过直流充电口J1输出至需要充电的车辆。该过程中电流的流向如图4中虚线箭头所示。

上述过程重复，直至动力电池BAT结束V2V工作模式。

综上所述，本发明实施例的充放电系统，将空调压缩机V1的中性点 M1通过第一开关S1与直流充电回路连接，将其绕组作为绕组电感使用，配合其他元件形成升压或者降压电路；增加电感组与交流充电口J2和驱动电机控制回路连接。整个系统巧妙的复用驱动电机控制回路、空调压缩机控制回路以及空调压缩机的绕组，实现了目前OBC的功能，以及直流快充升压模块的功能，从而替代了目前的OBC以及直流快充升压模块，即，舍去了目前的交流充电模块以及直流快充升压模块，元器件增加较少，减少了空间占用率的同时，还降低了电动汽车的成本。并且因省去了逆变过程的控制逻辑，使得整体控制逻辑较为简单，也间接减小了整车的EMC设计难度。

基于上述电路结构，本发明实施例还提出一种充放电系统的控制方法，参照图5，示出了该方法的流程图，所述控制方法应用于充放电系统，所述充放电系统包括：空调压缩机、驱动电机控制回路、空调压缩机控制回路、电感组、第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关；所述方法包括：

步骤501：在检测到交流充电口接入外部电源的情况下，控制所述第一开关、所述第三开关闭合，其余开关均断开；。

本发明实施例中，汽车无论是充电还是向外放电，均需要检测交流充电口或者直流充电口的状态，若汽车是通过交流充电口进行充电的，那么在检测到交流充电口接入外部电源的情况下，需要控制第一开关、第三开关闭合，其余开关均断开。由于充放电系统的控制方法是基于前述电路结构而实现的，所以开关闭合的具体缘由见前述解释，不再赘述。

步骤502：控制所述驱动电机控制回路中的桥臂工作于整流状态，以利用所述电感组、所述驱动电机控制回路构成的PFC电路形成第一高压直流电，且控制所述空调压缩机控制回路中的桥臂的工作状态，以使得所述第一高压直流电，利用所述空调压缩机的绕组电感和所述空调压缩机控制回路构成的降压电路进行调整后，对动力电池充电。

本发明实施例中，在检测到交流充电口接入外部电源的情况下，除了控制上述开关的状态以外，还需要控制驱动电机控制回路中的桥臂工作于整流状态，驱动电机控制回路中的桥臂工作于整流状态时，输入的外部交流电利用电感组、驱动电机控制回路构成的PFC电路后，在电容上形成第一高压直流电，同时控制空调压缩机控制回路中的桥臂的工作状态，具体是通过控制各个桥臂中的场效应管的导通、断开，以使得第一高压直流电，利用空调压缩机的绕组电感和空调压缩机控制回路构成的降压电路进行调整后，实现对动力电池的充电。由于充放电系统的控制方法是基于前述电路结构而实现的，具体的控制原理见前述解释，不再赘述。

步骤503：在检测到直流充电口接入外部设备的情况下，控制所述第一开关、所述第二开关以及所述第四开关闭合，其余开关均断开。

本发明实施例中，若汽车是通过交流充电口进行充电的，那么在检测到直流充电口接入外部设备的情况下，控制第一开关、第二开关以及第四开关闭合，其余开关均断开。由于充放电系统的控制方法是基于前述电路结构而实现的，所以开关闭合的具体缘由见前述解释，不再赘述。

步骤504：控制所述驱动电机控制回路中的桥臂断开，且控制所述空调压缩机控制回路中的桥臂的工作状态，以使得所述空调压缩机的绕组电感、所述空调压缩机控制回路以及所述驱动电机控制回路中的电容构成升压电路或降压电路；

其中，所述升压电路将输入所述直流充电口的直流电的电压升压后，为所述动力电池充电；

所述降压电路将所述动力电池提供的直流电的电压降压后，通过所述直流充电口输出至需要充电的车辆。

本发明实施例中，在检测到直流充电口接入外部设备的情况下，除了控制上述开关的状态以外，还需要控制驱动电机控制回路中的桥臂断开，同时控制空调压缩机控制回路中的桥臂的工作状态，具体是通过控制各个桥臂中的场效应管的导通、断开，以使得空调压缩机的绕组电感、空调压缩机控制回路以及驱动电机控制回路中的电容构成升压电路或降压电路。升压电路将输入直流充电口的直流电的电压升压后，为动力电池充电；降压电路将动力电池提供的直流电的电压降压后，通过直流充电口输出至需要充电的车辆。由于充放电系统的控制方法是基于前述电路结构而实现的，具体的控制原理见前述解释，不再赘述。

可选地，所述驱动电机控制回路包括：第一桥臂、第二桥臂以及第三桥臂；所述空调压缩机控制回路包括：第四桥臂、第五桥臂以及第六桥臂，控制所述驱动电机控制回路中的桥臂断开，且控制所述空调压缩机控制回路中的桥臂的工作状态，以使得所述空调压缩机的绕组电感、所述空调压缩机控制回路以及所述驱动电机控制回路中的电容构成升压电路或降压电路，包括：

步骤S1：在检测到所述直流充电口接入外部设备的情况下，控制所述第一桥臂、所述第二桥臂以及所述第三桥臂均断开；

步骤S2：当外部设备为充电桩时，控制所述第四桥臂、所述第五桥臂以及所述第六桥臂中场效应管的导通、断开，并利用所述升压电路将输入所述直流充电口的直流电的电压升压后，为所述动力电池充电；

步骤S3：当外部设备为所述需要充电的车辆时，控制所述第四桥臂、所述第五桥臂以及所述第六桥臂中场效应管的导通、断开，并利用所述降压电路将所述动力电池提供的直流电的电压降压后，通过所述直流充电口输出至所述需要充电的车辆。

本发明实施例中，在检测到直流充电口接入外部设备的情况下，此时不需要交流电的参与，所以控制驱动电机控制回路中的第一桥臂、所述第二桥臂以及所述第三桥臂均断开。之后再结合直流充电口具体的外接设备，来实现不同的功能。

当外部设备为充电桩时，则控制第四桥臂、第五桥臂以及六桥臂中场效应管的导通、断开，并利用升压电路将输入直流充电口的直流电的电压升压后，为动力电池充电；当外部设备为需要充电的车辆时，控制第四桥臂、第五桥臂以及第六桥臂中场效应管的导通、断开，并利用降压电路将动力电池提供的直流电的电压降压后，通过直流充电口输出至需要充电的车辆。由于充放电系统的控制方法是基于前述电路结构而实现的，具体的控制原理见前述解释，不再赘述。

另外，本发明实施例还提供一种电动汽车，所述电动汽车包括：控制单元，以及如上任一所述的充放电系统；

所述控制单元用于执行步骤501～步骤502中任一所述的充放电系统的控制方法。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明实施例所提供的技术方案，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种充放电系统，其特征在于，所述系统包括：空调压缩机、驱动电机控制回路、空调压缩机控制回路以及电感组；

所述空调压缩机的中性点通过第一开关与直流充电回路连接；

所述电感组与交流充电口和所述驱动电机控制回路连接；

其中，在通过所述交流充电口进行充电的情况下，所述第一开关闭合，以所述电感组、所述驱动电机控制回路构成PFC电路，以所述空调压缩机的绕组电感和所述空调压缩机控制回路构成降压电路；

所述PFC电路将输入所述交流充电口的交流电变换为直流电；

所述降压电路将所述PFC电路变换后的直流电的电压降压后，对动力电池充电；

在检测到直流充电口接入外部设备的情况下，所述第一开关闭合，所述驱动电机控制回路断开，以所述空调压缩机的绕组电感、所述空调压缩机控制回路以及所述驱动电机控制回路中的第一电容构成升压电路或降压电路；

所述升压电路将输入所述直流充电口的直流电的电压升压后，为所述动力电池充电；

所述降压电路将所述动力电池提供的直流电的电压降压后，通过所述直流充电口输出至需要充电的车辆。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第二电容、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关以及第七开关；所述电感组包括：第一电感、第二电感以及第三电感；

所述第二电容的第一端与所述第一开关的第一端和所述中性点分别连接；

所述第二电容的第二端与所述动力电池、所述直流充电口、所述驱动电机控制回路以及所述空调压缩机控制回路分别连接；

所述第一开关的第二端与所述第三开关的第一端和所述第四开关的第一端分别连接；

所述第三开关的第二端与所述动力电池和所述第二开关的第一端分别连接；

所述第四开关的第二端与所述直流快充口连接；

所述第二开关的第二端与所述驱动电机控制回路和所述空调压缩机控制回路分别连接；

所述第五开关的第一端与所述驱动电机连接；

所述第六开关的第一端与所述驱动电机连接；

所述第七开关的第一端与所述驱动电机连接；

所述第五开关的第二端与所述驱动电机控制回路中的第一桥臂和所述第一电感的第一端分别连接；

所述第六开关的第二端与所述驱动电机控制回路中的第二桥臂和所述第二电感的第一端分别连接；

所述第七开关的第二端与所述驱动电机控制回路中的第三桥臂和所述第三电感的第一端分别连接；

所述第一电感、所述第二电感、所述第三电感各自的第二端均与所述交流充电口连接；

在通过所述交流充电口进行充电的情况下，所述第一开关、所述第三开关闭合，其余开关均断开；

在检测到直流充电口接入外部设备的情况下，所述第一开关、所述第二开关以及所述第四开关闭合，其余开关均断开。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一桥臂包括：第一场效应管、第二场效应管；所述第二桥臂包括：第三场效应管、第四场效应管；所述第三桥臂包括：第五场效应管、第六场效应管；

所述第一电感的第一端连接于所述第一场效应管和所述第二场效应管彼此连接处；

所述第二电感的第一端连接于所述第三场效应管和所述第四场效应管彼此连接处；

所述第三电感的第一端连接于所述第五场效应管和所述第六场效应管彼此连接处；

在通过所述交流充电口进行充电的情况下，控制所述第一桥臂、所述第二桥、所述第三桥臂工作于整流状态，以在所述第一电容的两端形成第一高压直流电；

所述降压电路调整所述第一高压直流电的电压后，以对所述动力电池进行充电。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述空调压缩机控制回路包括：第四桥臂、第五桥臂以及第六桥臂；

所述第四桥臂包括：第七场效应管、第八场效应管；所述第五桥臂包括：第九场效应管、第十场效应管；所述第六桥臂包括：第十一场效应管、第十二场效应管；

在通过所述交流充电口进行充电的情况下，控制所述第一桥臂、所述第二桥、所述第三桥臂工作于整流状态，以在所述第一电容的两端形成第一高压直流电；

控制所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管导通一段时间，且控制所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场效应管常断开；

所述第一高压直流电通过所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管、所述绕组电感以及所述第二电容构成的所述降压电路调整后，为所述动力电池充电，且所述绕组电感将调整后的第一高压直流电储存为第一电能；

控制所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管导通一段时间后，控制所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管断开一段时间，此时，以所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场效应管各自的体二极管作为续流管，使得所述第一电能通过所述降压电路调整后，继续为所述动力电池充电。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一桥臂包括：第一场效应管、第二场效应管；所述第二桥臂包括：第三场效应管、第四场效应管；所述第三桥臂包括：第五场效应管、第六场效应管；

所述空调压缩机控制回路包括：第四桥臂、第五桥臂以及第六桥臂；

在检测到直流充电口接入外部设备的情况下，控制所述第一场效应管、所述第二场效应管、所述第三场效应管、所述第四场效应管、所述第五场效应管、所述第六场效应管均常关断；

当外部设备为充电桩时，控制所述第四桥臂、所述第五桥臂以及所述第六桥臂中场效应管的导通、断开，并利用所述升压电路将输入所述直流充电口的直流电的电压升压后，为所述动力电池充电；

当外部设备为所述需要充电的车辆时，控制所述第四桥臂、所述第五桥臂以及所述第六桥臂中场效应管的导通、断开，并利用所述降压电路将所述动力电池提供的直流电的电压降压后，通过所述直流充电口输出至所述需要充电的车辆。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第四桥臂包括：第七场效应管、第八场效应管；所述第五桥臂包括：第九场效应管、第十场效应管；所述第六桥臂包括：第十一场效应管、第十二场效应管；

当外部设备为充电桩时，控制所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场效应管导通一段时间，且控制所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管常断开；

输入所述直流充电口的直流电通过所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场效应管传输至所述绕组电感；

所述绕组电感将输入所述直流充电口的直流电储存为第二电能；

控制所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场效应管导通一段时间后，控制所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场效应管断开一段时间，此时，以所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管各自的体二极管和所述第一电容构成所述升压电路，使得所述第二电能通过所述升压电路调整后，继续为所述动力电池充电。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第四桥臂包括：第七场效应管、第八场效应管；所述第五桥臂包括：第九场效应管、第十场效应管；所述第六桥臂包括：第十一场效应管、第十二场效应管；

当外部设备为所述需要充电的车辆时，控制所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管导通一段时间，且控制所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场效应管常断开；

所述动力电池提供的直流电通过所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管、所述第一电容以及所述绕组电感构成的所述降压电路调整后，通过所述直流充电口输出至需要充电的车辆，同时，所述绕组电感将所述动力电池提供的直流电储存为第三电能；

控制所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管导通一段时间后，控制所述第七场效应管、所述第九场效应管、所述第十一场效应管断开一段时间，此时，以所述第八场效应管、所述第十场效应管、所述第十二场效应管各自的体二极管作为续流管，使得所述第三电能通过所述降压电路调整后，继续通过所述直流充电口输出至需要充电的车辆。

8.一种充放电系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于充放电系统，所述充放电系统包括：空调压缩机、驱动电机控制回路、空调压缩机控制回路、电感组、第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关；所述控制方法包括：

在检测到交流充电口接入外部电源的情况下，控制所述第一开关、所述第三开关闭合，其余开关均断开；

控制所述驱动电机控制回路中的桥臂工作于整流状态，以利用所述电感组、所述驱动电机控制回路构成的PFC电路形成第一高压直流电，且控制所述空调压缩机控制回路中的桥臂的工作状态，以使得所述第一高压直流电，利用所述空调压缩机的绕组电感和所述空调压缩机控制回路构成的降压电路进行调整后，对动力电池充电；

在检测到直流充电口接入外部设备的情况下，控制所述第一开关、所述第二开关以及所述第四开关闭合，其余开关均断开；

控制所述驱动电机控制回路中的桥臂断开，且控制所述空调压缩机控制回路中的桥臂的工作状态，以使得所述空调压缩机的绕组电感、所述空调压缩机控制回路以及所述驱动电机控制回路中的电容构成升压电路或降压电路；

其中，所述升压电路将输入所述直流充电口的直流电的电压升压后，为所述动力电池充电；

所述降压电路将所述动力电池提供的直流电的电压降压后，通过所述直流充电口输出至需要充电的车辆。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述驱动电机控制回路包括：第一桥臂、第二桥臂以及第三桥臂；所述空调压缩机控制回路包括：第四桥臂、第五桥臂以及第六桥臂，控制所述驱动电机控制回路中的桥臂断开，且控制所述空调压缩机控制回路中的桥臂的工作状态，以使得所述空调压缩机的绕组电感、所述空调压缩机控制回路以及所述驱动电机控制回路中的第一电容构成升压电路或降压电路，包括：

在检测到所述直流充电口接入外部设备的情况下，控制所述第一桥臂、所述第二桥臂以及所述第三桥臂均断开；

当外部设备为充电桩时，控制所述第四桥臂、所述第五桥臂以及所述第六桥臂中场效应管的导通、断开，并利用所述升压电路将输入所述直流充电口的直流电的电压升压后，为所述动力电池充电；

当外部设备为所述需要充电的车辆时，控制所述第四桥臂、所述第五桥臂以及所述第六桥臂中场效应管的导通、断开，并利用所述降压电路将所述动力电池提供的直流电的电压降压后，通过所述直流充电口输出至所述需要充电的车辆。

10.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括：控制单元，以及如权利要求1-7任一所述的充放电系统；

所述控制单元用于执行权利要求8或9所述的充放电系统的控制方法。

Images