CN113942403A - 电动车辆、充放电装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动车辆、充放电装置及其控制方法，控制方法包括：在接收到第一指令时，判断第一指令是充电指令还是放电指令；在第一指令是充电指令的情况下，控制第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通和关断，以将从外部充电口输入的电网交流信号转换为第一交流信号，并控制整流逆变模块的导通和关断，以将第一交流信号转换为直流信号，并通过直流信号为动力电池充电，其中，第一交流信号对应的电压高于电网交流信号对应的电压。本发明能实现控制功率因数校正模块的电流方向，对功率因数校正模块的控制可靠性高，且对充放电装置的控制方案简单，便于降低控制成本和提高控制效率。

Description

电动车辆、充放电装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动车辆技术领域，特别是涉及一种充放电装置的控制方法、一种充放电装置以及一种电动车辆。

背景技术

目前，伴随着电动车辆的商业化进度，车载充电器已成为电动车辆的重要结构，车载充电器用于将电网的交流电转换为直流电为电动车辆中动力电池充电。

相关技术中车载充电器包括交流回路和高压直流回路，其中，交流回路包括由六个MOS管构成的功率因数校正电路，六个MOS管的体二极管导通方向相同，高压直流回路包括第一变压器、第一变压器的初级线圈对应的整流拓扑以及第一变压器的次级线圈对应的整流拓扑。

但是，在对相关技术中车载充电器的交流回路进行控制的过程中还存在以下问题：在控制功率因数校正电路中MOS管导通后，若MOS管两端的电压差由正电压差变为负电压差或者由负电压差变为正电压差，则MOS管的电流方向反向，即无法控制MOS管的电流方向保持为所需电流方向，对功率因数校正电路的控制可靠性差；此外，由于相关技术的车载充电器中高压直流回路需要两个整流拓扑，相关技术的车载充电器结构复杂、元器件多，导致控制车载充电器的方案复杂，控制成本高、控制效率低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种电动车辆、充放电装置及其控制方法，以解决相关技术中车载充电器的控制方案存在的控制可靠性差和控制方案复杂的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种充放电装置的控制方法，所述充放电装置包括依次连接的功率因数校正模块、变压器以及用于对动力电池充电或放电的整流逆变模块，所述变压器包括第一绕组和第二绕组，所述功率因数校正模块包括电感单元、串联连接的第一双向开关单元和第二双向开关单元，所述第一双向开关单元和所述第二双向开关单元串联后的第一端与所述第一绕组的第一端和所述电感单元的第一端连接，所述第一双向开关单元和所述第二双向开关单元串联后的第二端与所述第一绕组的第二端和所述电感单元的第一端连接，所述电感单元的第二端与外部充电口的第一端连接，所述第一双向开关单元和所述第二双向开关单元串联的中点与所述外部充电口的第二端连接，所述整流逆变模块与所述第二绕组连接；所述控制方法包括：

在接收到第一指令时，判断所述第一指令是充电指令还是放电指令；

在所述第一指令是所述充电指令的情况下，控制所述第一双向开关单元和所述第二双向开关单元的导通和关断，以将从所述外部充电口输入的电网交流信号转换为第一交流信号，并控制所述整流逆变模块的导通和关断，以将所述第一交流信号转换为直流信号，并通过所述直流信号为所述动力电池充电，其中，所述第一交流信号对应的电压高于所述电网交流信号对应的电压。

为了解决上述问题，本发明实施例还公开了一种充放电装置，包括控制器、依次连接的功率因数校正模块、变压器以及整流逆变模块，所述控制器用于控制所述功率因数校正模块和所述整流逆变模块，以实现所述的充放电装置的控制方法。

为了解决上述问题，本发明实施例还公开了一种电动车辆，包括所述的充放电装置。

本发明实施例包括以下优点：由于充放电装置中功率因数校正模块包括第一双向开关单元和第二双向开关单元，因此，本发明实施例的充放电装置的控制方法在第一指令是充电指令的情况下，控制第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通和关断，以将从外部充电口输入的电网交流信号转换为第一交流信号，不仅可以实现功率因数校正模块的功率因数校正功能，同时可以确保流经第一双向开关单元和第二双向开关单元的电流的方向与导通方向保持一致，即实现控制功率因数校正模块的电流方向，对功率因数校正模块的控制可靠性高；此外，由于充放电装置中变压器设置在功率因数校正模块和整流逆变模块之间，与相关技术中的车载充电器相比，至少可以减少变压器的初级线圈对应的整流拓扑，有效简化了电路结构和减少了元器件的数量，因此，本发明实施例的充放电装置的控制方法只需对结构简化后的充放电装置中第一双向开关单元、第二双向开关单元以及整流逆变模块进行控制，控制方案更简单，便于降低控制成本和提高控制效率。

附图说明

图1是本发明的一种充放电装置的控制方法实施例的步骤流程图；

图2是本发明的一种充放电装置实施例的结构框图；

图3是本发明的一种充放电装置实施例的结构示意图；

图4是本发明的另一种充放电装置的控制方法实施例的步骤流程图；

图5是本发明的另一种充放电装置的控制方法实施例中步骤S22中充放电装置的电流方向示意图；

图6是本发明的另一种充放电装置的控制方法实施例中步骤S23中充放电装置的电流方向示意图；

图7是本发明的另一种充放电装置的控制方法实施例中步骤S24中充放电装置的电流方向示意图；

图8是本发明的另一种充放电装置的控制方法实施例中步骤S31中充放电装置的电流方向示意图；

图9是本发明的另一种充放电装置的控制方法实施例中步骤S33中充放电装置的电流方向示意图；

图10是本发明的另一种充放电装置实施例的结构示意图；

图11是本发明的又一种充放电装置的控制方法实施例的步骤流程图。

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。

参照图1，其示出了本发明的一种充放电装置的控制方法实施例的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤S10，在接收到第一指令时，判断第一指令是充电指令还是放电指令。

具体地，步骤S10可以采用任意方式来判断第一指令是充电指令还是放电指令。

具体地，如图2所示，充放电装置10可以包括：依次连接的功率因数校正模块1、变压器2以及用于对动力电池充电或放电的整流逆变模块3，变压器2包括第一绕组和第二绕组，功率因数校正模块1包括电感单元13、串联连接的第一双向开关单元11和第二双向开关单元12，第一双向开关单元11和第二双向开关单元12串联后的第一端与第一绕组的第一端和电感单元13的第一端连接，第一双向开关单元11和第二双向开关单元12串联后的第二端与第一绕组的第二端和电感单元13的第一端连接，电感单元13的第二端与外部充电口20的第一端连接，第一双向开关单元11和第二双向开关单元12串联的中点与外部充电口20的第二端连接，整流逆变模块3与第二绕组连接。

具体地，双向开关单元(第一双向开关单元11或第二双向开关单元12)具有三种状态，即关闭状态、第一导通状态和第二导通状态，其中，在第一导通状态，双向开关单元以第一导通方向导通，允许流经的电流方向与第一导通方向相同，在第二导通状态，双向开关单元以第二导通方向导通，允许流经的电流方向与第二导通方向相同，其中，第一导通方向与第二导通方向相反。这样，本发明实施例的充放电装置的控制方法只需控制第一双向开关单元11和第二双向开关单元12的导通状态，就可以实现控制第一双向开关单元11和第二双向开关单元12允许流经的电流方向，实现控制功率因数校正模块1的电流方向，对功率因数校正模块的控制可靠性高。

具体地，电感单元13用于在功率因数校正模块1工作过程中储存电能或释放储存的电能，以在电网通过充放电装置10对动力电池充电的过程中，抬升功率因数校正模块1所在充电回路的电压，实现高压传输电能，便于提高充放电装置10的充电效率，缩短充电时间，以及在动力电池通过充放电装置10对电网放电的过程中，降低功率因数校正模块1所在放电回路的电压，实现放电回路的输出电压与电网电压匹配。

图2中，功率因数校正模块1可以用于对从外部充电口20输入的电网交流信号的电压和电流进行功率因数校正和电压抬升为第一交流信号，并将第一交流信号传输至第一绕组。进而第一绕组将第一交流信号传输至第二绕组。功率因数校正模块1还可以用于对第一绕组输入的第一交流信号进行功率因数校正和降压为电网交流信号，并将电网交流信号传输至电网或交流负载，以对电网供电或为交流负载供电。

图2中，整流逆变模块3可以用于对第二绕组传输的第一交流信号进行整流为直流信号，并将直流信号输出至动力电池，以对动力电池充电，以及整流逆变模块3可以用于将动力电池输出的直流信号逆变为第一交流信号，并将第一交流信号传输至第二绕组。进而第二绕组将第一交流信号传输至第一绕组，以对动力电池放电。

步骤S20，在第一指令是充电指令的情况下，控制第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通和关断，以将从外部充电口输入的电网交流信号转换为第一交流信号，并控制整流逆变模块的导通和关断，以将第一交流信号转换为直流信号，并通过直流信号为动力电池充电，其中，第一交流信号对应的电压高于电网交流信号对应的电压。

可选地，外部充电口20可以为外部充电桩的充电口或其它可输入电网交流信号的设备的充电口。

可选地，如图3所示，第一双向开关单元11可以为第一双向开关器件，第二双向开关单元12可以为第二双向开关器件，因此，第一双向开关单元11和第二双向开关单元12的结构简单且所需的元器件少。

由于充放电装置中功率因数校正模块包括第一双向开关单元和第二双向开关单元，因此，本发明实施例的充放电装置的控制方法在第一指令是充电指令的情况下，控制第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通和关断，以将从外部充电口输入的电网交流信号转换为第一交流信号，不仅可以实现功率因数校正模块的功率因数校正功能，同时可以确保流经第一双向开关单元和第二双向开关单元的电流的方向与导通方向保持一致，即实现控制功率因数校正模块的电流方向，对功率因数校正模块的控制可靠性高；由于充放电装置中变压器设置在功率因数校正模块和整流逆变模块之间，与相关技术中的车载充电器相比，至少可以减少变压器的初级线圈对应的整流拓扑，有效简化了电路结构和减少了元器件的数量，因此，本发明实施例的充放电装置的控制方法只需对结构简化后的充放电装置中第一双向开关器件、第二双向开关器件以及整流逆变模块进行控制，控制方案更简单，便于降低控制成本和提高控制效率。

可选地，第一交流信号的频率可以大于电网交流信号的频率，从而实现高频高压(第一交流信号对应的电压高于电网交流信号对应的电压)传输交流信号，提高了充放电装置10的能量传输效率，缩短了能量传输时间。

可选地，如图3所示，本发明实施例的充放电装置10还可以包括用于对蓄电池40充电的整流模块4，变压器2还可以包括第三绕组，整流模块4与第三绕组连接。如图3所示，第三绕组可以与第一绕组设置在同一侧。由于相关技术中将车载直流变换器和车载充电器的功能集成在一个充电电路中时，车载直流变换器设置在充电电路中的低压直流回路，该低压直流回路包括第二变压器、第二变压器的初级线圈对应的整流拓扑以及第二变压器的次级线圈对应的整流拓扑，而本发明实施例中充放电装置10仅通过一个变压器2即可实现将车载直流变换器和车载充电器的功能集成在一个电路中(即将功率因数校正模块1、用于对动力电池30充电或放电的整流逆变模块3以及用于对蓄电池40充电的整流模块4集成在一个电路中)，且由于变压器2设置在功率因数校正模块1与整流模块4之间，整流模块4只需一个整流拓扑即可，整流模块4的结构更简单，所需元器件的数量更少，相对于对相关技术中充电电路的控制方案，本发明实施例的充放电装置的控制方法只需对结构简化后的充放电装置10中第一双向开关单元11、第二双向开关单元12、整流逆变模块3以及整流模块4进行控制，控制方案更简单，便于降低控制成本和提高控制效率。

图3中，功率因数校正模块1可以用于对从外部充电口20输入的电网交流信号的电压和电流进行功率因数校正和电压抬升为第一交流信号，并将第一交流信号传输至第一绕组。进而第一绕组将第一交流信号传输至第二绕组或第三绕组。功率因数校正模块1还可以用于对第一绕组输入的第一交流信号进行功率因数校正和降压为电网交流信号，并将电网交流信号传输至电网或交流负载，以对电网供电或为交流负载供电。

图3中，整流逆变模块3可以用于对第二绕组传输的第一交流信号进行整流为直流信号，并将直流信号输出至动力电池30，以对动力电池30充电，以及整流逆变模块3可以用于将动力电池30输出的直流信号逆变为第一交流信号，并将第一交流信号传输至第二绕组。进而第二绕组将第一交流信号传输至第一绕组或第三绕组，以对动力电池30放电。

图3中，整流模块4用于对第三绕组输入的第一交流信号进行整流为直流信号，以对蓄电池40充电。

图3中，整流逆变模块3可以包括四个第五开关管和用于与动力电池20连接的第三电容单元，四个第五开关管构成第一全桥拓扑，第一全桥拓扑与第三电容单元并联连接，第一全桥拓扑与第二绕组连接。其中，第三电容单元用于对第一全桥拓扑输出的信号进行滤波，以及对动力电池20输出的信号进行滤波。可选地，如图3所示，四个第五开关管可以为为MOS管Q5、MOS管Q6、MOS管Q7以及MOS管Q8，第三电容单元可以为第三电容C3。

图3中，整流模块4可以包括整流单元41和用于与蓄电池30连接的第四电容单元，整流单元41与第四电容单元并联连接，整流单元41与第三绕组连接。第四电容单元用于对整流单元41输出的信号进行滤波。图3中，第四电容单元可以为第四电容C4。

在本实施例的基础上，其他实施例中，整流单元41可以包括四个第六开关管，四个第六开关管构成第二全桥拓扑，或，第三绕组的数量可以为两个，两个第三绕组串联连接，整流模块4可以包括第七开关管和第八开关管，第七开关管与其中一个第三绕组和第四电容单元连接，第八开关管与另一个第三绕组和第四电容单元连接，第七开关管和第八开关管构成全波整流拓扑。即整流单元41可以通过第二全桥拓扑或全波整流拓扑对第三绕组输入的第一交流信号进行整流为低压直流信号，以对蓄电池30充电。图3中，四个第六开关管可以为MOS管Q9、MOS管Q10、MOS管Q11以及MOS管Q12。

图3中，功率因数校正模块1还可以包括用于与电网连接的第五电容单元，第五电容单元的第一端与电感单元13的第二端连接，第五电容单元的第二端与第一双向开关单元11和第二双向开关单元12串联的中点连接。具体地，第五电容单元用于对输入电网的交流信号和电网输入的交流信号进行滤波处理。图3中，第五电容单元可以为第五电容C5，电感单元13可以为电感L1。

可选地，在本发明的一个实施例中，如图4所示，步骤S20控制第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通和关断，以将从外部充电口输入的电网交流信号转换为第一交流信号的步骤可以包括：

步骤S21，控制第一双向开关单元导通，且控制第二双向开关单元关断，以使电流经电感单元流向第一双向开关单元，以使电感单元储存能量。

其中，在电网交流信号的电压为正电压的情况下，步骤21中充放电装置的电流方向如图3所示。

具体地，充电口处的电流经电感单元、第一双向开关单元回到充电口。

步骤S22，控制第一双向开关单元关断，且控制第二双向开关单元导通，以使电流经电感单元流向第二双向开关单元，以使电感单元释放储存的能量，能量经变压器、整流逆变模块传输至动力电池。

其中，在电网交流信号的电压为正电压的情况下，步骤22中充放电装置的电流方向如图5所示。具体地，电流经电感单元、第一绕组、第二双向开关单元回到电感单元。图5中，控制整流逆变模块3中MOS管Q6和MOS管Q7导通，控制MOS管Q5和MOS管Q8关断。

步骤S23，控制第一双向开关单元关断，且控制第二双向开关单元导通，以使电流经电感单元流向第二双向开关单元，以使电感单元储存能量。

其中，在电网交流信号的电压为正电压的情况下，步骤23中充放电装置的电流方向如图6所示。具体地，充电口处的电流经电感单元、第二双向开关单元回到充电口。

步骤S24，控制第一双向开关单元导通，且控制第二双向开关单元关断，以使电流经电感单元流向第一双向开关单元，以使电感单元释放储存的能量，能量经变压器、整流逆变模块传输至动力电池。

其中，步骤24中充放电装置的电流方向如图7所示。具体地，电感单元处的电流经第一绕组、第一双向开关单元回到该电感单元。图7中，控制整流逆变模块3中MOS管Q6和MOS管Q7关断，控制MOS管Q5和MOS管Q8导通。

通过步骤S21至步骤S24，可以将从外部充电口输入的电网交流信号转换为第一交流信号。

可选地，在从外部充电口输入电网交流信号的情况下，步骤S20可以根据电网交流信号的电压、电网交流信号的电流、动力电池的电压、第一双向开关单元以及第二双向开关单元的开关频率确定第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通时间。其中，若第一双向开关单元和第二双向开关单元的开关频率对应的周期为T，则T＝T1+T2＝T3+T4，T1为步骤21中第一双向开关单元导通的时间或第二双向开关单元关断的时间，T2为步骤22中第一双向开关单元关断的时间或第二双向开关单元导通的时间，T3为步骤23中第一双向开关单元关断的时间或第二双向开关单元导通的时间，T4为步骤24中第一双向开关单元导通的时间或第二双向开关单元关断的时间。

可选地，如图1所示，在步骤S10判断第一指令是充电指令还是放电指令的步骤之后，还可以包括：

步骤S30，在第一指令是放电指令的情况下，控制整流逆变模块的导通和关断，以将动力电池输出的直流信号转换为第一交流信号，并控制第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通和关断，以将第一交流信号转换为电网交流信号，并经外部充电口输出至电网或负载。

可选地，如图4所示，步骤S30控制第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通和关断，以将第一交流信号转换为电网交流信号，并经外部充电口输出至电网或负载的步骤，可以包括：

步骤S31，控制第一双向开关单元导通，且控制第二双向开关单元关断，以使电流经电感单元流向第一双向开关单元，以使电感单元储存能量。

其中，在电网交流信号经外部充电口输出至负载且负载的所需电压为负电压的情况下，或在电网交流信号经外部充电口输出至电网且电网交流信号为正电压的情况下，步骤31中充放电装置的电流方向如图8所示。具体地，第一绕组处的电流经第一双向开关单元、第五电容、电感单元回到第一绕组。图8中，控制整流逆变模块3中MOS管Q6和MOS管Q7导通，控制MOS管Q5和MOS管Q8断开。

步骤S32，控制第一双向开关单元关断，且控制第二双向开关单元导通，以使电流经电感单元流向第二双向开关单元，以使电感单元释放储存的能量，能量输出至电网或负载。

其中，在电网交流信号经外部充电口输出至负载且负载的所需电压为负电压的情况下，或在电网交流信号经外部充电口输出至电网且电网交流信号为正电压的情况下，步骤32中充放电装置的电流方向如图6所示。具体地，电感单元处的电流经第二双向开关单元、第五电容回到电感单元，且与第五电容并联连接的充电口输出能量。

步骤S33，控制第一双向开关单元关断，且控制第二双向开关单元导通，以使电流经电感单元流向第二双向开关单元，以使电感单元储存能量。

其中，在电网交流信号经外部充电口输出至负载且负载的所需电压为负电压的情况下，或在电网交流信号经外部充电口输出至电网且电网交流信号为正电压的情况下，步骤33中充放电装置的电流方向如图9所示。具体地，第一绕组的电流经第二双向开关单元、第五电容、电感单元回到第一绕组。图9中，控制整流逆变模块3中MOS管Q6和MOS管Q7关断，控制MOS管Q5和MOS管Q8导通。

步骤S34，控制第一双向开关单元导通，且控制第二双向开关单元关断，以使电流经电感单元流向第一双向开关单元，以使电感单元释放储存的能量，能量输出至电网或负载。

其中，在电网交流信号经外部充电口输出至负载且负载的所需电压为负电压的情况下，或在电网交流信号经外部充电口输出至电网且电网交流信号为正电压的情况下，步骤34中充放电装置的电流方向如图3所示。具体地，电感单元处的电流经第一双向开关单元、第五电容回到电感单元，并经与四五电容并联连接的充电口输出能量。

通过步骤S31至步骤S34，可以将电网交流信号经外部充电口输出至电网或负载。

可选地，在经外部充电口输出电网交流信号至电网的情况下，步骤30可以根据电网交流信号的电压、电网交流信号的电流、动力电池的电压、第一双向开关单元以及第二双向开关单元的开关频率确定第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通时间，以及在经外部充电口输出电网交流信号至负载的情况下，步骤30可以根据动力电池的电压、负载的所需电压、负载的所需电流、第一双向开关单元以及第二双向开关单元的开关频率确定第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通时间。

其中，若第一双向开关单元和第二双向开关单元的开关频率对应的周期为T，则T＝T5+T6＝T7+T8，T5为步骤31中第一双向开关单元导通的时间或第二双向开关单元关断的时间，T6为步骤32中第一双向开关单元关断的时间或第二双向开关单元导通的时间，T7为步骤33中第一双向开关单元关断的时间或第二双向开关单元导通的时间，T8为步骤34中第一双向开关单元导通的时间或第二双向开关单元关断的时间。

可选地，如图10所示，功率因数校正模块1还可以包括第一电容单元和第二电容单元，第一电容单元与第二电容单元串联，第一电容单元和第二电容单元串联后的第一端与第一双向开关单元11和第二双向开关单元12串联后的第一端连接，第一电容单元和第二电容单元串联后的第二端与第一双向开关单元11和第二双向开关单元12串联后的第二端连接，第一电容单元和第二电容单元串联的中点与电感单元13的第一端连接。具体地，第一电容单元和第二电容单元用于对从电感单元13输入的交流信号进行滤波，或对第一双向开关单元11和第二双向开关单元12输出的交流信号进行滤波。可选地，如图10所示，第一电容单元可以为第一电容C1，第二电容单元可以为第二电容C2。

可选地，如图10所示，第一双向开关单元11可以包括具有体二极管的第一开关管和具有体二极管的第二开关管，第一开关管和第二开关管串联连接，第一开关管的体二极管的导通方向和第二开关管的体二极管的导通方向相反；第二双向开关单元12可以包括具有体二极管的第三开关管和具有体二极管的第四开关管，第三开关管和第四开关管串联连接，第三开关管的体二极管的导通方向和第四开关管的体二极管的导通方向相反。这样，第一双向开关单元11只需由第一开关管和第二开关管构成，第一双向开关单元11的结构简单且所需的元器件少；第二双向开关单元12只需由第三开关管和第四开关管构成，第二双向开关单元12的结构简单且所需的元器件少。可选地，如图10所示，第一开关管可以为第一MOS管Q1，第二开关管可以为第二MOS管Q2，第三开关管可以为第三MOS管Q3，第四开关管可以为第四MOS管Q4。

由于本发明实施例中第一双向开关单元11只需由第一双向开关器件构成，或只需由第一开关管和第二开关管构成；第二双向开关单元12只需由第二双向开关器件构成，或只需由第三开关管和第四开关管构成，因此，功率因数校正模块1的结构相对于相关技术中车载充电器的功率因数校正电路结构更简单，且所需的元器件少，本发明实施例的充放电装置的控制方法对功率因数校正模块1的控制方案更简单，有利于降低控制成本和提高控制效率。

可选地，如图10所示，在本发明的一个实施例中，第一开关管的体二极管的导通方向和第三开关管的体二极管的导通方向可以朝向变压器，如图11所示，步骤S20控制第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通和关断，以将从外部充电口输入的电网交流信号转换为第一交流信号的步骤可以包括：

步骤S25，控制第一开关管导通，且控制第二开关管、第三开关管以及第四开关管关断，以使电感单元和第一电容单元储存能量。

其中，在电网交流信号的电压为正电压的情况下，步骤25中充放电装置的电流方向为：充电口处的电流经电感单元、第一电容、第一开关管、与第二开关管对应的体二极管回到充电口。

步骤S26，控制第一开关管、第二开关管以及第三开关管关断，且控制第四开关管导通，以使电感单元和第一电容单元释放储存的能量，能量经变压器、整流逆变模块传输至动力电池。

其中，在电网交流信号的电压为正电压的情况下，步骤26中充放电装置的电流方向为：电流经电感单元、第一电容、第一绕组、第四开关管、与第三开关管对应的体二极管回到电感单元。

步骤S27，控制第一开关管、第二开关管以及第三开关管关断，且控制第四开关管导通，以使电感单元和第二电容单元储存能量。

其中，在电网交流信号的电压为正电压的情况下，步骤27中充放电装置的电流方向为：充电口处的电流经电感单元、第二电容、第四开关管、与第三开关管对应的体二极管回到充电口。

步骤S28，控制第一开关管导通，且控制第二开关管、第三开关管以及第四开关管关断，以使电感单元单元和第二电容单元释放储存的能量，能量经变压器、整流逆变模块传输至动力电池。

其中，在电网交流信号的电压为正电压的情况下，步骤28中充放电装置的电流方向为：。电感单元处的电流经第二电容、第一绕组、第一开关管、与第二开关管对应的体二极管回到电感单元。

此时，在从外部充电口输入电网交流信号的情况下，步骤S20可以根据电网交流信号的电压、电网交流信号的电流、动力电池的电压、第一双向开关单元以及第二双向开关单元的开关频率确定第一双向开关单元中第一开关管和第二开关管、第二双向开关单元中第三开关管和第四开关管的导通时间。

如图11所示，步骤S30控制第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通和关断，以将第一交流信号转换为电网交流信号，并经外部充电口输出至电网或负载的步骤，可以包括：

步骤S35，控制第一开关管导通，且控制第二开关管、第三开关管以及第四开关管关断，以使电感单元和第二电容单元储存能量。

其中，在电网交流信号经外部充电口输出至负载且负载的所需电压为负电压的情况下，步骤35中充放电装置的电流方向为：第一绕组处的电流经第一开关管、与第二开关管对应的体二极管、电感单元、第二电容回到第一绕组。

步骤S36，控制第一开关管、第二开关管以及第三开关管关断，且控制第四开关管导通，以使电感单元和第二电容单元释放储存的能量，能量输出至电网或负载。

其中，在电网交流信号经外部充电口输出至负载且负载的所需电压为负电压的情况下，步骤36中充放电装置的电流方向为：电感单元处电流经第二电容、第四开关管、与第三开关管对应的体二极管、第五电容回到电感单元，并经与第五电容并联的充电口输出能量。

步骤S37，控制第一开关管、第二开关管以及第三开关管关断，且控制第四开关管导通，以使电感单元和第一电容单元储存能量。

其中，在电网交流信号经外部充电口输出至负载且负载的所需电压为负电压的情况下，步骤37中充放电装置的电流方向为：第一绕组处的电流经第四开关管、与第三开关管对应的体二极管、第五电容、电感单元、第一电容回到第一绕组。

步骤S38，控制第一开关管导通，且控制第二开关管、第三开关管以及第四开关管关断，以使电感单元和第一电容单元释放储存的能量，能量输出至电网或负载。

其中，在电网交流信号经外部充电口输出至负载且负载的所需电压为负电压的情况下，步骤38中充放电装置的电流方向为：电感单元处的电流经第一电容、第一开关管、与第二开关管对应的体二极管、第五电容回到电感单元，并经与第五电容并联的充电口输出能量。

此时，在经外部充电口输出电网交流信号至电网的情况下，步骤30可以可以根据电网交流信号的电压、电网交流信号的电流、动力电池的电压、第一双向开关单元以及第二双向开关单元的开关频率确定第一双向开关单元中第一开关管和第二开关管、第二双向开关单元中第三开关管和第四开关管的导通时间，以及在经外部充电口输出电网交流信号至负载的情况下，步骤30可以根据动力电池的电压、负载的所需电压、负载的所需电流、第一双向开关单元以及第二双向开关单元的开关频率确定第一双向开关单元中第一开关管和第二开关管、第二双向开关单元中第三开关管和第四开关管的导通时间。

本发明实施例的充放电装置的控制方法包括以下优点：

由于充放电装置中功率因数校正模块包括第一双向开关单元和第二双向开关单元，因此，本发明实施例的充放电装置的控制方法在第一指令是充电指令的情况下，控制第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通和关断，以将从外部充电口输入的电网交流信号转换为第一交流信号，不仅可以实现功率因数校正模块的功率因数校正功能，同时可以确保流经第一双向开关单元和第二双向开关单元的电流的方向与导通方向保持一致，即实现控制功率因数校正模块的电流方向，对功率因数校正模块的控制可靠性高。

此外，由于充放电装置中变压器设置在功率因数校正模块和整流逆变模块之间，变压器还可以设置在功率因数校正模块与整流模块之间，与相关技术中的充电电路相比，本发明实施例中充放电装置仅通过一个变压器即可实现将车载直流变换器和车载充电器的功能集成在一个电路中(即将功率因数校正模块、用于对动力电池30充电或放电的整流逆变模块以及用于对蓄电池充电的整流模块集成在一个电路中)，并至少可以减少变压器的初级线圈对应的整流拓扑，且整流模块只需一个整流拓扑即可，第一双向开关单元只需由第一双向开关器件构成，或只需由第一开关管和第二开关管构成，第二双向开关单元只需由第二双向开关器件构成，或只需由第三开关管和第四开关管构成，有效简化了电路结构和减少了元器件的数量。因此，本发明实施例的充放电装置的控制方法只需对结构简化后的充放电装置中第一双向开关单元、第二双向开关单元、整流逆变模块以及整流模块进行控制，控制方案更简单，便于降低控制成本和提高控制效率。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

本发明实施例还公开了一种充放电装置，包括控制器、依次连接的功率因数校正模块、变压器以及整流逆变模块，控制器用于控制功率因数校正模块和整流逆变模块，以实现上述的充放电装置的控制方法。

本发明实施例的充放电装置包括以下优点：

由于充放电装置中功率因数校正模块包括第一双向开关单元和第二双向开关单元，因此，本发明实施例的充放电装置的控制方法在第一指令是充电指令的情况下，控制第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通和关断，以将从外部充电口输入的电网交流信号转换为第一交流信号，不仅可以实现功率因数校正模块的功率因数校正功能，同时可以确保流经第一双向开关单元和第二双向开关单元的电流的方向与导通方向保持一致，即实现控制功率因数校正模块的电流方向，对功率因数校正模块的控制可靠性高。

此外，由于充放电装置中变压器设置在功率因数校正模块和整流逆变模块之间，变压器还可以设置在功率因数校正模块与整流模块之间，与相关技术中的充电电路相比，本发明实施例中充放电装置仅通过一个变压器即可实现将车载直流变换器和车载充电器的功能集成在一个电路中(即将功率因数校正模块、用于对动力电池30充电或放电的整流逆变模块以及用于对蓄电池充电的整流模块集成在一个电路中)，并至少可以减少变压器的初级线圈对应的整流拓扑，且整流模块只需一个整流拓扑即可，第一双向开关单元只需由第一双向开关器件构成，或只需由第一开关管和第二开关管构成，第二双向开关单元只需由第二双向开关器件构成，或只需由第三开关管和第四开关管构成，有效简化了电路结构和减少了元器件的数量。因此，本发明实施例的充放电装置的控制方法只需对结构简化后的充放电装置中第一双向开关单元、第二双向开关单元、整流逆变模块以及整流模块进行控制，控制方案更简单，便于降低控制成本和提高控制效率。

对于充放电装置实施例而言，由于其包括实现上述的充放电装置的控制方法的控制器，所以描述的比较简单，相关之处参见控制方法实施例的部分说明即可。

本发明实施例还公开了一种电动车辆，包括上述的充放电装置。

本发明实施例的电动车辆可以包括动力电池和蓄电池，其中，动力电池与充放电装置中整流逆变模块连接，蓄电池与充放电装置中整流模块连接。

本发明实施例的电动车辆包括以下优点：

由于充放电装置中功率因数校正模块包括第一双向开关单元和第二双向开关单元，因此，本发明实施例的充放电装置的控制方法在第一指令是充电指令的情况下，控制第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通和关断，以将从外部充电口输入的电网交流信号转换为第一交流信号，不仅可以实现功率因数校正模块的功率因数校正功能，同时可以确保流经第一双向开关单元和第二双向开关单元的电流的方向与导通方向保持一致，即实现控制功率因数校正模块的电流方向，对功率因数校正模块的控制可靠性高。

此外，由于充放电装置中变压器设置在功率因数校正模块和整流逆变模块之间，变压器还可以设置在功率因数校正模块与整流模块之间，与相关技术中的充电电路相比，本发明实施例中充放电装置仅通过一个变压器即可实现将车载直流变换器和车载充电器的功能集成在一个电路中(即将功率因数校正模块、用于对动力电池30充电或放电的整流逆变模块以及用于对蓄电池充电的整流模块集成在一个电路中)，并至少可以减少变压器的初级线圈对应的整流拓扑，且整流模块只需一个整流拓扑即可，第一双向开关单元只需由第一双向开关器件构成，或只需由第一开关管和第二开关管构成，第二双向开关单元只需由第二双向开关器件构成，或只需由第三开关管和第四开关管构成，有效简化了电路结构和减少了元器件的数量。因此，本发明实施例的充放电装置的控制方法只需对结构简化后的充放电装置中第一双向开关单元、第二双向开关单元、整流逆变模块以及整流模块进行控制，控制方案更简单，便于降低控制成本和提高控制效率。

对于电动车辆实施例而言，由于其包括实现上述的充放电装置，所以描述的比较简单，相关之处参见充放电装置实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

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。

以上对本发明所提供的一种充放电装置的控制方法、一种充放电装置以及一种电动车辆，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 (11)

1.一种充放电装置的控制方法，其特征在于，所述充放电装置包括依次连接的功率因数校正模块、变压器以及用于对动力电池充电或放电的整流逆变模块，所述变压器包括第一绕组和第二绕组，所述功率因数校正模块包括电感单元、串联连接的第一双向开关单元和第二双向开关单元，所述第一双向开关单元和所述第二双向开关单元串联后的第一端与所述第一绕组的第一端和所述电感单元的第一端连接，所述第一双向开关单元和所述第二双向开关单元串联后的第二端与所述第一绕组的第二端和所述电感单元的第一端连接，所述电感单元的第二端与外部充电口的第一端连接，所述第一双向开关单元和所述第二双向开关单元串联的中点与所述外部充电口的第二端连接，所述整流逆变模块与所述第二绕组连接；所述控制方法包括：

在接收到第一指令时，判断所述第一指令是充电指令还是放电指令；

在所述第一指令是所述充电指令的情况下，控制所述第一双向开关单元和所述第二双向开关单元的导通和关断，以将从所述外部充电口输入的电网交流信号转换为第一交流信号，并控制所述整流逆变模块的导通和关断，以将所述第一交流信号转换为直流信号，并通过所述直流信号为所述动力电池充电，其中，所述第一交流信号对应的电压高于所述电网交流信号对应的电压。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述第一双向开关单元和所述第二双向开关单元的导通和关断，以将从所述外部充电口输入的电网交流信号转换为第一交流信号的步骤包括：

控制所述第一双向开关单元导通，且控制所述第二双向开关单元关断，以使电流经所述电感单元流向所述第一双向开关单元，以使所述电感单元储存能量；

控制所述第一双向开关单元关断，且控制所述第二双向开关单元导通，以使电流经所述电感单元流向所述第二双向开关单元，以使所述电感单元释放储存的能量，所述能量经所述变压器、所述整流逆变模块传输至所述动力电池；

控制所述第一双向开关单元关断，且控制所述第二双向开关单元导通，以使电流经所述电感单元流向所述第二双向开关单元，以使所述电感单元储存能量；

控制所述第一双向开关单元导通，且控制所述第二双向开关单元关断，以使电流经所述电感单元流向所述第一双向开关单元，以使所述电感单元释放储存的能量，所述能量经所述变压器、所述整流逆变模块传输至所述动力电池。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述判断所述第一指令是充电指令还是放电指令的步骤之后，还包括：

在所述第一指令是所述放电指令的情况下，控制所述整流逆变模块的导通和关断，以将所述动力电池输出的直流信号转换为所述第一交流信号，并控制所述第一双向开关单元和所述第二双向开关单元的导通和关断，以将所述第一交流信号转换为所述电网交流信号，并经所述外部充电口输出至所述电网或负载。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述第一双向开关单元和所述第二双向开关单元的导通和关断，以将所述第一交流信号转换为所述电网交流信号，并经所述外部充电口输出至所述电网或负载的步骤，包括：

控制所述第一双向开关单元导通，且控制所述第二双向开关单元关断，以使电流经所述电感单元流向所述第一双向开关单元，以使所述电感单元储存能量；

控制所述第一双向开关单元关断，且控制所述第二双向开关单元导通，以使电流经所述电感单元流向所述第二双向开关单元，以使所述电感单元释放储存的能量，所述能量输出至所述电网或所述负载；

控制所述第一双向开关单元关断，且控制所述第二双向开关单元导通，以使电流经所述电感单元流向所述第二双向开关单元，以使所述电感单元储存能量；

控制所述第一双向开关单元导通，且控制所述第二双向开关单元关断，以使电流经所述电感单元流向所述第一双向开关单元，以使所述电感单元释放储存的能量，所述能量输出至所述电网或所述负载。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述功率因数校正模块还包括第一电容单元和第二电容单元，所述第一电容单元与所述第二电容单元串联，所述第一电容单元和所述第二电容单元串联后的第一端与所述第一双向开关单元和所述第二双向开关单元串联后的第一端连接，所述第一电容单元和所述第二电容单元串联后的第二端与所述第一双向开关单元和所述第二双向开关单元串联后的第二端连接，所述第一电容单元和所述第二电容单元串联的中点与所述电感单元的第一端连接；

所述第一双向开关单元包括具有体二极管的第一开关管和具有体二极管的第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管串联连接，所述第一开关管的体二极管的导通方向和所述第二开关管的体二极管的导通方向相反；

所述第二双向开关单元包括具有体二极管的第三开关管和具有体二极管的第四开关管，所述第三开关管和所述第四开关管串联连接，所述第三开关管的体二极管的导通方向和所述第四开关管的体二极管的导通方向相反。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述第一双向开关单元和所述第二双向开关单元的导通和关断，以将从所述外部充电口输入的电网交流信号转换为第一交流信号的步骤包括：

控制所述第一开关管导通，且控制所述第二开关管、所述第三开关管以及所述第四开关管关断，以使所述电感单元和所述第一电容单元储存能量；

控制所述第一开关管、所述第二开关管以及所述第三开关管关断，且控制所述第四开关管导通，以使所述电感单元和所述第一电容单元释放储存的能量，所述能量经所述变压器、所述整流逆变模块传输至所述动力电池；

控制所述第一开关管、所述第二开关管以及所述第三开关管关断，且控制所述第四开关管导通，以使所述电感单元和所述第二电容单元储存能量；

控制所述第一开关管导通，且控制所述第二开关管、所述第三开关管以及所述第四开关管关断，以使所述电感单元和所述第二电容单元释放储存的能量，所述能量经所述变压器、所述整流逆变模块传输至所述动力电池。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述第一双向开关单元和所述第二双向开关单元的导通和关断，以将所述第一交流信号转换为所述电网交流信号，并经所述外部充电口输出至所述电网或负载的步骤，包括：

控制所述第一开关管导通，且控制所述第二开关管、所述第三开关管以及所述第四开关管关断，以使所述电感单元和所述第二电容单元储存能量；

控制所述第一开关管、所述第二开关管以及所述第三开关管关断，且控制所述第四开关管导通，以使所述电感单元和所述第二电容单元释放储存的能量，所述能量输出至所述电网或所述负载；

控制所述第一开关管、所述第二开关管以及所述第三开关管关断，且控制所述第四开关管导通，以使所述电感单元和所述第一电容单元储存能量；

控制所述第一开关管导通，且控制所述第二开关管、所述第三开关管以及所述第四开关管关断，以使所述电感单元和所述第一电容单元释放储存的能量，所述能量输出至所述电网或所述负载。

8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，

在从所述外部充电口输入所述电网交流信号的情况下，根据电网交流信号的电压、电网交流信号的电流、所述动力电池的电压、所述第一双向开关单元以及所述第二双向开关单元的开关频率确定所述第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通时间。

9.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，

在经所述外部充电口输出所述电网交流信号至所述电网的情况下，根据电网交流信号的电压、电网交流信号的电流、所述动力电池的电压、所述第一双向开关单元以及所述第二双向开关单元的开关频率确定所述第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通时间；

在经所述外部充电口输出所述电网交流信号至所述负载的情况下，根据所述动力电池的电压、所述负载的所需电压、所述负载的所需电流、所述第一双向开关单元以及所述第二双向开关单元的开关频率确定所述第一双向开关单元和第二双向开关单元的导通时间。

10.一种充放电装置，其特征在于，包括控制器、依次连接的功率因数校正模块、变压器以及整流逆变模块，所述控制器用于控制所述功率因数校正模块和所述整流逆变模块，以实现权利要求1至9中任一项所述的充放电装置的控制方法。

11.一种电动车辆，其特征在于，包括权利要求10所述的充放电装置。

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