CN115158015A - 一种功率转换装置和电动汽车 - Google Patents

Abstract

一种功率转换装置和电动汽车，用于提升电动汽车的运行安全以及提升电动汽车的工作稳定性。功率转换装置包括：第一直流转换模块、故障隔离模块、第二直流转换模块和供电模块；第一直流转换模块用于对第一电源输出的电能进行电压转换，并将电压转换后的电能分别输出给第一负载模块和故障隔离模块；故障隔离模块的用于控制第一直流转换模块与第二电源的连接，以及控制第一直流转换模块与第二负载模块的连接；第二直流转换模块用于从第一直流转换模块输出端或者第二电源上获取电能，对获取的电能进行电压转换处理后输出给第一直流转换模块和供电模块；供电模块用于从第二电源或第二直流转换模块上获取电能，利用获取的电能为故障隔离模块供电。

Description

一种功率转换装置和电动汽车

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种功率转换装置和电动汽车。

背景技术

越来越多的电动汽车进入人们的生活，对于电动汽车的安全性和可用性的要求也越来越高。电动汽车包括高压负载和低压负载，其中低压负载多用于实现电动汽车的控制或提升驾驶员的使用体验。例如，自动驾驶系统、车用娱乐系统等模块。若电动汽车中为低压负载模块供电的模块发生故障，如蓄电池故障，则无法保障车辆正常行驶，甚至整车失去控制。

发明内容

本申请的目的在于提供了一种功率转换装置和电动汽车，可以保证车电动汽车的运行安全以及提升电动汽车的工作稳定性。

第一方面，本申请实施例提供一种功率转换装置，该功率转换装置可以应用于车辆、服务器、基站等设备内，并功率转换装置分别与两个电源连接，并采用这两个电源实现为负载设备的可靠供电。下面以功率转换装置应用于车辆为例进行说明，功率转换装置可以采用高压电池为车辆中的低压负载模块和低压电池供电，同时功率转换装置也可以采用低压电池存储的电能为低压负载供电。其中，第一负载模块和第二负载模块为双路重要负载，即第一负载模块和第二负载模块的功能相同。

其中，功率转换装置包括：第一直流转换模块、故障隔离模块、第二直流转换模块和供电模块。第一直流转换模块的输入端(21a)用于与第一电源连接，第一直流转换模块的输出端(21b)分别与第一负载模块和故障隔离模块的第一端(22a)连接，用于对第一电源输出的电能进行电压转换，并将电压转换后的电能分别输出给第一负载模块和故障隔离模块；故障隔离模块的第二端(22b)用于分别与第二负载模块和第二电源连接，用于控制第一直流转换模块与第二电源的连接，以及控制第一直流转换模块与第二负载模块的连接，第二电源通过故障隔离模块的第二端(22b)为第二负载模块供电；第二直流转换模块的第一输入端(23a)与第一直流转换模块的输出端(21b)连接，第二直流转换模块的第二输入端(23b)用于与第二电源连接，第二直流转换模块的输出端(23c，23d)分别与第一直流转换模块和供电模块的第一输入端(24a)连接，用于从第一直流转换模块或者第二电源上获取电能，对获取的电能进行电压转换处理后输出给第一直流转换模块和供电模块；供电模块的输出端24c与故障隔离模块连接，供电模块的第二输入端24b用于与第二电源连接，用于从第二电源上获取电能，利用获取的电能为故障隔离模块供电。

本申请实施例提供的功率转换装置，第一电源可以通过第一直流转换模块与第一负载模块连接，并通过第一直流转换模块和故障隔离模块与第二负载模块和第二电源连接。当功率转换装置内器件或者连接设备正常时，第一电源可以通过第一直流转换模块为第一负载模块供电，并通过第一直流转换模块和故障隔离模块为第二电源供电。当第一电源或者第一直流转换模块故障时，故障隔离模块可以断开第一直流转换模块与第二负载模块和第二电源的连接。此时，第二电源可以为第二负载模块供电，从而保证电动汽车中实现重要功能的负载得以供电，使电动汽车正常运行。同理，第二电源故障时，故障隔离模块可以断开第二电源与第一直流转换模块的连接。此时，第一电源可以通过第一直流转换模块为第一负载模块供电，从而保证电动汽车中实现重要功能的负载得以供电，使电动汽车正常运行。

另外，故障隔离模块和供电模块采用双路供电方式，可以保证故障隔离模块和第一直流转换模块的工作稳定性。当电动汽车发生故障时，可以有效切断故障源，避免故障范围进一步扩大。另外，电动汽车的主要供电来源在于第一电源，第一电源输出的电能主要通过第一直流转换模块输出给各个器件，为了保证车辆的运行稳定性，需要保证第一直流转换模块稳定工作，因此，用于为第一直流转换模块供电的第二直流转换模块也采用双路供电方式，从而提升电动汽车的工作稳定性。

在一种可能的设计中，故障隔离模块具体用于：在功率转换装置发生故障或者与功率转换装置连接的设备发生故障时处于断开状态。

采用上述设计，当功率转换装置内部的器件或者功率转换装置连接的设备发生故障时，可以控制故障隔离模块断开，从而断开故障源，避免故障范围进一步扩大。

在一种可能的设计中，故障包括如下一种或多种故障：第一负载模块或第二负载模块故障；第二电源故障；第一直流转直流模块故障；或者第一电源故障。

在一种可能的设计中，第一直流转换模块包括：第一直流转直流电路、第一检测电路和第一控制电路。第一直流转直流电路的输入端用于与第一电源连接，第一直流转直流电路的输出端分别与故障隔离模块的第一端(22a)和第一负载模块连接，用于对第一电源输出的电能进行电压转换，并将电压转换后的电能分别输出给第一负载模块和故障隔离模块；第一检测电路与第一直流转直流电路连接，用于检测第一直流转直流电路上的第一电参数，并将第一电参数输出给第一控制电路；第一控制电路与第一检测电路连接，用于根据第一电参数控制第一直流转直流电路对第一电源输出的电能进行电压转换；第二直流转换模块分别与第一检测电路和第一控制电路连接，用于为第一检测电路和第一控制电路供电。

采用上述设计，用于第一检测电路和第一控制电路供电的第二直流转换模块通过两个输入端实现双路供电，从而保证第一直流转换模块的供电稳定性。

在一种可能的设计中，第二直流转换模块包括第一开关、第二开关和第二直流转直流电路。

其中，第一开关的第一端与第一直流转换模块的输出端(21b)连接，第一开关的第二端与第二直流转直流电路的输入端连接；第二开关的第一端用于与第二电源连接，第二开关的第二端与第二直流转直流电路的输入端连接；第二直流转直流电路的第一输出端与故障隔离模块连接，第二直流转直流电路的第二输出端与第一直流转换模块连接。

采用上述设计，用于为第一直流转换模块供电的第二直流转直流电路可以通过第一开关和第二开关实现双路供电，且当其中一路电源发生故障时，可以控制该路电源连接的开关断开，从而避免故障范围扩大。

在一种可能的设计中，故障隔离模块包括开关电路、第二检测电路和第二控制电路。

其中，开关电路的第一端与第一直流转换模块的输出端(21b)连接，开关电路的第二端用于与第二电源和第二负载模块连接，开关电路用于控制第一直流转换模块与第二电源的连接，以及控制第一直流转换模块与第二负载模块的连接；第二检测电路与开关电路连接，第二检测电路用于检测开关电路上的第二电参数，并利用第二电参数对功率转换装置进行故障检测；第二控制电路与第二检测电路和开关电路，用于在功率转换装置发生故障时，通过开关电路，断开第一直流转换模块与第二电源的连接，以及断开第一直流转换模块与和第二负载的连接。

在一种可能的设计中，供电模块分别与第二检测电路和第二控制电路连接，并为第二检测电路和第二控制电路供电。

采用上述设计，可以通过供电模块为第二检测电路和第二控制电路进行双路电源供电，以提升故障隔离模块的工作稳定性，从而在确定发生故障的器件时，可以实现故障源的有效隔离。

在一种可能的设计中，开关电路包括至少一个电子开关，和/或，至少一个机械开关。

在一种可能的设计中，若故障隔离模块处于断开状态，第一直流转换模块为第一负载模块供电，或者第二电源为第二负载模块供电。

在一种可能的设计中，第一直流转换模块、第二直流转换模块、供电模块以及故障隔离模块设置在同一集成电路中。

在一种可能的设计中，供电模块包括第三开关和第四开关。

其中，第三开关的第一端与第一直流转换模块的输出端(21b)连接，第三开关的第二端与故障隔离模块连接；第四开关的第一端用于与第二电源连接，第四开关的第二端与故障隔离模块连接。

采用上述设计，通过第三开关和第四开关实现故障隔离模块的双路供电，且当其中一路电源发生故障时，可以控制该路电源连接的开关断开，从而避免故障范围扩大。

在一种可能的设计中，功率转换装置还包括第三直流转换模块和第四直流转换模块。

其中，第三直流转换模块的输入端用于与第一电源连接，第三直流转换模块的输出端与故障隔离模块的第二端连接，第三直流转换模块用于将第一电源输出的电能进行电压转换后，为第二负载模块供电，以及为第二电源充电；第四直流转换模块的输入端分别与第三开关的第二端和第四开关的第二端连接，第四直流转换模块的输出端与第三直流转换模块连接。

采用上述设计，由于第二电源的存储电能的能力有限，当第一直流转换模块或第一电源发生故障时，第二电源难以长期持续的为第二负载模块供电，可以通过第三直流转换模块为第二负载模块供电，以及为第二电源充电。

第二方面，本申请实施例提供一种电动汽车，该电动汽车包括高压电池、低压电池、第一负载模块、第二负载模块和本申请实施例第一方面及其任一可能的设计中提供的功率转换装置。

其中，高压电池通过功率转换装置分别与低压电池、第一负载模块和第二负载模块连接，高压电池用于为功率转换装置供电；功率转换装置用于对高压电池输出的电能进行电压转换后，为低压电池、第一负载或者第二负载模块供电；低压电压用于在高压电池故障时，为第二负载模块供电。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种电动汽车的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种功率转换装置的结构示意图一；

图3为本申请实施例提供的一种第一直流转换模块的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种第二直流转换模块的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种供电模块的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种功率转换装置的结构示意图二；

图7为本申请实施例提供的一种功率转换装置的结构示意图三；

图8为本申请实施例提供的一种功率转换装置的结构示意图四；

图9为本申请实施例提供的一种故障隔离模块的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种开关电路的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的一种功率转换装置的结构示意图二。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。需要说明的是，在本申请的描述中“至少一个”是指一个或多个，其中，多个是指两个或两个以上。鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

需要指出的是，本申请实施例中“耦合”可以理解为电连接，两个电学元件耦合可以是两个电学元件之间的直接或间接耦合。例如，A与B连接，既可以是A与B直接耦合，也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元件间接耦合，例如A与B耦合，也可以是A与C直接耦合，C与B直接耦合，A与B之间通过C实现了耦合。在一些场景下，“耦合”也可以理解为连接。总之，A与B之间耦合，可以使A与B之间能够传输电能。

需要指出的是，本申请实施例中的控制类型开关可以是继电器、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)，双极结型管(bipolar junction transistor，BJT)，绝缘栅双极型晶体管(insulated gatebipolar transistor，IGBT)，氮化镓场效应晶体管(GaN)，碳化硅(SiC)功率管等多种类型的开关器件中的一种或多种，本申请实施例对此不再一一列举。每个开关器件皆可以包括第一电极、第二电极和控制电极，其中，控制电极用于控制开关器件的闭合或断开。当开关器件闭合时，开关器件的第一电极和第二电极之间可以传输电流，当开关器件断开时，开关器件的第一电极和第二电极之间无法传输电流。以MOSFET为例，开关器件的控制电极为栅极，开关器件的第一电极可以是开关器件的源极，第二电极可以是开关器件的漏极，或者，第一电极可以是开关器件的漏极，第二电极可以是开关器件的源极。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本申请实施例提供的功率转换装置可以应用于具备一个或多个负载模块的设备中。所述设备可以包括但不限电动汽车，服务器、基站等设备。下面以所述设备为电动汽车为例进行说明。电动汽车可以包括但不限于纯电动汽车(Pure EV/Battery EV)和混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)等不同类型的汽车。

下面以电动汽车为纯电动汽车作为举例，图1示例性示出了一种电动汽车的系统结构示意图。电动汽车又可以称为新能源汽车，是一种以电能进行驱动的汽车。参见图1所示，电动汽车10主要包括车载充电机(on board charger，OBC)11、高压电池12、直流转换电路13、低压电池14、低压负载15、动力系统16和车轮17。其中，高压电池12和低压电池14均为可进行充电操作和放电操作的蓄电池，例如锂电池或者铅酸电池。

动力系统16一般可以包括轴承、齿轮、一种或多种电机等。在电动汽车行驶过程中，高压电池12可以为动力系统16供电，动力系统16中的电机得电旋转，并通过齿轮和轴承驱动车轮17转动，从而实现电动汽车10的移动。

应理解，若电动汽车中包括混合动力汽车，动力系统中还可以包括发电机和发动机，发动机旋转并带动发电机发电，并将产生的电能存储至高压电池12中，从而在电动汽车10的电量不足的情况下，增加电动汽车10的里程。

低压负载15可以为电动汽车10内部的功能器件或控制器件，并且低压负载15的额定电压远低于高压电池12的输出电压。低压负载15可以包括但不限于至少一个重要负载，和/或，至少一个次要负载。重要负载可以理解为影响车辆行驶的负载，如整车控制器、自动驾驶系统、车载导航器等。次要负载可以理解为不影响车辆行驶的负载，如车载收音机等。

在电动汽车10充电时，一般可以通过充电桩201为电动汽车10充电。如图1所示，充电桩201主要包括电源电路202和充电枪203。电源电路202的输入端可以接收工频电网30提供的交流电能，电源电路202的输出端通过线缆与充电枪203连接。一般来说，电源电路202可以将接收到的交流电转换为与电动汽车10相适配的充电电能。经电源电路202转换后的充电电能可以通过充电枪203输入OBC11。例如，电源电路202可以通过充电枪203输出交流电能或者直流电能。

在一些场景中，OBC11中可以设置有交流转直流模块，用于将电源电路202输出的交流电转换为直流电，并为高压电池12充电。OBC11中可以设置有直流转直流模块，用于将电源电路202输出的直流电的电压转换为高压电池12的充电电压，并为高压电池12充电。OBC11中可以同时设置有交流转直流模块和直流转直流模块，交流转直流模块可以将电源电路202输出的交流电转换为直流电，直流转直流模块可以将直流电的电压转换高压电池12的充电电压，并为高压电池12充电。

OBC11还可以包括高压配电单元(power distribution unit，PDU)，可以接收直流转直流模块输出的电能，或者接收交流转直流模块输出的电能。PDU可以对接收的电能进行分配与管理。

正常情况下，高压电池12通过直流转换电路13为低压负载15供电，以及为低压电池14充电。一旦直流转换电路13发生故障，导致如控制系统、自动驾驶系统、导航系统等重要负载无法工作，造成电动汽车10无法正常行驶，严重时会影响电动汽车10的运行安全。

有鉴于此，首先本申请实施例提供一种功率转换装置，可以保证电动汽车的运行安全以及提升电动汽车的工作稳定性。参见图2，本申请实施例提供一种功率转换装置的结构示意图。需要说明的是，本申请实施例提供的功率转换装置可以应用具备一个或多个的负载设备的场景中，并为一个或多个负载设备供电。下面以为电动汽车内的多个低压负载15供电为例进行介绍。当然，本申请实施例提供的功率转换装置还可以应用于其它设备中，如服务器中的多个负载模块供电、基站中的多个负载模块供电等场景，以提高服务器、基站的可用性，本申请对此不作过多限定。

参见图2所示，功率转换装置20可以包括第一直流转换模块21、故障隔离模块22、第二直流转换模块23和供电模块24。其中，第一直流转换模块21和第二直流转换模块23均具备具有直流电压变换处理能力，如降压变换处理能力，也可以具有升压变换处理能力。其中，第一电源和第二电源可以是具备电能存储功能的蓄电池。

当功率转换装置20应用于电动汽车内低压负载的供电场景中时，功率转换装置20可以接收第一电源输出的电能，为第一负载模块或第二负载模块供电，以及为第二电源充电。第一负载模块可以是电动汽车内的重要低压负载设备，如控制系统、自动驾驶系统、导航系统等重要负载。第二负载模块可以是第一负载模块的备份负载。其中，第一电源可以是电动汽车内的高压电池，第二电源可以是电动汽车内的低压电池。应理解，若第二负载模块为第一负载模块的备份负载，第一电源可以只为第一负载模块，以及为第二电源充电。

参见图2所示，第一电源与第一直流转换模块21的输入端21a连接，第一直流转换模块21的输出端21b可以与第一负载模块和故障隔离模块22的第一端22a连接。故障隔离模块22的第二端22b可以与第二负载模块和第二电源连接。

在一些场景中，第一负载模块121和第二负载模块122可以包括但不限于至少一个重要负载，和/或，至少一个次要负载。当功率转换装置20应用电动汽车10内时，重要负载可以理解为影响电动汽车10行驶的负载，如控制系统、自动驾驶系统、车载导航器等。次要负载可以理解为不影响电动汽车10行驶的负载，如车载收音机等。

示例性的，第一负载模块121可以包括重要双路负载A1，重要双路负载A1也即双路重要负载。第一负载模块121还可以包括次要负载B1。重要双路负载A1的受电端和次要负载B1的受电端可以分别通过开关与第一直流转直流模块21的输出端21b耦合。第二负载模块122可以包括重要双路负载A2，还可以包括次要负载B2。重要双路负载A2的受电端和次要负载B2的受电端可以分别通过开关耦合至故障隔离模块22的第二端22b。在一些场景中，第二负载模块122可以是第一负载模块121的备份功能负载模块，本申请对此不作过多限定。

参见图2所示，故障隔离模块22主要在功率转换装置20内的器件或者与功率转换装置20连接的设备发生故障时处于断开状态，从而实现故障源的隔离，保证电动汽车正常运行。示例的，故障类型可以包括以下一种或多种，第一负载模块或第二负载模块故障；第二电源故障；第一直流转直流模块故障；或者第一电源故障。

当第一直流转换模块21发生故障时，可以通过控制故障隔离模块22断开第二负载模块122与第一直流转换模块21的连接，以及断开第二电源和第一直流转换模块21的连接，从而实现故障源的隔离。此时，第一负载模块121的备份负载，也即第二负载模块122可以由第二电源进行供电，从而保证电动汽车内的重要负载得以工作，保证电动汽车的运行安全以及提升电动汽车的工作稳定性。同理，当第二电源故障时，可以通过控制故障隔离模块22断开第二电源与第一直流转换模块21的连接，以及断开第二负载模块122与第一直流转换模块21的连接，此时第一电源可以通过第一直流转换模块21为第一负载模块121供电，使得电动汽车的重要负载得以工作，从而保证电动汽车的运行安全以及提升电动汽车的工作稳定性。

参见图3所示，第一直流转换模块21可以包括由多个开关器件组成的第一直流转直流电路211，第一直流转直流电路211的输入端与第一电源连接，第一直流转直流电路211的输出端分别与第二负载模块122的故障隔离模块22的第二端22a连接，通过控制第一直流转直流电路211中多个开关器件的导通时序，实现将第一电源输出的电压转换为第一负载模块121的工作电压。实际使用时，为了控制第一直流转直流电路211中开关的工作状态的控制，第一直流转换模块21中还可以包括用于控制多个开关器件工作状态的第一控制电路213以及服务于控制器的其它辅助器件。例如，辅助器件可以是第一检测电路212，第一检测电路212可以检测第一直流转直流电路211上的第一电参数，例如第一直流转直流电路211输出端处的电压，以及将检测的电压输出给第一控制电路213，以便第一控制电路213根据检测的电压幅值对开关器件工作状态进行调整。

实际使用时，第一直流转直流电路211中的多个开关直接与第一电源连接，并对第一电源输出的电能进行电压转换，但是第一控制电路213以及第一控制电路213的辅助器件的供电电压小于第一电源的输出电压。例如，12V或者4V。为了保证第一直流转换模块21可以正常工作，第二直流转换模块23可以输出第一直流转换模块21中第一控制电路213和辅助器件的供电电压。

实际应用时，为了保证功率转换装置20可以稳定供电，用于为第一直流转换模块21供电的第二直流转换模块23可以采用双路输入电源供电形式。参见图2或图3所示，第二直流转换模块23的第一输入端23a与第一直流转换模块21的输出端21b连接，第二直流转换模块的第二输入端23b与第二电源连接，第二直流转换模块的第一输出端23c与第一直流转换模块21连接，第二直流转换模块23的第二输出端23d与供电模块24连接。第二直流转换模块23可以将第一输入端23a或者第二输入端23b传输的电能转换为第一直流转换模块21中控制器和辅助器件的供电电压，并为第一直流转换模块21内的器件供电。

应理解，当第一控制电路213与辅助器件采用不同的工作电压时，第二直流转换模块23还可以具备其它输出端口，并输出不同的供电电压来满足第一直流转换模块21内器件的供电需求。

实际使用时，当第一直流转换模块21处于休眠状态时，第二直流转换模块23可以利用第二输入端23b连接的第二电源存储的电能为第一直流转换模块21供电，以控制第一直流转换模块21解除休眠状态，并正常工作。此时，第一直流转换模块21的输出端21b可以正常输出供电电压，第二直流转换模块23a可以利用第一直流转换模块21输出端21b输出的电能为第一直流转换模块21进行供电。

在一示例中，参见图4所示，第二直流转换模块23中不仅包括用于对接收的直流电能进行电压转换的第二直流转直流电路231外，还可以包括第一开关232和第二开关233。其中，第一开关和第二开关的开关器件类型可以是控制型开关器件，也可以是不可控开关器件，例如二极管。本申请以第一开关232和第二开关233为二极管为例进行说明。

其中，第一开关232的第一输入端与第二直流转换模块23的第一输入端23a连接，并通过第二直流转换模块23的第一输入端23a与第一直流转换模块21的输出端21b连接，第一开关232的第二端与第二直流转直流电路231的输入端连接；第二开关233的第一输入端与第二直流转换模块23的第二输入端23b连接，并通过第二直流转换模块23的第二输入端23b与第二电源连接，第二开关233的第二端与第二直流转直流电路231的输入端连接；第二直流转直流电路231的第一输出端与第二直流转换模块23的第一输出端23c连接，并通过第二直流转换模块23的第一输出端23c与第一直流转换模块21中的辅助器件和控制器连接，第二直流转直流电路231的第二输出端与第二直流转换模块23的第二输出端23d连接，并通过第二直流转换模块23的第二输出端23d与供电模块24的第一输入端24a连接。

应理解，采用上述的第二直流转换模块23架构，当第二直流转换模块23的两路输入电源中的任一路电源发生故障时，与两路电源连接的开关器件均可以实现故障的隔离。例如，若第二电源发生短路故障时，则与第二电源连接的第二开关233的阳极电位降低，无法满足导通条件，从而有效的避免的故障范围的扩大。

参见图2所示，本申请中第二直流转换模块23采用上述双路电源供电的方式，来保证第一直流转换模块21可以正常工作。同理，用于为故障隔离模块22供电的供电模块24也可以采用双路供电模式，从而保证故障隔离模块22的稳定工作，从而在电动汽车内出现故障器时，可以快速有效的将故障器件切除到正常供电的线路之外，保证电动汽车的正常运行，以及提升电动汽车的工作稳定性。

参见图2所示，供电模块24的第一输入端24a与第二直流转换模块23的第二输出端23d连接，供电模块24的第二输入端24b与第二电源连接，供电模块24的输出端24c与被供电的故障隔离模块22连接。

实际应用时，为了防止供电模块24连接的两路输入电源中的其中一路故障时，引起故障范围扩大，参见图5所示，供电模块24中可以包括第三开关241和第四开关242。

其中，第三开关241的第一端与供电模块24的第一输入端24a连接，第一开关241的第二端与供电模块24的输出端24c连接；第四开关242的第一端与供电模块24的第二输入端24b连接，第四开关242的第二端与供电模块24的输出端24c连接。

参见图5所示，当供电模块24的两路输入电源中的任一路电源发生故障时，与两路电源连接的开关器件均可以实现故障的隔离。例如，若第二电源发生短路故障时，则与第二电源连接的第四开关242的阳极电位降低，无法满足导通条件，从而有效的避免的故障范围的扩大。

在一示例中，供电模块24中的开关可以为控制型开关器件，此时供电模块中每个开关的一端连接一路输入电源，另一端连接故障隔离模块22，每个开关的控制电极还与配置的一路电源连接，当一路输入电源发生故障时，另一路电源连接的开关器件的控制电极因承受高压导通并为故障隔离模块供电。

在一种可选的方式中，为了防止第二直流转换模块23处于休眠状态，导致供电模块24的供电稳定性降低，第二直流转换模块23的第一输入端23a可以与第二直流转换模块的第二输出端24b连接，并与供电模块的第一输入端24a连接，其电路结构可参见图6所示。

在另一种可选的方式中，由于第二直流转换模块23和供电模块24均通过两个开关接收两路输入电源，为了降低功率转换装置的成本和体积，第二直流转换模块23和供电模块24的两个开关可以进行复用，其电路结构可参见图7或图8所示。

下面结合图5所示的供电模块24架构，对故障隔离模块22的故障隔离过程进行详细说明。

参见图9所示，故障隔离模块22可以包括：开关电路221、第二检测电路222和第二控制电路223。其中，开关电路221的第一端与第一直流转换模块21的输出端21b连接，开关电路221的第二端221b分别与第二负载模块和第二电源连接；第二检测电路222的输入端与开关电路221的第一端或第二端连接，第二检测电路222的输入端与第二控制电路223的输入端连接；第二控制电路223的输出端与开关电路221连接。

参见图9所示，开关电路221可以由一个或多个控制型开关器件组成，开关电路221具备第一状态和第二状态。当开关器件导通时，开关电路221处于第一状态，开关器件构成第一直流转换模块21的输出端21b与第二负载模块之间的电能传输路径，以及构成第一直流转换模块21的输出端21b与第二电源之间的电能传输路径，此时，第一电源可以通过第一直流转换模块21为第二负载模块供电，以及为第二电源充电。当开关器件截止时，开关电路221处于第二状态，开关器件断开第一直流转换模块21的输出端21b与第二负载模块之间的电能传输路径，以及断开第一直流转换模块21的输出端21b与第二电源之间的电能传输路径。此时，第一直流转换模块21可以为第一负载模块121供电，或者第二电源可以为第二负载模块122供电。

示例性的，参见图10所示，开关电路221中可以包括第一开关221C。第一开关221C的第一端与故障隔离模块22的第一端22a连接，第一开关221C的第二端与故障隔离模块22的第二端22b连接。

参见图10所示，若第二负载模块122或者第二电源发生故障，第一开关221C可以控制断开第一直流转换模块21与第二负载模块122之间的连接，以及断开第一直流转换模块21与第一电源之间的连接，从而避免第一直流转直流模块21和其它负载模块的损坏，实现第一直流转换模块21可以继续为第一负载模块121供电，保障电动汽车10可以正常运行。同理，若第一电源或第一负载模块121发生故障，第一开关221C可以断开第一直流转换模块21与第二负载模块122之间的连接，以及断开第一直流转换模块21与第一电源之间的连接，从而避免第二电源和其它负载模块的损坏，实现第二电源可以继续为第二负载模块121供电，保障电动汽车10可以正常运行。

实际使用时，上述开关电路221中开关器件的状态控制由第二控制电路223进行控制，参见图9或图10所示，第二检测电路222可以检测开关电路221第一端或者第二端的电压或电流，当检测的电压或电流幅值超出功率转换装置20正常工作时的幅值区间时，确定功率转换装置20出现发生故障的器件，向第二控制电路223发送故障信号，第二控制电路223接收到上述信号时，向开关电路221中的开关发送相应的驱动信号，以关断开关电路221内的开关器件。

在一示例中，第二检测电路222只具备检测电压或电流的功能，例如，电压传感器或者电流传感器，第二检测电路222将检测的电流幅值或者电压幅值输出给第二控制电路223，由第二控制电路223对功率转换装置20进行故障诊断，以及控制开关电路221的状态。

基于上述任意一个实施例提供的功率转换装置，若功率转换装置中的第一直流转换模块21发生故障，可以通过故障隔离模块22实现故障源的隔离，以及通过第二电源对备份负载，即第二负载模块122供电，保证电动汽车内的低压负载正常工作，从而保证电动汽车正常运行。同理，若与功率转换装置连接的第二电源发生故障，可以通过故障隔离模块22实现故障源的隔离，以及通过第一直流转换模块21为第一负载模块121工作，保证电动汽车内的低压负载正常工作，从而保证电动汽车正常运行。另外，由于用于为第一直流转换模块21供电的第二直流转换模块23，以及为故障隔离模块22供电的供电模块24均采用双路供电，保证了第一直流转换模块21和故障隔离模块22的稳定工作，从而提升电动汽车的工作稳定性。

一种可能的实施方式中，第一直流转换模块21、故障隔离模块22、第二直流转换模块23和供电模块24可以设置在同一集成电路中。如设置在同一印制电路板上，可以提高功率转换装置20的集成度，可以方便安装，可以简化配电。

一些示例中，第一直流转换模块21、第二直流转换模块23、故障隔离模块22和供电模块24可以设置在多个集成电路中，如设置在多个印制电路板上。例如，第一直流转换模块21和第二直流转换模块23可以分别设置在不同印制电路板上。

实际使用时，由于第二电源的存储电能的能力有限，当第一直流转换模块21发生故障时，第二电源难以长期持续的为第二负载模块供电，为了保证电动汽车10的正常运行，功率转换装置中还可以包括第三直流转换模块和用于为第三直流转换模块供电的第四直流转换模块，用于保证功率转换装置的供电稳定性。

参见图11所示，第三直流转换模块的输入端与第一电源连接，第三直流转换模块的输出端与故障隔离模块22的第二端22b连接。即第三直流转换电路连接在第一电源和故障隔离模块22的第二端22b之间，可以将第一电源输出的电能进行电压转换，并利用电压转换后的电能为第二负载模块122供电，以及为第二电源充电。

其中，第四直流转换模块可以为第三直流转换模块中的控制电路和辅助器件供电，实际使用时，第四直流转换模块的电路结构可以与第二直流转换模块的结构相同，设置有第三直流转直流电路，并采用双路输入电源供电的模式。

在一示例中，参见图11所示，第四直流转换模块和第二直流转换模块中直流转直流电路两个输入端连接的两个开关可以复用，从而降低功率转换装置的供电成本。

此外，本申请还提供一种电动汽车，该电动汽车可以包括高压电池、低压电池、一个或多个低压负载和上述任意一个实施例提供的功率转换装置。所述电动汽车中的高压电池可以用于为功率转换装置供电。功率转换装置连接在高压电池与低压电池之间，以及连接在高压电池与低压负载之间，可以接收高压电池输出的电能，并对接收的电能进行电压转换，如降压处理，将降压处理后的电能提供给电动汽车的低压负载和低压电池，从而使得电动汽车可以正常行驶，提升电动汽车的工作稳定性。

尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述，显而易见的，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种功率转换装置，其特征在于，包括：第一直流转换模块、故障隔离模块、第二直流转换模块和供电模块；

所述第一直流转换模块的输入端(21a)用于与第一电源连接，第一直流转换模块的输出端(21b)分别与第一负载模块和所述故障隔离模块的第一端(22a)连接，用于对所述第一电源输出的电能进行电压转换，并将电压转换后的电能分别输出给所述第一负载模块和所述故障隔离模块；

所述故障隔离模块的第二端(22b)用于分别与第二负载模块和第二电源连接，用于控制所述第一直流转换模块与所述第二电源的连接，以及控制所述第一直流转换模块与所述第二负载模块的连接，所述第二电源通过所述故障隔离模块的第二端(22b)为所述第二负载模块供电；

所述第二直流转换模块的第一输入端(23a)与所述第一直流转换模块的输出端(21b)连接，所述第二直流转换模块的第二输入端(23b)用于与所述第二电源连接，所述第二直流转换模块的输出端(23c，23d)分别与所述第一直流转换模块和所述供电模块的第一输入端(24a)连接，用于从所述第一直流转换模块或者所述第二电源上获取电能，对获取的电能进行电压转换处理后输出给所述第一直流转换模块和所述供电模块；

所述供电模块的输出端24c与所述故障隔离模块连接，所述供电模块的第二输入端24b用于与所述第二电源连接，用于从所述第二电源上获取电能，利用获取的电能为所述故障隔离模块供电。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述故障隔离模块具体用于：

在所述功率转换装置发生故障或者与所述功率转换装置连接的设备发生故障时处于断开状态。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述故障包括如下一种或多种故障：

所述第一负载模块或所述第二负载模块故障；

所述第二电源故障；

所述第一直流转直流模块故障；或者

所述第一电源故障。

4.如权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述第一直流转换模块包括：第一直流转直流电路、第一检测电路和第一控制电路；

所述第一直流转直流电路的输入端用于与第一电源连接，所述第一直流转直流电路的输出端分别与所述故障隔离模块的第一端(22a)和所述第一负载模块连接，用于对所述第一电源输出的电能进行电压转换，并将电压转换后的电能分别输出给所述第一负载模块和所述故障隔离模块；

所述第一检测电路与所述第一直流转直流电路连接，用于检测所述第一直流转直流电路上的第一电参数，并将所述第一电参数输出给所述第一控制电路；

所述第一控制电路与所述第一检测电路连接，用于根据所述第一电参数控制所述第一直流转直流电路对所述第一电源输出的电能进行电压转换；

所述第二直流转换模块分别与所述第一检测电路和所述第一控制电路连接，用于为所述第一检测电路和所述第一控制电路供电。

5.如权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于，所述第二直流转换模块包括：第一开关、第二开关和第二直流转直流电路；

所述第一开关的第一端与所述第一直流转换模块的输出端(21b)连接，所述第一开关的第二端与所述第二直流转直流电路的输入端连接；

所述第二开关的第一端用于与所述第二电源连接，所述第二开关的第二端与所述第二直流转直流电路的输入端连接；

所述第二直流转直流电路的第一输出端与所述故障隔离模块连接，所述第二直流转直流电路的第二输出端与所述第一直流转换模块连接。

6.如权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，所述故障隔离模块包括：开关电路、第二检测电路和第二控制电路；

所述开关电路的第一端与所述第一直流转换模块的输出端(21b)连接，所述开关电路的第二端用于与所述第二电源和所述第二负载模块连接，所述开关电路用于控制所述第一直流转换模块与所述第二电源的连接，以及控制所述第一直流转换模块与所述第二负载模块的连接；

所述第二检测电路与所述开关电路连接，用于检测所述开关电路上的第二电参数，并利用所述第二电参数对所述功率转换装置进行故障检测；

所述第二控制电路与所述第二检测电路和所述开关电路，用于在所述功率转换装置发生故障时，通过所述开关电路，断开所述第一直流转换模块与所述第二电源的连接，以及断开所述第一直流转换模块与所述第二负载的连接。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述供电模块分别与所述第二检测电路和所述第二控制电路连接，并为所述第二检测电路和所述第二控制电路供电。

8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述开关电路包括至少一个电子开关，和/或，至少一个机械开关。

9.如权利要求1-8任一项所述的装置，其特征在于，若所述故障隔离模块处于断开状态，所述第一直流转换模块为所述第一负载模块供电，或者所述第二电源为所述第二负载模块供电。

10.如权利要求1-9任一项所述的装置，其特征在于，所述第一直流转换模块、所述第二直流转换模块、所述供电模块以及所述故障隔离模块设置在同一集成电路中。

11.如权利要求1-10任一项所述的装置，其特征在于，所述供电模块包括第三开关和第四开关；

所述第三开关的第一端与所述第一直流转换模块的输出端(21b)连接，所述第三开关的第二端与所述故障隔离模块连接；

所述第四开关的第一端用于与所述第二电源连接，所述第四开关的第二端与所述故障隔离模块连接。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述功率转换装置还包括：第三直流转换模块和第四直流转换模块；

所述第三直流转换模块的输入端用于与所述第一电源连接，所述第三直流转换模块的输出端与所述故障隔离模块的第二端连接，用于将所述第一电源输出的电能进行电压转换后，为所述第二负载模块供电，以及为所述第二电源充电；

所述第四直流转换模块的输入端分别与所述第三开关的第二端和所述第四开关的第二端连接，所述第四转换模块的输出端与所述第三直流转换模块连接。

13.一种电动汽车，其特征在于，包括高压电池、低压电池、第一负载模块、第二负载模块和如权利要求1-12任一项所述的功率转换装置；

所述高压电池通过所述功率转换装置分别与所述低压电池、所述第一负载模块和所述第二负载模块连接，所述高压电池用于为所述功率转换装置供电；

所述功率转换装置用于对所述高压电池输出的电能进行电压转换后，为所述低压电池、第一负载或者所述第二负载模块供电；

所述低压电压用于在所述高压电池故障时，为所述第二负载模块供电。

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