CN115943538A - 动力电池电压调节电路、系统及其控制方法和控制装置 - Google Patents

动力电池电压调节电路、系统及其控制方法和控制装置 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种动力电池电压调节电路、系统及其控制方法和控制装置，动力电池电压调节电路，包括动力模块、加热模块、充放电接口和电压调节开关组件；加热模块包括储能元件及开关模块；动力模块至少包括第一动力电池和第二动力电池；动力模块与开关模块并联连接；外部充放电设备通过充放电接口与动力模块并联；电压调节开关组件包括多个开关，多个开关设置于充放电接口与动力模块之间；电压调节开关组件及开关模块，用于响应于电压调节控制信号，调节外部充放电设备与动力模块之间的充放电电压。本申请通过控制电压调节开关组件及开关模块，实现了不同的充放电回路的切换，进而实现电压调节控制信号下不同的充放电需求。

Description

动力电池电压调节电路、系统及其控制方法和控制装置
技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种动力电池电压调节电路、系统及其控制方法和控制装置。
背景技术
由于具有能量密度高、可循环充电、安全环保等优点，动力模块被广泛应用于新能源汽车、消费电子、储能系统等领域中。随着电池技术的发展，动力模块的各种性能都在不断提高，尤其是动力模块的电压，普遍都有大幅度的提升。
然而，目前使用的充电设备的最大输出电压仍然低于具有较高电压的新型动力模块所需求的充电电压，动力模块也难以根据不同负载设备的需求调整输出电压。因此，如何在不同场景下灵活调整动力模块的充放电电压，是一项亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种动力电池电压调节系统及其控制方法和控制装置，能够灵活调整动力模块的充放电电压，以满足不同场景下动力模块对充电电压或放电电压的需求。
第一方面，本申请提供了一种动力电池电压调节电路，包括动力模块、加热模块、充放电接口和电压调节开关组件；加热模块包括储能元件及开关模块；动力模块至少包括第一动力电池和第二动力电池；动力模块与开关模块并联连接；外部充放电设备通过充放电接口与动力模块并联；电压调节开关组件包括多个开关，多个开关设置于充放电接口与动力模块之间；电压调节开关组件及开关模块，用于响应于电压调节控制信号，调节外部充放电设备与动力模块之间的充放电电压。
本申请实施例提供的动力电池电压调节电路，通过控制电压调节开关组件及开关模块，实现了不同的充放电回路的切换，进而实现电压调节控制信号下不同的充放电需求下，灵活、高效率的调节外部充放电设备与动力模块之间的充放电电压，例如：在同一个电路结构中分别形成降压充电、升压充电、升压放电和降压放电的回路，以满足不同场景下动力模块的充电电压或放电电压的需求。
在一些实施例中，电压调节开关组件包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关第一开关和第三开关分别设置于充放电接口的正极侧和负极侧；第二开关设置于第一动力电池的正极侧与开关模块的第一端之间；第五开关设置于第一动力电池的负极侧与开关模块的第二端之间；第四开关设置于第一动力电池负极侧和第二动力电池正极侧之间。
本申请实施例提供的动力电池电压调节电路充分考虑了不同情况下动力模块充放电时对电压调节的需求，在动力模块的充放电回路中不同位置设置开关，达到不同的充放电回路切换目的。并可以通过控制电压调节开关组件及开关模块中不同开关的导通与断开，在同一个电路结构中分别形成降压充电、升压充电、升压放电和降压放电的回路，从而无需更换电路结构即可灵活调整动力模块的充放电电压，以满足不同场景下动力模块的充电电压或放电电压的需求。
在一些实施例中，开关模块包括并联的充放电切换模块以及桥臂组，第一开关的一端连接充放电接口的正极，第一开关的另一端连接充放电切换模块的第一端；第三开关的一端连接充放电接口的负极侧，第三开关的另一端连接充放电切换模块的第二端；第二开关的一端连接第一动力电池的正极侧，第二开关的另一端与桥臂组的所有上桥臂共线连接；第五开关的一端连接第一动力电池的负极侧，第五开关的另一端、桥臂组的所有下桥臂以及充放电切换模块的第二端共线连接；其中，第二动力电池的正极侧还连接充放电切换模块的第一端。
本申请提供的实施例在动力模块的充放电回路中不同位置设置开关，达到不同的充放电回路切换目的，可以在不改变电路结构的情况下，根据负载设备的需求灵活调节输出电压，同时利用动力电池电压调节系统本身的电路结构为电机提供能量，能够在同一电路中通过不同开关的导通与断开实现动力模块的升、降压的充、放电。
在一些实施例中，开关模块包括相并联的充放电切换模块以及桥臂组，储能元件的第一端与桥臂组连接，储能元件的第二端与充放电切换模块连接。
本申请实施例提供的动力电池电压调节电路，在不同充放电需求下，通过充放电切换模块以及桥臂组进行充放电过程中储能和提供能量，保证了外部充放电设备与动力模块之间的充放电电压的升压或者降压。
在一些实施例中，储能元件包括M相电机；桥臂组包括M相桥臂，M为正整数；M相电机的M相绕组分别与M相桥臂中每相桥臂的上下桥臂连接点一一对应连接；充放电切换模块包括串联的第一切换电路和第二切换电路；第一切换电路和第二切换电路的连接点与M相电机的中性点连接。
本申请实施例提供的动力电池电压调节电路，在不同充放电需求下，通过充放电切换模块以及桥臂组进行充放电过程中储能和提供能量，保证了外部充放电设备与动力模块之间的充放电电压的升压或者降压。通过充放电切换模块进一步保证了电池与电机、电机与外部设备、电池与外部设备之间充放电的自由切换。
在一些实施例中，第一切换电路和第二切换电路均包括并联的三极管和续流二极管。
本申请实施例提供的动力电池电压调节电路，通过并联的三极管和续流二极管提高了充放电切换模块在电池与电机、电机与外部设备、电池与外部设备之间充放电的自由切换的效率。
在一些实施例中，第一切换电路和第二切换电路均包括三极管或继电器开关。
本申请实施例提供的动力电池电压调节电路，通过三极管或继电器开关提高了充放电切换模块在电池与电机、电机与外部设备、电池与外部设备之间充放电的自由切换的效率。
在一些实施例中，第一切换电路包括二极管，第二切换电路包括开关；或者，第一切换电路包括开关，第二切换电路包括二极管。
本申请实施例提供的动力电池电压调节电路，通过二极管以及开关的自由组合并联，提高了充放电切换模块在电池与电机、电机与外部设备、电池与外部设备之间充放电的自由切换的效率。
在一些实施例中，动力模块两端并联有第一稳压电容，充放电接口两端并联有第二稳压电容。
本申请实施例提供的动力电池电压调节电路，通过第一稳压电容以及第二稳压电容保证了动力模块或者充放电接口两端在充放电过程中电压的稳定和持续。
在一些实施例中，流经M相电机的全部绕组的电流的大小相等且相位相同。
在一些实施例中，电机为三相电机。
本申请实施例提供的动力电池电压调节电路，电机的全部绕组的电流的大小相等且相位相同，保证了桥臂组中桥臂开关的控制同步性和灵活性。
第二方面，本申请提供了一种用电设备，包括控制模块及上述第一方面中任一项的动力电池电压调节电路；控制模块与开关模块及电压调节开关组件连接，用于控制电压调节开关组件及开关模块，调节外部充放电设备与动力模块之间的充放电电压。
本申请实施例提供的用电设备，通过控制模块以及动力电池电压调节电路，实现了不同的充放电回路的切换，进而实现电压调节控制信号下不同的充放电需求下，灵活、高效率的调节外部充放电设备与动力模块之间的充放电电压，例如：在同一个电路结构中分别形成降压充电、升压充电、升压放电和降压放电的回路，以满足不同场景下动力模块的充电电压或放电电压的需求。
第三方面，本申请提供了一种动力电池电压调节系统，包括外部充放电设备及上述第二方面中的用电设备，外部充放电设备与用电设备中的所述充放电接口连接。
本申请实施例提供的动力电池电压调节系统，通过外部充放电设备以及用电设备，实现了不同的充放电回路的切换，进而实现电压调节控制信号下不同的充放电需求下，灵活、高效率的调节外部充放电设备与动力模块之间的充放电电压，例如：在同一个电路结构中分别形成降压充电、升压充电、升压放电和降压放电的回路，以满足不同场景下动力模块的充电电压或放电电压的需求。
第四方面，本申请提供了一种动力电池电压调节方法，应用于第三方面的动力电池电压调节系统，包括：在外部充放电设备与用电设备的充放电过程中，获取动力模块的第一电压，以及获取外部充放电设备的第二电压；根据第一电压和第二电压，控制电压调节开关组件及开关模块调节外部充放电设备与动力模块之间的充放电电压。
本申请实施例提供的动力电池电压调节方法，通过动力电池电压调节系统中的电压调节开关组件及开关模块，实现了不同的充放电回路的切换，进而实现电压调节控制信号下不同的充放电需求下，灵活、高效率的调节外部充放电设备与动力模块之间的充放电电压，例如：在同一个电路结构中分别形成降压充电、升压充电、升压放电和降压放电的回路，以满足不同场景下动力模块的充电电压或放电电压的需求。
在一些实施例中，第一电压为动力模块的电池电压，第二电压为外部充放电设备的输出电压；根据第一电压和第二电压，控制电压调节开关组件及开关模块调节外部充放电设备与动力模块之间的充放电电压，具体包括：当电池电压小于输出电压时，控制电压调节开关组件及开关模块，降低外部充放电设备向动力模块充电的充电电压；当电池电压大于输出电压时，控制电压调节开关组件及开关模块，升高外部充放电设备向动力模块充电的充电电压。
本申请实施例提供的动力电池电压调节方法，根据充电设备与动力模块的电压之间的关系，灵活调节动力模块的充电电压，同时利用动力电池电压调节系统本身的电路结构为电机提供能量，能够在同一电路中通过不同开关的导通与断开实现动力模块的升压充电。使得充电设备既能够对电压低于充电设备的最大输出电压的动力模块进行充电，也能够对相较于充电设备的最大输出电压具有较高电压的动力模块进行充电。该控制方法可以在不同场景下灵活调整动力模块的充电电压，既能够解决外部充放电设备的兼容问题，也能够使得动力模块的充电过程不受充电设备的最大输出电压的限制。
在一些实施例中，当电池电压大于输出电压时，控制电压调节开关组件及开关模块，升高外部充放电设备向动力模块充电的充电电压，具体包括：在第一时段，控制外部充放电设备给储能元件进行充电；在第二时段，控制外部充放电设备和储能元件一起给动力电池充电。
本申请实施例提供的动力电池电压调节方法，可以在不改变电路结构的情况下，当电池电压大于输出电压时，先控制控制外部充放电设备给储能元件进行充电，再控制外部充放电设备和储能元件一起给动力电池充电，实现升压持续充电。
在一些实施例中，开关模块包括并联的充放电切换模块以及桥臂组；电压调节开关组件包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关；当电池电压大于输出电压时，控制电压调节开关组件及开关模块，升高外部充放电设备向动力模块充电的充电电压，具体包括：在第一时段，控制第一开关和第三开关导通，充放电切换模块的第一切换电路和桥臂组的所有下桥臂导通，充放电切换模块的第二切换电路、桥臂组的所有上桥臂断开、第二开关、第四开关以及第五开关断开；在第二时段，控制第一开关、第二开关、第三开关和所述第四开关导通，充放电切换模块的第一切换电路和桥臂组的所有上桥臂导通，充放电切换模块的第二切换电路、桥臂组的所有下桥臂以及第五开关断开；其中，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。
本申请提供的实施例可以在不改变电路结构的情况下，根据充电设备的不同电压灵活调节输出给动力模块的电压，同时利用动力电池电压调节系统本身的电路结构为电机提供能量，能够在同一电路中通过不同开关的导通与断开实现升高外部充放电设备向动力模块充电的充电电压，使得充电设备能够对电池电压高于充电设备的最大输出电压的动力模块进行充电。
在动力模块的充电过程中，通过第一时段和第二时段交替控制，实现升压后的持续充电，保证充电过程的持续进行。
在一些实施例中，当电池电压小于输出电压时，控制电压调节开关组件及开关模块，降低外部充放电设备向动力模块充电的充电电压，具体包括：在第一时段，控制外部充放电设备给储能元件进行充电；在第二时段，控制储能元件给动力电池充电。
本申请实施例提供的动力电池电压调节方法，可以在不改变电路结构的情况下，当电池电压小于输出电压时，先控制控制外部充放电设备给储能元件进行充电，再控制储能元件给动力电池充电，实现降压持续充电。在一些实施例中，开关模块包括并联的充放电切换模块以及桥臂组；电压调节开关组件包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关；当电池电压小于输出电压时，控制电压调节开关组件及开关模块，降低外部充放电设备向动力模块充电的充电电压，具体包括：在第一时段，控制第一开关和第三开关导通，充放电切换模块的第一切换电路和桥臂组的所有下桥臂导通，充放电切换模块的第二切换电路、桥臂组的所有上桥臂断开、第二开关、第四开关以及第五开关断开；在第二时段，控制第二开关和第四开关导通，第五开关断开，充放电切换模块的第二切换电路和桥臂组的所有上桥臂导通，充放电切换模块的第一切换电路、桥臂组的所有下桥臂、第一开关、第三开关以及第五开关断开；其中，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。本申请实施例提供的动力电池电压调节方法，可以在不改变电路结构的情况下，根据充电设备的不同电压灵活调节输出给动力模块的电压，同时利用动力电池电压调节系统本身的电路结构为电机提供能量，能够在同一电路中通过不同开关的导通与断开实现降低外部充放电设备向动力模块充电的充电电压，使得充电设备能够对电池电压低于充电设备的最大输出电压的动力模块进行充电。
在一些实施例中，第一电压为动力模块的输出电压，第二电压为作为负载的外部充放电设备的请求电压；根据第一电压和第二电压，控制电压调节开关组件及开关模块调节外部充放电设备与动力模块之间的充放电电压，具体包括：在外部充放电设备与用电设备的充放电过程中，获取动力模块的电池电压；外部充放电设备作为负载，获取外部充放电设备的请求电压；根据电池电压和请求电压，控制电压调节开关组件及开关模块调节外部充放电设备与动力模块之间的充放电电压。
本申请实施例提供的动力电池电压调节系统的控制方法能够在不同情况下，通过控制电压调节开关组件及开关模块，在不改变电路结构的情况下适配各种需求电压不同的负载设备，使得动力电池电压调节系统既能为需求电压高于动力模块电压的负载设备提供电能，也能为需求电压低于动力模块电压的负载设备提供电能，从而实现在不同场景下灵活调整动力模块的放电电压，为多种负载设备提供电能。
在一些实施例中，根据电池电压和请求电压，控制电压调节开关组件及开关模块调节外部充放电设备与动力模块之间的充放电电压，具体包括：当动力模块的输出电压大于请求电压时，控制电压调节开关组件及开关模块，降低动力模块的电池电压；当动力模块的输出电压小于请求电压时，控制电压调节开关组件及开关模块，升高动力模块的电池电压。
在不同情况下，通过控制电压调节开关组件及开关模块，使得动力电池电压调节系统既能为需求电压高于动力模块电压的负载设备提供电能，也能为需求电压低于动力模块电压的负载设备提供电能，从而实现在不同场景下灵活调整动力模块的放电电压，为多种负载设备提供电能。
在一些实施例中，当动力模块的输出电压小于请求电压时，控制电压调节开关组件及开关模块，升高动力模块的电池电压，具体包括：在第一时段，控制动力电池给储能元件进行充电；在第二时段，控制动力电池和储能元件一起给外部充放电设备充电。
本申请实施例提供的动力电池电压调节方法，可以在不改变电路结构的情况下，当动力模块的输出电压小于请求电压时，先控制动力电池给储能元件进行充电，再控制动力电池和储能元件一起给外部充放电设备充电，实现升压持续放电。
在一些实施例中，开关模块包括并联的充放电切换模块以及桥臂组；电压调节开关组件包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关；控制电压调节开关组件及开关模块，降低动力模块的电池电压，具体包括：在第一时段，控制第二开关和第四开关导通，第五开关断开，充放电切换模块的第二切换电路和桥臂组的所有上桥臂导通，充放电切换模块的第一切换电路、桥臂组的所有下桥臂、第一开关、第三开关以及第五开关断开；在第二时段，控制第一开关、第二开关、第三开关和第四开关导通，充放电切换模块的第一切换电路和桥臂组的所有上桥臂导通，充放电切换模块的下桥臂和桥臂组的所有下桥臂以及第五开关断开；其中，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。
本申请提供的实施例可以在不改变电路结构的情况下，根据负载设备的需求灵活调节输出电压，同时利用动力电池电压调节系统本身的电路结构为电机提供能量，能够在同一电路中通过不同开关的导通与断开实现动力模块的降压放电，使得动力电池电压调节系统为需求电压低于动力模块电压的负载设备提供电能。
在动力模块的充电过程中，通过第一时段和第二时段交替控制，实现降压后的持续放电，保证放电过程的持续进行。
在一些实施例中，当动力模块的输出电压大于请求电压时，控制电压调节开关组件及开关模块，降低动力模块的电池电压，具体包括：在第一时段，控制动力电池给储能元件进行充电；在第二时段，控制储能元件给外部充放电设备充电。
本申请实施例提供的动力电池电压调节方法，可以在不改变电路结构的情况下，当动力模块的输出电压大于请求电压时，先控制动力电池给储能元件进行充电，再控制储能元件给外部充放电设备充电，实现降压持续放电。
在一些实施例中，开关模块包括并联的充放电切换模块以及桥臂组；电压调节开关组件包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关；控制电压调节开关组件及开关模块，升高动力模块的电池电压，具体包括：在第一时段，控制第二开关和第四开关导通，第五开关断开，充放电切换模块的第二切换电路和桥臂组的所有上桥臂导通，充放电切换模块的第一切换电路、桥臂组的所有下桥臂、第一开关、第三开关以及第五开关断开；在第二时段，控制第一开关、第三开关、充放电切换模块的第一切换电路和桥臂组的所有下桥臂导通，充放电切换模块的第二切换电路和桥臂组的所有上桥臂、第三开关、所述第四开关以及第五开关断开；其中，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。
本申请提供的实施例可以在不改变电路结构的情况下，根据负载设备的需求灵活调节输出电压，同时利用动力电池电压调节系统本身的电路结构为电机提供能量，能够在同一电路中通过不同开关的导通与断开实现动力模块的升压放电，使得动力电池电压调节系统为需求电压高于动力模块电压的负载设备提供电能。
在动力模块的充电过程中，通过第一时段和第二时段交替控制，实现升压后的持续放电，保证放电过程的持续进行。
第五方面，本申请一种动力模块电压调节设备，包括：存储器：用于存储可执行指令；以及处理器：用于与存储器连接以执行可执行指令从而完成如第四方面任一项的动力电池电压调节方法。
本申请实施例提供的动力模块电压调节设备，通过动力电池电压调节系统中的电压调节开关组件及开关模块，实现了不同的充放电回路的切换，进而实现电压调节控制信号下不同的充放电需求下，灵活、高效率的调节外部充放电设备与动力模块之间的充放电电压，例如：在同一个电路结构中分别形成降压充电、升压充电、升压放电和降压放电的回路，以满足不同场景下动力模块的充电电压或放电电压的需求。
第六方面，本申请一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；计算机程序被处理器执行以实现如第四方面任一项的动力电池电压调节方法。
本申请实施例提供的计算机可读存储介质，通过动力电池电压调节系统中的电压调节开关组件及开关模块，实现了不同的充放电回路的切换，进而实现电压调节控制信号下不同的充放电需求下，灵活、高效率的调节外部充放电设备与动力模块之间的充放电电压，例如：在同一个电路结构中分别形成降压充电、升压充电、升压放电和降压放电的回路，以满足不同场景下动力模块的充电电压或放电电压的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的充电方法的一种应用架构示意图。
图2是本申请实施例提供的动力电池电压调节电路的示意性框图。
图3是本申请实施例提供的用电设备的示意性框图。
图4是本申请实施例提供的动力电池电压调节系统的示意性框图。
图5是本申请实施例提供的一种动力电池电压调节系统的控制方法的示意性流程图。
图6是本申请另一实施例提供的一种动力电池电压调节系统的控制方法的示意性流程图。
图7、8以及9是本申请实施例提供的动力电池电压调节系统的为动力模块充电的不同充电回路的示意图。
图10是本申请实施例提供的另一种动力电池电压调节系统的控制方法的示意性流程图。
图11是本申请实施例提供的另一种动力电池电压调节系统的控制方法的示意性流程图。
图12、13及14是本申请实施例提供的动力电池电压调节系统的为外部负载充电的不同充电回路的示意图。
图15是本申请实施例提供的动力模块电压调节的结构示意图。
在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的具体结构进行限定。在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
随着电池技术的发展，动力模块的各种性能都在不断提高，尤其是动力模块的电压，普遍都有大幅度的提升。对于这种具有较高电压的新型动力模块，只有能输出相应地较高电压的充电设备才可以为其充电。然而，目前使用的充电设备大部分只能为具有较低电压的传统动力模块充电，其最大输出电压无法达到新型动力模块所要求的电压。如果为了适配新型动力模块而对充电设备全部进行更换，则会导致原有充电设备的浪费，同时也会增加不必要的成本。
另外，随着各种各样的负载设备(例如车载设备)的研发，不同负载设备所需的动力模块的输出电压也不尽相同，因此需要一种方法，使得动力模块在放电过程中，能够更加灵活地调整输出电压，以满足不同负载设备的需求。
鉴于此，本申请实施例提供了一种动力电池电压调节系统及其控制方法和控制装置，该动力电池电压调节系统包括动力模块、开关模块、充放电接口和电机，通过控制开关模块中不同开关的导通和断开，在不同场景下实现降压充电或升压充电，或者，在不同场景下实现升压放电或降压放电。
本申请实施例中的动力模块可以为锂离子电池、锂金属电池、铅酸电池、镍隔电池、镍氢电池、锂硫电池、锂空气电池或者钠离子电池等，在此不做限定。从规模而言，本申请实施例中的电池可以为电芯单体，也可以是电池模组或电池包，在此不做限定。从应用场景而言，电池可应用于汽车、轮船等动力装置内。比如，可以应用于动力汽车内，为动力汽车的电机供电，作为电动汽车的动力源。电池还可为电动汽车中的其他用电器件供电，比如为车内空调、车载播放器等供电。
为了便于描述，以下将以动力模块应用于新能源汽车(动力汽车)作为实施例进行阐述。
驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件之一，其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标。新能源汽车的电机驱动系统主要由电动机(即电机)、功率转换器、电机控制器(例如，逆变器)、各种检测传感器以及电源等部分构成。电机是应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械，用于实现电能向机械能的转换。运行时从电系统吸收电功率，向机械系统输出机械功率。
图1为本申请实施例充电的方法可应用的一种应用架构示意图，该应用架构包括电池管理系统(Battery Management System，BMS)10和充电桩20，BMS 10可以通过通信线与充电桩20连接，以与充电桩20进行信息交互。例如，通信线可以为控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)通信线或菊花链通信线。
其中，BMS 10为动力模块的BMS，动力模块为给用电装置提供动力来源的电池。可选地，动力模块可以为动力蓄电池。从电池的种类而言，该动力模块可以是锂离子电池、锂金属电池、铅酸电池、镍隔电池、镍氢电池、锂硫电池、锂空气电池或者钠离子电池等，在本申请实施例中不做具体限定。从电池规模而言，本申请实施例中的动力模块可以是电芯/电池单体，也可以是电池模组或电池包，在本申请实施例中不做具体限定。可选地，用电装置可以为车辆、船舶或航天器等，本申请实施例对此并不限定。BMS为保护动力模块使用安全的控制系统，实施充放电管理、高压控制、保护电池、采集电池数据、评估电池状态等功能。其中，BMS可以与动力模块集成设置于同一设备/装置中，或者，BMS也可作为独立的设备/装置设置于动力模块之外。
充电桩20，也称为充电机，为给动力模块充电的装置。充电桩可以按照BMS 10的充电需求输出充电功率，以给动力模块充电。例如，充电桩20可以按照BMS 10发送的需求电压和需求电流输出电压和电流。
为了满足不同场景下动力模块对充电电压的需求，本申请提供了一种动力电池电压调节系统。
图2是本申请实施例提供的动力电池电压调节电路200的示意性框图。
如图2所示，本申请提供了一种动力电池电压调节电路200，包括动力模块240、加热模块、充放电接口260和电压调节开关组件；加热模块包括储能元件及开关模块。动力模块至少包括第一动力电池241和第二动力电池242。
动力模块240与开关模块并联连接；外部充放电设备通过充放电接口260与动力模块240并联。
电压调节开关组件包括多个开关，多个开关设置于充放电接口260与动力模块240之间；电压调节开关组件及开关模块，用于响应于电压调节控制信号，调节外部充放电设备与动力模块240之间的充放电电压。
本申请实施例提供的动力电池电压调节电路，通过控制电压调节开关组件及开关模块，实现了不同的充放电回路的切换，进而实现电压调节控制信号下不同的充放电需求下，灵活、高效率的调节外部充放电设备与动力模块240之间的充放电电压，例如：在同一个电路结构中分别形成降压充电、升压充电、升压放电和降压放电的回路，以满足不同场景下动力模块240的充电电压或放电电压的需求。
具体实施时，电压调节开关组件包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4以及第五开关K5；第一开关K1和第三开关K3分别设置于充放电接口260的正极侧和负极侧；第二开关K2设置于第一动力电池241的正极侧与开关模块的第一端之间；第五开关K5设置于第一动力电池241的负极侧与开关模块的第二端之间；第四开关K4设置于第一动力电池241负极侧和第二动力电池242正极侧之间。
基于此，本实施方式下的动力电池电压调节电路充分考虑了不同情况下动力模块240充放电时对电压调节的需求，在动力模块240的充放电回路中不同位置设置开关，达到不同的充放电回路切换目的。
同时，可以通过控制电压调节开关组件及开关模块中不同开关的导通与断开，在同一个电路结构中分别形成降压充电、升压充电、升压放电和降压放电的回路，从而无需更换电路结构即可灵活调整动力模块240的充放电电压，以满足不同场景下动力模块240的充电电压或放电电压的需求。
进一步具体展开实施方式的，如图2所示，开关模块包括并联的充放电切换模块221以及桥臂组222，第一开关K1的一端连接充放电接口的正极，第一开关K1的另一端连接充放电切换模块的第一端；第三开关K3的一端连接充放电接口的负极侧，第三开关K3的另一端连接充放电切换模块的第二端；第二开关K2的一端连接第一动力电池的正极侧，第二开关K2的另一端与桥臂组的所有上桥臂共线连接；第五开关K5的一端连接第一动力电池的负极侧，第五开关K5的另一端、桥臂组的所有下桥臂以及充放电切换模块的第二端共线连接；其中，第二动力电池的正极侧还连接充放电切换模块的第一端。
基于此，本实施方式下在动力模块240的充放电回路中不同位置设置开关，达到不同的充放电回路切换目的，可以在不改变电路结构的情况下，根据负载设备的需求灵活调节输出电压，同时利用动力电池电压调节系统本身的电路结构为电机210提供能量，能够在同一电路中通过不同开关的导通与断开实现动力模块240的升、降压的充、放电。
在一些实施例中，开关模块包括相并联的充放电切换模块221以及桥臂组222，储能元件的第一端与桥臂组222连接，储能元件的第二端与充放电切换模块221连接。
基于此，本实施方式下动力电池电压调节电路，在不同充放电需求下，通过充放电切换模块221以及桥臂组222进行充放电过程中储能和提供能量，保证了外部充放电设备与动力模块240之间的充放电电压的升压或者降压。
具体的，如图2所示，储能元件包括M相电机210，以及连接M相电机210的绕组。
进而，桥臂组222包括M相桥臂，M为正整数；M相电机210的M相绕组分别与M相桥臂中每相桥臂的上下桥臂连接点一一对应连接；
充放电切换模块221包括串联的第一切换电路2211和第二切换电路2212；第一切换电路2211和第二切换电路2212的连接点与M相电机210的中性点连接。
基于此，本实施方式下的动力电池电压调节电路，在不同充放电需求下，通过充放电切换模块221以及桥臂组222进行充放电过程中储能和提供能量，保证了外部充放电设备与动力模块240之间的充放电电压的升压或者降压。通过充放电切换模块221进一步保证了电池与电机210、电机210与外部设备、电池与外部设备之间充放电的自由切换。
在一些实施例中，如图2所示，第一切换电路2211和第二切换电路2212均包括并联的三极管和续流二极管。
本申请实施例提供的动力电池电压调节电路，通过并联的三极管和续流二极管提高了充放电切换模块221在电池与电机210、电机210与外部设备、电池与外部设备之间充放电的自由切换的效率。
其它实施方式中，第一切换电路2211和第二切换电路2212均包括三极管或继电器开关。
从而通过三极管或继电器开关提高了充放电切换模块221在电池与电机210、电机210与外部设备、电池与外部设备之间充放电的自由切换的效率。
其他实施方式，图中未示出，第一切换电路2211包括二极管，第二切换电路2212包括开关；或者，第一切换电路2211包括开关，第二切换电路2212包括二极管。
从而通过二极管以及开关的自由组合并联，提高了充放电切换模块221在电池与电机210、电机210与外部设备、电池与外部设备之间充放电的自由切换的效率。
在一些实施例中，图中未示出，第一切换电路2211和第二切换电路2212的连接点与M相电机210的中性点之间设置有第六开关。从而，通过第六开关，实现了充放电切换模块221中第一切换电路2211或者第二切换电路2212与电机210中性点之间的灵活切换，保证了充放电的自由切换。
在一些实施例中，图中未示出，第二开关K2并联一条支路，支路包括串联的电阻和第七开关。从而通过串联的电阻和第七开关支路，实现了与第二开关K2灵活配合，进而准确调节外部充放电设备与动力模块240之间的充放电电压。
如图2所示，在一些实施例中，动力模块240两端并联有第一稳压电容C1，充放电接口260两端并联有第二稳压电容C2。
进而，通过第一稳压电容C1以及第二稳压电容C2保证了动力模块240或者充放电接口260两端在充放电过程中电压的稳定和持续。
另外，请参照图2，进一步对电路进行说明如下：
开关模块中的第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5可以为继电器开关，由控制模块来控制这些开关的导通或断开，以形成不同的回路。
桥臂组222和充放电切换模块221可以由电机210驱动系统中的逆变器实现，其中该逆变器可以采用绝缘栅双极型功率管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)的桥臂开关实现。桥臂组222中的桥臂数量与电机210中的电感数量相同。例如，该电机210为三相电机210，则该逆变器包括三相桥臂，即包括U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂。其中，该三相桥臂中每相桥臂均具有上桥臂和下桥臂，其上桥臂和下桥臂各自设置有开关单元，即桥臂组222分别包括U相桥臂中的上桥臂开关1211和下桥臂开关1212，V相桥臂中的上桥臂开关1213和下桥臂开关1214，以及W相桥臂中的上桥臂开关1215和下桥臂开关1216。充放电切换模块221也具有上桥臂下桥臂，其上桥臂和下桥臂各自设置有开关单元，即充放电切换模块221包括上桥臂开关1221和下桥臂开关1222。
对于M电机210，可以包括多个电感，流经M相电机的全部绕组的电流的大小相等且相位相同。以三相电机210为例，可以包括三个电感，具体可以包括：与U相桥臂相连的电感，与V相桥臂相连的电感以及与W相桥臂相连的电感。其中，电感的一端与U相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点相连，电感的一端与V相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点相连，电感的一端与W相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点相连。电感的另一端、电感的另一端和电感另一端连接在一起，该连接点为电机210的三相中心点。
需要说明的是，该电机210不限于是三相电机210，还可以是六相电机210等，对应地，六相电机210可以包括六相桥臂。
第二电容C2用于稳定充放电接口260的输入电压，以及吸收充放电切换模块221在断开时的尖峰电压，避免充放电切换模块221的损坏。第一电容C1和第二电容C2均可以起到稳压和滤除杂波等作用。
本申请实施例提供的动力电池电压调节系统200充分考虑了不同情况下动力模块240充放电时对电压调节的需求，在动力模块240的充放电回路中的关键处设置开关，并通过控制不同开关的导通与断开，在同一个电路结构中分别形成降压充电、升压充电、升压放电和降压放电的回路，从而无需更换电路结构即可灵活调整动力模块240的充放电电压，以满足不同场景下动力模块240的充电电压或放电电压的需求。
图3是本申请实施例提供的用电设备300的示意性框图。
如图3所示，用电设备300包括控制模块100及动力电池电压调节电路200。
控制模块与开关模块及电压调节开关组件连接，用于控制电压调节开关组件及开关模块，调节外部充放电设备与动力模块240之间的充放电电压。
可选地，获取电池电压和输出电压的装置可以是控制模块中的BMS，控制开关模块中开关的导通或断开的装置可以是控制模块中的微控制单元(micro control unit,MCU)也可以是电机控制器。BMS可以将获取到的电池电压和输出电压进行比较，确定充电方式，并与MCU通信。例如当电池电压小于输出电压时，BMS向MCU发送第一信息，第一信息用于指示采用降压充电的方式进行充电，则MCU可以根据第一信息，控制相应的开关导通或断开，形成降压充电的充电回路。
基于此，本实施方式提供的用电设备，进而通过控制模块以及动力电池电压调节电路，实现了不同的充放电回路的切换，进而实现电压调节控制信号下不同的充放电需求下，灵活、高效率的调节外部充放电设备与动力模块240之间的充放电电压，例如：在同一个电路结构中分别形成降压充电、升压充电、升压放电和降压放电的回路，以满足不同场景下动力模块240的充电电压或放电电压的需求。
图4是本申请实施例提供的动力电池电压调节系统动力电池电压调节系统的示意性框图。
如图4所示，本申请提供了一种动力电池电压调节系统，包括外部充放电设备40及用电设备300，外部充放电设备40与用电设备300中的充放电接口260连接。
基于此，本申请实施例提供的动力电池电压调节系统，通过外部充放电设备以及用电设备，实现了不同的充放电回路的切换，进而实现电压调节控制信号下不同的充放电需求下，灵活、高效率的调节外部充放电设备与动力模块240之间的充放电电压，例如：在同一个电路结构中分别形成降压充电、升压充电、升压放电和降压放电的回路，以满足不同场景下动力模块240的充电电压或放电电压的需求。
图5是本申请实施例提供的一种动力电池电压调节系统的控制方法的示意性流程图。
如图5所示，动力电池电压调节方法应用于第三方面的动力电池电压调节系统，具体包括以下步骤：
S1：在外部充放电设备与用电设备的充放电过程中，获取动力模块240的第一电压，以及获取外部充放电设备的第二电压。
然后，根据第一电压和第二电压，控制电压调节开关组件及开关模块调节外部充放电设备与动力模块240之间的充放电电压。
基于此，本实施方式的动力电池电压调节方法，通过动力电池电压调节系统中的电压调节开关组件及开关模块，实现了不同的充放电回路的切换，进而实现电压调节控制信号下不同的充放电需求下，灵活、高效率的调节外部充放电设备与动力模块240之间的充放电电压，例如：在同一个电路结构中分别形成降压充电、升压充电、升压放电和降压放电的回路，以满足不同场景下动力模块240的充电电压或放电电压的需求。
一种实施场景下，第一电压为动力模块240的电池电压，第二电压为外部充放电设备的输出电压。
在根据第一电压和第二电压，控制电压调节开关组件及开关模块调节外部充放电设备与动力模块240之间的充放电电压，具体包括：
S11：当电池电压大于输出电压时，控制电压调节开关组件及开关模块，升高外部充放电设备向动力模块充电的充电电压。
S12：当电池电压小于输出电压时，控制电压调节开关组件及开关模块，降低外部充放电设备向动力模块充电的充电电压。
基于此提供的动力电池电压调节方法，可以根据充电设备与动力模块240的电压之间的关系，灵活调节动力模块240的充电电压，同时利用动力电池电压调节系统本身的电路结构为电机210提供能量，能够在同一电路中通过不同开关的导通与断开实现动力模块240的升压充电。使得充电设备既能够对电压低于充电设备的最大输出电压的动力模块240进行充电，也能够对相较于充电设备的最大输出电压具有较高电压的动力模块240进行充电。该控制方法可以在不同场景下灵活调整动力模块240的充电电压，既能够解决外部充放电设备的兼容问题，也能够使得动力模块240的充电过程不受充电设备的最大输出电压的限制。
具体的，动力电池电压调节方法中，步骤S11具体包括：当电池电压大于输出电压时，控制电压调节开关组件及开关模块，升高外部充放电设备向动力模块充电的充电电压，具体包括：在第一时段，控制外部充放电设备给储能元件进行充电；在第二时段，控制外部充放电设备和储能元件一起给动力电池充电。可以在不改变电路结构的情况下，当电池电压大于输出电压时，先控制控制外部充放电设备给储能元件进行充电，再控制外部充放电设备和储能元件一起给动力电池充电，实现升压持续充电。
如图6所示，S111：在第一时段，控制第一开关和第三开关导通，充放电切换模块的第一切换电路和桥臂组的所有下桥臂导通，充放电切换模块的第二切换电路、桥臂组的所有上桥臂断开、第二开关、第四开关以及第五开关断开。
图7是此时对应的动力电池电压调节系统的充电回路的示意图。
如图7所示，此时外部充电设备经过充放电接口与电机电感导通，电机电感进行能量存储。充电设备仅为电机210提供电能，电机210通过自身的电感储存能量。
S112：在第二时段，控制第一开关、第二开关、第三开关和所述第四开关导通，充放电切换模块的第一切换电路和桥臂组的所有上桥臂导通，充放电切换模块的第二切换电路、桥臂组的所有下桥臂以及第五开关断开。
图8是此时对应的动力电池电压调节系统的充电回路的示意图。
如图8所示，此时外部充电桩经过充放电接口和电机电感连接到电池，电感和外部充电桩共同给电池充电。
充电设备与预先储存有能量的电机210共同为动力模块240提供电能，也就是说，充电设备提供的电压与电机210提供的电压进行叠加，且叠加后的电压大于动力模块240的电压，即可为动力模块240进行充电。电机210可以预先通过动力电池电压调节系统200中的电路来储存能量，也可以由外部设备为电机210提供能量。
最后，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。在动力模块240的充电过程中，通过第一时段和第二时段交替控制，实现升压后的持续同时，充电，保证充电过程的持续进行。
基于此实施方式提供的实施例可以在不改变电路结构的情况下，根据充电设备的不同电压灵活调节输出给动力模块240的电压，同时利用动力电池电压调节系统本身的电路结构为电机210提供能量，能够在同一电路中通过不同开关的导通与断开实现升高外部充放电设备向动力模块充电的充电电压，使得充电设备能够对电池电压高于充电设备的最大输出电压的动力模块240进行充电。
具体的，动力电池电压调节方法中，步骤S12具体包括：当电池电压小于输出电压时，控制电压调节开关组件及开关模块，降低外部充放电设备向动力模块充电的充电电压，具体包括：在第一时段，控制外部充放电设备给储能元件进行充电；在第二时段，控制储能元件给动力电池充电。可以在不改变电路结构的情况下，当电池电压小于输出电压时，先控制控制外部充放电设备给储能元件进行充电，再控制储能元件给动力电池充电，实现降压持续充电。
如图6所示，S121：在第一时段，在第一时段，控制第一开关和第三开关导通，充放电切换模块的第一切换电路和桥臂组的所有下桥臂导通，充放电切换模块的第二切换电路、桥臂组的所有上桥臂断开、第二开关、第四开关以及第五开关断开。
图7是此时对应的动力电池电压调节系统的充电回路的示意图。
如图7所示，此时外部充电设备经过充放电接口与电机电感导通，电机电感进行能量存储。充电设备仅为电机210提供电能，电机210通过自身的电感储存能量。
S122：在第二时段，控制第二开关和第四开关导通，第五开关断开，充放电切换模块的第二切换电路和桥臂组的所有上桥臂导通，充放电切换模块的第一切换电路、桥臂组的所有下桥臂、第一开关、第三开关以及第五开关断开；其中，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。
图9是此时对应的动力电池电压调节系统的充电回路的示意图。
如图9所示，可以形成外部充电设备为动力模块降压充电回路。
本申请实施例提供的动力电池电压调节方法，可以在不改变电路结构的情况下，根据充电设备的不同电压灵活调节输出给动力模块240的电压，同时利用动力电池电压调节系统本身的电路结构为电机210提供能量，能够在同一电路中通过不同开关的导通与断开实现降低外部充放电设备向动力模块充电的充电电压，使得充电设备能够对电池电压低于充电设备的最大输出电压的动力模块240进行充电。
另一优选实施方式中，在动力模块作为电源为外部负载充电过程中，无论放电还是充电，都需要经过步骤S111或者S121,而这是相同的步骤，都需要先通过动力模块为电机电感进行储能。
因此，先进行步骤S111或者S121,即在第一时段，控制第一开关和第三开关导通，充放电切换模块的第一切换电路和桥臂组的所有下桥臂导通，充放电切换模块的第二切换电路、桥臂组的所有上桥臂断开、第二开关、第四开关以及第五开关断开。然后，在根据升压或者降压时，进行S212或者S222。此处不再赘述，请参照前述方案内容。
另一种实施场景下，第一电压为动力模块240的电池电压，第二电压为作为负载的外部充放电设备的请求电压。
图10是本申请实施例提供的另一种动力电池电压调节系统的控制方法的示意性流程图。
如图10所示，在根据第一电压和第二电压，控制电压调节开关组件及开关模块调节外部充放电设备与动力模块240之间的充放电电压，具体包括：
S2：在外部充放电设备与用电设备的充放电过程中，获取动力模块240的电池电压，即第一电压；外部充放电设备作为负载，获取外部充放电设备的请求电压，即第二电压。
然后，根据电池电压和请求电压，控制电压调节开关组件及开关模块调节外部充放电设备与动力模块240之间的充放电电压。
基于此，本实施方式的动力电池电压调节系统的控制方法能够在不同情况下，通过控制电压调节开关组件及开关模块，在不改变电路结构的情况下适配各种需求电压不同的负载设备，使得动力电池电压调节系统既能为需求电压高于动力模块240电压的负载设备提供电能，也能为需求电压低于动力模块240电压的负载设备提供电能，从而实现在不同场景下灵活调整动力模块240的放电电压，为多种负载设备提供电能。
具体的，根据电池电压和请求电压，控制电压调节开关组件及开关模块调节外部充放电设备与动力模块240之间的充放电电压，具体包括：
S21：当动力模块的输出电压小于请求电压时，控制电压调节开关组件及开关模块，升高动力模块240的电池电压。
S22：当动力模块的输出电压大于输出电压时，控制电压调节开关组件及开关模块，降低动力模块240的电池电压。
在不同情况下，通过控制电压调节开关组件及开关模块，使得动力电池电压调节系统既能为需求电压高于动力模块240电压的负载设备提供电能，也能为需求电压低于动力模块240电压的负载设备提供电能，从而实现在不同场景下灵活调整动力模块240的放电电压，为多种负载设备提供电能。
具体的，动力电池电压调节方法中，步骤S21具体包括：在第一时段，控制动力电池给储能元件进行充电；在第二时段，控制动力电池和储能元件一起给外部充放电设备充电。可以在不改变电路结构的情况下，当动力模块的输出电压小于请求电压时，先控制动力电池给储能元件进行充电，再控制动力电池和储能元件一起给外部充放电设备充电，实现升压持续放电。
如图11所示，S211：在第一时段，控制第二开关和第四开关导通，第五开关断开，充放电切换模块的第二切换电路和桥臂组的所有上桥臂导通，充放电切换模块的第一切换电路、桥臂组的所有下桥臂、第一开关、第三开关以及第五开关断开。
图12是此时对应的动力电池电压调节系统的充电回路的示意图。
如图12所示，此时，实现电池能量给电机电感储能，动力模块240仅电机210提供电能，电机210通过自身的电感储存能量。
S212：在第二时段，控制第一开关、第二开关、第三开关和第四开关导通，充放电切换模块的第一切换电路和桥臂组的所有上桥臂导通，充放电切换模块的下桥臂和桥臂组的所有下桥臂以及第五开关断开。
图13是此时对应的动力电池电压调节系统的充电回路的示意图。
如图13所示，此时，升高动力模块240的电池电压，将电池和电机电感作为电源向外部负载输出电量。
动力模块240与预先储存有能量的电机210共同为负载设备提供电能，也就是说，动力模块240提供的电压与电机210提供的电压进行叠加，且叠加后的电压能够与负载设备的请求电压相匹配，即可为负载设备提供电能。
最后，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。在动力模块240的充电过程中，通过第一时段和第二时段交替控制，实现升压后的持续放电，保证放电过程的持续进行。
本申请提供的实施例可以在不改变电路结构的情况下，根据负载设备的需求灵活调节输出电压，同时利用动力电池电压调节系统本身的电路结构为电机210提供能量，能够在同一电路中通过不同开关的导通与断开实现动力模块240的升压放电，使得动力电池电压调节系统为需求电压高于动力模块240电压的负载设备提供电能。
具体的，动力电池电压调节方法中，当电池电压大于输出电压时，步骤S22具体包括：在第一时段，控制动力电池给储能元件进行充电；在第二时段，控制储能元件给外部充放电设备充电。可以在不改变电路结构的情况下，当动力模块的输出电压大于请求电压时，先控制动力电池给储能元件进行充电，再控制储能元件给外部充放电设备充电，实现降压持续放电。
如图11所示，S221：在第一时段，控制第二开关和第四开关导通，第五开关断开，充放电切换模块的第二切换电路和桥臂组的所有上桥臂导通，充放电切换模块的第一切换电路、桥臂组的所有下桥臂、第一开关、第三开关以及第五开关断开。
图12是此时对应的动力电池电压调节系统的充电回路的示意图。
如图12所示，此时，实现电池能量给电机电感储能。动力模块240仅电机210提供电能，电机210通过自身的电感储存能量。
S222：在第二时段，控制第一开关、第三开关、充放电切换模块的第一切换电路和桥臂组的所有下桥臂导通，充放电切换模块的第二切换电路和桥臂组的所有上桥臂、第三开关、所述第四开关以及第五开关断开。
图14是此时对应的动力电池电压调节系统的充电回路的示意图。
如图14所示，此时，降低动力模块240的电池电压，将电机电感作为电源向外部负载输出电量。
在降压充电形成的回路中，仅由预先储存有能量的电机210为负载设备提供电能，其中，电机210中预先储存的能量可以由动力电池电压调节系统200自身的电路来提供。
最后，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。在动力模块240的充电过程中，通过第一时段和第二时段交替控制，实现降压后的持续放电，保证放电过程的持续进行。
综上所述，可以在不改变电路结构的情况下，根据负载设备的需求灵活调节输出电压，同时利用动力电池电压调节系统本身的电路结构为电机210提供能量，能够在同一电路中通过不同开关的导通与断开实现动力模块240的降压放电，使得动力电池电压调节系统为需求电压低于动力模块240电压的负载设备提供电能。
另一优选实施方式中，在动力模块作为电源为外部负载充电过程中，无论放电还是充电，都需要经过步骤S211或者S221,而这是相同的步骤，都需要先通过动力模块为电机电感进行储能。
因此，先进行步骤S211或者S221,即在第一时段，控制第二开关和第四开关导通，第五开关断开，充放电切换模块的第二切换电路和桥臂组的所有上桥臂导通，充放电切换模块的第一切换电路、桥臂组的所有下桥臂、第一开关、第三开关以及第五开关断开。
然后，在根据升压或者降压，进行S212或者S222。此处不再赘述，请参照前述方案内容。
图15中示出了根据本申请实施例的动力模块电压调节设备400的结构示意图。
如图15所示，动力模块电压调节设备400，包括：存储器402：用于存储可执行指令；以及处理器401:用于与存储器402连接以执行可执行指令从而完成运动矢量预测方法。
本领域技术人员可以理解，示意图15仅仅是动力模块电压调节设备400的示例，并不构成对动力模块电压调节设备400的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如动力模块电压调节设备400还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器401(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器401也可以是任何常规的处理器等，处理器401是动力模块电压调节设备400的控制中心，利用各种接口和线路连接整个动力模块电压调节设备400的各个部分。
存储器402可用于存储计算机可读指令，处理器401通过运行或执行存储在存储器402内的计算机可读指令或模块，以及调用存储在存储器402内的数据，实现动力模块电压调节设备400的各种功能。存储器402可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据动力模块电压调节设备400使用所创建的数据等。此外，存储器402可以包括硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或其他非易失性/易失性存储器件。
动力模块电压调节设备400集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机可读指令来指令相关的硬件来完成，的计算机可读指令可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机可读指令在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。
本申请实施例提供的动力模块电压调节设备，通过动力电池电压调节系统中的电压调节开关组件及开关模块，实现了不同的充放电回路的切换，进而实现电压调节控制信号下不同的充放电需求下，灵活、高效率的调节外部充放电设备与动力模块240之间的充放电电压，例如：在同一个电路结构中分别形成降压充电、升压充电、升压放电和降压放电的回路，以满足不同场景下动力模块240的充电电压或放电电压的需求。
最后，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；计算机程序被处理器执行以实现动力电池电压调节方法。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (27)

1.一种动力电池电压调节电路，其特征在于，包括动力模块、加热模块、充放电接口和电压调节开关组件；
所述加热模块包括储能元件及开关模块；
所述动力模块至少包括第一动力电池和第二动力电池；
所述动力模块与所述开关模块并联连接；外部充放电设备通过所述充放电接口与所述动力模块并联；
所述电压调节开关组件包括多个开关，所述多个开关设置于所述充放电接口与所述动力模块之间；
所述电压调节开关组件及所述开关模块，用于响应于电压调节控制信号，调节所述外部充放电设备与所述动力模块之间的充放电电压。
2.根据权利要求1所述的调节电路，其特征在于，所述电压调节开关组件包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关；
所述第一开关和第三开关分别设置于所述充放电接口的正极侧和负极侧；
所述第二开关设置于所述第一动力电池的正极侧与所述开关模块的第一端之间；
所述第五开关设置于所述第一动力电池的负极侧与所述开关模块的第二端之间；
所述第四开关设置于所述第一动力电池负极侧和第二动力电池正极侧之间。
3.根据权利要求2所述的调节电路，其特征在于，所述开关模块包括并联的充放电切换模块以及桥臂组，所述第一开关的一端连接所述充放电接口的正极，所述第一开关的另一端连接所述充放电切换模块的第一端；所述第三开关的一端连接所述充放电接口的负极侧，所述第三开关的另一端连接所述充放电切换模块的第二端；所述第二开关的一端连接所述第一动力电池的正极侧，所述第二开关的另一端与所述桥臂组的所有上桥臂共线连接；所述第五开关的一端连接所述第一动力电池的负极侧，所述第五开关的另一端、所述桥臂组的所有下桥臂以及所述充放电切换模块的第二端共线连接；
其中，所述第二动力电池的正极侧还连接所述充放电切换模块的第一端。
4.根据权利要求1所述的调节电路，其特征在于，所述开关模块包括相并联的充放电切换模块以及桥臂组，储能元件的第一端与桥臂组连接，储能元件的第二端与充放电切换模块连接。
5.根据权利要求4所述的调节电路，其特征在于，所述储能元件包括M相电机；所述桥臂组包括M相桥臂，M为正整数；所述M相电机的M相绕组分别与所述M相桥臂中每相桥臂的上下桥臂连接点一一对应连接；
所述充放电切换模块包括串联的第一切换电路和第二切换电路；所述第一切换电路和第二切换电路的连接点与所述M相电机的中性点连接。
6.根据权利要求5中所述的调节电路，其特征在于，所述第一切换电路和所述第二切换电路均包括并联的三极管和续流二极管。
7.根据权利要求5中所述的调节电路，其特征在于，所述第一切换电路和所述第二切换电路均包括三极管或继电器开关。
8.根据权利要求5中所述的调节电路，其特征在于，所述第一切换电路包括二极管，所述第二切换电路包括开关；或者，所述第一切换电路包括开关，所述第二切换电路包括二极管。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的调节电路，其特征在于，所述动力模块两端并联有第一稳压电容，所述充放电接口两端并联有第二稳压电容。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的调节电路，其特征在于，流经所述电机的全部绕组的电流的大小相等且相位相同。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的调节电路，其特征在于，所述电机为三相电机。
12.一种用电设备，其特征在于，包括控制模块及如权利要求1-11任一项所述的动力电池电压调节电路；
控制模块与所述开关模块及所述电压调节开关组件连接，用于控制所述电压调节开关组件及所述开关模块，调节外部充放电设备与所述动力模块之间的充放电电压。
13.一种动力电池电压调节系统，包括外部充放电设备及权利要求11所述的用电设备，所述外部充放电设备与所述用电设备中的所述充放电接口连接。
14.一种动力电池电压调节方法，其特征在于，应用于权利要求13所述的动力电池电压调节系统，包括：
获取动力模块的第一电压，以及获取外部充放电设备的第二电压；
根据所述第一电压和所述第二电压，控制所述电压调节开关组件及所述开关模块调节外部充放电设备与所述动力模块之间的充放电电压。
15.根据权利要求14所述的动力电池电压调节方法，其特征在于，所述第一电压为所述动力模块的电池电压，所述第二电压为所述外部充放电设备的输出电压；或，所述第一电压为所述动力模块的输出电压，所述第二电压为作为负载的所述外部充放电设备的请求电压。
16.根据权利要求15所述的动力电池电压调节方法，其特征在于，根据所述第一电压和所述第二电压，控制所述电压调节开关组件及所述开关模块调节外部充放电设备与所述动力模块之间的充放电电压，具体包括：
当所述电池电压大于所述输出电压时，控制所述电压调节开关组件及所述开关模块，升高所述外部充放电设备向所述动力模块充电的充电电压；
当所述电池电压小于所述输出电压时，控制所述电压调节开关组件及所述开关模块，降低所述外部充放电设备向所述动力模块充电的充电电压。
17.根据权利要求16所述的动力电池电压调节方法，其特征在于，所述控制所述电压调节开关组件及所述开关模块，升高所述外部充放电设备向所述动力模块充电的充电电压，具体包括：
在第一时段，控制所述外部充放电设备给所述储能元件进行充电；
在第二时段，控制所述外部充放电设备和所述储能元件一起给所述动力电池充电。
18.根据权利要求16或17所述的动力电池电压调节方法，其特征在于，所述开关模块包括并联的充放电切换模块以及桥臂组；所述电压调节开关组件包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关；
控制所述电压调节开关组件及所述开关模块，升高所述外部充放电设备向所述动力模块充电的充电电压，具体包括：
在第一时段，控制所述第一开关和所述第三开关导通，所述充放电切换模块的第一切换电路和所述桥臂组的所有下桥臂导通，所述充放电切换模块的第二切换电路、所述桥臂组的所有上桥臂断开、所述第二开关、所述第四开关以及所述第五开关断开；
在第二时段，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关导通，所述充放电切换模块的第一切换电路和所述桥臂组的所有上桥臂导通，所述充放电切换模块的第二切换电路、所述桥臂组的所有下桥臂以及所述第五开关断开；
其中，持续交替进行所述第一时段的控制和所述第二时段的控制。
19.根据权利要求16所述的动力电池电压调节方法，其特征在于，所述当所述电池电压小于所述输出电压时，控制所述电压调节开关组件及所述开关模块，降低所述外部充放电设备向所述动力模块充电的充电电压，具体包括：
在第一时段，控制所述外部充放电设备给所述储能元件进行充电；
在第二时段，控制所述储能元件给所述动力电池充电。
20.根据权利要求16或19所述的动力电池电压调节方法，其特征在于，所述开关模块包括并联的充放电切换模块以及桥臂组；所述电压调节开关组件包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关；
控制所述电压调节开关组件及所述开关模块，降低所述外部充放电设备向所述动力模块充电的充电电压，具体包括：
在第一时段，控制所述第一开关和所述第三开关导通，所述充放电切换模块的第一切换电路和所述桥臂组的所有下桥臂导通，所述充放电切换模块的第二切换电路、所述桥臂组的所有上桥臂断开、所述第二开关、所述第四开关以及所述第五开关断开；
在第二时段，控制所述第二开关和所述第四开关导通，所述第五开关断开，所述充放电切换模块的第二切换电路和所述桥臂组的所有上桥臂导通，所述充放电切换模块的第一切换电路、所述桥臂组的所有下桥臂、所述第一开关、第三开关以及第五开关断开；
其中，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。
21.根据权利要求15所述的动力电池电压调节方法，其特征在于，
所述根据所述第一电压和所述第二电压，控制所述电压调节开关组件及所述开关模块调节外部充放电设备与所述动力模块之间的充放电电压，具体包括：
当所述动力模块的输出电压小于所述请求电压时，控制所述电压调节开关组件及所述开关模块，升高所述动力模块向所述外部充放电设备充电的充电电压；
当所述动力模块的输出电压大于所述请求电压时，控制所述电压调节开关组件及所述开关模块，降低所述动力模块向所述外部充放电设备充电的充电电压。
22.根据权利要求21所述的动力电池电压调节方法，其特征在于，控制所述电压调节开关组件及所述开关模块，升高所述动力模块向所述外部充放电设备充电的充电电压，具体包括：
在第一时段，控制所述动力电池给所述储能元件进行充电；
在第二时段，控制所述动力电池和所述储能元件一起给所述外部充放电设备充电。
23.根据权利要求21或22所述的动力电池电压调节方法，其特征在于，所述开关模块包括并联的充放电切换模块以及桥臂组；所述电压调节开关组件包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关；所述控制所述电压调节开关组件及所述开关模块，升高所述动力模块向所述外部充放电设备充电的充电电压，具体包括：
在第一时段，控制所述第二开关和所述第四开关导通，所述第五开关断开，所述充放电切换模块的第二切换电路和所述桥臂组的所有上桥臂导通，所述充放电切换模块的第一切换电路、所述桥臂组的所有下桥臂、所述第一开关、第三开关以及第五开关断开；
在第二时段，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关导通，所述充放电切换模块的第一切换电路和所述桥臂组的所有上桥臂导通，所述充放电切换模块的下桥臂和所述桥臂组的所有下桥臂以及所述第五开关断开；
其中，持续交替进行所述第一时段的控制和所述第二时段的控制。
24.根据权利要求21所述的动力电池电压调节方法，其特征在于，控制所述电压调节开关组件及所述开关模块，降低所述动力模块向所述外部充放电设备充电的充电电压，具体包括：
在第一时段，控制所述动力电池给所述储能元件进行充电；
在第二时段，控制所述储能元件给所述外部充放电设备充电。
25.根据权利要求21或24所述的动力电池电压调节方法，其特征在于，所述开关模块包括并联的充放电切换模块以及桥臂组；所述电压调节开关组件包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关；所述控制所述电压调节开关组件及所述开关模块，降低所述动力模块向所述外部充放电设备充电的充电电压，具体包括：
在第一时段，控制所述第二开关和所述第四开关导通，所述第五开关断开，所述充放电切换模块的第二切换电路和所述桥臂组的所有上桥臂导通，所述充放电切换模块的第一切换电路、所述桥臂组的所有下桥臂、所述第一开关、第三开关以及第五开关断开；
在第二时段，控制所述第一开关、所述第三开关、所述充放电切换模块的第一切换电路和所述桥臂组的所有下桥臂导通，所述充放电切换模块的第二切换电路和所述桥臂组的所有上桥臂、所述第三开关、所述第四开关以及所述第五开关断开；
其中，持续交替进行所述第一时段的控制和所述第二时段的控制。
26.一种动力模块电压调节设备，其特征在于，包括：
存储器：用于存储可执行指令；以及
处理器：用于与存储器连接以执行可执行指令从而完成如权利要求14-25任一项所述的动力电池电压调节方法。
27.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求14-25任一项所述的动力电池电压调节方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023226567A1 (zh) * 2022-05-27 2023-11-30 宁德时代新能源科技股份有限公司 动力电池充放电电路、系统及其控制方法和控制装置

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