CN209823441U - 动力电池的电压转换控制装置和电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及动力电池的电压转换控制装置和电动汽车，属于电动汽车技术领域。本实用新型公开的电压转换控制装置包括控制单元和电压转换控制电路；电压转换控制电路包括：对应动力电池组件的第一电池单元而设置的包括第一可控功率开关和第二可控功率开关的第一电路模块，对应动力电池组件的第二电池单元而设置的包括第三可控功率开关和第四可控功率开关的第二电路模块，以及第五可控功率开关；控制单元用于根据充电输入端所接入的充电电压大小/放电输出端所需求输出的放电电压大小来控制电压转换控制电路的可控功率开关的开关动作，以实现多个电池单元在并联形式和串联形式之间可转换地进行充电输入/放电输出。本实用新型的装置兼容性好。

Description

动力电池的电压转换控制装置和电动汽车

技术领域

本实用新型属于电动汽车技术领域，涉及一种动力电池的电压转换控制装置和包括其的电动汽车。

背景技术

伴随着国家新能源战略的实施，电动汽车越来越多的被广大消费者所接受，中国正在变成全球最大的电动汽车市场。

为满足电动汽车的充电便利性和实现充电的标准化，相关标准规定了电动汽车的电压平台的电压大小和充电系统的充电电压，例如，目前国内电动乘用车型基本以400V电压平台为主，电池、电机及相关系统均以400V作为基础电压平台，400V电压平台因为其所使用的国内电机、电控及充电等零部件资源丰富且成熟，被国内外电动汽车厂商广泛使用。

然而，随着电动汽车对续航里程要求的提高，电池容量越来越大。充电时间变得越来越长，甚至在慢充方式下延长至8-10小时，严重影响了用户体验，并且因高压线束发热和400V电压平台的限制，制约了400V电压平台的充电功率。

在此情形下，大电池容量的电动汽车为降低充电时间需要提升充电功率，需要提升充电功率包括提升充电电流和充电电压两个方面。提升充电电流需要解决大电流发热问题，需要设置例如单独的水冷装置，造成充电线束笨重。国家标准中已经出现更高电压的电压平台，如800V电压平台，在同样大小的电流条件下，800V电压平台的充电功率是400V电压平台的两倍，可以缩短充电时间。800V电压平台虽然可以有效的降低充电时间，但是，目前市场主流采用的是400V充电系统，因此800V电压平台的电动汽车无法使用现有的主流充电设备，容易造成充电困难和不方便。同时，随着更多800V充电设备的应用，400V电压平台的电动汽车无法使用800V的充电设备，造成充电不便。

并且，在放电过程中，动力电池组件也不能够实现对兼容不同电压平台（例如400V和800V的不同电压平台）的电机等零部件进行放电。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提高电动汽车在充电输入和/放电输出方面的兼容性。

按照本实用新型的一方面，提供一种动力电池的电压转换控制装置，所述电压转换控制装置包括控制单元和布置在电动汽车的动力电池组件与充电输入端/放电输出端之间的电压转换控制电路；

其中，所述电压转换控制电路包括：

对应所述动力电池组件的第一电池单元而设置的包括第一可控功率开关和第二可控功率开关的第一电路模块，其中，所述第一可控功率开关的两端分别电连接至充电输入端/放电输出端的第一端和第一电池单元的第一端，所述第二可控功率开关的两端分别电连接至充电输入端/放电输出端的第二端和第一电池单元的第二端；

对应所述动力电池组件的第二电池单元而设置的包括第三可控功率开关和第四可控功率开关的第二电路模块，其中，所述第三可控功率开关的两端分别电连接至充电输入端/放电输出端的第一端和第二电池单元的第一端，所述第四可控功率开关的两端分别电连接至充电输入端/放电输出端的第二端和第二电池单元的第二端，所述第一电池单元和第二电池单元具有相同的标准电压；以及

第五可控功率开关，其两端分别电连接至第一电池单元的第二端和第二电池单元的第一端；

其中，所述控制单元用于根据所述充电输入端所接入的充电电压大小/所述放电输出端所需求输出的放电电压大小来控制所述第一可控功率开关、第二可控功率开关、第三可控功率开关、第四可控功率开关和第五可控功率开关的开关动作，以实现所述第一电池单元和第二电池单元在并联形式和串联形式之间可转换地进行充电输入/放电输出。

根据本实用新型一实施例的电压转换控制装置，其中，在所述第一电路模块中还设置有预充电支路，所述预充电支路包括串联地电连接在一起的预充可控功率开关和预充限流电阻，所述预充电支路相对所述第一可控功率开关并联连接。

根据本实用新型又一实施例或前述任一实施例的电压转换控制装置，其中，在所述第二电路模块中还设置有并联均衡支路，所述并联均衡支路包括串联地电连接在一起的平衡可控功率开关和平衡限流电阻，所述并联均衡支路相对所述第三可控功率开关并联连接。

根据本实用新型又一实施例或前述任一实施例的电压转换控制装置，其中，在所述充电电压/放大电压的大小等于所述标准电压时，所述控制单元控制所述第五可控功率开关断开、并控制所述第一可控功率开关、第二可控功率开关、第三可控功率开关和第四可控功率开关闭合，以实现所述第一电池单元和第二电池单元以并联形式进行等于所述标准电压的充电输入/放电输出。

根据本实用新型又一实施例或前述任一实施例的电压转换控制装置，其中，在所述充电电压/放大电压的大小2倍于所述标准电压时，所述控制单元控制所述第五可控功率开关闭合、并控制所述第一可控功率开关和第四可控功率开关闭合、第二可控功率开关和第三可控功率开关断开，以实现所述第一电池单元和第二电池单元以串联形式进行等于2倍于所述标准电压的充电输入/放电输出。

根据本实用新型又一实施例或前述任一实施例的电压转换控制装置，其中，在进行所述充电输入之前，所述控制单元控制所述第一可控功率开关和第三可控功率开关断开、控制所述预充可控功率开关闭合以进行所述电动汽车上的电容的预充电过程。

根据本实用新型又一实施例或前述任一实施例的电压转换控制装置，其中，在以并联形式进行所述充电输入之前，所述控制单元控制所述第五可控功率开关和第三可控功率开关断开、并控制所述第一可控功率开关、第二可控功率开关、平衡可控功率开关和第四可控功率开关闭合以进行所述第一电池单元和第二电池单元之间的并联电压均衡过程。

根据本实用新型又一实施例或前述任一实施例的电压转换控制装置，其中，所述控制单元还被配置为根据第一电池单元和第二电池单元的故障信息来控制所述第一可控功率开关、第二可控功率开关、第三可控功率开关、第四可控功率开关和第五可控功率开关的开关动作，以实现选择所述第一电池单元、第二电池单元的至少一个进行放电输出。

根据本实用新型又一实施例或前述任一实施例的电压转换控制装置，其中，在所述第一电池单元和第二电池单元的其中一个发生故障时，所述控制单元控制所述第五可控功率开关断开，并控制对应发生故障的所述第一电池单元的第一电路模块中的所述第一可控功率开关和所述第二可控功率开关断开、或控制对应发生故障的所述第二电池单元的第二电路模块中的所述第三可控功率开关和所述第四可控功率开关断开。

根据本实用新型又一实施例或前述任一实施例的电压转换控制装置，其中，所述第一可控功率开关、第二可控功率开关、第三可控功率开关、第四可控功率开关和第五可控功率开关为继电器。

根据本实用新型又一实施例或前述任一实施例的电压转换控制装置，其中，所述标准电压等于为400V。

按照本实用新型的又一方面，提供一种电动汽车，其包括：

动力电池组件；

充电输入端/放电输出端；以及

任一前述电压转换控制装置。

根据以下描述和附图本实用新型的以上特征和操作将变得更加显而易见。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本实用新型的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1是按照本实用新型一实施例的动力电池的电压转换控制装置的结构示意图。

图2是控制图1所示的电压转换控制装置进行400V充电过程的示意图，其中示出了电压转换控制装置在充电过程的等效电路图。

图3是控制图1所示的电压转换控制装置进行800V充电过程的示意图，其中示出了电压转换控制装置在充电过程的等效电路图。

图4是按照本实用新型又一实施例的动力电池的电压转换控制装置的结构示意图。

图5是控制图4所示的电压转换控制装置进行800V放电过程的示意图，其中示出了电压转换控制装置在放电过程的等效电路图。

图6是控制图4所示的电压转换控制装置进行400V放电过程的示意图，其中示出了电压转换控制装置在放电过程的等效电路图。

图7是控制图4所示的电压转换控制装置进行400V放电过程的示意图，其中示出了电压转换控制装置在放电过程的等效电路图。

具体实施方式

在下文描述中，参考了附图，这些附图图示特定的示范实施例。在不背离本实用新型的精神和范围的前提下可以对这些实施例进行电、逻辑和结构上的更改。此外，虽然本实用新型的特征是结合若干实施/实施例的仅其中之一来公开的，但是如针对任何给定或可识别的功能可能是期望和/或有利的，可以将此特征与其他实施/实施例的一个或多个其他特征进行组合。因此，下文描述不应视为在限制意义上的，并且本实用新型的范围由所附权利要求及其等效物来定义。

在被使用的情况下，术语“第一”、“第二”等不一定表示任何顺序或优先级关系，而是可以用于更清晰地将元件彼此区分。

将理解，当据称将部件“电连接”或“耦接”到另一个部件时，它可以直接电连接或耦合到另一个部件或可以存在中间部件。相反，当据称将部件“直接耦合”或“直接电连接”到另一个部件时，则不存在中间部件。

在本文中，电动汽车为使用动力电池作为驱动车辆行进的能量包的车辆，其包括纯电动汽车和混动电动汽车等各种类型的电动汽车，电动汽车的电压平台可以通过动力电池输出的最高电压大小来定义。在以下示例中，是以400V的电压平台和800V的电压平台进行示例说明的，但是，应当理解到，各个电压平台的具体电压大小不是限制性的，这是因为在不同国家/区域的标准中可以规定了不同的电压大小。

在以下实施例的电动汽车上所使用的动力电池的电压转换控制装置中，电压转换控制装置是对应电动汽车的动力电池组件10而设置的，例如，其可以布置在动力电池组件10附近。以动力电池组件10包括第一电池单元11和第二电池单元12为示例，它们具有基本相同的标准电压V，例如V=400V，因此，在对动力电池组件10进行充电输入时，第一电池单元11和第二电池单元12适于以400V的电压进行充电。

将理解，动力电池组件10的具体结构和形式不是限制性的，例如，其可以包括更多类似第一电池单元11或第二电池单元12的电池单元，在电池单元的数量增加的情况下，也可以相应地扩展布置电压转换控制装置的内部电路。第一电池单元11和第二电池单元12例如可以是电池包，它们具有可以相同的结构。

图1所示为按照本实用新型一实施例的动力电池的电压转换控制装置的结构示意图。

如图1所示，电压转换控制装置20包括电压转换控制电路200，其被布置在本实用新型一实施例的电动汽车的动力电池组件10与充电输入端30之间，充电输入端30例如可以是能够与外部的标准充电设备（例如充电桩等，图中未示出）接合的充电接口等，充电输入端30可以根据相应的充电标准等而设置。

在一实施例中，电压转换控制电路200包括对应动力电池组件10的第一电池单元11而设置的第一电路模块，第一电路模块包括第一可控功率开关211和第二可控功率开关216，其中，第一可控功率开关211的两端分别电连接至充电输入端30的正端（+）和第一电池单元11的正端（+），第二可控功率开关216的两端分别电连接至充电输入端30的负端（−）和第一电池单元11的负端（−）。

第一电路模块中还可以设置有预充电支路，预充电支路包括串联地电连接在一起的预充可控功率开关213 和预充限流电阻212，预充电支路相对第一可控功率开关211并联连接，也就是说，预充可控功率开关213 和预充限流电阻212相对第一可控功率开关211并联地设置。

具体地，第一电路模块中还可以设置保险丝214，以保证充放电的安全，例如，第一可控功率开关211的一端通过保险丝214间接地电连接至第一电池单元11的正端。第一电路模块中还可以设置电流传感器215，用于检测第一电路模块上的回路电流大小。根据具体需要，第一电路模块还可以设置回流条、线束部件等。

继续如图1所示，电压转换控制电路200还包括对应动力电池组件10的第二电池单元12而设置的第二电路模块，第二电路模块包括第三可控功率开关231和第四可控功率开关236，其中，第三可控功率开关231的两端分别电连接至充电输入端30的正端（+）和第二电池单元12的正端（+），第四可控功率开关236的两端分别电连接至充电输入端30的负端（−）和第二电池单元11的负端（−）。

在第二电路模块中还设置有并联均衡支路，并联均衡支路包括串联地电连接在一起的平衡可控功率开关233 和平衡限流电阻232，并联均衡支路相对第三可控功率开关231并联连接，也就是说，平衡可控功率开关233 和平衡限流电阻232相对第三可控功率开关231并联地设置。

具体地，第二电路模块中还可以设置保险丝234，以保证充放电的安全，例如，第三可控功率开关231的一端通过保险丝234间接地电连接至第二电池单元12的正端。第二电路模块中还可以设置电流传感器235，用于检测第二电路模块上的回路电流大小。根据具体需要，第二电路模块还可以设置回流条、线束部件等。

继续如图1所示，电压转换控制电路200还包括第五可控功率开关220，第五可控功率开关220的两端分别电连接至第一电池单元11的负端（−）和第二电池单元12的正端（+），也即，第五可控功率开关220被布置在第一电路模块和第二电路模块之间。

具体地，第一可控功率开关211、第二可控功率开关216、第三可控功率开关231、第四可控功率开关236和第五可控功率开关220可以但不限于为继电器。

继续如图1所示，电压转换控制装置20还包括控制单元240，控制单元240是一种可以采用软件形式和/或硬件形式来实现的功能实体，控制单元240例如可以处理器、微控制器等实现。具体地，控制单元240可以实现于BMS（电池管理系统）中。电压转换控制电路200中的可控功率开关均可以受控制单元240控制，例如，第一可控功率开关211、第二可控功率开关216、第三可控功率开关231、第四可控功率开关236和第五可控功率开关220的开关动作（例如断开和闭合）可以受控制单元240控制。控制单元240可以与充电输入端30耦接，从而，可以从充电输入端30获知其所接合的外部充电设备的充电电压信息，特别是充电电压大小。

示例地，在充电输入端30接合上充电电压等于400V的充电桩时，控制单元240可以接收到400V的充电电压信息；在充电输入端30接合上充电电压等于800V的充电桩时，控制单元240可以接收到800V的充电电压信息。

控制单元240可以被配置为：根据充电输入端30所接入的充电电压大小来控制第一可控功率开关211、第二可控功率开关216、第三可控功率开关231、第四可控功率开关236和第五可控功率开关220的开关动作，以实现所述第一电池单元11和第二电池单元12 在并联形式和串联形式之间可转换地进行充电输入。

图2所示为控制图1所示的电压转换控制装置进行400V充电过程的示意图，其中示出了电压转换控制装置在充电过程的等效电路图；图3所示为控制图1所示的电压转换控制装置进行800V充电过程的示意图，其中示出了电压转换控制装置在充电过程的等效电路图。以下结合图1至图3示例说明电压转换控制装置20的控制方法，并同时说明其工作原理。

假设充电输入端30是接合上充电电压等于400V的充电桩，电压转换控制装置20需要切换为并联形式进行充电输入，从而兼容外部的充电设备。

如图2中（a）所示，在一实施例中，控制单元240控制第五可控功率开关220断开，还控制第一可控功率开关211断开、第三可控功率开关（231）和第四可控功率开关236断开，控制预充可控功率开关213和第二可控功率开关216闭合，从而可以进行电动汽车上的电容的预充电过程。预充电过程的电流走向参见图2中（a）的等效电路中的虚线箭头。

在预充电预定时间后，如图2中（b）所示，控制预充可控功率开关213和第三可控功率开关231断开、并控制第一可控功率开关211、平衡可控功率开关233和第四可控功率开关236闭合，进行第一电池单元11和第二电池单元12之间的并联电压均衡过程，从而在充电之前实现第一电池单元11和第二电池单元12之间的电压均衡。电压均衡过程中的电流走向是不确定的，其与第一电池单元11和第二电池单元12的当前电压大小有关。

因此，通过平衡可控功率开关233以及其并联电压均衡过程，可以对两部分电池（第一电池单元11和第二电池单元12）的充电情况进行平衡，可以解决因两部分电池充电情况不同而对电池及整车续航里程的不良影响，减少对动力电池的能量和可靠性的影响。

在电压均衡过程后，如图2中（c）所示，控制平衡可控功率开关233断开、控制所述第三可控功率开关231闭合，此时，第一电路模块以及其电连接的第一电池单元11、第二电路模块以及其电连接的第二电池单元21均相对充电输入端30并联连接，从而实现第一电池单元11和第二电池单元12以并联形式进行400V的充电输入。充电输入过程的电流走向参见图2中（c）的等效电路中的虚线箭头。

因此，在接合上充电电压等于400V的充电桩时，本实用新型一实施例电动汽车是可以通过电压转换控制装置20实现对该外部充电桩兼容，即使该电动汽车是800V电压平台的电动汽车。

假设充电输入端30是接合上充电电压等于800V的充电桩，电压转换控制装置20需要切换为串联形式进行充电输入，从而兼容外部的充电设备。

如图3中（a）所示，控制第一可控功率开关211、第二可控功率开关216、第三可控功率开关231断开、控制预充可控功率开关213、第五可控功率开关220和第四可控功率开关236闭合，进行电动汽车上的电容的预充电过程，从而可以进行电动汽车上的电容的预充电过程。预充电过程的电流走向参见图3中（a）的等效电路中的虚线箭头。

在预充电预定时间后，如图3中（b）所示，控制预充可控功率开关213断开、控制第一可控功率开关211闭合，此时，第一电路模块以及其电连接的第一电池单元11、第二电路模块以及其电连接的第二电池单元21均相对充电输入端30串联连接，从而实现第一电池单元11和第二电池单元12以串联形式进行800V的充电输入；并且对于每个电池单元来说，其均是以约400V进行充电过程的。充电输入过程的电流走向参见图3中（b）的等效电路中的虚线箭头。

因此，在接合上充电电压等于800V的充电桩时，本实用新型一实施例电动汽车是可以通过电压转换控制装置20实现对该外部充电桩兼容，即使该电动汽车是400V电压平台的电动汽车。

以上示例的电压转换控制装置20及其控制方法可以自动实现电压平台的电动汽车能够兼容不同充电电压的外部充电设备，特别可以有效解决800V电压平台的电动汽车充电需求和现有主流充电资源的不兼容和不平衡问题，并且实现简单、成本低。

图4所示为按照本实用新型又一实施例的动力电池的电压转换控制装置的结构示意图。

如图4所示，电压转换控制装置40包括电压转换控制电路200，其被布置在本实用新型一实施例的电动汽车的动力电池组件10与放电输出端50之间，放电输出端50例如可以是能够与例如电机等部件接合的放电接口等，放电输出端50例如能够从VCU（整车控制单元）等获取当前的电机等部件的标准工作电压大小或电动汽车的电压平台大小等作为放电电压信息。

在一实施例中，电压转换控制电路200包括对应动力电池组件10的第一电池单元11而设置的第一电路模块，第一电路模块包括第一可控功率开关211和第二可控功率开关216，其中，第一可控功率开关211的两端分别电连接至放电输出端50的正端（+）和第一电池单元11的正端（+），第二可控功率开关216的两端分别电连接至放电输出端50的负端（−）和第一电池单元11的负端（−）。

第一电路模块中还可以设置有预充电支路，预充电支路包括串联地电连接在一起的预充可控功率开关213 和预充限流电阻212，预充电支路相对第一可控功率开关211并联连接，也就是说，预充可控功率开关213 和预充限流电阻212相对第一可控功率开关211并联地设置。

具体地，第一电路模块中还可以设置保险丝214，以保证充放电的安全，例如，第一可控功率开关211的一端通过保险丝214间接地电连接至第一电池单元11的正端。第一电路模块中还可以设置电流传感器215，用于检测第一电路模块上的回路电流大小。根据具体需要，第一电路模块还可以设置回流条、线束部件等。

继续如图4所示，电压转换控制电路200还包括对应动力电池组件10的第二电池单元12而设置的第二电路模块，第二电路模块包括第三可控功率开关231和第四可控功率开关236，其中，第三可控功率开关231的两端分别电连接至放电输出端50的正端（+）和第二电池单元12的正端（+），第四可控功率开关236的两端分别电连接至放电输出端50的负端（−）和第二电池单元11的负端（−）。

具体地，第二电路模块中还可以设置保险丝234，以保证充放电的安全，例如，第三可控功率开关231的一端通过保险丝234间接地电连接至第二电池单元12的正端。第二电路模块中还可以设置电流传感器235，用于检测第二电路模块上的回路电流大小。根据具体需要，第二电路模块还可以设置回流条、线束部件等。

继续如图4所示，电压转换控制电路200还包括第五可控功率开关220，第五可控功率开关220的两端分别电连接至第一电池单元11的负端（−）和第二电池单元12的正端（+），也即，第五可控功率开关220被布置在第一电路模块和第二电路模块之间。

具体地，第一可控功率开关211、第二可控功率开关216、第三可控功率开关231、第四可控功率开关236和第五可控功率开关220可以但不限于为继电器。

继续如图4所示，电压转换控制装置40还包括控制单元440，控制单元440是一种可以采用软件形式和/或硬件形式来实现的功能实体，控制单元440例如可以处理器、微控制器等实现。具体地，控制单元440可以实现于BMS（电池管理系统）中。电压转换控制电路200中的可控功率开关均可以受控制单元440控制，例如，第一可控功率开关211、第二可控功率开关216、第三可控功率开关231、第四可控功率开关236和第五可控功率开关220的开关动作（例如断开和闭合）可以受控制单元440控制。控制单元440可以与放电输出端50、VCU等耦接，从而，可以从获取放电输出端50所需求输出的放电电压大小。

示例地，在放电输出端50需要对400V电压平台的电动汽车的用电部件（例如电机）等进行放电时，控制单元440可以接收到400V的放电电压信息；在放电输出端50需要对800V电压平台的电动汽车的用电部件（例如电机）等进行放电时，控制单元440可以接收到800V的放电电压信息。

控制单元440可以被配置为：根据放电输出端50所接入的放电电压大小来控制第一可控功率开关211、第二可控功率开关216、第三可控功率开关231、第四可控功率开关236和第五可控功率开关220的开关动作，以实现所述第一电池单元11和第二电池单元12 在并联形式和串联形式之间可转换地进行放电输出。

在一实施例中，继续如图4所示，电压转换控制装置40还可以实现根据电池单元的故障信息来选择相应的电池单元进行放电操作。控制单元440能够获取每个电池单元的故障信息，控制单元440还被配置为根据第一电池单元11和第二电池单元12的故障信息来控制第一可控功率开关211、第二可控功率开关216、第三可控功率开关231、第四可控功率开关236和第五可控功率开关220的开关动作，以实现选择所述第一电池单元11、第二电池单元12的至少一个（例如将具有故障的电池单元排除在放电输出中）进行放电输出。

以下结合图4至图7示例说明电压转换控制装置40的控制方法，并同时说明其工作原理。

图5所示为控制图4所示的电压转换控制装置进行800V放电过程的示意图，其中示出了电压转换控制装置在放电过程的等效电路图。

如图5所示，假设电压转换控制装置40所耦接的放电输出端50要求为800V电压平台上的电机等输出800V的电压，响应于该要求进行以下操作。

在一实施例中，首先控制第一可控功率开关211、第二可控功率开关216、第三可控功率开关231断开，控制预充可控功率开关213、所述第五可控功率开关220和第四可控功率开关236闭合，进行电动汽车上的电容的预充电过程。

然后，如图5所示，控制预充可控功率开关213断开、控制所述第一可控功率开关211闭合，以串联形式进行800V的放电输出；此时，第一电路模块以及其电连接的第一电池单元11、第二电路模块以及其电连接的第二电池单元21均相对放电输出端50串联连接，从而实现第一电池单元11和第二电池单元12以串联形式进行800V的放电输出；并且对于每个电池单元来说，其均是以约400V进行放电过程的。放电输出过程的电流走向参见图5的等效电路中的虚线箭头。图6所示为控制图4所示的电压转换控制装置进行400V放电过程的示意图，其中示出了电压转换控制装置在放电过程的等效电路图。

如图6所示，假设电压转换控制装置40所耦接的放电输出端50要求为400V电压平台上的电机等输出400V的电压，响应于该要求进行以下操作。

首先控制第一可控功率开关211、第五可控功率开关220、第三可控功率开关231和第四可控功率开关236断开，控制预充可控功率开关213和第二可控功率开关216闭合，进行所述电动汽车上的电容的预充电过程。

进一步，如图6所示，控制预充可控功率开关213断开、控制第一可控功率开关211、第三可控功率开关231和第四可控功率开关236闭合，以并联形式进行等于所述标准电压的放电输出。此时，第一电路模块以及其电连接的第一电池单元11、第二电路模块以及其电连接的第二电池单元21均相对放电输出端50并联连接，从而实现第一电池单元11和第二电池单元12以并联形式进行400V的放电输出；并且对于每个电池单元来说，其均是以约400V进行放电过程的。放电输出过程的电流走向参见图6的等效电路中的虚线箭头。

请注意，在图6所示的过程中，第五可控功率开关220保持断开。

以上示例的电压转换控制装置40及其控制方法可以自动实现动力电池组件10兼容不同电压平台的电动汽车，能够根据例如系统设定、电机电压需求等自动对外输出不同大小的电压。并且实现简单、成本低。

图7所示为控制图4所示的电压转换控制装置进行400V放电过程的示意图，其中示出了电压转换控制装置在放电过程的等效电路图。

在第一电池单元11和第二电池单元12的其中一个发生故障时，如图7所示，假设BMS获知第二电池单元12发生故障，可以控制第五可控功率开关220断开，并控制对应发生故障的控制对应发生故障的第二电池单元12的第二电路模块中的第三可控功率开关231和所述第四可控功率开关236断开，放电输出过程的电流走向参见图7的等效电路中的虚线箭头。这样，第二电池单元12将被排除在外进行电压输出，可以对有故障的电池单元进行有效保护。

将理解，在第一电池单元11发生故障时，可以同样进行类似操作。

需要说明的是，由于第一电池单元11和第二电池单元12可以完全相同的部件，以上实施例中针对第一电池单元11的布置（例如第一电路模块）和操作可以对调地应用于第二电池单元12，针对第二电池单元12的布置（例如第二电路模块）和操作可以对调地应用于第一电池单元11。

以上例子主要说明了本实用新型的电压转换控制装置以及各种控制方法。尽管只对其中一些本实用新型的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本实用新型可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施，例如，将预充电支路与第二可控功率开关216并联设置，将并联均衡支路与第四可控功率开关236并联设置，等等。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本实用新型精神及范围的情况下，本实用新型可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (11)

1.一种动力电池的电压转换控制装置（20，40），其特征在于，所述电压转换控制装置（20，40）包括控制单元（240,440）和布置在电动汽车的动力电池组件（10）与充电输入端（30）/放电输出端（50）之间的电压转换控制电路（200）；

其中，所述电压转换控制电路（200）包括：

对应所述动力电池组件（10）的第一电池单元（11）而设置的包括第一可控功率开关（211）和第二可控功率开关（216）的第一电路模块，其中，所述第一可控功率开关（211）的两端分别电连接至充电输入端（30）/放电输出端（50）的第一端（+）和第一电池单元（11）的第一端（+），所述第二可控功率开关（216）的两端分别电连接至充电输入端（30）/放电输出端（50）的第二端（−）和第一电池单元（11）的第二端（−）；

对应所述动力电池组件（10）的第二电池单元（12）而设置的包括第三可控功率开关（231）和第四可控功率开关（236）的第二电路模块，其中，所述第三可控功率开关（231）的两端分别电连接至充电输入端（30）/放电输出端（50）的第一端（+）和第二电池单元（12）的第一端（+），所述第四可控功率开关（236）的两端分别电连接至充电输入端（30）/放电输出端（50）的第二端（−）和第二电池单元（12）的第二端（−），所述第一电池单元（11）和第二电池单元（12）具有相同的标准电压；以及

第五可控功率开关（220），其两端分别电连接至第一电池单元（11）的第二端（−）和第二电池单元（12）的第一端（+）；

其中，所述控制单元（240,440）用于根据所述充电输入端（30）所接入的充电电压大小/所述放电输出端（50）所需求输出的放电电压大小来控制所述第一可控功率开关（211）、第二可控功率开关（216）、第三可控功率开关（231）、第四可控功率开关（236）和第五可控功率开关（220）的开关动作，以实现所述第一电池单元（11）和第二电池单元（12）在并联形式和串联形式之间可转换地进行充电输入/放电输出。

2.如权利要求1所述的电压转换控制装置（20，40），其特征在于，在所述第一电路模块中还设置有预充电支路，所述预充电支路包括串联地电连接在一起的预充可控功率开关（213）和预充限流电阻（212），所述预充电支路相对所述第一可控功率开关（211）并联连接。

3.如权利要求1所述的电压转换控制装置（20，40），其特征在于，在所述第二电路模块中还设置有并联均衡支路，所述并联均衡支路包括串联地电连接在一起的平衡可控功率开关（233）和平衡限流电阻（232），所述并联均衡支路相对所述第三可控功率开关（231）并联连接。

4.如权利要求1所述的电压转换控制装置（20，40），其特征在于，在所述充电电压/放大电压的大小等于所述标准电压时，所述控制单元（240,440）控制所述第五可控功率开关（220）断开、并控制所述第一可控功率开关（211）、第二可控功率开关（216）、第三可控功率开关（231）和第四可控功率开关（236）闭合，以实现所述第一电池单元（11）和第二电池单元（12）以并联形式进行等于所述标准电压的充电输入/放电输出。

5.如权利要求1所述的电压转换控制装置（20，40），其特征在于，在所述充电电压/放大电压的大小2倍于所述标准电压时，所述控制单元（240,440）控制所述第五可控功率开关（220）闭合、并控制所述第一可控功率开关（211）和第四可控功率开关（236）闭合、第二可控功率开关（216）和第三可控功率开关（231）断开，以实现所述第一电池单元（11）和第二电池单元（12）以串联形式进行等于2倍于所述标准电压的充电输入/放电输出。

6.如权利要求2所述的电压转换控制装置（20，40），其特征在于，在进行所述充电输入之前，所述控制单元（240,440）控制所述第一可控功率开关（211）和第三可控功率开关（231）断开、控制所述预充可控功率开关（213）闭合以进行所述电动汽车上的电容的预充电过程。

7.如权利要求3所述的电压转换控制装置（20，40），其特征在于，在以并联形式进行所述充电输入之前，所述控制单元（240,440）控制所述第五可控功率开关（220）和第三可控功率开关（231）断开、并控制所述第一可控功率开关（211）、第二可控功率开关（216）、平衡可控功率开关（233）和第四可控功率开关（236）闭合以进行所述第一电池单元（11）和第二电池单元（12）之间的并联电压均衡过程。

8.如权利要求1所述的电压转换控制装置（20，40），其特征在于，所述控制单元（240,440）还被配置为根据第一电池单元（11）和第二电池单元（12）的故障信息来控制所述第一可控功率开关（211）、第二可控功率开关（216）、第三可控功率开关（231）、第四可控功率开关（236）和第五可控功率开关（220）的开关动作，以实现选择所述第一电池单元（11）、第二电池单元（12）的至少一个进行放电输出。

9.如权利要求8所述的电压转换控制装置（20，40），其特征在于，在所述第一电池单元（11）和第二电池单元（12）的其中一个发生故障时，所述控制单元（240,440）控制所述第五可控功率开关（220）断开，并控制对应发生故障的所述第一电池单元（11）的第一电路模块中的所述第一可控功率开关（211）和所述第二可控功率开关（216）断开、或控制对应发生故障的所述第二电池单元（12）的第二电路模块中的所述第三可控功率开关（231）和所述第四可控功率开关（236）断开。

10.如权利要求1所述的电压转换控制装置（20，40），其特征在于，所述第一可控功率开关（211）、第二可控功率开关（216）、第三可控功率开关（231）、第四可控功率开关（236）和第五可控功率开关（220）为继电器。

11.一种电动汽车，其特征在于，包括：

动力电池组件（10）；

充电输入端（30）/放电输出端（50）；以及

如权利要求1至10中任一项所述的电压转换控制装置（20，40）。