CN214412580U - 一种电源变换器 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种电源变换器，涉及汽车领域，可以应用于各类电动汽车，该电源变换器包括：一个输入接口、多个电源模块和多个输出接口，多个电源模块包括：高压双向直流模块、低压直流模块、双向交流模块和工业电模块；该多个电源模块的输入端均与输入接口电连接，输入接口与车辆的电池包电连接；该多个电源模块的输出端之间相互独立，该多个电源模块的输出端与多个输出接口一一电连接，输出接口与车辆之外的供电装置或充电装置电连接。本申请实施例所提供的电源变换器能够兼具多种电源模块的功能，可以提供多种类型的电能，也可以获取多种类型的电能，因此应用范围更广，无论充电还是供电都更加方便。

Description

一种电源变换器
技术领域
本申请涉及汽车领域，更为具体的，涉及一种电源变换器。
背景技术
随着新能源汽车的发展和规模化使用，应用于新能源汽车的电源变换器技术成为推广新能源汽车应用的关键技术之一。目前，电动汽车的电源变换器主要分为双向交流(alternating current，AC)车载充电机(on-board charger，OBC)、高压直流(directcurrent， DC)快充模块、低压直流供电模块等，然而现有的解决方案都是每个电源变换器只包括一种电源模块，加之同一辆车上往往只装载一个电源变换器，所以同一辆电动汽车往往只能接收或提供一种电能。例如当只支持220V交流电的电动汽车A需要充电时，就只能寻找连接了电网的充电桩或者可以提供220V交流电且具备充电功能的其他电动汽车。进一步假设此时该电动汽车经过一个可以提供100V直流电的充电桩，却因为不支持而无法充电。又例如假设某一电动汽车可以作为移动充电桩使用，也就是说，可以为其它电动汽车充电，但由于其职能支持低压直流电，则就导致即使有需要充电的电动汽车出现，该电动汽车也无法为对方提供电能。简而言之，现有方案中的电源变换器适用范围过窄，导致电动汽车无法充电或者供电都不方便及时。
因此，如何扩大电源变换器的适用范围是亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本申请提供一种电源变换器，能够扩大电源变换器的适用范围。
第一方面，提供了一种电源变换器，包括：一个输入接口、多个电源模块和多个输出接口，多个电源模块包括：高压双向直流模块、低压直流模块、双向交流模块、工业电模块；该多个电源模块的输入端均与输入接口电连接，输入接口与车辆的电池包电连接；该多个电源模块的输出端之间相互独立，该多个电源模块的输出端与多个输出接口一一电连接，输出接口与车辆之外的供电装置或充电装置电连接。
在本申请技术方案中，上述电源变换器能够兼具多种电源模块的功能，可以提供多种类型的电能，也可以获取多种类型的电能，因此应用范围更广，无论充电还是供电都更加方便。
当进行供电时，电能从电池包流出，从与电池包相连充电输入端流入电源变换器，从一个或多个输出端流出电源变换器。当进行充电时，电能可以从某一个输出端流入电源变换器，然后从输入端流出电源变换器，流入电池包。
也就是说，输入接口也可以作为输出接口使用，输出接口也可以作为输入接口使用，所谓输入和输出是相对于电源变换器而言，当输入接口作为输出接口使用的时候，也可以将其称之为输出接口，当输出接口作为输入接口使用的时候，也可以将其称之为输入接口。
在一个示例中，高压直流模块可以实现200V至500V的输入电压范围，200V至1000V的输出电压范围。也就是说，输入端可以支持输入的高压直流电的电压范围可以是 200V-500V之间，可以包括边界值，也可以不包括边界值，而输出端可以支持输出的高压直流电的电压可以是200V-1000V之间，同样可以包括边界值，也可不包括边界值。
应理解，由于多个电源模块之间是互相连接，共用一个输入接口，所以输入电压范围可以适用于所有电源模块，二部仅适用于高压直流模块。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，输入接口支持输入电压范围为200V 至500V的直流电。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，高压直流模块的输出端所对应的输出接口支持输出电压范围为200V至1000V的直流电。
低压直流模块的输入端通过与之相连的输入接口与电池包连接，输出端通过与之对应的输出接口与其他需要使用低压直流电驱动才能工作的车载设备或系统，例如车辆中的灯光设备、空调设备、控制设备等等，又例如还可以为控制器提供电能。但应理解，此处说的是可以通过输出接口为控制器提供电能，并不是第三类接口，也就是说，第三类接口与控制器之间传输的是信号，而输出接口是第二类接口，输出接口是可以为控制器提供工作电压或工作电流。
可选地，低压直流例如可以包括常见的48V、24V、12V、5V等等。但应理解可以根据实际需求对低压直流模块120的电路进行设计，且可以只包括一种电压输出，也可以包括多种电压输出，当包括多种电压输出时，低压直流模块120可以包括多个输出端，可以为每个电压值分别设置一个输出端。
但应理解，每个电压值也可以分别设置多个输出端，区别只在于，每个电压值下的输出端之间是等价的，而不同电压值下的输出端之间是相互独立的。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，低压直流模块的输出端所对应的输出接口支持输出以下至少一种电能：48V直流电和12V直流电。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，低压直流模块还包括低压直流降压电路，12V直流电是利用低压直流降压电路将48V电压进行降压得到的。
双向交流模块可以与电网进行电能交互，包括可以从电网获取电能，也可以向电网馈电。也就是说，在供电时，电池包中的电能可以通过输入接口流入双向交流模块，双向交流模块将电能变换为相应的交流电之后，通过输出端所对应的输出接口输出该交流电。例如可以输出220V交流电。在充电时，电网中的220V交流电通过双向交流模块的输出端所对应的输出接口流入双向交流模块，双向交流模块将该交流电变换为直流电之后，该直流电通过输入端所连接的输入接口流入电池包。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，双向交流模块的输出端所对应的输出接口支持输出220V的交流电。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，工业电模块的输出端所对应的输出接口支持输出380V的交流电。
可选地，电源变换器还可以包括电机驱动模块，电机驱动模块可以按照电机驱动电流要求，将电池包中的电能变换为相应的电机动能。也就是说，在供电时，电池包中的电能可以从于输入接口连接的电机驱动模块的输入端流入，电机驱动模块将流入的电能变换为可以支持电机工作的交流电形式，从输出端所对应的输出接口输出给电机，从而驱动电机运转。
需要说明的是，在一些情况下，电机驱动模块可以是独立的，此时相当于电源变换器中包括有一个模块，该模块可以产生驱动电机的电能。在另一些情况下，电机驱动模块也可以是工业电模块的供电过程的一例。也就是说，工业电模块在进行供电时，可以是用来为电机提供电能，此时该工业电模块发挥了电机驱动模块的功能。简而言之，电机驱动模块可以作为独立的供电模块，也可以作为工业电模块的一个子模块。工业电模块在供电过程中可以是为自己所在车辆的电机驱动装置提供电能，也可以是为其他车辆充电，而工业电模块在充电过程中是从其他地方来获取工业电，所以，可以明确看出来，供电过程和充电过程是相互独立进行的。
还应理解，当电机驱动模块为独立的模块的时候，不会影响到工业电模块的功能，工业电模块依然既可以执行充电过程，又可以执行供电过程，只是，电机驱动模块只可以执行供电过程。也就是说，独立的电机驱动模块只能够用于提供驱动电机运行的电能，不能够用于为电池包充电。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，工业电模块的输出端所对应的输出接口支持输出用于驱动电机运行的交流电。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，电源变换器还包括电机驱动模块，电机驱动模块的输出端所对应的输出接口支持输出用于驱动电机运行的交流电。
可选地，高压直流模块在工作时，可以通过控制工作的DC/DC变换器的数量来控制输出的功率大小。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，高压直流模块包括多个隔离型直流转直流DC/DC变换器，多个隔离型DC/DC变换器以级联的方式连接在高压直流模块的输入端和高压直流模块的输出端之间，在相同时间内通电的隔离型DC/DC变换器的数量与高压直流模块的输出端输出的电压值相对应。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，多个隔离型DC/DC变换器中的变压器的原边绕组和副边绕组的线圈匝数相等。
需要说明的是，在本申请实施例中的变压器的原副边的匝比可以设置为相同(即匝比 1：1)也可以设置为不同(即匝比不是1：1)，均能够计算清楚在设置的匝比下电压的变化情况。但如果设置成匝比为1：1，即原副边绕组对称，则更利于保证变压器制作的一致性，且便于运算。
可选地，还可以将双向交流模块和低压直流模块集成在一起，例如可以利用一个三端口变换器实现。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，双向交流模块功能的实现电路与低压直流模块功能的实现电路通过三端口变换器集成在一起，组成双向交流和低压直流的集成模块，其中，三端口变换器包括一个原边绕组和两个副边绕组，原边绕组与输入端连接，两个副边绕组中的一个副边绕组与集成模块中双向交流模块功能的实现电路连接，两个副边绕组中的另一个副边绕组与集成模块中低压直流模块功能的实现电路连接。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，输出接口与车辆之外的供电装置或充电装置电连接，包括：
多个输出接口中的任意一个或多个输出接口与充电装置电连接；或者
高压直流模块的输出端所对应的输出接口、双向交流模块的输出端所对应的输出接口或工业电模块的输出端所对应的输出接口中的任意一个输出接口与充电装置电连接。
附图说明
图1是本申请实施例的电源变换器的示意性结构图。
图2是本申请实施例的电源变换器的内部模块的示意性电路图。
图3是本申请实施例的高压直流模块的示意性电路图。
图4是本申请实施例的部分电源模块的示意性电路图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
图1是本申请实施例的电源变换器的示意性结构图。如图1所示，电源变换器100可以包括一个输入接口、多个电源模块和多个输出接口。其中，该多个电源模块可以包括高压直流模块110、低压直流模块120、双向交流模块130和工业电模块140，还可以包括电机驱动模块。每个电源模块均可以包括一个输出端，这些输出端与上述多个输出接口一一对应电连接，这些输出接口用于从电源变换器100输出电能，且所有模块共用一个输入端，该输入接口用于向电源变换器100输入电能。多个电源模块的输入端均与电源变换器的输入接口电连接。
需要说明的是，为了区分电源模块的端(包括输入端和输出端)和电源变换器的接口(包括输入接口和输出接口)，在图1中将电源模块的端用空心小圆圈表示，将电源变换器的接口用空心小正方形表示。
可选地，如图1所示，高压直流模块110、低压直流模块120、双向交流模块130和工业电模块140的输入端分别为输入端#1-输入端#4，这些输入端均与输入接口连接。
可选地，如图1所示，高压直流模块110、低压直流模块120、双向交流模块130和工业电模块140的输出端分别包括输出端#1-输出端#4，这些输出端均与输出接口#1-输出接口#4一一对应连接。
可选地，低压直流模块120还包括输出端#5，输出端#5与输出接口#5连接。
可选地，电源变换器100还可以通过信号传输端口与控制器160电连接，该控制器160可以是设置在车辆中的用于进行数据或信号处理的装置。控制器160可以与电源变换器100进行信息交互。控制器160可以生成一些用于控制电源变换器100工作的指令，例如可以用于控制电源变换器100的启动和停止，还可以用于控制电源变换器100在进行高压直流供电或充电时的操作等等。但应理解，利用电源控制器160来控制电源变换器100 工作只是一个示例，也可以设置为电源变换器100可以自行控制工作，例如根据输入端和输出端的连接情况自行生成电通路，进行供电或充电。
但应理解，控制器160不是本申请电源变换器的组成部分，且不是本申请电源变换器必须连接的设备。
可选地，电源变换器100可以通过输入接口与电池包150电连接，该电池包150可以是设置在车辆中的用于储存电能的装置，电池包150可以包括常见的蓄电池，例如锂电池、电解电池等等，蓄电池中的电源来源还可以是新能源类的光伏、风电或燃料中的任意一种，电池包中也可以包括多种电池。但应理解，在本申请中对于电池包150中电池的数量不存在限定，也就是说，电池包150可以包括一个或多个电池。
可选地，电源变换器100可以通过输出接口与充电装置或供电装置电连接，电源变换器100通过多个输出接口与充电装置或供电装置进行电能交互。
当进行供电时，电能从电池包150流出，从与电池包150相连充电输入端流入电源变换器100，从一个或多个输出端流出电源变换器100。当进行充电时，电能可以从某一个输出端流入电源变换器100，然后从输入端流出电源变换器100，流入电池包150。
也就是说，输入接口也可以作为输出接口使用，输出接口也可以作为输入接口使用，所谓输入和输出是相对于电源变换器100而言，当输入接口作为输出接口使用的时候，也可以将其称之为输出接口，当输出接口作为输入接口使用的时候，也可以将其称之为输入接口。相当于电源变换器100有多个接口，其中一个接口是不同模块共用的接口(对应于上文所述一个输入接口)，也就是所有电源模块的输入端都连接到输入接口，如图1中左侧与电池包相连的“输入接口”，可以称之为第一类接口；另外的不同模块分别独立的接口(对应于上文所述多个输出接口)，如图1中右侧所示的“输出接口#1”至“输出接口#5”，可以称之为第二类接口，电流可以从第一类接口流向第二类接口，也可以从第二类接口流向第一类接口，只是当从第一类接口流向第二类接口时，可以支持多个第二类接口同时输出电能，当从第二类接口流向第一类接口时，只能是从多个第二类接口中的某一个接口(即任意一个接口)输入电能。
可选地，高压直流模块110、低压直流模块120、双向交流充电模块130和工业电模块140之间并联，且每个模块的输入端均与输入接口连接，每个模块的输出端分别连接输出接口。也就是说，每个模块包括至少一个输出端。例如图1所示，高压直流模块110包括输出端#1，低压直流模块120包括输出端#2和输出端#5，双向交流模块130包括输出端#3，工业电模块140包括输出端#4。
应理解，在某些特定电压需求较大的时候，也可以为一个模块设置多个输出端，同一个模块的多个输出端完全等价，可以在供电时同时适用，也可以在充电时择一使用。例如假设车上很多地方涉及12V伏特(volt，V)的低压直流电，就可以设置多个12V的输出端，当进行供电时，这多个12V的输出端可以同时输出12V直流电，当进行充电时，从这多个12V的输出端中选择任意一个与之对应的输出接口输入12V直流电。
高压直流模块110可以理解为车辆中可以提供较高电压的直流电的模块，高压直流模块110可以通过输入端与输入接口连接，再通过输入接口与电池包150电连接，高压直流模块110用于从电池包获取直流电(对应于供电过程)或者向电池包150输送高压直流电(对应于充电过程)。
也就是说，高压直流模块110既可以用于供电，又可以用于充电，因此可以看作是高压直流模块110既可以作为高压直流充电模块使用，又可以作为高压直流供电模块使用。
可选地，高压直流模块110可以包括一个输出端，该输出端可以通过对应的输出接口 (例如图1所示输出接口#1)与需要进行供电的其他模块进行连接；还可通过对应的输出接口(例如图1所示输出接口#1)与其它电动汽车的高压直流模块的输出端相连，为该其它电动汽车充电。
在一个示例中，高压直流模块110可以实现200V至500V的输入电压范围，200V至1000V的输出电压范围。也就是说，输入端可以支持输入的高压直流电的电压范围可以是200V-500V之间，可以包括边界值，也可以不包括边界值，而输出端可以支持输出的高压直流电的电压可以是200V-1000V之间，同样可以包括边界值，也可不包括边界值。
应理解，由于多个电源模块之间是互相连接，共用一个输入接口，所以输入电压范围可以适用于所有电源模块，二部仅适用于高压直流模块。
可选地，高压直流模块110可以包括多个隔离型直流变换器(direct current/direct current，DC/DC)，也就是说，每个隔离型直流变换器均为一端输入直流电，另一端输出直流电，只是输入的直流电与输出的直流电可以电压相同也可以电压不同。
可选地，隔离型直流变换器可以包括双有源全桥(dual active bridge，DAB)电路、 LLC谐振电路、移相全桥电路。
需要说明的是，双有源全桥也可以称之为双有源桥、双主动桥、双主动全桥，它们的含义是等价的。DC/DC也可以写作DCDC或DC-DC等等，它们的含义也是等价的。因此，隔离型直流变换器也可以有其他名称，例如可以称之为双有源全桥隔离型DCDC变换器、双主动全桥隔离型DC-DC变换器，也可以省略双有源全桥等等，不再一一列举。
还需说明的是，LLC中的L表示电感，C表示电容，所以，LLC谐振电路是指两个电感和一个电容组成的振荡电路，这是所有电路领域所通用的表达方式。移相全桥电路可以实现相位变化，任何可以实现移相功能的全桥电路均可以应用，不存在限定。
低压直流模块120的输入端通过与之相连的输入接口与电池包150连接，输出端通过与之对应的输出接口与其他需要使用低压直流电驱动才能工作的车载设备或系统，例如车辆中的灯光设备、空调设备、控制设备等等，又例如还可以为控制器160提供电能。但应理解，此处说的是可以通过输出接口为控制器160提供电能，并不是第三类接口，也就是说，第三类接口与控制器160之间传输的是信号，而输出接口是第二类接口，输出接口是可以为控制器160提供工作电压或工作电流。
可选地，低压直流例如可以包括常见的48V、24V、12V、5V等等。但应理解可以根据实际需求对低压直流模块120的电路进行设计，且可以只包括一种电压输出，也可以包括多种电压输出，当包括多种电压输出时，低压直流模块120可以包括多个输出端，可以为每个电压值分别设置一个输出端。
但应理解，每个电压值也可以分别设置多个输出端，区别只在于，每个电压值下的输出端之间是等价的，而不同电压值下的输出端之间是相互独立的。
还需说明的是，以上主要说明了，在供电时，电池包150中的电能可以通过输入接口流入低压直流模块120，低压直流模块120将电能变换为相应的低压直流电之后，通过每个电压值的输出端所对应的输出接口(例如图1所示输出接口#2和/或输出接口#5)输出。但是也可以在充电时，电能从低压直流模块120的任意一个输出端所对应的输出接口(例如图1所示输出接口#2或输出接口#5)流入，经过变换后，从输入接口流入电池包150。但由于电动汽车需要的电能的量较大，利用低压直流充电非常的缓慢，所以这虽然是一种可以实现充电的方案，但实际中一般不会采用这种方式给电动汽车充电。
也就是说，低压直流模块120既可以用于供电，又可以用于充电，因此可以看作是低压直流模块120既可以作为低压直流充电模块使用，又可以作为低压直流供电模块使用。但是，由于低压充电过于缓慢，所以充电功能不常用，主要作为低压直流供电模块使用。
双向交流模块130可以与电网进行电能交互，包括可以从电网获取电能，也可以向电网馈电。也就是说，在供电时，电池包150中的电能可以通过输入接口流入双向交流模块130，双向交流模块130将电能变换为相应的交流电之后，通过输出端所对应的输出接口(例如图1所示输出接口#3)输出该交流电。例如可以输出220V交流电。在充电时，电网中的220V交流电通过双向交流模块130的输出端所对应的输出接口(例如图1所示输出接口#3)流入双向交流模块130，双向交流模块130将该交流电变换为直流电之后，该直流电通过输入端所连接的输入接口流入电池包150。
双向交流模块130可以为双向车载充电机(on-board charger，OBC)。双向交流模块 130能够与电网进行电能交互，实现电能在电网和电动汽车之间流动。
可选地，还可以通过控制器160的控制，来使得双向交流模块130可以在电网负荷较大时，向电网馈电；在电网负荷较小时，从电网获取电能，为电池包150充电，从而通过控制器实现智能调度。
在实际场景中，电网一般可以提供工频为50赫兹(hertz，Hz)、电压为220V的交流电，当电网负荷变化时，可能会带来工频和电压的变化，因此可以通过监测工频和电压的变化来判断电网的目前负荷情况。当工频小于50Hz或电压大于220V时，认为电网负荷较高(负荷较大)，当工频大于50Hz或电压小于220V时，认为电网负荷较低(负荷较小)。
可选地，还可以将双向交流模块130和低压直流模块120集成在一起，例如可以利用一个三端口变换器实现。例如，双向交流模块功能的实现电路与低压直流模块功能的实现电路可以通过三端口变换器集成在一起，组成双向交流和低压直流的集成模块，其中，三端口变换器包括一个原边绕组和两个副边绕组，原边绕组与输入端连接，两个副边绕组中的一个副边绕组与集成模块中双向交流模块功能的实现电路连接，两个副边绕组中的另一个副边绕组与集成模块中低压直流模块功能的实现电路连接。
工业电模块140可以将电池包150中的电能变换为工业电进行输出，也可以将获取的工业电变换为电池包150中的电能。在供电时，电池包150中的电能通过输入端所连接的输入接口流入工业电模块140，工业电模块140将其变换为工业电，从输出端所对应的输出接口(例如图1所示输出接口#4)进行输出。在充电时，工业电形式的电能从工业电模块140的输出端所对应的输出接口(例如图1所示输出接口#4)流入，工业电模块140将其变换为可以存储的直流电能，通过输入端所连接的输入接口流入电池包150中。
常见的工业电是三相交流电，等效电压为380V，适合给电动汽车进行快速充电。
可选地，电源变换器100还可以包括电机驱动模块，电机驱动模块可以按照电机驱动电流要求，将电池包150中的电能变换为相应的电机动能。也就是说，在供电时，电池包150中的电能可以从于输入接口连接的电机驱动模块的输入端流入，电机驱动模块将流入的电能变换为可以支持电机工作的交流电形式，从输出端所对应的输出接口输出给电机，从而驱动电机运转。
需要说明的是，在一些情况下，电机驱动模块可以是独立的，此时相当于电源变换器中包括有一个模块，该模块可以产生驱动电机的电能。在另一些情况下，电机驱动模块也可以是工业电模块140的供电过程的一例。也就是说，工业电模块140在进行供电时，可以是用来为电机提供电能，此时该工业电模块140发挥了电机驱动模块的功能。简而言之，电机驱动模块可以作为独立的供电模块，也可以作为工业电模块140的一个子模块。工业电模块140在供电过程中可以是为自己所在车辆的电机驱动装置提供电能，也可以是为其他车辆充电，而工业电模块140在充电过程中是从其他地方来获取工业电，所以，可以明确看出来，供电过程和充电过程是相互独立进行的。
还应理解，当电机驱动模块为独立的模块的时候，不会影响到工业电模块140的功能，工业电模块140依然既可以执行充电过程，又可以执行供电过程，只是，电机驱动模块只可以执行供电过程。也就是说，独立的电机驱动模块只能够用于提供驱动电机运行的电能，不能够用于为电池包充电。
本申请实施例所提供的电源变换器能够兼具多种电源模块的功能，可以提供多种类型的电能，也可以获取多种类型的电能，因此应用范围更广，无论充电还是供电都更加方便。
此外，输入接口是共用的，使得接线更加简洁，线束少。输入接口与输出接口可以互换，使得可以同时兼具供电功能和充电功能。
为了解决现有技术中的电源变换器适用范围过窄的技术问题，一种可能的解决方案是，可以在同一辆电动汽车上装载多个多种类型的电源变换器，但如此众多的独立的电源变换器会造成整车布置困难、线束较多且杂乱、累计成本较高等问题。而申请实施例所提供的电源变换器在获得了比现有技术中独立的电源变换器更广的适用范围以外，还避免了该假设的解决方案中存在的整车布置困难、线束较多且杂乱等问题，使用更加方便。
图2是本申请实施例的电源变换器的内部模块的示意性连接图。如图2所示，A、B分别表示输入接口的两个端，也就是说，A、B两个端分别连接电池包的两极(正极和负极)。高压直流模块的输入端A1B1、双向交流和低压直流的集成模块的输入端A2B2、工业电模块/电机驱动模块的输入端A3B3分别对应连接，如图2所示。
在高压直流模块中，在电通路A1C和电通路B1D之间以级联的方式连接有多个隔离型DC/DC变换器。CD为高压直流模块的输出端，在一个例子中，输入端A1B1的电压范围可以为200V-500V，输出端CD的电压范围可以为200V-1000V。但应理解，在本申请中，输入端的电压范围是由电池包决定的，也就是说，取决于电动汽车中的电池包的电压范围，因此上述例子并不是唯一的，而输出端的电压范围则是由输入端的电压范围和多个隔离型DC/DC变换器共同决定的。且在本申请实施例中，高压直流模块的输入端的电压可以大于、等于或小于输出端的电压，并不存在限制。
如上所述，高压直流模块中包括多个隔离型直流变换器，多个隔离型直流变换器之间以级联的方式连接。高压直流模块的输入端(即图2中左侧的A1B1端)与输入接口AB 连接，高压直流模块的输出端(即图2中右侧的CD端)与电源变换器的多个输出接口中的任意一个连接，输入端和输出端之间(也就是高压直流模块内部)级联了多个隔离型直流变换器。
可以通过控制启用的隔离型DC/DC变换器的数量来控制输出端所输出的电流大小或功率。也就是说，在相同时间内通电的(处于工作状态的)隔离型DC/DC变换器的数量与高压直流模块的输出端输出的电压值相对应。例如，当负荷较小时，可以启用单个隔离型DC/DC变换器，当负荷增大，则适当增加隔离型DC/DC变换器的数量。具体如何增加或减少启用的数量可以控制器进行控制，也就是说，可以在控制器中设置相应算法，使得控制器可以根据符合情况决定需要启用的隔离型DC/DC变换器数量，并指示高压直流模块的工作。换而言之，高压直流模块可以根据控制器的指示信息启用一个或多个隔离型 DC/DC变换器，从而适应负荷的大小变化。但应理解，具体启用哪一个或多个隔离型 DC/DC变换器，不存在限定，即不存在选择次序的限定。
图2中的双向交流模块和低压直流模块是集成在一起的，可以称之为双向交流和低压直流的集成模块。该集成模块的输入端为A2B2，集成模块的输出端有三个，分别为EF端、GH端、JK端，其中EF端为双向交流部分的输出端，GH端和JK端均为低压直流部分的输出端，且GH端输出的是48V直流电，JK端输出的是12V直流电。该集成模块中包括一个DC/AC变换器和两个DC/DC变换器，可以称之为三端口变换器，可以看作是将双向交流模块和低压直流模块通过三端口变换器集成在一起。三端口变换器的变压器包括一个原边绕组和两个副边绕组以及磁芯，如图2所示的中间两条平行窄竖线表示变压器的磁芯，磁芯左侧线圈为原边绕组，磁芯右侧两个线圈为两个副边绕组，原边绕组通过DC/DC 变换器与输入端A1B1连接，两个副边绕组分别连接DC/AC变换器和DC/DC变换器。
DC/AC变换器可以将直流电转换为交流电，AC/DC变换器可以将交流电转换为直流电，因此，在图2中是先将从AB端输入的直流电转换为电压发生了变化的直流电，通常情况下为电压下降之后的直流电，例如假设电池包输出的是200V-500V的直流电压，则可以进行一次降压，转换为电压降低了的直流电，再将转换后的直流电分两路分别转换为交流电和其他电压的直流电，最后输出。如图2中所示，从DC/AC变换器输出交流电，交流电的输出接口的端口在图中用EF表示。从右侧的DC/DC变换器输出直流电，该直流电的输出接口的端口在图中用GH表示。GH端口后面还可以连接直流降压电路从而得到更低电压的直流电，例如图2中从JK端口输出的直流电。
可选地，该集成模块的低压直流部分还可以包括一个电压直流降压电路，例如BUCK 电路，该BUCK电路可以将低压直流电转换为更低电压的直流电。
例如，从EF输出的可以是220V交流电，从GH端输出的可以是48V直流电，从JK 端输出的可以是12V的直流电。又例如，从GH端输出的还可以是24V直流电。又例如从JK端输出的可以是5V直流电。也就是说，GH端和JK端均可以设置为输出不同类型的低压直流电，包括48V、24V、12V、5V等常见的低压直流电，GH端输出的电压值高于JK端输出的电压值。
应理解，虽然，图2所示提供的是双向交流和低压直流的集成模块，但并不是说各模块之间各自独立就不能实现，在实际的电路实现中，可以将每个电源模块独立，最后通过各自的端口集成，也可以将其中部分模块再次进行集成，而图2即为后者的一个示例，又例如下图4所示则为双向交流模块、低压直流模块和工业电模块这三个模块各自独立的一个示例。
可选地，为了使得每个模块之间工作稳定，还可以在每个模块之前时加入一个PI型滤波器，解决电磁兼容的问题，可以理解为可以加入一些合适的电磁兼容(electromagnetic compatibility，EMC)保护电路。
图2中的工业电模块包括一个DC/AC变换器，该DC/AC变换器可以用于将从A3B3 端输入的直流电转换为交流电，工业电模块在供电过程中，可以将电池包中的电能转换为380V的三相交流电。例如，在供电过程中，可以作为电机驱动模块使用，将来自于电池包的电能转换为供电机工作的交流电。又例如，在供电过程中，还可以为其他车辆进行充电。在充电过程中，可以看作是将输出端和输入端进行互换，通过AB端为电池包进行快速充电，也就是说，可以从LMN端输入380V的交流电，经过反向经过DC/AC变换器转换为直流电，从A3B3端，经过AB端输出到电池包中。
应理解，在本申请实施例中，各类变换器都可以双向工作，例如上文所述的DC/DC变换器、DC/AC变换器等等。
图3是本申请实施例的高压直流模块的示意性电路图。如图3所示，左侧A1B1端可以分别对应于图2中的输入端A1B1，右侧CD端可以分别对应于图2中高压直流模块的输出端CD。为了便于介绍，下面先对图3中各个电子元器件符号进行解释，图3中的Q1-Q12、S1-S12均为金属-氧化物-半导体管(metal oxide semiconductor，MOS)，也称之为金属-氧化物-半导体场效应晶体管，以下简称MOS管。图3中的C1-C6均为电容，图 3中的D1-D24均为二极管，图3中的L1-L3均为电感，图3中的T1-T2均表示变压器。需要说明的是，在图4中的元器件也采用了与图3相类似的电子元器件符号的表示方式。
如图3所示，输入端AB和输出端CD之间级联了多个隔离型DC/DC变换器，以其中一个隔离型DC/DC变换器为例，如图3所示Q1-Q4和D1-D4及图中所示连接方式组成了双有源全桥电路，S1-S4及图中所示连接方式组成了移相全桥电路，L1和C1组成了谐振电路。
图3中的C1-C2、Q1-Q4、D1-D4、L1、T1-T2、S1-S4、D13-D16示出了单个DC/DC 变换器的一个示例性电路。其中，Q1-Q4四个MOS管中的每个MOS管的漏极D与源极 S之间均分别并联一个二极管，例如Q1的漏极D与D1的负极电连接，Q1的源极S与 D1的正极1电连接，Q2、D2之间，Q3、D3之间，Q4、D4之间均采用了相同的连接方式，不再重复介绍。Q1-Q4、D1-D4共同组成双有源全桥电路，在该双有源桥电路之前并联了电容C1，具体连接方式可以参照图3所示。L1的一端与Q1的源极S以及Q2的漏极D电连接，L1的另一端与T1的原边绕组的第一极连接。T2的第一极与T1的第一极共极性。T1的原边绕组的第二级与T2的原边绕组的第一极连接，T2的第二极与Q3的源极 S以及Q4的漏极D电连接。Q1的漏极D与Q3的漏极D电连接，Q2的源极S与Q4的源极S电连接。C1的一端连接Q1的漏极D和Q3的漏极D，C1的另一端连接Q2的源极S和Q4的源极S。T1的副边绕组的第一极与S1的源极S、S2的漏极D和T2的副边绕组的第一极电连接。T1的副边绕组的第二级与T2的副边绕组的第二级、S3的源极S 和S4的漏极D电连接。S1的漏极D与D13的负极连接，S1的源极S与D13的正极电连接，S2和D14之间、S3和D15之间、S4和D16之间均采用了与S1和D13之间相同的连接方式，不再重复介绍。C2的一端与S1和S3的漏极D连接，并引出输出端的接口C， C2的另一端与S2和S4的源极S电连接，并与输出端的接口D连接。输出端CD可以对应于图2所示的输出端CD，即高压直流模块的输出端。
C1的另一端和另一DC/DC变换器中的电容的一端连接，如图3中所示，C1、C3… C5之间可以看作是首尾相接的连接关系。C2、C4…C6之间可以看作是首首相接、尾尾相接的连接关系，且首与C相连，尾与D相连。如此便构成了多个DC/DC变换器的级联结构。
对于其他DC/DC变换器的电路结构，可以采用与上面所介绍的单个DC/DC变换器相同或相似的结构，因此不再重复介绍。
需要说明的是，变压器的原副边的匝比可以设置为相同(即匝比1：1)也可以设置为不同(即匝比不是1：1)，均能够计算清楚在设置的匝比下电压的变化情况。但如果设置成匝比为1：1，即原副边绕组对称，则更利于保证变压器制作的一致性，且便于运算。
在工作时，可以通过控制工作的DC/DC变换器的数量来控制输出的功率大小。
应理解，图3只是给出了高压直流模块的一个电路示例，本领域技术人员不经过创造性劳动就可以得到与上述电路的替代方案，例如任意的双有源全桥电路都可以用于本申请实施例中的DC/DC变换器中，此外下文中的图4所示电路也会存在与图3所示电路类似的全桥电路的结构，在不影响方案完整性的前提下均进行了适当省略，不再一一列举。
图4是本申请实施例的部分电源模块的示意性电路图。为了便于描述，将图4中的各个部分电路模块进行了划分，并且不同模块采用不同下标表示。图4主要示出了除高压直流模块以外的其他电源模块的电路结构图。图4左侧P表示的是电池包，电池包的输出端与电源变换器的AB端电连接，而为了便于区分每个模块，分别将每个模块的输入端命名为A2B2、A3B3和A4B4。C1用于表示电容，在电源引入电路模块之前进行滤波，是一种常见的电源引入的处理方式。
图4中左侧A2B2端可以对应于上文所述输入端A2B2，例如图2所示的A2B2。图4 中的QA1-QA4、DA1-DA4、LA以及T1示出了低压直流变换器的变压器圆边绕组侧的一个示例性电路，在图中将该部分中的电子元器件均采用了带有“A”的下标进行了表示。其中， QA1-QA4表示MOS管，DA1-DA4表示二极管，LA表示电感，以及T1表示变压器的原边绕组，T2为副边绕组。每个MOS管的漏极D与源极S之间均分别并联一个二极管，例如 QA1的漏极D与DA1的负极电连接，QA1的源极S与DA1的正极电连接，QA2和DA2之间， QA3和DA3之间，QA4和DA4之间均采用了相同的连接方式，不再重复介绍。QA1-QA4和 DA1-DA4共同组成双有源全桥电路，在该双有源桥电路之前与电容C1并联，具体连接方式可以参照图4所示，不再详细介绍。LA的一端与QA1的源极S以及QA2的漏极D电连接， LA的另一端与T1的第一极连接，T1的第二极与QA3的源极S以及QA4的漏极D电连接。
应理解，在图3和图4所示中，主要使用了MOS管，但在实际中也可以使用三极管代替MOS管，但依然可以实现本申请方案，也就是说，将MOS管替换为NPN管、PNP 管等三极管，同样适用于本申请实施例的全桥电路。
可选地，每个MOS管还可以同时并联一个电容，也就是说，每个MOS管的两极分别并联一个二极管和一个电容。该结构同样适用于本申请实施例的全桥电路。
图4中的LB1、LB2、QB1-QB6、DB1-DB6、CB1-CB2和T2示出了低压直流模块的副边绕组侧的一个示例性电路，在图中将该部分中的电子元器件均采用了带有“B”的下标进行了表示。图4中带有“A”下标的电子元器件与带有“B”下标的电子元器件共同组成的电路即为低压直流模块的一个示例。其中，CB1-CB2表示电容，QB1-QB6表示MOS管，DB1-DB6表示二极管，LB1、LB2表示电感。QB1-QB4四个MOS管中的每个MOS管的漏极D与源极S之间均分别并联一个二极管，例如QB1的漏极D与DB1的负极电连接，QB1的源极S与DB1的正极电连接，QB2、DB2之间，QB3、DB3之间，QB4、DB4之间均采用了相同的连接方式，不再重复介绍。QB1-QB4、DB1-DB4共同组成双有源全桥电路，在该双有源桥电路之后串联了电感LB1和并联了电容CB5，具体连接方式可以参照图4所示。LB1的一端与QB1的源极 S以及QB2的漏极D电连接，LB1的另一端与CB1的一端电连接。T2的第一极同时与QB1和QB3的漏极电连接，T2的第二级同时与QB2和QB4的源极S电连接。T2的第一极与T1 的第一极共极性。CB1的一端连接LB1的另一端，CB5的另一端连接QB3的源极S和QB4的漏极D。CB1的两端分别引出输出端接口G、H，输出端GH可以对应于图2中的接口 GH，即低压直流模块的较高电压的低压直流电的输出端，例如可以是输出48V的直流电。
图4中的LB2、QB5、QB6、DB5、DB6、CB2示出了低压直流降压模块的一个示例性电路。其中，CB2表示电容，QB5、QB6表示MOS管，DB5、DB6表示二极管，LB2表示电感。 QB5的漏极D与DB5的负极电连接，QB5的源极S与DB5的正极电连接。QB6的漏极D与 DB6的负极电连接，QB6的源极S与DB6的正极电连接。LB2的一端与QB5的漏极D以及 QB6的源极S电连接,LB2的另一端与CB2的一端连接，并引出输出端接口J。CB2的另一端与QB5的源极S电连接，并引出输出端接口K，输出端JK可以对应于图2中的接口JK，即低压直流模块中较低电压的直流电的输出端，例如可以是输出12V、5V等电压。
应理解，在实际设计电路过程中，GH端和JK端的输出电压可以包括48V、24V、12V、5V等常见的低压直流电，通过低压降压电路可以使得GH端相对较高的低压直流电转换为较低的低压直流电。
图4中的LC1-LC3、QC1-QC8、DC1-DC8、CC1-CC3示出了双向交流模块的一个示例性电路，在图中将该双向交流模块中的电子元器件均采用了带有“C”的下标进行了表示。其中， CC1-CC3表示电容，QC1-QC8表示MOS管，DC1-DC8表示二极管，LC表示电感。QC1-QC88 个MOS管中的每个MOS管的漏极D与源极S之间均分别并联一个二极管，例如QC1的漏极D与DC1的负极电连接，QC1的源极S与DC1的正极电连接，QC2、DC2之间，QC3、 DC3之间，QC4、DC4之间均采用了相同的连接方式，不再重复介绍。QC1-QC4、DC1-DC4共同组成双有源全桥电路，在该双有源桥电路之后并联了电容CC1，QC5-QC8、DC5-DC8共同组成双有源全桥电路，在该双有源桥电路之前并联了电容CC2，具体连接方式可以参照图 4所示。LC3的一端与QC1的漏极D、QC2的漏极D以及CC1的一端电连接，LC3的另一端与QC5的漏极D、CC2的一端以及QC4的漏极D电连接。CC1的另一端与QC2的源极S、QC4的源极S以及CC2的另一端电连接。QC1的漏极D与QC3的漏极D电连接，QC2的源极S 与QC4的源极S电连接。LC1的一端与QC5的源极S、QC6的漏极D电连接，LC1的另一端与LC2的一端以及CC3的一端电连接。CC3的另一端与QC7的源极S、QC8的漏极D电连接，并引出输出端F。LC2的另一端引出输出端E，输出端EF可以对应于图2中的接口EF，即双向交流模块的输出端，可以流过例如220V的交流电。
图4中的QD1-QD6、DD1-DD6、LD1-LD3示出了380V交流模块的一个示例性电路，在图中将该380V交流模块中的电子元器件均采用了带有“D”的下标进行了表示。其中， QD1-QD6表示MOS管，DD1-DD6表示二极管，LD1、LD2表示电感。QD1-QD6六个MOS管中的每个MOS管的漏极D与源极S之间均分别并联一个二极管和一个电容，例如QD1的漏极D与DD1的负极电连接，QD1的源极S与DD1的正极电连接，QD2、DD2之间，QD3、DD3之间，QD4、DD4之间，QD5、DD5之间，QD6、DD6之间均采用了相同的连接方式，不再重复介绍。QD1-QD6、DD1-DD6共同组成三相全桥电路，具体连接方式可以参照图4所示。QD1的漏极D、QD3的漏极D以及QD5的漏极D电连接，QD2的源极S、QD4的源极S以及QD6的源极S电连接，QD1的源极S与QD2的漏极D电连接，QD3的源极S与QD4的漏极D电连接，QD5的源极S与QD6的漏极D电连接。LD1的一端连接QD1的源极S和QD2的漏极 D，LD1的另一端引出输出端的接口L。LD2的一端连接QD3的源极S和QD4的漏极D，LD2的另一端引出输出端的接口M。LD3的一端连接QD5的源极S和QD6的漏极D，LD3的另一端引出输出端的接口L。输出端LMN可以对应于图2中的接口LMN，即工业电模块的输出端。
应理解，图4只是对于本申请实施例的一个电路示例，本领域技术人员还可以在此基础上得到功能完全相同或相近的其他替代方案，在此不再一一介绍。
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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种电源变换器，其特征在于，包括一个输入接口、多个电源模块和多个输出接口，所述多个电源模块包括：高压直流模块、低压直流模块、双向交流模块和工业电模块；
所述多个电源模块的输入端均与所述输入接口电连接，所述输入接口与车辆的电池包电连接；
所述多个电源模块的输出端之间相互独立，所述多个电源模块的输出端与所述多个输出接口一一电连接，所述输出接口与所述车辆之外的供电装置或充电装置电连接。
2.如权利要求1所述的电源变换器，其特征在于，所述输入接口支持输入电压范围为200伏特V至500V的直流电。
3.如权利要求1所述的电源变换器，其特征在于，所述高压直流模块的输出端所对应的输出接口支持输出电压范围为200V至1000V的直流电。
4.如权利要求1所述的电源变换器，其特征在于，所述低压直流模块的输出端所对应的输出接口支持输出以下至少一种电能：48V直流电和12V直流电。
5.如权利要求4所述的电源变换器，其特征在于，所述低压直流模块还包括低压直流降压电路，所述12V直流电是利用所述低压直流降压电路将48V电压进行降压得到的。
6.如权利要求1至5中任一项所述的电源变换器，其特征在于，所述双向交流模块的输出端所对应的输出接口支持输出220V的交流电。
7.如权利要求1至5中任一项所述的电源变换器，其特征在于，所述工业电模块的输出端所对应的输出接口支持输出380V的交流电。
8.如权利要求1至5中任一项所述的电源变换器，其特征在于，所述工业电模块的输出端所对应的输出接口支持输出用于驱动电机运行的交流电。
9.如权利要求1至5中任一项所述的电源变换器，其特征在于，所述电源变换器还包括电机驱动模块，所述电机驱动模块的输出端所对应的输出接口支持输出用于驱动电机运行的交流电。
10.如权利要求1至5中任一项所述的电源变换器，其特征在于，所述高压直流模块包括多个隔离型直流转直流DC/DC变换器，所述多个隔离型DC/DC变换器以级联的方式连接在所述高压直流模块的输入端和所述高压直流模块的输出端之间，在相同时间内通电的所述隔离型DC/DC变换器的数量与所述高压直流模块的输出端输出或输入的电压值相对应。
11.如权利要求10所述的电源变换器，其特征在于，所述多个隔离型DC/DC变换器中的变压器的原边绕组和副边绕组的线圈匝数相等。
12.如权利要求1至5中任一项所述的电源变换器，其特征在于，所述双向交流模块功能的实现电路与所述低压直流模块功能的实现电路通过三端口变换器集成在一起，组成双向交流和低压直流的集成模块，其中，所述三端口变换器包括一个原边绕组和两个副边绕组，所述原边绕组与所述输入端连接，所述两个副边绕组中的一个副边绕组与所述集成模块中所述双向交流模块功能的实现电路连接，所述两个副边绕组中的另一个副边绕组与所述集成模块中所述低压直流模块功能的实现电路连接。
13.如权利要求1至5中任一项所述的电源变换器，其特征在于，所述输出接口与所述车辆之外的供电装置或充电装置电连接，包括：
所述多个输出接口中的任意一个或多个输出接口与所述充电装置电连接；或者
所述高压直流模块的输出端所对应的输出接口、所述双向交流模块的输出端所对应的输出接口或所述工业电模块的输出端所对应的输出接口中的任意一个输出接口与所述充电装置电连接。
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