CN216783300U - 辅助模块、充电总成及电动车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种辅助模块、充电总成及电动车辆，涉及电力电子技术领域。辅助模块包括：第一输入端、第二输入端、滤波器、电容器、第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第一输出端、第二输出端和控制器；第一输出端与电机中性点和电机控制器的逆变电路的直流输入端中的之一连接，第二输出端与电机中性点和电机控制器的逆变电路的直流输入端中的另一个连接；控制器分别与第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关和逆变电路连接，用于控制第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关和逆变电路。本实用新型的辅助模块复用电机和逆变电路，实现Boost电路和Buck电路的功能，提高电磁兼容性能，提高电能传输效率。

Description

辅助模块、充电总成及电动车辆

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种辅助模块、充电总成及电动车辆。

背景技术

随着现代社会能源短缺和环境污染问题的加剧，电动车辆等新能源汽车受到了各界的广泛关注。电动车辆由动力电池供电，进而使电机将电能转换为机械能以驱动电机。

不同种类的电动车辆可以采用不同电压的动力电池，对应需要使用不同输出电压的充电柱。实际电动车辆的使用场景中，希望充电桩的输出电压和动力电池的电压匹配，但不可避免地会出现低压充电桩对高压动力电池进行充电的场景，此时要求动力电池的充电电路能够对不同的充电桩提供的输入端电压进行适配。

相关技术中通常采用增加电感、可控开关等器件完成输入端电压的适配，但是这会影响充电安全性和行车安全性等问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种辅助模块、充电总成、控制方法及电动车辆，能够解决相关技术中输入端电压的适配方案影响充电和行车安全性的问题。

所述技术方案如下：

一方面，提供了一种辅助模块，所述辅助模块包括：第一输入端、第二输入端、滤波器、电容器、第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第一输出端、第二输出端和控制器；

所述滤波器的第一滤波输入端通过所述第一可控开关连接所述第一输入端，所述滤波器的第二滤波输入端连接所述第二输入端；

所述滤波器的第一滤波输出端通过所述第二可控开关连接所述第一输出端；所述滤波器的第二滤波输出端通过所述第三可控开关连接所述第二输出端；

所述电容器连接在所述第一滤波输出端和所述第二滤波输出端之间；

所述第一输出端与电机的中性点和电机控制器的逆变电路的直流输入端中的之一连接，所述第二输出端与电机的中性点和电机控制器的逆变电路的直流输入端中的另一个连接；

所述控制器分别与所述第一可控开关、所述第二可控开关、所述第三可控开关和所述逆变电路连接，用于控制所述第一可控开关、所述第二可控开关、所述第三可控开关和所述逆变电路。

在一些实施例中，所述控制器用于获取所述第一可控开关、所述第二可控开关和所述第三可控开关的状态诊断信息，并根据所述诊断信息控制所述第一可控开关、所述第二可控开关、所述第三可控开关和所述逆变电路。

在一些实施例中，所述控制器包括第一诊断装置、第二诊断装置和第三诊断装置；所述第一诊断装置用于诊断所述第一可控开关的状态，所述第二诊断装置用于诊断所述第二可控开关的状态，所述第三诊断装置用于诊断所述第三可控开关的状态。

在一些实施例中，所述第一诊断装置包括第一采样电路、第二采样电路；所述第一采样电路和所述第二采样电路的第一端均连接在所述第二输入端和所述第三可控开关之间，所述第一采样电路和所述第二采样电路的第二端分别连接所述第一可控开关的两端，所述第一采样电路输出第一采样值，所述第二采样电路输出第二采样值；

所述第一诊断装置根据所述第一采样值和所述第二采样值诊断所述第一可控开关的状态；

和/或，

所述第二诊断装置包括第三采样电路、第四采样电路；所述第三采样电路和所述第四采样电路的第一端均连接在所述第三可控开关和所述第二输出端之间，所述第三采样电路和所述第四采样电路的第二端分别连接所述第二可控开关的两端，所述第三采样电路输出第三采样值，所述第四采样电路输出第四采样值；

所述第二诊断装置根据所述第三采样值和所述第四采样值诊断所述第二可控开关的状态；

和/或，

所述第三诊断装置包括第五采样电路、第六采样电路；所述第五采样电路和所述第六采样电路的第一端均连接在所述第二可控开关和所述第一输出端之间，所述第五采样电路和所述第六采样电路的第二端分别连接所述第三可控开关的两端，所述第五采样电路输出第五采样值，所述第六采样电路输出第六采样值；

所述第三诊断装置根据所述第五采样值和所述第六采样值诊断所述第三可控开关的状态。

在一些实施例中，所述滤波器包括开关电源单元、双级串联式低通滤波单元、电阻单元和电容单元；

所述电阻单元和所述电容单元并联的连接在所述第一滤波输出端和所述第二滤波输出端之间。

在一些实施例中，所述辅助模块还包括：电感器；所述电感器连接于所述第一滤波输出端和所述第二可控开关之间。

在一些实施例中，所述控制器还包括温度检测装置；所述温度检测装置用于检测所述电感器的温度，所述控制器能够根据所述电感器的温度控制所述第一可控开关、所述第二可控开关、所述第三可控开关和所述逆变电路。

在一些实施例中，所述辅助模块还包括冷却装置，所述冷却装置用于冷却所述电感器；所述冷却装置为液冷、风冷中的至少一种。

在一些实施例中，所述辅助模块还包括熔断器；所述熔断器连接于所述第一输入端和所述第一滤波输入端之间。

在一些实施例中，所述第一输入端与所述充电电源的正极输出端连接，所述第二输入端与所述充电电源的负极输出端连接；所述第一输出端与所述中性点连接，所述第二输出端与所述直流输入端连接；

或者，

所述第一输入端与所述正极输出端连接，所述第二输入端与所述负极输出端连接；所述第一输出端与所述直流输入端连接，所述第二输出端与所述电机中性点连接。

另一方面，提供了一种充电总成，所述充电总成包括直充模块和本实用新型中任一项所述的辅助模块；

所述直充模块包括第四可控开关和第五可控开关；所述第四可控开关连接于所述第一输入端和动力电池的一端之间，所述第五可控开关连接于所述第二输入端和所述动力电池的另一端之间；

所述控制器分别连接所述第四可控开关和所述第五可控开关，所述控制器用于控制所述第四可控开关和所述第五可控开关。

另一方面，提供了一种电动车辆，所述电动车辆包括本实用新型中任一项所述的辅助模块，或本实用新型所述的充电总成；还包括电驱总成、动力电池；

所述电驱总成包括电机控制器、电机，所述电机控制器与所述电机连接，所述电机用于将电能转换为机械能以驱动所述电动车辆；

所述电机控制器包括逆变电路；所述逆变电路分别连接所述动力电池的两端，所述动力电池用于为所述电驱总成提供直流电。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本实用新型的辅助模块，适用于电动车辆的充电总成，能够复用电机和逆变电路，通过控制第一可控开关、第二可控开关和第三可控开关，实现Boost电路和Buck电路的功能，拓展了电动车辆的动力电池的应用场景，提升了电动车辆的适用性，滤波器能够降低充放电过程中的高频噪声，提高充电总成的电磁兼容性能，从而提高电能传输效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的辅助模块的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的控制器的控制逻辑图；

图3是本实用新型实施例提供的第一诊断装置、第二诊断装置、第三诊断装置等器件的连接示意图；

图4是本实用新型实施例提供的滤波器的示意图；

图5是本实用新型实施例提供的辅助模块应用状态示意图；

图6是本实用新型另一实施例提供的辅助模块应用状态示意图；

图7是本实用新型实施例提供的控制方法的流程示意图。

图中的附图标记分别表示为：

100、充电总成；200、电驱总成；300、动力电池；400、充电电源；

10、辅助模块；20、电机；30、电机控制器；

1、滤波器；11、双级串联式低通滤波单元；12、电阻单元；13、电容单元；14、开关电源单元；2、控制器；21、第一诊断装置；211、第一采样电路；212、第二采样电路；22、第二诊断装置；221、第三采样电路；222、第四采样电路；23、第三诊断装置；231、第五采样电路；232、第六采样电路；24、温度检测装置；25、泄压装置；26、熔断检测装置；301、逆变电路；

P1、第一输入端；P2、第二输入端；C1、电容器；S1、第一可控开关；S2、第二可控开关；S3、第三可控开关；S4、第四可控开关；S5、第五可控开关；P3、第一输出端；P4、第二输出端；Y、中性点；X、直流输入端；F、熔断器；P5、第一滤波输入端；P6、第二滤波输入端；P7、第一滤波输出端；P8、第二滤波输出端；L、电感器；K、主继电器。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

除非另有定义，本实用新型实施例所用的所有技术术语均具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。

随着电动车辆的普及，电动车辆的生产厂商的不断增加，越来越丰富的市场需求催生出不同种类的电动车辆。不同种类的电动车辆搭载的动力电池也不尽相同。

根据动力电池提供的电压的高低，可将动力电池分为高压动力电池和低压动力电池。相应的，为电动车辆充电的充电桩也可分为高压充电桩和低压充电桩，例如低压充电桩最高输出电压500V，高压充电桩最高输出电压750V。

当电动车辆安装高压动力电池时，需要采用高压充电桩对高压动力电池进行充电；当电动车辆安装的是低压动力电池时，需要采用低压充电桩对低压动力电池进行充电。

但是，考虑到实际使用场景中，可能会出现需要采用低压充电桩对高压动力电池进行充电的场景，要求动力电池的充电电路能够对不同的输入端电压进行适配。

相关技术中通常采用两种方案，一种方案是为充电电路配置专门的升压模块，该升压模块相当于独立的Boost电路，虽然解决了电压适配问题，但会增大充电电路的体积，使得电动车辆的成本剧增，不适合大范围推广，目前仅在高档车型少量出现。

另一种方案是复用电驱总成的逆变电路以及三相电机中的绕组，通过控制逆变电路中的开关管实现Boost电路的功能，但是这种方案需要将电感等器件放在电池断路单元(Battery Disconnect Unit，BUD)或者电能分配单元(Power Distribution Unit，PDU)中，电感等器件的功能较为单一，器件的安全保障措施不足，严重影响电动车辆的充电安全性和行车安全性。此外电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility，EMC)较差，且充电功率有限，使用效果较差。

对此，本实用新型提供了一种辅助模块、充电总成、控制方法及电动车辆，能够复用电机的绕组和逆变电路，通过控制第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关和逆变电路，实现Boost电路和Buck电路的功能。滤波器能够降低充放电过程中的高频噪声，增强电流的稳定性，提高充电总成的电磁兼容性能，从而提高电能传输效率。可控开关通过诊断装置监控状态，提高电动车辆的充电安全性和行车安全性。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

图1是本实用新型实施例提供的辅助模块的示意图；图2是本实用新型实施例提供的控制器的控制逻辑图；图5是本实用新型实施例提供的辅助模块应用状态示意图；图6是本实用新型实施例提供的辅助模块另一应用状态示意图。

一方面，结合图1、2、5、6所示，本实施例提供了一种辅助模块10，辅助模块10包括：第一输入端P1、第二输入端P2、滤波器1、电容器C1、第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3、第一输出端P3、第二输出端P4和控制器2；滤波器1的第一滤波输入端P5通过第一可控开关S1连接第一输入端P1，滤波器1的第二滤波输入端P6连接第二输入端P2；滤波器1的第一滤波输出端P7通过第二可控开关S2连接第一输出端P3；滤波器1的第二滤波输出端P8通过第三可控开关S3连接第二输出端P4；电容器C1连接在第一滤波输出端P7和第二滤波输出端P8之间；第一输出端P3与电机20的中性点Y和电机控制器30的逆变电路301的直流输入端X中的之一连接，第二输出端P4与电机20的中性点Y和电机控制器30的逆变电路301的直流输入端X中的另一个连接；控制器2分别与第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3和逆变电路301连接，用于控制第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3和逆变电路301。

本实用新型的辅助模块10，适用于电动车辆的充电总成，能够复用电机20和逆变电路301，通过控制第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3，实现Boost电路和Buck电路的功能，拓展了电动车辆的动力电池的应用场景，提升了电动车辆的适用性，滤波器1能够降低充放电过程中的高频噪声，增强直流电流的稳定性，提高充电总成的电磁兼容性能，从而提高电能传输效率。

本实施例的辅助模块10能够与电机控制器30的逆变电路301、电机20的绕组组成Boost电路和Buck电路，以使第一输入端P1和第二输入端P2连接高压直流电源或者低压直流电源时，均可以对动力电池进行充电；第一输入端P1和第二输入端P2连接高压电网、低压电网、高压负载(例如其它电动车辆的高压动力电池)或低压负载(例如其它电动车辆的低压动力电池)时，动力电池均可以正常进行反向充电。

此外，滤波器1能够对第一输入端P1和第二输入端P2输入的直流电能进行滤波，增强直流电流的稳定性，降低直流电流的波纹系数，提高电能传输效率，并能保护动力电池，延长动力电池的使用寿命。

需要指出的，本实用新型中的控制器2可以为专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)、数字信号处理器(Digital Signa1 Processor，DSP)或其组合，上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)、现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、通用阵列逻辑(Generic Array Logic，GAL)或其任意组合，本实用新型对此不作具体限定。

在一些可能的实现方式中，逆变电路301中包括可控开关管，本实用新型实施例不具体限定可控开关管的类型，例如，可以为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)，金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor FiledEffect Transistor，M0SFET，简称MOS管)，碳化硅场效应管(Silicon Carbide MetalOxide Semiconductor，SiC MOSFET)等。

示例性地，控制器2向逆变电路301中上述可控开关管发送控制信号以控制可控开关管的通断状态，在一些实施例中该控制信号为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号。

控制器2还可以通过调整PWM信号的占空比大小，配合控制第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3以调整对动力电池充电时的充电电压，和动力电池对外部放电时的放电电压。

在一些可能的实现方式中，第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3包括机械开关、电子开关；其中电子开关至少包括一个可控的电子驱动器件，如晶闸管、晶体管、场效应管、可控硅、继电器等。

本领域技术人员可以理解的，中性点(参考图5、6中的Y点)又称“零点”，指三相或多相交流系统中星形接线的公共点，此点与外部各接线端间电压绝对值相等。当电源侧(变压器或发电机)或者负载侧为星形接线时，三相线圈的首端(或尾端)连接在一起的共同接点即为中性点。

在一些可能的实现方式中，第一输出端P3与中性点Y连接，第二输出端P4与直流输入端X连接(可参考图5)；在另一可能的实现方式中，第一输出端P3与直流输入端X连接，第二输出端P4与中性点Y连接(可参考图6)。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

结合图2所示，在一些实施例中，控制器2用于获取第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3的状态诊断信息，并根据诊断信息控制第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3和逆变电路301。

示例性地，第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3的状态诊断信息包括但不限于电压值、电流值、电阻值等电学信号。第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3的状态包括但不限于无法闭合、无法断开、非期望闭合、非期望断开(例如粘连)异常状态等等。

另一示例性地，控制器2根据诊断信息控制第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3和逆变电路301包括但不限于导通、断开、禁止导通等。

本实施例的辅助模块10中，控制器2需要控制第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3的导通和断开以实现升压或降压，但实际使用过程中，由于行车颠簸或电气故障，可控开关的通断状态并不一定，特别是容易出现粘连现象，会对充电或行车造成严重的安全隐患。因此，本实施例的控制器2需要获取第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3的状态诊断信息，并根据诊断信息控制第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3和逆变电路301，一旦诊断信息显示有可控开关出现异常，则控制禁止充电指令或行车指令，还可以输出故障信号。

在一些可能的实现方式中，控制器2与电动车辆的中控大屏连接，能够将故障信号反馈至中控大屏，中控大屏对故障进行展示。

结合图2、3所示，在一些实施例中，控制器2包括第一诊断装置21、第二诊断装置22和第三诊断装置23；第一诊断装置21用于诊断第一可控开关S1的状态，第二诊断装置22用于诊断第二可控开关S2的状态，第三诊断装置23用于诊断第三可控开关S3的状态。从而，本实施例的控制器2能够通过诊断装置获取可控开关的状态，确保可控开关的正常状态，提高电动车辆的充电安全性和行车安全性。

结合图3所示，在一些实施例中，第一诊断装置21包括第一采样电路211、第二采样电路212；第一采样电路211和第二采样电路212的第一端均连接第二输入端P2和第三可控开关S3之间，第一采样电路211和第二采样电路212的第二端分别连接第一可控开关S1的两端，第一采样电路211输出第一采样值，第二采样电路212输出第二采样值；第一诊断装置21根据第一采样值和第二采样值诊断第一可控开关S1的状态。

结合图3所示，在一些实施例中，第二诊断装置22包括第三采样电路221、第四采样电路222；第三采样电路221和第四采样电路222的第一端均连接在第三可控开关S3和第二输出端P4之间，第三采样电路221和第四采样电路222的第二端分别连接第二可控开关S2的两端，第三采样电路221输出第三采样值，第四采样电路222输出第四采样值；第二诊断装置22根据第三采样值和第四采样值诊断第二可控开关S2的状态。

结合图3所示，在一些实施例中，第二诊断装置22包括第五采样电路231、第六采样电路232；第五采样电路231和第六采样电路232的第一端均连接在第二可控开关S2和第一输出端P3之间，第五采样电路231和第六采样电路232的第二端分别连接第三可控开关S3的两端，第五采样电路231输出第五采样值，第六采样电路232输出第六采样值；第三诊断装置23根据第五采样值和第六采样值诊断第三可控开关S3的状态。

在一些可能的实现方式中，第一至第六采样电路位于集成电路板上，提高辅助模块10的集成性。此外，控制器2通过控制电路对第一至第三可控开关S3进行控制，该控制电路位于上述集成电路板上。

因此，本实施例的控制器2可对第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3的无法闭合、无法断开、非期望闭合、非期望断开等异常情况进行诊断，并上报故障，保证电动车辆的充电安全和行车安全。

结合图4所示，在一些实施例中，滤波器1包括开关电源单元14、双级串联式低通滤波单元11、电阻单元12和电容单元13；电阻单元12和电容单元13并联的连接在第一滤波输出端P7和第二滤波输出端P8之间。

本实施例的辅助模块10，利用滤波器1降低升压充电模式或降压放电模式下产生的高频噪声，提高系统的电磁兼容性能。此外，通过合理配置电容单元13和电阻单元12，使得滤波器1的工作参数适用于不同的电机控制器30，提高辅助模块10的适应范围。

结合图1、3所示，在一些实施例中，辅助模块10还包括：电感器L；电感器L连接于第一滤波输出端P7和第二可控开关S2之间。本实施例的辅助模块10，复用电机20的绕组执行升压或降压适配，但是为了保护电机20的绕组，防止绕组出现过热。因此，本实施例的辅助模块10在第一滤波输出端P7和第二可控开关S2之间连接电感器L，电感器L与绕组共同执行Boost电路功能，一方面减轻绕组的压力，另一方面提高Boost电路的电感总量，降低了充电电流纹波，降低了发热损耗，从而提供了充电功率。

结合图2、3所示，在一些实施例中，控制器2还包括温度检测装置24，用于检测电感器L的温度，控制器2能够根据电感器L的温度控制第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3和逆变电路301，如果出现过温，禁止充放电(例如，禁止第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3导通)并上报故障。

在一些实施例中，辅助模块10还包括冷却装置，冷却装置用于冷却电感器L；冷却装置为液冷、风冷中的至少一种。

结合图1所示，在一些实施例中，辅助模块10还包括熔断器F；熔断器F连接于第一输入端P1和第一滤波输入端P5之间，如果电路中发生短路，熔断器F执行熔断保护，否则会造成充电电源400或电驱总成200的烧毁。

示例性地，参考图5、6所示，熔断器F位于第一可控开关S1和第一滤波输入端P5之间。但可以想到的，熔断器F还可以位于第一可控开关S1和第一输入端P1之间。

结合图2、3所示，在另一些实施例中，控制器2还包括熔断检测装置26，控制器2通过熔断检测装置26对熔断器F的状态进行诊断，并在出现熔断保护后，上报短路故障。

结合图2、3所示，在一些实施例中，控制器2还包括泄压装置25，泄压装置25连接电容器C1的两端，泄压装置25受控的连接于控制器2，充电完成后，控制器2控制泄压装置25对电容器C1进行放电，1s内将电压释放至60V以下。

结合图5所示，在一些实施例中，第一输入端P1与充电电源400的正极输出端连接，第二输入端P2与充电电源400的负极输出端连接；第一输出端P3与电机20的中性点Y连接，第二输出端P4与直流输入端X连接。

结合图6所示，在一些实施例中，第一输入端P1与充电电源400的正极输出端连接，第二输入端P2与充电电源400的负极输出端连接；第一输出端P3与直流输入端X连接，第二输出端P4与电机20的中性点Y连接。

本实施例的辅助模块10，复用电机20和逆变电路301，通过控制第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3和逆变电路301，实现Boost电路和Buck电路的功能，拓展了电动车辆的动力电池的应用场景，提升了电动车辆的适用性。

下面结合图5说明本实施例的第一输入端P1、第二输入端P2连接直流充电电源400时的工作过程。以充电电源400的正极输出端连接第一输入端P1，负极输出端连接第二输入端P2为例进行说明。

当控制器2控制第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3闭合后，首先控制开关管U2导通，此时电流依次通过充电电源400、第一输入端P1、第一可控开关S1、熔断器F、电感器L、第二可控开关S2、第一输出端P3、绕组、开关管U2、第二输出端P4、第三可控开关S3和第一输入端P1，形成闭合回路，期间电流还通过滤波器1进行滤波，充电电源400为电感器L、绕组储能。

然后，控制开关管U2断开，开关管U1导通，此时电流依次通过电感器L、第二可控开关S2、第一输出端P3、绕组、开关管U1、动力电池300、第二输出端P4、第三可控开关S3、第一输入端P1、充电电源400、第一输入端P1、第一可控开关S1、熔断器F形成闭合回路，充电电源400、电感器L、绕组串联为动力电池300充电。

通过复用逆变电路301和电机20中的绕组，形成了Boost电路，当充电电源400提供的电压低于动力电池300的电压时，利用该Boost电路能够使充电电源400为动力电池300充电。

控制器2通过控制开关管U1和U2的通断策略(例如，导通、断开时长)，能够调节动力电池300的充电电压。

本实用新型图6所示的辅助模块的应用场景中，原理和控制方法与上述类似，本领域技术人员在本实用新型实施例的基础上，完全可以理解，此处不再赘余。

另一方面，结合图5、6所示，本实施例提供了一种充电总成100，充电总成100包括直充模块和本实用新型中任一项的辅助模块10；直充模块包括第四可控开关S4和第五可控开关S5；第四可控开关S4连接于第一输入端P1和动力电池300的一端之间，第五可控开关S5连接于第二输入端P2和动力电池300的另一端之间；控制器2分别连接第四可控开关S4和第五可控开关S5，控制器2用于控制第四可控开关S4和第五可控开关S5。

本实施例的充电总成100，具有直接充电和调压充/放电功能，能够在充电电源400的电压大于或等于动力电池300的电压的应用场景下，利用第四可控开关S4和第五可控开关S5执行直接充电；还能够在充电电源400的电压小于动力电池300的电压的影响场景下，导通第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3，复用逆变电路301和电机20中的绕组，形成了Boost电路，执行升压充电。

此外，在第一输入端P1和第二输入端P2之间连接低压负载时，可以复用逆变电路301和电机20中的绕组，形成了Buck电路，执行降压放电。

滤波器1能够增强直流电流的稳定性，提高充电总成100的电磁兼容性能，从而提高电能传输效率。可控开关通过诊断装置监控状态，提高电动车辆的充电安全性和行车安全性。

另一方面，结合图7所示，本实施例提供了一种控制方法，控制方法适用于本实用新型的充电总成100；控制方法包括：

S1控制器2获取充电电源400、动力电池300的电压信息；

示例性地，动力电池300的电压为已知信息，可以预存在控制器2内，或随时从整车控制器内调取。充电电源400的电压可以在电动车辆靠近或连接充电电源400时，控制器2与充电电源400建立通信连接以获取。

S2控制器2根据充电电源400和动力电池300的电压信息确定充电策略；充电策略包括直接充电策略和升压充电策略；

示例性地，步骤S2根据充电电源400和动力电池300的电压确定充电策略，包括：

S21若所述充电电源400的输出电压值大于或等于所述动力电池300的满电状态的电压值，则采用直接充电策略；

S22若所述充电电源400的输出电压值小于所述动力电池300的满电状态的电压值，则采用升压充电策略。

当充电电源400的输出电压值较大时，采样直接充电策略，即可完成对动力电池300的充电。当充电电源400的输出电压值较小时，采样升压充电策略，可完成对动力电池300的充电。

S3采用直接充电策略时，控制器2控制第四可控开关S4和第五可控开关S5导通，控制第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3断开；此时，参考图5或6所示，电流依次通过充电电源400、第一输入端P1、第四可控开关S4、动力电池300、第五可控开关S5、第二输入端P2形成闭合回路，充电电源400对动力电池300进行充电。

S4采用升压充电策略时，控制器2控制第四可控开关S4和第五可控开关S5断开，控制第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3导通。

此时，参考图5所示，电流先依次通过充电电源400、第一输入端P1、第一可控开关S1、熔断器F、电感器L、第二可控开关S2、第一输出端P3、绕组、开关管U2、第二输出端P4、第三可控开关S3和第一输入端P1，形成闭合回路，期间电流还通过滤波器1进行滤波，充电电源400为电感器L、绕组储能。

然后，电流依次通过电感器L、第二可控开关S2、第一输出端P3、绕组、开关管U1、动力电池300、第二输出端P4、第三可控开关S3、第一输入端P1、充电电源400、第一输入端P1、第一可控开关S1、熔断器F形成闭合回路，充电电源400、电感器L、绕组串联为动力电池300充电。

本实施例的控制方法，使得电动车辆能够在充电电源400的电压大于或等于动力电池300的电压的应用场景下，导通第四可控开关S4和第五可控开关S5执行直接充电；还能够在充电电源400的电压小于动力电池300的电压的应用场景下，导通第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3，复用逆变电路301和电机20中的绕组，形成了Boost电路，执行升压充电，拓展了电动车辆的动力电池300的应用场景，提升了电动车辆的适用性。

此外，滤波器1能够增强直流电流的稳定性，提高充电总成100的电磁兼容性能，从而提高电能传输效率。可控开关通过诊断装置监控状态，提高电动车辆的充电安全性和行车安全性。

在一些实施例中，控制方法在步骤S1之前，还包括：

S001控制器2对第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3的状态进行诊断，获取第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3的诊断信息；

S002控制器2根据诊断信息判断第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3是否处于异常状态；

S003若控制器2判断第一可控开关S1、第二可控开关S2或第三可控开关S3处于异常状态，则控制禁止充电和/或启动车辆。

从而，本实施例的控制器2需要获取第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3的状态诊断信息，并根据诊断信息控制第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3和逆变电路301，一旦诊断信息显示有可控开关出现异常，则控制禁止充电指令或行车指令，还可以输出故障信号。

在一些可能的实现方式中，控制方法还包括：

S004升压充电前,控制器2对电容器C1进行预充。从而能够防止无预充上电出现大电流。

在一些可能的实现方式中，控制方法还包括：

S5充电完成后，控制器2对电容器C1进行放电，1s内将电压释放到60V以下；

在另一可能的实现方式中，步骤S5执行过程中，检测与动力电池300连接的主继电器K的状态，如果放电前及放电过程中检测到主继电器K处于断开状态，控制器2需要优先泄放电容器C1电压，之后再根据放电指令对与动力电池300并联的直流支撑电容器C2进行放电处理。

S6控制器2再次执行步骤S001-S003，避免行车过程中电气故障的发生。

本实施例的控制方法，适用于电动车辆的充电总成100，能够复用电机20和逆变电路301，通过控制第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3，实现Boost电路和Buck电路的功能，拓展了电动车辆的动力电池300的应用场景，提升了电动车辆的适用性，滤波器1能够增强直流电流的稳定性，提高充电总成100的电磁兼容性能，从而提高电能传输效率。

此外，滤波器1能够增强直流电流的稳定性，提高充电总成100的电磁兼容性能，从而提高电能传输效率。可控开关通过诊断装置监控状态，提高电动车辆的充电安全性和行车安全性。

另一方面，本实施例提供了一种电动车辆，电动车辆包括本实用新型中任一项的辅助模块10，或本实用新型的充电总成100；还包括电驱总成200、动力电池300；电驱总成200包括电机控制器30、电机20，电机控制器30与电机20连接，电机20用于将电能转换为机械能以驱动电动车辆；电机控制器30包括逆变电路301；逆变电路301分别连接动力电池300的两端，动力电池300用于为电驱总成200提供直流电。

本实施例的电动车辆，能够复用电机20和逆变电路301，通过控制第一可控开关S1、第二可控开关S2和第三可控开关S3，实现Boost电路和Buck电路的功能，拓展了电动车辆的应用场景，提升了电动车辆的适用性，滤波器1能够增强直流电流的稳定性，提高充电总成100的电磁兼容性能，从而提高电能传输效率。

此外，滤波器1能够增强直流电流的稳定性，提高充电总成100的电磁兼容性能，从而提高电能传输效率。可控开关通过诊断装置监控状态，提高电动车辆的充电安全性和行车安全性。

在本文中提及的“若干个”、“至少一个”是指一个或者多个，“多个”、“至少两个”是指两个或两个以上。“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。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种辅助模块，其特征在于，所述辅助模块包括：第一输入端、第二输入端、滤波器、电容器、第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第一输出端、第二输出端和控制器；

所述滤波器的第一滤波输入端通过所述第一可控开关连接所述第一输入端，所述滤波器的第二滤波输入端连接所述第二输入端；

所述滤波器的第一滤波输出端通过所述第二可控开关连接所述第一输出端；所述滤波器的第二滤波输出端通过所述第三可控开关连接所述第二输出端；

所述电容器连接在所述第一滤波输出端和所述第二滤波输出端之间；

所述第一输出端与电机的中性点和电机控制器的逆变电路的直流输入端中的之一连接，所述第二输出端与电机的中性点和电机控制器的逆变电路的直流输入端中的另一个连接；

所述控制器分别与所述第一可控开关、所述第二可控开关、所述第三可控开关和所述逆变电路连接，用于控制所述第一可控开关、所述第二可控开关、所述第三可控开关和所述逆变电路。

2.根据权利要求1所述的辅助模块，其特征在于，所述控制器用于获取所述第一可控开关、所述第二可控开关和所述第三可控开关的状态诊断信息，并根据所述诊断信息控制所述第一可控开关、所述第二可控开关、所述第三可控开关和所述逆变电路。

3.根据权利要求2所述的辅助模块，其特征在于，所述控制器包括第一诊断装置、第二诊断装置和第三诊断装置；所述第一诊断装置用于诊断所述第一可控开关的状态，所述第二诊断装置用于诊断所述第二可控开关的状态，所述第三诊断装置用于诊断所述第三可控开关的状态。

4.根据权利要求3所述的辅助模块，其特征在于，所述第一诊断装置包括第一采样电路、第二采样电路；所述第一采样电路和所述第二采样电路的第一端均连接在所述第二输入端和所述第三可控开关之间，所述第一采样电路和所述第二采样电路的第二端分别连接所述第一可控开关的两端，所述第一采样电路输出第一采样值，所述第二采样电路输出第二采样值；

所述第一诊断装置根据所述第一采样值和所述第二采样值诊断所述第一可控开关的状态；

和/或，

所述第二诊断装置包括第三采样电路、第四采样电路；所述第三采样电路和所述第四采样电路的第一端均连接在所述第三可控开关和所述第二输出端之间，所述第三采样电路和所述第四采样电路的第二端分别连接所述第二可控开关的两端，所述第三采样电路输出第三采样值，所述第四采样电路输出第四采样值；

所述第二诊断装置根据所述第三采样值和所述第四采样值诊断所述第二可控开关的状态；

和/或，

所述第三诊断装置包括第五采样电路、第六采样电路；所述第五采样电路和所述第六采样电路的第一端均连接在所述第二可控开关和所述第一输出端之间，所述第五采样电路和所述第六采样电路的第二端分别连接所述第三可控开关的两端，所述第五采样电路输出第五采样值，所述第六采样电路输出第六采样值；

所述第三诊断装置根据所述第五采样值和所述第六采样值诊断所述第三可控开关的状态。

5.根据权利要求1所述的辅助模块，其特征在于，所述滤波器包括开关电源单元、双级串联式低通滤波单元、电阻单元和电容单元；

所述电阻单元和所述电容单元并联的连接在所述第一滤波输出端和所述第二滤波输出端之间。

6.根据权利要求1所述的辅助模块，其特征在于，所述辅助模块还包括：电感器；所述电感器连接于所述第一滤波输出端和所述第二可控开关之间。

7.根据权利要求6所述的辅助模块，其特征在于，所述控制器还包括温度检测装置；所述温度检测装置用于检测所述电感器的温度，所述控制器能够根据所述电感器的温度控制所述第一可控开关、所述第二可控开关、所述第三可控开关和所述逆变电路。

8.根据权利要求7所述的辅助模块，其特征在于，所述辅助模块还包括冷却装置，所述冷却装置用于冷却所述电感器；所述冷却装置为液冷、风冷中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的辅助模块，其特征在于，所述辅助模块还包括熔断器；所述熔断器连接于所述第一输入端和所述第一滤波输入端之间。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的辅助模块，其特征在于，所述第一输入端与充电电源的正极输出端连接，所述第二输入端与充电电源的负极输出端连接；所述第一输出端与所述中性点连接，所述第二输出端与所述直流输入端连接；

或者，

所述第一输入端与所述正极输出端连接，所述第二输入端与所述负极输出端连接；所述第一输出端与所述直流输入端连接，所述第二输出端与所述中性点连接。

11.一种充电总成，其特征在于，所述充电总成包括直充模块和权利要求1-10中任一项所述的辅助模块；

所述直充模块包括第四可控开关和第五可控开关；所述第四可控开关连接于所述第一输入端和动力电池的一端之间，所述第五可控开关连接于所述第二输入端和所述动力电池的另一端之间；

所述控制器分别连接所述第四可控开关和所述第五可控开关，所述控制器用于控制所述第四可控开关和所述第五可控开关。

12.一种电动车辆，其特征在于，所述电动车辆包括权利要求1-10中任一项所述的辅助模块，或权利要求11所述的充电总成；还包括电驱总成、动力电池；

所述电驱总成包括电机控制器、电机，所述电机控制器与所述电机连接，所述电机用于将电能转换为机械能以驱动所述电动车辆；

所述电机控制器包括逆变电路；所述逆变电路分别连接所述动力电池的两端，所述动力电池用于为所述电驱总成提供直流电。

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