CN216981567U

CN216981567U - 电动车辆与充放电控制系统

Info

Publication number: CN216981567U
Application number: CN202220235157.2U
Authority: CN
Inventors: 杨冬生; 刘文昉; 郑乐平; 陈明文; 薛鹏辉
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2022-07-15
Anticipated expiration: 2032-01-27

Abstract

本实用新型公开了一种电动车辆与充放电控制系统，其中，充放电控制系统包括相互连接的DC/DC变换单元、电动机控制单元、发电机控制单元、隔离转换单元和可控开关单元，其中，通过可控开关单元的选择控制以及DC/DC变换单元、电动机控制单元、发电机控制单元和隔离转换单元中的至少部分开关管复用控制，实现动力电池单元与外部充放电设备之间的能量隔离转换。由此，本实用新型的充放电控制系统仅增加部分开关单元，而无需添加其他功率器件，便能够实现电网与车辆的电气隔离，降低系统的漏电流风险，提高系统的安全性和可靠性，同时对功率器件进行复用，节省成本，降低系统重量和体积，有助于提高电动车辆的行驶里程和续航能力。

Description

电动车辆与充放电控制系统

技术领域

本实用新型涉及电动车辆充放电控制技术领域，尤其涉及一种充放电控制系统和一种电动车辆。

背景技术

随着新能源汽车技术的发展，越来越多的用户开始使用新能源电动汽车，无论是纯电动汽车还是混合动力电动汽车，新能源汽车一般都包含有OBC(On Board Charger，车载充电器)交流或者直流充电电路，以满足对电动汽车进行交流或者直流充电的需求。但是，OBC往往只有在车辆静止状态时才投入使用，当车辆处于行驶状态时，OBC组件则成为了新能源汽车的固定载荷。

在相关技术中，单相或三相交流电对电动汽车电池进行充电时的功率器件并不能复用，并且充电电路往往没有进行电气隔离，所以其系统安全性并不能得到有效保证，不能较好的降低车辆整体重量，并且也增加了成本。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种充放电控制系统，能够实现电网与车辆的电气隔离，降低系统的漏电流风险，提高系统的安全性和可靠性，同时对功率器件进行复用，节省成本，降低系统重量和体积，有助于提高电动车辆的行驶里程和续航能力。

本实用新型的第二个目的在于提出一种电动车辆。

为达上述目的，本实用新型第一方面示例提出了一种充放电控制系统，该控制系统包括DC/DC变换单元、电动机控制单元、发电机控制单元、隔离转换单元和可控开关单元，所述DC/DC变换单元、所述电动机控制单元和所述发电机控制单元相互连接，所述隔离转换单元分别与所述电动机控制单元和发电机控制单元连接，其中，所述隔离转换单元通过所述可控开关与所述电动机控制单元或所述发电机控制单元连接，所述DC/DC变换单元和所述隔离转换单元分别通过所述可控开关单元与所述动力电池单元连接，所述DC/DC变换单元通过所述可控开关单元与外部充放电端口连接，所述电动机控制单元或所述发电机控制单元通过所述可控开关单元与外部充放电端口连接，其中，通过所述可控开关单元的选择控制以及所述DC/DC变换单元、所述电动机控制单元、所述发电机控制单元和所述隔离转换单元中的至少部分开关管复用控制，实现动力电池单元与外部充放电设备之间的能量隔离转换。

本实用新型的充放电控制系统包括DC/DC变换单元、电动机控制单元、发电机控制单元、隔离转换单元和可控开关单元，通过对可控开关单元进行选择控制，从而对DC/DC变换单元、电动机控制单元、发电机控制单元和隔离转换单元中的至少部分开关管进行复用控制，进而实现动力电池单元与外部充放电设备之间的能量隔离转换。由此，本实用新型的充放电控制系统仅增加部分开关单元，而无需添加其他功率器件，便能够实现电网与车辆的电气隔离，降低系统的漏电流风险，提高系统的安全性和可靠性，同时对功率器件进行复用，节省成本，降低系统重量和体积，有助于提高电动车辆的行驶里程和续航能力。

为达上述目的，本实用新型第二方面示例提出了一种电动车辆，该电动车辆包括根据上述示例所述的充放电控制系统。

本实用新型的电动车辆，通过上述示例中的充放电控制系统，能够实现电网与车辆的电气隔离，降低系统的漏电流风险，提高系统的安全性和可靠性，同时对功率器件进行复用，节省成本，降低系统重量和体积，有助于提高电动车辆的行驶里程和续航能力。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的充放电控制系统的电路示意图；

图2是根据本实用新型一个具体实施例的充放电控制系统的电路示意图；

图3是根据本实用新型一个具体实施例的充放电控制系统的电路示意图；

图4是根据本实用新型一个具体实施例的充放电控制系统的电路示意图；

图5是根据本实用新型一个具体实施例的充放电控制系统的电路示意图；

图6是根据本实用新型一个具体实施例的充放电控制系统的电路示意图；

图7是根据本实用新型一个具体实施例的充放电控制系统的电路示意图；

图8是根据本实用新型一个具体实施例的充放电控制系统的电路示意图；

图9是根据本实用新型实施例的电动车辆的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述本实用新型实施例的电动车辆与充放电控制系统。

图1是根据本实用新型一个实施例的充放电控制系统的电路示意图。

如图1所示，本实用新型提出一种充放电控制系统，该控制系统包括相互连接的DC/DC变换单元10、电动机控制单元20和发电机控制单元30、以及隔离转换单元40和可控开关单元，其中，通过可控开关单元的选择控制以及DC/DC变换单元10、电动机控制单元20、发电机控制单元30和隔离转换单元40中的至少部分开关管复用控制，实现动力电池单元与外部充放电设备之间的能量隔离转换。

具体地，如图1所示，图中可控开关单元包含有多个开关，由于各开关设置位置距离相差太大，所以图中并未对可控开关单元添加附图标记进行描述。由图1可知，DC/DC变换单元10、电动机控制单元20和发电机控制单元30通过母线进行相连，并且，DC/DC变换单元10包括有四个开关管，分别为开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4，其中，四个开关管组成一个H桥，开关管Q1和开关管Q2为DC/DC变换单元10的第一桥臂，开关管Q3和开关管Q4为DC/DC变换单元10的第二桥臂。电动机控制单元20包括有六个开关管，分别为开关管M1、开关管M2、开关管M3、开关管M4、开关管M5和开关管M6，其中，六个开关管组成一个三相全桥电路，开关管M1和开关管M4为电动机控制单元20的第一桥臂，开关管M3和开关管M6为电动机控制单元20的第二桥臂，开关管M2和开关管M5为电动机控制单元20的第三桥臂。发电机控制单元30包括有六个开关管，分别为开关管G1、开关管G2、开关管G3、开关管G4、开关管G5和开关管G6，其中，六个开关管组成一个三相全桥电路，开关管G1和开关管G4为发电机控制单元30的第一桥臂，开关管G3和开关管G6为发电机控制单元30的第二桥臂，开关管G2和开关管G5为发电机控制单元30的第三桥臂。隔离转换单元40包括有四个开关管，分别为开关管B1、开关管B2、开关管B3和开关管B4，其中，四个开关管组成一个H桥，开关管B1和开关管B2为隔离转换单元40的第一桥臂，开关管B3和开关管B4为隔离转换单元40的第二桥臂。

该实施例中通过对可控开关单元的选择控制，以及对DC/DC变换单元10、电动机控制单元20、发电机控制单元30和隔离转换单元40中的部分开关管复用控制，可以实现对动力电池2与外部充放电端口3之间的能量隔离转换。可以理解的是，DC/DC变换单元10、电动机控制单元20、发电机控制单元30和隔离转换单元40中的开关管都由控制器进行控制，控制器可以控制开关管的控制端导通或断开，进而对开关管的工作模式进行控制，并且，开关管还可以对可控开关单元中的开关进行控制。

需要说明的是，本实施例中的DC/DC变换单元10、电动机控制单元20、发电机控制单元30以及隔离转换单元40都是电动车辆必须设置的，也就是说，即使电动车辆未设置有OBC对电动车辆进行充电，其也需要设置DC/DC变换单元10、电动机控制单元20、发电机控制单元30以及隔离转换单元40等设备来保证电动车辆能够正常运行。所以通过对DC/DC变换单元10、电动机控制单元20、发电机控制单元30以及隔离转换单元40中的开关管进行复用，可以无需添加更多的功率器件，以减少车辆的固定载荷，降低车辆的重量和体积，有助于提高电动车辆的行驶里程，解决目前电动车辆使用过程的续航里程焦虑问题。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，可控开关单元包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6和第七开关S7，DC/DC变换单元10通过第一开关S1和第三开关S3连接到动力电池单元2，其中，第一开关S1具体与DC/DC变换单元10的第一端相连，该DC/DC变换单元10的第一端可以为DC/DC变换单元10中两相桥臂的中点，第三开关S3具体与DC/DC变换单元10的第二端。

DC/DC变换单元10还通过第五开关S5和第六开关S6连接到外部充放电端口3，其中，第五开关S5具体与DC/DC变换单元10的第一端相连，也就是说，第五开关S5和第一开关S1都连接到DC/DC变换单元10的第一端，第六开关S6具体与DC/DC变换单元10的第二端相连，也就是说，第六开关S6和第三开关S3都连接到DC/DC变换单元10的第二端。

隔离转换单元40通过第二开关S2和第四开关S4连接到动力电池单元2，其中，第二开关S2具体与隔离转换单元40的第一直流端子相连，第四开关S4具体与隔离转换单元40的第二直流端子相连。

隔离转换单元40还通过第七开关S7连接到电动机控制单元20，其中，第七开关S7具体与电动机控制单元20的第三桥臂的桥臂中心相连，可以理解的是，第七开关S7还可以设置在隔离转换单元40与发电机控制单元20之间，具体可以与发电机控制单元20的三相桥臂中的任一相桥臂连接，具体连接至对应桥臂的中心。

具体地，如图1所示，DC/DC变换单元10通过第一开关S1和第三开关S3连接到动力电池单元2，具体可以将开关管Q1的源极和开关管Q3的源极各自经过电感连接之后再连接到一起，然后再与第一开关S1连接，第一开关S1的另一端则与动力电池单元2的正极连接，开关管Q2的源极和开关管Q4的源极相连之后与第三开关S3连接，第三开关S3的另一端则与动力电池单元2的负极连接。

DC/DC变换单元10还通过第五开关S5和第六开关S6连接到外部充放电端口3，具体可以将开关管Q1的源极和开关管Q3的源极各自经过电感连接之后再连接到一起，然后再与第五开关S5连接，第五开关S5的另一端则与外部充放电端口3连接，开关管Q2的源极和开关管Q4的源极相连之后与第六开关S6连接，第六开关S6的另一端则与外部充放电端口3连接。

隔离转换单元40通过第二开关S2和第四开关S4连接到动力电池单元2，具体可以将开关管B1的漏极和开关管B3的漏极相连之后，与第二开关S2连接，第二开关S2的另一端则与动力电池单元2的正极连接，开关管B2的源极和开关管B4的源极相连之后与第四开关S4连接，第四开关S4的另一端则与动力电池单元2的负极连接。

隔离转换单元40还通过第七开关S7连接到电动机控制单元20，具体地，隔离转换单元40中还包括有三绕组变压器T1，其中，主绕组的第一端与隔离转换单元40的第一桥臂相连，主绕组的第二端与隔离转换单元40的第二桥臂相连，第一副绕组的第一端则通过第七开关S7与电动机控制单元20连接，具体与电动机控制单元20的第三桥臂连接，第一副绕组的第二端与发电机控制单元30的第一桥臂连接，第二副绕组则为车辆的低压用电器或者备用电源供电。

需要说明的是，隔离转换单元40还可以通过第七开关S7连接到发电机控制单元30，如果第七开关S7与发电机控制单元30相连，则隔离转换单元40与电动机控制单元20中直接连接，不通过开关进行连接，例如图1中所示的发电机控制单元30与隔离转换单元40的连接方式。

在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，当动力电池单元2需要直流充电时，第一开关S1和第三开关S3断开，第二开关S2、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6和第七开关S7闭合，电动机控制单元20中的第三桥臂和发电机控制单元30的第一桥臂构成H桥，将外部充放电端口3提供的直流电转换为交流电，隔离转换单元40将H桥输出的交流电进行隔离变换，输出第一直流电给动力电池单元2充电。

具体地，本实用新型实施例中的动力电池单元2既可以直流充电，也可以交流充电，而不同的充电模式，控制系统中的各单元则分别对应不同的控制模式。在直流充电模式中，即外部充放电端口3输入直流电，经过第五开关S5和第六开关S6流入DC/DC变换单元10中开关管Q1-Q4所构成的H桥进行变压处理，需要说明的是，在一些实施例中，可以控制DC/DC变换单元10不进行变压工作，也就是说，DC/DC变换单元10也可以不参与直流充电模式中的变压处理，需要说明的是，在DC/DC变换单元不进行变压工作的时候，功率流可以直接从外部充放电端口3经过开关管Q1和开关管Q3输入电动机控制单元20中的第三桥臂和发电机控制单元30的第一桥臂构成H桥，该H桥能够将外部充放电端口3输入的直流电进行逆变处理以得到交流电，并输出至隔离转换单元40，通过变压器T1和H桥能够将交流电进行隔离变换，以输出第一直流电经过第二开关S2和第四开关S4给动力电池单元2充电。

需要说明的是，本实施例中的DC/DC变换单元10和H桥的工作原理都可以参见现有技术的工作原理，在此不进行赘述。

在该实施例中，隔离转换单元40还与交直流转换单元50连接，隔离转换单元40在将H桥输出的交流电进行隔离变换时，还输出第一交流电，交直流转换单元50用于将第一交流电转换为直流电后给低压电池单元充电或低压器件供电。

具体地，如图2所示，交直流转换单元50包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的阳极和第二二极管的阳极分别连接到隔离转换单元40，第一二极管的阴极和第二二极管的阴极相连且连接到低压电池单元的正极或低压器件的正极。

更具体地，参见图2，在变压器T1的第二副绕组中还连接有低压电池单元，具体可以在第二副绕组的同名端连接第一二极管的阳极，然后将该第一二极管的阴极连接到低压电池单元的正极，第二副绕组的异名端连接第二二极管的阳极，然后该第二二极管的阴极连接到第一二极管的阴极，第二副绕组的抽头连接到低压电池单元的负极，进而在第二副绕组流出的交流电在正半周和负半周的时候，都能够对低压电池单元进行充电。当然，还可以将低压电池单元替换为低压用电器件以对该低压用电器件进行供电，或者还可以将低压电池单元和低压用电器件并联以同时对其供电。

在本实用新型的一些实施例中，如图3所示，动力电池单元需要直流放电时，第一开关S1和第三开关S3断开，第二开关S2、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6和第七开关S7闭合，隔离转换单元40将动力电池单元2提供的直流电进行隔离变换，输出第一交流电，电动机控制单元20中的第三桥臂和发电机控制单元30的第一桥臂构成H桥，将隔离转换单元40输出的第一交流电转换为直流电，向外进行直流供电。

具体地，本实用新型实施例中的动力电池单元既可以直流放电，也可以交流放电，而不同的放电模式，控制系统中的各单元则分别对应不同的控制模式。在直流放电模式中，即向外部充放电端口3输入直流电的情况下，动力电池单元2输出的直流电经过第二开关S2和第四开关S4流入隔离转换单元40中开关管B1-B4所构成的H桥进行逆变处理，在经过逆变处理之后转换为交流电通过变压器T1转换以输出第一交流电，再将该第一交流电输入到由电动机控制单元20中的第三桥臂和发电机控制单元30的第一桥臂构成H桥，经过该H桥处理之后，可以得到直流电输入DC/DC变换单元10进行降压处理，再将降压处理后的直流电通过第五开关S5和第六开关S6输入到外部充放电端口3上，可选地，在该实施例中，外部充放电端口3可以为直流电网、车辆等直流用电或储电设备。

需要说明的是，在一些实施例中，可以控制DC/DC变换单元10不进行变压工作，也就是说，DC/DC变换单元10也可以不参与直流充电模式中的变压处理，需要说明的是，在DC/DC变换单元不进行变压工作的时候，功率流可以将从H桥输出的直流电经过开关管Q1和开关管Q3直接输入给外部充放电端口3。

在该实施例中，隔离转换单元40还与交直流转换单元50连接，隔离转换单元40在将动力电池单元2提供的直流电进行隔离变换时，还输出第二交流电，交直流转换单元50用于将第二交流电转换为直流电后给低压电池单元充电或低压器件供电。

具体地，如图3所示，交直流转换单元50包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的阳极和第二二极管的阳极分别连接到隔离转换单元40，第一二极管的阴极和第二二极管的阴极相连且连接到低压电池单元的正极或低压器件的正极。

更具体地，参见图3，在变压器T1的第二副绕组中还连接有低压电池单元，具体可以在第二副绕组的同名端连接第一二极管的阳极，然后将该第一二极管的阴极连接到低压电池单元的正极，第二副绕组的异名端连接第二二极管的阳极，然后该第二二极管的阴极连接到第一二极管的阴极，第二副绕组的抽头连接到低压电池单元的负极，进而在第二副绕组流出的交流电在正半周和负半周的时候，都能够对低压电池单元进行充电。当然，还可以将低压电池单元替换为低压用电器件以对该低压用电器件进行供电，或者还可以将低压电池单元和低压用电器件并联以同时对其供电。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，可控开关单元还包括第八开关S8，电动机控制单元20还通过第八开关S8连接到外部充放电端口3，第八开关S8具体与电动机控制单元20的第一桥臂的桥臂中心相连。

具体地，如图1所示，电动机控制单元20的第一桥臂由开关管M1和开关管M4组成，其中，开关管M1的源极和开关管M4的漏极相连，并与第八开关S8的一端连接，第八开关S8的另一端与外部充放电端口3连接。

更具体地，第八开关S8的另一端与交流电的零线连接，第六开关S6的另一端与直流电的负极连接，第五开关S5的另一端分别与直流电的正极和交流电的火线连接。

在本实用新型的一些实施例中，如图4所示，当动力电池单元需要交流充电时，第一开关S1、第三开关S3和第六开关S6断开，第二开关S2、第四开关S4、第五开关S5、第七开关S7和第八开关S8闭合，DC/DC变换单元10中的第一桥臂、第二桥臂以及电动机控制单元20中的第一桥臂构成整流及PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)电路，将外部充放电端口3提供的交流电转换为直流电，电动机控制单元20中的第三桥臂和发电机控制单元30中的第一桥臂构成H桥，将整流及PFC电路输出的直流电转换为交流电，隔离转换单元40将H桥输出的交流电进行隔离变换，输出第一直流电给动力电池单元2充电。

具体地，参见图4，在外部充放电端口3采用交流电对动力电池单元2进行充电情况下，可以理解的是，交流电可以分为正半周期和负半周期，在正半周期中，电流从火线L流出，并从零线N流回；在负半周期中，电流从零线N流出，并从火线L流回。

图4以正半周期为具体实施例对交流充电模式进行描述，负半周期可以根据相同的原理进行推导，不再赘述。首先，电流可以先从火线L流出，然后经过开关管Q1-Q4、开关管M1和开关管M4组成的PFC电路对功率进行校正，具体地，在正半周期中，开关管M1和开关管M4中只导通一个，例如，导通开关管M4，而在负半周期，则导通开关管M1。在正半周期中，开关管Q1和开关管Q2之间互补交替导通，具体交替的周期可以根据实际应用进行调整，而开关管Q3则相对于开关管Q1的状态延迟二分之一个交替周期，且开关管Q3和开关管Q4之间也互补交替导通，通过开关管Q1-Q4、开关管M1和开关管M4的交替工作进而能够为外部输入的交流电进行功率因数校正，同时，该PFC电路还能够对外部输入的交流电进行整流，以得到直流电。该直流电输入电动机控制单元20中的第三桥臂和发电机控制单元30中的第一桥臂构成H桥之后，可以转换为交流电并输入到隔离转换单元40中，隔离转换单元40中的开关管B1-B4能够组成H桥，以对从H桥输入的交流电进行整流处理，得到直流电，再将该直流电输入到动力电池单元2中以完成对动力电池单元的充电。

在该实施例中，隔离转换单元40还与交直流转换单元连接，隔离转换单元40在将H桥输出的交流电进行隔离变换时，还输出第一交流电，交直流转换单元用于将第一交流电转换为直流电后给低压电池单元充电或低压器件供电。

具体地，如图4所示，交直流转换单元50包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的阳极和第二二极管的阳极分别连接到隔离转换单元40，第一二极管的阴极和第二二极管的阴极相连且连接到低压电池单元的正极或低压器件的正极。

更具体地，参见图4，在变压器T1的第二副绕组中还连接有低压电池单元，具体可以在第二副绕组的同名端连接第一二极管的阳极，然后将该第一二极管的阴极连接到低压电池单元的正极，第二副绕组的异名端连接第二二极管的阳极，然后该第二二极管的阴极连接到第一二极管的阴极，第二副绕组的抽头连接到低压电池单元的负极，进而在第二副绕组流出的交流电在正半周和负半周的时候，都能够对低压电池单元进行充电。当然，还可以将低压电池单元替换为低压用电器件以对该低压用电器件进行供电，或者还可以将低压电池单元和低压用电器件并联以同时对其供电。

在本实用新型的一些实施例中，当动力电池单元需要交流放电时，第一开关S1、第三开关S3和第六开关S6断开，第二开关S2、第四开关S4、第五开关S5、第七开关S7和第八开关S8闭合，隔离转换单元40将动力电池单元2提供的直流电进行隔离变换，输出第一交流电，电动机控制单元20中的第三桥臂和发电机控制单元30的第一桥臂构成H桥，将隔离转换单元40输出的第一交流电转换为直流电，电动机控制单元20中的第一桥臂以及DC/DC变换单元10中的第一桥臂和第二桥臂构成逆变电路，将H桥输出的直流电转换为交流电，向外进行交流供电。

具体地，交流电可以分为正半周期和负半周期，在正半周期中，电流从火线L流出，并从零线N流回；在负半周期中，电流从零线N流出，并从火线L流回。

图5为以正半周期为具体实施例的交流放电模式的电路示意图，如图5所示，动力电池单元2经过第二开关S2和第四开关S4输出直流电，经过隔离转换单元40中的开关管B1-B4所组成的H桥逆变处理之后，输出交流电，该交流电再利用变压器T1进行隔离变压处理以得到第一交流电，第一副绕组将该第一交流电输入由电动机控制单元20中的第三桥臂和发电机控制单元30的第一桥臂构成的H桥进行整流处理，H桥在对第一交流电进行整流之后输出直流电，直流电再经过由电动机控制单元20中的第一桥臂以及DC/DC变换单元10中的第一桥臂和第二桥臂构成的逆变电路进行逆变处理，进而将直流电逆变处理为交流电，再将该交流电输出至外部充放电端口3，以完成对外部设备的交流放电。

需要说明的是，在正半周期中，电动机控制单元20中的第一桥臂以及DC/DC变换单元10中的第一桥臂和第二桥臂构成的逆变电路中，开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4和开关管M4处于工作状态，开关管M1处于关断状态，具体开关管Q1根据其工作周期进行交替通断，而开关管Q3的导通时刻则是开关管Q1的开关信号延迟半个工作周期，开关管Q2与开关管Q1互补导通，开关管Q4与开关管Q3互补导通，开关管Q4的导通时刻则是开关管Q2的开关信号延迟半个工作周期，开关管M4处于持续导通状态。

也可以只使用DC/DC变换单元10中的第一桥臂或第二桥臂与电动机控制单元20中的第一桥臂构成逆变电路，当只使用DC/DC变换单元10中的第一桥臂时，第二桥臂中的开关管Q3、开关管Q4处于持续关断状态。当只使用DC/DC变换单元10中的第二桥臂时，第二桥臂中的开关管Q1、开关管Q2处于持续关断状态。

图6为以负半周期为具体实施例的交流放电模式的电路示意图，如图6所示，动力电池单元2经过第二开关S2和第四开关S4输出直流电，经过隔离转换单元40中的开关管B1-B4所组成的H桥逆变处理之后，输出交流电，交流电再利用变压器T1进行隔离变压处理，第一副绕组将交流电输入由电动机控制单元20中的第三桥臂和发电机控制单元30的第一桥臂构成H桥进行整流处理，H桥在对交流电进行整流之后输出直流电，直流电再经过由电动机控制单元20中的第一桥臂以及DC/DC变换单元10中的第一桥臂和第二桥臂构成逆变电路进行逆变处理，进而将直流电逆变处理为交流电，再将该交流电输入外部充放电端口3，以完成对外部设备的交流充电。

需要说明的是，在负半周期中，电动机控制单元20中的第一桥臂以及DC/DC变换单元10中的第一桥臂和第二桥臂构成的逆变电路中，开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4和开关管M1处于工作状态，开关管M4处于关断状态，具体开关管Q2根据其工作周期进行交替通断，而开关管Q4的导通时刻则是开关管Q2的开关信号延迟半个工作周期，开关管Q1与开关管Q2互补导通，开关管Q3与开关管Q4互补导通，开关管Q3的导通时刻则是开关管Q1的开关信号延迟半个工作周期，开关管M1处于持续导通状态。

在该实施例中，如图5或6所示，隔离转换单元40还与交直流转换单元50连接，隔离转换单元40在将动力电池单元2提供的直流电进行隔离变换时，还输出第二交流电，交直流转换单元50用于将第二交流电转换为直流电后给低压电池单元充电或低压器件供电。

具体地，如图5或6所示，交直流转换单元50包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的阳极和第二二极管的阳极分别连接到隔离转换单元40，第一二极管的阴极和第二二极管的阴极相连且连接到低压电池单元的正极或低压器件的正极。

更具体地，参见图5或图6所示，在变压器T1的第二副绕组中还连接有低压电池单元，具体可以在第二副绕组的同名端连接第一二极管的阳极，然后将该第一二极管的阴极连接到低压电池单元的正极，第二副绕组的异名端连接第二二极管的阳极，然后该第二二极管的阴极连接到第一二极管的阴极，第二副绕组的抽头连接到低压电池单元的负极，进而在第二副绕组流出的交流电在正半周和负半周的时候，都能够对低压电池单元进行充电。当然，还可以将低压电池单元替换为低压用电器件以对该低压用电器件进行供电，或者还可以将低压电池单元和低压用电器件并联以同时对其供电。

在本实用新型的一些实施例中，如图7所示，当动力电池单元向行驶中的电动车辆供电时，第一开关S1和第三开关S3闭合，第五开关S5、第六开关S6和第七开关S7断开，电动机控制单元20根据动力电池单元2提供的直流电对电动车辆中的驱动电机进行驱动控制，发电机控制单元30工作在DC-AC逆变状态或者AC-DC可控整流状态。

具体地，车辆在正常行驶过程中，动力电池单元2中的直流电经过第一开关S1和第三开关S3输入到DC/DC变换单元10中，DC/DC变换单元10能够对该直流电进行升压处理，当然，在动力电池单元2提供到的电压足够的情况下，DC/DC变换单元10也可以不处于升压状态，即开关管Q1-Q4处于关断的状态，或者开关管Q1和开关管Q3导通而开关管Q2和开关管Q4关断。当直流电输入电动机控制单元20的时候，电动机控制单元20中的开关管M1-M6则进行工作以对电动机进行驱动控制，具体地，开关管M1-M6可以工作在直流电转交流电的逆变状态中。而发电机控制单元30则工作在DC-AC逆变状态或者AC-DC可控整流状态，举例而言，当车辆处于下坡路况时，则发电机控制单元30无需提供助力，则可以进行发电，此时发电机控制单元30处于AC-DC可控整流状态；而当车辆处于上坡路况时，则发电机控制单元30需要提供助力，此时发电机控制单元30处于DC-AC逆变状态。

在该实施例中，第二开关S2和第四开关S4闭合，隔离转换单元40还与交直流转换单元50连接，隔离转换单元40在将H桥输出的交流电进行隔离变换时，还输出第一交流电，交直流转换单元50用于将第一交流电转换为直流电后给低压电池单元充电或低压器件供电。

具体地，如图7所示，交直流转换单元50包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的阳极和第二二极管的阳极分别连接到隔离转换单元40，第一二极管的阴极和第二二极管的阴极相连且连接到低压电池单元的正极或低压器件的正极。

更具体地，参见图7，动力电池单元2输出直流电经过第二开关S2和第四开关S4输入至隔离转换单元40中，经过隔离转换单元40中的开关管B1-B4逆变处理之后，再经过变压器T1处理，进而能够由第二副绕组向低压电池单元充电或者向电压用电器件进行供电。

在本实用新型的一些实施例中，如图8所示，可控开关单元包括第九开关S9，隔离转换单元40通过第九开关S9与电动机控制单元20相连，DC/DC变换单元10连接到动力电池单元2，其中，在动力电池单元2需要直流充电时，第九开关S9闭合，隔离转换单元40将外部充放电端口3提供的直流电隔离转换为交流电，电动机控制单元20中的第三桥臂和发电机控制单元30中的第一桥臂构成H桥，将隔离转换单元40输出的交流电转换为第一直流电，给动力电池单元充电；在动力电池单元2需要直流放电时，第九开关S9闭合，电动机控制单元20中的第三桥臂和发电机控制单元30中的第一桥臂构成的H桥，将动力电池单元2提供的直流电转换为交流电，隔离转换单元40将H桥输出的交流电隔离转换为直流电，向外直流供电。

具体地，如图9所示，动力电池单元2与DC/DC变换单元10直接连接，隔离转换单元40与外部充放电端口3直接连接，隔离转换单元40还通过第九开关S9与电动机控制单元20连接。

在直流充电模式下，外部充放电端口3外接直流电为动力电池单元2进行充电，首先，直流电从隔离转换单元40经过逆变处理之后，转换为交流电，再经过变压器之后向电动机控制单元20中的第三桥臂和发电机控制单元30中的第一桥臂构成的H桥输入交流电，H桥对该交流电进行整流处理以得到直流电，再经过DC/DC变换单元10降压处理之后，向动力电池单元2输入直流电，以对动力电池单元2进行充电。

在直流放电模式下，动力电池单元2首先向DC/DC变换单元10输入直流电，DC/DC变换单元10可以对该直流电进行升压处理，然后再输入由电动机控制单元20中的第三桥臂和发电机控制单元30中的第一桥臂构成的H桥进行逆变处理，以得到交流电，然后将该交流电输入隔离转换单元40，更具体地，交流电通过变压器输入由开关管B1-B4组成的整流电路，进而将整流后得到的直流电向外部充放电端口3输出，以完成直流放电。

需要说明的是，参见图1至图7中的任一附图可知，动力电池单元2中还设置有电阻和电容，其中，电阻和电容可以进行分流、分压、限流等作用，以保证动力电池单元2能够正常工作。母线和隔离转换单元40上都设置有电容，在电压充电和放电时都能够起到缓冲的作用，以提高电路中其他器件的使用寿命。变压器中的电感则能够抑制电流的变化，以保证变压器能够正常运行；变压器中的电容则能够提高功率因数，并具有滤波的作用。DC/DC变换单元10中的电感则能够起到滤波和储能的作用。第二副绕组通过二极管还连接有一电容，也能够起到滤波的作用，以保证低压电池单元和/或低压用电设备能够正常使用。

综上，本实用新型实施例的充放电控制系统能够实现电网与车辆的电气隔离，降低系统的漏电流风险，提高系统的安全性和可靠性，同时对功率器件进行复用，节省成本，降低系统重量和体积，有助于提高电动车辆的行驶里程和续航能力。

图9是根据本实用新型实施例的电动车辆的结构框图。

进一步地，如图9所示，本实用新型提出了一种电动车辆100，该电动车辆100包括上述实施例中的充放电控制系统1。

本实用新型实施例的电动车辆通过上述实施例中的充放电控制系统，能够实现电网与车辆的电气隔离，降低系统的漏电流风险，提高系统的安全性和可靠性，同时对功率器件进行复用，节省成本，降低系统重量和体积，有助于提高电动车辆的行驶里程和续航能力。

另外，本实用新型实施例的电动车辆的其他构成及作用对本领域的技术人员来说是已知的，为减少冗余，此处不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例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例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，本实用新型实施例中所使用的“第一”、“第二”等术语，仅用于描述目的，而不可以理解为指示或者暗示相对重要性，或者隐含指明本实施例中所指示的技术特征数量。由此，本实用新型实施例中限定有“第一”、“第二”等术语的特征，可以明确或者隐含地表示该实施例中包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，词语“多个”的含义是至少两个或者两个及以上，例如两个、三个、四个等，除非实施例中另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非实施例中另有明确的相关规定或者限定，否则实施例中出现的术语“安装”、“相连”、“连接”和“固定”等应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以理解的，也可以是机械连接、电连接等；当然，还可以是直接相连，或者通过中间媒介进行间接连接，或者可以是两个元件内部的连通，或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，能够根据具体的实施情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种充放电控制系统，其特征在于，包括DC/DC变换单元、电动机控制单元、发电机控制单元、隔离转换单元和可控开关单元，所述DC/DC变换单元、所述电动机控制单元和所述发电机控制单元相互连接，所述隔离转换单元分别与所述电动机控制单元和发电机控制单元连接，其中，所述隔离转换单元通过所述可控开关与所述电动机控制单元或所述发电机控制单元连接，所述DC/DC变换单元和所述隔离转换单元分别通过所述可控开关单元与动力电池单元连接，所述DC/DC变换单元通过所述可控开关单元与外部充放电端口连接，所述电动机控制单元或所述发电机控制单元通过所述可控开关单元与外部充放电端口连接，其中，通过所述可控开关单元的选择控制以及所述DC/DC变换单元、所述电动机控制单元、所述发电机控制单元和所述隔离转换单元中的至少部分开关管复用控制，实现所述动力电池单元与外部充放电设备之间的能量隔离转换。

2.根据权利要求1所述的充放电控制系统，其特征在于，所述可控开关单元包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关和第七开关，所述DC/DC变换单元通过所述第一开关和所述第三开关连接到所述动力电池单元，所述DC/DC变换单元还通过所述第五开关和所述第六开关连接到所述外部充放电设备，所述隔离转换单元通过所述第二开关和所述第四开关连接到所述动力电池单元，所述隔离转换单元还通过所述第七开关连接到所述电动机控制单元或所述发电机控制单元。

3.根据权利要求2所述的充放电控制系统，其特征在于，当所述动力电池单元需要直流充电时，所述第一开关和所述第三开关断开，所述第二开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关和所述第七开关闭合，所述电动机控制单元中的第三桥臂和所述发电机控制单元的第一桥臂构成H桥，将所述外部充放电设备提供的直流电转换为交流电，所述隔离转换单元将所述H桥输出的交流电进行隔离变换，输出第一直流电给所述动力电池单元充电。

4.根据权利要求3所述的充放电控制系统，其特征在于，所述隔离转换单元还与交直流转换单元连接，所述隔离转换单元在将所述H桥输出的交流电进行隔离变换时，还输出第一交流电，所述交直流转换单元用于将所述第一交流电转换为直流电后给低压电池单元充电或低压器件供电。

5.根据权利要求3或4所述的充放电控制系统，其特征在于，所述DC/DC变换单元还被配置成对所述外部充放电设备提供的直流电进行升压控制。

6.根据权利要求2所述的充放电控制系统，其特征在于，当所述动力电池单元需要直流放电时，所述第一开关和所述第三开关断开，所述第二开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关和所述第七开关闭合，所述隔离转换单元将所述动力电池单元提供的直流电进行隔离变换，输出第一交流电，所述电动机控制单元中的第三桥臂和所述发电机控制单元的第一桥臂构成H桥，将所述隔离转换单元输出的第一交流电转换为直流电，向外进行直流供电。

7.根据权利要求6所述的充放电控制系统，其特征在于，所述隔离转换单元还与交直流转换单元连接，所述隔离转换单元在将所述动力电池单元提供的直流电进行隔离变换时，还输出第二交流电，所述交直流转换单元用于将所述第二交流电转换为直流电后给低压电池单元充电或低压器件供电。

8.根据权利要求6或7所述的充放电控制系统，其特征在于，所述DC/DC变换单元还被配置成对所述H桥输出的直流电进行降压控制。

9.根据权利要求2所述的充放电控制系统，其特征在于，所述可控开关单元还包括第八开关，所述电动机控制单元或所述发电机控制单元还通过所述第八开关连接到所述外部充放电设备。

10.根据权利要求9所述的充放电控制系统，其特征在于，所述外部充放电端口包括外部交流电端口和外部直流电端口，其中，

所述第五开关的一端分别与所述外部直流电端口的正极端和所述外部交流电端口的火线端连接，所述第五开关的另一端与所述DC/DC变换单元连接；

所述第六开关的一端与所述外部直流电端口的负极端连接，所述第六开关的另一端与所述DC/DC变换单元连接；

所述第八开关的一端与所述外部交流电端口的零线端连接，所述第八开关的另一端与所述电动机控制单元或所述发电机控制单元连接。

11.根据权利要求10所述的充放电控制系统，其特征在于，所述DC/DC变换单元和所述隔离转换单元均包括两相桥臂，所述电动机控制单元和所述发电机控制单元均包括三相全桥，其中，

所述第一开关与所述DC/DC变换单元的第一端相连，所述第三开关与所述DC/DC变换单元的第二端相连，所述第二开关与所述隔离转换单元的第一直流端子相连，所述第四开关与所述隔离转换单元的第二直流端子相连，所述第五开关与所述DC/DC变换单元的第一端相连，所述第六开关与所述DC/DC变换单元的第二端相连，所述第七开关与所述电动机控制单元的第三桥臂的桥臂中心相连，所述第八开关与所述电动机控制单元的第一桥臂的桥臂中心相连。

12.根据权利要求9所述的充放电控制系统，其特征在于，当所述动力电池单元需要交流充电时，所述第一开关、所述第三开关和所述第六开关断开，所述第二开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第七开关和所述第八开关闭合，所述DC/DC变换单元中的第一桥臂、第二桥臂以及所述电动机控制单元中的第一桥臂构成整流及PFC电路，将所述外部充放电设备提供的交流电转换为直流电，所述电动机控制单元中的第三桥臂和所述发电机控制单元中的第一桥臂构成H桥，将所述整流及PFC电路输出的直流电转换为交流电，所述隔离转换单元将所述H桥输出的交流电进行隔离变换，输出第一直流电给所述动力电池单元充电。

13.根据权利要求12所述的充放电控制系统，其特征在于，所述隔离转换单元还与交直流转换单元连接，所述隔离转换单元在将所述H桥输出的交流电进行隔离变换时，还输出第一交流电，所述交直流转换单元用于将所述第一交流电转换为直流电后给低压电池单元充电或低压器件供电。

14.根据权利要求9所述的充放电控制系统，其特征在于，当所述动力电池单元需要交流放电时，所述第一开关、所述第三开关和所述第六开关断开，所述第二开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第七开关和所述第八开关闭合，所述隔离转换单元将所述动力电池单元提供的直流电进行隔离变换，输出第一交流电，所述电动机控制单元中的第三桥臂和所述发电机控制单元的第一桥臂构成H桥，将所述隔离转换单元输出的第一交流电转换为直流电，所述电动机控制单元中的第一桥臂以及所述DC/DC变换单元中的第一桥臂和第二桥臂构成逆变电路，将所述H桥输出的直流电转换为交流电，向外进行交流供电。

15.根据权利要求14所述的充放电控制系统，其特征在于，所述隔离转换单元还与交直流转换单元连接，所述隔离转换单元在将所述动力电池单元提供的直流电进行隔离变换时，还输出第二交流电，所述交直流转换单元用于将所述第二交流电转换为直流电后给低压电池单元充电或低压器件供电。

16.根据权利要求2所述的充放电控制系统，其特征在于，当所述动力电池单元向行驶中的电动车辆供电时，所述第一开关和所述第三开关闭合，所述第五开关、所述第六开关和所述第七开关断开，所述电动机控制单元根据所述动力电池单元提供的直流电对所述电动车辆中的驱动电机进行驱动控制，所述发电机控制单元工作在DC-AC逆变状态或者AC-DC可控整流状态。

17.根据权利要求16所述的充放电控制系统，其特征在于，所述第二开关和所述第四开关闭合，所述隔离转换单元还与交直流转换单元连接，所述隔离转换单元在将所述动力电池单元提供的直流电进行隔离变换时，还输出第一交流电，所述交直流转换单元用于将所述第一交流电转换为直流电后给低压电池单元充电或低压器件供电。

18.根据权利要求16或17所述的充放电控制系统，其特征在于，所述DC/DC变换单元还被配置成对所述动力电池单元提供的直流电进行升压控制。

19.根据权利要求4、7、13、15、17中任一项所述的充放电控制系统，其特征在于，所述交直流转换单元包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阳极分别连接到所述隔离转换单元，所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阴极相连且连接到所述低压电池单元的正极或所述低压器件的正极。

20.根据权利要求1所述的充放电控制系统，其特征在于，所述可控开关单元包括第九开关，所述隔离转换单元通过所述第九开关与所述电动机控制单元相连，所述DC/DC变换单元连接到所述动力电池单元，其中，

当所述动力电池单元需要直流充电时，所述第九开关闭合，所述隔离转换单元将所述外部充放电设备提供的直流电隔离转换为交流电，所述电动机控制单元中的第三桥臂和所述发电机控制单元中的第一桥臂构成H桥，将所述隔离转换单元输出的交流电转换为第一直流电，给所述动力电池单元充电；

当所述动力电池单元需要直流放电时，所述第九开关闭合，所述电动机控制单元中的第三桥臂和所述发电机控制单元中的第一桥臂构成H桥，将所述动力电池单元提供的直流电转换为交流电，所述隔离转换单元将所述H桥输出的交流电隔离转换为直流电，向外直流供电。

21.根据权利要求20所述的充放电控制系统，其特征在于，当所述动力电池单元需要直流充电时，所述DC/DC变换单元还被配置成对所述H桥输出的第一直流电进行降压控制。

22.根据权利要求20所述的充放电控制系统，其特征在于，当所述动力电池单元需要直流放电时，所述DC/DC变换单元还被配置成对所述动力电池单元提供的直流电进行升压控制。

23.一种电动车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-22中任一项所述的充放电控制系统。