车载电源系统和电动汽车的制作方法

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其涉及一种车载电源系统和一种电动汽车。

背景技术：

电动汽车中，为了完成储能单元例如电网、低压蓄电池和高压储能电池等之间的能量传递，需要能够实现ac/dc、dc/dc和dc/ac等功能的变换器。

相关技术中，变换器一般是分立设置的，即每个产品都有单独的外壳、线束、系统控制、采样、开关管和磁性功率器件等，从而造成成本浪费，并且体积大和重量大。

技术实现要素：

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车载电源系统，以简化车载电源系统的结构，节约成本。

本实用新型的第二个目的在于提出一种电动汽车。

为达上述目的，本实用新型第一方面提出了一种车载电源系统，包括：交流输入端；高压电池；低压电池；功率因数校正器，所述功率因数校正器连接所述交流输入端；dc/dc变换器，所述dc/dc变换器具有第一端、第二端和第三端，所述dc/dc变换器的第一端连接所述功率因数校正器，所述dc/dc变换器的第二端连接所述高压电池，所述dc/dc变换器的第三端连接所述低压电池。

根据本实用新型提出的车载电源系统，功率因数校正器连接交流输入端，dc/dc变换器具有第一端、第二端和第三端，dc/dc变换器的第一端连接功率因数校正器，dc/dc变换器的第二端连接高压电池，dc/dc变换器的第三端连接低压电池。由此，本实用新型的车载电源系统，可通过dc/dc变换器给高压电池和低压电池同时供电，进而可简化车载电源系统的结构，减小电源系统的体积和重量，并且还可降低成本。

进一步地，所述dc/dc变换器通过对所述功率因数校正器输入到所述dc/dc变换器的第一端的第一直流电进行变换，以给所述高压电池和所述低压电池充电，其中，所述第一直流电的电压变化范围至少覆盖所述高压电池的电压变化范围。

进一步地，所述dc/dc变换器还通过对所述高压电池输入到所述dc/dc变换器的第二端的第二直流电进行变换，以向所述交流输入端和所述低压电池放电，其中，控制所述dc/dc变换器的第三端的电压，且不控制所述dc/dc变换器的第一端的电压。

进一步地，所述的车载电源系统还包括：控制模块，所述控制模块与所述dc/dc变换器和所述功率因数校正器相连。

进一步地，所述dc/dc变换器包括第一变换单元、第二变换单元、第三变换单元和变压器，所述第一变换单元连接所述功率因数校正器，所述第二变换单元连接所述高压电池，所述第三变换单元连接所述低压电池，所述变压器具有第一线圈、第二线圈和第三线圈，所述第一变换单元连接所述第一线圈、所述第二变换单元连接所述第二线圈、所述第三变换单元连接所述第三线圈，所述第一线圈、第二线圈和第三线圈共用同一磁芯。

进一步地，所述第一变换单元包括：第一开关电路，所述第一开关电路的第一端和第二端连接所述功率因数校正器；第一电感，所述第一电感的一端连接所述第一开关电路的第三端，所述第一电感的另一端连接所述第一线圈的一端；第一电容，所述第一电容的一端连接所述第一线圈的另一端，所述第一电容的另一端连接所述第一开关电路的第四端。

进一步地，所述第一开关电路包括第一开关管至第四开关管。

进一步地，所述第二变换单元包括：第二开关电路，所述第二开关电路的第一端和第二端连接所述高压电池；第二电感，所述第二电感的一端连接所述第二开关电路的第三端，所述第二电感的另一端连接所述第二线圈的一端；第二电容，所述第二电容的一端连接所述第二线圈的另一端，所述第二电容的另一端连接所述第二开关电路的第四端。

进一步地，所述第二开关电路包括第五开关管至第八开关管。

进一步地，所述第三变换单元包括：第一开关管，所述第一开关管的第一端连接所述第三线圈的第一段的一端，所述第三线圈的第一段的另一端与所述第三线圈的第二段的一端相连并具有第一节点；第二开关管，所述第二开关管的第一端连接所述第三线圈的第二段的另一端，所述第二开关管的第二端与所述第一开关管的第二端相连并具有第二节点，所述第一节点和第二节点连接所述低压电池。

进一步地，所述控制模块用于控制通过所述dc/dc变换器使所述高压电池向所述低压电池放电；或者所述控制模块用于控制通过所述dc/dc变换器和所述功率因数校正器使所述高压电池向所述交流输入端放电；或者所述控制模块用于通过所述功率因数校正器和所述dc/dc变换器使所述交流输入端向所述高压电池向和所述低压电池充电。

为达上述目的，本实用新型第二方面提出了一种电动汽车，包括根据本实用新型第一方面所述的车载电源系统。

根据本实用新型提出的电动汽车，通过设置的车载电源系统，可简化车载电源系统的结构，减小电源系统的体积和重量，并且还可降低成本。

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

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型实施例的车载电源系统的方框示意图；

图2为根据本实用新型一个实施例的车载电源系统的方框示意图；

图3为根据本实用新型一个实施例的车载电源系统的电路原理图。

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车载电源系统和电动汽车。

图1为根据本实用新型实施例的车载电源系统的方框示意图。如图1所示，本实用新型实施例的车载电源系统包括交流输入端10、高压电池20、低压电池30、功率因数校正器40以及dc/dc变换器50。

其中，功率因数校正器40连接交流输入端10；dc/dc变换器50具有第一端、第二端和第三端，dc/dc变换器50的第一端连接功率因数校正器40，dc/dc变换器50的第二端连接高压电池20，dc/dc变换器50的第三端连接低压电池30。

由此，本实用新型实施例的车载电源系统，电网可通过dc/dc变换器给高压电池和低压电池同时供电，进而可简化车载电源系统的结构，减小电源系统的体积和重量，并且还可降低成本。

根据本实用新型的一个实施例，dc/dc变换器50通过对功率因数校正器40输入到dc/dc变换器50的第一端的第一直流电v1进行变换，以给高压电池20和低压电池30充电，其中，第一直流电v1的电压变化范围至少覆盖高压电池20的电压变化范围。

可理解，车载电源系统包括充电模式，在车载电源系统处于充电模式时，电网输入的交流电通过交流输入端10输入到功率因数校正器40，经功率因数校正器40校正后，功率因数校正器40输出第一直流电v1到dc/dc变换器50的第一端，dc/dc变换器50对第一直流电v1进行变换后，给高压电池20和低压电池30充电。

其中，当车载电源系统处于充电模式时，第一直流电v1的电压v11可以宽范围变换，例如在350～550v范围内变换，从而，第一直流电v1的电压变化范围能够覆盖高压电池20的充电电压变化范围，进而满足高压电池20的全范围充电需求。

具体地，如图3所示，可通过控制第一开关电路110中的第一开关管t1、第二开关管t2、第三开关管t3和第四开关管t4的开通和关断，使经第一开关电路110逆变后的第一直流电v1的电压v11能够宽范围变换。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，dc/dc变换器50还通过对高压电池20输入到dc/dc变换器50的第二端的第三直流电v3进行变换，以向交流输入端10和低压电池30放电，其中，控制dc/dc变换器50的第三端的电压v21，且不控制dc/dc变换器50的第一端的电压v11。

可理解，车载电源系统还包括放电模式，在车载电源系统处于放电模式时，高压电池20输入第三直流电v3到dc/dc变换器50的第二端，dc/dc变换器50对第三直流电v3进行变换后，输出第二直流电v2至低压电池30，以向低压电池30放电，输出第一直流电v1至交流输入端10，以向交流输入端10也即电网放电。并且，放电时不控制dc/dc变换器50的第一端的电压v11，即第一直流电v1的电压，控制dc/dc变换器50的第三端的电压v21，即第二直流电v2的电压，以使电压v21稳定输出。具体地，可通过控制第二开关电路120中的第五开关管t5、第六开关管t6、第七开关管t7和第八开关管t8的开通和关断来控制dc/dc变换器50的第三端的电压v21，从而保证电压v21能够稳定输出。

其中，需要说明的是，dc/dc变换器50的第一端的电压v11的大小取决于负载的大小，负载越大，电压v11越小，负载越小，电压v11越大。在这里负载是指高压电池或者低压电池的额定电压或者额定功率。

根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，车载电源系统还包括：控制模块60，控制模块60与dc/dc变换器50和功率因数校正器40相连。

可理解，在车载电源系统处于充电模式时，控制模块60对功率因数校正器40进行控制，以对电网通过交流输入端10输入的交流电进行校正，并输出第一直流电v1到dc/dc变换器50的第一端，然后控制模块60控制dc/dc变换器50对输入的第一直流电v1进行变换，以给高压电池20和低压电池30充电。

在车载电源系统处于放电模式时，高压电池20输入第三直流电v3到dc/dc变换器50的第二端，控制模块60控制dc/dc变换器50对输入的第三直流电v3进行变换，以向交流输入端10和低压电池30放电，并且在向交流输入端10放电时，控制模块60对功率因数校正器40进行控制，以对dc/dc变换器50输出的电压进行校正，然后再向交流输入端10放电。

具体地，根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，dc/dc变换器50包括第一变换单元11、第二变换单元12、第三变换单元13和变压器14，第一变换单元11连接功率因数校正器40，第二变换单元12连接高压电池20，第三变换单元13连接低压电池30，变压器14具有第一线圈w1、第二线圈w2和第三线圈w3，第一变换单元11连接第一线圈w1、第二变换单元12连接第二线圈w2、第三变换单元13连接第三线圈w3，第一线圈w1、第二线圈w2和第三线圈w3共用同一磁芯。

由此，通过使第一线圈w1、第二线圈w2和第三线圈w3共用一个磁芯，并且电网可通过dc/dc变换器50给高压电池20和低压电池30同时供电，高压电池20可通过dc/dc变换器50向电网和低压电池30同时放电，从而可简化车载电源系统的结构，并且可节约成本、缩小车载电源系统的体积和重量。

更具体地，根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，第一变换单元11包括：第一开关电路110、第一电感l1和第一电容c1，第一开关电路110的第一端和第二端连接功率因数校正器40；第一电感l1的一端连接第一开关电路110的第三端，第一电感l1的另一端连接第一线圈w1的一端；第一电容c1的一端连接第一线圈w1的另一端，第一电容c1的另一端连接第一开关电路110的第四端。

其中，根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，第一开关电路110包括第一开关管t1、第二开关管t2、第三开关管t3和第四开关管t4。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，第二变换单元12包括：第二开关电路120、第二电感l2和第二电容c2，第二开关电路120的第一端和第二端连接高压电池20；第二电感l2的一端连接第二开关电路120的第三端，第二电感l2的另一端连接第二线圈w2的一端；第二电容c2的一端连接第二线圈w2的另一端，第二电容c2的另一端连接第二开关电路120的第四端。

其中，根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，第二开关电路120包括第五开关管t5、第六开关管t6、第七开关管t7和第八开关管t8。

进一步地，根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，第三变换单元13包括：第一开关管t11和第二开关管t22，第一开关管t11的第一端连接第三线圈w3的第一段的一端，第三线圈w3的第一段的另一端与第三线圈w3的第二段的一端相连并具有第一节点a；第二开关管t22的第一端连接第三线圈w3的第二段的另一端，第二开关管t22的第二端与第一开关管t11的第二端相连并具有第二节点b，第一节点a和第二节点b连接低压电池30。

可理解，在车载电源系统处于充电模式时，电网输入的交流电通过交流输入端10输入到功率因数校正器40，经功率因数校正器40校正后，功率因数校正器40输入第一直流电v1到第一开关电路110，经第一开关电路110逆变后，再经由第一电感l1、第一电容c1和第一线圈w1构成的llc谐振电路后，经变压器14将第一线圈w1两端的电压耦合至第二线圈w2和第三线圈w3。

耦合至第二线圈w2上的电压经第二电感l2、第二电容c2和第二线圈w2构成的llc谐振电路输出至第二开关电路120，再经第二开关电路120整流后输出第三直流电v3，以对高压电池20进行充电。

耦合至第三线圈w3的电压经第一开关管t11和第二开关管t22整流后，通过第一节点a和第二节点b输出第二直流电v2，以给低压电池30充电。

另外，在车载电源系统处于充电模式时，为了使第一直流电v1的电压变化范围至少覆盖高压电池20的电压变化范围，其中，可通过控制第一开关电路110中的第一开关管t1、第二开关管t2、第三开关管t3和第四开关管t4的开通和关断使经第一开关电路110逆变后的第一直流电v1的电压v11能够宽范围变换，可优先给高压电池20进行充电，在高压电池20充电完成后，再给低压电池30充电。

在车载电源系统处于放电模式时，高压电池20输入第三直流电v3到第二开关电路120，经第二开关电路120逆变后，再经第二电感l2、第二电容c2和第二线圈w2构成的llc谐振电路输出后，经变压器14将第二线圈w2两端的电压耦合至第一线圈w1和第三线圈w3。

耦合至第一线圈w1上的电压经第一电感l1、第一电容c1和第一线圈w1构成的llc谐振电路输出至第一开关电路110，再经第一开关电路110整流后输出第一直流电v1，再经功率因数校正器40后向电网进行放电。

耦合至第三线圈w3的电压经第一开关管t11和第二开关管t22整流后，通过第一节点a和第二节点b输出第二直流电v2，以向低压电池30放电。

综上，根据本实用新型实施例提出的车载电源系统，功率因数校正器连接交流输入端，dc/dc变换器具有第一端、第二端和第三端，dc/dc变换器的第一端连接功率因数校正器，dc/dc变换器的第二端连接高压电池，dc/dc变换器的第三端连接低压电池。由此，本实用新型实施例的车载电源系统，可通过dc/dc变换器给高压电池和低压电池同时供电，进而可简化车载电源系统的结构，减小电源系统的体积和重量，并且还可降低成本。

在本实用新型中，开关管可以为igbt、mos管等。

基于上述实施例的车载电源系统，本实用新型实施例还提出了一种电动汽车，包括前述的车载电源系统。

根据本实用新型实施例提出的电动汽车，通过设置的车载电源系统，可简化车载电源系统的结构，减小电源系统的体积和重量，并且还可降低成本。

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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，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模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述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，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。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。