用于车辆的充电转换装置和充电转换方法与流程

本发明涉及汽车电子领域，具体地，涉及一种用于车辆的充电转换装置和充电转换方法。

背景技术：

在相关技术中，当电动汽车或混合动力汽车处于电动模式时，整车能量由动力电池包提供。具有电动模式的车辆可以通过连接市电电网的车载充电器或通过连接太阳能电池的太阳能充电器为动力电池包充电。

图1是现有技术中通过车载充电器和太阳能充电器为动力电池包充电的示意图。如图1所示，车载充电器通过高压母线与动力电池包连接。该高压母线上的电压为几百伏，这对车载充电器中电子器件的电压耐受能力，以及电路绝缘处理的要求较高。在相关电路中的电子器件性能降低的情况下，有可能发生击穿、短路等危险。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种能够增加电路安全性的用于车辆的充电转换装置和充电转换方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种充电转换器，用于与充电电源连接，用于将所述充电电源输出的电压转换为低压母线直流电压；低压母线，与所述充电转换器连接，用于将所述低压母线直流电压分为多路低压母线直流电压，并将所述多路低压母线直流电压分别接入多个动力电池转换器；以及所述多个动力电池转换器，并联连接到所述低压母线，所述多个动力电池转换器用于与所述车辆的动力电池包中的多个电池组一一对应连接，所述多个动 力电池转换器中的每个动力电池转换器用于将接入的低压母线直流电压进行电压转换后接入所对应的电池组，为所对应的电池组充电。

优选地，所述每个电池组包括相同数目的电池。

优选地，所述每个动力电池转换器还用于将所对应的电池组输出的直流电压转换为低压母线直流电压；以及所述低压母线还用于与所述车辆的车载低压电器连接，用于将所述多个动力电池转换器转换的多路低压母线直流电压接入所述车载低压电器，为所述车载低压电器供电。

优选地，该装置还包括：第一采集模块，分别与所述每个电池组连接，用于采集所述每个电池组的电压；以及第一控制器，与所述第一采集模块、所述充电转换器连接，并分别与所述每个动力电池转换器连接，用于在所述多个电池组的电压的总和大于一预定的最高电压阈值的情况下，控制所述充电转换器停止将所述充电电源输出的电压转换为所述低压母线直流电压；和/或在所述多个电池组的电压的总和小于或等于一预定的最低电压阈值的情况下，控制所述每个动力电池转换器停止将所对应的电池组输出的直流电压转换为所述低压母线直流电压。

优选地，该装置还包括：第二采集模块，用于与所述车辆的启动电池连接，用于采集所述启动电池的荷电状态；以及第二控制器，与所述第二采集模块连接，并分别与所述每个动力电池转换器连接，用于在所述启动电池的荷电状态大于或等于一预设的最大荷电阈值的情况下，控制所述每个动力电池转换器对所对应的电池组输出的直流电压的转换，以减小所述多个电池组输出的电流的总和；在所述启动电池的荷电状态小于或等于一预设的最小荷电阈值的情况下，控制所述每个动力电池转换器对所对应的电池组输出的直流电压的转换，以增大所述多个电池组输出的电流的总和。

优选地，该装置还包括：第三采集模块，用于与所述车辆的启动电池连接，用于采集所述启动电池的输入电流和输出电流；以及第三控制器，与所 述第三采集模块连接，并分别与所述每个动力电池转换器连接，用于在所述启动电池的输入电流大于一预设的最大输入电流阈值的情况下，控制所述每个动力电池转换器对所对应的电池组输出的直流电压的转换，以减小所述多个电池组输出的电流的总和，并且在所述启动电池的输出电流大于一预设的最大输出电流阈值的情况下，控制所述每个动力电池转换器对所对应的电池组输出的直流电压的转换，以增大所述多个电池组输出的电流的总和。

优选地，该装置还包括：第四采集模块，分别与所述每个电池组连接，用于采集所述每个电池组的电压或荷电状态；以及第四控制器，与所述第四采集模块连接，并分别与所述每个动力电池转换器连接，用于在一电池组的电压大于所述多个电池组的电压的平均值，或荷电状态大于所述多个电池组的荷电状态的平均值的情况下，控制与所述电池组对应的动力电池转换器对所述电池组输出的直流电压的转换，以增大所述电池组的输出电流；在一电池组的电压小于所述多个电池组的电压的平均值，或荷电状态小于所述多个电池组的荷电状态的平均值的情况下，控制与所述电池组对应的动力电池转换器对所述电池组输出的直流电压的转换，以减小所述电池组的输出电流。

优选地，所述第四控制器还用于在一电池组的电压小于所述多个电池组的电压的平均值，并且所述电池组的电压与所述多个电池组的电压的平均值的差值大于一预定的电压差值阈值的情况下，或者，在一电池组的荷电状态小于所述多个电池组的荷电状态的平均值，并且所述电池组的荷电状态与所述多个电池组的荷电状态的平均值的差值大于一预定的荷电状态差值阈值的情况下，控制与所述电池组对应的动力电池转换器对所述低压母线直流电压进行转换，以对所述电池组充电。

本发明还提供一种用于车辆的充电转换方法。该方法包括：将充电电源输出的电压转换为低压母线直流电压；以及将所述低压母线直流电压分为多路低压母线直流电压；将所述多路低压母线直流电压进行电压转换后分别接 入所述车辆的动力电池包中的多个电池组，为所述多个电池组中的每个电池组充电，所述多路低压母线直流电压与所述多个电池组一一对应。

通过上述技术方案，将动力电池包分成多个电池组，将充电电源输出的电压转换为低压母线直流电压，将低压母线直流电压分为多路低压母线直流电压分别接入车辆的动力电池包的多个电池组，为多个电池组充电。这样就避免了充电电源与车辆中的高压母线连接，从而减小了充电电源及其线路上的电压应力。因此，本发明的用于车辆的充电转换装置和充电转换方法能够降低充电电源及其线路发生击穿、短路的危险，增加电路的安全性。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中通过车载充电器和太阳能充电器为动力电池包充电的示意图；

图2是一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换装置的示意图；

图3是一示例性实施方式提供的动力电池转换器的结构示意图；

图4是另一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换装置的示意图；

图5是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换装置的示意图；

图6是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换装置的示意图；

图7是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换装置的示意图；

图8是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换装置的示意图；

图9是一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换方法的流程图；

图10是另一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换方法的流程图；

图11是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换方法的流程图；

图12是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换方法的流程图；

图13是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换方法的流程图；

图14是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换方法的流程图；以及

图15是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图2是一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换装置的示意图。如图2所示，该装置10可以包括充电转换器101、低压母线102以及多个动力电池转换器1031-103n。其中，充电转换器101，用于与充电电源(未示出，例如，包括市电电网、太阳能电池板等)连接，用于将充电电源输出的电压转换为低压母线直流电压。低压母线102与充电转换器101连接，用于将低压母线直流电压分为多路低压母线直流电压，并将多路低压母线直流电压分别接入多个动力电池转换器。多个动力电池转换器1031-103n并联连接到低压母线102，多个动力电池转换器1031-103n用于与车辆的动力电池包20中的多个电池组2011-201n一一对应连接，多个动力电池转换器1031-103n中的每个动力电池转换器用于将接入的低压母线直流电压进行电压转换后接入所对应的电池组，为所对应的电池组充电。

上述方案中，将现有技术中充电电源输出的电压通过高压母线连接在动力电池包20的正负极两端转换为：将动力电池包20分为多个电池组2011-201n(每个电池组中可以包括一节电池，也可以包括多节串联的电池)， 充电电源输出的电压转换为低压母线直流电压后经并联连接的多个动力电池转换器1031-103n转换电压后分别给对应的多个电池组2011-201n充电。也就是，低压母线102上分出多路电流，分别通过多个动力电池转换器1031-103n给多个电池组2011-201n充电。

其中，低压母线直流电压可以设置为任意较小的电压，也可以根据车辆中的车载低压电器的具体情况设置为12V或24V。其中，设置为12V或24V时，车载低压电器也可以连接在该低压母线102上，具体实施方式在下文中详细描述。并且，优选情况下，每个电池组可以包括相同数目的(例如，八个)电池。

通过上述技术方案，避免了通过车辆中的高压母线为动力电池包20充电，减少了高压母线上连接的器件，从而减小了为动力电池包20充电的装置及线路上的电压应力。同时，车载充电器和太阳能充电器都接入相对稳定的低压母线102，能够适应不同的车型，使得车载充电器和太阳能充电器能够在各个车型之间兼容。另外，由于对各个电池组之间采用并联充电的方式，使得少量电池或动力电池转换器的损坏不会影响整个动力电池包20的充电，从而提高了为动力电池包20充电的可靠性。

图3是一示例性实施方式提供的动力电池转换器的结构示意图。本发明的每个动力电池转换器例如可以采用图3所示的反激式转换器。可以理解的是，任何能够实现将低压母线直流电压进行电压转换后接入所对应的电池组，为所对应的电池组充电的转换器都可以被本发明所用，都包括在本发明所述的动力电池转换器中。

图4是另一示例性实施方式提供的用于车辆的供电转换装置的示意图。如图4所示，每个动力电池转换器还用于将所对应的电池组输出的直流电压转换为低压母线直流电压。低压母线102还用于与车辆的车载低压电器30连接，用于将多个动力电池转换器1031-103n转换的多路低压母线直流电压 接入车载低压电器30，为车载低压电器30供电。

在该实施方式中，本发明的充电转换装置10还能够将每个电池组输出的电压经对应的动力电池转换器转换成较低电压(即，低压母线直流电压)，将该较低电压并联连接在低压母线102上，由该低压母线102根据该较低电压向车载低压电器30供电。供电时，仍然是动力电池包20中的全部电池共同供电，也就是，动力电池包20向车载低压电器30供电的电压为低压母线直流电压，供电的电流为每个电池组输出的电流之和。

在该实施方式中，避免了通过车辆中的高压母线为车载低压电器30供电，减少了高压母线上连接的器件，从而减小了为车载低压电器30供电的装置及线路上的电压应力。同时，各个车载低压电器30都接入相对稳定的低压母线102，这种并联的方式能够满足不同车型的需求，易于车载低压电器30的扩展和各个车型之间的兼容。另外，由于各个电池组之间采用并联供电的方式，使得少量电池或动力电池转换器的损坏不会影响车载低压电器30的供电，从而提高了为车载低压电器30供电的可靠性。

图5是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换装置的示意图。如图5所示，在图4所示的实施方式的基础上，该装置10还包括第一采集模块104和第一控制器105。其中，第一采集模块104分别与每个电池组连接，用于采集每个电池组的电压。第一控制器105与第一采集模块104、充电转换器101连接，并分别与每个动力电池转换器连接，用于在多个电池组的电压的总和大于一预定的最高电压阈值的情况下，控制充电转换器101停止将充电电源输出的电压转换为低压母线直流电压；和/或在多个电池组的电压的总和小于或等于一预定的最低电压阈值的情况下，控制每个动力电池转换器停止将所对应的电池组输出的直流电压转换为低压母线直流电压。

其中，多个电池组的电压的总和大于一预定的最高电压阈值的情况可以认为动力电池包20处于过压状态，也就是，对动力电池包20的充电处于过 充状态。此时，可以控制充电转换器101停止将充电电源输出的电压转换为低压母线直流电压，也就是控制停止向动力电池包20充电。

多个电池组的电压的总和小于一预定的最低电压阈值的情况可以认为动力电池包20处于欠压状态，也就是，对动力电池包20的电力不足。此时，可以控制每个动力电池转换器停止将所对应的电池组输出的直流电压转换为低压母线直流电压，也就是控制动力电池包20停止向车载低压电器30供电。这样，能够将动力电池包20的电量保持在合理的范围中，有利于延长动力电池包20的使用寿命。

图6是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换装置的示意图。如图6所示，在图4所示的实施方式的基础上，该装置10还包括第二采集模块106和第二控制器107。第二采集模块106用于与车辆的启动电池40连接，用于采集启动电池40的荷电状态。第二控制器107与第二采集模块连接，并分别与每个动力电池转换器连接，用于在启动电池40的荷电状态大于或等于一预设的最大荷电阈值的情况下，控制每个动力电池转换器对所对应的电池组输出的直流电压的转换，以减小多个电池组输出的电流的总和；在启动电池40的荷电状态小于或等于一预设的最小荷电阈值的情况下，控制每个动力电池转换器对所对应的电池组输出的直流电压的转换，以增大多个电池组输出的电流的总和。

在该实施方式中，可以认为启动电池40的荷电状态大于或等于最大荷电阈值的状态为启动电池40处于过压状态，此时可以控制减小每个电池组输出的电流，使得动力电池包20不对启动电池40进行充电。并且，可以认为启动电池40的荷电状态小于或等于最小荷电阈值的状态为启动电池40处于欠压状态，此时可以控制增大每个电池组输出的电流，使得动力电池包20在对车载低压电器30供电的同时，对启动电池40进行充电。这样，能够将启动电池40的荷电状态控制在合理的范围中，有利于延长启动电池40的使 用寿命。

例如，可以将车载低压电器30的用电电流作为多个动力电池转换器1011-101n输出的总电流(每个动力电池转换器输出的电流之和)的目标值。在此目标值的基础上，根据上述条件考虑减小或增大多个动力电池转换器输出的电流之和，也就是减小或增大多个电池组输出的电流的总和。

图7是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换装置的示意图。如图7所示，在图4所示的实施方式的基础上，该装置10还包括第三采集模块108和第三控制器109。其中，第三采集模块108用于与车辆的启动电池40连接，用于采集启动电池40的输入电流和输出电流。第三控制器109与第三采集模块108连接，并分别与每个动力电池转换器连接，用于在启动电池40的输入电流大于一预设的最大输入电流阈值的情况下，控制每个动力电池转换器对所对应的电池组输出的直流电压的转换，以减小多个电池组输出的电流的总和，并且在启动电池40的输出电流大于一预设的最大输出电流阈值的情况下，控制每个动力电池转换器对所对应的电池组输出的直流电压的转换，以增大多个电池组输出的电流的总和。

在该实施方式中，通过控制每个动力电池转换器对所对应的电池组输出的直流电压的转换，来增大和减小启动电池40的输入电流和输出电流，使启动电池40的输入电流和输出电流不超过各自的上限值，这样能够避免电流过大，从而对启动电池40起到保护作用，以延长启动电池40的使用寿命。

图8是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换装置的示意图。如图8所示，在图4所示的实施方式的基础上，该装置10还包括第四采集模块110和第四控制器111。其中，第四采集模块110分别与每个电池组连接，用于采集每个电池组的电压或荷电状态。第四控制器111与第四采集模块110连接，并分别与每个动力电池转换器连接，用于在一电池组的电压大于多个电池组的电压的平均值，或荷电状态大于多个电池组的荷电状态的平 均值的情况下，控制与该电池组对应的动力电池转换器对该电池组输出的直流电压的转换，以增大该电池组的输出电流；在一电池组的电压小于多个电池组的电压的平均值，或荷电状态小于多个电池组的荷电状态的平均值的情况下，控制与该电池组对应的动力电池转换器对该电池组输出的直流电压的转换，以减小该电池组的输出电流。

该实施方式中，以一电池组的电压或荷电状态与多个电池组的平均值的比较结果为依据，在各个电池组工作的过程中，通过控制每个动力电池转换器对其所对应的电池组的电压转换，来增大或减小电池组的输出电流，从而实现对每个电池组的动态均衡。在每个电池组仅包括一节电池的情况下，该实施方式能够对动力电池包中的每一节电池进行动态均衡。

上述实施方式中，能够通过增大和减小电池组的输出电流来实现电池组的均衡。本发明的又一实施方式中，还能够在由一部分电量较多的电池组通过对应的动力电池转换器对车载低压电器30进行供电的同时，另一部分电量较少的电池组由对应的动力电池转换器根据低压母线102中的低压母线直流电压进行电压转换后进行充电，从而实现电池组的均衡。

具体地，第四控制器111还可以用于在一电池组的电压小于多个电池组2011-201n的电压的平均值，并且该电池组的电压与多个电池组2011-201n的电压的平均值的差值大于一预定的电压差值阈值的情况下，或者，在一电池组的荷电状态小于多个电池组2011-201n的荷电状态的平均值，并且该电池组的荷电状态与多个电池组2011-201n的荷电状态的平均值的差值大于一预定的荷电状态差值阈值的情况下，控制与该电池组对应的动力电池转换器对低压母线直流电压进行转换，以对该电池组充电。

其中，电压差值阈值、荷电状态差值阈值、以及对电量较小的电池组充电时输入多大的电流，可以根据对均衡速度的要求来设定。该实施方式能够使得一部分电量较大的电池组放电的同时，电量较小的电池组充电，从而加 快了均衡的速度。

通过上述技术方案，将动力电池包20分成多个电池组2011-201n，将充电电源输出的电压转换为低压母线直流电压，将低压母线直流电压分为多路低压母线直流电压分别接入车辆的动力电池包20的多个电池组，为多个电池组充电。这样就避免了充电电源与车辆中的高压母线连接，从而减小了充电电源及其线路上的电压应力。因此，本发明的用于车辆的充电转换装置能够降低充电电源及其线路发生击穿、短路的危险，增加电路的安全性。

图9是一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换方法的流程图。如图9所示，该方法包括以下步骤。

在步骤S11中，将充电电源输出的电压转换为低压母线直流电压。

在步骤S12中，将低压母线直流电压分为多路低压母线直流电压。

在步骤S13中，将多路低压母线直流电压进行电压转换后分别接入车辆的动力电池包中的多个电池组，为多个电池组中的每个电池组充电，多路低压母线直流电压与多个电池组一一对应。

优选情况下，每个电池组包括相同数目的电池。

图10是另一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换方法的流程图。如图10所示，在图9所示的实施方式的基础上，该方法还包括以下步骤。

在步骤S14中，将每个电池组输出的直流电压转换为低压母线直流电压。

在步骤S15中，将多个动力电池转换器转换的多路低压母线直流电压接入车辆的车载低压电器，为车载低压电器供电。

图11是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换方法的流程图。如图11所示，在图10所示的实施方式的基础上，该方法还包括以下步骤。

在步骤S16中，采集每个电池组的电压。

在步骤S17中，在多个电池组的电压的总和大于一预定的最高电压阈值 的情况下，控制停止将充电电源输出的电压转换为低压母线直流电压；和/或在多个电池组的电压的总和小于或等于一预定的最低电压阈值的情况下，控制停止将每个电池组输出的直流电压转换为低压母线直流电压。

图12是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换方法的流程图。如图12所示，在图10所示的实施方式的基础上，该方法还包括以下步骤。

在步骤S18中，采集车辆的启动电池的荷电状态。

在步骤S19中，在启动电池的荷电状态大于或等于一预设的最大荷电阈值的情况下，控制对每个电池组输出的直流电压的转换，以减小多个电池组输出的电流的总和；在启动电池的荷电状态小于或等于一预设的最小荷电阈值的情况下，控制对每个电池组输出的直流电压的转换，以增大多个电池组输出的电流的总和。

图13是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换方法的流程图。如图13所示，在图10所示的实施方式的基础上，该方法还包括以下步骤。

在步骤S20中，采集车辆的启动电池的输入电流和输出电流。

在步骤S21中，在启动电池的输入电流大于一预设的最大输入电流阈值的情况下，控制对每个电池组输出的直流电压的转换，以减小多个电池组输出的电流的总和，并且在启动电池的输出电流大于一预设的最大输出电流阈值的情况下，控制对每个电池组输出的直流电压的转换，以增大多个电池组输出的电流的总和。

图14是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换方法的流程图。如图14所示，在图10所示的实施方式的基础上，该方法还包括以下步骤。

在步骤S22中，采集每个电池组的电压或荷电状态。

在步骤S23中，在一电池组的电压大于多个电池组的电压的平均值，或荷电状态大于多个电池组的荷电状态的平均值的情况下，控制对该电池组输出的直流电压的转换，以增大该电池组的输出电流；在一电池组的电压小于 多个电池组的电压的平均值，或荷电状态小于多个电池组的荷电状态的平均值的情况下，控制对该电池组输出的直流电压的转换，以减小该电池组的输出电流。

图15是又一示例性实施方式提供的用于车辆的充电转换方法的流程图。如图15所示，在图14所示的实施方式的基础上，该方法还包括步骤S24。

在步骤S24中，在一电池组的电压小于多个电池组的电压的平均值，并且该电池组的电压与多个电池组的电压的平均值的差值大于一预定的电压差值阈值的情况下，或者，在一电池组的荷电状态小于多个电池组的荷电状态的平均值，并且该电池组的荷电状态与多个电池组的荷电状态的平均值的差值大于一预定的荷电状态差值阈值的情况下，控制对低压母线直流电压进行转换，以对该电池组充电。

关于上述实施方式中的方法，其中各个步骤执行操作的具体方式已经在有关该装置的实施方式中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

通过上述技术方案，将动力电池包20分成多个电池组2011-201n，将充电电源输出的电压转换为低压母线直流电压，将低压母线直流电压分为多路低压母线直流电压分别接入车辆的动力电池包20的多个电池组，为多个电池组充电。这样就避免了充电电源与车辆中的高压母线连接，从而减小了充电电源及其线路上的电压应力。因此，本发明的用于车辆的充电转换方法能够降低充电电源及其线路发生击穿、短路的危险，增加电路的安全性。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。