用于调节电动车辆充电的系统和方法与流程

本申请总体上涉及车辆系统和方法，并且更具体地涉及车辆的充电系统和方法。

背景技术：

大部分车辆、尤其是电动车辆和混动车辆包括通常被称为电池系统的电力系统，该电力系统将电力提供至车辆以监测和控制车辆的操作。例如，电动车辆的电池系统用作车辆动力系以及辅助部件或零件（诸如加热和冷却部件、仪表板电子器件等）的电源。随着该行业继续发展，期望额外的/替代的电力系统以支持车辆应用，在该应用中，更高的电压（例如800v）对于例如减少电池充电时间变得越来越有吸引力。

附图说明

图1示出了根据至少一个示例实施例的车辆（或电动车辆）的立体图；

图2是根据至少一个示例实施例的电动车辆的电力系统的示例示意图；

图3示出了根据至少一个示例实施例的图2的转换器的示例；

图4是根据至少一个示例实施例的用于控制图3中多个开关元件的开关的时序图；

图5是示出了根据至少一个示例实施例的图2至图4中的（一个或多个）系统的示例操作的流程图；

图6示出了根据至少一个其他示例实施例的图2转换器的另一个示例；

图7示出了根据至少一个其他示例实施例的用于控制图6的转换器的示例时序图；

图8示出了根据至少一个示例实施例的用于控制图6的转换器的示例时序图；以及

图9是示出了根据至少一个其他示例实施例的与图1至图8相关的示例方法的流程图。

具体实施方式

将结合车辆、更具体地结合汽车来描述本申请的实施例。然而，为免生疑问，本申请涵盖了本文描述的各方面在除汽车之外的交通工具中的用途。

为了在车辆使用800vdc快速充电系统时给车辆的所有热部件以及辅机负载上电，需要dcdc转换器。针对这种应用的常规dcdc转换器昂贵、具有重且大的感应部件。

开关式电容器拓扑在其用于替换常规dcdc转换器时提供低成本、低容量和低重量的益处。在此，可能期望该开关电容器拓扑将输出电压调节为期望值以提高拓扑的性能。此外，利用根据示例实施例的控制策略，sc拓扑可以在800vdc快速充电过程中精确地平衡串联连接的两个电池组，这向电动车辆提供额外益处。

示例实施例为400v动力系系统提供800vdcdc快速充电。根据示例实施例的dcdc转换器在800vdc快速充电过程中可以从800v输入提供400v输出以向所有动力系部件供电。在这个800vdc快速充电系统中可以使用开关式电容器拓扑，并且利用所提出的控制策略，可以调节sc拓扑的输出电压，这提高了其性能。如果两电池组串联，则这个sc拓扑可以帮助平衡该两个电池组电压。

用于800vdc快速充电的开关式拓扑包括带有电感器和电容器、四个电力开关和两个dc链路电容器的谐振回路。

图1示出了根据示例实施例的车辆（或电动车辆）100的立体图。车辆100包括车辆前部110、车辆后部120、车顶130、至少一个车辆侧面160、车辆底盘140以及车辆内部150。车辆100可以包括车架104、安装或固定于该车架上的一个或多个车身面板108、以及挡风玻璃118。车辆100可以包括一个或多个内部部件（例如，在车辆100的内部空间150或使用者空间内的部件等等）、外部部件（例如，在车辆100的内部空间150或使用者空间外的部件等等）、驱动系统、控制系统、结构部件等。

提供坐标系102是为了在参考车辆100中的相对位置时更加清楚。在该具体实施方式部分中，如果一个物体相对于另一个物体或部件位于-x方向，则该物体位于另一个物体或组件的前方。相反，如果一个物体相对于另一个物体或部件位于+x方向，则该物体位于另一个物体或组件的后方。

仅举例而言，车辆100可以是电池电动车辆（bev）或混动动力车辆（hev）。在车辆100是bev的情况下，车辆100可以包括一个或多个由车载电池组供电的电动马达。电动马达可以例如靠近或紧邻车辆的每个车轮112的轴线或车轴安装，并且电池组可以安装在车辆底盘140上。在这样的实施例中，车辆的前舱（指的是位于车辆发动机罩116下方的空间）可以是储存空间或行李箱空间。在车辆100是hev的情况下，车辆100可以包括添加有位于前舱中的（在车辆发动机罩116下方）的天然气动力（或柴油动力）发动机和相关部件的bev的上述元件，该发动机可以被配置为驱动前轮112或后轮112或同时驱动前轮和后轮。在车辆100为hev的一些实施例中，天然气动力发动机和相关部件可以位于车辆100的后舱中，留下前舱可用于储存空间或行李箱空间或其他用途。在一些实施例中，车辆100除了可以是bev和hev外，还可以是燃料电池车辆。

尽管以汽车的形式示出，但是应当理解，本文描述的车辆100可以包括任何运输工具或任何型号的运输工具，其中运输工具被设计用于移动一个或多个有形物体，例如人、动物、货物等。典型的车辆可以包括但不限于轿车、卡车、摩托车、公共汽车、汽车、火车、铁路运输工具、船只、船舶、海上运输工具、海底运输工具、飞机、航天飞机、飞行器、人力运输工具等。

车辆100可以能够自主操作，其中一个或多个处理器接收来自该车辆周围的各个传感器的信息，并且利用这些信息控制车辆100的速度和方向，以避免撞上障碍物并从起点安全地导航至终点。在这样的实施例中，方向盘是不必要的，因为控制车辆100转向的是一个或多个处理器，而不是车辆乘员。

图2是根据至少一个示例实施例的用于电动车辆100的电力系统200的示例示意图。电力系统200包括外部电源235和电池管理系统（bms）203，该电池管理系统充当车辆100内的（一个或多个）电动马达和其他部件的总体运行的主要电源。外部电源235可以是用于车辆100的充电站或者能够对车辆100进行充电的一些其他电压源。外部电源235可以具有用于对电池205/210进行充电的第一电压，例如，800v。电池205/210可以具有小于该第一电压的标称电压（例如，400v）。

如图2所示，该bms203包括第一电池205、第二电池210、电压转换器215（例如，10-20kw）、控制器220、开关电路225、动力系和辅助部件230、以及外部电源（或充电器或dc快速充电器（dcfc））235。该动力系可以包括期望数量的逆变器（例如，两个逆变器）以驱动相应的电动马达（例如，两个马达）向该车辆100供电。该辅助部件可以包括除逆变器/电动马达之外的各种负载，诸如其他dcdc转换器、压缩机、仪表盘等。

控制器220控制bms203的运行。控制器220可以包括软件、硬件、或其组合。例如，控制器220可以包括包含可执行指令的存储器和执行存储器上的指令的处理器（例如，微处理器）。此外或可替代地，控制器220可以包括硬件，诸如专用集成电路（asic）。控制器220耦合至动力系/辅助部件230、转换器215、开关电路225、和电池205/210（通过开关电路225）。控制器220控制转换器215中多个开关元件310、315、320、325（参见图3）的开关频率或开关序列以匹配谐振频率，使得转换器215将第一电压（例如，800v）转换为第二电压（例如，400v）以对第一电池205和第二电池210进行充电（转换器215将在下文中参考图3更详细讨论）。在至少一个示例实施例中，该开关频率/谐振频率大约为10khz。然而，该开关频率/谐振频率可以基于设计偏好而变化。

开关电路225可以包括一个或多个开关，该一个或多个开关由控制器220打开和关闭以控制至第一电池205、第二电池210、转换器215，和动力系/辅助部件230的电连接。例如，在车辆100的驾驶模式下，控制器220可以控制开关电路225使得第一电池205与第二电池210以并联方式连接从而以特定电压（例如，400v）来向动力系和辅助部件230供电。作为另一个示例，在充电模式下，控制器220可以控制开关电路225使得第一电池205与第二电池210以串联方式连接并连接至外部电源235从而以特定电压（例如，800v）来对电池205/210进行充电。开关电路225中的开关数量及其配置可以是基于经验证据和/或设计偏好来设定的设计参数。

图2示出了电池205和电池210是单独的电池组。然而，还应理解的是，第一电池205和第二电池210可以是单一电池组，该单一电池组在将该单一电池组有效地拆分为两个电池的位置处分接。

转换器215可以是电压转换器，该电压转换器将第一电压（例如，来自外部电源235的800v）转换为小于该第一电压的第二电压（例如，400v）以例如当车辆100在充电模式过程中充电时向动力系/辅助部件230供电。电压转换器215可以是直流电（dc）到直流电转换器（dcdc）。在车辆100的驾驶模式下，电压转换器215与外部电源235断开连接，并且可以由控制器220绕开以有效地将转换器215从bms203中移除。该电压转换器215将在下文中参考图3更详细描述。

图3示出了根据至少一个示例实施例的图2的电压转换器（或转换器）215。转换器215可以被称为具有开关式电容器拓扑。

转换器215包括以串联方式连接的多个开关元件310、315、320和325并且耦合在从外部电源235接收第一电压（例如，800v）的电力信号线300/305之间。转换器215包括耦合在电力信号线300/305之间的至少一个电容。该至少一个电容可用于对输出线v输出（也被称为输出电压v输出）处的信号进行平滑处理。在图3中，该至少一个电容包括耦合至该多个开关元件310、315、320和325，第一电池205和第二电池210的两个电容（例如，两个dc链路电容器）c1和c2。转换器215包括耦合至该多个开关元件310、315、320和325的谐振电路330。该多个开关元件310、315、320和325的开关频率与谐振电路330的谐振频率匹配，使得在充电模式期间，该多个开关元件310、315、320和325、谐振电路330和该至少一个电容运行以将第一电压转换为第二电压（例如，400v）来对第一电池205和第二电池210进行充电。即，该第一电压大于该第二电压。

如图3所示，该至少一个电容包括第一电容c1和第二电容c2。该多个开关元件包括与该第一电容c1并联连接的第一开关元件310和第二开关元件315。该多个开关元件包括与该第二电容c2并联连接的第三开关元件320和第四开关元件325。

在图3中，该多个开关元件310、315、320和325为功率晶体管，诸如绝缘栅双极型晶体管（igbt）。然而，示例实施例不限于此，并且任何合适的开关装置可以被采用作为开关元件310、315、320和325。

谐振电路330耦合在第一节点n1与第二节点n2之间。如所示，第一节点n1在第一开关元件310与第二开关元件315之间，并且第二节点n2在第三开关元件320与第四开关元件325之间。谐振电路330可以是包括与第三电容c3串联连接的电感l的lc电路。如上所述，c1、c2、c3和l的值被选择使得谐振电路330的谐振频率与该多个开关元件310、315、320和325的开关频率匹配，其中，在充电模式期间（在下文中更详细讨论）该开关频率由控制器220控制。即，c1、c2、c3和l是基于经验证据和/或设计偏好来设定的设计参数。电容c1、c2、c3可以由电容器或用于实现期望电容值的任何其他合适装置来实施。电感l可以由电感器或用于实现期望电感值的任何其他合适装置来实施。

第一开关元件310和第三开关元件320耦合至第一控制信号线335，该第一控制信号线接收（例如，来自控制器220的）第一控制信号con1以控制第一和第三开关元件310/320的开关。第二开关元件315和第四开关元件325耦合至第二控制信号线340，该第二控制信号线接收（例如，来自控制器220的）第二控制信号con2以控制第二和第四开关元件315/325的开关。

如图3所示，第一电池205耦合在输出线v输出与电力信号线的第一电力信号线300之间。输出线v输出输出第二电压（例如，400v）。第一电力信号线300耦合至外部电源235的正极端子。第二电池210耦合在输出线v输出与电力信号线的第二电力线305之间。第二电力信号线305耦合至外部电源235的负极端子。

第一和第二开关元件310/315耦合在第一电力信号线300与输出线v输出之间，并且第三和第四开关元件320/325耦合在输出线v输出与第二电力信号线305之间。第一电容c1耦合在第一电力信号线300与输出线v输出之间以与第一和第二开关元件310/315并联。第二电容c2耦合在第二电力信号线305与输出线v输出之间以与第三和第四开关元件320/325并联。

如图3所示，动力系/辅助部件230是第二电池210上的负载，其中，动力系/辅助部件230由电阻和电容表示。此外或可替代地，应理解的是，在不背离示例实施例的范围的情况下，如果期望，动力系/辅助部件230可以是第一电池205上的负载。

在其电池205/210被充电的车辆100的充电模式期间，控制器220经由连接至该多个开关元件310、315、320和325的栅极的第一和第二信号控制线335/340来控制该多个开关元件310、315、320和325的开关频率。更详细地，控制器220控制第一和第三开关元件310/320在第一时间段期间为打开且在第二时间段期间为关闭。控制器220控制第二和第四开关元件315/325在第一时间段期间为关闭且在第二时间段期间为打开。上述时序将在下文中参考图4更详细讨论。

控制该多个开关元件310、315、320和325的开关频率以匹配谐振电路230的谐振频率有效地/高效地将来自外部电源235的第一电压转换为用于对电池205/210进行充电的第二电压。当开关频率与谐振频率不匹配时，控制器220基于来自转换器215的反馈来调整开关频率。在此，谐振频率可以是由控制器220已知的值（例如，作为制造输入的结果）或在充电模式之前由控制器220测量的值（例如，通过执行求解图3中l和c3的值的测试）。反馈可以是控制器220的形式，该控制器在该多个开关元件310、315、320和325的开关瞬态监测通过谐振电感器l的电流以判定通过电感器l的电流是否在阈值范围内。该阈值范围可以是基于经验证据和/或设计偏好来设定的设计参数。在至少一个示例实施例中，该阈值范围包括0a或大约0a。例如，该阈值范围可以是-100ma至100ma。在电流在阈值范围之外的情况下，控制器220通过相应地改变第一和第二时间段来调整该多个开关元件310、315、320和325的开关频率。

图4示出了用于控制图3中该多个开关元件310、315、320和325的开关的时序图。图4示出了开关元件对310/320和315/325的打开/关闭状态。

在时间t0处或之前，车辆100进入充电模式，在该充电模式下，用来自外部电源235的电力对电池205/210进行充电。最初，在时间t0处，所有该多个开关元件310、315、320和325都为关闭。

在时间t1处，控制器220经由通过第一控制信号线335的第一控制信号con1使开关元件310和320打开持续第一时间段tp1。控制器220经由通过第二控制信号线240的第二控制信号con2确保开关元件315和325保持关闭持续第一时间段tp1。

在时间t2处，当第二控制信号con2使开关元件315和325打开持续第二时间段tp2时，第一控制信号con1使开关元件310和320关闭。

在时间t3处，当第二控制信号con2使开关元件315和325关闭持续另一个第一时间段tp1时，第一控制信号con1使开关元件310和320打开。这个开关序列在充电模式期间发生。

鉴于图4，可谓第一时间段tp1与第二时间段tp2交替。即，控制器220在第一时间段tp1并且然后第二时间段tp2控制该多个开关元件，并且贯穿充电重复这个过程。如图4所示，第一时间段tp1和第二时间段tp2可以具有相等的持续时间（即，一对第一和第三开关元件310/320与一对第二和第四开关元件315/325有相同的占空比）。如果期望的话，第一时间段tp1与第二时间段tp2可以具有不同的持续时间。然而，不同的持续时间可能导致转换低效现象。控制开关元件对310/320和315/325的开关频率来匹配谐振电路330的谐振频率以将来自外部电源235的电压转换为对电池205/210进行充电的电压。以这种方式，在充电过程中转换器215可以实现快速充电，该快速充电自动平衡电池205/210的电池电压。即，来自外部电源235的电力被分配到第一和第二电池205/210，其方式为使得确保电池均匀地充电而不管哪个电池具有动力系/辅助部件230的负载。

图5是示出了图2至图4中的（一个或多个）系统的示例操作的流程图。更详细地，执行图5的操作以对第一和第二电池205/210进行充电。

尽管图5中示出了方法500的步骤的一般顺序，但方法500可以包括比图5示出的那些更多或更少的步骤或者可以与图5示出的那些不同地布置步骤顺序。通常，方法500在操作504处开始并在操作520处结束。方法500可以作为一组计算机可执行指令被执行，该一组计算机可执行指令由控制器220执行并且被编码或存储在计算机可读介质上。可替代地，关于图5讨论的操作可以由图2至图4的（一个或多个）系统的各个元件来实施。在下文中，方法500将会参考结合图1至图4描述的系统、部件、组件、装置、用户界面、环境、软件等来解释。

在操作508中，方法500通过连接外部电源235至转换器215来进入充电模式。转换器215具有开关式电容器拓扑（例如，如图3所示）并且被耦合至电动车辆100的第一电池205和第二电池210。如上所述，外部电源235提供第一电压（例如，800v）。

在操作512中，方法500包括控制转换器215的多个开关元件310、315、320和325的开关序列，使得转换器215将第一电压转换为第二电压。在此，第二电压可以小于第一电压。例如，第二电压可以是400v。

在操作516中，方法500包括利用第二电压对第一电池205和第二电池210进行充电。

图6示出了根据至少一个示例实施例的电压转换器（或转换器）215a。

转换器215a可以被称为具有开关式电容器拓扑并且可以具有与图3中转换器215相同的结构，除了每个开关元件被耦合至单独的控制信号线之外。例如，第一开关元件310耦合至第一控制信号线345，第二开关元件315耦合至第二信号控制线350，第三开关元件320耦合至第三信号控制线355，并且第四开关元件325耦合至第四信号控制线360。例如，如果开关元件是igbt，则每个ibgt的栅极可以被耦合至对应的信号控制线。第一、第二、第三和第四信号控制线345、350、355和360各自接收第一、第二、第三和第四控制信号con1至con4（例如，来自控制器220）以控制对应开关元件的开关。例如，第一控制信号con1以第一开关频率控制第一开关元件310的开关，第二控制信号con2以第二开关频率控制第二开关元件315的开关，第三控制信号con3以第三开关频率控制第三开关元件320的开关，并且第四控制信号con4以第四开关频率控制第四开关元件325的开关。

图7示出了用于控制图6中该多个开关元件310、315、320和325的开关的时序图。更详细地，图7示出了根据至少一个示例实施例的图6中开关元件310、315、320和325的打开/关闭状态。

在时间t1处或之前，车辆100可以进入充电模式，在该充电模式下，用来自外部电源235的电力对电池205/210进行充电。

在时间t1处，控制器220经由通过第一控制信号线345的第一控制信号con1使开关元件310打开持续第一时间段tp1。控制器220经由通过第二控制信号线345的第二控制信号con2和通过第三控制信号线350的第三控制信号con3使（或确保）开关元件315和320关闭持续第一时间段tp1。

在时间段tp1期间，对开关元件325施加打开和关闭脉冲至少一次。例如，在时间t2处，控制器220经由第四控制信号con4对开关元件325施加打开和关闭脉冲。再次，在时间t3处，控制器220经由第四控制信号con4对开关元件325施加打开和关闭脉冲。

在时间t4处，控制器220为第一控制信号线345提供第一控制信号con1以使开关元件310关闭持续第二时间段tp2。并且，在时间t4处，控制器220为第二控制信号线350提供第二控制信号con2以使开关元件315打开持续第二时间段tp2，并且提供第四控制信号con4以确保开关元件325保持关闭持续第二时间段tp2。在此，应理解的是，时间段tp1和tp2可以具有相等的持续时间（例如，取决于开关频率大约50微秒每时间段，该开关频率进而由谐振电路330的谐振部件值确定）。

在时间段tp2期间，对开关元件320施加打开和关闭脉冲至少一次。例如，在时间t5处，控制器220为第三控制信号线355提供第三控制信号con3以对开关元件320施加打开和关闭脉冲。再次，在时间t6处，控制器220为第三控制信号线355提供第三控制信号con3以对开关元件320施加打开和关闭脉冲。

在此，应理解的是，在时间t2、t3、t5和t6处的脉冲可以具有期望的持续时间，例如，大约1微秒（或基于谐振电感值选择的其他期望值）。此外，如图7所示，时间段tp1和tp2可以继续交替期望的持续时间（例如，充电操作的持续时间）。此外，时间段tp1和tp2内在时间t2、t3、t5和t6处的脉冲时序可以根据设计偏好变化。在至少一个示例实施例中，这些脉冲的时序基于通过谐振电路330中的电感器的电感器电流的期望量。例如，如果在t2和t3处（以及在t5和t6处）的脉冲靠得太近，则电感器电流会变得不期望地大和/或不稳定。另一方面，如果在t2和t3处（以及在t5和t6处）的脉冲分开太远，则谐振电路330中的电感器电流会变得不期望地低。相应地，可以选择时间段tp1和tp2内的脉冲时序以实现通过谐振电路330的电感器的期望电感器电流。期望的电感器电流可以是基于经验证据和/或偏好来设定的设计参数。

应当进一步理解的是，针对开关元件320和/或325的时间段tp1和tp2以及脉冲数量不限于图7所示的数量和/或持续时间并且可以根据设计偏好变化。此外，应理解的是，根据图7的时序图驱动图6的转换器215a可以产生小于供电线300/305上的输入电压的电压v输出（即，v输出被调节）。例如，电压v输出可以具有小于或大于输入电压一半的值，例如，在输入电压一半的约5%内。换句话说，如果输入电压是800v，则根据图7所示的时序驱动图6的转换器215a可以产生大约在380v至420v之间的输出电压v输出。这个范围内的输出电压v输出的最终值可以取决于在时间段tp1和tp2期间的开关元件320/325的脉冲的时序和数量（例如，在时间t2、t3、t5和t6处的脉冲）。根据示例实施例提供对v输出的值的控制或调节例如在充电操作期间允许bms203平衡提供给电池205/210的电压。对v输出的这种电压调节对于驱动车辆100的辅助部件（例如，利用小于图3和图4中的转换器215的400v输出的辅助部件）也可以是有用的。

至少鉴于图6和图7，应理解的是，控制器220提供第一、第二、第三和第四控制信号con1至con4以便：1)打开和关闭第一和第二开关元件310/315以使：i)当第二开关元件315关闭持续第一时间段tp1时，第一开关元件310打开持续第一时间段tp1，并且ii)当第二开关元件315打开持续第二时间段tp2时，第一开关元件310关闭持续第二时间段tp2；2)在第二时间段tp2期间，对第三开关元件320施加打开和关闭脉冲至少一次；3)在第一时间段tp1期间，对第四开关元件325施加打开和关闭脉冲至少一次。

图8示出了根据至少一个示例实施例的用于控制图6中该多个开关元件310、315、320和325的开关的时序图。更详细地，图8示出了图6中开关元件310、315、320和325的打开/关闭状态。

在时间t1处，控制器220为第一控制信号线345提供第一控制信号con1以使第一开关元件310关闭持续第一时间段tp1。并且，在时间t1处，控制器220为第二控制信号线350提供第二控制信号con2以使第二开关元件315关闭持续第一时间段tp1。在时间t1处，控制器220为第四控制信号线360提供第四控制信号con4以使第四开关元件325关闭（或确保开关元件325保持关闭）持续第一时间段tp1。

在第一时间段tp1期间，可以对第三开关元件320施加打开和关闭脉冲至少一次。例如，在时间t2处，控制器220为第三控制信号线355提供第三控制信号con3以对第三开关元件320施加打开和关闭脉冲。再次，在时间t3处，控制器220为第三控制信号线355提供第三控制信号con3以对第三开关元件320施加打开和关闭脉冲。

在时间t4处，控制器220为第一控制信号线345提供第一控制信号con1以使第一开关元件310打开持续第二时间段tp2、为第二控制信号线350提供第二控制信号con2以使第二开关元件315关闭持续第二时间段tp2、并且为第三控制信号线355提供第三控制信号con3以使第三开关元件320打开持续第二时间段tp2。如所示，控制器220为第四控制信号线360提供第四控制信号con4以确保第四开关元件325保持关闭持续第二时间段tp2。

在时间t5处，控制器220根据上述时间段tp1和tp2返回来提供控制信号，其中，tp1包括用于对第三开关元件320施加脉冲的时间t6和t7。换句话说，时间段tp1与tp2交替。

在此，应理解的是，图8中的时间段tp1和tp2可以具有不同的持续时间。例如，时间段tp1可以比时间段tp2长。例如，tp1可以具有大约55us的持续时间并且tp2可以具有大约45us的持续时间。

在此，应理解的是，在图8中的时间t2、t3、t6和t7处的脉冲可以具有期望的持续时间，例如，大约1微秒（或基于谐振电感值选择的其他期望值）。此外，如图8所示，时间段tp1和tp2可以继续交替期望的持续时间（例如，充电操作的持续时间）。此外，时间段tp1和tp2内在时间t2、t3、t6和t7处的脉冲时序可以根据设计偏好变化。在至少一个示例实施例中，这些脉冲的时序基于通过谐振电路330中的电感器的电感器电流的期望量。例如，如果在t2和t3处（以及在t6和t7处）的脉冲靠得太近，则电感器电流会变得不期望地大和/或不稳定。另一方面，如果在t2和t3处（以及在t6和t7处）的脉冲分开太远，则谐振电路330中的电感器电流会变得不期望地低。相应地，可以选择时间段tp1和tp2内的脉冲时序以实现通过谐振电路330的电感器的期望电感器电流。期望的电感器电流可以是基于经验证据和/或偏好来设定的设计参数。

应当进一步理解的是，针对开关元件320和/或325的时间段tp1和tp2以及脉冲数量不限于图8所示的数量和/或持续时间并且可以根据设计偏好变化。此外，应理解的是，根据图8的时序图驱动图6的转换器215a可以产生小于供电线300/305上的输入电压的电压v输出。例如，电压v输出可以具有小于或大于输入电压一半的值，例如，在输入电压一半的约5%内。换句话说，如果输入电压是800v，则根据图8所示的时序驱动图6的转换器215a可以产生大约在380v至420v之间的输出电压v输出。这个范围内的输出电压v输出的最终值可以取决于在时间段tp1和tp2期间的开关元件320/325的脉冲的时序和数量（例如，在时间t2、t3、t6和t7处的脉冲）。根据示例实施例提供对v输出的值的控制例如在充电操作期间允许bms203平衡提供给电池205/210的电压。对v输出的这种电压调节对于驱动车辆100的辅助部件（例如，利用小于图3和图4中的转换器215的400v输出的辅助部件）也可以是有用的。

鉴于图6和图8中，应理解的是，示例实施例包括控制器220，该控制器提供第一、第二、第三和第四控制信号con1至con4以打开和关闭该第一、第二和第三开关元件310/315/320/325以使：i)当第二开关元件315关闭持续第一时间段tp1时，第一和第三开关元件310/320打开持续第一时间段tp1，ii)当第二开关元件315打开持续第二时间段tp2时，第一和第三开关元件310/320关闭持续第二时间段tp2，iii)在第二时间段tp2期间对第三开关元件320施加打开和关闭脉冲至少一次，以及iv)第四开关元件325关闭持续第一和第二时间段tp1和tp2。

根据期望的输出电压和负载情况，通过改变图7和图8中的控制信号con3和con4，转换器215a的输出电压v输出可以被调节。

图9是示出了与图1至图8相关的示例方法的流程图。更详细地，执行图9的操作以对第一和第二电池205/210进行充电和/或对车辆100的其他部件供电。

尽管图9中示出了方法900的步骤的一般顺序，但方法900可以包括比图9示出的那些更多或更少的步骤或者可以与图9示出的那些不同地布置步骤顺序。通常，方法900在操作904处开始并在操作920处结束。方法900可以作为一组计算机可执行指令被执行，该一组计算机可执行指令由控制器220执行并且被编码或存储在计算机可读介质上。此外或可替代地，关于图9讨论的操作可以由图1至图8的（一个或多个）系统的各个元件来实施。在下文中，方法900将会参考结合图1至图8描述的系统、部件、组件、装置、用户界面、环境、软件等来解释。

在操作908中，方法900判定是否调节转换器215a的输出电压v输出。若否，则方法900前进到操作912并且根据图4的时序图驱动转换器215a以输出未经调节的电压v输出（例如，大约为400v）。若是，则方法900前进到操作916并且根据图7或图8的时序图驱动转换器215a以输出经调节的电压v输出（例如，为380v至400v之间的期望值）。

操作908可以包括控制器220，该控制器确定每个电池205/210应充电达到的目标电压并且基于目标电压判定v输出是否应被调节。在此，控制器220可以通过估计（例如，基于已知的电池性能和/或统计）和/或测量电池205/210可被充电达到的最大电压来确定目标电压。例如，因为电池205/210由于年限、使用等而退化，所以电池205/210可被充电达到的最大电压会随着时间改变（例如，变得更低）。因此，每个电池205/210的目标电压也会随着时间改变（例如，变得更低）。如果控制器220确定目标电压是小于根据图4通过驱动转换器215a输出的v输出值的电压，则控制器可以确定根据图7或图8来调节v输出。针对操作908的至少一个其他示例包括控制器220，该控制器判定v输出是否期望用于向车辆100的一个或多个辅助部件提供电力，该车辆在小于或大于例如400v的电压下运行。若否，则控制器220根据图4驱动转换器215a，并且若是，则控制器220可以根据图7和/或图8驱动转换器215a。

鉴于前面的描述，应理解的是，图4的时序图和图5的方法还可以应用于图6的转换器215a。即，如果期望的话，控制器220可以控制转换器215a，并且可以执行图4的时序图和图5的方法。还应理解的是，控制器220可以根据车辆100的电池205/210和/或辅助部件的充电/电力供应偏好、根据图4、图7和图8的一个或多个时序图来控制转换器215a。

鉴于前面的描述，应理解的是，如果期望的话，图3和图6的转换器215和215a可以各自包括在v输出与每个电池205/210之间的额外开关电路系统（未示出）（例如，诸如具有连接至控制器的栅极的晶体管等开关被设置在v输出与每个电池的正极端子之间）以允许控制器220单独地对电池205/210进行充电。例如，如果控制器220确定电池205充满电但电池210还没有充满电，则控制器220可以控制开关电路系统切断电池205的电力供应并且继续对电池210进行充电。额外开关电路系统还可用于提供不同的经调节v输出值以对每个电池205/210进行充电。

鉴于前面的描述，应理解的是，示例实施例允许bms203通过向每个电池205/210提供单独的期望充电电压来平衡电池205/210，这可以通过避免由于过度充电引起的电池损害和/或通过确保每个电池被充电至其期望的目标电压来提高电池205/210的寿命和/或性能。由于v输出与每个电池205/210之间的额外开关电路系统结合用于调节v输出的选择（如果期望的话），这些优点是可能的。

鉴于前面的描述，应理解的是，一个或多个示例实施例为电动车辆提供（一个或多个）电力/充电系统，该电动车辆具有允许快速充电的双电池组和转换器配置。示例实施例还可以在充电期间提供电池组的自动平衡，而不管哪个电池组负载有动力系/辅助部件。此外，示例实施例可以减少电力系统的成本和占用面积以及车辆的总重量（例如，通过利用轻质转换器）。

尽管已经参考特定的电压/电流值讨论了示例实施例，但应理解的是，示例实施例不限于此。例如，示例实施例还可以应用于车辆系统，该车辆系统在与本文特定提及的那些不同的电压/电流下充电/运行。

实施例包括转换器，该转换器包含多个开关元件。该多个开关元件包括：第一开关元件，耦合至第一控制信号线以控制该第一开关元件的开关；第二开关元件，耦合至第二控制信号线以控制该第二开关元件的开关；第三开关元件，耦合至第三控制信号线以控制该第三开关元件的开关；以及第四开关元件，耦合至第四控制信号线以控制该第四开关元件的开关。第一、第二、第三和第四开关元件以串联的方式连接并且耦合在接收来自外部电源的第一电压的电力信号线之间。转换器包括至少一个电容，该电容耦合在电力信号线之间并且耦合至该多个开关元件、第一电池和第二电池。转换器包括耦合至该多个开关元件的谐振电路。该多个开关元件、该谐振电路和该至少一个电容运行以将第一电压转换为第二电压来对第一电池和第二电池进行充电。

转换器的方面包括该至少一个电容进一步包括第一电容和第二电容。第一开关元件和第二开关元件以并联的方式与第一电容连接。转换器的方面包括第二电容。第三开关元件和第四开关元件以并联的方式与第二电容连接。

转换器的方面包括该多个开关元件为绝缘栅双极型晶体管（igbt）。

转换器的方面包括该谐振电路耦合在第一节点与第二节点之间。该第一节点在第一开关元件与第二开关元件之间。该第二节点在第三开关元件与第四开关元件之间。

转换器的方面包括该谐振电路包括以串联方式与至少一个其他电容连接的电感。

转换器的方面包括第二电压小于第一电压。

转换器的方面包括第二电压小于第一电压的一半。

实施例包括一种用于电动车辆的电力系统。该电力系统包括：第一电池、第二电池和转换器，该转换器包括：第一开关元件，耦合至第一控制信号线以控制该第一开关元件的开关；第二开关元件，耦合至第二控制信号线以控制该第二开关元件的开关；第三开关元件，耦合至第三控制信号线以控制该第三开关元件的开关；以及第四开关元件，耦合至第四控制信号线以控制该第四开关元件的开关。第一、第二、第三和第四开关元件以串联的方式连接并且耦合在接收来自外部电源的第一电压的电力信号线之间。该转换器包括至少一个电容，该电容耦合在电力信号线之间并且耦合至该多个开关元件、第一电池和第二电池。该转换器包括耦合至该多个开关元件的谐振电路，该谐振电路具有谐振频率。该电力系统包括控制器，该控制器提供第一、第二、第三和第四控制信号以使该转换器将该第一电压转换为第二电压来对该第一电池和该第二电池进行充电。

该电力系统的方面包括该第一电池耦合在输出线与该电力信号线的耦合至该外部电源的正极端子的第一电力信号线之间，并且，该第二电池耦合在该输出线与该电力信号线的耦合至该外部电源的负极端子的第二电力信号线之间。

该电力系统的方面包括该第一和第二开关元件耦合在该第一电力信号线与该输出线之间，并且，该第三和第四开关元件耦合在该输出线与该第二电力信号线之间。

该电力系统的方面包括该至少一个电容进一步包括第一电容和第二电容。该第一电容耦合在该第一电力信号线与该输出线之间以与该第一和第二开关元件并联。该第二电容耦合在该第二电力信号线与该输出线之间以与该第三和第四开关元件并联。

该电力系统的方面包括该谐振电路耦合在第一节点与第二节点之间。该第一节点在第一开关元件与第二开关元件之间，该第二节点在第三开关元件与第四开关元件之间。

该电力系统的方面包括该谐振电路包括以串联方式与至少一个其他电容连接的电感。

该电力系统的方面包括该控制器提供第一、第二、第三和第四控制信号以便：1)打开和关闭第一和第二开关元件以使：i)当第二开关元件关闭持续第一时间段时，第一开关元件打开持续第一时间段，并且ii）当第二开关元件打开持续第二时间段时，第一开关元件关闭持续第二时间段；2)在第二时间段期间，对第三开关元件施加打开和关闭脉冲至少一次；以及3)在第一时间段期间，对第四开关元件施加打开和关闭脉冲至少一次。

该电力系统的方面包括第一时间段与第二时间段交替。

该电力系统的方面包括该第一时间段和该第二时间段具有相等的持续时间。

该电力系统的方面包括控制器，该控制器提供第一、第二、第三和第四控制信号以打开和关闭第一、第二和第三开关元件，使得：i)当该第二开关元件关闭持续第一时间段时，该第一和第三开关元件打开持续该第一时间段，并且ii)当该第二开关元件打开持续第二时间段时，该第一和第三开关元件关闭持续该第二时间段，iii)在该第二时间段期间对该第三开关元件施加打开和关闭脉冲至少一次，并且iv)该第四开关元件关闭持续该第一和第二时间段。

该电力系统的方面包括第一时间段与第二时间段交替。

该电力系统的方面包括在该第二时间段期间，对该第三开关元件施加打开和关闭脉冲两次。

实施例包括一种方法，该方法包括分别将第一、第二、第三和第四控制信号提供至转换器的第一、第二、第三和第四开关元件，使得该转换器将第一电压转换为第二电压，该第二电压小于该第一电压。该方法包括用该第二电压对第一电池和第二电池进行充电。

如本文基本上披露的这些方面/实施例中的任一个或多个。

如本文基本上披露的任何一个或多个方面/实施例，可选地与如本文基本上披露的任何一个或多个其他方面/实施例相组合。

如本文基本上披露的被适配为执行上述方面/实施例中的任何一个或多个方面/实施例的一种或多种装置。

短语“至少一个”、“一个或多个”、“或”和“和/或”是开放式表达，这些短语在操作中既是结合的又是分离的。例如，表达“a、b和c中的至少一者”、“a、b或c中的至少一者”、“a、b和c中的一者或多者”、“a、b或c中的一者或多者”、“a、b和/或c”、“a、b或c”中的每个表达表示单独的a，单独的b，单独的c，a和b在一起，a和c在一起、b和c在一起，或a、b和c在一起。

术语“一”或“一个”实体指的是一个或多个该实体。这样，术语“一”（或“一个”），“一个或多个”和“至少一个”在本文中可互换使用。还应注意，术语“包括”、“包含”和“具有”可互换使用。

如本文所使用的，术语“自动”及其变体指的是在执行过程或操作时，在没有重要的人为输入的情况下完成的任何过程或操作，该过程或操作通常是连续的或半连续的。然而，如果在执行过程或操作之前接收到输入，即使过程或操作的执行使用了重要的或不重要的人为输入，过程或操作也可以是自动的。如果此类输入影响过程或操作的执行方式，则认为人为输入是重要的。同意执行过程或操作的人为输入不认为是“重要的”。

本申请的各方面可以采取完全是硬件的实施例、完全是软件的实施例（包括固件、常驻软件、微代码等）、或者组合了软件和硬件方面的实施例的形式，这些通常都可以在这里被称为“电路”、“模块”或“系统”。可以使用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。

计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设备或装置、或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例（非详尽列表）将包括以下内容：具有一根或多根导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（ram）、只读存储器（rom）、可擦除可编程只读存储器（eprom或闪存存储器）、光纤、便携式光盘只读存储器（cd-rom）、光学存储装置、磁性存储装置或前述的任何合适组合。在本文件的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，其可以包含或存储程序以用于由指令执行系统、设备或装置使用或与其结合使用。

计算机可读信号介质可以包括传播的数据信号，其中计算机可读程序代码嵌入在该数据信号中，例如，在基带中或作为载波的一部分。这种传播的信号可以采用各种各样的形式中的任何一种，包括但不限于电磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质，其并非计算机可读存储介质并且可以传送、传播或传输程序，以用于由指令执行系统、设备或装置使用或与其结合使用。计算机可读介质上嵌入的程序代码可以使用任何适当的媒介来传输，包括但不限于无线、有线、光纤电缆、rf等，或者前述的任何合适的组合。

如本文所使用的，术语“确定”、“计算”、“推断”及其变体可互换使用，并且包括任何类型的方法、过程、数学运算或技术。