一种充电系统及电动汽车

技术领域

本申请涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种充电系统及电动汽车。

背景技术

随着新能源技术的发展，电动汽车得到了日益广泛的关注。电动汽车中设置有动力电池，动力电池可以接收并存储充电桩提供的电能，并在电动汽车行驶过程中，动力电池释放存储的电能，从而驱动电动汽车行驶。

为了提高电动汽车的充电速度，越来越多的电动汽车使用了800V的高压动力电池。动力电池的电池电压最大为800V，其所需的充电电压则有可能超过800V。但目前市面中大多数直流快速充电桩的输出电压为500V，这些充电桩无法直接为800V的高压动力电池充电，致使配备了高压动力电池的电动汽车面临充电难的问题，不利于提高用户体验。

因此，目前对电动汽车的充电方案还有待进一步研究。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种充电系统及电动汽车，在电源电压小于动力电池的最小充电电压时，有利于使电动汽车仍可以支持该电源电压为动力电池充电。

第一方面，本申请提供一种充电系统，包括电机控制器MCU和第一电感，该MCU包括N个桥臂，N为大于或等于1的整数。其中，上述N个桥臂的高电势端与充电系统的第一电源端和第一电池端连接，该第一电源端可以连接直流电源的正极，该第一电池端可以连接动力电池的正极，直流电源可以输出电源电压，动力电池可以接收充电系统的第一输出电压。上述N个桥臂的低电势端与充电系统的第二电池端连接，第二电池端可以连接动力电池的负极。第一电感的一端与第二电源端连接，第一电感的另一端与第一桥臂的中间点连接，第二电源端可以连接直流电源的负极，第一桥臂为N个桥臂中的任一桥臂。上述MCU的N个桥臂和第一电感构成电压转换电路，MCU可以在电源电压小于动力电池的最小充电电压时，通过电压转换电路对电源电压进行升压转换，并将升压转换后的电源电压作为第一输出电压输出给动力电池，第一输出电压不小于最小充电电压。

综上所述，本申请通过复用MCU，实现了一种充电系统。在电源电压小于动力电池的最小充电电压时，该充电系统可以对电源电压进行升压转换，从而得到不小于上述最小充电电压的第一输出电压，该第一输出电压可以适配动力电池，从而可以为动力电池充电。同时，本申请复用了电动汽车中常见的MCU，还有利于降低充电系统所占用的空间和成本。

示例性的，本申请第一方面提供以下示例进行说明：

示例一

上述第一桥臂包括第一开关管和第二开关管，其中，第一开关管的第一电极分别与第一电池端和第一电源端连接，第一开关管的第二电极与第二开关管的第一电极连接，第一桥臂的中间点位于第一开关管和第二开关管之间。在电源电压小于最小充电电压时，MCU可以导通第一开关管，以使第一电感充电。MCU关断第一开关管，以使第一电感放电。

具体来说，MCU导通第一开关管时，电流从直流电源的正极输出，经第一开关管后到达第一电感，使第一电感充电。MCU关断第一开关管时，第一电感开始放电。电流从第一电感靠近第二电源端的一端输出，经直流电源、动力电池和第二开关管中的二极管传输后，回流至第一电感靠近第二开关管的一端。在此过程中，直流电源和第一电感串联放电，第一输出电压为电源电压和第一电感的电压之和。显然，第一输出电压大于电源电压，因此可以实现升压转换。

可以理解，直流电源所提供的电源电压也可能位于动力电池的充电电压范围之内，即电源电压适配动力电池。为了兼容该场景，本申请中充电系统还可以包括第一开关，该第一开关的第一端与第二电池端连接，第一开关的第二端与第二电源端连接。MCU还可以在电源电压位于动力电池的充电电压范围之内时，导通第一开关；以及，在电源电压位于动力电池的充电电压范围之外时，关断第一开关。

具体来说，当第一开关导通时，动力电池可以直接与直流电源连接，因此动力电池可以直接接收直流电源提供的电源电压，以完成充电。因此，在电源电压位于动力电池的充电电压范围之内时，可以导通第一开关。当第一开关关断时，MCU可以对电源电压进行转换，并将转换后的电源电压作为第一输出电压提供给动力电池。因此，在电源电压位于动力电池的充电电压范围之外时，可以关断第一开关。

为了适应大功率场景，充电系统可以包括N个第一电感和N个第三开关，其中，N个第三开关的一端与第二电源端连接，N个第三开关的另一端与N个第一电感的一端一一对应连接，N个第一电感的另一端与N个桥臂分别一一对应连接。该N个第三开关可以在接收电源电压时导通，在停止接收电源电压时关断。

具体来说，在N个第三开关导通时，可以通过N个桥臂分别控制N个第一电感的充电和放电。也就是说，N个第一电感可以并联传输功率，因此能够适应大功率场景。在停止接收电源电压时关断N个第三开关，使得N个第一电感之间互为断路，有利于降低N个第一电感对MCU的逆变功能带来的影响。

示例二

可以预见，在一些场景下，电源电压也有可能大于动力电池的最大充电电压。有鉴于此，本申请中MCU还可以在电源电压大于动力电池的最大充电电压时，通过电压转换电路对电源电压进行降压转换，并将降压转换后的电源电压作为第一输出电压输出给动力电池，第一输出电压不大于最大充电电压。在此情况下，便可以使电动汽车接收较大的电源电压，对该电源电压转换后，为动力电池充电，因此有利于提高充电便利性。

示例性的，上述第一桥臂包括第一开关管和第二开关管，其中，第一开关管的第一电极分别与第一电池端和第一电源端连接，第一开关管的第二电极与第二开关管的第一电极连接，第一桥臂的中间点位于第一开关管和第二开关管之间。充电系统还可以包括第一开关和第二开关，第一开关的第一端与第二电池端连接，第一开关的第二端与第二电源端连接，第二开关的第一端与第一电池端连接，第二开关的第二端与第一电感的一端连接，第二开关的第三端与第一电源端连接。

基于该充电系统，在电源电压大于最大充电电压时，MCU可以导通第一开关，导通第二开关的第一端和第二端。MCU导通第一开关管，以使第一电感充电。MCU关断第一开关管，以使第一电感放电。

具体来说，MCU导通第一开关管后可以使第一电感充电，此时第一输出电压为电源电压减去第一电感的电压后的电压差。MCU关断第一开关管后可以使第一电感放电，此时第一输出电压为第一电感的电压。由此可见，第一输出电压始终小于电源电压，因此充电系统可以对电源电压进行降压转换。

需要指出的是，本示例二所提供的充电系统同样可以对电源电压进行升压转换。示例性的，充电系统还可以包括第三开关，该第三开关的第一端与第一电感的一端连接，第三开关的第二端与第二电源端连接。在电源电压小于最小充电电压时，MCU可以导通第二开关的第一端和第三端，导通第三开关，并关断第一开关。MCU导通第一开关管，以使第一电感充电。MCU关断第一开关管，以使第一电感放电。

具体来说，MCU导通第一开关管后可以使第一电感充电。MCU关断第一开关管后可以使第一电感放电，此时第一输出电压为第一电感的电压和电源电压之和。由此可见，第一输出电压大于电源电压，因此充电系统可以对电源电压进行升压转换。

此外，本示例二所述提供的充电系统同样可以对电源电压进行降压-升压(buck-boost)转换。示例性的，充电系统还可以包括第三开关，该第三开关的第一端与第一电感的一端连接，第三开关的第二端与第二电源端连接。MCU可以导通第二开关的第一端和第二端，以及导通第三开关。MCU导通第一开关管，以使第一电感充电。关断第一开关管，以使第一电感放电。

具体来说，MCU导通第一开关管后可以使第一电感充电。MCU关断第一开关管后可以使第一电感放电，此时第一输出电压为第一电感的电压。第一电感的电压取决于第一电感充电时长，因此，通过调节第一电感的充电时长便可以调节第一输出电压的大小，该第一输出电压既可能大于电源电压(升压转换)，又有可能小于电源电压(降压转换)。

可以理解，本申请示例二所提供的充电系统同样可以兼容电源电压与动力电池匹配的场景。示例性的，MCU还可以在电源电压位于动力电池的充电电压范围时，导通第二开关的第一端和第三端，以及导通第一开关。在此情况下，动力电池直接与直流电源连接，可以直接接收电源电压，以完成充电。

第二方面，本申请还提供一种充电系统，主要包括电机控制器MCU和第一电感。其中，MCU包括N个桥臂，N为大于或等于1的整数。MCU的N个桥臂的高电势端与充电系统的第一电源端和第一电池端连接，该第一电源端可以连接直流负载的正极，该第一电池端可以连接动力电池的正极，该直流负载可以接收充电系统的第二输出电压，该动力电池可以向充电系统输出电池电压。MCU中的N个桥臂的低电势端与充电系统的第二电池端连接，该第二电池端可以连接动力电池的负极。上述第一电感的一端与第二电源端连接，第一电感的另一端与第一桥臂连接，第二电源端可以连接直流负载的负极，第一桥臂为N个桥臂中的任一桥臂。该第一桥臂和第一电感构成电压转换电路，MCU可以在电池电压大于直流负载的最大工作电压时，通过电压转换电路对电池电压进行降压转换，并将降压转换后的电池电压作为第二输出电压输出给直流负载，该第二输出电压不大于最大工作电压。

综上所述，本申请通过复用MCU，实现了一种充电系统。在电池电压大于直流负载的最大工作电压时，该充电系统可以对电池电压进行降压转换，从而得到不大于上述最大工作电压的第二输出电压，该第二输出电压可以适配直流负载，从而可以为直流负载供电。同时，本申请复用了电动汽车中常见的MCU，还有利于降低充电系统所占用的空间和成本。

示例性的，本申请第二方面提供以下示例进行说明：

示例一

示例性的，上述第一桥臂包括第一开关管和第二开关管，其中，第一开关管的第一电极分别与第一电池端和第一电源端连接，第一开关管的第二电极与第二开关管的第一电极连接，第一桥臂的中间点位于第一开关管和第二开关管之间。在电池电压大于最大工作电压时，MCU可以导通第二开关管，以使第一电感充电。MCU关断第二开关管，以使第一电感放电。

具体来说，MCU导通第二开关管后，可以使第一电感充电。此时，第一输出电压为电源电压减去第一电感的电压后的电压差。MCU关断第二开关管后，可以使第一电感放电，此时，第一输出电压为第一电感的电压。由此可见，第一输出电压始终小于电池电压，因此，本申请示例一所提供的充电系统可以实现对电池电压的降压转换。

可以理解，动力电池的电池电压也可能适配直流负载。为了兼容该场景，充电系统还可以包括第一开关，该第一开关的第一端与第二电池端连接，第一开关的第二端与第二电源端连接。MCU还可以在电池电压位于直流负载的工作电压范围之内时，导通第一开关；以及，在电池电压位于直流负载的工作电压范围之外时，关断第一开关。

在第一开关导通时，动力电池可以与直流负载直接连接，直接为直流负载供电。在第一开关关断时，则可以由MCU对电池电压进行转换，并将转换后的电池电压作为第二输出电压提供给直流负载。

为了适应大功率场景，充电系统可以包括N个第一电感和N个第三开关，该N个第三开关的一端与第二电源端连接，该N个第三开关的另一端与N个第一电感的一端一一对应连接，N个第一电感的另一端与N个桥臂分别一一对应连接。N个第三开关可以在输出第二输出电压时导通，在停止输出第二输出电压时关断。

具体来说，在N个第三开关导通时，可以通过N个桥臂分别控制N个第一电感的充电和放电。也就是说，N个第一电感可以并联传输功率，因此能够适应大功率场景。在停止接收电源电压时关断N个第三开关，使得N个第一电感之间互为断路，有利于降低N个第一电感对MCU的逆变功能带来的影响。

示例二

可以预见，在一些场景下，电池电压也有可能小于直流负载的最小工作电压。有鉴于此，本申请中MCU还可以在电池电压小于直流负载的最小工作电压时，通过电压转换电路对电池电压进行升压转换，并将升压转换后的电池电压作为第二输出电压输出给直流负载，该第二输出电压不小于最小工作电压。

示例性的，MCU中的第一桥臂包括第一开关管和第二开关管，其中，第一开关管的第一电极分别与第一电池端和第一电源端连接，第一开关管的第二电极与第二开关管的第一电极连接，第一桥臂的中间点位于第一开关管和第二开关管之间。充电系统还可以包括第一开关和第二开关，该第一开关的第一端与第二电池端连接，该第一开关的第二端与第二电源端连接，该第二开关的第一端与第一电池端连接，该第二开关的第二端与第一电感的一端连接，该第二开关的第三端与第一电源端连接。

基于该充电系统，在电池电压小于最小工作电压时，MCU可以导通第一开关，导通第二开关的第一端和第二端。MCU导通第二开关管，以使与第一电感充电。MCU关断第二开关管，以使第一电感放电。

具体来说，MCU导通第二开关管后可以使第一电感充电。MCU关断第二开关管后可以使第一电感放电，此时第二输出电压为电池电压和第一电感的电压之和。由此可见，第二输出电压大于电池电压，因此充电系统可以对电池电压进行升压转换。

需要指出的是，本示例二所提供的充电系统同样可以对电池电压进行降压转换。示例性的，充电系统还可以包括第三开关，该第三开关的第一端与第一电感的一端连接，第三开关的第二端与第二电源端连接。在电池电压大于最大工作电压时，MCU可以导通第二开关的第一端和第三端，导通第三开关，并关断第一开关。MCU导通第二开关管，以使第一电感充电。MCU关断第二开关管，以使第一电感放电。

具体来说，MCU导通第二开关管后可以使第一电感充电，第二输出电压为电池电压减去第一电感的电压后的电压差。MCU关断第二开关管后可以使第一电感放电，此时第二输出电压为第一电感的电压。由此可见，第二输出电压始终小于电池电压，因此充电系统可以对电池电压进行降压转换。

此外，本示例二所提供的充电系统同样可以对电池电压进行降压-升压(buck-boost)转换。示例性的，该充电系统还可以包括第三开关，该第三开关的第一端与第一电感的一端连接，第三开关的第二端与第二电源端连接。MCU可以导通第二开关的第一端和第二端，以及导通第三开关。MCU导通第二开关管，以使第一电感充电。MCU关断第二开关管，以使第一电感放电。

具体来说，MCU导通第二开关管后可以使第一电感充电。MCU关断第二开关管后可以使第一电感放电，此时第二输出电压为第一电感的电压。第一电感的电压取决于第一电感充电时长，因此，通过调节第一电感的充电时长便可以调节第二输出电压的大小，该第二输出电压既可能大于电池电压(升压转换)，又有可能小于电池电压(降压转换)。

可以理解，本申请示例二所提供的充电系统同样可以兼容电池电压与直流负载匹配的场景。示例性的，MCU还可以在电池电压位于动力电池的工作电压范围之内时，导通第二开关的第一端和第三端，以及导通第一开关。在此情况下，动力电池直接与直流负载连接，可以直接为直流负载供电。

第三方面，本申请提供一种充电系统，主要包括电机控制器MCU和第一电感，该MCU包括N个桥臂，N为大于或等于1的整数。其中，N个桥臂的高电势端与充电系统的第一电池端连接，第一电池端可以连接动力电池的正极，动力电池可以接收充电系统的第一输出电压。N个桥臂的低电势端与充电系统的第二电池端和第二电源端连接，第二电池端可以连接动力电池的负极，第二电源端可以连接直流电源的负极，直流电源可以输出电源电压。第一电感的一端与第一电源端连接，第一电感的另一端与第一桥臂的中间点连接，第一电源端可以连接直流电源的正极，第一桥臂为N个桥臂中的任一桥臂。第一桥臂和第一电感构成电压转换电路，MCU可以在电源电压小于动力电池的最小充电电压时，通过该电压转换电路对电源电压进行升压转换，并将升压转换后的电源电压作为第一输出电压输出给动力电池，该第一输出电压不小于最小充电电压；在电源电压大于动力电池的最大充电电压时，通过该电压转换电路对电源电压进行降压转换，并将降压转换后的电源电压作为第一输出电压输出给动力电池，该第一输出电压不大于最小充电电压。

示例性的，上述第一桥臂包括第一开关管和第二开关管，其中，第一开关管的第一电极分别与第一电池端和第一电源端连接，第一开关管的第二电极与第二开关管的第一电极连接，第一桥臂的中间点位于第一开关管和第二开关管之间。充电系统还包括第六开关和第五开关，第五开关的第一端与第二电池端连接，第五开关的第二端与N个桥臂的低电势端连接，第五开关的第三端与第一电感的一端连接，第六开关的第一端与第一电池端连接，第六开关的第二端与第一电源端连接。

在电源电压大于最大充电电压时，MCU可以导通第六开关，导通第五开关的第一端和第三端。MCU导通第二开关管，以使与第一电感充电。MCU关断第二开关管，以使第一电感放电。

具体来说，MCU导通第二开关管后可以使第一电感充电，第一输出电压为电源电压减去第一电感的电压后的电压差。MCU关断第二开关管后可以使第一电感放电，此时第一输出电压为第一电感的电压。由此可见，第一输出电压始终小于电源电压，因此充电系统可以对电源电压进行降压转换。

需要指出的是，本申请第三方面所提供的充电系统同样可以对电源电压进行升压转换。示例性的，充电系统还可以包括第四开关，第四开关的第一端与第一电感的一端连接，第四开关的第二端与第一电源端连接。在电源电压小于最小充电电压时，MCU可以导通第五开关的第一端和第二端，导通第四开关，并关断第六开关。MCU导通第二开关管，以使第一电感充电。MCU关断第二开关管，以使第一电感放电。

具体来说，MCU导通第二开关管后可以使第一电感充电。MCU关断第二开关管后可以使第一电感放电，此时第一输出电压为第一电感的电压和电源电压之和。由此可见，第一输出电压大于电源电压，因此充电系统可以对电源电压进行升压转换。

此外，本申请第三方面所述提供的充电系统同样可以对电源电压进行降压-升压(buck-boost)转换。示例性的，充电系统还可以包括第四开关，第四开关的第一端与第一电感的一端连接，第四开关的第二端与第一电源端连接。MCU可以导通第五开关的第一端和第三端，以及导通第四开关。MCU导通第二开关管，以使第一电感充电。MCU关断第二开关管，以使第一电感放电。

具体来说，MCU导通第二开关管后可以使第一电感充电。MCU关断第二开关管后可以使第一电感放电，此时第一输出电压为第一电感的电压。第一电感的电压取决于第一电感充电时长，因此，通过调节第一电感的充电时长便可以调节第一输出电压的大小，该第一输出电压既可能大于电源电压(升压转换)，又有可能小于电源电压(降压转换)。

可以理解，本申请第三方面所提供的充电系统同样可以兼容电源电压与动力电池匹配的场景。示例性的，MCU还可以在电源电压位于动力电池的充电电压范围之内时，导通第五开关的第一端和第二端，以及导通第六开关。在此情况下，动力电池直接与直流电源连接，可以直接接收电源电压，以完成充电。

第四方面，本申请提供一种充电系统，主要包括电机控制器MCU和第一电感，MCU包括N个桥臂，N为大于或等于1的整数。其中，N个桥臂的高电势端与充电系统的第一电池端连接，第一电池端可以连接动力电池的正极，动力电池可以向充电系统输出电池电压。N个桥臂的低电势端与充电系统的第二电池端和第二电源端连接，第二电池端可以连接动力电池的负极，第二电源端可以连接直流负载的负极，直流负载可以接收充电系统的第二输出电压。第一电感的一端与第一电源端连接，第一电感的另一端与第一桥臂的中间点连接，第一电源端可以连接直流负载的正极，第一桥臂为N个桥臂中的任一桥臂。该第一桥臂和第一电感可以构成电压转换电路，MCU可以在电池电压大于直流负载的最大工作电压时，通过该电压转换电路对电池电压进行降压转换，并将降压转换后的电池电压作为第二输出电压输出给直流负载，该第二输出电压不大于最大工作电压；在电池电压小于直流负载的最小工作电压时，通过该电压转换电路对电池电压进行升压转换，并将升压转换后的电池电压作为第二输出电压输出给直流负载，该第二输出电压不小于最小工作电压。

示例性的，MCU的第一桥臂包括第一开关管和第二开关管，其中，第一开关管的第一电极分别与第一电池端和第一电源端连接，第一开关管的第二电极与第二开关管的第一电极连接，中间点位于第一开关管和第二开关管之间。充电系统还包括第六开关和第五开关，第五开关的第一端与第二电池端连接，第五开关的第二端与N个桥臂的低电势端连接，第五开关的第三端与第一电感的一端连接，第六开关的第一端与第一电池端连接，第六开关的第二端与第一电源端连接。

基于该充电系统，在电池电压小于最小工作电压时，MCU可以导通第六开关，导通第五开关的第一端和第三端。MCU导通第一开关管，以使与第一电感充电。MCU关断第一开关管，以使第一电感放电。

具体来说，MCU导通第一开关管后可以使第一电感充电。MCU关断第一开关管后可以使第一电感放电，此时第二输出电压为电池电压和第一电感的电压之和。由此可见，第二输出电压大于电池电压，因此充电系统可以对电池电压进行升压转换。

需要指出的是，本申请第四方面所提供的充电系统同样可以对电池电压进行降压转换。示例性的，充电系统还可以包括第四开关，该第四开关的第一端与第一电感的一端连接，第四开关的第二端与第一电源端连接。在电池电压大于最大工作电压时，MCU可以导通第五开关的第一端和第二端，导通第四开关，并关断第六开关。MCU导通第二开关管，以使第一电感充电。MCU关断第二开关管，以使第一电感放电。

具体来说，MCU导通第一开关管后可以使第一电感充电，第二输出电压为电池电压减去第一电感的电压后的电压差。MCU关断第一开关管后可以使第一电感放电，此时第二输出电压为第一电感的电压。由此可见，第二输出电压始终小于电池电压，因此充电系统可以对电池电压进行降压转换。

此外，本申请第四方面所提供的充电系统同样可以对电池电压进行降压-升压(buck-boost)转换。示例性的，该充电系统还可以包括第四开关，该第四开关的第一端与第一电感的一端连接，第四开关的第二端与第一电源端连接。MCU可以导通第五开关的第一端和第三端，以及导通第四开关。MCU导通第一开关管，以使第一电感充电。MCU关断第一开关管，以使第一电感放电。

具体来说，MCU导通第一开关管后可以使第一电感充电。MCU关断第一开关管后可以使第一电感放电，此时第二输出电压为第一电感的电压。第一电感的电压取决于第一电感充电时长，因此，通过调节第一电感的充电时长便可以调节第二输出电压的大小，该第二输出电压既可能大于电池电压(升压转换)，又有可能小于电池电压(降压转换)。

可以理解，本申请第四方面所提供的充电系统同样可以兼容电池电压与直流负载匹配的场景。示例性的，MCU还可以在电池电压位于直流负载的工作电压范围之内时，导通第五开关的第一端和第二端，以及导通第六开关。在此情况下，动力电池直接与直流负载连接，可以直接为直流负载供电。

第五方面，本申请提供一种电动汽车，主要包括动力电池和如上述第一方面至第四方面中任一项所提供的充电系统，该充电系统可以为动力电池充电。

本申请的这些方面或其它方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

图1为一种电动汽车充电场景示意图；

图2为一种电驱动系统示意图；

图3为本申请实施例提供的一种充电系统示意图；

图4为本申请实施例所提供的充电系统的升压转换状态之一；

图5为本申请实施例所提供的充电系统的升压转换状态之二；

图6为本申请实施例提供的一种具体的充电系统示意图；

图7为本申请实施例提供的一种具体的充电系统示意图；

图8为本申请实施例所提供的充电系统的降压转换状态之一；

图9为本申请实施例所提供的充电系统的降压转换状态之二；

图10为本申请实施例所提供的一种具体的充电系统示意图；

图11为本申请实施例所提供的充电系统的一种开关状态之一；

图12为本申请实施例所提供的充电系统的降压转换状态之三；

图13为本申请实施例所提供的充电系统的降压转换状态之四；

图14为本申请实施例所提供的充电系统的一种开关状态之二；

图15为本申请实施例所提供的充电系统的一种开关状态之三；

图16为本申请实施例所提供的充电系统的buck-boost转换状态之一；

图17为本申请实施例所提供的充电系统的buck-boost转换状态之二；

图18为本申请实施例所提供的充电系统的升压转换状态之三；

图19为本申请实施例所提供的充电系统的升压转换状态之四；

图20为本申请实施例所提供的充电系统的buck-boost转换状态之三；

图21为本申请实施例所提供的充电系统的buck-boost转换状态之四；

图22为本申请实施例所提供的又一种充电系统示意图；

图23为本申请实施例所提供的充电系统的一种开关状态之四；

图24为本申请实施例所提供的充电系统的降压转换状态之五；

图25为本申请实施例所提供的充电系统的降压转换状态之六；

图26为本申请实施例所提供的充电系统的一种开关状态之五；

图27为本申请实施例所提供的充电系统的一种开关状态之六；

图28为本申请实施例所提供的充电系统的buck-boost转换状态之五；

图29为本申请实施例所提供的充电系统的buck-boost转换状态之六；

图30为本申请实施例所提供的充电系统的升压转换状态之五；

图31为本申请实施例所提供的充电系统的升压转换状态之六；

图32为本申请实施例所提供的充电系统的buck-boost转换状态之七；

图33为本申请实施例所提供的充电系统的buck-boost转换状态之八。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。需要说明的是，在本申请的描述中“至少一个”是指一个或多个，其中，多个是指两个或两个以上。鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“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。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

电动汽车，又可以称为新能源汽车，是一种以电能驱动的汽车。如图1所示，电动汽车10主要包括动力电池12、电机13和车轮14。其中，动力电池12为大容量、高功率的蓄电池。在电动汽车10行驶时，动力电池12可以通过电机控制器(motor control unit，MCU)111为电机13供电，电机13将动力电池12提供的电能转换为机械能，从而驱动车轮14转动，实现车辆行驶。

在电动汽车10充电时，一般可以通过充电桩20为电动汽车10充电。如图1所示，充电桩20主要包括电源电路21和充电枪22。电源电路21的一端与工频电网30连接，另一端通过线缆与充电枪22连接。目前，充电桩20多为直流充电桩，电源电路21可以将工频电网30提供的交流电转换为直流电。操作人员可以将充电枪22插入电动汽车10的充电插口，使充电枪22与电动汽车10内的动力电池12实现连接，充电桩20的电源电路21进而可以通过充电枪22为动力电池12充电。

充电桩20的输出电压，可以理解为电动汽车10接收到的电源电压。在直流快充场景下，电动汽车10接收到的电源电压位于动力电池12的充电电压范围之内，动力电池12可以直接使用充电桩20的输出电压完成充电。

其中，动力电池12的充电电压范围的下限为最小充电电压，最小充电电压可以理解为动力电池12能够适配的充电电压的最小值。动力电池12的充电电压范围的上限为最大充电电压，最大充电电压可以理解为动力电池12能够适配的充电电压的最大值。

目前，为了提高电动汽车10的充电速度，动力电池12的电压等级会逐步从当前的500V升高到800V，以800V电压等级的动力电池12为例，动力电池12的电池电压可以达到800V，所需的充电电压往往不低于800V。但对于目前市场上支持直流快充的充电桩20，其电压等级普遍在500V，即大多数支持直流快充的充电桩20的最大输出电压为500V。这便使得很多配备了高压动力电池的电动汽车10面临充电难的问题。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种充电系统11，充电系统11与动力电池12连接。在对电动汽车10充电时，充电系统11可以接收电源电压。在电源电压小于动力电池12的最小充电电压时，充电系统11可以对电源电压进行升压转换，并将升压转换后的电源电压作为第一输出电压提供给动力电池12。

如上例中，充电桩20的输出电压为500V，即充电系统11接收到的电源电压为500V。假设动力电池12能够适配的充电电压为960V，则充电系统11可以将电源电压升压转换至960V，从而为动力电池12提供960V的第一输出电压，使得动力电池12可以利用该第一输出电压完成充电。

需要指出的是，为了节省充电系统11在电动汽车10中占用的空间，控制充电系统11的成本，本申请实施例中的充电系统11可以在电动汽车10中的MCU111的基础上实现。其中，MCU111和电机13一般集成于电驱动系统之中。也就是说，本申请实施例中的充电系统11可以通过对常规的电驱动系统进行改进实现。

具体来说，电机13依赖于电磁感应效应实现电能向机械能的转换，因此电机13中设置有电机绕组。目前，电机13中电机绕组的数量多为3个或6个。以三相电机为例，如图2所示，MCU111包括三个桥臂，电机13包括三个电机绕组(N1至N3)，且MCU111中的三个桥臂与电机13中的三个电机绕组分别一一对应连接。其中：

第一个桥臂包括开关管T1和开关管T2，开关管T1的第一电极用于连接动力电池12的正极，开关管T1的第二电极与开关管T2的第一电极连接，开关管T2的第二电极用于连接动力电池12的负极。第一个桥臂的中间点，也就是开关管T1与开关管T2之间的连接点。第一个桥臂的中间点与电机绕组N1的一端连接。

第二个桥臂包括开关管T3和开关管T4，开关管T3的第一电极用于连接动力电池12的正极，开关管T3的第二电极与开关管T4的第一电极连接，开关管T4的第二电极用于连接动力电池12的负极。第二个桥臂的中间点，也就是开关管T3与开关管T4之间的连接点。第二个桥臂的中间点与电机绕组N2的一端连接。

第三个桥臂包括开关管T5和开关管T6，开关管T6的第一电极用于连接动力电池12的正极，开关管T3的第二电极与开关管T4的第一电极连接，开关管T4的第二电极用于连接动力电池12的负极。第三个桥臂的中间点，也就是开关管T5与开关管T6之间的连接点。第三个桥臂的中间点与电机绕组N3的一端连接，三个电机绕组的另一端连接。

MCU111中还包括控制板(图中未示出)。该控制板分别与开关管T1至开关管T6的控制电极连接，分别控制开关管T1至开关管T6的导通和关断，从而使三个桥臂可以将动力电池12输出的电池电压转换为三相交流电，每个桥臂对应三相交流电中的一相。MCU111将三相交流电输出给电机13，使电机绕组N1至N3产生空间旋转磁场，从而带动电机转子旋转，进而可以将电能转换为机械能。

需要指出的是，本申请实施例中的开关管可以是继电器、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)，双极结型管(bipolar junction transistor，BJT)，绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolartransistor，IGBT)等多种类型的开关管中的一种或多种，本申请实施例对此不再一一列举。每个开关管皆可以包括第一电极、第二电极和控制电极，其中，控制电极用于控制开关管的导通或关断。当开关管导通时，开关管的第一电极和第二电极之间可以传输电流，当开关管关断时，开关管的第一电极和第二电极之间无法传输电流。以IGBT为例，在本申请实施例中，开关管的第一电极可以是集电极，第二电极可以是发射极，控制电极可以是门电极。

一般来说，如图2所示，动力电池12与MCU111之间还可以设置有开关K2和开关K5。示例性的，开关K2和开关K5可以是继电器。开关管K2和开关管K5既可以和动力电池12集成在电池包内，也可以独立设置，本申请实施例对此并不多作限制。

开关K2的一端与动力电池12的阳极连接，开关K2的另一端与三个桥臂的高电势端连接。开关K5的一端与动力电池12的阴极连接，开关K5的另一端与三个桥臂的低电势端连接。在开关K2和开关K5导通时，动力电池12可以为MCU111供电。在开关K2和开关K5关断时，动力电池12停止为MCU111供电。

由上述对MCU111和电机13的介绍可见，MCU111中包括N个桥臂，N为大于或等于1的整数。可以理解，在电动汽车10充电时，电动汽车10往往是不需要移动的，即此时MCU111无需为电机13提供三相电。因此，本申请实施例可以在不影响电动汽车10行驶功能的情况下，在MCU中的N个桥臂的基础上实现对动力电池12充电。

接下来，通过以下示例对本申请实施例所提供的充电系统11作进一步的示例性说明。

实施例一

示例性的，本申请实施例所提供的充电系统11包括MCU111和电机13。MCU111包括N个桥臂，电机13包括N个电机绕组，该N个桥臂和该N个电机绕组分别一一对应连接，N为大于或等于1的整数。

以N＝3为例，如图3所示，充电系统11包括MCU111和电机13。充电系统11的第一电池端与动力电池12的正极连接，第二电池端与动力电池12的负极连接，充电系统11的第一电源端与直流电源的正极连接，充电系统的第二电源端与直流电源的负极连接。

其中，直流电源可以是充电桩、另一个电动汽车等，本申请实施例对此并不多作限制。直流电源可以输出电源电压。充电系统11通过第一电源端和第二电源端接收电源电压，将电源电压转换为动力电池12适配的第一输出电压，通过第一电池端和第二电池端输出给动力电池12。动力电池12则可以接收充电系统11提供的第一输出电压，从而完成充电。

具体来说，如图3所示，MCU111包括三个桥臂。在本申请实施例中，MCU111中三个桥臂的高电势端与第一电源端连接，三个桥臂的低电势端与充电系统11的第二电池端连接。充电系统11中还包括电感L1，电感L1的一端与第二电源端连接，电感L2的另一端与MCU11中任一桥臂的中间点连接。在图3所示的具体示例中，电感L2的另一端与开关管T3和开关管T4所在的桥臂2的中间点连接。

在此情况下，MCU111中的三个桥臂和电感L1可以构成电压转换电路，使得MCU111可以通过控制开关管T1至T6中各个开关管的导通和关断，使上述电压转换电路实现对电源电压的转换。

因此，在电源电压小于动力电池12的最小充电电压时，MCU111可以通过该电压转换电路对电源电压进行升压转换，并将升压转换后的电源电压作为第一输出电压输出给动力电池，该第一输出电压不小于动力电池12的最小充电电压。

例如，电源电压为500V，动力电池12的最小充电电压为960V。MCU111可以将电源电压升压转换至960V或960V以上，从而可以为动力电池12提供适配的第一输出电压，使动力电池12可以完成充电。

一般来说，如图3所示，充电系统11还包括开关K3和开关K4。开关K3和开关K4又可以称为快速接触器。其中，开关K3的一端与电机绕组N1至N3的连接点连接，开关K3的另一端与第二电源端连接。开关K4的一端与三个桥臂的高电势端连接，开关K4的另一端与第一电源端连接。在开关K3和开关K4导通时，直流电源可以为充电系统11供电。在开关K3和开关K4关断时，直流电源可以停止为充电系统11供电。

接下来，以包括开关管T3和开关管T4的桥臂2为例，对升压转换的过程作进一步的示例性说明。其中，桥臂2的中间点也就是开关管T3和开关管T4的连接点。电感L1的一端与第二电源端连接，电感L1的另一端与桥臂2的中间点连接。在对电源电压进行升压转换时，主要包括以下两个阶段：

阶段一：电感L1充电

MCU111可以导通开关管T3，为电感L1充电。可以理解，此时开关管T4关断。如图4所示，电流从直流电源的正极输出，经开关管T3和电感L1传输后，回流至直流电源的负极，从而构成充电回路，使电感L1充电。

阶段二：电感L1放电

MCU111可以关断开关管T3，电感L1无法继续通过开关管T3接收电流。由于电感的续流特性，电感L1开始放电。如图5所示，电流从电感L1靠近第二电源端的一端输出，经直流电源、动力电池12和开关管T4中的二极管传输后，回流至电感L1靠近开关管T4的一端。在此过程中，充电系统11的第一输出电压为直流电源的电源电压与电感L1的电压之和。显然，第一输出电压大于直流电源的电源电压，从而实现了升压转换。

可以理解，在直流电源的功率较大的情况下，MCU111也可以同步控制多个桥臂进行升压转换。示例性的，如图6所示，MCU111中包括三个电感(电感L1-1至L1-3)和三个开关K3(开关K3-1至开关K3-3)，开关K3-1至K3-3的一端皆与第二电源端连接，开关K3-1至K3-3的另一端则与三个电感(电感L1-1至L1-3)的一端分别一一对应连接。具体来说，开关K3-1与电感L1-1的一端连接，开关K3-2与电感L1-2的一端连接，开关K3-3与电感L1-3的一端连接。

该三个电感与MCU111中的三个桥臂的中间点分别一一对应连接。其中，电感L1-1的一端与充电系统11的第二电源端连接，电感L1-1的另一端与开关管T1和开关管T2之间的中间点连接。电感L1-2的一端与充电系统11的第二电源端连接，电感L1-2的另一端与开关管T3和开关管T4之间的中间点连接。电感L1-3的一端与充电系统11的第二电源端连接，电感L1-3的另一端与开关管T5和开关管T6之间的中间点连接。

在为动力电池12充电时，MCU111可以导通开关K3-1至开关K3-3。MCU111可以同步控制开关管T1、开关管T3和开关管T5的导通与关断，使电感L1-1至L1-3同步充电和放电，在此情况下，相当于三个电感并联工作，从而可以支持大功率场景下的电压转换。而在停止为动力电池12充电后，MCU111可以关断开关K3-1至开关K3-3，在此情况下，电感L1-1至电感L1-3之间为断路，可以降低电感L1-1至电感L1-3对MCU111逆变过程产生的影响。

综上所述，本申请实施例中的充电系统11可以对直流电源的电源电压进行升压转换，从而可以为高压的动力电池12充电，有利于提高为高压的动力电池12充电的便利性。同时，本申请实施例通过复用MCU111中的N个桥臂实现了充电系统11，还有利于降低充电系统11所占用的空间和成本。

可以理解，直流电源所提供的电源电压也可能适配动力电池12。例如，动力电池12的充电电压范围为700-1000V，直流电源(充电桩)的电源电压为800V，在此情况下便无需对电源电压进行升压转换。

为了兼容该场景，如图7所示，本申请实施例所提供的充电系统11还可以包括开关K1。开关K1的第一端与第二电池端连接，开关K1的第二端与第二电源端连接。MCU111可以控制开关K1的导通与关断，具体来说，MCU111可以在电源电压位于动力电池12的充电电压范围之内时，导通开关K1，在电源电压位于动力电池12的充电电压范围之外时，关断开关K1。

其中，电源电压位于动力电池12的充电电压范围之内的场景，既可以是电源电压等于动力电池12的最小充电电压的场景，又可以是电源电压等于动力电池12的最大充电电压的场景，还可以是电源电压大于动力电池12的最小充电电压，且小于动力电池12的最大充电电压的场景。电源电压位于动力电池12的充电电压范围之外的场景，既可以是电源电压小于动力电池12的最小充电电压的场景，又可以是电源电压大于动力电池12的最大充电电压的场景。

如图7所示，在动力电池12充电时，开关K5默认导通。当开关K1导通时，动力电池12可以直接与直流电源连接，因此可以直接接收直流电源提供的电源电压，以完成充电。因此，MCU111可以在电源电压位于动力电池12的充电电压范围之内时导通开关K1。

当开关K1关断时，图7所示的充电系统11等效于图3所示的充电系统11，MCU111可以对电源电压进行升压转换，具体不再赘述。

在一种可能的实现方式中，如图3所示，充电系统11还可以包括滤波电容C1，滤波电容C1的一端与第一电池端连接，滤波电容C1的另一端与第二电池端连接。在为动力电池12充电时，滤波电容C1可以对第一输出电压进行滤波。

类似的，如图3所示，充电系统11还可以包括滤波电容C2，滤波电容C2的一端与第一电源端连接，滤波电容C2的另一端与第二电源端连接。在为动力电池12充电时，滤波电容C2可以对接收到的电源电压进行滤波。

实施例二

随着电动汽车10充放电技术的发展，越来越多的电动汽车10也可以支持放电功能，即电动汽车10为直流负载供电。在一些场景下，该直流负载可以是另一辆电动汽车。示例性的，如图3所示，充电系统11的第一电源端还可以连接直流负载的正极，充电系统11的第二电源端还可以连接直流负载的负极。

动力电池12可以向充电系统11输出电池电压。在动力电池12的电池电压大于直流负载的最大工作电压时，充电系统11可以对电池电压进行降压转换，得到与直流负载适配的第二输出电压，并通过第一电源端和第二电源端将第二输出电压输出给直流负载。其中，在直流负载为另一辆电动汽车时，直流负载的工作电压范围可以理解为该另一辆电动汽车中动力电池的充电电压范围。

其中，直流负载的工作电压范围的下限为最小工作电压，最小工作电压可以理解为直流负载能够适配的工作电压的最小值。直流负载的工作电压范围的上限为最大工作电压，最大工作电压可以理解为直流负载能够适配的工作电压的最大值。

例如，动力电池12的电池电压为800V，直流负载的工作电压范围为400-600V，则MCU111可以对电池电压进行降压转换，从而得到工作电压范围之内的第二输出电压。充电系统11将第二输出电压输出给直流负载，从而为直流负载提供相适配的工作电压。

接下来，以图3中包括开关管T3和开关管T4的桥臂2为例，对升压转换的过程作进一步的示例性说明。可以理解，此时开关K2至K5导通，对此不再赘述。在对电池电压进行降压转换时，主要包括以下两个阶段：

阶段一：电感L1充电

MCU111导通开关管T4，此时开关管T3保持关断。如图8所示，电流从动力电池12的正极输出，经直流负载、电感L1和开关管T4传输后，回流至动力电池12的负极。在此阶段内，电感L1充电。充电系统11输出的第二输出电压为电池电压减去电感L1的电压后的差值。显然，第二输出电压小于电池电压，因此充电系统11可以实现对电池电压的降压转换。

阶段二：电感L1放电

MCU111可以关断开关管T4，电感L1的充电回路关断。由于电感的续流特性，电感L1开始放电。如图9所示，电流从电感L1靠近开关管T3的一端输出，经开关管T3中的二极管和直流负载传输后回流至电感L1靠近第二电源端的一端。在此过程中，充电系统11的第二输出电压为电感L1的电压。显然，电感L1的电压小于电池电压，因此充电系统11可以实现对电池电压的降压转换。

可以理解，在图6所示的充电系统11中，MCU111也可以同步控制多个桥臂进行升压转换。例如，MCU111可以同步控制开关管T2、开关管T4和开关管T6的导通与关断，使电感L1-1至电感L1-3同步充电和放电，在此情况下，相当于三个电感并联工作，从而可以支持大功率场景下的电压转换。

需要指出的是，如图7所示的充电系统11同样适用于对电池电压的降压转换。在电池电压位于直流负载的工作电压范围之内时，MCU111可以导通开关K1，使动力电池12直接为直流负载供电。在电池电压位于直流负载的工作电压范围之外时，MCU111可以关断开关K1，使MCU111可以对电池电压进行电压转换。具体不再赘述。

其中，电池电压位于直流负载的工作电压范围之内的场景，既可以是电池电压等于直流负载的最小工作电压的场景，又可以是电池电压等于直流负载的最大工作电压的场景，还可以是电池电压大于直流负载的最小工作电压，且小于直流负载的最大工作电压的场景。电池电压位于直流负载的工作电压范围之外的场景，既可以是电池电压小于直流负载的最小工作电压的场景，又可以是电池电压大于直流负载的最大工作电压的场景。

实施例三

如前所述，目前市场中既存在低压充电桩，又存在高压充电桩。电动汽车10中既可以配置高压动力电池，又可以配置低压动力电池。因此，高压充电桩为低压动力电池充电也将会是常见的场景。

有鉴于此，本申请实施例还提供一种充电系统11，充电系统11与直流电源和动力电池12之间的连接关系与上述实施例相同，对此不再赘述。在直流电源的电源电压大于动力电池12的最大充电电压时，充电系统11可以对电源电压进行降压转换。在直流电源的电源电压小于动力电池12的最小充电电压时，充电系统11可以对电源电压进行升压转换。因此，充电系统11可以为动力电池12提供与之适配的第一输出电压。

示例性的，如图10所示，本申请实施例中的充电系统11可以包括MCU111和电感L1，MCU111中的N个桥臂和电感L1之间的连接关系不再赘述。此外，充电系统11还可以包括开关K1和开关K2。其中，开关K1的第一端与充电系统11的第二电池端连接，开关K1的第二端与第二电源端连接。开关K2为单刀双掷开关，其中，开关K2的第一端与第一电池端连接，开关K2的第二端a与电感L1的一端连接，开关K2的第三端b与第一电源端连接。

需要指出的是，开关K2可以与动力电池12独立设置。在此情况下，开关K2的第一端可以理解为充电系统11的第一电池端。可以理解，开关K2也可以与动力电池12集成在动力电池包内，在此情况下，可以认为本申请实施例所提供的充电系统11包括两个第一电池端，其中一个第一电池端与开关K2的第二端a连接，另一个第一电池端与开关K2的第三端b连接。

接下来，以图10为例，分别对电源电压的降压转换和升压转换进行说明。

一、降压转换

在降压转换过程中，MCU111可以导通开关K1，以及导通开关K2的第一端和第二端a，电路状态可以如图11所示。需要指出的是，在一些场景下充电系统11中还可以设置有开关K3至开关K5，在此情况下，应保持开关K4和开关K5导通，以及保持开关K3关断。基于图11所示的电路状态，以包括开关管T3和开关管T4的桥臂2为例，降压转换过程主要包括：

阶段一：电感L1充电

MCU111导通开关管T3，以使电感L1充电。如图12所示，电流从直流电源的正极输出，经开关管T3、电感L1、开关K2、动力电池12传输后，回流至直流电源的负极，从而构成充电回路，使电感L1充电。在此过程中，充电系统11的第一输出电压为电源电压减去电感L1的电压后的差值。显然，第一输出电压小于电源电压，因此充电系统11可以实现降压转换。

阶段二：电感L1放电

MCU111关断开关管T3，以使电感L1放电。具体来说，MCU111关断开关管T3后，充电回路关断。由于电感的续流特性，电感L1放电。如图13所示，电流从电感L1靠近第二电源端的一端输出，经开关K2、动力电池12和开关管T4中的二极管传输后，回流至电感L1靠近开关管T4的一端。在此过程中，充电系统11的第一输出电压为电感L1的电压。显然，第一输出电压小于电源电压，因此充电系统11可以对电源电压实现降压转换。

二、升压转换

如图10所示，充电系统11中还可以包括开关K3。开关K3的第一端与电机绕组N1至N3的连接点连接，开关K3的第二端与第二电源端连接。在升压转换过程中，MCU111可以导通开关K2的第一端和第三端b，导通开关K3，并关断开关K1，电路状态可以如图14所示。由图14可见，此情况下的电路状态等效于图3所示的充电系统11，因此可以参考上述实施例一所提供的升压转换过程，对此不再赘述。

此外，图10所示的充电系统11还可以支持对电源电压的降压-升压(buck-boost)模式的电压变换。具体来说：

三、buck-boost

在对电源电压进行buck-boost变换时，MCU111可以导通开关K2的第一端和第二端a，以及导通开关K3，电路状态可以如图15所示。基于图15所示的电路状态，buck-boost变换主要包括以下两个阶段：

阶段一：电感L1充电

MCU111导通开关管T3，以使电感L1充电。如图16所示，电流从直流电源的正极输出，经开关管T3和电感L1传输后，回流至直流电源的负极，从而构成电感L1的充电回路，以使电感L1充电。

阶段二：电感L1放电

MCU111关断开关管T3，以使电感L1放电。如图17所示，电流从电感L1靠近第二电源端的一端输出，经开关K2、动力电池12和开关管T4中的二极管传输后，回流至电感L1靠近开关管T4的一端。由此可见，充电系统11的第一输出电压等于电感L1的电压。MCU111通过控制阶段一中电感L1的充电时间，便可以控制电感L1的电压，从而控制第一输出电压的大小，该第一输出电压即可能大于电源电压，又可能小于电源电压。

与实施例一类似，在直流电源的电源电压位于动力电池12的充电电压范围之内时，MCU111也可以导通开关K2的第一端和第三端b，以及导通开关K1，使动力电池12可以直接接收电源电压，从而完成充电。具体实现可以参考实施例一，对此不再赘述。

实施例四

需要指出的是，图10所示的充电系统11同样可以支持电动汽车10的放电功能。在电动汽车10放电时，充电系统11与动力电池12和直流负载之间的连接关系与实施例二类似，对此不再赘述。

与实施例二的区别在于，图10所提供的充电系统11不仅可以对电池电压进行降压转换，还可以对电池电压进行升压转换，以使高压动力电池和低压动力电池所输出的电池电压皆可以适配不同工作电压范围的直流负载。

接下来，以图10为例，分别对电池电压的升压转换和降压转换进行说明。

一、升压转换

在升压转换过程中，MCU111可以导通开关K1，以及导通开关K2的第一端和第二端a，电路状态可以如图11所示。基于图11所示的电路状态，以包括开关管T3和开关管T4的桥臂2为例，升压转换过程主要包括：

阶段一：电感L1充电

MCU111导通开关管T4，以使电感L1充电。如图18所示，电流从动力电池12的正极输出，经开关K2、电感L1和开关管T4传输后，回流至动力电池12的负极，从而构成充电回路，使电感L1充电。

阶段二：电感L1放电

MCU111关断开关管T4，以使电感L1放电。MCU111关断开关管T4后，充电回路关断。由于电感的续流特性，电感L1放电。如图19所示，电流从动力电池12的正极输出，经开关K2、电感L1、开关管T3中的二极管和直流负载传输后，回流至动力电池12的负极。在此过程中，充电系统11的第二输出电压为动力电池12的电池电压和电感L1的电压之和。显然，第二输出电压大于电池电压，因此充电系统11可以对电池电压实现升压转换。

二、降压转换

如图10所示，充电系统11中还可以包括开关K3。开关K3的第一端与电机绕组N1至N3的连接点连接，开关K3的第二端与第二电源端连接。在降压转换过程中，MCU111可以导通开关K2的第一端和第三端b，导通开关K3，并关断开关K1，电路状态可以如图14所示。由图14可见，此情况下的电路状态等效于图3所示的充电系统11，因此可以参考上述实施例二所提供的降压转换过程，对此不再赘述。

此外，图10所示的充电系统11还可以支持对电池电压的buck-boost模式的电压变换。具体来说：

三、buck-boost

在对电池电压进行buck-boost变换时，MCU111可以导通开关K2的第一端和第二端a，以及导通开关K3，电路状态可以如图15所示。基于图15所示的电路状态，buck-boost变换主要包括以下两个阶段：

阶段一：电感L1充电

MCU111导通开关管T4，以使电感L1充电。如图20所示，电流从动力电池12的正极输出，经开关K2、电感L1和开关管T4传输后，回流至动力电池12的负极，从而构成电感L1的充电回路。

阶段二：电感L1放电

MCU111关断开关管T4，以使电感L1放电。如图21所示，电流从电感L1靠近开关管T3的一端输出，经开关管T3中的二极管和直流负载传输后，回流至电感L1靠近第二电源端的一端。由此可见，充电系统11的第二输出电压等于电感L1的电压。MCU111通过控制阶段一中电感L1的充电时间，便可以控制电感L1的电压，从而控制第二输出电压的大小，该第二输出电压即可能大于电池电压，又可能小于电池电压。

与实施例二类似，在动力电池12的电池电压位于直流负载的工作电压范围之内时，MCU111也可以导通开关K2的第一端和第三端b，以及导通开关K1，使动力电池12可以直接为直流负载供电。具体实现可以参考实施例二，对此不再赘述。

实施例五

在实施例三和实施例四中，电感L1与第二电源端连接。基于类似的构思，电感L1也可以与第一电源端连接，在此情况下，充电系统11可以如图22所示。

充电系统11还包括开关K5和开关K6。其中，开关K5为单刀双掷开关，开关K5的第一端与第二电池端连接，开关K5的第二端a与N个桥臂的低电势端连接，开关K5的第三端b与电感L1的一端连接，开关K6的第二端与所述第二电源端连接，开关K6的第一端与第一电池端连接，开关K6的第二端与第一电源端连接。

需要指出的是，开关K5可以与动力电池12独立设置。在此情况下，开关K5的第一端可以理解为充电系统11的第二电池端。可以理解，开关K5也可以与动力电池12集成在动力电池包内，在此情况下，可以认为本申请实施例所提供的充电系统11包括两个第二电池端，其中一个第二电池端与开关K5的第二端a连接，另一个第二电池端与开关K5的第三端b连接。

接下来，以图22为例，分别对电源电压的降压转换和升压转换进行说明。

一、降压转换

在电源电压大于最大充电电压时，MCU111可以对电源电压进行降压转换。在降压转换过程中，MCU111可以导通开关K6，以及导通开关K5的第一端和第三端b，电路状态可以如图23所示。需要指出的是，在一些场景下充电系统11中还可以设置有开关K2至开关K4，在此情况下，应保持开关K2和开关K3导通，以及保持开关K4关断。基于图23所示的电路状态，以包括开关管T3和开关管T4的桥臂2为例，降压转换过程主要包括：

阶段一：电感L1充电

MCU111导通开关管T4，以使电感L1充电。如图24所示，电流从直流电源的正极输出，经动力电池12、开关K5、电感L1和开关管T4传输后，回流至直流电源的负极，从而构成充电回路，使电感L1充电。在此过程中，充电系统11的第一输出电压为电源电压减去电感L1的电压后的差值。显然，第一输出电压小于电源电压，因此充电系统11可以实现降压转换。

阶段二：电感L1放电

MCU111关断开关管T4，以使电感L1放电。关断所述第二开关管，以使电感L1放电。具体来说，MCU111关断开关管T4后，充电回路关断。由于电感的续流特性，电感L1放电。如图25所示，电流从电感L1靠近开关管T3的一端输出，经开关管T3中的二极管、动力电池12、开关K5传输后，回流至电感L1靠近第一电源端的一端。在此过程中，充电系统11的第一输出电压为电感L1的电压。显然，第一输出电压小于电源电压，因此充电系统11可以对电源电压实现降压转换。

二、升压转换

如图22所示，充电系统11中还可以包括开关K4。开关K4的第一端与N个电机绕组的连接端连接，开关K4的第二端与第一电源端连接。在升压转换过程中，MCU111可以导通开关K5的第一端和第二端a，导通开关K4并关断开关K6，电路状态可以如图26所示。由图26可见，此情况下的电路状态等效于图3所示的充电系统11，因此可以参考上述实施例一所提供的升压转换过程，对此不再赘述。

此外，图22所示的充电系统11还可以支持对电源电压的降压-升压(buck-boost)模式的电压变换。具体来说：

三、buck-boost

在对电源电压进行buck-boost变换时，MCU111可以导通开关K5的第一端和第三端b，以及导通开关K4，电路状态可以如图27所示。基于图27所示的电路状态，buck-boost变换主要包括以下两个阶段：

阶段一：电感L1充电

MCU111导通开关管T4，以使电感L1充电。如图28所示，电流从直流电源的正极输出，经开关管电感L1和开关管T4传输后，回流至直流电源的负极，从而构成电感L1的充电回路。

阶段二：电感L1放电

MCU111关断开关管T3，以使电感L1放电。如图29所示，电流从电感L1靠近开关管T3的一端输出，经开关管T3中的二极管、动力电池12和开关K5传输后，回流至电感L1靠近第一电源端的一端。由此可见，充电系统11的第一输出电压等于电感L1的电压。MCU111通过控制阶段一中电感L1的充电时间，便可以控制电感L1的电压，从而控制第一输出电压的大小，该第一输出电压即可能大于电源电压，又可能小于电源电压。

与实施例一类似，在直流电源的电源电压位于动力电池12的充电电压范围之内时，MCU111也可以导通开关K5的第一端和第二端a，以及导通开关K6，使动力电池12可以直接接收电源电压，从而完成充电。具体实现可以参考实施例一，对此不再赘述。

实施例六

需要指出的是，图22所示的充电系统11同样不仅可以对电池电压进行降压转换，还可以对电池电压进行升压转换，以使高压动力电池和低压动力电池所输出的电池电压皆可以适配不同工作电压范围的直流负载。

接下来，以图22为例，分别对电池电压的升压转换和降压转换进行说明。

一、升压转换

在升压转换过程中，MCU111可以导通开关K6，以及导通开关K5的第一端和第三端b，电路状态可以如图23所示。基于图23所示的电路状态，以包括开关管T3和开关管T4的桥臂2为例，升压转换过程主要包括：

阶段一：电感L1充电

MCU111导通开关管T3，以使电感L1充电。如图30所示，电流从动力电池12的正极输出，经开关管T3、电感L1和开关K5传输后，回流至动力电池12的负极，从而构成充电回路，使电感L1充电。

阶段二：电感L1放电

MCU111关断开关管T3，以使电感L1放电。MCU111关断开关管T3后，充电回路关断。由于电感的续流特性，电感L1放电。如图32所示，电流从动力电池12的正极输出，经直流负载、开关管T4中的二极管、电感L1和开关管K5传输后，回流至动力电池12的负极。在此过程中，充电系统11的第二输出电压为动力电池12的电池电压和电感L1的电压之和。显然，第二输出电压大于电池电压，因此充电系统11可以对电池电压实现升压转换。

二、降压转换

如图22，充电系统11还可以包括开关K4。开关K4的第一端与N个电机绕组的连接点连接，开关K4的第二端与第一电源端连接。在降压转换过程中，MCU111可以导通开关K5的第一端和第二端a，导通开关K4，并关断开关K6，电路状态可以如图26所示。由图26可见，此情况下的电路状态等效于图3所示的充电系统11，因此可以参考上述实施例二所提供的降压转换过程，对此不再赘述。

此外，图22所示的充电系统11也可以支持对电池电压的buck-boost模式的电压变换。具体来说：

三、buck-boost

在对电池电压进行buck-boost变换时，MCU111可以导通开关K5的第一端和第三端b，以及导通开关K4，电路状态可以如图27所示。基于图27所示的电路状态，buck-boost变换主要包括以下两个阶段：

阶段一：电感L1充电

MCU111导通开关管T3，以使电感L1充电。如图32所示，电流从动力电池12的正极输出，经开关管T3、电感L1和开关K5传输后，回流至动力电池12的负极，从而构成电感L1的充电回路。

阶段二：电感L1放电

MCU111关断开关管T3，以使电感L1放电。如图33所示，电流从电感L1靠近第一电源端的一端输出，经直流负载和开关管T4中的二极管传输后，回流至电感L1靠近开关管T4的一端。由此可见，充电系统11的第二输出电压等于电感L1的电压。MCU111通过控制阶段一中电感L1的充电时间，便可以控制电感L1的电压，从而控制第二输出电压的大小，该第二输出电压即可能大于电池电压，又可能小于电池电压。

与实施例二类似，在动力电池12的电池电压位于直流负载的工作电压范围之内时，MCU111也可以导通开关K5的第一端和第二端a，以及导通开关K6，使动力电池12可以直接为直流负载供电。具体实现可以参考实施例二，对此不再赘述。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。