充放电控制方法、系统、装置、电动车辆和存储介质

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种充放电控制方法、一种充放电控制系统、一种电动车辆、一种计算机可读存储介质和一种充放电控制装置。

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，但是，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 BoardCharger，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。

发明内容

本发明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，本发明的一个目的在于提出一种充放电控制方法，能够降低充放电控制电路的重量和体积，提高电动车辆的行驶里程和续航能力。

本发明的第二个目的在于提出一种充放电控制系统。

本发明的第三个目的在于提出一种电动车辆。

本发明的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

本发明的第五个目的在于提出一种充放电控制装置。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种充放电控制方法，其中，充放电控制电路包括动力电池单元、隔离转换单元、DC/DC变换单元、电动机控制单元、发电机控制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互相连接，所述DC/DC变换单元还连接到所述动力电池单元和直流充放电端子，所述隔离转换单元还连接到所述动力电池单元、所述电动机控制单元和发电机控制单元，所述DC/DC变换单元的第一端和所述电动机控制单元中的第一相桥臂中点连接到交流充放电端子，所述充放电控制方法包括：当所述动力电池单元需要充放电时，控制所述可控开关单元工作于预设的工作模式，以实现所述动力电池单元的充放电；其中，工作于所述工作模式下的所述可控开关单元能够将所述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作为所述动力电池单元的充放电回路中的一部分。

本发明的充放电控制方法首先可以根据动力电池单元的充放电需求确定动力电池单元的工作模式，当确定工作模式为交流隔离充电模式、交流隔离放电模式、直流隔离充电模式和直流隔离放电模式中的任意一种时，则对可控开关单元的开关状态进行控制，以及对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部分开关管进行复用控制，以实现动力电池单元的隔离充放电。由此，该实施例中的充放电控制方法能够降充放电控制电路的重量和体积，提高电动车辆的行驶里程和续航能力。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种充放电控制系统，该充放电控制系统包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的充放电控制程序，所述处理器执行所述充放电控制程序时，实现根据上述第一方面实施例中所述的充放电控制方法。

本发明实施例的充放电控制系统包括存储器和处理器，处理器执行存储在存储器上的充放电控制程序，能够降低充放电控制电路的重量和体积，提高电动车辆的行驶里程和续航能力。

为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电动车辆，该车辆包括上述实施例中的充放电控制系统。

本发明实施例的电动车辆通过上述实施例中的充放电控制系统，能够降低电动车辆的重量和体积，提高电动车辆的行驶里程和续航能力。

为达上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有充放电控制程序，该充放电控制程序被处理器执行时实现根据上述第一方面实施例中所述的充放电控制方法。

本发明实施例的计算机可读存储介质通过处理器执行存储在其上的充放电控制程序，能够降低充放电控制电路的重量和体积，提高电动车辆的行驶里程和续航能力。

为达上述目的，本发明第五方面实施例提出了一种充放电控制装置，充放电控制电路包括动力电池单元、隔离转换单元、DC/DC变换单元、电动机控制单元、发电机控制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互相连接，所述DC/DC变换单元还连接到所述动力电池单元和直流充放电端子，所述隔离转换单元还连接到所述动力电池单元、所述电动机控制单元和发电机控制单元，所述DC/DC变换单元的第一端和所述电动机控制单元中的第一相桥臂中点连接到交流充放电端子，所述充放电控制装置包括：充放电控制模块，用于当所述动力电池单元需要充放电时，控制所述可控开关单元工作于预设的工作模式，以实现所述动力电池单元的充放电；其中，工作于所述工作模式下的所述可控开关单元能够将所述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作为所述动力电池单元的充放电回路中的一部分。

本发明实施例的充放电控制装置包括充放电控制模块，其中，在动力电池单元需要充放电时，充放电控制装置可以在确定了工作模式为交流隔离充电模式、交流隔离放电模式、直流隔离充电模式和直流隔离放电模式中的任意一种时，则对可控开关单元的开关状态进行控制，以及对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部分开关管进行复用控制，以实现动力电池单元的隔离充放电。由此，该实施例中的充放电控制装置由于增加了开关管的复用，减少了需要设置的开关器件，因此能够降低充放电控制电路的重量和体积，提高电动车辆的行驶里程和续航能力。

本发明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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的充放电电路结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的充放电控制方法的流程图；

图3是根据本发明一个具体实施例的充放电控制方法的流程图；

图4是根据本发明一个具体实施例的充放电电路结构示意图；

图5是根据本发明一个具体实施例的充放电控制方法的流程图；

图6是根据本发明一个具体实施例的充放电控制方法的流程图；

图7是根据本发明一个具体实施例的充放电电路结构示意图；

图8是根据本发明一个具体实施例的充放电控制方法的流程图；

图9是根据本发明一个具体实施例的充放电控制方法的流程图；

图10是根据本发明一个具体实施例的充放电电路结构示意图；

图11是根据本发明一个具体实施例的充放电控制方法的流程图；

图12是根据本发明一个具体实施例的充放电控制方法的流程图；

图13是根据本发明一个具体实施例的充放电电路结构示意图；

图14是根据本发明一个具体实施例的充放电控制方法的流程图；

图15是根据本发明一个具体实施例的充放电电路结构示意图；

图16是根据本发明一个具体实施例的充放电控制方法的流程图；

图17是根据本发明实施例的充放电控制系统的结构框图；

图18是根据本发明实施例的电动车辆的结构框图；

图19是根据本发明实施例的充放电控制装置的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的充放电控制方法、系统、装置、存储介质。

图1是根据本发明一个实施例的充放电电路结构示意图。

如图1所示，本发明实施例中的充放电控制回路包括动力电池单元2、隔离转换单元40、DC/DC变换单元10、电动机控制单元20、发电机控制单元30、以及第一可控开关单元、第二可控开关单元、第三可控开关单元、第四可控开关单元、第五可控开关单元，DC/DC变换单元10、电动机控制单元20和发电机控制单元30通过直流母线互相连接，DC/DC变换单元10还通过第一可控开关单元连接到动力电池单元2和通过第三可控开关单元连接直流充放电端子3，隔离转换单元40通过第二可控开关单元连接到动力电池单元2和通过第五可控开关单元连接到电动机控制单元20和发电机控制单元30，DC/DC变换单元10的第一端和电动机控制单元20中的第一相桥臂中点通过第四可控开关单元连接到交流充放电端子4。

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通过直流母线进行相连，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的第一相桥臂，开关管M3和开关管M6为电动机控制单元20的第二相桥臂，开关管M2和开关管M5为电动机控制单元20的第三相桥臂。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的第一相桥臂，开关管G3和开关管G6为发电机控制单元30的第二相桥臂，开关管G2和开关管G5为发电机控制单元30的第三相桥臂。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与外部充放电设备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，控制器可以通过控制开关管控制端的电信号变化，进而对开关管的工作模式进行控制，并且，控制器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。

更具体地，参见图1，本实施例中的第一可控开关单元可以包括第一开关S1和第三开关S3，第二可控开关单元可以包括第二开关S2和第四开关S4，第三可控开关单元可以包括第五开关S5和第六开关S6，第四可控开关单元可以包括第五开关S5和第七开关S7，第五可控开关单元可以包括第八开关S8，其中，需要说明的是，第三可控开关单元和第四可控开关单元中都包括有第五开关S5，即第五开关S5可以进行复用，在动力电池单元的工作模式为交流隔离充电模式、交流隔离放电模式、直流隔离充电模式和直流隔离放电模式中的任意一种时，第五开关S5都处于闭合状态，而第三可控开关单元的工作状态具体由第六开关S6的状态决定，第四可控开关单元的工作状态具体由第七开关S7的状态决定。

如图2所示，本发明提出了一种充放电控制方法，该控制方法包括以下步骤：

S10，当动力电池单元需要充放电时，控制可控开关单元工作于预设的工作模式，以实现动力电池单元的充放电；其中，工作于工作模式下的可控开关单元能够将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作为动力电池单元的充放电回路中的一部分。

具体地，本实施例中可以通过车辆控制器先判断动力电池单元是否收到了充放电指令，该充放电指令可以由充放电端子上的检测设备进行检测得到，例如，当检测到充电端子连接了外部电网时，则可以确定该动力电池单元触发了充放电指令。在确定了动力电池单元的充放电指令之后，则可以根据该充放电指令确定动力电池单元的工作模式，具体的工作模式可以包括交流隔离充电模式、交流隔离放电模式、直流隔离充电模式和直流隔离放电模式等，当确定了动力电池单元的工作模式为交流隔离充电模式、交流隔离放电模式、直流隔离充电模式和直流隔离放电模式中的任意一种时，则分别对应不同的工作模式对第一至第八开关的状态进行控制，并配合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中的部分开关管的复用，进而实现对动力电池单元2的隔离充放电。

在本发明的一些实施例中，在动力电池单元以交流隔离放电模式工作时，如图2和图3所示，步骤S10中当动力电池单元需要充放电时，控制可控开关单元工作于预设的工作模式，以实现动力电池单元的充放电，包括以下步骤：

S301，当动力电池单元需要交流隔离放电时，控制第一可控开关单元和第三可控开关单元断开，并控制第二可控开关单元、第四可控开关单元和第五可控开关单元闭合。S302，控制隔离转换单元40对动力电池单元2提供的直流电进行DC-AC隔离变换，输出第一交流电，并控制电动机控制单元20中的第二相桥臂和发电机控制单元30中的任意一相桥臂构成的H桥，对隔离转换单元40输出的交流电进行整流，以及控制电动机控制单元20中的第一相桥臂和DC/DC变换单元10构成的逆变电路，对H桥输出的直流电进行逆变，以通过交流充放电端子4向外进行交流供电。

具体地，在该实施例中，可以将交流电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4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所组成的逆变H桥逆变处理之后，输出交流电，交流电再利用隔离转换单元40中的变压器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中的第二相桥臂和发电机控制单元30的第一相桥臂构成的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中的第一相桥臂以及DC/DC变换单元10中的第一桥臂和/或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，再将该交流电通过交流充放电端子4对外部设备进行交流充电。

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/或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，具体地，开关管Q1、开关管Q2根据其工作周期进行交替通断，Q1与Q2互补导通和关断，而开关管Q3的开通关断时刻则是开关管Q1开关信号延迟半个工作周期，开关管Q4的开通关断时刻则是开关管Q2开关信号延迟半个工作周期，开关管M4始终处于导通状态。DC/DC变换单元的第一桥臂和第二桥臂为并联结构，需要说明的是可以仅由其中一个桥臂工作，或者两个桥臂以交错并联的方式进行工作。

该具体实施例中的H桥，也可以是由电动机控制单元20中的第二相桥臂和发电机控制单元30的第二相桥臂或第三相桥臂构成的，在此不进行限定。

更具体地，如图5所示，在确定车辆以交流隔离放电模式进行工作时，可以先判断车辆是否处于停止状态，具体可以通过检测车辆的转速，以及车辆档位是否处于停车档位，是的话则确定了车辆处于停止状态，进一步检测交流放电线缆是否已经接入到交流充放电端子4。具体地，可以通过在交流充放电端子4中设置对应的检测电路，以在有线缆接入时，则向车辆控制系统发送线缆接入信号，进而确定交流放电线缆是否接入了交流充放电端子4，是的话则进一步判断电动车辆是否与负载进行CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)通信连接，是的话则可以通过CAN通讯双方设置放电电流、电压、频率、功率、放电量等参数。需要说明的是，判断车辆是否与负载进行CAN通信连接并非必要步骤，在负载不具有CAN通信功能的情况下，则可以直接通过放电车辆的控制面板直接设置放电电流、电压、频率、功率、放电量等参数。

在确定了放电电流、电压、频率、功率、放电量等参数之后，则可以配置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中的开关管的开关逻辑，具体可以包括开关管的开关频率、占空比、死区时间等参数。具体地，隔离转换单元40中的逆变H桥、电动机控制单元20和发电机控制单元30中的H桥中，首先根据LLC工作原理，根据放电电压V1计算母线电容上输出稳定的电压值V2，电压值V2大于放电电压V1，LLC电路进行闭环控制，将电压值V2作为电压的给定量，母线电容上的电压采样值作为反馈量，二者差值进行PID调节计算后可以得到开关管B1-B4、开关管M2、开关管M5、开关管G1和开关管G4的调制电压波形的频率，然后将该调制电压波形(一般为正余弦)的频率与一个固定频率(例如100kHz)的三角载波进行比较，以得到开关管B1-B4、开关管M2、开关管M5、开关管G1和开关管G4的PWM波形，该波形中包括有占空比信息，上下桥臂之间的死区时间可以由软件设置。需要说明的是，其中开关管B1和开关管B4同时导通，开关管B2和开关管B3同时导通，开关管M5和开关管G4同时导通，开关管M2和开关管G1同时导通。

在开关管Q1-Q4、开关管M1和开关管M4组成的逆变转换电路中，可以将放电电压V1、放电电流I1和频率f作为给定量，而交流输出电流、交流输出电压的采样值则作为反馈量进行比较，并将其比较差值进行PID调节计算后就可以得到开关管Q1-Q4、开关管M1和开关管M4的开关管的调制电压波形，再将该调制电压波形(一般为正余弦,频率为f)与一个固定频率(例如10kHz)的三角载波进行比较，以得到开关管Q1-Q4、开关管M1和开关管M4的PWM波形，该波形中包括有占空比信息，上下桥臂之间的死区时间同样可以由软件设置。需要说明的是，其中，开关管Q1和开关管Q3并联，开关管Q2和开关管Q4并联，，可以只使用由开关管Q1和开关管Q3组成的一相桥臂；也可以只使用由开关管Q2和开关管Q4组成的一相桥臂。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Q1Q2根据其工作周期进行交替通断，Q1与Q2互补导通和关断，而开关管Q3的开通关断时刻则是开关管Q1开关信号延迟半个工作周期，开关管Q4的开通关断则是开关管Q2开关信号延迟半个工作周期，开关管M4始终处于导通状态。

在该实施例中，隔离转换单元40还连接交直流转换单元50，隔离转换单元40对动力电池单元2提供的直流电进行DC-AC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4所示，交直流转换单元50包括第一二极管和第二二极管，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。

需要说明的是，本具体实施例中仅举了交流电处于正半周的情况，而在交流电处于负半周的情况，可以参见上述方法进行简单的推理，在此不再赘述。

在本发明的一些实施例中，在动力电池单元以直流隔离放电模式工作时，如图2和图6所示，步骤S10中当动力电池单元需要充放电时，控制可控开关单元工作于预设的工作模式，以实现动力电池单元的充放电，包括以下步骤：

S601，在动力电池单元需要直流隔离放电时，控制第一可控开关单元和第四可控开关单元断开，并控制第二可控开关单元、第三可控开关单元和第五可控开关单元闭合。S602，控制隔离转换单元对动力电池单元提供的直流电进行DC-AC隔离变换，输出第一交流电，并控制电动机控制单元中的第二相桥臂和发电机控制单元中的任意一相桥臂构成的H桥，对隔离转换单元输出的交流电进行整流，控制DC/DC变换单元中的第一开关管和/或第三开关管导通，以使经过H桥整流处理后的直流电能够通过直流充放电端子向外进行直流供电。

具体地，本发明实施例中的动力电池单元既可以直流隔离放电，也可以交流隔离放电，而不同的隔离放电模式，控制系统中的各单元则分别对应不同的控制模式。参见图6和图7可知，在直流隔离放电模式中，即动力电池单元2向外部充放电设备输出直流电的情况下，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，再将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的第一桥臂构成的H桥中，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输入到直流充放电端子3上，进而给外部充放电设备进行供电。可选地，在该实施例中，外部充放电设备可以为直流电网、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不进行调压工作，也就是说，DC/DC变换单元10也可以不参与直流放电模式中的调压工作，而使H桥输出的直流电直接输出给外部充放电设备。此时，需要保持开关管Q1和/或开关管Q3持续导通。

更具体地，如图8所示，该流程图的描述可以参见上述实施例中对于图5的描述，其中，车辆的停止状态判断、线缆接入等步骤都是相同的，在此不再赘述。需要说明的是，在该实施例中，还对DC/DC变换单元10是否使能进行判断，具体可以根据输入电压与预设电压之间的比较结果判断，具体判断方式在以下进行详细描述。

需要说明的是，该实施例中开关管B1-B4、开关管M2、开关管M5、开关管G1和开关管G4的控制方式可以参见上述交流隔离放电模式中，开关管B1-B4、开关管M2、开关管M5、开关管G1和开关管G4的具体控制方式，在此不再赘述。

而对于开关管Q1-Q4的控制，在该实施例中，首先可以根据放电电压V1的设定值，如果该放电电压V1小于母线电容上输出稳定的电压值V2的情况下，则需要使能DC/DC变换单元10，以使其工作的交错并联Buck电路模式中，再将放电电压V1作为输出电压，将放电电流I1作为给定量，而输出电压和输出电流的实际采样值则作为反馈量，并将其差值进行PID(一般为电流内环闭环控制，电压外环闭环控制)调节后得到开关管Q1-Q4的调制电压波形(一般为实时调节的直流量)，再将该调制电压波形与一个固定频率(例如10kHz)的三角载波进行比较，以得到开关管Q1-Q4的PWM波形，该波形信息中包括占空比信息，而上下桥臂之间的死区时间也可以由软件进行设置。其中开关管Q1和开关管Q2之间互补导通，开关管Q3与开关管Q1之间的导通时序相差180°，开关管Q4与开关管Q2之间的导通时序相差180°，以进行两个桥臂交替导通，进而能够减小输出电压和输出电流的纹波，提高输出电压电流的质量。需要说明的是，如果放电电压V1等于母线电容上输出稳定的电压值V2，则无需使能DC/DC变换单元10，只保持开关管Q1和开关管Q3恒定导通即可实现直流电压的输出。

在该实施例中，隔离转换单元40还连接交直流转换单元50，隔离转换单元40对动力电池单元2提供的直流电进行DC-AC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。

需要说明的是，隔离转换单元40向电动车辆中的低压电池单元充电或低压器件供电的具体实施方式，可以参见上述实施例的具体描述，在此不再赘述。

在本发明的一些实施例中，在动力电池单元以交流隔离充电模式工作时，如图2和图9所示，步骤S10中当动力电池单元需要充放电时，控制可控开关单元工作于预设的工作模式，以实现动力电池单元的充放电，包括以下步骤：

S901，在动力电池单元需要交流隔离充电模式时，控制第一可控开关单元和第三可控开关单元断开，并控制第二可控开关单元、第四可控开关单元和第五可控开关单元闭合。S902，控制DC/DC变换单元和电动机控制单元中的第一相桥臂构成的整流及PFC电路，对通过交流充放电端子提供的交流电进行整流和PFC校正，输出直流电，并控制电动机控制单元中的第二相桥臂和发电机控制单元中的任意一相桥臂构成的逆变H桥，对整流及PFC电路输出的直流电进行逆变，以及控制隔离转换单元将逆变H桥输出的第一交流电进行AC-DC隔离变换，以对动力电池单元进行充电。

具体地，参见图9和图10，本实施例以交流电的正半周为例对交流隔离充电模式进行详细陈述，负半周期可以根据相同的原理进行推导得到，不再赘述。更具体地，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以及整流处理，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之间互补交替通断，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，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中的第一桥臂构成的逆变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，以对从逆变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。

需要说明的是，参见图10可知，本实施例中还设置了一个开关S0，该开关能够在动力电池单元执行交流隔离充电之前，先对母线电压进行预充，以在进行交流隔离充电的过程中对电路的器件起到保护作用。

更具体地，如图11所示为车辆进行交流隔离充电的详细过程，其中，与上述实施例中相同步骤的相关描述可以参见上述实施例的具体描述，而需要说明的是，在充电过程中，本实施例在确定了车辆与充电终端之间进行CAN通信连接之后，可以先对动力电池单元的充电电路中的母线电容进行预充电，以防止突然高压对充电电路中的元器件造成损坏。具体可以先闭合开关S0和开关S3以对母线电容进行预充电，当母线电容的电压大于等于85％(无需要说明具体数值)的动力电池单元2的电池电压时，则判定预充完成，以进行正常的充电。在完成充电之后，则需要等待母线电容电压的泄放，才确定车辆的交流隔离充电流程结束，具体可以在母线电容的电压泄放至安全电压60伏(无需要说明具体数值)的时候，确定母线电容的电压已经泄放完成。需要说明的是，其中，数值85％和60伏可以根据实际需求进行适应性修改，在此不作具体限定。

在该实施例中，隔离转换单元40还连接交直流转换单元50，隔离转换单元40对逆变H桥输出的第一交流电进行AC-DC隔离变换时，还输出第二交流电，交直流转换单元50用于将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。

需要说明的是，隔离转换单元40向电动车辆中的低压电池单元充电或低压器件供电的具体实施方式，可以参见上述实施例的具体描述，在此不再赘述。

在本发明的一些实施例中，当动力电池单元需要充放电时，控制可控开关单元工作于预设的工作模式，以实现动力电池单元的充放电，包括以下步骤：

S1201，在动力电池单元需要直流隔离充电时，控制第一可控开关单元和第四可控开关单元断开，并控制第二可控开关单元、第三可控开关单元和第五可控开关单元闭合。S1202，控制电动机控制单元中的第二相桥臂和发电机控制单元中的任意一相桥臂构成的逆变H桥，对通过直流充放电端子提供的直流电进行逆变，输出第一交流电，并控制隔离转换单元将逆变H桥输出的第一交流电进行AC-DC隔离变换，以对动力电池单元进行充电。

具体地，参见图12和图13，在直流隔离充电模式中，即外部充放电设备向动力电池单元的充电电路输入直流电，首先经过第五开关S5和第六开关S6流入DC/DC变换单元10中开关管Q1-Q4所构成的升压电路进行变压处理，需要说明的是，在一些实施例中，可以控制DC/DC变换单元10不参与调压工作，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调压工作，而使从外部充放电设备流入的功率经过开关管Q1和Q3的体二极管直接输入由电动机控制单元20中的第二桥臂和发电机控制单元30的第一桥臂构成的逆变H桥，该逆变H桥能够将外部充放电设备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和开关管B1-B4构成的H桥能够将交流电进行隔离变换，以输出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，参见图13可知，本实施例中还设置了一个开关S0，该开关能够在动力电池单元执行直流隔离充电之前，先对母线电压进行预充，以在进行直流隔离充电的过程中对电路的器件起到保护作用。

更具体地，图14所示为车辆在进行直流隔离充电的详细过程，其中，与上述实施例中相同步骤的相关描述可以参见上述实施例的具体描述，而需要说明的是，在充电过程中，本实施例在确定了车辆与充电终端之间进行CAN通信连接之后，可以先对动力电池单元的充电电路中的母线电容进行预充电，以防止突然高压对充电电路中的元器件造成损坏。具体可以先闭合开关S0和开关S3以对母线电容进行预充电，当母线电容的电压大于等于85％(无需要说明具体数值)的动力电池单元2的电池电压时，则判定预充完成，以进行正常的充电。在完成充电之后，则需要等待母线电容电压的泄放，才确定车辆的交流隔离充电流程结束，具体可以在母线电容的电压泄放至安全电压60伏(无需要说明具体数值)的时候，确定母线电容的电压已经泄放完成。需要说明的是，其中，数值85％和60伏可以根据实际需求进行适应性修改，在此不作具体限定。

在该实施例中，隔离转换单元40还连接交直流转换单元50，所述隔离转换单元40对所述逆变H桥提供的第一交流电进行AC-DC隔离变换时，还输出第二交流电，所述交直流转换单元50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。

需要说明的是，隔离转换单元40向电动车辆中的低压电池单元充电或低压器件供电的具体实施方式，可以参见上述实施例的具体描述，在此不再赘述。

在本发明的一些实施例中，动力电池单元的工作模式还包括非隔离直流充电模式，其中，在动力电池单元以非隔离直流充电模式工作时，控制第一可控开关单元和第三可控开关单元闭合，并控制第二可控开关单元、第四可控开关单元和第五可控开关单元断开，以便通过直流充放电端子提供的直流电直接给动力电池单元充电。

具体地，如图15所示，该实施例中没有设置隔离转换单元，而仅设置了DC/DC变换单元10，并在母线上设置了母线电容，以满足对母线电压的预充和泄放。

更具体地，图16所示为车辆在进行非隔离直流充电的详细过程，参见图16，其中，各步骤在上述实施例中都有相应的步骤进行详细的描述，具体可以参见上述实施例的详细描述，在此不再赘述。综上，本发明实施例的充放电控制方法，能够降低充放电控制电路的重量和体积，提高电动车辆的行驶里程和续航能力。

图17是根据本发明实施例的充放电控制系统的结构框图。

进一步地，本发明提出了一种充放电控制系统100，该充放电控制系统100包括存储器101、处理器102及存储在存储器101上并可在处理器102上运行的充放电控制程序，处理器102执行充放电控制程序时，实现根据上述实施例中的充放电控制方法。

本发明实施例的充放电控制系统包括存储器和处理器，处理器执行存储在存储器上的充放电控制程序，能够降低充放电控制电路的重量和体积，提高电动车辆的行驶里程和续航能力。

图18是根据本发明实施例的电动车辆的结构框图。

进一步地，本发明提出了一种电动车辆200，该电动车辆200包括上述实施例中的充放电控制系统100。

本发明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降低充放电控制电路的重量和体积，提高电动车辆的行驶里程和续航能力。

进一步地，本发明提出了一种计算机可读存储介质，该存储介质存储有充放电控制程序，该充放电控制程序被处理器执行时实现根据上述实施例中的充放电控制方法。

本发明实施例的计算机可读存储介质通过处理器执行存储在其上的充放电控制程序，能够降低充放电控制电路的重量和体积，提高电动车辆的行驶里程和续航能力。

图19是根据本发明实施例的充放电控制装置的结构框图。

进一步地，如图18所示，本发明提出了一种动力电池单元的充放电控制装置300，首选，参见图1所示，动力电池单元包括动力电池单元2、隔离转换单元40、DC/DC变换单元10、电动机控制单元20、发电机控制单元30、以及可控开关单元，DC/DC变换单元10、电动机控制单元20和发电机控制单元30通过直流母线互相连接，DC/DC变换单元10还连接到动力电池单元2和直流充放电端子3，隔离转换单元40还连接到动力电池单元2、电动机控制单元20和发电机控制单元30，DC/DC变换单元10的第一端和电动机控制单元20中的第一相桥臂中点连接到交流充放电端子4，控制装置300包括：充放电控制模块301，其中，充放电控制模块301用于当动力电池单元需要充放电时，控制可控开关单元工作于预设的工作模式，以实现动力电池单元的充放电；其中，工作于工作模式下的可控开关单元能够将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作为动力电池单元的充放电回路中的一部分。

在本发明的一些实施例中，可控开关单元包括第一可控开关单元、第二可控开关单元、第三可控开关单元、第四可控开关单元和第五可控开关单元，其中，第一可控开关单元设置在DC/DC变换单元与动力电池单元之间，第二可控开关单元设置在隔离转换单元与动力电池单元之间，第三可控开关单元设置在DC/DC变换单元与直流充放电端子之间，第四可控开关单元设置在交流充放电端子与由DC/DC变换单元和电动机控制单元中的第一相桥臂组成的电路之间，第五可控开关单元设置在隔离转换单元与电动机控制单元之间。

在本发明的一些实施例中，第一可控开关单元包括第一开关和第三开关，第二可控开关单元包括第二开关和第四开关，第三可控开关单元包括第六开关，第四可控开关单元包括第七开关，第五可控开关单元包括第八开关，其中，第一开关的一端连接到动力电池单元的正极端，第一开关的另一端与DC/DC变换单元的第一端相连，第三开关的一端连接到动力电池单元的负极端，第三开关的另一端与DC/DC变换单元的第二端相连；第二开关的一端连接到动力电池单元的正极端，第二开关的另一端与隔离转换单元的第一直流端子相连，第四开关的一端连接到动力电池单元的负极端，第四开关的另一端与隔离转换单元的第二直流端子相连；第六开关的一端连接直流充放电端子的负极，第六开关的另一端与DC/DC变换单元的第二端相连；第七开关的一端连接交流充放电端子的零线，第七开关的另一端与电动机控制单元中的第一相桥臂中点相连；第八开关的一端与隔离转换单元的第一交流端子或者第二交流端子相连，第八开关的另一端与电动机控制单元中的第二相桥臂中点或者发电机控制单元中的任意一相桥臂中点相连。

在本发明的一些实施例中，充放电控制模块301具体用于，当动力电池单元需要交流隔离放电时，控制第一可控开关单元和第三可控开关单元断开，并控制第二可控开关单元、第四可控开关单元和第五可控开关单元闭合；控制隔离转换单元对动力电池单元提供的直流电进行DC-AC隔离变换，输出第一交流电，并控制电动机控制单元中的第二相桥臂和发电机控制单元中的任意一相桥臂构成的H桥，对隔离转换单元输出的交流电进行整流，以及控制电动机控制单元中的第一相桥臂和DC/DC变换单元构成的逆变电路，对H桥输出的直流电进行逆变，以通过交流充放电端子向外进行交流供电。

在本发明的一些实施例中，隔离转换单元还连接交直流转换单元，隔离转换单元对动力电池单元提供的直流电进行DC-AC隔离变换时，还输出第二交流电，交直流转换单元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。

在本发明的一些实施例中，充放电控制模块301具体用于，在动力电池单元需要直流隔离放电时，控制第一可控开关单元和第四可控开关单元断开，并控制第二可控开关单元、第三可控开关单元和第五可控开关单元闭合；控制隔离转换单元对动力电池单元提供的直流电进行DC-AC隔离变换，输出第一交流电，并控制电动机控制单元中的第二相桥臂和发电机控制单元中的任意一相桥臂构成的H桥，对隔离转换单元输出的交流电进行整流，控制DC/DC变换单元中的第一开关管和/或第三开关管导通，以使经过H桥整流处理后的直流电能够通过直流充放电端子向外进行直流供电。

在本发明的一些实施例中，充放电控制模块301具体用于，控制DC/DC变换单元对H桥输出的直流电流进行降压，具体包括，控制DC/DC变换单元中的第一开关管和第二开关管相差第一预设周期交替导通，以及控制第三开关管和第四开关管相差第一预设周期交替导通，其中，第三开关管相较于第一开关管延时第二预设周期，第四开关管相较于第二开关管延时第二预设周期。

在本发明的一些实施例中，隔离转换单元还连接交直流转换单元，隔离转换单元对动力电池单元提供的直流电进行DC-AC隔离变换时，还输出第二交流电，交直流转换单元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。

在本发明的一些实施例中，充放电控制模块301具体用于，在动力电池单元需要交流隔离充电模式时，控制第一可控开关单元和第三可控开关单元断开，并控制第二可控开关单元、第四可控开关单元和第五可控开关单元闭合；控制DC/DC变换单元和电动机控制单元中的第一相桥臂构成的整流及PFC电路，对通过交流充放电端子提供的交流电进行整流和PFC校正，输出直流电，并控制电动机控制单元中的第二相桥臂和发电机控制单元中的任意一相桥臂构成的逆变H桥，对整流及PFC电路输出的直流电进行逆变，以及控制隔离转换单元将逆变H桥输出的第一交流电进行AC-DC隔离变换，以对动力电池单元进行充电。

在本发明的一些实施例中，充放电控制模块301具体用于，隔离转换单元还连接交直流转换单元，隔离转换单元对逆变H桥输出的第一交流电进行AC-DC隔离变换时，还输出第二交流电，交直流转换单元用于将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。

在本发明的一些实施例中，充放电控制模块301具体用于，在动力电池单元需要直流隔离充电时，控制第一可控开关单元和第四可控开关单元断开，并控制第二可控开关单元、第三可控开关单元和第五可控开关单元闭合；控制电动机控制单元中的第二相桥臂和发电机控制单元中的任意一相桥臂构成的逆变H桥，对通过直流充放电端子提供的直流电进行逆变，输出第一交流电，并控制隔离转换单元将逆变H桥输出的第一交流电进行AC-DC隔离变换，以对动力电池单元进行充电。

在本发明的一些实施例中，充放电控制模块301具体用于控制DC/DC变换单元对通过直流充放电端子提供的直流电进行升压。

在本发明的一些实施例中，充放电控制模块301具体用于，隔离转换单元还连接交直流转换单元，隔离转换单元对逆变H桥提供的第一交流电进行AC-DC隔离变换时，还输出第二交流电，交直流转换单元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。

在本发明的一些实施例中，动力电池单元的工作模式还包括非隔离直流充电模式，其中，在动力电池单元以非隔离直流充电模式工作时，充放电控制模块301具体用于控制第一可控开关单元和第三可控开关单元闭合，并控制第二可控开关单元、第四可控开关单元和第五可控开关单元断开，以便通过直流充放电端子提供的直流电直接给动力电池单元充电。

需要说明的是，本发明实施例的充放电控制装置的具体实施方式，可以参见上述实施例中的充放电控制方法的具体实施方式，在此不再赘述。

需要说明的是，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，本发明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。例如，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。

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发明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。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，本发明实施例中所使用的“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，本发明实施例中限定有“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。在本发明的描述中，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。

在本发明中，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发明中的具体含义。

在本发明中，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发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。