CN112550023B - 电动汽车电气集成装置、方法及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本申请是关于一种电动汽车电气集成装置、方法及电动汽车。该电气集成装置包括直流输入端口和交流输入端口，用于分别通过直流电源和交流电源为所述电动汽车的电池包充电；第一驱动模块和第二驱动模块，用于分别驱动所述电动汽车的第一电机和第二电机；所述装置还包括连接于所述第一驱动模块和第二驱动模块的开关模块，所述开关模块在不同的通断状态分别将所述电气集成装置切换为不同工作模式的电路，其中，所述不同工作模式的电路包括OBC充电电路、快充升压电路及V2V电路。本申请提供的方案，避免了相关技术中的快速充电桩难以为高压电池架构的电动汽车充电或充满电的问题，能实现多种功能，降低了电动汽车的成本。

Description

电动汽车电气集成装置、方法及电动汽车

技术领域

本申请涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车电气集成装置、方法及电动汽车。

背景技术

随着电动汽车的发展，为了提高电动汽车的续航里程和动力性能等指标，高压电池架构的电动汽车已成为整车的开发方向。

由于相关技术中的充电桩最大输出电压较低，不能为高压电池架构的电动汽车的电池包充电或充满电量。例如，相关技术中的存在的两种规格的充电桩，其最大输出电压为500V和750V，500V的快充桩不能为800V的动力电池充电，750V的快充桩不能对800V的电动汽车充满电，充电时，需要手动更换慢充桩才能最终充满。相关技术中，解决上述问题的方式一般是在快充回路上额外增加一套升压设备，升压设备用于将500V或750V的电压升至800V，进而为800V平台的动力电池充满电量。这种方式的缺陷是要为电动汽车装配包括电驱、交流充电模块或直流充电模块等大功率设备，不仅会提高电动汽车的制造成本，而且对整车的空间设计及整车的EMC都是巨大的考验。

发明内容

为解决或者部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种电动汽车电气集成装置、方法及电动汽车，该电动汽车电气集成装置能够为高压平台的电池包充电或充满电。

本申请第一方面提供一种电动汽车电气集成装置，包括：

直流输入端口和交流输入端口，用于分别通过直流电源和交流电源为所述电动汽车的电池包充电；

第一驱动模块和第二驱动模块，用于分别驱动所述电动汽车的第一电机和第二电机；

所述装置还包括连接于所述第一驱动模块和第二驱动模块的开关模块，所述开关模块用于在不同的通断状态将所述电动汽车电气集成装置切换为不同工作模式的电路，其中，所述不同工作模式的电路包括OBC充电电路、快充升压电路及V2V电路。

在其中一个实施例中，所述电气集成装置的不同工作模式包括OBC充电模式、快充升压模式及V2V模式；

所述开关模块处于不同的通断状态时，所述电动汽车电气集成装置被切换为所述OBC充电模式、所述快充升压模式或所述V2V模式；

所述OBC充电模式包括所述OBC充电电路，所述快充升压模式包括所述快充升压电路，所述V2V电路包括所述V2V电路。

在其中一个实施例中，

所述OBC充电电路具有包括所述第二驱动模块的PFC电路，以及具有包括所述第一驱动模块的Buck电路，所述PFC电路包括连接于所述第二驱动模块的输入端与所述交流输入端口的电感模块，所述PFC电路的输出端连接所述Buck电路的输入端，所述Buck电路用于将所述PFC电路输出的电压调整为适配于所述电池包的充电电压；或

所述OBC充电电路具有包括所述第二驱动模块的PFC电路以及具有包括所述第一驱动模块的逆变电路；其中，所述OBC充电电路还包括隔离整流电路，所述逆变电路的输出端和所述隔离整流电路的输入端相连，所述隔离整流电路的输出端连接于所述电池包。

在其中一个实施例中，所述快充升压电路具有包括所述第一驱动模块的Boost升压电路，所述Boost升压电路的输入端连接所述直流输入端口，所述Boost升压电路的输入端连接于所述电池包的正负极，所述Boost升压电路用于将所述直流输入端口输入的电压升高后为所述电池包充电；或

所述V2V电路具有包括所述第一驱动模块的Buck降压电路，所述Buck降压电路的输出端连接所述电池包的正负极，所述Buck降压电路的输出端连接所述直流输入端口，所述Buck降压电路用于通过所述直流输入端口对外输出电量。

在其中一个实施例中，所述开关模块的多个开关至少包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关；

所述第一电机和第二电机为三相交流电机，所述第一驱动模块和第二驱动模块包括三相桥臂，所述第一驱动模块的三相桥臂和所述第二驱动模块的所述三相桥臂之间并联有第一电容；

所述电池包的正极通过所述第二开关连接于所述第一驱动模块的三相桥臂的第一汇流端，通过所述第一开关和所述第三开关连接于所述第一电机中三相线圈的连接点，通过所述第三开关和所述第四开关连接于所述直流输入端口；

所述第二驱动模块的三相桥臂的每个桥臂的中点分别通过所述第五开关、所述第六开关及所述第七开关连接于所述第二电机的三相线圈。

在其中一个实施例中，所述开关模块的多个开关还包括第七开关、第八开关、第九开关、第十开关、第十一开关、第十二开关、第十三开关；

所述第一驱动模块的三相桥臂的每个桥臂的中点分别通过所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关连接于所述隔离整流电路的三相输入端；

所述第一驱动模块的三相桥臂的每个桥臂的中点分别通过所述第十开关、所述第十一开关、所述第十二开关连接于所述第一电机的三相线圈；

所述电池包的负极通过所述第十四开关连接于所述第一驱动模块的三相桥臂的第二汇流端。

在其中一个实施例中，所述第一开关、所述第三开关闭合，同时所述第二开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关断开时，所述电动汽车电气集成装置被切换为所述OBC充电电路；或

所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关闭合，同时所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第十开关、所述第十一开关、所述第十二开关断开时，所述电动汽车电气集成装置被切换为所述OBC充电电路。

在其中一个实施例中，当所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关闭合，同时所述第三开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关断开时，所述电动汽车电气集成装置被切换为所述快充升压电路；或

所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关闭合，同时所述第三开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关断开时，所述电动汽车电气集成装置被切换为所述V2V电路。

在其中一个实施例中，所述隔离整流电路包括和所述第一驱动模块的输出端相连的隔离模块以及与所述隔离模块的输出端相连的整流模块。

本申请第二方面提供一种电动汽车，包括如上所述的电动汽车电气集成装置。

本申请第三方面提供一种电气集成方法，包括：

获取电气集成装置中的开关模块的控制信息；其中所述电气集成装置包括直流输入端口和交流输入端口，还包括第一驱动模块和第二驱动模块；

根据所述开关模块的控制信息控制所述开关模块处于不同的通断状态，通过不同的通断状态将所述电气集成装置切换为不同工作模式的电路；其中，所述不同工作模式的电路包括OBC充电电路、快充升压电路及V2V电路。

在其中一个实施例中，所述根据所述开关模块的控制信息控制所述开关模块处于不同的通断状态，通过不同的通断状态将所述电气集成装置切换为不同工作模式的电路，包括：

根据所述开关模块的控制信息控制所述开关模块的处于不同的通断状态，通过不同的通断状态将所述电气集成装置切换为OBC充电模式、快充升压模式或V2V模式。

在其中一个实施例中，所述根据所述开关模块的控制信息控制所述开关模块的处于不同的通断状态，通过不同的通断状态将所述电气集成装置切换为所述OBC充电模式、所述快充升压模式或所述V2V模式，包括：

根据所述开关模块的控制信息分别控制所述开关模块处于不同的通断状态；根据开关模块不同的通断状态控制所述第一驱动模块的三相桥臂与所述第二驱动模块的三相桥臂处于不同的导通状态，通过不同的导通状态将所述电气集成装置切换为所述OBC充电模式、所述快充升压模式或所述V2V模式。

在其中一个实施例中，根据所述开关模块的第一通断状态及所述三相桥臂的第一导通状态形成所述OBC充电模式中的PFC电路和Buck电路，所述Buck电路用于将所述PFC电路输出的电压调整为适配于电池包的充电电压；或

根据所述开关模块的第二通断状态及所述三相桥臂的第二导通状态形成所述OBC充电模式中的隔离整流电路，所述隔离整流电路用于所述OBC充电模式的电气隔离。

在其中一个实施例中，根据所述开关模块的第三通断状态及所述三相桥臂的第三导通状态形成所述快充升压模式中的Boost升压电路，所述Boost升压电路用于将所述直流输入端口输入的电压升高后为所述电池包充电；或

根据所述开关模块的第四通断状态及所述三相桥臂的第四导通状态形成所述V2V模式中的Buck降压电路，所述Buck降压电路用于通过所述直流输入端口对外输出电量。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本实施例的电动汽车电气集成装置，包括直流输入端口和交流输入端口，用于分别通过直流电源和交流电源为电动汽车的电池包充电；第一驱动模块和第二驱动模块，用于分别驱动电动汽车的第一电机和第二电机；其中，还包括连接于电第一驱动模块和第二驱动模块的开关模块，开关模块用于根据预设条件将电动汽车电气集成装置切换为不同工作模式的电路，其中，所述不同工作模式的电路包括OBC充电电路、快充升压电路及V2V电路。本实施例的方案，将两个电机驱动器的驱动电路整合复用，使电路在不同的条件下能分别切换为不同工作模式的电路，进而实现不同功能，不仅避免了相关技术中的快速充电桩难以为高压电池架构的电动汽车充电或充满电的问题，而且在不增加额外大功率设备的情况下能实现多种功能，降低了整车成本。

本实施例的电动汽车电气集成方法，包括获取电气集成装置中开关模块的控制信息，其中所述电气集成装置包括直流输入端口和交流输入端口，还包括第一驱动模块和第二驱动模块；根据所述开关模块的控制信息控制所述开关模块处于不同的通断状态，通过不同的通断状态将所述电气集成装置切换为不同工作模式的电路，其中，所述不同工作模式的电路包括OBC充电电路、快充升压电路及V2V电路。通过这样的处理，能将第一驱动模块IPU1和第二驱动模块IPU2的三相桥臂整合复用，进而构成不同工作模式的电路，能根据实际使用需求灵活地切换选择不同的工作模式，提高了电路的集成度，可以实现多种功能，不仅能为高压平台的电池包充电或充满电，而且降低了整车成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是本申请一实施例示出的一种电动汽车电气集成装置的电路图；

图2是本申请一实施例示出的OBC充电电路的电路图；

图3是本申请一实施例示出的快充升压电路的电路图；

图4是本申请一实施例示出的V2V电路的电路图；

图5是本申请另一实施例示出的OBC充电电路的电路图；

图6是本申请另一实施例示出的快充升压电路的电路图；

图7是本申请另一实施例示出的V2V电路的电路图；

图8是本申请一实施例示出的一种电动汽车电气集成方法的示意图；

图9是本申请一实施例示出的一种电动汽车电气集成方法的另一示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

相关技术中的充电桩最大输出电压较低，一般需要在快充回路上额外增加升压设备才能将高压平台的电池包充满电量，这样会提高电动汽车的制造成本，针对上述问题，本申请实施例提供一种电动汽车电气集成装置及方法，能够在降低整车成本的同时更为有效地为高压平台的电池包充满电量。

以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。

图1是本申请一实施例示出的一种电动汽车电气集成装置的电路图。

参见图1，本实施例的电动汽车电气集成装置，包括直流输入端口E1和交流输入端口E2，用于分别通过直流电源和交流电源为电动汽车的电池包BAT充电；第一驱动模块IPU1和第二驱动模块IPU2，用于分别驱动电动汽车的第一电机V1和第二电机V2；其中，还包括连接于电第一驱动模块IPU1和第二驱动模块IPU2的开关模块，开关模块用于在不同的通断状态将电动汽车电气集成装置切换为不同工作模式的电路，其中，所述不同工作模式的电路包括OBC充电电路、快充升压电路及V2V电路。本实施例的方案，利用了电动汽车的两个电机驱动器，将两个电机驱动器的驱动模块整合重构，使电气集成装置在不同的条件下能分别进入不同的工作模式，进而实现不同功能，不仅避免了相关技术中的快速充电桩难以为高压电池架构的电动汽车充电或充满电的问题，而且在不增加额外大功率设备的情况下能实现多种功能，降低了电动汽车的成本。

本实施例的电池包BAT可以是高压平台电池包，例如800V平台电池包，第一电机V1和第二电机V2可以是三相交流电机，第一驱动模块IPU1和第二驱动模块IPU2和对应驱动的三相交流电机共同构成了四驱电动汽车的动力系统。本实施例在第二驱动模块IPU2的基础上，在交流输入端口E2增加了第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3，结合第二驱动模块IPU2构成PFC(Power Factor Correction功率因数校正)电路，通过设置开关模块，配合第一驱动模块IPU1的驱动逻辑修改，可构成不同工作模式的电路。

电动汽车电气集成装置的不同工作模式可以包括OBC充电模式、快充升压模式及V2V模式。当开关模块处于不同的通断状态时，电气集成装置分别可以处于DC-AC(直流-交流变换)逆变模式、AC-DC(交流-直流变换)交流充电模式及高压DC-DC(直流-直流变换)模式。在一种实现方式中，DC-AC逆变模式中可以包括电机驱动电路或交流V2V(车车互充)电路；AC-DC交流充电模式可以包括OBC(On-board charger车载充电机)充电电路；高压DC-DC模式可以包括快充升压电路或V2V电路。

继续参照图1，在一种实现方式中，开关模块包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6及第七开关S7。

第一驱动模块IPU1和第二驱动模块IPU2包括由多个功率管构成的三相桥臂，第一驱动模块IPU1的三相桥臂和第二驱动模块IPU2的三相桥臂之间并联有第一电容C1；电池包BAT的正极通过第二开关S2连接于第一驱动模块IPU1的三相桥臂的第一汇流端，第一汇流端可以是三相桥臂中功率管的共漏极端；电池包BAT的正极还通过第一开关S1和第三开关S3连接于第一电机V1中三相线圈的连接点，该连接点为三相交流电机的N线；电池包BAT的正极还通过第三开关S3和第四开关S4连接于直流输入端口E1；第二驱动模块IPU2的三相桥臂的每个桥臂的中点分别通过第五开关S5、所述第六开关S6及第七开关S7连接于第二电机V2的三相线圈，每个桥臂的中点为两个相串联功率管的漏极和源极的连接点。

本实施例中，第一驱动模块IPU1的三相桥臂包括第一功率管Q1、第二功率管Q2、第三功率管Q3、第四功率管Q4、第五功率管Q5、第六功率管Q6；第二驱动模块IPU2的三相桥臂包括第七功率管Q7、第八功率管Q8、第九功率管Q9、第十功率管Q10、第十一功率管Q11、第十二功率管Q12。第一功率管Q1、第三功率管Q3、第五功率管Q5具有第一共漏极端，第二功率管Q2、第四功率管Q4、第六功率管Q6具有第一共源极端；第七功率管Q7、第九功率管Q9、第十一功率管Q11具有第二共漏极端，第八功率管Q8、第十功率管Q10、第十二功率管Q12具有第二共源极端，其中，第一共漏极端可以是第一汇流端，第一共源极端可以是第二汇流端。

第一功率管Q1的源极和第二功率管Q2的漏极相连后连接于第一电机V1的第一相线圈，第三功率管Q3的源极和第四功率管Q4的漏极相连后连接于第一电机V1的第二相线圈，第五功率管Q5的源极和第六功率管Q6的漏极相连后连接于第一电机V1的第三相线圈。第七功率管Q7的源极和第八功率管Q8的漏极相连再串联第一电感L1后连接于交流充电端口E2的第一相接口，第九功率管Q9的源极和第十功率管Q10的漏极相连再串联第二电感L2后连接于交流输入端口E2的第二相接口，第十一功率管Q10的源极和第十二功率管Q12的漏极相连后再串联第三电感L3后连接于交流输入端口E2的第三相接口。本实施例可以通过PWM(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制)控制第一驱动模块IPU1及第二驱动模块IPU2中各功率管的导通状态，进而实现不同模式电路的功能。

本实施例中，多个开关分别处于不同的通断状态时，电动汽车电气集成装置被切换为OBC充电电路、快充升压电路、交流/直流V2V电路。

以下结合开关模块中各开关的通断状态描述本实施例不同工作模式中电路的技术方案。

图2是本申请实施例示出的OBC充电电路的电路图。

参见图2，对电池包BAT进行慢充时，控制第一开关S1和第三开关S3闭合，同时控制第二开关S2、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7断开，此时电动汽车电气集成装置被切换为OBC充电电路。当电动汽车电气集成装置被切换为OBC充电电路时，OBC充电电路可以将相关技术中的充电桩输出的交流电源转换为直流电源后为电池包BAT充电。

OBC充电电路具有包括第二驱动模块IPU1的PFC电路，以及具有包括第一驱动模块IPU1的Buck电路，PFC电路包括连接于第二驱动模块IPU2的输入端与交流输入端口E2的电感模块，PFC电路的输出端连接Buck电路的输入端，Buck电路用于将PFC电路输出的电压调整为适配于电池包BAT的充电电压。

在一种实现方式中，电感模块包括串联于交流输入端口E2的三相接口与第二驱动模块IPU2输入端之间的第一电感L1、第二电感L2及第三电感L3、并联于第二驱动模块IPU2输出端的第一电容C1；Buck电路包括连接于第一驱动模块IPU1的输出端的第一电机V1以及并联于第一电机V1的第二电容C2，第二电容C2的两端分别连接于电池包BAT的正极和负极，本实施例中，OBC充电电路的BUCK电路复用了第一电机V1的内部三相线圈绕组作为降压电感，从而节省了成本。

图2中的实线箭头表示第一功率管Q1、第三功率管Q3及第五功率管Q5导通时的电流流向，第二驱动模块IPU2的三相桥臂对交流输入端口E2输入的交流电源进行整流，在第一电容C1的两端形成直流电压，由第一电容C1两端的直流电压对对电池包BAT及第一电机V1内的三相线圈绕组形成的电感进行充电，虚线箭头表示第一功率管Q1、第三功率管Q3及第五功率管Q5关断时的电流流向，此时第一电机V1内的三相线圈绕组形成的电感处于能量释放状态，第二功率管Q2、第四功率管Q4及第六功率管Q6的寄生体内二极管充当续流管，电流保持原来的方向，通过第一电机V1内的三相线圈绕组形成的电感持续对电池包BAT充电，通过这样的电路结构，BUCK电路将前级PFC电路在第一电容C1两端形成的高压，能通过第一电机V1内的三相线圈绕组形成的电感实现降压的目的，以调整为电池包BAT需求的充电电压。本实施例的OBC充电电路，可以提高车载充电机的输出功率，例如可以将车载充电机的输出功率在相关技术的7KW、11KW级别提高到11KW～150KW，使得在慢充状态时可以更为有效地为高压电池包充电或充满电。

图3是本申请一实施例示出的快充升压电路的电路图。

参照图3，对电池包BAT进行快速充电时，控制第一开关S1、第二开关S2、第四开关S4闭合，同时控制第三开关S3、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7断开，此时电动汽车电气集成装置被切换为快充升压电路。

切换为快充升压电路后，可以将相关技术中的充电桩输出的直流电源电压进行升压后为电池包BAT充电。快充升压电路包括具有第一驱动模块IPU1的Boost升压电路，Boost升压电路用于将直流充电端口E1输入的电源电压升高后为电池包BAT充电。在一种实现方式中，Boost升压电路包括并联于直流输入端口E1的第二电容C2、并联于第二电容C2的第一电机V1以及并联于第一驱动模块IPU1的第一电容C1，第一电容C1的两端分别连接于电池包BAT的正极和负极。Boost升压电路复用第一电机V1内的电感作为升压电感，将直流输入端口E1输入的直流电源升压后经过第二开关S2为电池包BAT充电。本实施例的快充升压电路避免相关技术中的充电桩直流输出时，由于输出电压不足导致高压平台电池包不能被充满的缺陷，也避免了相关技术中在快充回路增加的升压设备导致成本较高的缺陷，复用了第一电机V1内的电感作为升压电感，降低了成本。

图3中的实线箭头表示第二功率管Q2、第四功率管Q4及第六功率管Q6导通时的电流流向，此时直流输入端口E1输出的直流电源对第一电机V1内的三相线圈绕组形成的电感充能。虚线箭头表示第二功率管Q2、第四功率管Q4及第六功率管Q6关断时的电流流向，此时，第一功率管Q1、第三功率管Q3及第五功率管Q5的寄生体内二极管充当续流管，第一电机V1内的三相线圈绕组形成的电感释放能量，能量经过第二开关S2为电池包BAT充电。

图4是本申请一实施例示出的V2V电路的电路图。

参照图4，本实施例的电池包如需对外充电时，即实现V2V功能时，可以控制第一开关S1、第二开关S2、第四开关S4闭合，同时控制第三开关S3、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7断开，此时电动汽车电气集成装置被切换为直流V2V电路。该直流V2V电路可以是Buck降压电路，Buck降压电路复用第一电机V1内的三相线圈绕组作为降压电感，在第二电容C2两端形成稳定的高压，调整为直流电源后从直流输入端口E1输出，从而为外部用电设备充电。

可以看出，本实施例的V2V电路也复用了第一电机V1内的三相线圈绕组作为降压电感，这样进一步降低了成本。

需要说明的是，本实施例的直流输入端口E1不仅可以在快充升压电路中用于直流输入，还可以在V2V电路中用于直流输出，复用了直流输入端口E1，简化了电路结构，降低了成本。

本实施例的V2V电路包括并联于电池包BAT的第一驱动模块IPU1和第一电容C1，第一驱动模块IPU1串联第一电机V1再并联第二电容C2后连接于直流输入端口E1。图4中的实线箭头表示第一功率管Q1、第三功率管Q3及第五功率管Q5导通时的电流流向，此时电池包BAT处于对外放电状态，虚线箭头表示第一功率管Q1、第三功率管Q3及第五功率管Q5关断时，由于第一电机V1内的三相线圈绕组作为降压电感，第二功率管Q2、第四功率管Q4及第六功率管Q6的寄生体内二极管充当续流管，电流能保持原来的方向，持续对外输出电量。这样的电路结构，能提高V2V输出的功率，例如将V2V输出功率由现有的7KW、11KW级别提高至11KW～150KW，能更为有效的为高功率用电设备充电。

在第一驱动模块IPU1的三相桥臂中，第二功率管Q2、第四功率管Q4及第六功率管Q6的导通和关断是与第一功率管Q1、第三功率管Q3及第五功率管Q5互补的，也就是说，第二功率管Q2、第四功率管Q4及第六功率管Q6导通时，第一功率管Q1、第三功率管Q3及第五功率管Q5关断；或者，第二功率管Q2、第四功率管Q4及第六功率管Q6关断时，第一功率管Q1、第三功率管Q3及第五功率管Q5导通，即第一驱动模块IPU1的三相桥臂不会形成桥臂直通模式，由于第二功率管Q2、第四功率管Q4及第六功率管Q6的寄生体内二极管可不作导通控制，体内二极管能换流导通，这样设置后，通过控制第一驱动模块IPU1中各功率管的不同的通断模式，复用了第一电机V1内的三相线圈绕组作为电感，第一电机V1内的三相线圈绕组分别在OBC充电电路、快充升压电路及V2V电路中用作降压电感、升压电感、降压电感，简化了电路结构，更大程度的复用了原有电路元件，实现了不同模式电路的功能。

图5是本申请另一实施例示出的OBC充电电路的电路图。

参照图5，在另一实施例中，还包括连接于第一驱动模块IPU1的隔离整流电路A，隔离整流电路A的输入端连接第一驱动模块IPU的输出端，隔离整流电路A的输出端连接于电池包BAT，隔离整流电路A用于在电路被切换为OBC充电电路时，将前级PFC电路输出的电压隔离并整流后为电池包BAT充电。

隔离整流电路A包括隔离模块U和整流模块，隔离模块包括与所述第一驱动模块IPU1的输出端相连的三个变压器，三个变压器的输入端分别串联第四电容C4、第五电容C5及第六电容C6后连接于第一驱动模块IPU1的三相桥臂。整流模块包括由二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6构成的三相整流桥，三个变压器的输出端分别连接于三相整流桥，该三相整流桥的输出端并联有第三电容C3，第三电容C3的一端串联电感后连接于电池包BAT的正极，第三电容C3的另一端连接于电池包BAT的负极。

本实施例中，在图1-图4实施例开关模块的基础上，增加了第八开关S8、第九开关S9、第十开关S10、第十一开关S11、第十二开关S12、第十三开关S13及第十四开关S14。第一驱动模块IPU1的三相桥臂的每个桥臂的中点分别通过第八开关S8、第九开关S9、第十开关S10连接于隔离整流电路A的输入端；第一驱动模块IPU1的三相桥臂的每个桥臂的中点分别通过第十一开关S11、第十二开关S12、第十三开关S13连接于第一电机V1的三相线圈绕组；电池包BAT的正极通过第二开关S2连接于第一驱动模块IPU1的三相桥臂的共漏极端，电池包BAT的负极通过第十四开关S14连接于第一驱动模块IPU1的三相桥臂的第二汇流端。

当控制第八开关S8、第九开关S9、第十开关S10闭合，同时控制第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7、第十一开关S11、第十二开关S12、第十三开关S13、第十四开关S14断开时，电路被切换为OBC充电电路。该OBC充电电路中，交流输入端口E2输入的交流电源经过第二驱动模块IPU2的三相桥臂整流后在第一电容C1的两端形成稳定的HV电压，用于提供给后级电路。控制第一驱动模块IPU的三相桥臂交替开启时，在隔离模块U的变压器线圈上产生交流电，形成交变的磁场，能量通过磁芯传递给隔离模块U的变压器的副边线圈，再经整流二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6整流后，最终形成稳定的直流高压电源对电池包BAT充电，这样的电路结构，不仅使得在OBC充电时，能利用相关技术中的充电桩为高压平台的电池包充满电量，而且，隔离整流电路可以实现充电过程的电气隔离，避免隔离模块U两侧电路之间出现的静电干扰，从而提升了电动汽车充电的安全性，同时复用了第一驱动模块IPU1的三相桥臂，从而精简了电路结构，达到了体积减小以及成本降低的目的。

图6是本申请另一实施例示出的快充升压电路的电路图。

参照图6，当控制第一开关S1、第三开关S3、第八开关S8、第九开关S9、第十开关S10断开，同时控制第十一开关S11、第十二开关S12、第十三开S13关闭合后，此时通过第八开关S8、第九开关S9、第十开关S10切断了隔离整流电路A的连接，电路被切换为快充升压电路，关于该快充升压电路的描述可参照图3的描述，此处不再赘述。

图7是本申请另一实施例示出的V2V电路的电路图。

参照图7，当控制第三开关S3、第八开关S8、第九开关S9、第十开关S10断开，同时控制第一开关S1、第二开关S2、第十一开关S11、第十二开关S12、第十三开关S13闭合后，此时通过第八开关S8、第九开关S9、第十开关S10切断了隔离整流电路A的连接，电路被切换为V2V电路，关于该V2V电路的描述可参照图4的描述，此处不再赘述。

本实施例中，隔离整流电路A主要用于OBC充电模式，在快充升压模式和V2V模式时，可以将第八开关S8、第九开关S9、第十开关S10断开，使隔离整流电路A处于切断状态。

结合以上实施例可以发现，本实施例的方案，通过将开关模块的多个开关设置为不同的连接方式及切换为不同的通断模式，能将第一驱动模块IPU1和第二驱动模块IPU2的三相桥臂整合复用，进而分别可以构成不同电路，例如OBC充电电路、快充升压电路及V2V电路。通过调整第一驱动模块IPU1中各功率管的驱动逻辑，能根据实际使用需求灵活地切换选择不同的工作模式，本实施例对四驱电动汽车的两个电气集成装置进行了优化设计，提高了电路的集成度，从整体上有效地优化了整车空间布置，降低了整车成本。

以上实施例介绍了本申请提供的一种电动汽车的电气集成装置，相应地，本申请还提供一种电动汽车，该电动汽车包括如图1-图4所示出的电动汽车电气集成装置。

本实施例的电动汽车电气集成装置，包括直流输入端口E1和交流输入端口E2，用于分别通过直流电源和交流电源为电动汽车的电池包BAT充电；第一驱动模块IPU1和第二驱动模块IPU2，用于分别驱动电动汽车的第一电机V1和第二电机V2；其中，还包括连接于电第一驱动模块IPU1和第二驱动模块IPU2的开关模块，开关模块用于根据不同通断状态将电动汽车电气集成装置切换为不同的工作模式。本实施例的方案，可以充分利用四驱电动汽车的两个电机驱动器，将两个电机驱动器的驱动电路整合重构，使电气集成装置在不同的条件下能分别切换至不同工作模式的电路，进而实现多种不同功能，不仅避免了相关技术中的快速充电桩难以为高压电池架构的电动汽车充电或充满电的问题，同时能降低整车成本。

以上实施例介绍了本申请提供的一种电动汽车电气集成装置及电动汽车，相应地，本申请还提供一种电气集成方法，该电气集成方法可以基于以上实施例的电气集成装置实现。

图8是本申请一实施例示出的一种电动汽车电气集成方法的示意图。

参照图8，本实施例的方案包括：

步骤101，获取电气集成装置中的开关模块的控制信息；其中电气集成装置包括直流输入端口和交流输入端口，还包括第一驱动模块和第二驱动模块。

该步骤中，开关模块的控制信息可以是多个开关为不同通断组合的控制信息，该控制信息可以根据外部触发条件而获取，外部触发条件包括整车控制器发送的控制指令或充电桩或电池包对应的电压值等。

步骤102，根据开关模块的控制信息控制开关模块处于不同的通断状态，通过不同的通断状态将电气集成装置切换为不同工作模式的电路，其中，所述不同工作模式的电路包括OBC充电电路、快充升压电路及V2V电路。

该步骤中，获取到开关模块的控制信息后，可将开关模块的多个开关控制为不同的通断状态，多个开关根据不同的通断状态形成不同的通断组合，不同的通断组合和电气集成装置不同的工作模式相对应，通过多个开关不同的通断组合将电气集成装置切换为不同的工作模式。例如，通过多个开关不同的通断组合将电气集成装置切换为OBC充电模式、快充升压模式和V2V模式其中，OBC充电模式包括OBC充电电路，快充升压模式包括快充升压电路，V2V电路包括所述V2V电路。OBC充电电路、快充升压电路和V2V电路的具体描述可参照以上关于电气集成装置中的描述，此处不再赘述。

本实施例提供的方法，包括获取电气集成装置中的开关模块的控制信息；其中电气集成装置包括直流输入端口和交流输入端口，还包括第一驱动模块和第二驱动模块；根据开关模块的控制信息控制开关模块处于不同的通断状态，通过不同的通断状态将电气集成装置切换为不同的工作模式。这样处理后，使电气集成装置在不同的条件下能分别切换至不同工作模式的电路，能进而实现不同功能，不仅避免了相关技术中的快速充电桩难以为高压电池架构的电动汽车充电或充满电的问题，而且在不增加额外大功率设备的情况下能实现多种功能，降低了电动汽车的成本。

图9是本申请一实施例示出的一种电动汽车电气集成方法的另一示意图。

步骤201，获取电气集成装置中的开关模块的控制信息；其中电气集成装置包括直流输入端口和交流输入端口，还包括第一驱动模块和第二驱动模块。

该步骤中，开关模块的控制信息可以是多个开关不同通断组合的控制信息，该控制信息可以根据外部触发条件而获取，外部触发条件包括整车控制器发送的控制指令或充电桩对应的电压值等。

步骤202，根据开关模块的控制信息控制开关模块处于不同的通断状态；根据不同的通断状态控制第一驱动模块IPU1的三相桥臂与第二驱动模块IPU2的三相桥臂处于不同的导通状态，通过不同的导通状态将电气集成装置切换为OBC充电模式、快充升压模式或V2V模式。

该步骤中，第一驱动模块IPU1和第二驱动模块IPU2包括由多个功率管构成的三相桥臂，第一驱动模块IPU1和第二驱动模块IPU2中三相桥臂的电路结构可参照以上实施例对电气集成装置的介绍，此处不再赘述。在不同工作模式的电路中，通过控制装置例如PWM(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制)来控制第一驱动模块IPU1及第二驱动模块IPU2D的三相桥臂中各功率管的导通状态，通过不同的导通状态使电气集成装置实现不同工作模式中相应的电路。

步骤203，根据开关模块的第一通断状态及三相桥臂的第一导通状态形成OBC充电模式中的PFC电路和Buck电路，Buck电路用于将PFC电路输出的电压调整为适配于电池包的充电电压。

参见图2，该步骤中，开关模块为第一通断状态时，第一开关S1、第三开关S2闭合，同时第二开关S2、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7断开。第一驱动模块IPU1的三相桥臂与第二驱动模块IPU2的三相桥臂为第一导通状态时，形成OBC充电模式中的PFC电路和Buck电路,实线箭头表示第一功率管Q1、第三功率管Q3及第五功率管Q5导通时的电流流向，第二驱动模块IPU2的三相桥臂对交流输入端口E2输入的交流电源进行整流，在第一电容C1的两端形成直流电压，由第一电容C1两端的直流电压对对电池包BAT及第一电机V1内的三相线圈绕组形成的电感进行充电，虚线箭头表示第一功率管Q1、第三功率管Q3及第五功率管Q5关断时的电流流向，此时第一电机V1内的三相线圈绕组形成的电感处于能量释放状态，第二功率管Q2、第四功率管Q4及第六功率管Q6的寄生体内二极管充当续流管，电流保持原来的方向，通过第一电机V1内的三相线圈绕组形成的电感持续对电池包BAT充电，通过这样的处理，可以提高车载充电机的输出功率，例如可以在相关技术的7KW、11KW级别提高到11KW～150KW的输出功率，使得在慢充状态时可以更为有效地为高压电池包充电或充满电。

步骤204，根据开关模块的第二通断状态及三相桥臂的第二导通状态形成OBC充电模式中的隔离整流电路，隔离整流电路用于OBC充电模式的电气隔离。

参见图5，该步骤中，开关模块为第二通断状态时，第八开关S8、第九开关S9、第十开关S10闭合，同时第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7、第十一开关S11、第十二开关S12、第十三开关S13、第十四开关S14断开。第一驱动模块IPU1的三相桥臂与第二驱动模块IPU2的三相桥臂处于第二导通状态时，形成OBC充电模式中的隔离整流电路，隔离整流电路用于OBC充电模式的电气隔离，此时第一驱动模块IPU的三相桥臂为交替开启状态，第二驱动模块IPU2的三相桥臂处于整流状态，此时电气集成装置被切换为OBC充电模式，隔离整流电路用于OBC充电模式的电气隔离，能提高OBC充电的安全性。

步骤205，根据开关模块的第三通断状态及三相桥臂的第三导通状态形成快充升压模式中的Boost升压电路，Boost升压电路用于将直流输入端口输入的电压升高后为电池包充电。

参照图3，该步骤中，开关模块为第三通断状态时，第一开关S1、第二开关S2、第四开关S4闭合，同时第三开关S3、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7断开。第一驱动模块IPU1的三相桥臂与第二驱动模块IPU2的三相桥臂处于第三导通状态时，能形成快充升压模式中的Boost升压电路，Boost升压电路用于将直流输入端口输入的电压升高后为电池包充电。实线箭头表示第二功率管Q2、第四功率管Q4及第六功率管Q6导通时的电流流向，此时直流输入端口E1输出的直流电源对第一电机V1内的三相线圈绕组形成的电感充能。虚线箭头表示第二功率管Q2、第四功率管Q4及第六功率管Q6关断时的电流流向，此时，第一功率管Q1、第三功率管Q3及第五功率管Q5的寄生体内二极管充当续流管，第一电机V1内的三相线圈绕组形成的电感释放能量，能量经过第二开关S2为电池包BAT充电。

步骤206，根据开关模块的第四通断状态及三相桥臂的第四导通状态形成V2V模式中的Buck降压电路，Buck降压电路用于通过直流输入端口对外输出电量。

参见图4，该步骤中，开关模块为第四通断状态时，第一开关S1、第二开关S2、第四开关S4闭合，同时第三开关S3、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7断开。第一驱动模块IPU1的三相桥臂与第二驱动模块IPU2的三相桥臂处于第四导通状态时，形成V2V模式中的Buck降压电路，Buck降压电路用于通过直流输入端口对外输出电量。实线箭头表示第一功率管Q1、第三功率管Q3及第五功率管Q5导通时的电流流向，此时电池包BAT处于对外放电状态，虚线箭头表示第一功率管Q1、第三功率管Q3及第五功率管Q5关断时，由于第一电机V1内的三相线圈绕组作为降压电感，第二功率管Q2、第四功率管Q4及第六功率管Q6的寄生体内二极管充当续流管，电流能保持原来的方向，持续对外输出电量。这样的电路结构，能提高V2V输出的功率，例如V2V输出功率由现有的7KW、11KW级别提高至11KW～150KW。

可以发现，本实施例的方案，能将第一驱动模块IPU1和第二驱动模块IPU2的三相桥臂整合复用，进而构成不同工作模式的电路，例如OBC充电电路、快充升压电路及V2V电路。能根据实际使用需求灵活地切换选择不同的工作模式，本实施例对四驱电动汽车的两个驱动电路进行了优化设计，提高了电路的集成度，从整体上有效地优化了整车空间布置，降低了整车成本。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (13)

1.一种电动汽车电气集成装置，其特征在于，包括：

直流输入端口和交流输入端口，用于分别通过直流电源和交流电源为所述电动汽车的电池包充电；

第一驱动模块和第二驱动模块，用于分别驱动所述电动汽车的第一电机和第二电机；

所述装置还包括连接于所述第一驱动模块和第二驱动模块的开关模块，所述开关模块用于在不同的通断状态将所述电气集成装置切换为不同工作模式的电路，其中，所述不同工作模式的电路包括OBC充电电路、快充升压电路及V2V电路；所述电气集成装置的不同工作模式包括OBC充电模式、快充升压模式及V2V模式；所述开关模块处于不同的通断状态时，所述电气集成装置被切换为所述OBC充电模式、所述快充升压模式或所述V2V模式；所述OBC充电模式包括所述OBC充电电路，所述快充升压模式包括所述快充升压电路，所述V2V模式包括所述V2V电路；

其中，所述快充升压电路具有包括所述第一驱动模块的Boost升压电路，所述Boost升压电路的输入端连接所述直流输入端口，所述Boost升压电路的输出端连接于所述电池包的正负极，所述Boost升压电路用于将所述直流输入端口输入的电压升高后为所述电池包充电。

2.根据权利要求1所述的电动汽车电气集成装置，其特征在于：

所述OBC充电电路具有包括所述第二驱动模块的PFC电路，以及具有包括所述第一驱动模块的Buck电路，所述PFC电路包括连接于所述第二驱动模块的输入端与所述交流输入端口的电感模块，所述PFC电路的输出端连接所述Buck电路的输入端，所述Buck电路用于将所述PFC电路输出的电压调整为适配于所述电池包的充电电压；或

所述OBC充电电路具有包括所述第二驱动模块的PFC电路以及具有包括所述第一驱动模块的逆变电路；其中，所述OBC充电电路还包括隔离整流电路，所述逆变电路的输出端和所述隔离整流电路的输入端相连，所述隔离整流电路的输出端连接于所述电池包。

3.根据权利要求1所述的电动汽车电气集成装置，其特征在于：

所述V2V电路具有包括所述第一驱动模块的Buck降压电路，所述Buck降压电路的输入端连接所述电池包的正负极，所述Buck降压电路的输出端连接所述直流输入端口，所述Buck降压电路用于通过所述直流输入端口对外输出电量。

4.根据权利要求2所述的电动汽车电气集成装置，其特征在于：

所述开关模块至少包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关；

所述第一电机和第二电机为三相交流电机，所述第一驱动模块和第二驱动模块包括三相桥臂，所述第一驱动模块的三相桥臂和所述第二驱动模块的三相桥臂之间并联有第一电容；

所述电池包的正极通过所述第二开关连接于所述第一驱动模块的三相桥臂的第一汇流端，通过所述第一开关和所述第三开关连接于所述第一电机中三相线圈的连接点，通过所述第三开关和所述第四开关连接于所述直流输入端口；

所述第二驱动模块的三相桥臂的每个桥臂的中点分别通过所述第五开关、所述第六开关及所述第七开关连接于所述第二电机的三相线圈。

5.根据权利要求4所述的电动汽车电气集成装置，其特征在于：

所述开关模块还包括第八开关、第九开关、第十开关、第十一开关、第十二开关、第十三开关、第十四开关；

所述第一驱动模块的三相桥臂的每个桥臂的中点分别通过所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关连接于所述隔离整流电路的输入端；

所述第一驱动模块的三相桥臂的每个桥臂的中点分别通过所述第十一开关、所述第十二开关、所述第十三开关连接于所述第一电机的三相线圈；

所述电池包的负极通过所述第十四开关连接于所述第一驱动模块的三相桥臂的第二汇流端。

6.根据权利要求5所述的电动汽车电气集成装置，其特征在于：

所述第一开关、所述第三开关闭合，同时所述第二开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关断开时，所述电气集成装置被切换为所述OBC充电电路；或

所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关闭合，同时所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第十一开关、所述第十二开关、所述第十三开关、第十四开关断开时，所述电气集成装置被切换为所述OBC充电电路。

7.根据权利要求4所述的电气集成装置，其特征在于：

所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关闭合，同时所述第三开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关断开时，所述电气集成装置被切换为所述快充升压电路；或

所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关闭合，同时所述第三开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关断开时，所述电气集成装置被切换为所述V2V电路。

8.根据权利要求2所述的电动汽车电气集成装置，其特征在于：

所述隔离整流电路包括和所述第一驱动模块的输出端相连的隔离模块以及与所述隔离模块的输出端相连的整流模块。

9.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的电动汽车电气集成装置。

10.一种电气集成方法，其特征在于，包括：

获取电气集成装置中开关模块的控制信息，其中所述电气集成装置包括直流输入端口和交流输入端口，还包括第一驱动模块和第二驱动模块；

根据所述开关模块的控制信息控制所述开关模块的处于不同的通断状态，通过不同的通断状态将所述电气集成装置切换为OBC充电模式、快充升压模式或V2V模式；其中，不同工作模式的电路包括OBC充电电路、快充升压电路及V2V电路，所述快充升压电路具有包括所述第一驱动模块的Boost升压电路，所述Boost升压电路的输入端连接所述直流输入端口，所述Boost升压电路的输出端连接于电池包的正负极，所述Boost升压电路用于将所述直流输入端口输入的电压升高后为所述电池包充电。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据所述开关模块的控制信息控制所述开关模块处于不同的通断状态，通过不同的通断状态将所述电气集成装置切换为OBC充电模式、快充升压模式或V2V模式，包括：

根据所述开关模块的控制信息控制所述开关模块处于不同的通断状态；根据所述开关模块不同的通断状态控制所述第一驱动模块的三相桥臂与所述第二驱动模块的三相桥臂处于不同的导通状态，通过不同的导通状态将所述电气集成装置切换为所述OBC充电模式、所述快充升压模式或所述V2V模式。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：

根据所述开关模块的第一通断状态及所述三相桥臂的第一导通状态形成所述OBC充电模式中的PFC电路和Buck电路，所述Buck电路用于将所述PFC电路输出的电压调整为适配于电池包的充电电压；或

根据所述开关模块的第二通断状态及所述三相桥臂的第二导通状态形成所述OBC充电模式中的隔离整流电路，所述隔离整流电路用于所述OBC充电模式的电气隔离。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：

根据所述开关模块的第三通断状态及所述三相桥臂的第三导通状态形成所述快充升压模式中的Boost升压电路，所述Boost升压电路用于将所述直流输入端口输入的电压升高后为所述电池包充电；或

根据所述开关模块的第四通断状态及所述三相桥臂的第四导通状态形成所述V2V模式中的Buck降压电路，所述Buck降压电路用于通过所述直流输入端口对外输出电量。

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