电动汽车及其高压系统的制作方法

1.本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车及其高压系统。


背景技术：

2.随着电动汽车的快速发展，电动汽车对于电气零部件的使用愈加广泛，目前各个电气零部件通常具有独立的电路结构，如图1所示常用的电动汽车隔离车载充放电装置结构示意图以及图2所示的电动汽车双电机控制器结构示意图，各电气零部件独立的电路结构容易造成整车系统的电路结构过于复杂，不利于硬件产品的集成化，同时也会提高硬件电路的成本和重量，从而造成整车成本的提升，以及不利于整车轻量化的设计。


技术实现要素：

3.本实用新型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，本实用新型的第一个目的在于提出一种电动汽车的高压系统，该系统通过复用整车零部件电路结构可以整合整车资源，促进硬件产品集成化，减少硬件电路的成本和重量，从而达到降低整车成本以及实现整车轻量化的目标。
4.本实用新型的第二个目的在于提出一种电动汽车。
5.为达到上述目的，本实用新型第一方面实施例提出了一种电动汽车的高压系统，系统包括：第一双向dc/ac模块、第一开关模块、双向谐振模块、第二开关模块、第二双向ac/dc模块和pfc模块，其中，第一双向dc/ac模块的直流端通过第一开关模块与动力电池相连，第一双向dc/ac模块的交流端与电机的绕组相连；双向谐振模块的副边通过第二开关模块与第一双向dc/ac模块或电机的绕组相连；第二双向ac/dc模块的交流端与双向谐振模块的原边相连；pfc模块的直流端与第二双向ac/dc模块的直流端相连，pfc模块的交流端与交流接口相连，交流接口与交流电源或交流负载相连。
6.根据本实用新型实施例的电动汽车的高压系统，第一双向dc/ac模块的直流端通过第一开关模块与动力电池相连，第一双向dc/ac模块的交流端与电机的绕组相连；双向谐振模块的副边通过第二开关模块与第一双向dc/ac模块或电机的绕组相连；第二双向ac/dc模块的交流端与双向谐振模块的原边相连；pfc模块的直流端与第二双向ac/dc模块的直流端相连，pfc模块的交流端与交流接口相连，交流接口与交流电源或交流负载相连。由此，通过复用整车零部件电路结构可以整合整车资源，促进硬件产品集成化，减少硬件电路的成本和重量，从而达到降低整车成本以及实现整车轻量化的目标。
7.根据本实用新型的一个实施例，第一双向dc/ac模块包括第一子双向dc/ac模块和第二子双向dc/ac模块，第一子双向dc/ac模块和第二子双向dc/ac模块的直流端均通过第一开关模块与动力电池相连，第一子双向dc/ac模块的交流端与第一电机的绕组相连，第二子双向dc/ac模块的交流端与第二电机的绕组相连。
8.根据本实用新型的一个实施例，双向谐振模块的副边的一端与第一子双向dc/ac模块中任意一个桥臂的中点相连，双向谐振模块的副边的另一端通过第二开关模块与第二
子双向dc/ac模块中任意一个桥臂的中点相连。
9.根据本实用新型的一个实施例，双向谐振模块的副边的一端与第一电机的绕组中点相连，双向谐振模块的副边的另一端通过第二开关模块与第二电机的绕组中点相连。
10.根据本实用新型的一个实施例，当交流电源给动力电池充电或者动力电池给交流负载供电时，第一开关模块和第二开关模块处于闭合状态；当动力电池给电机供电时，第一开关模块处于闭合状态，第二开关模块处于断开状态。
11.根据本实用新型的一个实施例，第一双向dc/ac模块包括第三子双向dc/ac模块，系统还包括第三开关模块，第三子双向dc/ac模块中的第一桥臂的中点通过第三开关模块与电机的绕组相连，其中，第一桥臂为第三子双向dc/ac模块中的任意一个桥臂。
12.根据本实用新型的一个实施例，双向谐振模块的副边的一端与第三子双向dc/ac模块中除第一桥臂之外的任意一个桥臂的中点相连，双向谐振模块的副边的另一端通过第二开关模块与第一桥臂的中点相连。
13.根据本实用新型的一个实施例，双向谐振模块的副边的一端与第一桥臂的中点相连，双向谐振模块的副边的另一端通过第二开关模块与电机的绕组中点相连。
14.根据本实用新型的一个实施例，当交流电源给动力电池充电或者动力电池给交流负载供电时，第一开关模块和第二开关模块处于闭合状态，第三开关模块处于断开状态；当动力电池给电机供电时，第一开关模块和第三开关模块均处于闭合状态，第二开关模块处于断开状态。
15.根据本实用新型的一个实施例，系统还包括：双向dc/dc模块，双向dc/dc模块连接在第一开关模块与第一双向dc/ac模块的直流端之间。
16.根据本实用新型的一个实施例，双向dc/dc模块为交错并联型双向升压dc/dc模块。
17.根据本实用新型的一个实施例，双向谐振模块为cllc谐振模块。
18.根据本实用新型的一个实施例，pfc模块包括第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂、第一pfc电感、第二pfc电感、第三pfc电感、第一开关以及第二开关，其中，第二桥臂的中点通过第一pfc电感与第一交流接口相连，第三桥臂的中点通过第二pfc电感与第二交流接口相连，第四桥臂的中点通过第三pfc电感与第三交流接口相连，第五桥臂的中点与第四交流接口相连，第一开关的一端连接在第一pfc电感与第一交流接口之间，第一开关的另一端连接在第二pfc电感与第二交流接口之间，第二开关的一端连接在第二pfc电感与第二交流接口之间，第二开关的另一端连接在第三pfc电感与第三交流接口之间。
19.根据本实用新型的一个实施例，当交流接口连接三相交流电源或三相交流负载时，第一开关和第二开关均处于断开状态；当交流接口连接单相交流电源或单相交流负载时，第一开关和第二开关均处于闭合状态。
20.为达到上述目的，本实用新型第二方面实施例提出了一种电动汽车，包括如第一方面实施例中的高压系统。
21.根据本实用新型实施例的电动汽车，通过上述的高压系统，通过复用整车零部件电路结构可以整合整车资源，促进硬件产品集成化，减少硬件电路的成本和重量，从而达到降低整车成本以及实现整车轻量化的目标。
22.本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
23.图1为电动汽车隔离车载充放电装置结构示意图；
24.图2为电动汽车双电机控制器结构示意图；
25.图3为根据本实用新型第一个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图；
26.图4为根据本实用新型第二个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图；
27.图5为根据本实用新型第三个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图；
28.图6为根据本实用新型第三个实施例的电动汽车的高压系统充电电流流向示意图；
29.图7为根据本实用新型第三个实施例的电动汽车的高压系统放电电流流向示意图；
30.图8为根据本实用新型第四个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图；
31.图9为根据本实用新型第四个实施例的电动汽车的高压系统等效电路的结构示意图；
32.图10为根据本实用新型第五个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图；
33.图11为根据本实用新型第五个实施例的电动汽车的高压系统电机绕组储能示意图；
34.图12为根据本实用新型第五个实施例的电动汽车的高压系统电机绕组放电示意图；
35.图13为根据本实用新型第六个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图；
36.图14为根据本实用新型第七个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图；
37.图15为根据本实用新型第八个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图；
38.图16为根据本实用新型第九个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图；
39.图17为根据本实用新型第十个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图；
40.图18为根据本实用新型第十一个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图；
41.图19为根据本实用新型第十二个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图；
42.图20为根据本实用新型第十三个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图；
43.图21为根据本实用新型第十四实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图；
44.图22为根据本实用新型一个实施例的电动汽车的高压系统pfc模块结构示意图；
45.图23为根据本实用新型一个实施例的电动汽车的结构示意图。
具体实施方式
46.下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
47.下面参考附图描述本实用新型实施例提出的电动汽车及其高压系统。
48.图3为根据本实用新型第一个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图，参考
图3所示，该电动汽车的高压系统100包括：第一双向dc/ac模块10、第一开关模块20、双向谐振模块30、第二开关模块40、第二双向ac/dc模块50和pfc模块60。
49.其中，第一双向dc/ac模块10的直流端通过第一开关模块20与动力电池70相连，第一双向dc/ac模块10的交流端与电机的绕组相连；双向谐振模块30的副边通过第二开关模块40与第一双向dc/ac模块10或电机的绕组相连；第二双向ac/dc模块50的交流端与双向谐振模块30的原边相连；pfc模块60的直流端与第二双向ac/dc模块50的直流端相连，pfc模块60的交流端与交流接口相连，交流接口与交流电源或交流负载相连。
50.需要说明的是，如图3所示，将包含第一双向dc/ac模块10和电机的虚线框通过第二开关模块40与双向谐振模块30的副边相连代表双向谐振模块30的副边通过第二开关模块40与第一双向dc/ac模块10或电机的绕组相连。
51.具体来说，当双向谐振模块30的副边通过第二开关模块40与第一双向dc/ac模块10相连时，若第一开关模块20和第二开关模块40均闭合，可以通过交流接口连接交流电源以实现对动力电池70充电或通过交流接口连接外部负载以实现对动力电池70放电，而第一双向dc/ac模块10则用于实现双向dc/ac功能，当对动力电池70进行充电时，交流电源通过交流接口与pfc模块60相连，从而将交流电转换为直流电，并通过第二双向ac/dc模块50将直流电转换为高频交变电能，高频交变电能经双向谐振模块30传输至第一双向dc/ac模块，并被重新转化为直流电以给动力电池70进行充电；当动力电池70对外放电时，动力电池70输出的直流电经第一双向dc/ac模块转换为交流电，并通过双向谐振模块30传输至第二双向ac/dc模块50，并将交流电重新转换为直流电，最终通过pfc模块60将输入的直流电重新转换成交流电以给外部连接的交流负载进行充电。若第一开关模块20闭合且第二开关模块40断开，第一双向dc/ac模块用于实现对电机提供三相交流电源，动力电池70输出的直流电经第一双向dc/ac模块转换成电机需求的三相交流电，实现对电机的有效控制，从而通过复用第一双向dc/ac模块，可以实现对动力电池的充放电以及对电机的控制，减少了电气元件的使用，促进了硬件产品的集成化。
52.当双向谐振模块30的副边通过第二开关模块40与电机相连时，若第一开关模块20和第二开关模块40均闭合，同样可以通过交流接口连接交流电源以实现对动力电池70充电或通过通过交流接口连接外部负载以实现对动力电池70放电，而第一双向dc/ac模块10则用于实现无桥pfc功能，当对动力电池70进行充电时，交流电源通过交流接口与pfc模块60相连，从而将交流电转换为直流电，并通过第二双向ac/dc模块50将直流电转换为高频交变电能，高频交变电能经双向谐振模块30传输至第一双向dc/ac模块进行无桥pfc整流，无桥pfc整流具有升压功能，可扩展动力电池70充电电压的范围；当动力电池70对外放电时，动力电池70输出的直流电经第一双向dc/ac模块转换为交流电，并通过双向谐振模块30传输至第二双向ac/dc模块50，并将交流电重新转换为直流电，最终通过pfc模块60将输入的直流电重新转换成交流电以给外部连接的交流负载进行充电。若第一开关模块20闭合且第二开关模块40断开，第一双向dc/ac模块还是用于实现对电机提供三相交流电源，动力电池70输出的直流电经第一双向dc/ac模块转换成电机需求的三相交流电，实现对电机的有效控制，从而通过复用第一双向dc/ac模块，可以实现对动力电池的充放电以及对电机的控制，减少了电气元件的使用，促进了硬件产品的集成化。
53.由此，通过复用整车零部件电路结构可以整合整车资源，促进硬件产品集成化，减
少硬件电路的成本和重量，从而达到降低整车成本以及实现整车轻量化的目标。
54.在一些实施例中，如图4所示，第一双向dc/ac模块10包括第一子双向dc/ac模块11和第二子双向dc/ac模块12，第一子双向dc/ac模块11和第二子双向dc/ac模块12的直流端均通过第一开关模块20与动力电池70相连，第一子双向dc/ac模块11的交流端与第一电机的绕组相连，第二子双向dc/ac模块12的交流端与第二电机的绕组相连。
55.可选的，双向谐振模块30的副边的一端与第一子双向dc/ac模块11中任意一个桥臂(如q5/q6桥臂)的中点相连，双向谐振模块30的副边的另一端通过第二开关模块40与第二子双向dc/ac模块12中任意一个桥臂(如q11/q12桥臂)的中点相连。
56.可选的，双向谐振模块30为cllc谐振模块。
57.具体来说，如图4所示，以双电机控制为例，两个电机分别与第一子双向dc/ac模块11和第二子双向dc/ac模块12相连，第一子双向dc/ac模块11与第二子双向dc/ac模块12均具有3个桥臂，其中，第一子双向dc/ac模块11的三个桥臂分别为q1/q2桥臂、q3/q4桥臂和q5/q6桥臂，第二子双向dc/ac模块12的三个桥臂分别为q7/q8桥臂、q9/q10桥臂和q11/q12桥臂，第一子双向dc/ac模块11和第二子双向dc/ac模块12的直流端均通过第一开关模块20与动力电池70相连，第一子双向dc/ac模块11的交流端，即三个桥臂(q1/q2桥臂、q3/q4桥臂、q5/q6桥臂)的中点分别与第一电机的三个绕组相连，第二子双向dc/ac模块12的交流端，即三个桥臂(q7/q8桥臂、q9/q10桥臂、q11/q12桥臂)的中点分别与第二电机的三个绕组相连。
58.双向谐振模块30为cllc谐振模块，继续参考图4所示，cllc谐振模块通常包括：变压器t、第一电感l1、第二电感l2、第一电容c1和第二电容c2，其中，变压器t原边通过第二电感l2和第二电容c2与第二双向ac/dc模块50相连，变压器t副边的一端通过第一电感l1与第一子双向dc/ac模块11中任意一个桥臂的中点相连，比如和q5/q6桥臂的中点相连，也可以与q1/q2桥臂或者q3/q4桥臂的中点相连，此处不作具体限制，只需在运行时控制相应的开关管工作即可，变压器t副边的另一端通过第一电容c1和第二开关模块40与第二子双向dc/ac模块12中任意一个桥臂的中点相连，比如和q11/q12桥臂的中点相连，也可以与q7/q8桥臂或者q9/q10桥臂的中点相连，此处同样不作具体限制，最终由第一子双向dc/ac模块11中任意一个桥臂以及第二子双向dc/ac模块12中任意一个桥臂，比如q5/q6桥臂和q11/q12桥臂，相当于形成了新的双向dc/ac模块，需要说明的是，在复用第一双向dc/ac模块10过程中，变压器t可以实现充放电过程中车辆的高压直流电和交流市电间的电气隔离，从而保证了充放电的安全。
59.在一些实施例中，当交流电源给动力电池充电或者动力电池给交流负载供电时，第一开关模块和第二开关模块处于闭合状态；当动力电池给电机供电时，第一开关模块处于闭合状态，第二开关模块处于断开状态。也就是说，通过控制第一开关模块和第二开关模块的通断以实现电动汽车高压系统的不同功能，当第一开关模块和第二开关模块处于闭合状态时，可以通过交流电源给动力电池充电或者根据动力电池储存的电能为交流负载供电，而当第一开关模块处于闭合状态，第二开关模块处于断开状态时，交流电源与动力电池断开连接，动力电池仅可以为电机提供电源。需要说明的是，电动汽车处于静止状态时才对动力电池进行充电或是通过动力电池对外放电，电动汽车处于驶状态下通过控制动力电池为整车电机提供交变电能。
60.进一步的，作为一个具体示例，图5为根据本实用新型第三个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图，其中，假设第二双向ac/dc模块50具有两个桥臂，分别为q13/q14桥臂和q15/q16桥臂，变压器t副边的一端与q5/q6桥臂的中点相连，变压器t副边的另一端与q11/q12桥臂的中点相连，则q5/q6桥臂和q11/q12桥臂可以等效于双向dc/ac模块，第三电容c3并联在第二双向ac/dc模块50和pfc模块60之间，第四电容c4并联在第一子双向dc/ac模块11和第一开关模块20之间。
61.当电动车辆处于静止状态且需要对动力电池70进行充电时，第一开关模块20和第二开关模块40均闭合，交流接口输入的交流电源经pfc模块60可以转换为直流电，第二双向ac/dc模块50通过控制q13、q14、q15和q16周期性通断可以将直流电转换为高频交流电，转换的高频交流电通过变换器t无线传至q5/q6桥臂和q11/q12桥臂，通过控制q5、q6、q11和q12周期性通断可以将高频交流电重新转换为直流电，相当于进行了经过ac/dc整流，将产生的直流电输出至动力电池70，从而实现对动力电池70的充电，为更清楚的表示动力电池70的充电过程，以q5、q12、q13和q16闭合为例，对动力电池70充电时的电流流向如图6所示，同理另半周期能量流向与图示类似，不再进行赘述和示意。
62.当电动车辆处于静止状态且需要对动力电池70进行充电时，第一开关模块20和第二开关模块40均闭合，动力电池70通过第一开关模块20向由q5/q6桥臂和q11/q12桥臂形成的双向dc/ac模块传输直流电，通过控制q5、q6、q11和q12周期性通断将直流电逆变为高频交流电，转换的高频交流电通过变换器t无线传至第二双向ac/dc模块50，通过控制q13、q14、q15和q16周期性通断重新将高频交流电转换为直流电，并经pfc模块60重新转换为交流市电为交流负载提供电源，从而实现动力电池70的对外放电，为更清楚的表示动力电池70对外放电过程，以q5、q12、q13和q16闭合为例，动力电池70对外放电时的电流流向如图7所示，同理另半周期能量流向与图示类似，不再进行赘述和示意。
63.当第一开关模块20闭合，第二开关模块40断开时，通过周期性控制第一子双向dc/ac模块11中的q1、q2、q3、q4、q5和q6，可以将动力电池70传输的直流电转换为三相交流电，并输出至第一电机中的绕组，从而实现对第一电机的控制，同理，通过周期性控制第二子双向dc/ac模块12中的q7、q8、q9、q4、q10和q11，可以将动力电池70传输的直流电转换为三相交流电，并输出至第二电机中的绕组，从而实现对第二电机的控制。
64.由此，通过复用第一子双向dc/ac模块中的任意桥臂以及第二子双向dc/ac模块中的任意桥臂，可以形成双向dc/ac模块，并通过控制第一开关模块和第二开关模块的通断，最终实现动力电池的充放电以及对电机的控制。
65.在一些实施例中，如图8所示，双向谐振模块30的副边的一端与第一电机的绕组中点相连，双向谐振模块30的副边的另一端通过第二开关模40块与第二电机的绕组中点相连。
66.具体来说，如图8所示，继续以第一子双向dc/ac模块11和第二子双向dc/ac模块12均具有3个桥臂以及双向谐振模块30为cllc谐振模块为例进行说明，第一子双向dc/ac模块11和第二子双向dc/ac模块12的直流端均通过第一开关模块20与动力电池70相连，第一子双向dc/ac模块11的交流端，即三个桥臂(q1/q2桥臂、q3/q4桥臂、q5/q6桥臂)的中点分别与第一电机的三个绕组相连，第二子双向dc/ac模块12的交流端，即三个桥臂(q7/q8桥臂、q9/q10桥臂、q11/q12桥臂)的中点分别与第二电机的三个绕组相连。cllc谐振模块中的变压器
t原边通过第二电感l2和第二电容c2与第二双向ac/dc模块50相连，变压器t副边的一端通过第一电容c1与第一电机的绕组中点相连，变压器t副边的另一端通过第一电感l1和第二开关模块40与第二电机的绕组中点相连。
67.当第二开关模块40闭合时，利用第一子双向dc/ac模块和第二子双向dc/ac模块其一为pfc(boost电路变形)高频桥臂，另一双向dc/ac模块为变压器输出同频控制桥臂，从而可以形成等效的无桥pfc电路，电路图8的等效电路图如图9所示，当交流电输入无整pfc电路时，可将交流输入的电流和电压信号校正成同相位，从而有效减小对电网谐波的注入，即提升整流电路的功率因数。需要说明的是，正常变压器t输出侧已是50～100khz工作频率，若一电机对应桥臂在高频50～100khz工作频率的单工作周期内做boost斩波，则另一电机对应桥臂的功率管可以工作在更高频是工作范围，可以实现mhz的工作频率，有利于实现未来sic基功率器件的小型化。
68.进一步的，作为一个具体示例，图10为根据本实用新型第五个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图，其中，假设第二双向ac/dc模块50具有两个桥臂，分别为q13/q14桥臂和q15/q16桥臂，变压器t副边的一端与第一电机的绕组中点相连，变压器t副边的另一端与第二电机的绕组中点相连，从而根据电机的绕组以及桥臂可以实现无桥pfc的功能，第三电容c3并联在第二双向ac/dc模块50和pfc模块60之间，第四电容c4并联在第一子双向dc/ac模块11和第一开关模块20之间。
69.当电动车辆处于静止状态且需要对动力电池70进行充电时，第一开关模块20和第二开关模块40均闭合，交流接口输入的交流电源经pfc模块60可以转换为直流电，第二双向ac/dc模块50通过控制q13、q14、q15和q16周期性通断可以将直流电转换为高频交流电，假设变压器t形成的高频交流电为上正下负，即l1为正端，选用第二子双向dc/ac模块12为高于变压器t输出频率的高频桥臂，选用第一子双向dc/ac模块11为变压器t的同频率控制桥臂，也就是说，第二子双向dc/ac模块12并联的q8、q10和q12充当boost升压电路开关管，通过第一子双向dc/ac模块11并联的q2、q4和q6控制电机绕组(等效电感)充电，当并联的q2、q4和q6以及并联的q8、q10和q12导通时，第一电机和第二电机的绕组充当储能电感进行储能，能量流向如图11所示，当并联的q8、q10和q12断开，且并联的q2、q4和q6以及并联的q7、q9和q11导通时，并联的q7、q9和q11起到续流的作用，从而并联的q7、q9和q11、第四电容c4和并联的q2、q4和q6可以形成回路以对动力电池70输出直流电，能量流向如图12所示，从而实现对动力电池70的充电，当t形成的高频交流电为上负下正，即l1为负端时，工作过程与为正时模式相似，依然可以实现将变压器t输出的交流电转换为直流电，不再进行赘述和示意。
70.当电动车辆处于静止状态且需要对动力电池70进行充电时，第一开关模块20和第二开关模块40均闭合，动力电池70通过第一开关模块20向第一子双向dc/ac模块11和第二子双向dc/ac模块12输出直流电，输入的直流电经等效的pfc电路作用后，可以将直流电转换为高频交流电，转换的高频交流电通过变换器t无线传至第二双向ac/dc模块50，通过控制q13、q14、q15和q16周期性通断重新将高频交流电转换为直流电，并经pfc模块60重新转换为交流市电为交流负载提供电源，从而实现动力电池70的对外放电。
71.当第一开关模块20闭合，第二开关模块40断开时，通过周期性控制第一子双向dc/ac模块11中的q1、q2、q3、q4、q5和q6，可以将动力电池70传输的直流电转换为三相交流电，
并输出至第一电机中的绕组，从而实现对第一电机的控制，同理，通过周期性控制第二子双向dc/ac模块12中的q7、q8、q9、q4、q10和q11，可以将动力电池70传输的直流电转换为三相交流电，并输出至第二电机中的绕组，从而实现对第二电机的控制。
72.由此，通过复用第一子双向dc/ac模块的桥臂、第一电机的绕组、第二子双向dc/ac模块的桥臂以及第二电机的绕组，可以实现无桥pfc电路功能，并通过控制第一开关模块和第二开关模块的通断，最终实现动力电池的充放电以及对电机的控制。
73.在一些实施例中，如图13所示，第一双向dc/ac模块10包括第三子双向dc/ac模块13，系统还包括第三开关模块80，第三子双向dc/ac模块13中的第一桥臂(如q21/q22桥臂)的中点通过第三开关模块80与电机的绕组相连，其中，第一桥臂为第三子双向dc/ac模块13中的任意一个桥臂。
74.进一步地，双向谐振模块30的副边的一端与第三子双向dc/ac模块13中除第一桥臂之外的任意一个桥臂(如q19/q20桥臂)的中点相连，双向谐振模块30的副边的另一端通过第二开关模块40与第一桥臂(如q21/q22桥臂)的中点相连。
75.具体来说，如图13所示，以单电机控制为例，第三子双向dc/ac模块13具有三个桥臂，双向谐振模块30依旧为cllc谐振模块，cllc谐振模块中的变压器t原边通过第二电感l2和第二电容c2与第二双向ac/dc模块50相连，假设第三子双向dc/ac模块13中的q21/q22桥臂为第一桥臂，变压器t副边的一端通过第一电感l1与除第一桥臂之外的任意一个桥臂相连，即可以与q19/q20桥臂的中点相连，也可以与q17/q18桥臂的中点相连，变压器t副边的另一端通过第一电容c1和第二开关模块40与第一桥臂的中点相连，即与q21/q22桥臂的中点相连，该系统还包括第三开关模块80，q21/q22桥臂的中点通过第三开关模块80与电机的其中一个绕组相连，也就是说，保证被复用的桥臂中其中一个桥臂连接电机处增加一处开关控制，使充电时单电控桥臂之间相互独立，以满足充电时ac/dc整流功能。
76.在一些实施例中，当交流电源给动力电池充电或者动力电池给交流负载供电时，第一开关模块和第二开关模块处于闭合状态，第三开关模块处于断开状态；当动力电池给电机供电时，第一开关模块和第三开关模块均处于闭合状态，第二开关模块处于断开状态。
77.具体来说，通过控制第一开关模块、第二开关模块以及第三开关管的通断可以实现电动汽车高压系统的不同功能，当第一开关模块和第二开关模块处于闭合状态，第三开关模块处于断开状态时，可以通过交流电源给动力电池充电或者根据动力电池储存的电能为交流负载供电，而当第一开关模块和第三开关模块均处于闭合状态，第二开关模块处于断开状态时，交流电源与动力电池断开连接，动力电池仅可以为电机提供电源。需要说明的是，电动汽车处于静止状态时才对动力电池进行充电或是通过动力电池对外放电，电动汽车处于驶状态下通过控制动力电池为整车电机提供交变电能。
78.进一步的，作为一个具体示例，图14为根据本实用新型第七个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图，其中，假设第二双向ac/dc模块50具有两个桥臂，分别为q13/q14桥臂和q15/q16桥臂，变压器t副边的一端与q19/q20桥臂的中点相连，变压器t副边的另一端与q21/q22桥臂的中点相连，则q19/q20桥臂和q21/q22桥臂可以等效于双向dc/ac模块，第三电容c3并联在第二双向ac/dc模块50和pfc模块60之间，第四电容c4并联在第三子双向dc/ac模块13和第一开关模块20之间。
79.当电动车辆处于静止状态且需要对动力电池70进行充电时，第一开关模块20和第
二开关模块40均闭合，第三开关模块80断开，交流接口输入的交流电源经pfc模块60可以转换为直流电，第二双向ac/dc模块50通过控制q13、q14、q15和q16周期性通断可以将直流电转换为高频交流电，转换的高频交流电通过变换器t无线传至由q19/q20桥臂和q21/q22桥臂，通过控制q19、q20、q21和q22周期性通断可以将高频交流电重新转换为直流电，相当于经过ac/dc整流，将产生的直流电输出至动力电池70，从而实现对动力电池70的充电。
80.当电动车辆处于静止状态且需要对动力电池70进行充电时，第一开关模块20和第二开关模块40均闭合，第三开关模块80断开，动力电池70通过第一开关模块20向由q19/q20桥臂和q21/q22桥臂形成的双向dc/ac模块传输直流电，通过控制q19、q20、q21和q22周期性通断将直流电转换为高频交流电，转换的高频交流电通过变换器t无线传至第二双向ac/dc模块50，通过控制q13、q14、q15和q16周期性通断重新将高频交流电转换为直流电，并经pfc模块60重新转换为交流市电为交流负载提供电源，从而实现动力电池70的对外放电。
81.当第一开关模块20和第三开关模块80均处于闭合状态，第二开关模块40处于断开状态时，通过周期性控制第三子双向dc/ac模块13中的q17、q18、q19、q20、q21和q22，可以将动力电池70传输的直流电转换为三相交流电，并输出至第一电机中的绕组，从而实现对电机的控制。
82.由此，通过复用第三子双向dc/ac模块，可以进行双向dc/ac整流，并通过控制第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块的通断，最终实现动力电池的充放电以及对电机的控制。
83.在一些实施例中，如图15所示，双向谐振模块30的副边的一端与第一桥臂(如q21/q22桥臂)的中点相连，双向谐振模块30的副边的另一端通过第二开关模块40与电机的绕组中点相连。
84.具体来说，如图15所示，继续以第三子双向dc/ac模块13和双向谐振模块30为cllc谐振模块为例进行说明，第三子双向dc/ac模块13的直流端均通过第一开关模块20与动力电池70相连，假设第三子双向dc/ac模块13中的q21/q22桥臂为第一桥臂，第一桥臂(q21/q22桥臂)的中点通过第三开关模块80与电机的其中一个绕组相连，第三子双向dc/ac模块13的另外两个桥臂分别与电机的其它两个绕组相连，cllc谐振模块中的变压器t原边通过第二电感l2和第二电容c2与第二双向ac/dc模块50相连，变压器t副边的一端通过第一电感l1与第一桥臂的中点相连，即与q21/q22桥臂的中点相连，变压器t副边的另一端通过第一电容和第二开关模块40与电机的绕组中点相连。
85.当第二开关模块40闭合，第三开关模块80断开时，利用第三子双向dc/ac模块13中的非第一桥臂为pfc(boost电路变形)高频桥臂，即利用q17/q18桥臂或q19/q20桥臂为pfc高频桥臂，利用第一桥臂(q21/q22桥臂)为同频控制桥臂，从而形成无桥pfc电路。
86.进一步的，作为一个具体示例，图16为根据本实用新型第九个实施例的电动汽车的高压系统的结构示意图，其中，假设第二双向ac/dc模块50具有两个桥臂，分别为q13/q14桥臂和q15/q16桥臂，变压器t副边的一端与q21/q22桥臂的中点相连，变压器t副边的另一端与电机绕组的中点相连，从而根据电机的绕组以及桥臂可以实现无桥pfc的功能，第三电容c3并联在第二双向ac/dc模块50和pfc模块60之间，第四电容c4并联在第三子双向dc/ac模块13和第一开关模块20之间。
87.当电动车辆处于静止状态且需要对动力电池70进行充电时，第一开关模块20和第
二开关模块40均闭合，第三开关模块80断开，交流接口输入的交流电源经pfc模块60可以转换为直流电，第二双向ac/dc模块50通过控制q13、q14、q15和q16周期性通断可以将直流电转换为高频交流电，转换的高频交流电通过变换器t无线传至由q21/q22桥臂、q17/q18桥臂、q19/q20桥臂以及电机绕组形成的无桥pfc电路，高频交流电经pfc整流后将产生的直流电输出至动力电池70，从而实现对动力电池70的充电。
88.当电动车辆处于静止状态且需要对动力电池70进行充电时，第一开关模块20和第二开关模块40均闭合，第三开关模块80断开，动力电池70通过第一开关模块20向第三子双向dc/ac模块13传输直流电，输入的直流电经等效的pfc电路作用后，可以将直流电转换为高频交流电，转换的高频交流电通过变换器t无线传至第二双向ac/dc模块50，通过控制q13、q14、q15和q16周期性通断重新将高频交流电转换为直流电，并经pfc模块60重新转换为交流市电为交流负载提供电源，从而实现动力电池70的对外放电。
89.当第一开关模块20和第三开关模块80均处于闭合状态，第二开关模块40处于断开状态时，通过周期性控制第三子双向dc/ac模块13中的q17、q18、q19、q20、q21和q22，可以将动力电池70传输的直流电转换为三相交流电，并输出至第一电机中的绕组，从而实现对电机的控制。
90.由此，通过复用第三子双向dc/ac模块以及电机绕组，可以形成无桥pfc电路，并通过控制第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块的通断，最终实现动力电池的充放电以及对电机的控制。
91.在一些实施例中，如图17所示，上述的电动汽车的高压系统还包括：双向dc/dc模块90，双向dc/dc模块90连接在第一开关模块20与第一双向dc/ac模块10的直流端之间。
92.可选的，双向dc/dc模块90为交错并联型双向升压dc/dc模块。
93.具体来说，电动汽车的高压系统可以增加双向dc/dc模块90，双向dc/dc模块90连接在第一开关模块20与第一双向dc/ac模块10的直流端之间，双向dc/dc模块90为交错并联型双向升压dc/dc模块，交错并联型双向升压dc/dc模块包括：q23/q24桥臂、q25/q26桥臂、第三电感l3和第四电感l4，其中，第三电感l3一端与第四电感l4一端相连且具有第一节点，第一节点与第一开关模块20相连，第三电感l3另一端与q23/q24桥臂的中点相连，第四电感l4另一端与q25/q26桥臂的中点相连。
94.由此，通过复用双向dc/dc模块90，在充电时，双向dc/dc模块90工作在降压模式，经第一双向dc/ac模块90交流转直流后，双向dc/dc模块90可以实现二级电压变换，从而使输出电压范围更宽，使得使用电压变得更加灵活；在对放电时，双向dc/dc模块90工作在降压模式，工作在升压模式，若对电机进行供电，则双向dc/dc模块90可将动力电池70的电压升至电机工作的需求直流电压，在经第一双向dc/ac模块将升压后的直流电转换成电机需求三相交流电，双向dc/dc模块90在动力电池70电压较低时进行升压(一般整车有动力输出需求时)，升高至电机工作在高效区电压范围内(一般＞650v)。
95.需要说明的是，带有双向dc/dc模块电动汽车的高压系统的具体实施例如图18-21所示，除双向dc/dc模块之外，图18-21中的各元器件的功能与未带双向dc/dc模块电动汽车的高压系统的功能一致，此处不再赘述。
96.在一些实施例中，如图22所示，pfc模块60包括第二桥臂(q27/q28桥臂)、第三桥臂(q29/q30桥臂)、第四桥臂(q31/q32桥臂)、第五桥臂(q33/q34桥臂)、第一pfc电感lm1、第二
pfc电感lm2、第三pfc电感lm3、第一开关k1以及第二开关k2，其中，第二桥臂(q27/q28桥臂)的中点通过第一pfc电感lm1与第一交流接口l01相连，第三桥臂(q29/q30桥臂)的中点通过第二pfc电感lm2与第二交流接口l02相连，第四桥臂(q31/q32桥臂)的中点通过第三pfc电感lm3与第三交流接口l03相连，第五桥臂(q33/q34桥臂)的中点与第四交流接口l04相连，第一开关k1的一端连接在第一pfc电感lm1与第一交流接口l01之间，第一开关k1的另一端连接在第二pfc电感lm2与第二交流接口l02之间，第二开关k2的一端连接在第二pfc电感lm2与第二交流接口l02之间，第二开关k2的另一端连接在第三pfc电感lm3与第三交流接口lm03之间。
97.进一步地，当交流接口连接三相交流电源或三相交流负载时，第一开关和第二开关均处于断开状态；当交流接口连接单相交流电源或单相交流负载时，第一开关和第二开关均处于闭合状态。
98.具体来说，pfc模块60既支持三相交流电的输入输出也支持单相交流电的输入输出，具体根据检测到的接入电流进行控制，当检测到接入三相交流电时，控制第一开关k1和第二开关k2断开，三相交流电接入l01、l02、l03和l04；当检测到接入单相交流电时，控制第一开关k1和第二开关k2闭合，单相交流电接入l01和l04，需要说明的是，三相pfc交错并联控制电路可以有效减小输入电流的纹波。由此，根据检测到的接入电流，通过控制第一开关k1和第二开关k2的通断，可以实现三相交流电和单相交流电的切换。
99.综上所述，根据本实用新型实施例的电动汽车的高压系统，第一双向dc/ac模块的直流端通过第一开关模块与动力电池相连，第一双向dc/ac模块的交流端与电机的绕组相连；双向谐振模块的副边通过第二开关模块与第一双向dc/ac模块或电机的绕组相连；第二双向ac/dc模块的交流端与双向谐振模块的原边相连；pfc模块的直流端与第二双向ac/dc模块的直流端相连，pfc模块的交流端与交流接口相连，交流接口与交流电源或交流负载相连。由此，通过复用整车零部件电路结构可以整合整车资源，促进硬件产品集成化，减少硬件电路的成本和重量，从而达到降低整车成本以及实现整车轻量化的目标。
100.图23为根据本实用新型一个实施例的电动汽车的结构示意图，参考图23所示，该电动汽车1000包括上述的电动汽车的高压系统100。
101.根据本实用新型实施例的电动汽车，通过上述的电动汽车的高压系统，通过复用整车零部件电路结构可以整合整车资源，促进硬件产品集成化，减少硬件电路的成本和重量，从而达到降低整车成本以及实现整车轻量化的目标。
102.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。
103.应当理解，本实用新型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。
104.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实用新型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。
105.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
106.在本实用新型中，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，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。
107.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。