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。

图1是根据本申请实施例的车辆供电系统的结构示意图。

如图1所示，该车辆供电系统100可包括：多个电池组110和多个电压控制模块120。其中，每个电池组110可包括串联的多个单体电芯。每个电压控制模块120与每个电池组110一一对应连接，其中，每个电压控制模块120的输入端与其对应的电池组110的输出端连接，每个电压控制模块120可将与其对应连接的电池组110的输出电压转化成第一目标电压，其中，每个电压控制模块120的输入端与其对应的电池组110的输出端连接，每个电压控制模块120的输出端可按照预设需求并联连接输出第二目标电压。

作为一种示例，上述电压控制模块实现的是将电池组输出的高电压转换为低电压，以实现对整车低压系统供电的目的。比如，上述第二目标电压可为低电压，例如，可将多个电压控制模块的输出端按照预设需求并联连接至整车低压系统的输入端，以将上述第二目标电压输出到整车低压系统，以实现通过高压动力电池基于电压控制模块即可对整车低压系统的供电，无需在车辆中配置低压供电电池。

在本申请的实施例中，多个电池组110所组成的动力电池可为高压动力电池。本申请通过将高压动力电池分成多个电池组，并为每个电池组串联一个电压控制模块120，由该电压控制模块将与其串联连接的电池组110的输出电压转化成低电压，并将所有电压控制模块120的输出端并联连接到整车低压系统进行供电。其中，图1中111可为动力电池的输出正极，112为动力电池的输出负极；121可为所有电压控制模块120的输出正极，122为所有电压控制模块的输出负极。由此，通过采用多组电压控制模块并联输出的方式，可以有效提升电压控制模块的输出功率，满足多种负载功率需求。

值得注意的是，本申请可以将所有电压控制模块的输出端都并联连接至整车低压系统的输入端。或者，上述多个电压控制模块的输出端可按照预设需求进行选择并联的数量，例如，将需要并联的电压控制模块输出端并联连接至整车低压系统的输入端。

需要理解的是，高压动力电池作为新能源汽车电压控制模块的动力来源。在新能源汽车OFF(关闭)档以及车辆休眠的情况下，合理使用动力电池储存的能量可以增大新能源汽车动力电池的利用率，在不增加成本及减轻重量的基础上，使动力电池同时兼顾低压启动电池功能。

在本申请的一个实施例中，如图2所示，每个电压控制模块200可包括：电芯采样单元201和高低压转换单元202。其中，电芯采样单元201与多个单体电芯109分别进行连接。高低压转换单元202的输入端与其对应的电池组110的输出端连接。

具体地，电芯采样单元201可用于对多个单体电芯109分别进行电压采样；高低压转换单元202可用于将与其对应连接的电池组110的输出电压转化成第一目标电压。

也就是说，多个单体电芯109串联作为电压控制模块200的输入，电压控制模块200中的电芯采样单元201对多个单体电芯109分别进行电压采样，电压控制模块200中的高低压转换单元202的输入端与其对应的电池组的输出端连接，将与其对应连接的电池组的输出电压转化成低电压。之后，所有电压控制模块的输出端并联连接至整车低压系统的输入端，可满足整车低压用电需求。

需要说明的是，在本申请实施例中，可根据电芯采样单元的采样能力确定单个电压控制模块的输入电压等级，可以避免电芯采样单元的采样接口浪费，节约成本。例如，电芯采样单元有8个接口可提供单体电芯采样，则可设置8个单体电芯共用一个低电压供电系统，避免接口浪费。但在实际应用中，考虑到高低压转换单元的成本，会均衡考虑电芯采样单元的采样能力和高低压转换单元的成本以及转换损耗功率。

需要理解的是，在图1中，动力电池输出正极111和动力电池输出负极112之间的连线，可代表高压动力线束，其他线路为低压供电线束。若电压控制模块直接从动力电池内部取电，通过高低压转换单元转换为低压电(比如，500V～12V)，但是高低压转换单元直接将动力电池电压高电压转换为低电压，导致其输入母线电压(500V)超过B级安全电压的最低值，不在安全电压范围之内。在本申请实施例中，电压控制模块虽然在动力电池内部取电，但是，电压控制模块根据需求设置若干个单体电芯共用一个电芯采样单元和高低压转换单元，电芯采样单元用于对若干个单体电芯分别进行电压采样，高低压转换单元的输入端与对应的多个单体电芯串联组成的电池组的输出端连接，并将与其该电池组的输出电压转化成低电压，可以保证每一个单独的高低压转换单元输入电压均在B级安全电压以下，比如，在直流电环境下，高低压转换单元的输入电压控制在60V以下；又如，在交流电环境下，高低压转换单元的输入电压控制在30V以下，以保证高低压转换单元的用电安全。其中，B级电压通常指最大工作电压大于30Vac小于或等于1000Vac，或大于60Vdc小于或等于1500Vdc。

举例而言，假设要实现500V～12V的高低压转换，即需输出12V的低压，150A的电流，本申请可直接从单体电芯中取电，并设置每个电池组中的多个单体电芯共用一个电芯采样单元与60V～12V的高低压转换单元，并联多个60V～12V的高低压转换单元，使得所有单体电芯输出的总电压为12V，总电流为150A。由此，每一单体电芯均输出30～50V的电压给高低压转换单元，则输入母线电压在30～50V之间，使得所有的动力传输线均为B级以下安全电压。

需要说明的是，电芯采样单元能够实时监测电芯电压并提供给高低压转换单元，由该高低压转换单元进行隔离式降压及稳压处理，并采取所有低电压供电系统并联方式来满足负载功率需求，同时，将所有电芯作为电压控制模块输入，在实现高低压转换单元隔离的前提下，可以避免造成电芯一致性差异。

在本申请的一个可能实现方式的示例中，高低压转换单元202可以是隔离式转换单元。其中，在本申请实施例中，如图3所示，隔离式转换单元可包括：变压器310、第一功率开关管320和第二功率开关管330。其中，第一功率开关管320串联在变压器310的输入端和与隔离式转换单元对应连接的电池组的输出端之间，第二功率开关管330串联在变压器310的输出端和整车低压系统的输入端之间。需要说明的是，该电压控制模块可实现电压采样、高低压转换等。其中，变压器可为隔离式变压器，由该变压器组成的高低压转换单元即为隔离式转换单元。可选地，当变压器隔离式变压器时，可以实现高低压系统隔离的功能。可以理解，上述变压器还可以是非隔离式变压器，由该非隔离式变压器组成的高低压转换单元即为非隔离式转换单元。

作为一种示例，第一功率开关管320和第二功率开关管330可以是但不限于金属-氧化物半导体场效应晶体管(英文全称：Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，英文简称：MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(英文全称：Insulated GateBipolar Transistor，英文简称：IGBT)、晶闸管、接触器等开关元器件。

为了优化布置空间，在本申请实施例中，高低压转换单元中变压器的电压检测电路可使用电芯采样单元中的采样电路进行代替，将电芯采样单元中针对电池内部单体电芯的采样电路与高低压转换单元集成，将电芯采样单元与高低压转换单元集成后整体设置在电池包内部，从而可优化布置空间。

为了更好地维持电压正常输出，在本申请实施例中，可对电压控制模块进行控制。作为一种示例，如图2所示，每个电压控制模块200还可包括：控制单元203。

其中，控制单元203，控制单元203分别与电芯采样单元201和高低压转换单元202连接，控制单元203用于对电芯采样单元201和高低压转换单元202进行控制。

也就是说，为了便于节省整个布置空间，每个电压控制模块中的电芯采样单元和高低压转换单元可共用一个控制单元，比如，MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，可省去多个AD(模拟-数字)转换、晶振、复位、供电、滤波等低压控制及供电电路。

作为另一种示例，车辆供电系统还可包括：控制模块。其中，控制模块分别与每个电压控制模块中的电芯采样单元和高低压转换单元连接，控制模块用于分别对每个电压控制模块中的电芯采样单元和高低压转换单元进行控制。

也就是说，在控制模块的处理能力可满足对多个电压控制模块中的电芯采样单元和高低压转换单元进行控制的情况下，多个电压控制模块中的电芯采样单元和高低压转换单元连接，可共用一个控制模块进行控制，便于节省整个布置空间。

在本申请实施例中，通过控制第一功率开关管和第二功率开关管的运行来维持电压正常输出，并且，由于新能源供电系统电压平台较低，无需采用较高功率及耐压等级产品，散热量较少，根据功率开关管的耐压及耐流特性，在通过较低级别电压及电流情况下，功率开关管的开通、关断损耗较小，可以进一步提升系统效率；采用隔离式变压器可以实现高低压隔离，避免动力电池高压系统出现异常时，能够及时对低压系统保护，目前，新能源车辆大多数具有绝缘监测功能，若不采用隔离式变压器产品，很可能影响绝缘监测精度，造成监测结果偏差较大。若新能源车辆发生高压系统漏电情况，可能导致绝缘监测系统未能及时响应做出处理，从而引发触电安全风险。

本申请实施例的车辆供电系统，通过设置多个电池组，每个电池组包括串联的多个单体电芯；多个电压控制模块，每个电压控制模块与每个电池组一一对应连接，每个电压控制模块将与其对应连接的电池组的输出电压转化成第一目标电压，其中，每个电压控制模块的输入端与其对应的电池组的输出端连接，，且每个电压控制模块的输出端并联第二目标电压(比如低电压)，例如，可将多个电压控制模块的输出端按照预设需求并联连接至整车低压系统的输入端。该车辆供电系统在物理结构上，可以省去新能源汽车的低压启动电池和高低压(如500V～12V)直流大功率转换模块，减少了高低压转换损耗，可以很好的解决新能源汽车启动电池亏电的问题，大幅度降低成本，并且将多个高低压转换单元放置于动力电池内部，节省前舱空间，无需单独布置高低压转换单元，免去总成的金属外壳、接插件、高压线束、标识等复杂结构，提升新能源车辆的空间利用率，减轻重量，而且可以确保所有电芯均作为电压控制模块的输入来源，避免造成电芯一致性差异，给车辆使用人员带来了极大的便利及安全，在不超过B级安全电压等级的基础上，并联输出结构可以有效提升输出功率，满足多种负载功率需求。

本申请实施例还提出了一种车辆供电系统的控制方法。需要说明的是，本申请实施例的控制方法可用于上述图1至图3中任一实施例所述的车辆供电系统上。

如图4所示，具体实现过程如下：

步骤401，实时检测电压控制模块的并联输出电压。

步骤402，计算检测到的并联输出电压与第二目标电压之间的第一差值。

在本申请实施例中，对电压控制模块的并联输出电压进行实时检测，并将检测到的并联输出电压与预设的第二目标电压进行相差，并将差值作为第一差值。

步骤403，根据第一差值，对电压控制模块中高低压转换单元中的第一功率开关管和第二功率开关管进行闭环控制，以调节电压控制模块的并联输出电压。

可选地，若第一差值为正值，且差值大于第一阈值，则调节多个电压控制模块中高低压转换单元中的第一功率开关管和第二功率开关管的占空比和/或开关频率，以减小多个电压控制模块的并联输出电压；若第一差值为负值，且差值的绝对值大于第一阈值，则调节多个电压控制模块中高低压转换单元中的第一功率开关管和第二功率开关管的占空比和/或开关频率，以增大多个电压控制模块的并联输出电压。其中，第一阈值为目标电压上下浮动的容错值。

也就是说，当第一差值为正值，并且差值大于第一阈值，则通过调节多个电压控制模块中高低压转换单元中的第一功率开关管和第二功率开关管的占空比和/或开关频率，以减小多个电压控制模块的并联输出电压；当第一差值为正值，且差值小于或等于第一阈值，则不对多个电压控制模块中高低压转换单元中的第一功率开关管和第二功率开关管的占空比和/或开关频率进行调节。

当第一差值为负值，且差值的绝对值大于第一阈值，则通过调节多个电压控制模块中高低压转换单元中的第一功率开关管和第二功率开关管的占空比和/或开关频率，以增大多个电压控制模块的并联输出电压。当第一差值为负值，且差值的绝对值小于或等于第一阈值，则不对多个电压控制模块中高低压转换单元中的第一功率开关管和第二功率开关管的占空比和/或开关频率进行调节。

为了对电池的充放电过程进行保护，可选地，在多个电池组处于充电或放电工况下，实时采集每个电池组中单体电芯的电压；根据每个电池组中单体电芯的电压，计算每个电池组的电压平均值；若每个电池组中单体电芯的电压与每个电池组的电压平均值的差值绝对值大于第二阈值，则判定差值所对应的单体电芯为容量衰减，并对容量衰减的单体电芯进行限功率充放电保护。

也就是说，在多个电池组处于充电或放电工况下，可通过实时采集每个电池组中单体电芯的电压，并根据每个电池组中单体电芯的电压，计算每个电池组的电压平均值(比如，取N节电芯电压的平均值)，接着，将每个电池组中单体电芯的电压与每个电池组的电压平均值进行相差，将差值作为第二差值；若第二差值大于第二阈值，则判定差值所对应的单体电芯为容量衰减，并对容量衰减的单体电芯进行限功率充放电保护。

在本申请的一个实施例中，当多个电池组为整车低压系统提供低压供电时，若所述电芯采样单元单元检测到单体电芯的电压小于第三目标电压，则调节电压小于所述第三目标电压的单体电芯所在电池组对应连接的高低压转换单元，以减小所述电池组的放电输出功率，避免产生单体电芯过放的情况。

也就是说，为了确保电池的充电能够达到均衡效果，避免出现电芯单体过充的情况，在本申请实施例中，电芯采样单元在电池电压采样过程中做电压均衡处理，比如，在动力电池充电过程中，若电芯采样单元检测到动力电池单体电芯电压过高时，能够限制该单体的充电功率，并且能够维持其余电芯正常充电；又如，在动力电池为整车提供低压供电时，若电芯采样单元检测到单体电芯或多个电芯电压过低，可以通过低压控制模块改变该回路开关频率从而将该路放电输出功率降低，避免产生单体电芯过放的情况。

本申请实施例的用于车辆供电系统上的控制方法，通过实时检测电压控制模块的并联输出电压；计算检测到的并联输出电压与第二目标电压之间的第一差值；根据所述第一差值，对电压控制模块中高低压转换单元中的第一功率开关管和第二功率开关管进行闭环控制，以调节电压控制模块的并联输出电压，该方法实时检测多个电压控制模块的并联输出电压，并将该输出电压与目标电压进行比对，根据比对结果对所述多个电压控制模块的并联输出电压进行调节，从而可有效地对多个电压控制模块的并联输出电压进行调节，可以使得每个电压控制模块的输出电压控制在一定范围内，从而可以保证电池组的电芯的放电容量保持一致，避免造成电芯一致性差异。

为了实现上述实施例，本申请还提出一种车辆，该车辆可包括图1至图3实施例所述的车辆供电系统。

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申请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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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。在本申请的描述中，“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。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

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，本申请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。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。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。