CN112224051B - 一种车辆及其能量转换装置与动力系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于电子技术领域，尤其涉及一种车辆及其能量转换装置与动力系统。在本申请中，通过采用包括电机线圈、桥臂变换器和双向桥臂的集驱动和充电功能的能量转换装置，使得该能量转换装置可工作于驱动模式以及交流充电模式，进而实现采用同一系统进行车辆的电机驱动和电池充电，元器件复用程度高，系统集成度高且结构简单，从而降低了系统成本，减小了系统体积，解决了现有的电机驱动与充电系统总体结构复杂、集成度低、体积大且成本高的问题。

Description

一种车辆及其能量转换装置与动力系统

技术领域

本申请属于电子技术领域，尤其涉及一种车辆及其能量转换装置与动力系统。

背景技术

随着电动汽车的发展和快速普及，电动汽车的电机控制和电池充电变得越来越重要。目前，现有的电动汽车的电机驱动和电池充电是独立分开的，即电机驱动电路和电池充电电路是两个独立且不相关的两个电路，电机驱动电路仅用于电机驱动，而不能用于电池充电，同理电池充电电路仅能用于电池充电，而不能用于电机驱动。

然而，虽然上述方法可有效保障车辆的电机驱动和电池充电正常进行，但是由于上述方法中电机驱动电路和电池充电电路彼此独立、且不相关，因此上述方法电路结构复杂、集成度低、体积大且成本高。

综上所述，现有技术存在电机驱动与充电系统总体电路结构复杂、集成度低、体积大且成本高的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种车辆及其能量转换装置与动力系统，旨在解决现有技术存在电机驱动与充电系统总体电路结构复杂、集成度低、体积大且成本高的问题。

本申请是这样实现的，一种能量转换装置，包括电机线圈、桥臂变换器和双向桥臂；

所述桥臂变换器分别与所述电机线圈、所述双向桥臂连接；

所述电机线圈、所述双向桥臂均与外部的充电口连接，所述桥臂变换器以及所述双向桥臂均与外部的电池连接；

所述电机线圈、所述桥臂变换器、所述双向桥臂与外部的充电口形成交流充电电路以对外部的电池充电；

所述电机线圈、所述桥臂变换器与外部的电池形成电机驱动电路。

本申请的另一目的在于提供一种动力系统，其包括上述能量转换装置和控制模块，其中，所述能量转换装置包括：

电机，包括电机线圈；

电机控制模块，包括桥臂变换器，所述桥臂变换器与所述电机线圈的一端连接，所述电机线圈的另一端与外部的充电口连接；以及，

车载充电模块，包括双向桥臂，所述双向桥臂与所述桥臂变换器并联，以形成第一共接端和第二共接端，所述第一共接端与外部的电池一端连接，所述第二共接端与所述电池的另一端连接，所述充电口与所述双向桥臂连接；

所述控制模块用于控制充电口、所述电机线圈、所述桥臂变换器、所述双向桥臂以对电池形成的交流充电电路；以及用于控制所述电机线圈、所述桥臂变换器、电池形成的电机驱动电路；所述交流充电电路和所述驱动电路共用所述电机线圈和所述桥臂变换器。

本申请的另一目的在于提供一种车辆，其包括上述动力系统。

在本申请中，通过采用包括电机线圈、桥臂变换器和双向桥臂的集驱动和充电功能的能量转换装置，使得该能量转换装置可工作于驱动模式以及交流充电模式，进而实现采用同一系统进行车辆的电机驱动和电池充电，元器件复用程度高，系统集成度高且结构简单，从而降低了系统成本，减小了系统体积，解决了现有的电机驱动与充电系统总体结构复杂、集成度低、体积大且成本高的问题。

附图说明

图1是本申请第一实施例所提供的能量转换装置的模块结构示意图；

图2是本申请第一实施例所提供的能量转换装置的电路结构示意图；

图3是本申请第二实施例所提供的能量转换装置的电路结构示意图；

图4是本申请第二实施例所提供的能量转换装置的模块结构示意图；

图5是本申请第三实施例所提供的能量转换装置的模块结构示意图；

图6是本申请第三实施例所提供的能量转换装置的电路结构示意图；

图7是本申请第三实施例所提供的能量转换装置的另一电路结构示意图；

图8是本申请第四实施例所提供的能量转换装置的电路结构示意图；

图9是本申请第五实施例提供的能量转换装置的模块结构示意图；

图10是本申请第五实施例所提供的能量转换装置的电路结构示意图；

图11是本申请第五实施例所提供的能量转换装置的另一电路结构示意图；

图12是本申请第六实施例所提供的能量转换装置的模块结构示意图；

图13是本申请第七实施例所提供的能量转换装置的模块结构示意图；

图14是本申请第七实施例所提供的能量转换装置的电路结构示意图；

图15是本申请第八实施例所提供的能量转换装置的模块结构示意图；

图16是本申请第九实施例所提供的能量转换装置的模块结构示意图；

图17是本申请第九实施例所提供的能量转换装置的电路结构示意图；

图18是本申请第九实施例所提供的能量转换装置的工作时序示意图；

图19是本申请第十实施例所提供的动力系统的模块结构示意图；

图20是本申请第十一实施例所提供的动力系统的模块结构示意图；

图21是本申请第十二实施例所提供的动力系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

以下结合具体附图对本申请的实现进行详细的描述：

图1示出了本申请第一实施例所提供的能量转换装置的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本申请实施例所提供的能量转换装置包括电机线圈11、桥臂变换器12以及双向桥臂13。

其中，桥臂变换器12分别与电机线圈11、双向桥臂13连接；电机线圈11、双向桥臂13均与外部的充电口10连接，桥臂变换器12以及双向桥臂13均与外部的电池200连接。

具体的，电机线圈11、桥臂变换器12、双向桥臂13与外部的充电口10形成交流充电电路以对外部的电池200充电；

电机线圈11、桥臂变换器12与外部的电池200形成电机驱动电路。

具体实施时，当该能量转换装置用于交流充电时，该能量转换装置可通过充电口10与外部的交流电源连接，所述交流电源可以是外部直流电源通过充电口再经过逆变后获得的交流电，也可以是外部交流电源通过充电口输入的交流电，此处不做具体限制。

此外，需要说明的是，具体工作时，该能量转换装置不仅可以工作于上述的驱动模式、交流充电模式，其还可以工作于交流放电模式、驱动放电模式、应急模式等，后续将对该能量转换装置的各种工作模式进行详细说明，此处不再赘述。

另外，在本申请中，本实施例中所描述的“外部的电池”和“外部的充电口”是相对于能量转换装置而言的“外部”，并不是能量转换装置所在车辆的“外部”。

在本实施例中，通过采用包括电机线圈、桥臂变换器和双向桥臂的集驱动和充电功能的能量转换装置，使得该能量转换装置可工作于驱动模式以及交流充电模式，进而实现采用同一系统进行车辆的电机驱动和电池充电，即电机线圈、桥臂变换器和双向桥臂用于交流充电，电机线圈和桥臂变换器用于电机驱动，从而元器件复用程度高，系统集成度高且结构简单，从而降低了系统成本，减小了系统体积，解决了现有的电机驱动与充电系统总体结构复杂、集成度低、体积大且成本高的问题。

进一步地，桥臂变换器12可实现双向换流，当能量转换装置工作于驱动模式，桥臂变换器12作为三相逆变功能，实现电机控制器所起的作用。当能量转换装置工作于交流充电模式，桥臂变换器12起到整流和功率校正的功能。

在相关技术中，实现交流充电需要采用交流充电模块，实现电机驱动需要采用逆变模块，没有任何一个相关技术将这两种功能集成在一个模块中，因而导致电路结构复杂、集成度低、体积大且成本高。本申请创造性地将这两个功能集成在同一电路中，实现了多个元器件的功能复用，功能集成以后，相比交流充电模块、逆变模块相互独立的分体式产品集成度高、结构简单、体积小且成本低。

进一步地，电机线圈11、桥臂变换器12、双向桥臂13实现了功能复用。在电机驱动电路中，电机线圈11作用在于通电后产生感应电动势，桥臂变换器12作用在于实现三相逆变功能；在交流充电电路中，电机线圈11作用在于充当PFC电路中的电感，桥臂变换器12作用在于充当PFC电路中的一组桥臂，双向桥臂13充当PFC电路中的另一组桥臂。

此外，当能量转换装置工作于交流充电模式时，桥臂变换器12采用的三相交错控制工作方式可使得该能量转换装置在充电时，直流侧纹波减小，且充电功率增大。

在将本申请中的能量转换装置用于交流充电性能测试时，发明人提出提高能量转换装置整体感量以提高充电效率的设计构思，发明人通过研究电机结构发现提高电机线圈感量是可行的方式之一。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图2所示，电机线圈11的三相绕组分别包括N个线圈支路，并且每一相绕组中的N个线圈支路的第一端共接后与桥臂变换器12连接，每一相绕组中的N个线圈支路的第二端与其他两相绕组中的N个线圈支路的第二端一一对应连接，以形成N个中性点，充电口10与M个中性点连接；其中，N为大于1的整数，并且优选为4，M为小于N的正整数。

具体的，在图2中，以M的数值为2，N的数值为4为例对本申请的电机线圈11的具体结构进行说明，即四个中性点中有两个中性点与充电口10连接；需要说明的是，本实施例中仅以4为例对电机线圈11的每一相绕组中包括的线圈支路个数进行说明，其并不对具体的线圈支路个数造成限制。

下面将通过具体示例对电机线圈11的三相绕组进行详细说明，详述如下：

具体的，如图2所示，电机线圈11包括U相绕组、V相绕组以及W相绕组，并且U相绕组、V相绕组以及W相绕组均包括N个线圈支路。

进一步地，如图2所示，U相绕组中的N个线圈支路的第一端共接后与桥臂变换器12的第一相桥臂连接，V相绕组中的N个线圈支路的第一端共接后与桥臂变换器12的第二相桥臂连接，W相绕组中的N个线圈支路的第一端共接后与桥臂变换器12的第三相桥臂连接，并且U相绕组、V相绕组以及W相绕组中每一相绕组的N个线圈支路的第二端与其他两相绕组中的N个线圈支路的第二端一一对应连接，以形成N个中性点N1、N2、N3.......N，并且该N个中性点可直接与充电口10连接，也可以通过其他连接电路与充电口10连接，本实施例中以N个中性点中的M个中性点直接与充电口10连接进行示例说明，并且后续将对连接电路进行详细说明，此处不再赘述。

在本实施例中，相比电机线圈的所有的中性点均与充电口连接，本实施例中，将部分的中性点与充电口连接，导致并联的电机线圈减少，电机线圈的等效感量增加，能量转换装置的整体感量增加，从而提升了充电效率。

在另一个实施例中，发明人综合考虑充电功率和充电效率因素，充电功率和电机线圈的过流能力正相关，并联的电机线圈越多，过流能力越强；充电效率和电机线圈的感量大小负相关，并联的电机线圈越少，电机线圈感量越大。本实施例通过采用每相绕组均包括N个线圈支路的电机线圈11，使得该能量转换装置可以通过改变电机线圈11的电感值实现不同功率下的交流充电，进而实现该能量转换装置的充电功率可通过电感值调节的目的。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图3所示，该能量转换装置还包括中性点开关130。其中，该中性点开关130用于控制电机线圈11的N个中性点中的M个中性点与充电口10连接。

具体实施时，中性点开关130可采用N个单刀单掷开关实现，也可以采用多个单刀双掷的开关实现。当中性点开关130采用N个单刀单掷实现时，该N个单刀单掷开关的第一端与电机线圈11的N个中性点一一对应连接，而该N个单刀单掷开关的第二端均与充电口10连接。当中性点开关10采用多个单刀双掷开关实现时，该多个单刀双掷开关的动端均与充电口10连接，而每一个单刀双掷开关的两个不动端则根据需要与电机线圈11中的两个中性点一一对应连接。此外，中性点开关10还可以采用单刀多掷开关实现，该单刀多掷开关的动端与充电口10连接，而单刀多掷开关的各个不动端则根据需要分别与电机线圈11中的中性点一一对应连接。

在本实施例中，通过在能量转换装置中增加中性点开关130，通过中性点开关选择性的通断，使得该中性点开关130将充电口10与电机线圈11的N个中性点中的M个中性点连接起来，进而便于该能量转换装置根据需要将中性点开关130中的开关进行导通或者关断，从而在电机线圈11的三相绕组中选择不同数目的线圈支路，以此实现对充电功率的调节。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图4所示，能量转换装置还包括开关模块14。

其中，开关模块14的一端与充电口10连接，另一端分别与电机线圈11以及双向桥臂13连接，开关模块14用于切换驱动模式和交流充电模式。

在本实施例中，通过在能量转换装置中增加开关模块14，使得该开关模块14可便于能量转换装置在驱动模式以及交流充电模式之间进行切换，有效防止该能量转换装置因无法进行准确的模式切换自身发生故障的弊端发生，提高了能量转换装置的可靠性。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图5所示，充电口10包括交流充电口101；开关模块14包括第一开关单元141。

其中，交流充电口101、第一开关单元141、电机线圈11、桥臂变换器12、双向桥臂13以及电池200形成交流充电电路或者交流放电电路。

在本实施例中，通过采用由交流充电口101构成的充电口10，以及采用由第一开关单元141构成的开关模块14，使得能量转换装置工作在交流充电模式时，可通过第一开关单元141控制交流通路的导通与断开，进而使得交流充电电路在外部电压过高时，不会发生故障，电路可靠性强，稳定性高。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图6所示，第一开关单元141包括第一开关K1和第二开关K2，第一开关K1的一端与交流充电口101连接，另一端与电机线圈11连接，第二开关K2的一端与交流充电口101连接，另一端与双向桥臂13连接，具体的与双向桥臂13的中点连接。

具体的，请再次参考图6，在本实施例中，具体实施时，第一开关K1、第二开关K2均采用单刀单掷开关实现，第一开关K1的第一端和第二开关K2的第一端均与交流充电口101连接，第一开关K1的第二端和电机线圈11的中性点连接，而第二开关K2的第二端与双向桥臂13的中点连接。

具体实施时，当能量转换装置工作于驱动模式时，则第一开关K1、第二开关K2均断开，此时电池200、桥臂变换器12以及电机线圈11形成电机驱动回路；当能量转换装置工作于交流充电模式时，则第一开关K1、第二开关K2均闭合，此时交流充电口101、第一开关K1、第二开关K2、电机线圈11、桥臂变换器12、双向桥臂13以及电池200形成交流充电回路。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图7所示，该能量转换装置还包括第一电容C1，该第一电容C1与双向桥臂13并联。

进一步地，能量转换装置还包括充电端连接组，其一端与交流充电口101连接，另一端与电机线圈11和双向桥臂13连接。

进一步地，能量转换装置还包括能量存储端组，其一端与电池200连接，另一端与双向模块DC模块15连接。

具体的，如图7所示，第一电容C1与桥臂变换器12以及双向桥臂13并联。该第一电容C1也实现了功能复用，该能量转换装置的交流充电电路和电机驱动电路均共用了第一电容C1，具体为电机线圈11、桥臂变换器12、双向桥臂13和第一电容C1与外部的充电口形成交流充电电路以对外部的电池充电；电机线圈11、所述桥臂变换器12和第一电容C1与外部的电池形成电机驱动电路，第一电容的复用可以减小交流充电时电网侧谐波电流所产生的噪声，以及对电网造成的污染，提高电网供电质量，并且在驱动时吸收由逆变产生的高频开关频率及高次谐波，提升逆变升压后的储能性能，保证桥臂变换器器有稳定的纯净的直流母线电压，元器件复用程度高，能量转换装置集成度高且结构简单，从而降低了能量转换装置成本，减小了能量转换装置体积。

具体工作时，当该能量转换装置工作于交流充电模式时，第一电容C1在电池200的交流充电过程中，除了对桥臂变换器12和双向桥臂13输出的电压进行滤波外，并可根据桥臂变换器12和双向桥臂13输出的电压进行储能，以完成电池200的交流充电。

在本实施例中，通过在能量转换装置中设置第一电容C1，使得该第一电容C1在对桥臂变换器12和双向桥臂13输出的电压进行滤波外，同时可根据桥臂变换器12和双向桥臂13输出的电压进行储能，以完成电池200的直流充电或交流充电，以此保证能量转换装置的正常充电功能外，还可保障其他杂波不会对充电过程进行干扰；此外，第一电容C1在能量转换装置工作于电机驱动模式时，可以充当电机控制器电容使用，如此则使得该电容C1即可以作为PFC电容使用，也可以充当电机控制器电容复用，提高了能量转换装置中电子元件的利用率的同时简化了能量转换装置的结构。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图8所示，开关模块还包括第二开关单元142，第二开关单元142的一端与电池200连接，另一端分别与桥臂变换器12以及双向桥臂13连接。

在本实施例中，通过在开关模块中增设第二开关单元142，并且使得电池200通过该第二开关单元142与桥臂变换器12以及双向桥臂13连接，进而使得该能量转换装置在前端电路发生故障(例如开关模块14、电机线圈11、桥臂变换器12以及双向桥臂13任一个发生故障)时，可通过控制第二开关单元142的方式避免电池200受损，提高了电池200的使用寿命。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图9所示，第二开关单元142包括开关K3和开关K4。其中，开关K3的第一端和电池200的正极连接，开关K4的第一端和电池200的负极连接，而开关K3的第二端与桥臂变换器12的正端以及双向桥臂13的正端连接，开关K4的第二端与桥臂变换器12的负端以及双向桥臂13的负端连接。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图12所示，该能量转换装置还包括双向DC模块15，开关模块14还包括第三开关单元143，双向DC模块15包括第一直流端和第二直流端，该第一直流端与双向桥臂13连接，第二直流端与第三开关单元143的一端连接，第三开关单元143的另一端与电池200连接。

在本实施例中，通过在开关模块14中增设第三开关单元143，并且在能量转换装置中增加双向DC模块15，使得该双向DC模块15和第三开关单元143与能量转换装置中的充电口10、电机线圈11以及双向DC模块15形成另外的交流充电电路，丰富了能量转换装置的交流充电模式，进而使得能量转换装置的充电过程可多方案冗余，从而提高了能量转换装置在交流充电过程中的安全性。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图14所示，第三开关单元143包括开关K5和开关K6。其中，开关K5的第一端和电池200的正极连接，开关K6的第一端和电池200的负极连接，而开关K5的第二端与双向DC模块15的第二直流端连接，开关K6的第二端与双向DC模块15的第二直流端连接。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图12所示，双向DC模块15还包括第三直流端，该第三直流端与蓄电池或车载放电口连接。

在本实施例中，通过采用包括第三直流端的双向DC模块15，使得该双向DC模块15可通过第三直流端与蓄电池和车载放电口连接，进而使得该能量转换装置可采用蓄电池提供的能量进行电机驱动，或者采用车载放电口向外部设备进行供电，从而丰富了该能量转换装置的工作模式，提高了该能量转换装置的适用范围。

此外，在本申请实施例中，通过该双向DC模块15既可以给电池充电，也可以给蓄电池充电，还可以向车内负载放电，应急驱动等，即在能量转换装置的不同工作模式下复用该双向DC模块15，无需在不同工作模式时增加不同的电路，降低了能量转换装置的复杂性和成本。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图13所示，双向DC模块15包括第一变换器151、第二变换器152、第三变换器153以及变压单元154。其中，变压单元154的原边、第一副边、第二副边分别与第一变换器151、第二变换器152、第三变换器153连接，即变压单元154的原边与第一变换器151连接，变压单元151的第一副边与第二变换器152连接，变压单元154的第二副边与第三变换器153连接，并且第一变换器151与双向桥臂13并联，第二变换器152与电池200并联，第三变换器153与蓄电池或车载放电口并联。

在本实施例中，通过采用包括第一变换器151、第二变换器152、第三变换器153以及变压单元154的双向DC模块15，使得该能量转换装置在工作时，可通过充电口10、电机线圈11、桥臂变换器12、双向桥臂13、第一变换器151、变压单元154、第二变换器152、第三开关单元143以及电池200组成另一交流或直流充电电路，以实现另一种交流或直流充电；而充电口10、电机线圈11、桥臂变换器12、双向桥臂13、第一变换器151、变压单元154、第三变换器153以及蓄电池或车载放电口组成蓄电池充电电路或者车载放电口电路，进而使得另一条交流充电电路与蓄电池充电电路后者车载放电口电路在工作时，彼此之间不会发生相互干扰，提高了电路可靠性。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图13所示，第三变换器153包括第一子变换器153a和第二子变换器153b，第一子变换器153a和第二子变换器153b均与变压单元154的第二副边连接。

具体的，第三变换器153的工作方式包括第一子变换器153a和第二子变换器153b同时工作的第一状态，以及第一子变换器153a和第二子变换器153b切换工作的第二状态。即，当第三变换器153工作时，其内部的第一子变换器153a可以单独充当变换器使用，或者第二子变换器153b单独充当变换器使用，或者第一子变换器153a和第二子变换器153b同时工作，以完成第三变换器153的变换器作用。

在本实施例中，将第三变换器153采用第一子变换器153a和第二子变换器153b实现，使得当能量转换装置工作时，使得第一子变换器153a和第二子变换器153b任一个均可完成第三变换器153的功能，进而使得第一子变换器153a和第二子变换器153b任一个发生故障时，能量转换装置均不受影响；此外，第一子变换器153a和第二子变换器153b同时完成第三变换器153的功能时，可增强第三变换器153的整流能力。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图14所示，第一变换器151包括开关单元Q3、Q4、Q5以及Q6、电感L2以及电容C2。其中，开关单元Q3、Q4、Q5以及Q6形成全桥整流电路，并且开关单元Q3的输入端和开关单元Q5的输入端共接形成双向DC模块15的第一直流端，开关单元Q4的输出端和开关单元Q6的输出端共接形成双向DC模块15的第一直流端；开关单元Q3的输出端和开关单元Q4的输入端以及电容C2的第一端连接，电容C2的第二端和变压单元154的原边连接，开关单元Q5的输出端和开关单元Q6的输入端以及电感L2的第一端连接，电感L2的第二端与变压单元154的原边连接。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图14所示，第二变换器152包括包括开关单元Q7、Q8、Q9以及Q10、电感L3以及电容C3。其中，开关单元Q7、Q8、Q9以及Q10形成全桥整流电路，并且开关单元Q7的输入端和开关单元Q9的输入端共接形成双向DC模块15的第二直流端，开关单元Q8的输出端和开关单元Q10的输出端共接形成双向DC模块15的第二直流端；开关单元Q7的输出端和开关单元Q8的输入端以及电容C3的第一端连接，电容C3的第二端和变压单元154的第一副边边连接，开关单元Q9的输出端和开关单元Q10的输入端以及电感L3的第一端连接，电感L3的第二端与变压单元154的第一副边连接。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图14所示，第一子变压器153a包括开关单元Q11和Q12，第二子变压器153b包括开关单元Q13和Q14。其中，开关单元Q11、Q12、Q13以及Q14的输入端均与变压单元154的第二副边连接，而开关单元Q11、Q12、Q13以及Q14的输出端共接于地。

需要说明的是，在本申请实施例中，双向DC模块15中包括的多个开关单元可采用并联有二极管、且能执行开关动作的器件实现，例如功率三极管、金属-氧化层半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)等开关器件。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图14所示，变压单元154包括变压器T1，该变压器T1的原边为变压单元154的原边，该变压器T1的第一副边为变压单元154的第一副边，该变压器T1的第二副边为变压单元154的第二副边，并且该第二副边构成了双向DC模块15的第三直流端。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图10或图14所示，能量转换装置还包括电压电感L1，该电感L1一端与充电口10连接，另一端与电机线圈11连接。

具体的，作为本申请一种实施例，如图10或图14所示，电感L1的第一端与开关K1的第二端连接，该电感L1的第二端与电机线圈11的三相绕组的中性点连接。

具体的，在交流充电模式下，充电口10、电感L1、电机线圈11、桥臂变换器12、双向桥臂13以对电池200形成交流充电电路。

在本实施例中，能量转换装置工作在交流充电模式时，电感L1与双向桥臂13配合作用，以将充电口10接收的交流电转换为目标电压后向电池200进行交流充电，即在电池200的充电过程中，当需要输出理想的电压以向电池200充电时，可通过电感L1和双向桥臂13的共同作用，对充电过程中的输出电压进行调节，以保证该能量转换装置的电压转换功能。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图16所示，双向DC模块15包括第一DC/DC变换电路155和第二DC/DC变换电路156。

其中，第一DC/DC变换电路155一端与双向桥臂13连接，另一端与第三开关单元143连接；

第二DC/DC变换电路156一端与双向桥臂13连接，另一端和蓄电池连接。

在本实施例中，通过采用包括第一DC/DC变换电路155和第二DC/DC变换电路156的双向DC模块15，使得该双向DC模块15可通过第一DC/DC变换电路155与电池200连接，而通过第二DC/DC变换电路156和蓄电池连接，进而使得该能量转换装置可采用蓄电池提供的能量进行电机驱动，同时可以向电池完成充电，丰富了该能量转换装置的工作模式，提高了该能量转换装置的适用范围。

进一步地，具体实施时，如图17所示，第一DC/DC变换电路155包括开关管Q3至开关管Q10、电感L2与电感L3、电容C2与电容C3以及变压器T1，而开关管Q3至开关管Q10、电感L2与电感L3以及电容C2与电容C3之间的连接关系与图14或图15所示的第一变换器151和第二变换器152的连接关系相同，因此可参考图14或图15的相关描述，此处不再赘述，而变压器T1与其他器件的连接关系可参考图14或图15的具体图示，此处同样不再赘述。

此外，第二DC/DC变换电路156包括开关管Q31、开关管Q41、开关管Q51、开关管Q61、开关管Q11、开关管Q12、开关管Q13、开关管Q14、电感L21、电容C21以及变压器T2，并且开关管Q31、开关管Q41、开关管Q51、开关管Q61、开关管Q11、开关管Q12、开关管Q13、开关管Q14、电感L21、电容C21以及变压器T2之间的连接关系，可参考图17的具体图示，此处不再赘述。

在本申请中，通过图15或图17所示出的双向DC模块15，使得能量转换装置因动力电池200严重馈电或者动力电池200出现故障而不能正常输出电流时，可以通过断开第二开关单元142和第三开关单元143的方式，使得蓄电池通过双向DC模块15、桥臂变换器12向电机供电，从而驱动电机，实现应急驱动。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图15或图17所示，该能量转换装置还包括开关K7与电阻R1，该开关K7与电阻R1组成预充电模块，以在能量转换装置工作时，对开关K4和开关K6进行预充电，以防止开关K4和开关K6发生故障，进而降低了能量转换装置的故障率。

具体的，如图15或图17所示，该开关K7的第一端与开关K4的第二端连接，开关K7的第二端与开关K6的第二端以及电阻R1的第一端连接，电阻R1的第二端与开关K4的第一端、开关K6的第一端以及电池200的正极连接。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图10、图11、图14、图15或图17所示，能量转换装置中的桥臂变换器12包括串联连接的第一功率开关单元1和第二功率开关单元2、串联连接的第三功率开关单元3和第四功率开关单元4、以及串联连接的第五功率开关单元5和第六功率开关单元6形成的三相桥臂。

具体的，第一功率开关单元1的第一端和第三功率开关单元3的第一端以及第五功率开关单元5的第一端共接形成桥臂变换器12的正端，桥臂变换器12的正端与双向桥臂13的正端连接；

第二功率开关单元2的第二端与第四功率开关单元4的第二端以及第六功率开关单元6的第二端共接形成桥臂变换器12的负端，桥臂变换器12的负端与双向桥臂13的负端连接；

第一功率开关单元1的第二端与第二功率开关单元2的第一端的连接点与电机线圈11的第一相线圈连接，第三功率开关单元3的第二端与第四功率开关单元4的第一端的连接点与电机线圈11的第二相线圈连接，第五功率开关单元5的第二端与第六功率开关单元6的第一端的连接点与电机线圈11的第三相线圈连接。

需要说明的是，在本申请实施例中，桥臂变换器12中的多个功率开关单元可采用并联有二极管、且能执行开关动作的器件实现，例如功率三极管、金属-氧化层半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)等开关器件。

进一步地，当桥臂变换器12工作时，第一相桥壁中的功率开关单元与第二相桥臂中的功率开关单元以及第三相桥臂中的功率开关单元依次接收相差预设相位的控制信号以进入三相交错控制方式；需要说明的是，在本实施例中，预设相位优选为120度角，而该优选的角度并不对预设相位造成限制。

具体的，当桥臂变换器12工作时，结合图18所示出的工作时序图可知，控制信号PWM1控制桥臂变换器12中的第一相桥臂中的第一功率开关单元1和第二功率开关单元2的通断，并且在控制信号PWM1的高电平时控制第一功率开关单元1导通，控制第二功率开关单元2断开，以及在控制信号PWM1的低电平时，控制第二功率开关单元2导通，而控制第一功率开关单元1断开；而在与该控制信号PWM1的预设相位差之后，控制信号PWM2控制桥臂变换器12中的第二相桥臂中的第三功率开关单元3和第四功率开关单元4的通断，并且在控制信号PWM2的高电平时控制第三功率开关单元3导通，控制第四功率开关单元4断开，以及在控制信号PWM2的低电平时，控制第四功率开关单元4导通，而控制第三功率开关单元3断开；以及与该控制信号PWM2的预设相位差之后，控制信号PWM3控制桥臂变换器12中的第三相桥臂中的第五功率开关单元5和第六功率开关单元6的通断，并且在控制信号PWM3的高电平时控制第五功率开关单元5导通，控制第六功率开关单元6断开，以及在控制信号PWM3的低电平时，控制第六功率开关单元6导通，而控制第五功率开关单元5断开，以此实现桥臂控制器120的三相交错控制。

在本实施例中，采用三相交错控制工作方式控制桥臂变换器12的三相桥臂，可使得该能量转换装置在充电时，有效提升等效电感量，进而使得充电功率增大，并且无需在能量转换装置中增加电感L1，进而减少了能量转换装置中的电子元件数目，降低了能量转换装置的成本。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图10、图11、图14、图15或图17所示，能量转换装置中的双向桥臂13包括串联连接的第七功率开关单元Q1和第八功率开关单元Q2；第七功率开关单元Q1的第一端为双向桥臂13的正端，第八功率开关单元Q2的第二端为双向桥臂13的负端，第七功率开关单元Q1的第二端与第八功率开关单元Q2的第一端的连接点为双向桥臂13的中点。

下面以图14和图15所示的电路为例，对本申请提供的能量转换装置在不同实施例中的工作原理进行具体说明，详述如下：

具体的，如图14所示，当该能量转换装置工作在交流充电模式时，第一开关K1、第二开关K2、开关K7、开关K5以及开关K6吸合，而其他开关元件断开，此时交流充电口101接收的交流电压一端通过电感L1，从电机中性点引出的中性线进入到电机线圈11的三相绕组U、V、W，再到桥臂变换器102，而另一端通过双向桥臂Q1和Q2，进而通过由该桥臂Q1和Q2和桥臂变换器102形成全桥整流后输出电压U0，该电压U0通过电容C1滤波后通过由Q3至Q6组成的全桥进行整流后，再经过变压器T1逆变，进而通过由Q7至Q10组成的全桥整流后并通过电容C4滤波输出电压给电池200充电，以实现电池200的交流充电。

或者，当该能量转换装置工作在交流充电模式时，第一开关K1、第二开关K2、开关K3、开关K4以及开关K7吸合，而其他开关断开，此时交流充电口101接收的交流电压一端通过电感L1，从电机中性点引出的中性线进入到电机线圈11的三相绕组U、V、W，再到桥臂变换器12，而另一端通过桥臂Q1和Q2，进而通过由该桥臂Q1和Q2和桥臂变换器12形成全桥整流后输出电压U0，该电压U0通过电容C1滤波后输出电压给电池200充电，以实现电池200的交流充电。

或者如图15所示，当该能量转换装置工作在交流充电模式时，第一开关K1、第二开关K2、开关K7、开关K5以及开关K6吸合，而其他开关元件断开，此时交流充电口101接收的交流电压一端从电机中性点引出的中性线进入到电机线圈11的三相绕组U、V、W，再到桥臂变换器102，而另一端通过第一桥臂Q1和Q2，进而通过由该桥臂Q1和Q2和桥臂变换器102形成全桥整流后输出电压U0，该电压U0通过电容C1滤波后通过由Q3至Q6组成的全桥进行整流后，再经过变压器T1逆变，进而通过由Q7至Q10组成的全桥整流后并通过电容C4滤波输出电压给电池200充电，以实现电池200的交流充电；或者第一开关K1、第二开关K2、开关K3以及开关K4吸合，而其他开关断开，此时交流充电口101接收的交流电压一端从电机中性点引出的中性线进入到电机线圈11的三相绕组U、V、W，再到桥臂变换器12，而另一端通过桥臂Q1和Q2，进而通过由该桥臂Q1和Q2和桥臂变换器12形成全桥整流后输出电压U0，该电压U0通过电容C1滤波后输出电压给电池200充电，以实现电池200的交流充电。

在本实施例中，本申请提供的能量转换装置通过控制各个开关的通断，以使交流充电口101接收的交流电经过电感L1、电机线圈11、桥臂变换器12以及双向桥臂13后向电池200进行交流充电，并且交流充电方式不局限于一种方式，即该能量转换装置的交流充电方式多方案冗余，并且工作电压可以自行调节，以此提高了充电效率的同时，且可使得能量转换装置的交流充电功能得到有效保障。

进一步地，如图14所示，当能量转换装置工作于交流放电模式时，第二开关单元142与第三开关单元143导通、第一开关单元141与第二开关单元142断开，以使电池200输出的高压直流电在电感L1、电机线圈11、桥臂变换器12、双向桥臂13以及双向DC模块15的作用下通过交流充电口101向外放电；或者

当能量转换装置工作于交流充电模式时，第二开关单元142与第二开关单元142导通、第一开关单元141与第三开关单元143断开，以使电池200输出的高压直流电在电感L1、电机线圈11、桥臂变换器12以及双向桥臂13的作用下通过交流充电口101向外放电。

进一步地，如图15所示，当能量转换装置工作于交流放电模式时，第二开关单元142与第三开关单元143导通、第一开关单元141与第二开关单元142断开，以使电池200输出的高压直流电在电机线圈11、桥臂变换器12、双向桥臂13以及双向DC模块15的作用下通过交流充电口101向外放电；或者

当能量转换装置工作于交流放电模式时，第二开关单元142与第二开关单元142导通、第一开关单元141与第三开关单元143断开，以使电池200输出的高压直流电在电机线圈11、桥臂变换器12以及双向桥臂13的作用下通过交流充电口101向外放电。

需要说明的是，在本实施例中，能量转换装置的交流放电工作模式与其的交流充电工作模式原理相反，因此该能量转换装置的交流放电工作模式的具体工作原理可参考其交流充电模式的具体工作过程，此处不再赘述。

此外，由于本申请提供的能量转换装置既可以工作在交流充电模式，又可以工作在交流放电模式，因此当在两辆车辆上同时设置该能量转换装置时，便可使得其中一辆车辆进行交流放电，另一辆进行交流充电，以此实现车辆对充。

进一步地，如图14所示，当能量转换装置工作于电机驱动模式时，开关K3、开关K4以及开关K7吸合，而其他开关断开，此时电池200输出高压直流电，该高压直流电通过桥臂变换器12的三相电机驱动桥输出三相交流至电机线圈11的三相绕组，以此实现电机的驱动。

在本实施例中，本申请提供的能量转换装置通过将电机线圈11、桥臂变换器12、双向桥臂13以及双向DC模块15集成在一个电路中，使得该能量转换装置可进行车辆电机驱动，也可以进行车辆电池的交流充放电，提高了电路集成度的同时，降低了电路成本，减小了电路体积，并且电路结构简单。

进一步地，如图14所示，当能量转换装置工作在驱动放电模式时，开关K5、开关K6以及开关K7吸合，而其他开关断开，此时电池200输出的高压电通过电容C1后一部分输出至桥臂变换器12的三相电机驱动桥，经过该三相电机驱动桥转换后驱动电机线圈15的三相绕组，另一部分输出由开关Q3至开关Q6组成的全桥电路，经过该全桥电路整流后，再通过变压器T1、电容C2以及电感L2转换后，经过开关Q11至开关Q14的全桥电路整流后，通过电容滤波输出13.8V低压直流电压至车载放电口。

在本实施例中，本申请提供的能量转换装置通过控制各个开关的通断，使得电池200输出的高压直流电在桥臂控制器120、双向桥臂13以及双向DC模块15的作用下驱动电机工作，同时电池200输出的高压直流电在双向DC模块15的作用下输出低压直流电，以此实现采用一个电路既可以进行电机驱动，同时又可以进行直流放电。

进一步地，如图14所示，当能量转换装置工作在DC放电模式时，开关K5、开关K6以及开关K7下吸合，而其他开关断开，此时电池200输出的高压电经电容C4输出至由开关Q7至开关Q10组成的全桥电路，经过该全桥电路整流后，再通过电感L3、电容C3以及变压器T1转换后，经过开关Q11至开关Q14的再次整流后，通过电容C5滤波输出13.8V低压直流电压至车载放电口。

在本实施例中，本申请提供的能量转换装置通过控制电路中各个开关的通断，使得电池200输出的高压直流电在双向DC模块15的作用下输出低压直流电，并且在输出直流电的过程中可以选择不同的直流电输出通路，以避免电路因仅有一条直流放电通路且该通路故障时，无法进行直流放电的问题发生。

进一步地，如图14所示，当能量转换装置工作在智能充电模式时，开关K5、开关K6以及开关K7吸合，而其他开关断开，此时电池200输出的高压电电容C4输出至由开关Q7至开关Q10组成的全桥电路，经过该全桥电路整流后，再通过电感L3、电容C3以及变压器T1转换后，经过开关Q11至开关Q14的再次整流后，通过电容C5滤波输出13.8V低压直流电压，以使得该13.8V低压直流电压向蓄电池充电。

在本实施例中，本申请提供的能量转换装置通过控制各个开关的通断，使得电池200输出的高压直流电在双向DC模块15的作用下输出低压直流电，并且在输出直流电可向蓄电池充电，以此实现该能量转换装置的智能充电。

进一步地，如图14所示，当能量转换装置工作在交流对外应急放电模式时，开关K1和开关K2吸合，而其他开关断开，此时蓄电池输出的低压直流电通过滤波电容C5后由开关Q11至开关Q14组成的全桥电路整流后，再经过变压器T1、电感L2以及电容C2转换后，由开关Q3至开关Q6组成的桥式整流电路整流后输出值电容C1，经过电容C1滤波后，通过桥臂变换器12的三相电机驱动桥以及开关Q1和开关Q2组成的电路转换成交流电后，通过电机线圈11的三相绕组和电感L1滤波后，经由交流充电口101输出交流电供车外使用，以实现能量转换装置的交流对外应急放电模式。

或者，如图15所示，当电路100工作在交流对外应急放电模式时，开关K1和开关K2吸合，而其他开关断开，此时蓄电池输出的低压直流电通过滤波电容C5后由开关Q11至开关Q14组成的全桥电路整流后，再经过变压器T1、电感L2以及电容C2转换后，由开关Q3至开关Q6组成的桥式整流电路整流后输出值电容C1，经过电容C1滤波后，通过桥臂变换器120的三相电机驱动桥以及开关Q1和开关Q2组成的电路转换成交流电后，通过电机线圈11的三相绕组滤波后，经由交流充电口101输出交流电供车外使用，以实现电路100的交流对外应急放电模式。

在本实施例中，当电池200故障不可用时，此时本申请提供的能量转换装置通过控制各个开关的通断，使得蓄电池输出的低压直流电在双向DC模块15、双向桥臂13、桥臂变换器12、电机线圈11等作用下通过交流充电口101向外部提供交流电，以此实现该能量转换装置的交流对外应急放电。

进一步地，如图14所示，当能量转换装置工作在应急驱动模式时，能量转换装置中的开关全部断开，此时蓄电池输出的低压直流电通过滤波电容C5后由开关Q11至开关Q14组成的全桥电路整流后，再经过变压器T1、电感L2以及电容C2转换后，由开关Q3至开关Q6组成的桥式整流电路整流后输出至电容C1，经过电容C1滤波后，通过桥臂变换器12的三相电机驱动桥输出三相交流电至电机线圈11的三相绕组，以对电机进行驱动。

在本实施例中，当电池200故障不可用，而需要驱动电机时，此时本申请提供的能量转换装置通过控制开关元件K1至开关元件K7的通断，使得蓄电池输出的低压直流电在双向DC模块15、桥臂变换器12后驱动电机，以此实现该能量转换装置的应急驱动，进而保证车辆的正常工作。

需要说明的是，本申请主要以图14和图15所示出的电路为例对能量转换装置的具体工作模式、和每个模式下电路100的具体工作原理进行说明，而当该电路100的实现结构为图17所示出的电路时，该电路100中的第一DC/DC变换电路的工作原理和图14或图15中双向DC模块15中的第一变换器151、第二变换器152以及变压单元154的工作原理、工作过程相同，而第二DC/DC变换电路的工作原理与图14或图15中的第一变换器151和第三变换器153的工作原理、工作过程相同，因此第一DC/DC变换电路和第二DC/DC变换电路的工作原理可参考图14或图15所示出的双向DC模块15的工作原理，此处不再赘述。

进一步地，如图19所示，本申请还提出了一种动力系统300，该动力系统包括能量转换装置和控制模块(图中未示出)。

其中，该能量转换装置包括电机301、电机控制模块302以及车载充电模块303；电机301包括电机线圈；电机控制模块302包括桥臂变换器，桥臂变换器与电机线圈的一端连接，电机线圈的另一端与外部的充电口10连接；车载充电模块303包括双向桥臂，双向桥臂与桥臂变换器并联，以形成第一共接端和第二共接端，第一共接端与外部的电池200一端连接，第二共接端与电池的另一端连接，充电口10与第二共接端、双向桥臂连接。

控制模块用于控制充电口10、电机线圈、桥臂变换器、双向桥臂以及电池200形成的交流充电电路；以及用于控制电机线圈、桥臂变换器、电池200形成的电机驱动电路；交流充电电路和驱动电路共用电机线圈和桥臂变换器。

进一步地，作为本申请一种实施方式，能量转换装置还包括开关模块，控制模块控制开关模块，以实现交流充电模式、驱动模式的切换；

在交流充电模式下，充电口10、电机线圈、桥臂变换器、双向桥臂13以及电池200形成交流充电电路；

在驱动模式下，电机线圈、桥臂变换器、电池200形成电机驱动电路。

进一步地，作为本申请一种实施方式，充电口包括交流充电口，开关模块包括第一开关单元；

控制模块控制第一开关单元导通，交流充电口、第二开关单元、电机线圈、桥臂变换器、双向桥臂以及电池形成交流充电电路，以进入交流充电模式；

控制模块控制第一开关单元断开，电机线圈、桥臂变换器、电池形成电机驱动电路，以进入驱动模式。

进一步地，作为本申请一种实施方式，能量转换装置还包括中性点开关；

其中，电机线圈包括三相绕组，每一相绕组包括N个线圈支路，每一相绕组中的N个线圈支路的第一端共接后与桥臂变换器连接，每一相绕组中的N个线圈支路的第二端与其他两相绕组中的N个线圈支路的第二端一一对应连接，以形成N个中性点，充电口与M个中性点连接；其中，N为大于1的整数，M为小于N的正整数；

控制模块控制中性点开关，以致电机线圈的N个中性点中的M个中性点与充电口连接。

进一步地，作为本申请一种实施方式，桥臂变换器包括三相桥臂；当能量转换装置工作于直流充电模式时，控制模块发送第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号至桥臂变换器，第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号依次相差预设相位；

控制模块根据第一控制信号控制第一相桥臂的两个功率开关单元交替导通；控制模块根据第二控制信号控制第二相桥臂的两个功率开关单元交替导通；控制模块根据第三控制信号控制第三相桥臂的两个功率开关单元交替导通，以实现直流充电。

进一步地，作为本申请一种实施方式，桥臂变换器包括三相桥臂；当能量转换装置工作于交流充电模式时，控制模块发送第四控制信号、第五控制信号和第六控制信号至桥臂变换器，第四控制信号、第五控制信号、第六控制信号依次相差预设相位；

控制模块根据交流电频率控制双向桥臂的两个功率开关单元交替导通；控制模块根据第四控制信号控制第一相桥臂的两个功率开关单元交替导通；控制模块根据第五控制信号控制第二相桥臂的两个功率开关单元交替导通；控制模块根据第六控制信号控制第三相桥臂的两个功率开关单元交替导通，以实现交流充电。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图21所示，电机控制模块302与车载充电模块303集成在第一箱体500中；需要说明的是，在本身请的其他实施例中，电机控制模块302与车载充电模块303也可以分开设置在两个箱体中，此处不做具体限制。

在本实施例中，将电机控制模块302与车载充电模块303集成在一体箱体中，可使得动力系统300的整体结构更加紧凑，进而缩小了动力系统300的体积，从而减小了应用该动力系统300的车辆的重量。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图21所示，动力系统300还包括减速器304，该减速器304与电机301(图中未示出，请参考图19)动力耦合，并且减速器304、电机301集成在第二箱体中。

进一步地，作为本申请一种实施方式，第一箱体与第二箱体固定连接。

具体实施时，第一箱体和第二箱体可采用任何具有固定作用的连接件连接，或者第一箱体上设置有可与第二箱体连接的固定件，或者第二箱体上设置有可与第一箱体连接的固定件，此处不做具体限制。

在本实施例中，将第一箱体和第二箱体固定，可有效防止第一箱体和第二箱体之间分离，从而保证电机控制模块302、车载充电模块303、电机301以及减速器304之间不会因箱体脱落而发生故障，提高了动力系统300的工作可靠性与稳定性。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图20所示，动力系统300还包括双向DC模块305，该双向DC模块305分别与车载充电模块303和电池200电连接，双向DC模块305集成在第一箱体中。

在本实施例中，通过在动力系统300中增加双向DC模块305，使得该双向DC模块1305与动力系统300中的充电口10、电机301、电机控制模块302以及车载充电模块303形成另一条交流充电电路，丰富了动力系统300的交流充电模式，使得动力系统300的充电过程可多方案冗余，从而提高了动力系统300在交流充电过程中的安全性。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图20所示，动力系统300还包括电容306，电容306与电机控制模块302并联，电容306集成在第一箱体中。

具体工作时，当该动力系统300工作于交流充电模式时，电容306在电池200的交流充电过程中，除了对电机控制模块302和车载充电模块303输出的电压进行滤波外，并可根据电机控制模块302和车载充电模块303输出的电压进行储能，以完成电池200的交流充电。

在本实施例中，通过在动力系统300中设置电容306，使得该电容306在电机控制模块302和车载充电模块303输出的电压进行滤波外，同时可根据电电机控制模块302和车载充电模块303输出的电压进行储能，以完成电池200的交流充电，以此保证动力系统300的正常充电功能外，还可保障其他杂波不会对充电过程进行干扰。

需要说明的是，在本实施例中，能量转换装置的具体结构和工作原理可参考前述图1至图18的能量转换装置，因此关于该能量转换装置的具体工作原理的描述可参考图1至图18的详细描述，此处不再赘述。

进一步地，本申请还提供了一种车辆，该车辆包括动力系统。需要说明的是，由于本申请实施例所提供车辆中包括的动力系统和图19至图21所示出的动力系统300相同，因此，本申请实施例所提供的车辆中的动力系统的具体工作原理，可参考前述关于图19至图21的详细描述，此处不再赘述。

在本申请中，本申请提供的车辆通过采用包括电机301、电机控制模块303以及车载充电模块303的动力系统300，使得车辆在应用该动力系统300时，可分时工作于驱动模式、交流充电模式，进而实现采用同一系统进行车辆的电机驱动和电池充电，元器件复用程度高，系统集成度高且结构简单，从而降低了系统成本，减小了系统体积，解决了现有的电机驱动与充电系统总体结构复杂、集成度低、体积大且成本高的问题。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (28)

1.一种能量转换装置，其特征在于，包括电机线圈、桥臂变换器和双向桥臂；

所述桥臂变换器分别与所述电机线圈、所述双向桥臂连接；

所述电机线圈、所述双向桥臂均与外部的充电口连接，所述桥臂变换器以及所述双向桥臂均与外部的电池连接；

所述电机线圈、所述桥臂变换器、所述双向桥臂与外部的充电口形成交流充电电路以对外部的电池充电；

所述电机线圈、所述桥臂变换器与外部的电池形成电机驱动电路。

2.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述电机线圈包括三相绕组，每一相绕组包括N个线圈支路，每一相绕组中的N个线圈支路的第一端共接后与所述桥臂变换器连接，每一相绕组中的N个线圈支路的第二端与其他两相绕组中的N个线圈支路的第二端一一对应连接，以形成N个中性点，所述充电口与M个中性点连接；其中，N为大于1的整数，M为小于N的正整数。

3.根据权利要求2所述的能量转换装置，其特征在于，所述N的取值为4。

4.根据权利要求2所述的能量转换装置，其特征在于，还包括中性点开关，所述中性点开关用于控制所述电机线圈的N个中性点中的M个中性点与所述充电口连接。

5.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，还包括开关模块，

其一端与所述充电口连接，另一端分别与所述电机线圈以及所述双向桥臂连接。

6.根据权利要求5所述的能量转换装置，其特征在于，所述充电口包括交流充电口；

所述开关模块包括第一开关单元，所述交流充电口、所述第一开关单元、所述电机线圈、所述桥臂变换器、所述双向桥臂以对所述电池形成所述交流充电电路或者交流放电电路。

7.根据权利要求6所述的能量转换装置，其特征在于，所述第一开关单元包括第一开关和第二开关；

所述第一开关的一端与所述交流充电口连接，另一端与所述电机线圈连接，所述第二开关的一端与所述交流充电口连接，另一端与所述双向桥臂连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的能量转换装置，其特征在于，还包括第一电容，所述第一电容与所述双向桥臂并联；

所述交流充电电路和电机驱动电路共用所述第一电容。

9.根据权利要求7所述的能量转换装置，其特征在于，所述开关模块还包括第二开关单元，所述第二开关单元一端与所述电池连接，另一端分别与所述桥臂变换器、所述双向桥臂连接。

10.根据权利要求7所述的能量转换装置，其特征在于，还包括双向DC模块，所述双向DC模块包括第一直流端和第二直流端，所述第一直流端与所述双向桥臂连接，所述开关模块还包括第三开关单元，所述第三开关单元一端与所述第二直流端连接，另一端与所述电池连接。

11.根据权利要求10所述的能量转换装置，其特征在于，所述双向DC模块还包括第三直流端，所述第三直流端与蓄电池或车载放电口连接。

12.根据权利要求11所述的能量转换装置，其特征在于，所述双向DC模块包括第一变换器、第二变换器、第三变换器以及变压单元，所述变压单元的原边、第一副边、第二副边分别与所述第一变换器、第二变换器、第三变换器连接，所述第一变换器与所述双向桥臂并联，所述第二变换器与所述电池并联，所述第三变换器与所述蓄电池或所述车载放电口并联。

13.根据权利要求12所述的能量转换装置，其特征在于，所述第三变换器包括第一子变换器和第二子变换器，所述第一子变换器和所述第二子变换器均与所述变压单元的第二副边连接。

14.根据权利要求12所述的能量转换装置，其特征在于，所述双向DC模块包括第一DC/DC变换电路和第二DC/DC变换电路；

所述第一DC/DC变换电路一端与所述双向桥臂连接，另一端与所述第三开关单元连接；

所述第二DC/DC变换电路一端与所述双向桥臂连接，另一端与蓄电池连接。

15.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述桥臂变换器包括：

串联连接的第一功率开关单元和第二功率开关单元、串联连接的第三功率开关单元和第四功率开关单元、以及串联连接的第五功率开关单元和第六功率开关单元形成的三相桥臂；

所述第一功率开关单元的第一端和所述第三功率开关单元的第一端以及所述第五功率开关单元的第一端共接形成所述桥臂变换器的正端，所述桥臂变换器的正端与所述双向桥臂的正端连接；

所述第二功率开关单元的第二端与所述第四功率开关单元的第二端以及所述第六功率开关单元的第二端共接形成所述桥臂变换器的负端，所述桥臂变换器的负端与所述双向桥臂的负端连接；

所述第一功率开关单元的第二端与所述第二功率开关单元的第一端的连接点与所述电机线圈的第一相线圈连接，所述第三功率开关单元的第二端与所述第四功率开关单元的第一端的连接点与所述电机线圈的第二相线圈连接，所述第五功率开关单元的第二端与所述第六功率开关单元的第一端的连接点与所述电机线圈的第三相线圈连接。

16.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述双向桥臂包括串联连接的第七功率开关单元和第八功率开关单元；所述第七功率开关单元的第一端为所述双向桥臂的正端，所述第八功率开关单元的第二端为所述双向桥臂的负端，所述第七功率开关单元的第二端与所述第八功率开关单元的第一端的连接点为所述双向桥臂的中点。

17.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，其还包括电感，所述电感一端与所述充电口连接，另一端与所述电机线圈连接；

所述充电口、所述电感、所述电机线圈、所述桥臂变换器、所述双向桥臂以对所述电池形成交流充电电路或者交流放电电路。

18.一种动力系统，其特征在于，其包括权利要求1-17任一项所述的能量转换装置和控制模块，其中，所述能量转换装置包括：

电机，包括电机线圈；

电机控制模块，包括桥臂变换器，所述桥臂变换器与所述电机线圈的一端连接，所述电机线圈的另一端与外部的充电口连接；以及，

车载充电模块，包括双向桥臂，所述双向桥臂与所述桥臂变换器并联，以形成第一共接端和第二共接端，所述第一共接端与外部的电池一端连接，所述第二共接端与所述电池的另一端连接，所述充电口与所述双向桥臂连接；

所述控制模块用于控制充电口、所述电机线圈、所述桥臂变换器、所述双向桥臂以对电池形成的交流充电电路；以及用于控制所述电机线圈、所述桥臂变换器、电池形成的电机驱动电路；所述交流充电电路和所述驱动电路共用所述电机线圈和所述桥臂变换器。

19.根据权利要求18所述的动力系统，其特征在于，所述能量转换装置还包括开关模块，所述控制模块控制所述开关模块，以实现交流充电模式、驱动模式的切换；

在所述交流充电模式下，所述充电口、所述电机线圈、所述桥臂变换器、所述双向桥臂以对所述电池形成交流充电电路；

在所述驱动模式下，所述电机线圈、所述桥臂变换器、所述电池形成电机驱动电路。

20.根据权利要求19所述的动力系统，其特征在于，所述充电口包括交流充电口，所述开关模块包括第一开关单元；

所述控制模块控制所述第一开关单元导通，所述交流充电口、所述第一开关单元、所述电机线圈、所述桥臂变换器、所述双向桥臂以及所述电池形成交流充电电路，以进入交流充电模式；

所述控制模块控制所述第一开关单元断开，所述电机线圈、所述桥臂变换器、所述电池形成电机驱动电路，以进入驱动模式。

21.根据权利要求18所述的动力系统，其特征在于，所述能量转换装置还包括中性点开关；

所述电机线圈包括三相绕组，每一相绕组包括N个线圈支路，每一相绕组中的N个线圈支路的第一端共接后与所述桥臂变换器连接，每一相绕组中的N个线圈支路的第二端与其他两相绕组中的N个线圈支路的第二端一一对应连接，以形成N个中性点，所述充电口与M个中性点连接；其中，N为大于1的整数，M为小于N的正整数；

所述控制模块控制所述中性点开关，以致所述电机线圈的N个中性点中的M个中性点与充电口连接。

22.根据权利要求19所述的动力系统，其特征在于，所述桥臂变换器包括三相桥臂；当所述能量转换装置工作于所述交流充电模式时，所述控制模块发送第四控制信号、第五控制信号和第六控制信号至所述桥臂变换器，所述第四控制信号、所述第五控制信号、所述第六控制信号依次相差预设相位；

所述控制模块根据交流电频率控制所述双向桥臂的两个功率开关单元交替导通；所述控制模块根据所述第四控制信号控制第一相桥臂的两个功率开关单元交替导通；所述控制模块根据所述第五控制信号控制第二相桥臂的两个功率开关单元交替导通；所述控制模块根据所述第六控制信号控制第三相桥臂的两个功率开关单元交替导通，以实现交流充电。

23.根据权利要求18所述的动力系统，其特征在于，所述电机控制模块、所述车载充电模块集成在第一箱体中。

24.根据权利要求23所述的动力系统，其特征在于，还包括减速器，所述减速器与所述电机动力耦合，所述减速器、所述电机集成在第二箱体中。

25.根据权利要求23所述的动力系统，其特征在于，所述能量转换装置的双向DC模块分别与所述车载充电模块、所述电池电连接，所述双向DC模块集成在所述第一箱体中。

26.根据权利要求23所述的动力系统，其特征在于，所述能量转换装置的电容与所述电机控制模块并联，所述电容集成在所述第一箱体中。

27.根据权利要求24所述的动力系统，其特征在于，所述第一箱体与所述第二箱体固定连接。

28.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求18至27任一项所述的动力系统。

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