CN112810467B

CN112810467B - 能量转换装置及车辆

Info

Publication number: CN112810467B
Application number: CN201911051235.2A
Authority: CN
Inventors: 潘华; 李吉成; 张宇昕; 雷野; 黄日
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2022-08-09
Anticipated expiration: 2039-10-31
Also published as: CN112810467A

Abstract

本公开涉及一种能量转换装置及车辆，能够兼容多种直流充放电方式，成本低。一种能量转换装置，包括交流电机、双向PWM逆变器和开关模块，其中：交流电机包括x套绕组，通过采用电机矢量控制每一套绕组的所有相个绕组均能使交流电机运行，各套绕组之间错开一定的电角度θ；双向PWM逆变器包括x组桥臂，每组桥臂与其中一套绕组相连接，各组桥臂的桥臂数量和与其相连接的绕组的相数相匹配；开关模块包括第一开关子模块和第二开关子模块，其中，第一开关子模块控制其中一组桥臂的母线与直流充放电口之间的电气连接，第二开关子模块控制每组桥臂之间的电气连接；x套绕组中的至少两套绕组及其对应的桥臂组共同形成对动力电池充放电的回路。

Description

能量转换装置及车辆

技术领域

本公开涉及车辆领域，具体地，涉及一种能量转换装置及车辆。

背景技术

目前，动力电池直流充电一般分为直接充电和升压充电两种。直接充电指的是充电桩的正负极通过接触器或继电器直接和动力电池正负母线相连接，对电池进行直接充电，中间无升压或降压电路。升压充电指的是在充电桩和动力电池的正负母线之间增加一个可升降压的DC/DC桥式电路。

对于直接充电而言，当充电桩的最大输出电压低于动力电池电压时，充电桩无法给动力电池充电。对于升压充电而言，由于需要单独增加一个DC/DC桥式电路以及相应的控制、检测电路等，所以会增加成本。总而言之，这些直流充电方式的兼容性比较差。

发明内容

本公开的目的是提供一种能量转换装置及车辆，能够兼容多种直流充放电方式，不仅兼容性好，而且成本低。

根据本公开的第一实施例，提供一种能量转换装置，包括交流电机、双向PWM逆变器和开关模块，其中：所述交流电机包括x套绕组，通过采用电机矢量控制每一套绕组的所有相个绕组均能使所述交流电机运行，各套绕组之间错开一定的电角度θ，其中2≤x，0≤θ＜360；所述双向PWM逆变器包括x组桥臂，每组桥臂与其中一套绕组相连接，各组桥臂的桥臂数量和与其相连接的绕组的相数相匹配；所述开关模块包括第一开关子模块和第二开关子模块，其中，所述第一开关子模块用于控制其中一组桥臂的母线与直流充放电口之间的电气连接，所述第二开关子模块用于控制每组桥臂之间的电气连接；所述x套绕组中的至少两套绕组及其对应的桥臂组共同形成对动力电池充放电的回路。

可选地，每套绕组中的每相绕组包括至少一个支路线圈。

可选地于，所述能量转换装置还包括x个电容器，其中所述x个电容器分别与所述x组桥臂一一对应地并联连接。

可选地，所述开关模块还包括第三开关子模块，该第三开关子模块连接在各套绕组之间以在电机驱动工况下实现各套绕组之间的电气隔离。

可选地，第x套绕组的相数为m_x相，所述第x套绕组中的每一相绕组包括n_x个线圈支路，每一相绕组的n_x个线圈支路共接形成一个相端点，所述第x套绕组中的每一相绕组的n_x个线圈支路中的一个线圈支路还分别与其他相绕组中的n_x个线圈支路中的一个线圈支路连接以形成n_x个连接点，所述n_x个连接点形成T_x个中性点，所述T_x个中性点引出N_x条中性线，其中，n_x≥1，m_x≥2，且m_x，n_x为整数，T_x的范围：

N_x的范围：T_x≥N_x≥1，且T_x、N_x均为整数。

可选地，充放电电流的大小与所述回路中的桥臂组导通的PWM占空比有关。

可选地，在利用充电桩对所述动力电池进行升压充电期间：所述第二开关子模块断开，第一桥臂组的上桥臂导通、下桥臂关断，第二桥臂组的下桥臂导通、上桥臂关断，充电电流从直流充放电口的正极流经与所述直流充放电口的正极电连接的所述第一桥臂组的上桥臂、与所述第一桥臂组电连接的第一套绕组、与所述第一套绕组电连接的第二套绕组、与所述第二套绕组电连接的所述第二桥臂组的下桥臂后返回所述直流充放电口的负极，以便在所述第一套绕组和所述第二套绕组中进行储能；在储能结束之后，所述第一桥臂组的上桥臂导通、下桥臂关断，所述第二桥臂组的下桥臂关断、上桥臂导通，所述充电电流从所述直流充放电口的正极流经所述第一桥臂组的上桥臂、所述第一套绕组、所述第二套绕组、所述第二桥臂组的上桥臂、所述动力电池的正极、所述动力电池的负极后返回所述直流充放电口的负极，以便利用绕组的续流功能利用储存在所述第一套绕组和所述第二套绕组中的能量给所述动力电池充电。

可选地，在利用充电桩对所述动力电池进行降压充电期间：所述第二开关子模块断开，第一桥臂组的上桥臂导通、下桥臂关断，第二桥臂组的下桥臂导通、上桥臂关断，充电电流从直流充放电口的正极流经与所述直流充放电口的正极电连接的所述第一桥臂组的上桥臂、与所述第一桥臂组电连接的第一套绕组、与所述第一套绕组电连接的第二套绕组、与所述第二套绕组电连接的所述第二桥臂组的下桥臂后返回所述直流充放电口的负极，以便在所述第一套绕组和所述第二套绕组中进行储能；在储能结束之后，所述第一桥臂组的上桥臂关断、下桥臂导通，所述第二桥臂组的下桥臂关断、上桥臂导通，所述充电电流从所述第一套绕组、所述第二套绕组、所述第二桥臂组的上桥臂、所述动力电池的正极、所述动力电池的负极、与所述动力电池的负极连接的所述第一桥臂组的下桥臂后返回所述第一套绕组、所述第二套绕组，以便利用绕组的续流功能利用储存在所述第一套绕组和所述第二套绕组中的能量给所述动力电池充电。

可选地，在所述动力电池对外部用电设备进行升压放电期间：所述第二开关子模块断开，第二桥臂组的上桥臂导通、下桥臂关断，第一桥臂组的下桥臂导通、上桥臂关断，放电电流从所述动力电池的正极流经与所述动力电池的正极电连接的所述第二桥臂组的上桥臂、与所述第二桥臂组电连接的第二套绕组、与所述第二套绕组电连接的第一套绕组、与所述第一套绕组电连接的所述第一桥臂组的下桥臂后返回所述动力电池的负极，以便在所述第一套绕组和所述第二套绕组中进行储能；在储能结束之后，所述第二桥臂组的上桥臂导通下桥臂关断，所述第一桥臂组的下桥臂关断上桥臂导通，所述放电电流从所述动力电池的正极流经所述第二桥臂组的上桥臂、所述第二套绕组、所述第一套绕组、所述第一桥臂组的上桥臂、与所述第一桥臂组电连接的直流充放电口后返回所述动力电池的负极，以便利用绕组的流功能利用储存在所述第一套绕组和所述第二套绕组中的能量向所述直流充放电口放电。

可选地，在所述动力电池对外部用电设备进行降压放电期间：所述第二开关子模块断开，第二桥臂组的上桥臂导通、下桥臂关断，第一桥臂组的下桥臂导通、上桥臂关断，放电电流从所述动力电池的正极流经与所述动力电池的正极电连接的所述第二桥臂组的上桥臂、与所述第二桥臂组电连接的第二套绕组、与所述第二套绕组电连接的第一套绕组、与所述第一套绕组电连接的所述第一桥臂组的下桥臂后返回所述动力电池的负极，以便在所述第一套绕组和所述第二套绕组中进行储能；在储能结束之后，所述第二桥臂组的上桥臂关断下桥臂导通，所述第一桥臂组的下桥臂关断上桥臂导通，所述放电电流从所述第二套绕组、所述第一套绕组、所述第一桥臂组的上桥臂、与所述第一桥臂组电连接的直流充放电口、与所述直流充放电口的负极连接的所述第二桥臂组的下桥臂后返回所述第二套绕组、所述第一套绕组，以便利用绕组的续流功能利用储存在所述第一套绕组和所述第二套绕组中的能量向所述直流充放电口放电。

根据本公开的第二实施例，提供一种车辆，该车辆包括根据本公开第一实施例所述的能量转换装置。

通过采用上述技术方案，由于x套绕组中的至少两套绕组及其对应的桥臂组共同形成对动力电池充放电的回路，这样就能够利用绕组电感实现充放电，无需增加DC-DC升降压模块，仅使用现有驱动系统已有的电机和电控，就能够实现升压充放电、降压充放电、直接充放电、宽电压范围的充放电，不仅兼容性好，而且能够降低整车成本。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的示意结构图。

图2示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。

图3示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。

图4示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。

图5示出了直流升压充电的电机电感储能过程电流流向示意图。

图6示出了直流升压充电的电机电感续流过程电流流向示意图。

图7示出了直流升压放电的电机电感储能过程电流流向示意图。

图8示出了直流升压放电的电机电感续流过程电流流向示意图。

图9示出根据本公开实施例的动力电池冷却和加热回路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

图1示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的示意结构图。如图1所示，该能量转换装置包括交流电机11、双向PWM逆变器12和开关模块，其中：交流电机11包括x套绕组，通过采用电机矢量控制每一套绕组的所有相个绕组均能使所述交流电机运行，各套绕组之间错开一定的电角度θ，其中2≤x，0≤θ＜360；双向PWM逆变器12包括x组桥臂，每组桥臂与其中一套绕组相连接，各组桥臂的桥臂数量和与其相连接的绕组的相数相匹配；开关模块包括第一开关子模块和第二开关子模块，其中，第一开关子模块用于控制其中一组桥臂的母线与直流充放电口之间的电气连接，第二开关子模块用于控制每组桥臂之间的电气连接；x套绕组中的至少两套绕组及其对应的桥臂组共同形成对动力电池充放电的回路。

图1示例性示出的是，交流电机11包括第一套绕组和第二套绕组，每套绕组中的每相绕组包括2个支路线圈；双向PWM逆变器12包括第一桥臂组和第二桥臂组，共2组桥臂。动力电池模块包括动力电池E、开关K1、开关K2，电阻R、开关K3以及电容C1，动力电池的正极连接开关K1的第一端和开关K2的第一端，开关K2的第二端连接电阻R的第一端，开关K1的第二端和电阻R的第二端连接电容C1的第一端，动力电池的负极连接开关K3的第一端，开关K3的第二端连接电容C1的第二端，第一桥臂组和第二桥臂组分别包括三相桥臂，第一桥臂组的第一相桥臂包括串联连接的第一功率开关单元和第二功率开关单元，第一桥臂组的第二相桥臂包括串联连接的第三功率开关单元和第四功率开关单元，第一桥臂组的第三相桥臂包括串联连接的第五功率开关单元和第六功率开关单元，第一功率开关单元的输入端、第三功率开关单元的输入端、第五功率开关单元的输入端共接于开关K7的第一端并形成第一桥臂组的第一汇流端，第二功率开关单元的输出端、第四功率开关单元的输出端、第六功率开关单元的输出端共接于电容C1的第二端并形成第一桥臂组的第二汇流端，第一功率开关单元包括第一上桥臂VT1和第一上桥二极管VD1，第二功率开关单元包括第二下桥臂VT2和第二下桥二极管VD2，第三功率开关单元包括第三上桥臂VT3和第三上桥二极管VD3，第四功率开关单元包括第四下桥臂VT4和第四下桥二极管VD4，第五功率开关单元包括第五上桥臂VT5和第五上桥二极管VD5，第六功率开关单元包括第六下桥臂VT6和第六下桥二极管VD6。本实施例中的功率开关单元还可以是由其他功率管组成，此处不做唯一限制。

电容C3的第一端连接开关K7的第一端，电容C3的第二端连接电容C1的第二端，开关K7的第二端连接电容C1的第一端，第二桥臂组的第一相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，第二桥臂组的第二相桥臂包括串联连接的第九功率开关单元和第十功率开关单元，第二桥臂组的第三相桥臂包括串联连接的第十一功率开关单元和第十二功率开关单元，第七功率开关单元的输入端、第九功率开关单元的输入端、第十一功率开关单元的输入端共接于电容C1的第一端并形成第二桥臂组的第一汇流端，第八功率开关单元的输出端、第十功率开关单元的输出端、第十二功率开关单元的输出端共接于电容C1的第二端并形成第二桥臂组的第二汇流端，第七功率开关单元包括第七上桥臂VT7和第七上桥二极管VD7，第八功率开关单元包括第八下桥臂VT8和第八下桥二极管VD8，第九功率开关单元包括第九上桥臂VT9和第九上桥二极管VD9，第十功率开关单元包括第十下桥臂VT10和第十下桥二极管VD10，第十一功率开关单元包括第十一上桥臂VT11和第十一上桥二极管VD11，第十二功率开关单元包括第十二下桥臂VT12和第十二下桥二极管VD12；第一套绕组包括2个支路线圈，其中一个支路线圈包括线圈A1、B1、C1，另一个支路线圈包括线圈A2、B2、C2，其中，线圈A1、线圈A2共接于第一桥臂组的第一相桥臂的中点，线圈B1、线圈B2共接于第一桥臂组的第二相桥臂的中点，线圈C1、线圈C2共接于第一桥臂组的第三相桥臂的中点，线圈A1、线圈B1、线圈C1共接形成第一连接点n1，线圈A2、线圈B2、线圈C2共接形成第二连接点n2；第二套绕组包括2个支路线圈，其中一个支路线圈包括线圈U1、V1、W1，另一个支路线圈包括线圈U2、V2、W2，其中，线圈U1、线圈U2共接于第二桥臂组的第一相桥臂的中点，线圈V1、线圈V2共接于第二桥臂组的第二相桥臂的中点，线圈W1、线圈W2共接于第二桥臂组的第三相桥臂的中点，线圈U1、线圈V1、线圈W1共接形成第三连接点n3，线圈U2、线圈V2、线圈W2共接形成第四连接点n4，第一连接点n1、第二连接点n2、第三连接点n3和第四连接点n4共接形成中性点；直流充放电口连接开关K9的第一端和开关K10的第一端，开关K9的第二端连接电容C3的第一端，开关K10的第二端连接电容C1的第二端。

在图1中，第一开关子模块包括开关K9和K10，其中开关K9仅与第一组桥臂的第一汇流端连接，开关K10与各组桥臂的第二汇流端连接。

在图1中，第二开关子模块包括开关K7，其中，开关K7用于控制第一桥臂组和第二桥臂组的第一汇流端之间的电气连接。

在本公开中，第x套绕组的相数为m_x相，所述第x套绕组中的每一相绕组包括n_x个线圈支路，每一相绕组的n_x个线圈支路共接形成一个相端点，所述第x套绕组中的每一相绕组的n_x个线圈支路中的一个线圈支路还分别与其他相绕组中的n_x个线圈支路中的一个线圈支路连接以形成n_x个连接点，所述n_x个连接点形成T_x个中性点，所述T_x个中性点引出N_x条中性线，中性点用于引出中性线，中性线用于使电机与其余模块连接，其中，n_x≥1，m_x≥2，且m_x，n_x为整数，T_x的范围：

N_x的范围：T_x≥N_x≥1，且T_x、N_x均为整数。例如，图1中示出的是，A1、B1和C1这三个线圈支路连接形成了连接点n1，A2、B2和C2这三个线圈支路连接形成了连接点n2，U1、V1和W1这三个线圈支路连接形成了连接点n3，U2、V2和W2这三个线圈支路连接形成了连接点n4，而且连接点n1、n2、n3和n4连接在一起。

在本公开中，交流电机11可以为同步电机(含无刷同步电机)或者异步电机。电机的相数大于等于2，例如可以是三相电机、四相电机、六相电机、九相电机、十五相电机等等。

通过采用上述技术方案，由于x套绕组中的至少两套绕组及其对应的桥臂组共同形成对动力电池充放电的回路，这样就能够利用绕组电感实现充放电，无需增加DC-DC升降压模块，仅使用现有驱动系统已有的电机和电控，就能够实现宽电压范围的充放电，也即可以实现外部供电设备升压对动力电池充电、外部供电设备降压对动力电池充电、动力电池升压对外部用电设备放电、动力电池降压对外部用设备放电以及动力电池与外部设备之间的直接充放电等，不仅兼容性好，而且能够降低整车成本。

在一种实施方式中，每套绕组中的每相绕组包括至少一个支路线圈，这样就能够使得更为灵活地调整交流电机的等效串联感量。

继续参考图1，能量转换装置还包括x个电容器，其中x个电容器分别与x组桥臂一一对应地并联连接。在图1中示例性示出了与ABC桥臂组并联的电容C3以及与UVW桥臂组并联的电容C1。电容C1和C3都能够用于进行储能和滤波，电容C3还用于充放电时与外部设备的交互。

图2示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。图2与图1的区别在于，连接点n1与n4连接，连接点n2与n3连接。通过改变连接点之间的连接关系，能够改变电机的等效串联感量。

在一种实施方式中，开关模块还包括第三开关子模块，用于在电机驱动工况下实现各套绕组之间的电气隔离。如图3所示，第一套绕组的连接点n1和n2连接，第二套绕组的连接点n3和n4连接，开关K8对这两套绕组的连接点进行电气隔离。

图4示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。如图4所示，该能量转换装置还包括实现交流隔离充放电的电路和用于给低压电池充电的低压蓄电池充电电路，这两个电路均使用了变压器实现隔离充电。通过图4所示的结构，使得根据本公开实施例的能量转换装置既能够实现直流充放电，又能够实现交流充放电。例如，可以实现三相、单相交流升压充电和降压充电，三相、单相交流放电，三相、单相交流充放电以及加热、扭矩的协同控制，等等。

接下来参考图5和图6描述利用根据本公开实施例的能量转换装置对动力电池进行直流充电的原理。

为了实现直流充电，首先需要在电机绕组中进行储能。图5示出了利用充电桩对动力电池进行直流升压充电的电机电感储能过程电流流向示意图。在储能阶段中，开关K7断开，功率管VT1、VT3、VT5、VT8、VT10、VT12导通，其余功率管关断。储能电流的流向为：直流充放电口正极→开关K9→功率管VT1、VT3、VT5→交流电机第一套绕组ABC→交流电机第二套绕组UVW→功率管VT8、VT10、VT12→开关K10→直流充放电口负极。这样就实现了交流电机绕组的储能。

在储能阶段结束之后，执行电机电感的续流过程，以便对动力电池充电。图6示出了利用充电桩对动力电池进行直流升压充电的电机电感续流过程电流流向示意图。在续流阶段，功率管VT1、VT3、VT5继续导通，其余功率管关断。续流电流的流向为：直流充放电口正极→开关K9→功率管VT1、VT3、VT5→交流电机第一套绕组ABC→交流电机第二套绕组UVW→二极管VD7、VD9、VD11→开关K1→动力电池→开关K3→开关K10→直流充放电口负极，这样就能够将交流电机绕组的储能释放给动力电池，实现了动力电池的充电。

在直流充电过程中，通过控制功率管VT8、VT10、VT12导通的PWM占空比大小，就能够控制动力电池充电电流的大小。

在利用充电桩对动力电池进行降压充电期间：在储能阶段，第二开关子模块也即开关K7断开，第一桥臂组的上桥臂导通、下桥臂关断，第二桥臂组的下桥臂导通、上桥臂关断，充电电流从直流充放电口的正极流经与直流充放电口的正极电连接的第一桥臂组的上桥臂、与第一桥臂组电连接的第一套绕组、与第一套绕组电连接的第二套绕组、与第二套绕组电连接的第二桥臂组的下桥臂后返回直流充放电口的负极，以便在第一套绕组和第二套绕组中进行储能；在储能结束之后，第一桥臂组的上桥臂关断、下桥臂导通，第二桥臂组的下桥臂关断、上桥臂导通，充电电流从第一套绕组、第二套绕组、第二桥臂组的上桥臂、动力电池的正极、动力电池的负极、与动力电池的负极连接的第一桥臂组的下桥臂后返回第一套绕组、第二套绕组，以便利用绕组的续流功能利用储存在第一套绕组和第二套绕组中的能量给动力电池充电。

接下来参考图7和图8描述利用根据本公开实施例的能量转换装置对动力电池进行直流放电的原理。

为了实现直流放电，同样首先需要在电机绕组中进行储能。图7示出了动力电池对外部用电设备进行直流升压放电的电机电感储能过程电流流向示意图。在储能阶段中，开关K7断开，功率管VT7、VT9、VT11、VT2、VT4、VT6导通，其余功率管关断，储能电流的流向为：动力电池正极→开关K1→功率管VT7、VT9、VT11→交流电机第二套绕组UVW→交流电机第一套绕组ABC→功率管VT2、VT4、VT6→开关K3→动力电池负极，实现了对交流电机绕组的储能。

在储能阶段结束之后，执行电机电感的续流过程，以便对动力电池放电。

图8示出了动力电池对外部用电设备进行直流升压放电的电机电感续流过程电流流向示意图。在续流阶段，功率管VT7、VT9、VT11继续导通，其余功率管关断，续流电流的流向为：动力电池正极→开关K1→功率管VT7、VT9、VT11→交流电机第二套绕组UVW→交流电机第一套绕组ABC→二极管VD1、VD3、VD5→开关K9→直流充放电口→开关K10→开关K3→动力电池负极，实现了将交流电机绕组的储能释放给直流充放电口外部。

在直流放电的过程中，通过控制功率管VT2、VT14、VT6导通的PWM占空比大小，就能够控制动力电池放电电流的大小。

在动力电池对外部用电设备进行降压放电期间：第二开关子模块也即开关K7断开，在储能阶段中，第二桥臂组的上桥臂导通、下桥臂关断，第一桥臂组的下桥臂导通、上桥臂关断，放电电流从动力电池的正极流经与动力电池的正极电连接的第二桥臂组的上桥臂、与第二桥臂组电连接的第二套绕组、与第二套绕组电连接的第一套绕组、与第一套绕组电连接的第一桥臂组的下桥臂后返回动力电池的负极，以便在第一套绕组和第二套绕组中进行储能；在储能结束之后，第二桥臂组的上桥臂关断下桥臂导通，第一桥臂组的下桥臂关断上桥臂导通，放电电流从第二套绕组、第一套绕组、第一桥臂组的上桥臂、与第一桥臂组电连接的直流充放电口、与直流充放电口的负极连接的第二桥臂组的下桥臂后返回第二套绕组、第一套绕组，以便利用绕组的续流功能利用储存在第一套绕组和第二套绕组中的能量向直流充放电口放电。

根据本公开的又一实施例，提供一种车辆，该车辆包括上述实施例提供的能量转换装置。

图9示出了根据本公开实施例的动力电池冷却和加热回路示意图。如图9所示，电池包的加热和冷却回路包含以下回路：电机驱动系统冷却回路、电池冷却系统回路、空调系统的冷却回路。电池冷却系统回路通过换热板和空调冷却系统融合；电池冷却系统回路通过四通阀和电机驱动系统冷却回路贯通。电机驱动系统冷却回路通过三通阀的切换将散热器连接和断开。电机驱动系统冷却回路与电池冷却系统回路通过阀体切换，改变管道中冷却液流向，使电机驱动系统加热后的冷却液的流向电池冷却系统，完成热量从电机驱动系统到电池冷却的传递；电机驱动系统处于非加热模式，通过三通阀和四通阀切换，电机驱动系统冷却液走A回路，电池冷却系统的冷却液走C回路；电机处于加热模式，通过三通阀和四通阀切换，电机驱动系统冷却液走B回路，实现电机驱动系统加热后的冷却液流向电池包冷却回路来给电池加热。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims

1.一种能量转换装置，其特征在于，包括交流电机、双向PWM逆变器和开关模块，其中：

所述交流电机包括x套绕组，通过采用电机矢量控制每一套绕组的所有相个绕组均能使所述交流电机运行，各套绕组之间错开一定的电角度θ，其中2≤x，0°≤θ＜360°；

所述双向PWM逆变器包括x组桥臂，每组桥臂与其中一套绕组相连接，各组桥臂的桥臂数量和与其相连接的绕组的相数相匹配；

所述开关模块包括第一开关子模块和第二开关子模块，其中，所述第一开关子模块用于控制其中一组桥臂的母线与直流充放电口之间的电气连接，所述第二开关子模块用于控制每组桥臂之间的电气连接；

所述x套绕组中的至少两套绕组及其对应的桥臂组共同形成对动力电池充放电的回路；

在利用充电桩对所述动力电池进行升压充电期间：

所述第二开关子模块断开，第一桥臂组的上桥臂导通、下桥臂关断，第二桥臂组的下桥臂导通、上桥臂关断，充电电流从直流充放电口的正极流经与所述直流充放电口的正极电连接的所述第一桥臂组的上桥臂、与所述第一桥臂组电连接的第一套绕组、与所述第一套绕组电连接的第二套绕组、与所述第二套绕组电连接的所述第二桥臂组的下桥臂后返回所述直流充放电口的负极，以便在所述第一套绕组和所述第二套绕组中进行储能；

在储能结束之后，所述第一桥臂组的上桥臂导通、下桥臂关断，所述第二桥臂组的下桥臂关断、上桥臂导通，所述充电电流从所述直流充放电口的正极流经所述第一桥臂组的上桥臂、所述第一套绕组、所述第二套绕组、所述第二桥臂组的上桥臂、所述动力电池的正极、所述动力电池的负极后返回所述直流充放电口的负极，以便利用绕组的续流功能利用储存在所述第一套绕组和所述第二套绕组中的能量给所述动力电池充电。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每套绕组中的每相绕组包括至少一个支路线圈。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述能量转换装置还包括x个电容器，其中所述x个电容器分别与所述x组桥臂一一对应地并联连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关模块还包括第三开关子模块，该第三开关子模块连接在各套绕组之间以在电机驱动工况下实现各套绕组之间的电气隔离。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第x套绕组的相数为m_x相，所述第x套绕组中的每一相绕组包括n_x个线圈支路，每一相绕组的n_x个线圈支路共接形成一个相端点，所述第x套绕组中的每一相绕组的n_x个线圈支路中的一个线圈支路还分别与其他相绕组中的n_x个线圈支路中的一个线圈支路连接以形成n_x个连接点，所述n_x个连接点形成T_x个中性点，所述T_x个中性点引出N_x条中性线，其中，n_x≥1，m_x≥2，且m_x，n_x为整数，T_x的范围：

≥T_x≥1，N_x的范围：T_x≥N_x≥1，且T_x、N_x均为整数。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，充放电电流的大小与所述回路中的桥臂组导通的PWM占空比有关。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在利用充电桩对所述动力电池进行降压充电期间：

在储能结束之后，所述第一桥臂组的上桥臂关断、下桥臂导通，所述第二桥臂组的下桥臂关断、上桥臂导通，所述充电电流从所述第一套绕组、所述第二套绕组、所述第二桥臂组的上桥臂、所述动力电池的正极、所述动力电池的负极、与所述动力电池的负极连接的所述第一桥臂组的下桥臂后返回所述第一套绕组、所述第二套绕组，以便利用绕组的续流功能利用储存在所述第一套绕组和所述第二套绕组中的能量给所述动力电池充电。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述动力电池对外部用电设备进行升压放电期间：

所述第二开关子模块断开，第二桥臂组的上桥臂导通、下桥臂关断，第一桥臂组的下桥臂导通、上桥臂关断，放电电流从所述动力电池的正极流经与所述动力电池的正极电连接的所述第二桥臂组的上桥臂、与所述第二桥臂组电连接的第二套绕组、与所述第二套绕组电连接的第一套绕组、与所述第一套绕组电连接的所述第一桥臂组的下桥臂后返回所述动力电池的负极，以便在所述第一套绕组和所述第二套绕组中进行储能；

在储能结束之后，所述第二桥臂组的上桥臂导通下桥臂关断，所述第一桥臂组的下桥臂关断上桥臂导通，所述放电电流从所述动力电池的正极流经所述第二桥臂组的上桥臂、所述第二套绕组、所述第一套绕组、所述第一桥臂组的上桥臂、与所述第一桥臂组电连接的直流充放电口后返回所述动力电池的负极，以便利用绕组的续流功能利用储存在所述第一套绕组和所述第二套绕组中的能量向所述直流充放电口放电。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述动力电池对外部用电设备进行降压放电期间：

在储能结束之后，所述第二桥臂组的上桥臂关断下桥臂导通，所述第一桥臂组的下桥臂关断上桥臂导通，所述放电电流从所述第二套绕组、所述第一套绕组、所述第一桥臂组的上桥臂、与所述第一桥臂组电连接的直流充放电口、与所述直流充放电口的负极连接的所述第二桥臂组的下桥臂后返回所述第二套绕组、所述第一套绕组，以便利用绕组的续流功能利用储存在所述第一套绕组和所述第二套绕组中的能量向所述直流充放电口放电。

10.一种车辆，其特征在于，该车辆包括根据权利要求1至9中任一权利要求所述的能量转换装置。