CN112389232B - 能量转换装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种能量转换装置及车辆，能量转换装置包括可逆PWM整流器、电机线圈和第一电容模块，电机线圈包括分别可逆PWM整流器连接的与第一绕组单元和第二绕组单元，第一绕组单元与外部的电池的第一端连接，第二绕组单元与外部的第一直流口的第一端连接，第一电容模块的第一端与可逆PWM整流器的第一汇流端连接，可逆PWM整流器的第二汇流端分别与第一电容模块的第二端、第一直流口的第二端、电池的第二端连接。利用该装置进行充放电和驱动时，复用了可逆PWM整流器和电机线圈，既精简了电路结构，提升了集成度，达到体积减小以及成本降低的目的，解决了现有包括电池充电电路和电机驱动电路的总体控制电路结构复杂、集成度低、体积大且成本高的问题。

Description

能量转换装置及车辆

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，尤其涉及一种能量转换装置及车辆。

背景技术

随着电动车辆的不断普及，越来越多的电动车辆将进入社会和家庭，为人 们的出行带来很大便利，各地充电站建设的相关补贴政策也在规划甚至已经出 台，充电基础设施无论是数量还是分布范围都有了很大提高。但是由于纯电动 车辆续驶里程的限制，车辆使用者十分关心车辆由于动力电源耗尽而抛锚的问 题。虽然许多车辆制造企业都通过车辆仪表或者其他方式提醒车辆驾驶员电池 剩余电量信息和电量过低报警信息，但是不可避免的会出现车辆剩余电量不能 满足车辆行驶到充电设施位置或者驾驶员无意识的把车辆电量耗尽的情况。

为了避免该问题影响车辆使用者对纯电动车辆使用的体验，甚至影响纯电 动车辆的使用和推广，有必要开发移动供电设备对车辆进行充电的技术，满足 车辆在电量耗尽或者电量低至车辆储能装置不再输出的情况下对车辆补充电能 的需要。

发明内容

本申请的目的在于提供一种能量转换装置及车辆，能够实现对用电设备进 行放电以及接收供电设备的充电。

本申请是这样实现的，本申请第一实施例提供一种能量转换装置，包括： 可逆PWM整流器、电机线圈和第一电容模块，电机线圈包括第一绕组单元和 第二绕组单元，可逆PWM整流器分别与第一绕组单元、第二绕组单元连接， 第一绕组单元与外部的电池的第一端连接，第二绕组单元与外部的第一直流口 的第一端连接，第一电容模块的第一端与可逆PWM整流器的第一汇流端连接， 可逆PWM整流器的第二汇流端分别与第一电容模块的第二端、第一直流口的 第二端、电池的第二端连接。

本申请第二实施例提供一种车辆，该车辆包括第一实施例提供的一种能量 转换装置。

本申请提出了一种能量转换装置及车辆，通过采用包括可逆PWM整流器 和电机线圈的能量转换装置，该能量转换装置接入外部的直流口和外部的电池 后，能够使得该能量转换装置工作于驱动模式、加热模式、直流充电模式以及 直流放电模式，该能量转换装置处于驱动模式时，外部的电池、可逆PWM整 流器、电机线圈形成驱动回路和/或加热回路，该能量转换装置处于直流充电模 式时，外部的直流口通过能量转换装置与外部的电池形成直流充电电路，该能 量转换装置处于直流放电模式时，外部的电池通过能量转换装置与外部的直流 口形成直流放电电路,外部的直流口通过能量转换装置形成加热回路，通过驱动回路驱动电机输出功率，通过直流放电电路或者直流充电电路对外进行放电 或者接收充电，实现了在外部的电池电量不足时接收直流供电设备的充电，以 及在外部的电池电量充足时向直流用电设备进行放电，并且驱动回路、加热回 路、直流充电回路和直流放电回路中均采用可逆PWM整流器以及电机线圈， 从而既精简了电路结构，也提升了集成度，进而达到体积减小以及成本降低的 目的，解决了现有包括电池充电电路和电机驱动电路的总体控制电路结构复杂、 集成度低、体积大且成本高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技 术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅 仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳 动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请第一实施例所提供的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装置的又一模块结构示意图；

图3是本申请第一实施例所提供的装置的又一模块结构示意图；

图4是本申请第一实施例所提供的装置的又一模块结构示意图；

图5是本申请第一实施例所提供的装置的又一模块结构示意图；

图6是本申请第一实施例所提供的装置的又一模块结构示意图；

图7是本申请第一实施例所提供的装置的又一模块结构示意图；

图8是本申请第一实施例所提供的装置的又一模块结构示意图；

图9是本申请第一实施例所提供的装置的又一模块结构示意图；

图10是本申请第一实施例所提供的装置的一电路结构示例图；

图11是本申请第一实施例所提供的装置的一电流流向示意图；

图12是本申请第一实施例所提供的装置的又一电流流向示意图；

图13是本申请第一实施例所提供的装置的又一电流流向示意图；

图14是本申请第一实施例所提供的装置的一电流流向示意图；

图15是本申请第一实施例所提供的装置的又一电流流向示意图；

图16是本申请第一实施例所提供的装置的又一电流流向示意图；

图17是本申请第一实施例所提供的装置的一电路结构示例图；

图18是本申请第一实施例所提供的装置的又一电路结构示例图；

图19是本申请第一实施例所提供的装置的又一电路结构示例图；

图20是本申请第一实施例所提供的装置的又一电路结构示例图；

图21是本申请第一实施例所提供的装置的又一电路结构示例图；

图22是本申请第一实施例所提供的装置的又一电路结构示例图；

图23是本申请第一实施例所提供的装置的又一电路结构示例图；

图24是本申请第二实施例所提供的车辆的一模块结构示例图。

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。

为了说明本申请的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本申请第一实施例提供一种能量转换装置，如图1所示，该能量转换装置 包括可逆PWM整流器11、电机线圈12和第一电容模块15。

具体地，电机线圈12包括第一绕组单元N1和第二绕组单元N2，可逆PWM 整流器11分别与第一绕组单元N1、第二绕组单元N2连接，第一绕组单元N1 与外部的电池2的第一端连接，第二绕组单元N2与外部的第一直流口31的第 一端连接，第一电容模块15的第一端与可逆PWM整流器11的第一汇流端连 接，可逆PWM整流器11的第二汇流端分别与第一电容模块15的第二端、第 一直流口31的第二端、电池2的第二端连接。

需要注意的是，本实施例中所述出现的“充放电”是指“充电”或者“放 电”，因此，“充放电电路”可以是“充电电路”，也可以是“放电电路”。

另外，通过直流口能够连接直流供电设备或者直流用电设备，通过连接直 流供电设备能够将直流供电设备输入的直流电通过直流口给能量转换装置供电， 通过连接直流用电设备能够将能量转换装置输出的直流电经过直流口给直流用 电设备供电。

其中，可逆PWM整流器11可以根据PWM控制信号对从外部的电池2输 入的电流进行逆变或者对输出给外部的电池的电流进行整流，可逆PWM整流 器11包括多相桥臂，桥臂数量根据电机线圈12的相数进行配置，逆变器的每 相桥臂包括两个功率开关单元，功率开关单元可以是晶体管、IGBT、MOS管、 SiC等器件类型，桥臂中两个功率开关单元的连接点连接电机中的一相线圈， 可逆PWM整流器11中的功率开关单元可以根据外部控制信号实现导通和关闭。 另外，在可逆PWM整流器11中的各桥臂的第一端共接形成可逆PWM整流器 11的第一汇流端，可逆PWM整流器11中的各桥的第二端共接形成可逆PWM 整流器11的第二汇流端。

另外，在一些示例中，电池2与电机线圈12之间还可以设置接触器开关， 当接触器开关闭合时，电池2、可逆PWM整流器11与电机线圈12可以形成 驱动回路。

其中，第一电容模块15可以是由至少一个电容组成，还可以是由几个电容 并联组成，通过第一电容模块15能够对可逆PWM整流器11输出的直流电进 行储能，还可以释放电能到PWM整流器11。

以将该第一电容模块15应用到如图10所示的电路结构示例图中为例，此 时，第一电容模块15为电容C1，电容C1的第一端与可逆PWM整流器11的 第一汇流端连接，电容C1的第二端与可逆PWM整流器11的第二汇流端连接。

电机线圈12包含K个绕组单元，每一个绕组单元的所有相绕组作为一个 基本单元，对每一个基本单元采用电机矢量控制都可以独立的控制电机运行， K≥2且为正整数，其中：

每一个绕组单元包括一套m_x相绕组，m_x相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，m_x相绕组的相端点 与M₁路桥臂中的m_x路桥臂的每路桥臂的中点一一对应连接，m_x相绕组中的每一 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个中性点，从n_x个中性点引出J_x条中性 线，其中，n_x≥1，m_x≥2，J_x≥1，且n_x，m_x，J_x均为正整数，下标x∈{1,2,…, K}是电机线圈12的第x绕组单元且x为正整数。

在本实施例中，从一个中性点可以引出至少一条中性线，也可以从多个中 性点分别引出一条中性线，此处不做具体限制。

需要注意的是，第一绕组单元N1和第二绕组单元N2可分别处于不同电机 的电机线圈12中，也可以处于同一电机的电机线圈12中，也即，第一绕组单 元N1处于一个电机的电机线圈12中时，第二绕组单元N2可以处于另一个电 机的电机线圈12中；或者，第一绕组单元N1和第二绕组单元N2处于同一电 机的电机线圈12中。

具体地，第一绕组单元N1包括一套m₁相绕组，m₁相绕组中的每一相绕组 包括n₁个线圈支路，每一相绕组的n₁个线圈支路共接形成一个相端点，m₁相绕 组的相端点与M₁路桥臂中的m₁路桥臂的每路桥臂的中点一一对应连接，m₁相绕 组中的每一相绕组的n₁个线圈支路中的一个线圈支路还分别与其他相绕组中的 n₁个线圈支路中的一个线圈支路连接，以形成n₁个连接点，从n₁个连接点中形成 T₁个中性点，从T₁个中性点引出J₁条中性线，其中，m₁≥2，n₁≥T₁≥1，T₁≥J₁≥1且n₁，m₁，T₁，J₁均为正整数；第二绕组单元N2包括一套m₂相绕组，m₂相 绕组中的每一相绕组包括n₂个线圈支路，每一相绕组的n₂个线圈支路共接形成 一个相端点，m₂相绕组的相端点与M₁路桥臂中m₂路桥臂的每路桥臂的中点一一 对应连接，m₂相绕组中的每一相绕组的n₂个线圈支路中的一个线圈支路还分别 与其他相绕组中的n₂个线圈支路中的一个线圈支路连接，以形成n₂个连接点， 从n₂个连接点中形成T₂个中性点，从T₂个中性点引出J₂条中性线，其中，m₂≥ 2，M₁≥m₁+m₂，n₂≥T₂≥1，T₂≥J₂≥1且n₂，m₂，T₂，M₁，J₂均为正整数。

其中，能量转换装置还包括控制模块，控制模块与可逆PWM整流器11连 接，并向可逆PWM整流器11发送控制信号，控制模块可以包括整车控制器、 可逆PWM整流器11的控制电路和BMS电池管理器电路，三者通过CAN线 连接，控制模块中的不同模块根据所获取的信息控制可逆PWM整流器11中功 率开关的导通和关断以实现不同电流回路的导通。

具体地，该能量转换装置可以工作于驱动模式、加热模式、直流充电模式、 和直流放电模式：

当该能量转换装置工作于驱动模式时，电池2与可逆PWM整流器11和电 机线圈12形成驱动回路，电池2向可逆PWM整流器11提供直流电，可逆PWM 整流器11将直流电转变为交流电，并将交流电输入电机线圈12以驱动电机运 转。

当该能量转换装置工作于加热模式时，当该能量转换装置工作于加热模式 时，电池2与可逆PWM整流器11和电机线圈12形成加热回路，电池2向可 逆PWM整流器11提供直流电，可逆PWM整流器11将直流电逆变为多相电 流，并将多相电流输入电机线圈12，使电机线圈12通入电流，对电机线圈12 进行加热，其中电机转子可以处于静止状态或者旋转状态或者来回转动状态或 者小范围位置的摆动状态，电池通过电机绕组放电，电机绕组产热加热冷却介 质给电池或者其它设备加热。此加热过程可以和直流充放电回路或者驱动回路 同时进行。

或者当该能量转换装置工作于加热模式时，当该能量转换装置工作于加热 模式时，直流口与可逆PWM整流器11和电机线圈12形成加热回路，直流口 供电设备向可逆PWM整流器11提供直流电，可逆PWM整流器11将直流电 逆变为多相电流，并将多相电流输入电机线圈12，使电机线圈12通入电流， 对电机线圈12进行加热，其中电机转子可以处于静止状态或者旋转状态或者来 回转动状态或者小范围位置的摆动状态，电池通过电机绕组放电，电机绕组产 热加热冷却介质给电池或者其它设备加热。此加热过程可以和直流充放电回路 或者驱动回路同时进行。

电池加热时，处于电池供电状态时，当电机处于耗电产热给电池加热时， 可以通过增大电池的充放电纹波的幅值和改变电流纹波的频率来使电池快速产 热，同时结合电机产热加热冷却液加热电机，可以达到快速加热电池的目的。

电池加热时，处于直流口供电状态时，当电机绕组处于充当电感的作用是， 使电池对直流口放电或者直流口对电池进行充电，达到快速加热电池的目的， 此时控制可逆PWM整流器11和电机线圈12相互配合，减小回路电流纹波。 当该能量转换装置工作于直流充电模式时，第一直流口31、能量转换装置、电 池2形成直流充电电路，第一直流口31连接直流供电设备，并为直流充电电路 提供直流电源。

当该能量转换装置工作于直流放电模式时，电池2、能量转换装置、第一 直流口31形成直流放电电路，直流口31连接直流用电设备，直流放电电路为 直流用电设备提供直流电源。

需要注意的是，在本申请中，本实施例中所描述的“外部的电池”、“外 部的第一直流口”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”，同时，本申请中提到的“外部的电池”和“电池”表 示的含义相同，本申请中提到的“外部的直流口”和“直流口”表示的含义也 相同。

在本实施例中，通过采用包括可逆PWM整流器11、电机线圈12和第一 电容模块15的能量转换装置，该能量转换装置接入外部的第一直流口31和外 部的电池2后，能够使得该能量转换装置工作于驱动模式、加热模式、直流充 电模式以及直流放电模式，该能量转换装置处于驱动模式时，外部的电池2、 可逆PWM整流器11、电机线圈12形成驱动回路，该能量转换装置处于直流 充电模式时，外部的第一直流口31通过能量转换装置与外部的电池2形成直流 充电电路，该能量转换装置处于直流放电模式时，外部的电池2通过能量转换 装置与外部的第一直流口31形成直流放电电路，通过驱动回路驱动电机输出功 率，通过直流放电电路或者直流充电电路对外进行放电或者接收充电，实现了 在外部的电池2电量不足时接收直流供电设备的充电，以及在外部的电池2电 量充足时向直流用电设备进行放电，并且驱动回路、直流充电回路和直流放电 回路中均采用可逆PWM整流器11以及电机线圈12，从而既精简了电路结构， 也提升了集成度，进而达到体积减小以及成本降低的目的，解决了现有包括电 池充电电路和电机驱动电路的总体控制电路结构复杂、集成度低、体积大且成 本高的问题。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，当第一直流口31连接直流供电 设备时，利用直流供电设备、第二绕组单元N2、可逆PWM整流器11、第一 电容模块15、第一绕组单元N1、电池2形成第一直流充电电路，在第一直流 充电电路中，直流供电设备、第二绕组单元N2、可逆PWM整流器11、第一 电容模块15形成第一直流充电母线充电回路，直流供电设备、第二绕组单元N2、可逆PWM整流器11形成第一直流充电母线充电储能回路，直流供电设备、第二绕组单元N2、可逆PWM整流器11、第一电容模块15形成第一直流 充电母线充电释能回路，将电能从第一直流口31转移到第一电容模块15；第 一电容模块15、可逆PWM整流器11、第一绕组单元N1、电池2形成第一直 流充电母线放电回路，其中，第一电容模块15、可逆PWM整流器11、第一绕 组单元N1、电池2形成第一直流充电母线放电储能回路，可逆PWM整流器 11、第一绕组单元N1、电池2形成第一直流充电母线放电释能回路。

在本实施方式中，直流供电设备能够为上述第一直流充电电路提供直流电， 母线充电储能回路能够完成第二绕组单元N2的储能，母线充电储能回路能够 完成第二绕组单元N2的释能，将电能从第一直流口31转移到第一电容模块15， 第一直流口31、可逆PWM整流器11和第二绕组单元N2能够输出经过升压的 直流电到第一电容模块15，第一电容模块15的电能再经过可逆PWM整流器 11和第一绕组单元N1进行降压给电池2进行充电，通过调整升压和降压的比 例，使得第一直流口31可以接受的充电电压范围宽，既可以比电池2两端的电 压高，也可以比充入电池2两端的电压低，实现第一直流口31可以接受的宽电 压范围的供电电压给电池2进行充电的功能，使得通过第一直流口31充电的兼 容性大大提高，扩大了该能量转换装置直流充电的应用场景，同时，能够使用 电机绕组充当电感，省去了外置电感，节省控制器质量和空间，实现大功率充 放电，实现电机线圈和可逆PWM整流器11的多维度复用，集成度高。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，当第一直流口31连接直流用电 设备时，利用电池2、第一绕组单元N1、可逆PWM整流器11、第一电容模块 15、第二绕组单元N1、直流用电设备形成第一直流放电电路，在第一直流放电 电路中，电池2、第一绕组单元N1、可逆PWM整流器11、第一电容模块15 形成第一直流放电母线充电回路，电池2、第一绕组单元N1、可逆PWM整流 器11形成第一直流放电母线充电储能回路，电池2、第一绕组单元N1、可逆PWM整流器11、可逆PWM整流器11的第一电容模块15形成第一直流放电 母线充电储能释放回路，将电能从电池2转移到第一电容模块15；第一电容模 块15、可逆PWM整流器11、第二绕组单元N2、直流用电设备形成第一直流 放电母线放电回路，其中，第一电容模块15、可逆PWM整流器11、第二绕组 单元N2、直流用电设备形成第一直流放电母线放电储能回路，可逆PWM整流 器11的功率桥臂、第二绕组单元N2、直流用电设备形成第一直流放电母线放 电释能回路。

在本实施方式中，电池2能够为上述第一直流放电电路提供直流电，电池 2、第一绕组单元N1、可逆PWM整流器11、第一电容模块15形成第一直流 放电母线充电回路，电池2、第一绕组单元N1、可逆PWM整流器11形成第 一直流放电母线充电储能回路，电池2、第一绕组单元N1、可逆PWM整流器 11、第一电容模块15形成第一直流放电母线充电储能释放回路，将电能从电池 2转移到第一电容模块15，可逆PWM整流器11能够输出经过升压的直流电到第一电容模块15，第一电容模块15再经过可逆PWM整流器11和第二绕组单 元N2降压第一直流口31，通过调整升压和降压的比例，使得第一直流口31 输出的电压范围宽，既可以比电池2两端输出的电压高，也可以比电池2两端 输出的电压低，使得通过第一直流口31放电的兼容性大大提高，扩大了该能量 转换装置直流放电的应用场景，同时，能够使用电机绕组充当电感，省去了外 置电感，节省控制器质量和空间，实现大功率充放电，实现电机和可逆PWM 整流器的多维度复用，集成度高。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，如图2所示，该能量转换装置 还包括第二电容模块13，第二电容模块13连接在第二绕组单元N2和可逆PWM 整流器11的第二汇流端之间。

需要注意的是，第二电容模块13可以是由至少一个电容组成，还可以是由 几个电容并联组成，通过第二电容模块13能够对通过第一直流口31输入的电 压或者输出到第一直流口的电能进行储能并释能。

以将该第二电容模块13应用到如图10所示的电路结构示例图中为例，此 时，第二电容模块13为电容C3，电容C3的第一端与第二绕组单元N2连接， 电容C3的第二端与可逆PWM整流器11的第二汇流端连接。

在本实施方式中，通过在该能量转换装置中设置第二电容模块13，能够有 效减少外部杂波为直流充放电路的干扰，并有助于实现恒流直流充放电路，提 升该能量转换装置的充放电质量。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，如图3所示，该能量转换装置 还包括第二开关模块142，第二开关模块142用于控制第一绕组单元N1和电池 2的第一端之间的导通状态；和/或，第三开关模块143，第三开关模块143用 于控制第二绕组单元N2与第一直流口31的第一端之间的导通状态。

具体地，第二开关模块142连接在第一绕组单元N1和电池2的第一端之 间，第三开关模块143连接在第二绕组单元N2和第一直流口31的第一端之间。

以将该第二开关模块142应用到如图18所示的电路结构示例图中为例，此 时，第二开关模块142为开关K4，开关K4连接在第一绕组单元N1和电池2 的第一端之间。

以将该第三开关模块143应用到如图10所示的电路结构示例图中为例，此 时，第三开关模块143为开关K5，开关K5连接在第二绕组单元N2和第一直 流口31的第一端之间。具体地，开关K5的第一端与第二绕组单元N2连接， 开关K5的第二端与第一直流口31的第一端和电容C3的共接点连接。

当该能量转换装置处于驱动模式时，第二开关模块142导通，第三开关模 块143断开，电池2输出的直流电经过可逆PWM整流器11后变换为交流电后， 输入到第一绕组单元N1、第二绕组单元N2，经过可逆PWM整流器再回流至 电池2，以实现驱动电机。

当该能量转换装置处于第一直流充电电路或者第一直流放电电路时，第二 开关模块142和第三开关模块143导通，以使第一直流口31、第三开关模块143、 第二绕组单元N2、可逆PWM整流器11、第一电容模块15、第一绕组单元N1、 第二开关模块142、电池2能够完成第一直流充电电路或者第一直流放电电路 的功能。

在本实施方式中，通过在该能量转换装置中设置第二开关模块142，和/或， 第三开关模块143，切换第二开关模块142，和/或，第三开关模块143的导通 状态，以能够自由实现第一直流充电电路、第一直流放电电路、驱动电路的切 换。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，如图4所示，该能量转换装置 还包括第一开关模块141，第一开关模块141用于控制第二绕组单元N2和第一 直流口31的第一端之间的导通状态，还用于控制可逆PWM整流器11的第二 汇流端和第一直流口31的第二端之间的导通状态。

需要注意的是，第一开关模块141应当包括至少两个开关，其中的至少一 个开关连接在第一直流口31的第一端和第二绕组单元N2之间，其中的另外至 少一个开关连接在第一直流口31的第二端和可逆PWM整流器11的第二汇流 端之间。

以将该第一开关模块141应用于如图10所示的电路结构示例图中为例，此 时，第一开关模块141为开关K8和开关K9，开关K8连接在第二绕组单元N2 和第一直流口31的第一端之间，开关K9连接在可逆PWM整流器11的第二 汇流端和第一直流口31的第二端之间。

当该能量转换装置处于驱动模式时，连接在第一直流口31的第二端与电池 2的第二端形成的共接点和可逆PWM整流器11的第二汇流端之间的开关导通， 以使电池2、可逆PWM整流器11、第一绕组单元N2形成驱动电路，当该能 量转换装置处于第一直流充电电路或者第一直流放电电路，连接在第一直流口 31的第一端和第二绕组单元N2之间的开关导通，以使第一直流口31、第二绕 组单元N2、可逆PWM整流器11、第一电容模块15、第一绕组单元N1、电池 2能够形成第一直流充电电路或者第一直流放电电路。

在本实施方式中，通过在该能量转换装置中设置第一开关模块141，能够 自由实现对第一直流充电电路、第一直流放电电路、驱动电路的切换，确保各 电路能够完整进行。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，如图5所示，该能量转换装置 还包括第四开关模块144，第四开关模块144用于控制电池2分别与第一绕组 单元N1、可逆PWM整流器11的第二汇流端的连接状态。

需要注意的是，第四开关模块144应当包括至少两个开关，其中的至少一 个开关连接在电池2的第一端和第一绕组单元N1之间，其中的另外至少一个 开关连接在电池2的第二端和可逆PWM整流器11的第二汇流端之间。

以将该第四开关模块144应用于如图10所示的电路结构示例图中为例，此 时，此时，第四开关模块144为开关K1和开关K3，开关K1连接在电池2的 第一端和第一绕组单元N1之间，开关K3连接在电池2的第二端和可逆PWM 整流器11的第二汇流端之间。

在本实施例中，通过在该能量转换装置中设置第四开关模块144，使得该 第四开关模块144处于导通状态时，利用第一直流口31、第二绕组单元N2、 可逆PWM整流器11、第一电容模块15、第一绕组单元N1、电池2能够形成 第一直流充电电路或者第一直流放电电路，确保充放电路能够完整进行。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，如图6所示，该能量转换装置 还包括第五开关模块145，第一绕组单元N1和第四开关模块144的共接点与第 五开关模块145连接，可逆PWM整流器11和第四开关模块144的共接点与第 五开关模块145连接；第二直流口32通过第五开关模块145、第四开关模块144 分别与电池2的第一端、第二端连接；外部的第二直流口32、第五开关模块145、 第四开关模块144与电池2形成第二直流充电电路或第二直流放电电路。

以将该第五开关模块145应用于如图10所示的电路结构示例图中为例，此 时，第五开关模块145为开关K6和开关K7，开关K6连接在第一绕组单元N1 和第二直流口32的第一端之间，开关K7连接在可逆PWM整流器11的第二 汇流端和第二直流口32的第二端之间。

需要注意的是，第五开关模块145应当包括至少两个开关，其中的至少一 个开关连接在第二直流口32的第一端和第一绕组单元N1之间，其中的另外至 少一个开关连接在第二直流口32的第二端和可逆PWM整流器11的第二汇流 端之间。

当该能量装置处于直流充电模式时，第二直流口32可以输出直流电，经过 第五开关模块145、第四开关模块144对电池2进行充电，该过程能量损耗少， 第二直流口32两端的电压与电池2两端的电压相同，实现对电池2的直充。

在本实施方式中，通过在该能量转换装置中设置第五开关模块145，并通 过第五开关模块145外接外部的第二直流口32，能够实现对电池2进行直充， 或者对电池2进行放电，减少能量损耗，同时，还可以利用第一直流口31对电 池2进行充放电，因此，通过切换该能量转换装置中的各个开关模块和可逆 PWM整流器11中的各个开关，根据不同的需求，选择不同的充放电路，或者 实现利用第一直流口31进行充放电和/或第二直流口32进行充放电，拓宽了该 能量转换装置的应用范围。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，当第二直流口32连接直流供电 设备时，直流供电设备、第五开关模块145、第四开关模块144、电池2形成第 二直流充电电路；当第二直流口32连接直流用电设备时，电池2、第四开关模 块144、第五开关模块145、直流用电设备形成第二直流放电电路。

需要注意的是，不论是第二直流充电电路，还是第二直流放电电路，第二 直流口32两端的电压与电池2两端的电压均相同，实现对电池2的直接充电或 者直接放电，能够有效减少在直流充放电路中的能量损耗。

在本实施方式中，使第二直流口32连接直流供电设备能够对电池2充电， 第二直流口32连接直流用电设备能够对电池2进行放电，同时，当第二直流口 32连接直流供电设备或者直流用电设备时，第一直流口1也可以连接直流供电 设备或者直流用电设备，以实现对电池2的直流充电和/或直流放电。

另外，在一些示例中，该能量转换装置还可以包括第三电容模块，第三电 容模块连接在第一绕组单元N1和可逆PWM整流器11的第二汇流端之间。

需要注意的是，第三电容模块可以是由至少一个电容组成，还可以是由几 个电容并联组成，通过第三电容模块能够对通过第二直流口32输入的电压或者 输出到第二直流口32的电能进行储能并释能。

以将该第三电容模块应用到如图10所示的电路结构示例图中为例，此时， 第三电容模块为电容C2，电容C2的第一端与第一绕组单元N1连接，电容C2 的第二端与可逆PWM整流器11的第二汇流端连接。

在本示例中，通过在该能量转换装置中设置第三电容模块，能够有效减少 外部杂波为直流充放电路的干扰，并有助于实现恒流直流充放电路，提升该能 量转换装置的充放电质量。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，如图7所示，还包括第六开关 模块146，第六开关模块146分别与可逆PWM整流器11的第一汇流端、可逆 PWM整流器11的第二汇流端连接。

具体地，外部的第三直流口33的第一端通过第六开关模块146与可逆PWM 整流器11的第一汇流端连接，第三直流口33的第二端通过第六开关模块146 与可逆PWM整流器11的第二汇流端连接；第三直流口33、第六开关模块146、 可逆PWM整流器11、第一绕组单元N1、第四开关模块144与电池2形成第 三直流充电电路，或者，电池2、第四开关模块144、第一绕组单元N1、可逆 PWM整流器11、第六开关模块146、第三直流口33形成第三直流放电电路。

需要注意的是，第六开关模块146应当包括至少两个开关，其中的至少一 个开关连接在第三直流口33的第一端和可逆PWM整流器11的第一汇流端之 间，其中的另外至少一个开关连接在第三直流口33的第二端和可逆PWM整流 器11的第二汇流端之间。

以将该第六开关模块146应用到如图10所示的电路结构示例图中为例，此 时，第六开关模块146为开关K10和开关K11，开关K10连接在第三直流口 33的第一端和可逆PWM整流器11的第一汇流端之间，开关K11连接在第三 直流口33的第二端和可逆PWM整流器11的第二汇流端之间。

当该能量转换装置处于第三直流充电电路或者第三直流放电电路时，第六 开关146导通，以使第三直流口33、第六开关模块146、可逆PWM整流器11、 第一绕组单元N1、第四开关模块144、电池2形成第三直流充电电路或者第三 直流放电电路。

在本实施例中，通过在该能量转换装置中设置第六开关模块146，并通过 第六开关模块146外接外部的第三直流口33，以形成第三直流充电电路或者第 三直流放电电路，当该能量转换装置处于第三直流充电电路时，第三直流口33 两端的电压大于电池2两端的电压，实现对电池2进行降压充电，当该能量转 换装置处于第三直流放电电路时，第三直流口33两端的电压小于电池2两端的 电压，实现对电池2进行升压放电，同时，通过第一直流口31还可以进行直流 充电或者直流放电，因此，通过该能量转换装置可以根据不同的需求，选择不 同工作模式，拓宽了该能量转换装置的应用范围。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，当第三直流口33连接直流供电 设备时，直流供电设备、第六开关模块146、可逆PWM整流器11、第一绕组 单元N1、第四开关模块144、电池2形成第三直流充电电路；其中，直流供电 设备、第六开关模块146、可逆PWM整流器11、第一绕组单元N1、第四开关 模块144、电池2形成直流充电储能回路，第一绕组单元N1、可逆PWM整流 器11、第四开关模块144、电池2形成直流充电释能回路。

在本实施方式中，直流供电设备能够为上述第三直流充电电路提供直流电， 直流充电储能回路能够完成第一绕组单元N1的储能，直流充电释能回路能够 完成第一绕组单元N1的释能，可逆PWM整流器11和第一绕组单元N1能够 输出经过降压的直流电，使得通过第三直流口33能够进行降压充电，扩大了该 能量转换装置直流充电的应用场景。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，当第三直流口33连接直流用电 设备时，电池2、第四开关模块144、第一绕组单元N1、可逆PWM整流器11、 第六开关模块146、直流用电设备形成第三直流放电电路；其中，电池2、第四 开关模块144、第一绕组单元N1、可逆PWM整流器11形成直流放电储能回 路，直流供电设备、第六开关模块146、第一绕组单元N1、可逆PWM整流器 11、第六开关模块146、直流用电设备形成直流放电释能回路。

在本实施方式中，电池2能够为上述第一直流放电电路提供直流电，直流 放电储能回路能够完成第一绕组单元N1的储能，直流放电释能回路能够完成 第一绕组单元N1的释能，可逆PWM整流器11能够输出经过升压的直流电， 通过第三直流口33对电池3进行升压放电，使得通过第三直流口33放电的兼 容性大大提高，扩大了该能量转换装置直流放电的应用场景。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，第六开关模块146还可以应用 于如图8所示的电路中，第六开关模块146分别与可逆PWM整流器11的第一 汇流端、可逆PWM整流器11的第二汇流端连接。

具体地，外部的第三直流口33的第一端通过第六开关模块146与可逆PWM 整流器11的第一汇流端连接，第三直流口33的第二端通过第六开关模块146 与可逆PWM整流器11的第二汇流端连接；第三直流口33、第六开关模块146、 可逆PWM整流器11、第一绕组单元N1、第二开关模块142与电池2形成第 三直流充电电路或者第三直流放电电路。

在本实施方式中，通过在该能量转换装置中设置第六开关模块146，并通 过第六开关模块146外接外部的第三直流口33，以形成第三直流充电电路或者 第三直流放电电路，当该能量转换装置处于第三直流充电电路时，第三直流口 33两端的电压大于电池2两端的电压，实现对电池2进行降压充电，当该能量 转换装置处于第三直流放电电路时，第三直流口33两端的电压小于电池2两端 的电压，实现对电池2进行升压放电，同时，通过第一直流口31还可以进行直 流充电或者直流放电，还可以选择第二直流口32进行直流充电或者直流放电， 因此，通过该能量转换装置可以根据不同的需求，选择不同工作模式，拓宽了该能量转换装置的应用范围。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，当第三直流口33连接直流供电 设备时，直流供电设备、第六开关模块146、可逆PWM整流器11、第一绕组 单元N1、第二开关模块142、电池2形成第三直流充电电路；当第三直流口33 连接直流用电设备时，电池2、第二开关模块142、第一绕组单元N1、可逆PWM 整流器11、第四开关模块144、直流用电设备形成第三直流放电电路。

由于在本实施例中对第三直流充电电路和第三直流放电电路的储能和释能 过程已有描述，因此，此处不再赘述。

在本实施例中，当第六开关模块146和第四开关模块144导通时，能够形 成第三直流充电电路或者第三直流放电电路，同时，在第三直流充电电路中， 直流供电设备提供直流电源，在第三直流放电电路中，电池2为直流用电设备 提供电源，并在第三直流充电电路中实现对直流供电设备输出的电压进行降压 处理，在第三直流放电电路中实现对电池2输出的电压进行升压处理，以满足 不同直流充电和直流放电的需求。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，第一直流口31、第二直流口32、 第三直流口33均连接直流供电设备时，利用直流供电设备、第一开关模块141、 第二绕组单元N2、可逆PWM整流器11、第一电容模块15、第一绕组单元N1、 第四开关模块144、电池2形成第一直流充电电路；或者，利用直流供电设备、 第五开关模块145、第四开关模块144、电池2形成第二直流充电电路；或者， 利用直流供电设备、第六开关模块146、可逆PWM整流器11、第一绕组单元 N1、第四开关模块144、电池2形成第三直流充电电路；能量转换装置根据外 部控制信号选择第一直流充电电路、第二直流充电电路以及第三直流充电电路 中的任意一者工作。

当利用直流供电设备、第一开关模块141、第二绕组单元N2、可逆PWM 整流器11、第一电容模块15、第一绕组单元N1、第四开关模块144、电池2 形成第一直流充电电路时，第一开关模块141和第四开关模块144均导通；当 利用直流供电设备、第五开关模块145、第四开关模块144、电池2形成第二直 流充电电路时，第四开关模块144和第五开关模块145均导通；当利用直流供 电设备、第六开关模块146、可逆PWM整流器11、第一绕组单元N1、第四开关模块144、电池2形成第三直流充电电路时，第四开关模块144和第六开关 模块146均导通。由于第一直流充电电路、第二直流充电电路以及第三直流充 电电路的储能和释能过程已有描述，此处不再赘述。

在本实施方式中，通过切换各个开关模块的导通状态，能够实现选择该能 像转换装置选择第一直流充电电路、第二直流充电电路以及第三直流充电电路 中的任意一者工作，因此，根据不同需求可以选择不同的充电电路，扩大了该 能量转换装置的应用场景。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，第一直流口31、第二直流口32、 第三直流口33均连接直流用电设备时，利用电池2、第四开关模块144、第一 绕组单元N1、可逆PWM整流器11、第一电容模块15、第二绕组单元N2、第 一开关模块141、直流用电设备能够形成第一直流放电电路；第二直流口32连 接直流供电设备时，利用电池2、第四开关模块144、第五开关模块145、直流 用电设备形成第二直流充电电路；利用电池2、第四开关模块144、第一绕组单 元N1、可逆PWM整流器11、第六开关模块146、直流用电设备形成第三直流 放电电路；能量转换装置根据外部控制信号选择第一直流放电电路、第二直流 放电电路以及第三直流放电电路中的至少一者工作。

当利用电池2、第四开关模块144、第一绕组单元N1、可逆PWM整流器 11、第一电容模块15、第二绕组单元N2、第一开关模块141、直流用电设备能 够形成第一直流放电电路时，第一开关模块141和第四开关模块144均导通； 当利用电池2、第四开关模块144、第五开关模块145、直流用电设备形成第二 直流充电电路时，第四开关模块144和第五开关模块145均导通；当利用电池 2、第四开关模块144、第一绕组单元N1、可逆PWM整流器11、第六开关模 块146、直流用电设备形成第三直流放电电路时，第四开关模块144和第六开 关模块146均导通。由于第一直流放电电路、第二直流放电电路以及第三直流 放电电路的储能和释能过程已有描述，此处不再赘述。

在本实施方式中，通过切换各个开关模块的导通状态，能够实现选择该能 像转换装置选择第一直流放电电路、第二直流放电电路以及第三直流放电电路 中的任意一者工作，因此，根据不同需求可以选择不同的放电电路，扩大了该 能量转换装置的应用场景。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，当第一直流口31、第二直流口 32、第三直流口33均连接直流用电设备时，三个直流口同时进行放电；当第一 直流口31和第三直流口33连接直流用电设备、第二直流口32连接直流供电设 备时，利用三个直流口实现放电和充电同时进行；当第一直流口31连接直流供 电设备、第二直流口32和第三直流口33连接直流用电设备时，利用三个直流 口实现放电和充电同时进行；当第二直流口32和第三直流口33连接直流供电 设备、第一直流口31连接直流用电设备时，利用三个直流口实现放电和充电同 时进行。

具体地，以下面四个示例进行说明：

当第一直流口31、第二直流口32、第三直流口33均连接直流用电设备时， 第一开关模块141、第四开关模块144、第五开关模块145和第六开关模块146 均导通，利用电池2、第四开关模块144、第一绕组单元N1、可逆PWM整流 器11、第一电容模块15、第二绕组单元N2、第一开关模块141、直流用电设 备能够形成第一直流放电电路，利用电池2、第四开关模块144、第五开关模块 145、直流用电设备形成第二直流放电电路，利用电池2、第四开关模块144、 第一绕组单元N1、可逆PWM整流器11、第六开关模块146、直流用电设备形 成第三直流放电电路，此时通过三个直流口同时进行放电，拓展充电功率和功 能，并扩大应用场景。

当第一直流口31和第三直流口33连接直流用电设备、第二直流口32连接 直流供电设备时，第一开关模块141、第四开关模块144、第五开关模块145 和第六开关模块146均导通，利用电池2、第四开关模块144、第一绕组单元 N1、可逆PWM整流器11、第一电容模块15、第二绕组单元N2、第一开关模 块141、直流用电设备能够形成第一直流放电电路，利用直流供电设备、第五 开关模块145、第四开关模块144、电池2形成第二直流充电电路，利用电池2、 第四开关模块144、第一绕组单元N1、可逆PWM整流器11、第六开关模块 146、直流用电设备形成第三直流放电电路，此时通过三个直流口中的两个进行 放电，另外一个直流口进行充电，实现边充边放。

当当第一直流口31连接直流供电设备、第二直流口32和第三直流口33 连接直流用电设备时，第一开关模块141、第四开关模块144、第五开关模块 145和第六开关模块146均导通，利用直流供电设备、第一开关模块141、第二 绕组单元N2、可逆PWM整流器11、第一电容模块15、第一绕组单元N1、第 四开关模块144、电池2能够形成第一直流充电电路，电池2、第四开关模块 144、第五开关模块145、直流用电设备形成第二直流充电电路，第一直流口31、 第一开关模块141、第二绕组单元N1、可逆PWM整流器11、第六开关模块 146、直流用电设备形成直流放电电路，此时通过三个直流口中的两个进行放电， 另外一个直流口进行充电，实现边充边放。

当第二直流口32和第三直流口33连接直流用电设备、第一直流口31连接 直流供电设备时，第一开关模块141、第四开关模块144、第五开关模块145 和第六开关模块146均导通，利用直流供电设备、第一开关模块141、第二绕 组单元N2、可逆PWM整流器11、第一电容模块15、第一绕组单元N1、第四 开关模块144、电池2能够形成第一直流充电电路，电池2、第四开关模块144、 第五开关模块145、直流用电设备、形成第二直流放电电路，电池2、第四开关 模块144、第一绕组单元N1、可逆PWM整流器11、第六开关模块146、直流 用电设备、形成第三直流放电电路，此时通过三个直流口中的两个进行充电， 另外一个直流口进行放电，实现边充边放。

在本实施例中，通过控制第一开关模块141、第四开关模块144、第五开关 模块145和第六开关模块146中各个开关的导通状态，以实现三个直流口同时 进行工作，使得该能量转换装置的应用更加灵活，有效扩大了该能量转换装置 的应用范围。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，第一直流口31通过能量转换装 置与电池2形成加热电路；或者，第三直流口33通过能量转换装置与电池2 形成加热电路；或者，第一直流口31和第三直流口33其中一个直流口通过能 量转换装置与另外一个直流口形成加热电路；或者，电池2与能量转换装置形 成加热电路。

其中，能量转换装置还包括与可逆PWM整流器11并联连接的储能模块， 当直流口连接直流供电设备时，直流供电设备、电机线圈12、可逆PWM整流 器11、储能模块形成加热电路，该加热电路的加热方式为直流供电设备向能量 转换装置输出电流时，该电流流经电机线圈12使电机线圈12耗电产生热量， 产生的热量可以用来加热电池2或者座椅等待加热设备。

其中，当直流口连接直流用电设备时，直流用电设备、电机线圈12、可逆 PWM整流器11、储能模块形成加热电路，该加热电路的加热方式为电池2向 能量转换装置输出电流，同时让在电机线圈12主动注入电流，使电机线圈12 耗电产生热量，产生的热量可以用来加热电池2或者座椅等待加热设备。

在本实施例中，第一直流口31通过能量转换装置与电池2形成加热电路； 或者，第三直流口33通过能量转换装置与电池2形成加热电路；或者，第一直 流口31和第三直流口33其中一个直流口通过能量转换装置与另外一个直流口 形成加热电路；或者，电池2与能量转换装置形成加热电路。并从直流供电设 备进行取电使电机线圈12耗电产生热量，进而对流经电机线圈12的冷却回路 中的介质进行加热，使被加热的介质通过冷却回路流经其他模块时对其他模块 进行加热。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，当第一直流口31通过能量转换 装置与电池2形成加热电路时，可逆PWM整流器11根据外部控制信号使第一 直流充电电路和加热电路协同工作，或者使驱动电路和加热电路协同工作，或 者使第一直流充电电路、加热电路以及驱动电路协同工作，或者使第一直流放 电电路和加热电路协同工作，或者使第一直流放电电路、加热电路以及驱动电 路协同工作。

当第三直流口33通过能量转换装置与电池2形成加热电路时，可逆PWM 整流器11根据外部控制信号使第三直流充电电路和加热电路协同工作，或者使 第三直流充电电路、加热电路以及驱动电路协同工作，或者使第三直流放电电 路和加热电路协同工作，或者使第三直流放电电路、加热电路以及驱动电路协 同工作。

当第一直流口31和第三直流口33的其中一个直流口通过能量转换装置与 另外一个直流口中形成加热电路时，可逆PWM整流器11根据外部控制信号使 直流充电电路和加热电路协同工作，或者使直流充电电路、加热电路以及驱动 电路协同工作，或者使直流放电电路和加热电路协同工作，或者使直流放电电 路、加热电路以及驱动电路协同工作。

当电池2与能量转换装置形成加热电路时，可逆PWM整流器11根据外部 控制信号控制使驱动电路和加热电路协同工作。

需要注意的是，当通过第一直流口31、第二直流口32、第三直流口32、 电池2中的任意一者提供的电能输入到第一绕组单元N1和/或第二绕组单元N2 时，均能够形成加热电路。也就是说，在本实施方式中，当第一绕组单元N1 和/或第二绕组单元N2经过电流时，该能量转换装置可以形成加热电路。

在本实施例中，利用该能量转换装置能够形成多种加热电路，使得能够在 不同情况下，选择不同的加热电路进行加热，增加了该能量转换装置的应用场 景，使得该能量转换装置的功能更加全面。

需要注意的是，第二开关模块142和/或第三开关模块143还可以应用到如 图9所示的电路中，以实现控制第一绕组单元N1和电池2的第一端之间的导 通状态，和/或，以实现用于控制第二绕组单元N2与第一直流口31的第一端之 间的导通状态。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，可逆PWM整流器11包括一组M₁路桥臂，一组M₁路桥臂中的每路桥臂的第一端共接形成可逆PWM整流器 11的第一汇流端，一组M₁路桥臂中的每路桥臂的第二端共接形成可逆PWM整 流器11的第二汇流端。

第一绕组单元N1包括一套m₁相绕组，m₁相绕组中的每一相绕组包括n₁个 线圈支路，每一相绕组的n₁个线圈支路共接形成一个相端点，m₁相绕组的相端 点与M₁路桥臂中的m₁路桥臂的每路桥臂的中点一一对应连接，m₁相绕组中的每 一相绕组的n₁个线圈支路中的一个线圈支路还分别与其他相绕组中的n₁个线圈 支路中的一个线圈支路连接，以形成n₁个连接点，从n₁个连接点中形成T₁个中 性点，从T₁个中性点引出J₁条中性线，其中，n₁≥T₁≥1，T₁≥J₁≥1，m₁≥2， 且n₁，m₁，T₁，J₁均为正整数。

第二绕组单元N2包括一套m₂相绕组，m₂相绕组中的每一相绕组包括n₂个 线圈支路，每一相绕组的n₂个线圈支路共接形成一个相端点，m₂相绕组的相端 点与M₁路桥臂中m₂路桥臂的每路桥臂的中点一一对应连接，m₂相绕组中的每一 相绕组的n₂个线圈支路中的一个线圈支路还分别与其他相绕组中的n₂个线圈支 路中的一个线圈支路连接，以形成n₂个连接点，从n₂个连接点中形成T₂个中性 点，从T₂个中性点引出J₂条中性线，其中，m₂≥2，M₁≥m₁+m₂，n₂≥T₂≥1， T₂≥J₂≥1且n₂，m₂，T₂，M₁，J₂均为正整数。

在本申请的实施方式中，通过控制各绕组单元引出的中性线数量，能够调 整在直流充电电路或直流放电电路电机线圈12产生的电感量和可以满足的充 电电流，以满足电池2和直流用电设备对功率和感量的需求。本专利就是利用 每套绕组单元并联数量不同的线圈支路n引出的中性线，中性线侧电机等效电 感不同，中性线上通电流的能力不同，并联线圈支路n数量越少，从电机引出 中性线的等效电感越大，中性线上电流纹波越小，性能越好，中性线线过电流 的能力越小。每套绕组单元同一种中性线引出线方案：每套绕组单元所连接桥 臂的错相位导通控制(同套绕组之间错开相位＝360/m相，)比同相位导通控制中性线上等效电感大至少三倍以上。本专利就是利用电机绕组单元并联数量不 同的线圈支路引出中性线，电机绕组等效相电感不同，中性线上通电流的能力 不同，根据充电功率和感量的需求，根据充电功率和感量的需求，选择合适数 量的线圈支路并联引出，得到需求的充电功率和电感，满足充电功率同时改善 充放电性能，实现直流充放电的功能。

第四开关模块144和第五开关模块145的共接点与J₁条中性线连接，第一 直流口31的第一端通过第一开关模块141与J₂条中性线连接。

在本实施例中，通过设置第一绕组单元N1和第二绕组单元N2中构成的线 圈支路的结构不同，使电机等效相电感不同以及电机中流过电流的不同，可以 得到需求的充电功率和电感，满足充电功率的同时改善充放电性能。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，该能量转换装置第二开关模块 142，和/或，第三开关模块143；

第二开关模块142用于控制J₁条中性线与第四开关模块144和第五开关模 块145的共接点之间的导通状态，第三开关模块143用于控制J₁条中性线与第 一开关模块141之间的导通状态。

在本实施例中，第二开关模块142和第三开关模块143能够用于控制第一 绕组单元N1和电池2的第一端之间的导通状态，还能够用于控制第二绕组单 元N2与第一直流口31的第一端之间的导通状态。

为了能够更加清楚地理解本实施例中各个实施方式的内容，下面以一些示 例对本实施例的工作原理进行描述：

如图10所示位本实施例的第一电路结构示例图，该能量转换装置包括可逆 PWM整流器11和电机线圈12，并连接外部的电池2、外部的第一直流口31、 外部的第二直流口32、外部的第三直流口。

具体地，电机线圈12包括第一绕组单元N1和第二绕组单元N2，此时， 第一绕组单元N1包含一套三相绕组(第一相绕组A、第二相绕组B、第三相 绕组C)，每相绕组包括两个线圈支路(A1、B1、C1、A2、B2、C2)，每一 相绕组中的线圈支路的第一端共接形成一个相端点(此时形成三个相端点)， 三相绕组中的一个线圈支路的第二端与其他两相绕组中的线圈支路的第二端共 接形成两个中性点(分别为n1和n2)，使两个中性点共接后引出第一中性线， 该第一中性线通过第五开关模块145中的开关K6与第二直流口32的第一端连 接，该第一中性线通过第四开关模块144中的开关K1与电池2的第一端连接， 此时，电池2的第一端为正极，电池2的第二端为负极；第二绕组单元N2包 含一套三相绕组(第四相绕组U、第五相绕组V、第六相绕组W)，每相绕组 包括两个线圈支路(U1、V1、W1、U2、V2、W2)，每一相绕组中的线圈支 路的第一端共接形成一个相端点(此时形成三个相端点)，三相绕组中的一个 线圈支路的第二端与其他两相绕组中的线圈支路的第二端共接形成两个中性点 (分别为n3和n4)，从其中一个中性点引出第二中性线，该第二中性线通过 第三开关模块143中的开关K5和第一开关模块141中的开关K8与第一直流口 31的第一端连接；可逆PWM整流器11包括一组6路桥臂，一组6路桥臂中 的三路桥臂分别与第一绕组单元N1的三个相端点一一对应连接，一组6路桥 臂中的其他三路桥臂分别与第二绕组单元N2的三个相端点一一对应连接，一 组6路桥臂中的各路桥臂的第一端共接形成可逆PWM整流器11的第一汇流端， 一组6路桥臂中的各路桥臂的第二端共接形成可逆PWM整流器11的第二汇流 端，可逆PWM整流器11的第一汇流端通过第六开关模块146中的开关K10 与第三直流口33的第一端连接，可逆PWM整流器11的第二汇流端通过第六 开关模块146中的开关K11与第三直流口33的第二端连接，第三开关模块143 中的开关K5和第一开关模块141中的开关K8的连接点和可逆PWM整流器 11的第二汇流端之间还可以设置有第二电容模块，此时第二电容模块为C2， 第二电容模块为C2可以根据需要选择是否使用在电路中，在第一开关模块141 和可逆PWM整流器11的第二汇流端之间还设置有第一电容模块，此时第一电 容模块为C3，在可逆PWM整流器11的第一汇流端和可逆PWM整流器11的 第二汇流端之间还设置有第三电容模块，此时第三电容模块为C1，可逆PWM 整流器11的第二汇流端通过第一开关模块141中的开关K9与第一直流口31 的第二端连接，可逆PWM整流器11的第二汇流端通过第五开关模块145中的 开关K7与第二直流口32的第二端连接，可逆PWM整流器11的第二汇流端 通过第一开关模块141中的开关K9与第一直流口31的第二端连接，可逆PWM 整流器11的第二汇流端通过第四开关模块144中的开关K3与电池2的第二端 连接，此时电池2的第二端为电池2的负极。

其中，该一组6路桥臂具体包括第一功率开关单元、第二功率开关单元、 第三功率开关单元、第四功率开关单元、第五功率开关单元、第六功率开关单 元、第七功率开关单元、第八功率开关单元、第九功率开关单元、第十功率开 关单元、第十一功率开关单元、第十二功率开关单元，第一功率开关单元和第 二功率开关单元的中点、第三功率开关单元和第四功率开关单元的中点、第五 功率开关单元和第六功率开关单元的中点分别与第一绕组单元N1的三个相端 点一一对应连接，第七功率开关单元和第八功率开关单元的中点、第九功率开 关单元和第十功率开关单元的中点、第十一功率开关单元和第十二功率开关单元的中点分别与第二绕组单元N2的三个相端点一一对应连接，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，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上桥臂VT12和第十二上桥二极管 VD12。

需要注意的是，该能量转换装置还包括串联连接的开关K2和电阻R，串 联后的开关K2和电阻R与开关K1并联连接。

通过在该能量转换装置中设置开关K2和电阻R，当对电池2进行充电之 前，开关K1断开，开关K2闭合，通过电阻R完成电容C1和电容C2预充后， 开关K1闭合，开关K2断开，再向电池2提供电源。通过R进行预充，减小 了电流对电池2的冲击，保护电路，降低了能量转换装置的故障率。

当该能量转换装置处于第一直流充电电路时，第一直流口31连接直流供电 设备时，开关K5、开关K2、开关K3导通，开关K10、开关K11、开关K6、 开关K1、开关K7断开，通过电阻R完成电容C1和电容C2的预充后，开关 K2断开，开关K1导通，控制可逆PWM整流器对电容C3预充后，控制开关 K8、开关K9导通，此时第八功率开关单元、第十功率开关单元、第十二功率 开关单元导通，第七功率开关单元、第九功率开关单元、第十一功率开关单元 断开，直流供电设备输出直流电，直流供电设备、第八功率开关单元、第十功 率开关单元、第十二功率开关单元、第二绕组单元N2形成第一直流充电母线 充电储能回路，完成对第二绕组单元N2的储能；控制第八功率开关单元、第 十功率开关单元、第十二功率开关单元断开，第七功率开关单元、第九功率开 关单元、第十一功率开关单元导通，直流供电设备输出直流电，直流供电设备、 第二绕组单元N2、第七功率开关单元、第九功率开关单元、第十一功率开关单 元、电容C1形成第一直流充电母线充电释能回路，将电能从第一直流口转移 到电容C1，第一功率开关单元、第三功率开关单元、第五功率开关单元导通， 第七功率开关单元、第九功率开关单元、第十一功率开关单元、第八功率开关 单元、第十功率开关单元、第十二功率开关单元、第二功率开关单元、第四功 率开关单元、第六功率开关单元断开，C1、第一功率开关单元、第三功率开关 单元、第五功率开关单元、第一绕组单元N1、电池2形成第一直流充电母线放 电回路，C1、第一功率开关单元、第三功率开关单元、第五功率开关单元、第 一绕组单元N1、电池2形成第一直流充电母线放电储能回路，第二功率开关单 元、第四功率开关单元、第六功率开关单元导通，第一功率开关单元、第三功 率开关单元、第五功率开关单元、第七功率开关单元、第九功率开关单元、第 十一功率开关单元、第八功率开关单元、第十功率开关单元、第十二功率开关 单元断开，第二功率开关单元、第四功率开关单元、第六功率开关单元、第一 绕组单元N1、电池2形成第一直流充电母线放电释能回路。在上述充电过程中， 第七功率开关单元、第九功率开关单元、第十一功率开关单元、电容C1输出 经过升压的直流电，将电能从直流口转移到电容C1，第一绕组单元N1输出经 过降压的直流电，通过控制升压和降压的比例，能够提高直流供电设备的兼容 性，直流供电设备输出直流电的电压范围大。

当该能量转换装置处于第一直流放电电路时，第一直流口31连接直流用电 设备，开关K5、开关K2、开关K3导通，开关K10、开关K11、开关K6、开 关K1、开关K7断开，通过电阻R完成电容C1和电容C2的预充后，开关K2 断开，开关K1导通，控制逆PWM整流器对电容C3预充后，控制开关K8、 开关K9导通，电池2输出直流电到第一直流口，第一功率开关单元、第三功率开关单元、第五功率开关单元断开，第二功率开关单元、第四功率开关单元、 第六功率开关单元导通，电池2、第一绕组单元N1、第二功率开关单元、第四 功率开关单元、第六功率开关单元形成第一直流放电母线充电储能回路，第一 绕组单元N1完成储能，第一功率开关单元、第三功率开关单元、第五功率开 关单元导通，第二功率开关单元、第四功率开关单元、第六功率开关单元、第 七功率开关单元、第九功率开关单元、第十一功率开关单元、第八功率开关单 元、第十功率开关单元、第十二功率开关单元断开，电池2、第一绕组单元N1、 第一功率开关单元、第三功率开关单元、第五功率开关单元、电容C1形成第 一直流放电母线充电释能回路，将电能从电池2转移到电容C1，第七功率开关 单元、第九功率开关单元、第十一功率开关单元导通，第二功率开关单元、第 四功率开关单元、第六功率开关单元、第一功率开关单元、第三功率开关单元、 第五功率开关单元、第八功率开关单元、第十功率开关单元、第十二功率开关 单元断开，电容C1、第七功率开关单元、第九功率开关单元、第十一功率开关 单元、第二绕组单元N2、直流用电设备形成第一直流放电母线放电回路，其中，电容C1、第七功率开关单元、第九功率开关单元、第十一功率开关单元、第二 绕组单元N2、直流用电设备形成第一直流放电母线放电储能回路，第八功率开 关单元、第十功率开关单元、第十二功率开关单元导通，第二功率开关单元、 第四功率开关单元、第六功率开关单元、第一功率开关单元、第三功率开关单 元、第五功率开关单元、第七功率开关单元、第九功率开关单元、第十一功率 开关单元断开，第八功率开关单元、第十功率开关单元、第十二功率开关单元、 第二绕组单元N1、直流用电设备形成第一直流放电母线放电释能回路。在上述 放电过程中，第一功率开关单元、第三功率开关单元、第五功率开关单元、电 容C1输出经过升压的直流电，将电能从电池2转移到电容C1，第二绕组单元 N2输出经过降压的直流电，通过调整升压和降压的比例，能够提高直流用电设 备的兼容性，适应的直流用电设备更多。

当该能量转换装置处于第二直流充电电路时，第二直流口连接直流供电设 备，开关K2、开关K3导通，开关K10、开关K11、开关K1、开关K8、开关 K9、开关K5断开，通过电阻R完成电容C2的预充后，开关K2断开，开关 K6、开关K7、开关K1导通，直流供电设备输出直流电，经过电容C2滤波稳 流，直接给电池2充电，实现对电池2的直充。

当该能量转换装置处于第二直流放电电路时，第二直流口连接直流用电设 备，开关K2、开关K3导通，开关K10、开关K11、开关K1、开关K8、开关 K9、开关K5断开，通过电阻R完成电容C2的预充后，开关K2断开，开关 K6、开关K7、开关K1导通，电池2输出直流电，经过电容C2滤波稳流，直 接给直流用电设备供电，实现直接对直流用电设备供电。

当该能量转换装置处于第三直流充电电路时，第三直流口连接直流供电设 备，开关K2、开关K3导通，开关K6、开关K7、开关K1、开关K8、开关K9、 开关K5、开关K10、开关K11断开，电池2通过电阻R完成电容C1、电容C2的预充后，开关K2断开，开关K1导通，控制逆PWM整流器对C1预充到 规定的电压后，控制开关K10、开关K11导通，直流供电设备输出直流电，经过电容C1滤波恒流，第七功率开关单元、第九功率开关单元、第十一功率开 关单元、第八功率开关单元、第十功率开关单元、第十二功率开关单元、第二 功率开关单元、第四功率开关单元、第六功率开关单元断开，第一功率开关单 元、第三功率开关单元、第五功率开关单元导通，此时第三直流口33、第一功 率开关单元、第三功率开关单元、第五功率开关单元、第一绕组单元N1形成 直流充电储能回路，第一绕组单元N1完成储能，第七功率开关单元、第九功 率开关单元、第十一功率开关单元、第八功率开关单元、第十功率开关单元、 第十二功率开关单元、第一功率开关单元、第三功率开关单元、第五功率开关 单元断开，第二功率开关单元、第四功率开关单元、第六功率开关单元导通， 直流供电设备、第二功率开关单元、第四功率开关单元、第六功率开关单元、 第一绕组单元N1、电池2形成直流充电释能回路，此时第一绕组单元N1完成 释能，第一功率开关单元、第三功率开关单元、第五功率开关单元输出经过降 压的直流电，此时第三直流口33两端的电压大于电池2两端的电压，实现降压 直流充电。

当该能量转换装置处于第三直流放电电路时，第三直流口33连接直流用电 设备，开关K2、开关K3导通，开关K6、开关K1、开关K8、开关K9、开关 K5、开关K7、开关K10、开关K11断开，电池通过电阻R完成电容C1、C2 的预充后，开关K2断开，开关K1导通，从电池取电控制逆PWM整流器对 C1预充到规定的电压后，之后控制开关K10、开关K11导通，电池2输出直 流电，第七功率开关单元、第九功率开关单元、第十一功率开关单元、第八功 率开关单元、第十功率开关单元、第十二功率开关单元、第一功率开关单元、 第三功率开关单元、第五功率开关单元断开，第二功率开关单元、第四功率开 关单元、第六功率开关单元导通，电池2、第一绕组单元N1、第二功率开关单 元、第四功率开关单元、第六功率开关单元形成直流放电储能回路，第一绕组 单元N1完成储能，第七功率开关单元、第九功率开关单元、第十一功率开关 单元、第八功率开关单元、第十功率开关单元、第十二功率开关单元、第二功 率开关单元、第四功率开关单元、第六功率开关单元断开，第一功率开关单元、 第三功率开关单元、第五功率开关单元导通，第一绕组单元N1、第一功率开关 单元、第三功率开关单元、第五功率开关单元、电池2形成直流放电释能回路， 此时，第一绕组单元N1完成释能，第一功率开关单元、第三功率开关单元、 第五功率开关单元输出经过升压的直流电，第三直流口33两端的电压大于电池 2两端的电压，实现电池2的升压放电。

为能够更加清楚地理解第一直流充电电路的工作原理，下面对该能量转换 装置在第一直流充电电路时电流的流向进行说明：

具体的，控制开关K8、开关K5、开关K9、开关K1、开关K3、第八功率 开关单元、第十功率开关单元、第十二功率开关单元导通，第七功率开关单元、 第九功率开关单元、第十一功率开关单元断开，此时，如图11所示，电流流向 为：第一直流口31的第一端→开关K8→第二绕组单元N2→第八功率开关单元、 第十功率开关单元、第十二功率开关单元→开关K9→第一直流口31的第二端。

控制第八功率开关单元、第十功率开关单元、第十二功率开关单元断开， 第七功率开关单元、第九功率开关单元、第十一功率开关单元导通，此时，如 图12所示，电流流向为：第一直流口31的第一端→开关K8→第二绕组单元 N2→第七功率开关单元、第九功率开关单元、第十一功率开关单元→电容C1 的第一端→电容C1的第二端→开关K9→第一直流口31的第二端。

控制八功率开关单元、第十功率开关单元、第十二功率开关单元、第七功 率开关单元、第九功率开关单元、第十一功率开关单元、第二功率开关单元、 第四功率开关单元、第六功率开关单元断开，第一功率开关单元、第三功率开 关单元、第五功率开关单元导通，此时，如图13所示，电流流向为：电容C1 的第一端→第一功率开关单元、第三功率开关单元、第五功率开关单元→第一 绕组单元N1→开关K1→电池2的第一端→电池2的第二端→开关K3→电容C1的第二端。

控制第二功率开关单元、第四功率开关单元、第六功率开关单元导通，第 一功率开关单元、第三功率开关单元、第五功率开关单元断开，此时，如图14 所示，电流流向为：第二功率开关单元、第四功率开关单元、第六功率开关单 元→第一绕组单元N1→开关K1→电池2的第一端→电池2的第二端→开关K3 →第二功率开关单元、第四功率开关单元、第六功率开关单元。

此外，由于第一直流放电电路的电流流向和第一直流充电电路的电流流向 正好相反，此处不再对第一直流放电电路的电流流向进行描述。

需要注意的是，对于可逆PWM整流器11功率开关控制方式可以是如下任 一种或几种的组合：如选择逆变器中同一个绕组单元中的至少一个一桥臂控制， 灵活简单。

优选的选择控制器同一个绕组单元中的桥臂同步控制方式，同步开通、同 步关断，这样电机电流开通时同时增加，关断时也同时减小，有利于电机电流 在任一瞬时更趋于相等，从而电机合成磁动势更趋于为零，从而定子磁场更趋 于为零，电机基本无转矩产生。当电机本身的感量不满足纹波要求时，可以采 用控制器同一个绕组单元中桥臂错相位控制，错开的角度＝360/电机相数，比如 三相错开约120°相位控制，这样三相线圈的正负纹波相互叠加，相互抵消，从 而可以使总的纹波大大降低，比如两相错开约180°相位控制，这样两相线圈的 正负纹波相互叠加，相互抵消，从而可以使总的纹波大大降低。

在上述示例中，由于每个直流口与能量转换装置形成的电路不同，每个直 流口具有充放电具有不同的性质，因此，根据不同的需求可以选择不同的直流 口进行直流充电或者直流放电。

进一步地，还可以实现边充电边放电，以利用第一直流口31和第三直流口 33放电，利用第二直流口32进行充电为例对该能量转换装置的电流流向进行 说明：

当第一绕组单元N1储能和第二绕组单元N2释能时，如图15所示，控制 第二下桥臂VT2、第四下桥臂VT4、第六下桥臂VT6导通，第一上桥臂VT1、 第三上桥臂VT3、第五上桥臂VT5关断，控制第七上桥臂VT7、第九上桥臂 VT9、第十一上桥臂VT11，第八下桥臂VT8、第十下桥臂VT10、第十二上桥 臂VT12关断。第二直流充电口32一部分电流流向：第二直流充电口32→开 关K6→开关K1→电池2→开关K3→开关K7→第二直流充电口32；第二直流 充电口32另一部分电流流向：第二直流充电口32→开关K6→电机N1线→第 一绕组单元N1→第二下桥臂VT2、第四下桥臂VT4、第六下桥臂VT6→开关 K7→第二直流充电口32。第一直流充电口31的电流流向：第二绕组单元N2 →电机N2线→开关K5→开关K8→第一直流充电口31→开关K9→第八下桥二 极管VD8、第十下桥二极管VD10、第十二上桥二极管VD12→第二绕组单元 N2。第三直流充电口33的电流流向：电容C1的第一端→开关K10→第三直流 充电口33→开关K11→电容C1的第二端。

当第一绕组单元N1释能和第二绕组单元N2储能时，如图16所示，控制 第一上桥臂VT1、第三上桥臂VT3、第五上桥臂VT5导通，第二下桥臂VT2、 第四下桥臂VT4、第六下桥臂VT6关断，控制第七上桥臂VT7、第九上桥臂 VT9、第十一上桥臂VT11导通，第八下桥臂VT8、第十下桥臂VT10、第十二 上桥臂VT12关断。第二直流充电口32一部分电流流向：第二直流充电口32 →开关K6→开关K1→电池2→开关K3→开关K7→第二直流充电口32；第二 直流充电口32另一部分电流流向：第二直流充电口32→开关K6→电机N1线 →第一绕组单元N1→第一上桥二极管VD1、第三上桥二极管VD3、第五上桥 二极管VD5→电容C1的第一端→电容C1的第二端→开关K7→第二直流充电 口32。第一直流充电口31的电流流向：电容C1的第一端→第七上桥臂VT7、 第九上桥臂VT9、第十一上桥臂VT11→第二绕组单元N2→电机N2线→开关 K5→开关K8→第一直流充电口31→开关K9→电容C1的第二端。第三直流充 电口33的电流流向：电容C1的第一端→开关K10→第三直流充电口33→开关 K11→电容C1的第二端。

需要注意的是，按照图15和图16的过程交替进行，使第二直流充电口32 进行充电，第一直流充电口31和第三直流充电口33进行放电。控制第二下桥 臂VT2、第四下桥臂VT4、第六下桥臂VT6导通的PWM占空比大小控制直流 母线电压大小，进而控制第三直流充电口33的电流大小或者电压大小。控制第 七上桥臂VT7、第九上桥臂VT9、第十一上桥臂VT11导通的PWM占空比大 小控制控制第一直流充电口31的电流大小或者电压大小。可以实现充电口1 进行充电，同时充电口1多余的能量，还可以通过第一直流充电口31和第三直流充电口33进行释放转移给其他用电车辆或者设备。

另外，利用该能量转换装置实现边充边方，同时使用第一绕组单元N1和 第二绕组单元N2，还可以使得加热的效果更加显著。

如图17所示为本实施例的第二电路结构示例图，该第二电路结构示例图与 第一电路结构示例图的区别在于，电机线圈12中的第一绕组单元N1和第二绕 组单元N2中各相绕组的线圈支路数量为1，在本实施例中，通过设置不同数量 的线圈支路，能够使得第一绕组单元N1和第二绕组单元N2在通电时产生的电 感量不同，因此，根据不同充放电或驱动的需求，选择不同数量的线圈支路以 达到需求。

需要注意的是，在本实施例中，第一绕组单元N1中绕组单元的线圈支路 的数量和第二绕组单元N2中绕组单元的线圈支路的数量可以是相同，也可以 是不相同，此处不做具体限制。

另外，在本实施例中，各相电机线圈中的每相绕组中的线圈支路的个数可 以相同，也可以不同，优选相同；引出中性线的中性点可以由相同或不同数量 的连接点共接形成，优选相同，此处不做具体限制。

如图18所示为本实施例的第三电路结构示例图，该第三电路结构示例图与 第一电路结构示例图的区别在于，第三电路结构示例中未设置第二直流口32， 并增设了第二开关模块142，此时第二开关模块142为开关K4，此时利用第一 直流口31和第三直流口33能够进行直流充电或直流放电，并利用开关K4控 制第一中性线与开关K1和电容C2之间的导通状态，使得该能量转换装置的控 制方法更加灵活。

如图19所示为本实施例的第四电路结构示例图，该第四电路结构示例图与 第一电路结构示例图的区别在于，第四电路结构示例中未设置第三直流口33， 并增设了第二开关模块142，此时第二开关模块142为开关K4，此时利用第一 直流口31和第二直流口32能够进行直流充电和/或直流放电，并利用开关K4 控制第一中性线与开关K1和电容C2之间的导通状态，使得该能量转换装置的 控制方法更加灵活。

如图20所示为本实施例的第五电路结构示例图，该第五电路结构示例图与 第二电路结构示例图的区别在于，第五电路结构示例图中未设置第三直流口33， 此时利用第一直流口31和第二直流口32能够进行直流充电和/或直流放电。

如图21所示为本实施例的第六电路结构示例图，该第六电路结构示例图与 第四电路结构示例图的区别在于，第六电路结构示例图中未设置第二直流口32， 利用第一直流口进行直流充电或者直流放电。

如图22所示为当m₁＝m₂＝3，M₁＝6，n₁＝2时的电机线圈11，第一绕组单元 N1形成2个连接点，从2个连接点中的一个连接点引出第三中性线，第二绕组 单元N2形成2个连接点，从2个连接点中的一个连接点引出第四中性线，以 此实现进行充电时利用三相绕组中的一个线圈支路进行充电，进行驱动时利用 三相绕组中的两个线圈支路进行驱动，如图23所示为当m₁＝m₂＝3，M₁＝6，n₁＝2 时，第一绕组单元N1形成2个连接点，2个连接点共接后引出第五中性线，第 二绕组单元N2形成2个连接点，2个连接点共接后引出第六中性线，以此实现 进行充电和驱动时均利用三相绕组中的两个线圈支路，使得该能量转换装置的 能够针对不同场景应用不同的方案，提高了该能量转换装置使用的灵活性。

在本实施例中，通过采用包括可逆PWM整流器11、电机线圈12、第二电 容模块13、第二电容模块、第三电容模块、第一开关模块141、第二开关模块 142、第三开关模块143、第四开关模块144、第五开关模块145、第六开关模 块146的能量转换装置，该能量转换装置接入外部的第一直流口31、第二直流 口31、第三直流口33和外部的电池2后，使得该能量转换装置能够选择工作 于第一直流充电电路、第二直流充电电路、第三直流充电电路、第一直流放电 电路、第二直流放电电路、第三直流放电电路、驱动电路、加热电路中的任意 一者进行工作，还能够使该能量转换装置同时进行直流充电和直流放电，实现 边充边放，通过每个直流口进行充放电均具有不同的特点，根据不同需求选择 不同的充放电电路，实现多样化充电和放电过程，在这些电路中采用了可逆 PWM整流器11和电机线圈12，能够使用电机绕组充当电感，省去了外置电感， 节省控制器质量和空间，实现大功率充放电，实现电机的多维度复用，从而既 精简了电路结构，也提升了集成度，进而达到体积减小以及成本降低的目的， 解决了现有包括电池2充电电路和电机驱动电路的总体控制电路结构复杂、集成度低、体积大且成本高的问题。此外，在电机线圈11中的每相线圈中设置多 相线圈支路，并使多相线圈中的部分线圈支路或者全部线圈支路分别构成第一 绕组单元N1和第二绕组单元N2，增大了使用时的感量，能够充分利用电机绕 组电感，增加电机的等效串联感量，扩展电机的功能，减少现有的功能器件， 降低整车的成本，成本低，兼容性好。

本申请再一实施例提供一种车辆，电动汽车还包括上述实施例提供的能量 转换装置。

如图24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。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述 实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进 行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各 实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种能量转换装置，其特征在于，包括可逆PWM整流器、电机线圈和第一电容模块，所述电机线圈包括第一绕组单元和第二绕组单元，所述可逆PWM整流器分别与所述第一绕组单元、所述第二绕组单元连接，所述第一绕组单元与外部的电池的第一端连接，所述第二绕组单元与外部的第一直流口的第一端连接，所述第一电容模块的第一端与所述可逆PWM整流器的第一汇流端连接，所述可逆PWM整流器的第二汇流端分别与所述第一电容模块的第二端、所述第一直流口的第二端、所述电池的第二端连接，

当所述第一直流口连接直流供电设备时，利用直流供电设备、所述第二绕组单元、所述可逆PWM整流器、所述第一电容模块、所述第一绕组单元、所述电池形成第一直流充电电路，其中，所述第一直流充电电路包含第一直流充电母线放电释能回路；

或者，当所述第一直流口连接直流用电设备时，利用所述电池、所述第一绕组单元、所述可逆PWM整流器、所述第一电容模块、第二绕组单元、直流用电设备形成第一直流放电电路，其中，所述第一直流放电电路包括第一直流放电母线放电释能回路。

2.如权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述第一直流充电电路还包含第一直流充电母线充电回路、第一直流充电母线充电储能回路、第一直流充电母线放电回路、第一直流充电母线放电储能回路、第一直流充电母线充电释能回路，在第一直流充电电路中，所述直流供电设备、所述第二绕组单元、所述可逆PWM整流器、所述第一电容模块形成第一直流充电母线充电回路，所述直流供电设备、所述第二绕组单元、所述可逆PWM整流器形成第一直流充电母线充电储能回路，所述直流供电设备、所述第二绕组单元、所述可逆PWM整流器、所述第一电容模块形成第一直流充电母线充电释能回路，将电能从所述第一直流口转移到第一电容模块；所述第一电容模块、所述可逆PWM整流器、所述第一绕组单元、所述电池形成第一直流充电母线放电回路，其中，所述第一电容模块、所述可逆PWM整流器、所述第一绕组单元、所述电池形成第一直流充电母线放电储能回路，所述可逆PWM整流器、所述第一绕组单元、所述电池形成第一直流充电母线放电释能回路。

3.如权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述第一直流放电电路包括第一直流放电母线充电回路、第一直流放电母线充电储能回路、第一直流放电母线充电储能释放回路、第一直流放电母线放电回路、第一直流放电母线放电储能回路，在第一直流放电电路中，所述电池、所述第一绕组单元、所述可逆PWM整流器、所述第一电容模块形成第一直流放电母线充电回路，所述电池、所述第一绕组单元、所述可逆PWM整流器形成第一直流放电母线充电储能回路，所述电池、所述第一绕组单元、所述可逆PWM整流器、所述可逆PWM整流器的第一电容模块形成第一直流放电母线充电储能释放回路，将电能从电池转移到第一电容模块；所述第一电容模块、所述可逆PWM整流器、所述第二绕组单元、所述直流用电设备形成第一直流放电母线放电回路，其中，所述第一电容模块、所述可逆PWM整流器、所述第二绕组单元、所述直流用电设备形成第一直流放电母线放电储能回路，所述可逆PWM整流器的功率桥臂、所述第二绕组单元、所述直流用电设备形成第一直流放电母线放电释能回路。

4.如权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，该能量转换装置还包括第一电容模块，所述第一电容模块连接在所述第二绕组单元和所述可逆PWM整流器的第二汇流端之间。

5.如权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，该能量转换装置还包括第二开关模块，所述第二开关模块用于控制所述第一绕组单元和所述电池的第一端之间的导通状态；

和/或，第三开关模块，所述第三开关模块用于控制所述第二绕组单元与所述第一直流口的第一端之间的导通状态。

6.如权利要求5所述的能量转换装置，其特征在于，该能量转换装置还包括第一开关模块，所述第一开关模块用于控制所述第二绕组单元和所述第一直流口的第一端之间的导通状态，还用于控制所述可逆PWM整流器的第二汇流端和所述第一直流口的第二端之间的导通状态。

7.如权利要求6所述的能量转换装置，其特征在于，该能量转换装置还包括第四开关模块，所述第四开关模块用于控制所述电池分别与所述第一绕组单元、所述可逆PWM整流器的第二汇流端的连接状态。

8.如权利要求7所述的能量转换装置，其特征在于，还包括第五开关模块，所述第一绕组单元和所述第四开关模块的共接点与所述第五开关模块连接，所述可逆PWM整流器和所述第四开关模块的共接点与所述第五开关模块连接；

外部的第二直流口通过所述第五开关模块、第四开关模块分别与所述电池的第一端、第二端连接；外部的第二直流口、第五开关模块、第四开关模块与所述电池形成第二直流充电电路或第二直流放电电路。

9.如权利要求8所述的能量转换装置，其特征在于，当所述第二直流口连接所述直流供电设备时，所述直流供电设备、所述第五开关模块、所述第四开关模块、所述电池形成第二直流充电电路；

当所述第二直流口连接直流用电设备时，所述电池、所述第四开关模块、所述第五开关模块、所述直流用电设备形成第二直流放电电路。

10.如权利要求8所述的能量转换装置，其特征在于，还包括第六开关模块，所述第六开关模块分别与所述可逆PWM整流器的第一汇流端、所述可逆PWM整流器的第二汇流端连接；

外部的第三直流口的第一端通过所述第六开关模块与所述可逆PWM整流器的第一汇流端连接，所述第三直流口的第二端通过所述第六开关模块与所述可逆PWM整流器的第二汇流端连接；所述第三直流口、所述第六开关模块、所述可逆PWM整流器、所述第一绕组单元、所述第四开关模块与所述电池形成第三直流充电电路或者第三直流放电电路。

11.如权利要求10所述的能量转换装置，其特征在于，当所述第三直流口连接所述直流供电设备时，所述直流供电设备、所述第六开关模块、所述可逆PWM整流器、所述第一绕组单元、所述第四开关模块、所述电池形成第三直流充电电路；其中，所述直流供电设备、所述第六开关模块、所述可逆PWM整流器、所述第一绕组单元形成直流充电储能回路，所述直流供电设备、所述第六开关模块、所述可逆PWM整流器、所述第一绕组单元、所述第四开关模块、所述电池形成直流充电释能回路。

12.如权利要求10所述的能量转换装置，其特征在于，当所述第三直流口连接所述直流用电设备时，所述电池、所述第四开关模块、所述第一绕组单元、所述可逆PWM整流器、所述第六开关模块、所述直流用电设备形成第三直流放电电路；其中，所述电池、所述第四开关模块、所述第一绕组单元、所述可逆PWM整流器形成直流放电储能回路，所述第一绕组单元、所述可逆PWM整流器、所述第六开关模块、所述直流用电设备形成直流放电释能回路。

13.如权利要求10所述的能量转换装置，其特征在于，当所述第三直流口连接所述直流供电设备时，所述直流供电设备、所述第六开关模块、所述可逆PWM整流器、所述第一绕组单元、所述第二开关模块、所述电池形成第三直流充电电路；

当所述第三直流口连接所述直流用电设备时，所述电池、所述第二开关模块、所述第一绕组单元、所述可逆PWM整流器、所述第四开关模块、所述直流用电设备形成第三直流放电电路。

14.如权利要求10所述的能量转换装置，其特征在于，所述第一直流口、所述第二直流口、所述第三直流口均连接所述直流供电设备时，利用所述直流供电设备、所述第一开关模块、所述第二绕组单元、所述可逆PWM整流器、所述第一电容模块、所述第一绕组单元、所述第四开关模块、所述电池形成第一直流充电电路；

或者，所述直流供电设备、所述第五开关模块、所述第四开关模块、所述电池形成第二直流充电电路；

或者，所述直流供电设备、所述第六开关模块、所述可逆PWM整流器、所述第一绕组单元、所述第四开关模块、所述电池形成第三直流充电电路；

所述能量转换装置根据外部控制信号选择所述第一直流充电电路、所述第二直流充电电路以及所述第三直流充电电路中的任意一者工作。

15.如权利要求10所述的能量转换装置，其特征在于，所述第一直流口、所述第二直流口、所述第三直流口均连接所述直流用电设备时，利用所述电池、所述第四开关模块、所述第一绕组单元、所述可逆PWM整流器、所述第一电容模块、所述第二绕组单元、所述第一开关模块、所述直流用电设备形成第一直流放电电路；

所述第二直流口连接所述直流供电设备时，所述电池、所述第四开关模块、所述第五开关模块、所述直流用电设备形成第二直流充电电路；

所述电池、所述第四开关模块、所述第一绕组单元、所述可逆PWM整流器、所述第六开关模块、所述直流用电设备形成第三直流放电电路；

所述能量转换装置根据外部控制信号选择所述第一直流放电电路、所述第二直流放电电路以及所述第三直流放电电路中的至少一者工作。

16.如权利要求10所述的能量转换装置，其特征在于，当所述第一直流口、所述第二直流口、所述第三直流口均连接直流用电设备时，三个直流口同时进行放电；当所述第一直流口和所述第三直流口连接直流用电设备、所述第二直流口连接直流供电设备时，利用三个直流口实现放电和充电同时进行；当所述第一直流口连接直流供电设备、所述第二直流口和所述第三直流口连接直流用电设备时，利用三个直流口实现放电和充电同时进行；当所述第一直流口和所述第三直流口连接直流供电设备、所述第二直流口连接直流用电设备时，利用三个直流口实现放电和充电同时进行。

17.如权利要求10所述的能量转换装置，其特征在于，所述第一直流口通过所述能量转换装置与所述电池形成加热电路；

或者，所述第二直流口通过所述能量转换装置与所述电池形成加热电路；

或者，第一直流口和第三直流口中的其中一个直流口通过所述能量转换装置与另外一个直流口形成加热电路；

或者，所述电池与所述能量转换装置形成加热电路。

18.如权利要求17所述的能量转换装置，其特征在于，当所述第一直流口通过所述能量转换装置与所述电池形成加热电路时，所述可逆PWM整流器根据外部控制信号使所述第一直流充电电路和所述加热电路协同工作，或者使驱动电路和所述加热电路协同工作，或者使所述第一直流充电电路、所述加热电路以及所述驱动电路协同工作，或者使所述第一直流放电电路和所述加热电路协同工作，或者使所述第一直流放电电路、所述加热电路以及所述驱动电路协同工作；

当所述第三直流口通过所述能量转换装置与所述电池形成加热电路时，所述可逆PWM整流器根据外部控制信号使所述第三直流充电电路和所述加热电路协同工作，或者使所述第三直流充电电路、所述加热电路以及所述驱动电路协同工作，或者使所述第三直流放电电路和所述加热电路协同工作，或者使所述第三直流放电电路、所述加热电路以及所述驱动电路协同工作；

当第一直流口和第三直流口中的其中一个直流口通过所述能量转换装置与另外一个直流口形成加热电路时，所述可逆PWM整流器根据外部控制信号使直流充电电路和所述加热电路协同工作，或者使直流充电电路、所述加热电路以及所述驱动电路协同工作，或者使直流放电电路和所述加热电路协同工作，或者使直流放电电路、所述加热电路以及所述驱动电路协同工作；

当所述电池与所述能量转换装置形成加热电路时，所述可逆PWM整流器根据外部控制信号控制使所述驱动电路和所述加热电路协同工作。

19.如权利要求10所述的能量转换装置，其特征在于，所述可逆PWM整流器包括一组M₁路桥臂，所述一组M₁路桥臂中的每路桥臂的第一端共接形成所述可逆PWM整流器的第一汇流端，所述一组M₁路桥臂中的每路桥臂的第二端共接形成所述可逆PWM整流器的第二汇流端；

所述第一绕组单元包括一套m₁相绕组，所述m₁相绕组中的每一相绕组包括n₁个线圈支路，每一相绕组的n₁个线圈支路共接形成一个相端点，所述m₁相绕组的相端点与所述M₁路桥臂中的m₁路桥臂的每路桥臂的中点一一对应连接，所述m₁相绕组中的每一相绕组的n₁个线圈支路中的一个线圈支路还分别与其他相绕组中的n₁个线圈支路中的一个线圈支路连接，以形成n₁个连接点，从n₁个连接点中形成T₁个中性点，从所述T₁个中性点引出J₁条中性线，其中，m₁≥2，n₁≥T₁≥1，T₁≥J₁≥1且n₁，m₁，T₁，J₁均为正整数；

所述第二绕组单元包括一套m₂相绕组，所述m₂相绕组中的每一相绕组包括n₂个线圈支路，每一相绕组的n₂个线圈支路共接形成一个相端点，所述m₂相绕组的相端点与所述M₁路桥臂中m₂路桥臂的每路桥臂的中点一一对应连接，所述m₂相绕组中的每一相绕组的n₂个线圈支路中的一个线圈支路还分别与其他相绕组中的n₂个线圈支路中的一个线圈支路连接，以形成n₂个连接点，从n₂个连接点中形成T₂个中性点，从所述T₂个中性点引出J₂条中性线，其中，m₂≥2，M₁≥m₁+m₂，n₂≥T₂≥1，T₂≥J₂≥1且n₂，m₂，T₂，M₁，J₂均为正整数；

所述第四开关模块和所述第五开关模块的共接点与所述J₁条中性线连接，所述第一直流口的第一端通过所述第一开关模块与所述J₂条中性线连接。

20.如权利要求19所述的能量转换装置，其特征在于，还包括所述第二开关模块，和/或，第三开关模块；

所述第二开关模块用于控制所述J₁条中性线与所述第四开关模块和所述第五开关模块的共接点之间的导通状态，所述第三开关模块用于控制所述J₂条中性线与所述第一开关模块之间的导通状态。

21.一种车辆，其特征在于，所述车辆还包括如权利要求1至20任意一项所述的能量转换装置。

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