CN113752865A - 能量转换方法、装置和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种能量转换方法、装置和车辆，属于车辆领域，能够在电池振荡加热期间对电池进行充电。一种能量转换方法，包括：获取电压波动信号，所述电压波动信号用于表征在电池两端发生电压波动但所述电池未发生故障；在所述电池存在充电需求的情况下，响应于所述电压波动信号，由稳压跟踪电路接收外部供电设备通过充电口提供的能量对所述电池进行充电，其中，所述稳压跟踪电路对所述充电口的电压进行稳压而且所述稳压跟踪电路输出至电池的电压与所述电池的电压匹配。

Description

能量转换方法、装置和车辆

技术领域

本公开涉及车辆领域，具体地，涉及一种能量转换方法、装置和车辆。

背景技术

车辆的电池当前正在进行自加热时，若电池还需要充电的话，就需要等待自加热完成之后再进行插枪操作，充电桩才可对电池进行充电。因此亟需解决如何在自加热期间能够对电池进行充电的问题。

发明内容

本公开的目的是提供一种能量转换方法、装置和车辆，能够在电池振荡加热期间对电池进行充电。

根据本公开的第一实施例，提供一种能量转换方法，包括：获取电压波动信号，所述电压波动信号用于表征在电池两端发生电压波动但所述电池未发生故障；在所述电池存在充电需求的情况下，响应于所述电压波动信号，由稳压跟踪电路接收外部供电设备通过充电口提供的能量对所述电池进行充电，其中，所述稳压跟踪电路对所述充电口的电压进行稳压而且所述稳压跟踪电路输出至所述电池的电压与所述电池的电压匹配。

根据本公开的第二实施例，提供一种能量转换装置，包括：获取电路，用于获取电压波动信号，所述电压波动信号用于表征在电池两端发生电压波动但所述电池未发生故障；稳压跟踪电路，其分别与充电口、所述电池连接；控制器，所述控制器分别与所述获取电路、所述稳压跟踪电路连接，所述控制器用于在所述电池存在充电需求的情况下，响应于所述电压波动信号，控制所述稳压跟踪电路接收外部供电设备通过所述充电口提供的能量，并通过控制所述稳压跟踪电路来对所述充电口的电压进行稳压并使所述稳压跟踪电路输出至所述电池的电压与所述电池的电压匹配，以对所述电池进行充电。

根据本公开的第三实施例，提供一种车辆，该车辆包括根据本公开第二实施例所述的能量转换装置。

通过采用上述技术方案，能够实现如下的有益效果。首先，通过稳压跟踪电路对充电口的电压进行稳压，能够避免电池两端的电压波动对充电口处电压的影响。另一方面，由于稳压跟踪电路输出至电池的电压能够与电池的电压匹配，这样就能够实现在充电过程中对电池电压的实时跟踪，避免了因无法实时匹配电池电压而导致的充电失败。所以，能够在电池两端发生电压波动但电池未发生故障的情况下，实现电池的持续充电。

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是根据本公开一种实施例的能量转换方法的流程图。

图2是根据本公开一种实施例的能量转换装置的示意框图。

图3是根据本公开实施例的稳压跟踪电路的电路结构示意图。

图4a-4d示出了稳压跟踪电路的工作原理示意图。

图5是根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意框图。

图6是根据本公开一种实施例的能量转换装置的电路拓扑示意图。

图7是根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一电路拓扑示意图。

图8a-8d是图7所示的振荡加热电路的加热原理示意图。

图9是根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一电路拓扑示意图。

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。

本公开的发明人发现，在现有电池自加热技术中，当电池在进行自加热的过程中，充电桩无法对电池进行充电。其主要原因是：

1、从电池的角度来看，当电池处于自加热过程中时，由于电池能量的循环充放，电池两端的电压会大幅波动，充电桩无法实时跟踪电池电压，充电桩势必会因检测到电池电压不稳定而报故障后掉线，从而导致无法边充电边自加热，因此必须等待电池自加热完成后，才可以开始进行充电操作。

2、从充电桩的角度，目前市售充电桩一般均要求，插枪后一定时间内，充电桩必须开始输出电流，否则充电桩将结束本次充电流程，直待再一次插枪操作，再一次判断。而充电桩的充电等待时限远远小于电池自加热所需时间，因此，待电池自加热完成，电池具备充电条件时，充电桩已经退出充电流程。若要重新开始充电，必须再一次进行插枪操作。

接下来描述根据本公开实施例的能量转换方法和装置。

图1是根据本公开一种实施例的能量转换方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤S11至S12。

在步骤S11中，获取电压波动信号，电压波动信号用于表征在电池两端发生电压波动但电池未发生故障。

其中，可以从对电池电压进行检测的电压传感器中获取到电压波动信号，也可以从电池管理系统中获取到电压波动信号，甚至还可以是通过电压检测电路获取电压波动信号。

在其他实施例中，若电压波动幅度判断条件满足时，则认为电池发生电压波动；其中，电压波动幅度判断条件为：电池电压在预设时间间隔内的变化幅度超过了预设幅度变化量。

在其他实施例中，电压波动包括因为任何原因导致的电池两端电压的大幅波动。例如，可以是由下文中描述的振荡加热导致的电池两端电压的大幅波动，也可以是由干扰等而导致的电池两端电压的大幅波动，等等。

在步骤S12中，在电池存在充电需求的情况下，响应于电压波动信号，由稳压跟踪电路接收外部供电设备通过充电口提供的能量对电池进行充电，其中，稳压跟踪电路对充电口的电压进行稳压而且稳压跟踪电路输出至电池的电压与电池电压匹配。

在其他实施例中，如果之前已经启动了诸如直接充电模式或者快速升压充电模式等对电池进行充电的操作，然后在充电期间检测到电压波动信号，则在这种情况下，就切换到利用稳压跟踪电路对电池进行充电的模式，以便充电能够继续成功执行。

在其他实施例中，假设已经获取到电池需要充电但是充电操作尚未启动，而在此时却检测到了电压波动，则会直接启动稳压跟踪电路对电池进行充电；然后，如果在接下来的充电过程中，没有再检测到电压波动信号，则可以继续利用稳压跟踪电路对电池进行充电，也可以根据充电桩的电压与电池的充电电压需求而选择其他更合适的充电方式，例如直接充电模式或者是快速升压充电模式等。

在其他实施例中，本公开中提及的充电口可以为直流充电口或者交流充电口，这样就能够实现直流充电或者交流充电。

通过采用上述技术方案，能够实现如下的有益效果。首先，通过稳压跟踪电路对充电口的电压进行稳压，能够避免电池两端的电压波动对充电口处电压的影响。另一方面，由于稳压跟踪电路输出至电池的电压能够与电池的电压匹配，这样就能够实现在充电过程中对电池电压的实时跟踪，避免了因无法实时匹配电池电压而导致的充电失败。所以，能够在电池两端发生电压波动但电池未发生故障的情况下，实现电池的持续充电。

在一种实施例中，根据本公开实施例的能量转换方法还包括：获取所述电池的当前温度；在所述当前温度低于预设温度阈值的情况下，由振荡加热电路为所述电池加热；若在加热期间电池存在充电需求，则由稳压跟踪电路接收外部供电设备通过充电口提供的能量对电池进行充电，其中，稳压跟踪电路对充电口的电压进行稳压而且稳压跟踪电路输出至电池的电压与电池的电压匹配。

其中，电池的当前温度可以从检测温度的温度传感器中获取到，也可以从电池管理系统中获取到。

其中，可以利用振荡加热电路与电池之间的循环充电和放电来实现电池的振荡加热。循环充电和放电指的是充电和放电以一定频率切换多次。在循环充电和放电期间，电池内阻会发热，从而能够带动电池温度升高，实现电池的可控升温。

具体地，加热期间电池存在充电需求可以有以下几种情况。

一种情况是，在对电池进行加热的操作启动之后才获取到电池有充电需求，由于在这种情况下，电池已经处于振荡加热状态，所以直接由稳压跟踪电路对电池进行充电，以便能够在振荡加热期间对电池进行充电，以确保振荡加热期间充电能够成功进行。

例如，假设对电池进行振荡加热的操作是在时刻A处启动的，然后经过了时间t1之后获取到电池需要充电，但是此时电池的振荡加热操作尚未结束，所以在这种情况下就直接采用稳压跟踪电路对电池进行充电，直至振荡加热操作结束。如果振荡加热操作结束之后，电池仍然没有充满电，则可以继续利用稳压跟踪电路对电池进行充电，也可以根据充电桩的电压来选择切换到其他充电方式，例如直接充电模式、快速升压充电模式等等。

另一种情况是，已经获取到电池有充电需求而且电池需要振荡加热，但是对电池进行加热的操作和对电池进行充电的操作均尚未启动，则在这种情况下，直接由稳压跟踪电路对电池进行充电，以便能够在振荡加热期间对电池进行充电，以确保振荡加热期间充电能够成功进行。

例如，假设在时刻A处获取到电池需要充电，在A-t1时刻或者A时刻或者A+t2时刻获取到电池需要振荡加热，但是振荡加热操作和充电操作均尚未启动，则在这种情况下，直接由稳压跟踪电路对电池进行充电，由振荡加热电路对电池进行振荡加热，直至振荡加热操作结束。然后，如果振荡加热操作结束之后，电池仍然没有充满电，则可以继续利用稳压跟踪电路对电池进行充电，也可以根据充电桩的电压来选择切换到其他充电方式，例如直接充电模式、快速升压充电模式等等。

还有一种情况是，之前已经启动了常规充电模式，然后才获取到电池的当前温度低于预设温度阈值，也即电池需要振荡加热，那么在这种情况下，由于如果在对电池进行振荡加热期间继续采用常规充电模式对电池进行充电的话，会导致充电失败，所以在这种情况下，会从常规充电模式切换至由稳压跟踪电路对电池进行充电的模式，以便能够在对电池进行振荡加热期间继续对电池进行充电。

例如，假设在时刻A处获取到电池需要进行振荡加热，但是在时刻A之前已经启动了常规充电模式对电池进行充电，则在这种情况下，会从常规充电模式切换至由稳压跟踪电路对电池进行充电的模式，并利用振荡加热电路对电池进行振荡加热，直至振荡加热操作结束。然后，如果振荡加热操作结束之后，电池仍然没有充满电，则可以继续利用稳压跟踪电路对电池进行充电，也可以根据充电桩的电压来选择切换到其他充电方式，例如直接充电模式、快速升压充电模式等等。

在本公开中，常规充电模式包括直接充电模式和快速升压充电模式。直接充电模式指的是采用直接充电的方式对电池进行充电，这种充电方式能够实现快速充电且充电能耗最低。快速升压充电模式指的是利用大电流对电池进行快速升压充电。这些充电方式可以根据充电桩的电压等级来选择。在充电桩的电压等级满足充电电压需求时，可以选择直接充电模式以实现快速充电且充电能耗最低。在充电桩的电压等级不满足直接充电的电压要求、而是需要对充电桩的电压进行升压才能满足电池的充电电压需求的情况下，可以选择快速升压充电模式对电池进行充电。

另外，还需要说明的是，本公开限定的是在振荡加热操作执行期间，如果电池需要充电则需要采用稳压跟踪电路对电池进行充电，但是不限制振荡加热操作执行之前、振荡加热操作结束之后的充电方式，也即振荡加热操作执行之前、振荡加热操作结束之后等的充电方式，可以根据充电桩的电压等级来选择。

另外，在本公开中，电池两端的电压波动可以是由振荡加热电路与电池的充放电而导致的波动，也可以是由其他原因导致的波动。而且，无论是在振荡加热期间，还是任何其他情况导致了电压波动，只要在这些情况下电池有充电需求，则都会启动稳压跟踪电路对电池进行充电，以确保充电的成功执行。

通过采用上述技术方案，能够实现如下的有益效果。首先，利用振荡加热电路为电池进行加热的操作(也即，电池的振荡加热操作)会导致电池两端的电压出现波动，而通过稳压跟踪电路对充电口的电压进行稳压，就能够避免电池两端的电压波动对充电口处电压的影响。另一方面，由于稳压跟踪电路能够对电池的电压进行跟踪，这样就能够实现在充电过程中对电池电压的实时跟踪，避免了因无法跟踪电池电压而导致的充电失败，进而就能够在执行振荡加热期间实现对电池的充电。

在一种实施例中，根据本公开实施例的方法还包括：在当前温度高于预设温度阈值的情况下或者在没有获取到电压波动信号的情况下，若电池存在充电需求，则利用常规充电模式进行充电，例如可以利用直接充电模式或者快速升压充电模式等对电池进行充电。

这样，就能够在电池需要充电时，实现电池的快速充电。另外，具体是选择直接充电模式还是快速升压充电模式，可以根据充电桩的电压等级来选择。也即，在充电桩的电压等级均满足充电电压需求时，可以选择直接充电模式以实现快速充电且充电能耗最低。在充电桩的电压等级不满足直接充电的电压要求、而是需要对充电桩的电压进行升压才能满足电池的充电电压需求的情况下，可以选择快速升压充电模式对电池进行充电。

图2是根据本公开一种实施例的能量转换装置的示意框图。如图2所示，该能量转换装置包括获取电路500、稳压跟踪电路200和控制器600。

获取电路500用于获取电压波动信号，电压波动信号用于表征在电池两端发生电压波动但电池未发生故障。

稳压跟踪电路200分别与充电口100、电池300连接。

在其他实施例中，参见图3，稳压跟踪电路200包括第一储能元件C1、M相绕组KM1和M个桥臂B1，其中，第一储能元件C1的第一端连接到充电口100的第一端，第一储能元件C1的第二端连接到充电口100的第二端，M相绕组KM1的第一端分别一一对应地连接到M个桥臂B1的中点，M相绕组KM1的第二端均连接到第一储能元件C1的第一端，M个桥臂B1的第一汇流端连接到电池300的第一端，M个桥臂B1的第二端、电池300的第二端和第一储能元件C1的第二端连接在一起，其中M≥1。

控制器600分别与获取电路500、稳压跟踪电路200连接，控制器600用于在电池300存在充电需求的情况下，响应于电压波动信号，控制稳压跟踪电路200接收外部供电设备通过充电口100提供的能量，并通过控制稳压跟踪电路200来对充电口100的电压进行稳压并使稳压跟踪电路200输出至电池300的电压与电池300的电压匹配，以对电池300进行充电。

具体地，控制器600通过控制稳压跟踪电路200的M个桥臂的上下桥臂交替通断来对充电口100的电压进行稳压并使稳压跟踪电路200输出至电池300的电压与电池300的电压匹配，以对电池300进行充电。

虽然图3是以M＝3为例进行图示的，但是本领域技术人员应当理解的是，图3的桥臂数量和绕组数量仅是示例。

下面结合图4a-4d描述稳压跟踪电路200的工作原理。

在图4a中，控制器600控制M相桥臂B1的所有下桥臂断开，并控制M相桥臂B1的至少一个上桥臂导通，则，电流从电池300的正极流出，依次流过M相桥臂B1的导通的上桥臂、M个绕组KM1中与导通的上桥臂相连接的绕组、第一储能元件C1后回到电池300的负极。这样，就能够实现电池300向第一储能元件C1充电。

在一个示例中，假设M相桥臂B1包括3个桥臂a1、a2和a3，M个绕组KM1包括3个绕组L1、L2和L3，其中，绕组L1的一端与桥臂a1的中点连接，绕组L2的一端与桥臂a2的中点连接，绕组L3与桥臂a3的中点连接。然后，将桥臂a1、a2和a3的所有下桥臂断开，将桥臂a1的上桥臂导通并将器桥臂a2和a3的上桥臂断开，则电池300的正极、桥臂a1的上桥臂、绕组L1、第一储能元件C1和电池300的负极构成一个给第一储能元件C1充电的电流循环回路。

然后，在图4b中，控制器600控制M相桥臂B1的所有上桥臂断开，M相桥臂B1的下桥臂中至少一相桥臂导通，则，续流电流就在由导通的下桥臂、与导通的下桥臂相连接的绕组和第一储能元件C1构成的续流回路中流动。这样，就能够将存在绕组中的能量转移给第一储能元件C1。

仍然以上面的示例为例。由于在上面的示例中是将桥臂a1的上桥臂导通，所以现在应当将M相桥臂B1的所有上桥臂断开，将M相桥臂B1的桥臂a1的下桥臂导通以及将桥臂a2和a3的下桥臂断开，则桥臂a1的下桥臂、绕组L1、第一储能元件C1构成一个将绕组L1中的能量转移给第一储能元件C1的续流回路。

因此，通过控制M相桥臂B1的上下桥臂交替导通，使得图4a和图4b的状态交替工作，完成降压斩波功能(BUCK)，使得输出到充电口100的电压平均值最大可以为电池300的电压，如果减小上桥臂的占空比，则能够使得第一储能元件C1的电压随之减小。这样，通过控制M相桥臂B1的上下桥臂导通的占空比，就能够将充电口100处的电压稳定至目标值。该目标值可以通过读取诸如充电桩之类的外部供电设备的信息(包括电压等级、最大输出电流等)而得到。

在图4c中，M相桥臂B1的所有上桥臂断开，M相桥臂B1的至少一个下桥臂导通，则电流从充电口100的正极，依次流过与导通的下桥臂连接的绕组和导通的下桥臂，最后回到充电口100的负极。这样，就能够实现诸如充电桩之类的外部供电设备向绕组充电。另外，通过控制下桥臂的导通数量以及导通占空比，能够控制充电电流的大小，进而控制充电功率的大小。

在一个示例中，假设M相桥臂B1包括3个桥臂a1、a2和a3，M个绕组KM1包括3个绕组L1、L2和L3，其中，绕组L1的一端与桥臂a1的中点连接，绕组L2的一端与桥臂a2的中点连接，绕组L3与桥臂a3的中点连接。然后，将桥臂a1、a2和a3的所有上桥臂断开，将例如桥臂a1的下桥臂导通并将桥臂a2和a3的下桥臂断开，则电流从充电口100的正极流出，依次流过与桥臂a1的连接的绕组和桥臂a1的下桥臂，最后回到充电口100的负极。这样，就能够实现诸如充电桩之类的外部供电设备向绕组充电。

然后，在图4d中，M相桥臂B1的所有下桥臂断开，M相桥臂B1的上桥臂中至少一相桥臂导通，则，电流依次流经充电口100的正极、与导通的上桥臂连接的绕组、导通的上桥臂、电池300的正极、电池300的负极，最后回到充电口100的负极。这样，就能够由诸如充电桩之类的外部供电设备以及绕组KM1共同向电池300充电。

在一个示例中，假设将桥臂a1的上桥臂导通，将桥臂a2的上下桥臂、桥臂a3的上下桥臂和桥臂a1的下桥臂断开，则电流依次流经充电口100的正极、与桥臂a1连接的绕组、桥臂a1的上桥臂、电池300的正极、电池300的负极，最后回到充电口100的负极，从而能够由诸如充电桩之类的外部供电设备以及绕组KM1共同向电池300充电。

因此，通过控制M相桥臂B1的上下桥臂交替导通，使得图4c和图4d的状态交替工作，完成了升压斩波功能(BOOST)，使得输出到电池300的电压平均值最小可以为充电口100的电压，如果增大下桥臂的占空比，则稳压跟踪电路200输出至电池300的电压也会随之增大。通过控制M相桥臂B1的上下桥臂导通的占空比，能够改变稳压跟踪电路200输出至电池300的电压，从而使得稳压跟踪电路200能够实时跟踪电池300的电压。

图5是根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意框图。参考图5，该能量转换装置还包括振荡加热电路400，该振荡加热电路400分别与电池300以及控制器600连接。

具体地，参见图6的能量转换装置电路拓扑示意图，振荡加热电路400包括N相桥臂B2和N个绕组KM2。N相桥臂B2的第一汇流端连接电池300的正极，N相桥臂B2的第二汇流端连接电池300的负极。N个绕组KM2的第一端一一对应连接至N相桥臂B2的中点，N个绕组KM2的第二端共接；其中，N≥2。虽然图6是以N＝3为例进行图示的，但是本领域技术人员应当理解的是，图6的桥臂数量和绕组数量仅是示例。

在电池300需要振荡加热时，通过控制N相桥臂B2使N个绕组KM2与电池300进行充电和放电以实现对电池300的加热。具体地，利用绕组KM2作为限流缓冲装置，控制N相桥臂B2的导通方式，同时调节导通的桥臂的占空比来控制电池回路相电流，使电池内阻发热从而带动电池温度升高，实现电池300的可控升温。

图7是根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一电路拓扑示意图。图7与图6的区别在于，振荡加热电路400还包括第二储能元件C2。其中，第二储能元件C2的第一端与N个绕组KM2的第二端连接，第二储能元件C2的第二端与N相桥臂B2的第二汇流端连接。

利用图7中的N相桥臂B2、N个绕组KM2和第二储能元件C2对电池300进行加热的过程如图8a-8d所示。

首先，在第一过程中，如图8a所示，将N相桥臂B2的所有下桥臂断开，并将N相桥臂B2的至少一个上桥臂导通，此时，电流从电池300的正极流出，流经导通的上桥臂、与导通的上桥臂连接的绕组和第二储能元件C2，最后回到电池300的负极。在该过程中，电池300为向外放电状态，第二储能元件C2接收与导通的上桥臂连接的绕组的能量，电压不断增大，实现储能。

接下来，在第二过程中，如图8b所示，将N相桥臂B2的所有上桥臂断开，并将N相桥臂B2的下桥臂中、与存在续流电流的绕组连接的下桥臂导通，此时，电流从存在续流电流的绕组流出，流经第二储能元件C2和导通的下桥臂，最后回到存在续流电流的绕组。在该过程中，由于绕组的续流作用，第二储能元件C2继续接收绕组的能量，电压不断增大。

在第三过程中，如图8c所示，随着第二储能元件C2两端的电压不断增大，第二储能元件C2会自动从接收绕组KM2的能量变换为向绕组KM2释放能量，此时，电流从第二储能元件C2流出，流经与导通的下桥臂连接的绕组、导通的下桥臂，最后回到第二储能元件C2。在该过程中，第二储能元件C2两端的电压不断减小。

之后，在第四过程中，如图8d所示，将N相桥臂B2的所有下桥臂断开，将N相桥臂B2的至少一个上桥臂导通，此时，电流从第二储能元件C2流出，流经与导通的上桥臂连接的绕组、导通的上桥臂、电池300的正极和电池300的负极，最后回到第二储能元件C2。在该过程中，电池300为充电状态。

随着第二储能元件C2两端的电压不断降低，第二储能元件C2和与导通的上桥臂连接的绕组由向电池释放能量切换到接收电池的能量，此时，电流流向又回到第一过程也即图8a所示的流向，电池300开始向外放电。

上述四个过程不断循环，使第二储能元件C2与电池300之间能够快速进行循环式充/放电。由于电池内阻的存在，产生大量的热使得电池快速升温，提高电池加热效率。

在一种实施例中，根据本公开实施例的能量转换装置还可以包括直接充电电路和/或快速升压充电电路。直接充电电路，用于在当前温度高于预设温度阈值的情况下或者在没有获取到电压波动信号的情况下，若电池300存在充电需求，则对电池300进行直接充电。

快速升压充电电路复用了振荡加热电路400，用于在当前温度高于预设温度阈值的情况下或者在没有获取到电压波动信号的情况下，若电池300存在充电需求，则对电池300进行快速升压充电。这样，就可以根据充电桩的电压来选择合适的充电方式。根据充电桩的电压来选择合适的充电方式的方案已经在上文中进行了详细描述，此处不再赘述。

图9是根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一电路拓扑示意图。如图9所示，该能量转换装置还包括第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3。

控制器600，还用于通过控制第一开关K1的通断来控制稳压跟踪电路200与充电口100的通断。图9中所示的第一开关K1的位置仅是示例，本公开不局限于于此。例如，第一开关K1也可以布置在第一储能元件C1与M相桥臂B1的第二汇流端之间。

在第一开关K1导通时，能够利用稳压跟踪电路200对电池300进行如上描述的升压充电。在第一开关K1断开时，能够将稳压跟踪电路200应用于除了给电池300进行升压充电之外的功能中，例如，用作驱动电路。因此，通过增加第一开关K1，可以实现稳压跟踪电路200的第二功能，且不会影响根据本公开实施例的能量转换装置的其他功能，例如由振荡加热电路400实现的电池振荡加热功能、由振荡加热电路400实现的快速升压充电功能、电池直接充电功能、电池驱动功能等。

控制器600，还用于通过控制第二开关K2的通断来控制快速升压充电电路(也即图9中的振荡加热电路400)与充电口100的通断。从图9的电路拓扑可以看出，振荡加热电路400被复用于对电池300进行加热和对电池300进行快速升压充电，这两种操作通过第二开关K2进行切换。也即，在第二开关K2断开的情况下，振荡加热电路400可以用于实现如上描述的对电池300进行加热，在第二开关K2导通的情况下，振荡加热电路400可以用于实现如上描述的对电池300进行快速升压充电。通过如上描述的复用，能够利用一个电路实现多种功能，节省了车辆成本。另外，从图9中还可以看出，振荡加热电路400和稳压跟踪电路200的构成部件不相互复用。

控制器600，还用于通过控制第三开关K3的通断来控制直接充电电路与充电口的通断。也即，在第三开关K3导通时，能够采用如上描述的直接充电模式对电池300进行直接充电；在第三开关K3断开时，不允许采用如上描述的直接充电模式对电池300进行直接充电。

控制器600，还用于通过控制第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3的通断，使得振荡加热电路400能够与稳压跟踪电路200同时工作但振荡加热电路400不与直接充电电路或快速升压充电电路同时工作。也即，在利用振荡加热电路400对电池300进行振荡加热期间，能够执行利用稳压跟踪电路200对电池300的充电，但是不能执行如上描述的直接充电模式或快速升压充电模式。

另外，可以理解的是，本公开中的能量转换装置因为增加了第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3，使得本公开具有三种充电方式。第一种充电方式是通过第一开关K1和稳压跟踪电路200进行如上描述的升压充电。第二种充电方式是通过第三开关K3进行如上描述的直接充电。第三种充电方式是通过第二开关K2和振荡加热电路400进行如上描述的快速升压充电。而且，这三种充电方式不并行执行。在振荡加热电路400与电池300进行充电和放电以对电池300进行振荡加热期间，需要断开第三开关K3和第二开关K2，避免在振荡加热期间如上描述的直接充电模式和快速升压充电模式起作用，而且如果在振荡加热期间电池300有充电需求的话，需要通过稳压跟踪电路200进行如上描述的升压充电。在振荡加热电路400不与电池300进行充电和放电以对电池300进行振荡加热的情况下，如果电池300有充电需求的话，由于此时电池300的两端没有因振荡加热导致的电压波动，所以此时可以导通第三开关K3、断开第二开关K2和K1，以通过直接充电模式对电池300进行直接充电，或者也可以断开第一开关K1和第三开关K3、导通第二开关K2，以通过振荡加热电路400对电池300进行如上描述的快速升压充电，或者也可以断开第三开关K3和第二开关K2、导通第一开关K1，以通过稳压跟踪电路200对电池300进行如上描述的升压充电。这些充电方式可以根据充电桩的电压来选择，在充电桩的电压均满足充电电压需求时，可以选择直接充电以实现快速充电且充电能耗最低。在充电桩的电压不满足直接充电的电压要求时，可以选择利用振荡加热电路400进行如上描述的快速升压充电，也可以选择利用稳压跟踪电路200进行如上描述的升压充电。

另外，如果需要利用振荡加热电路400与电池300的充放电对电池300进行振荡加热，则说明电池300目前处于低温状态，所以在本公开中，利用稳压跟踪电路200对电池300进行如上描述的升压充电的电流应当小于电池低温状态下充电时会对电池造成损伤的电流，这也意味着，利用稳压跟踪电路200进行如上描述的升压充电的电流不能太高。所以，在不需要利用振荡加热电路400对电池300进行加热的情况下，如果电池300需要进行升压充电，则优选使用振荡加热电路400对电池300进行快速升压充电，其中，利用振荡加热电路400实现的快速升压充电电路被配置为能够利用大电流对电池300进行快速升压充电。

继续参考图9。能量转换装置还包括第四开关K4，该第四开关K4连接在充电口100的第二端与第一储能元件C1的第二端之间。借助第四开关K4，能够在充电(例如直接充电、快速升压充电、利用稳压跟踪电路200实现的充电等等)结束后，可以将稳压跟踪电路200与充电口100完全隔离，避免稳压跟踪电路200的高压串入充电口100的同时，有人员接触充电口100，引发人身安全。

进一步参考图9，能量转换装置还包括第五开关K5。第五开关K5与第二储能元件C2串联连接，串联连接后的第五开关K5和第二储能元件C2的第一端与绕组KM2的第二端连接，串联连接后的第五开关K5和第二储能元件C2的第二端与N相桥臂B2的第二汇流端连接。也即，图9中所示的第五开关K5和第二储能元件C2的位置可以互换。

如果电池300有振荡加热需求，则可以断开第五开关K5，并利用N相桥臂B2和N个绕组KM2对电池300进行循环充放电，从而利用电池300的内阻发热实现电池300的振荡加热。当然，如果电池300有振荡加热需求，也可以导通第五开关K5，断开第二开关K2，并利用N相桥臂B2、N个绕组KM2和第二储能元件C2对电池300进行循环充放电，从而利用电池300的内阻发热实现电池300的振荡加热。这些振荡加热的工作流程已经在上文进行了详细描述，此处不再赘述。

如果电池300无振荡加热需求、但是有快速升压充电需求，则可以导通第二开关K2和第五开关K5，以便利用振荡加热电路400对电池300进行快速升压充电。另外，直接充电模式、快速升压充电模式、利用稳压跟踪电路200的升压充电模式、电池加热等之间的协调工作，已经在上文中进行了详细描述，此处不再赘述。

在一种实施例中，稳压跟踪电路200通过复用车辆的压缩机来构成。则，控制第一开关K1断开，可以利用M个绕组KM1和M相桥臂B1实现压缩机的常用功能，例如制冷功能；控制第一开关K1导通，可以利用稳压跟踪电路200实现如上描述的升压充电。通过电机绕组KM1、M相桥臂B1的复用，能节省车辆成本。另外，由于压缩机的驱动电流不大，所以非常适用于将压缩机的电机绕组和桥臂复用到稳压跟踪电路200中，以便能够在电池振荡加热期间进行充电的情况下采用小电流对电池进行如上的升压充电。

在一种实施例中，振荡加热电路400通过复用车辆的电机和电机控制器来构成。也即，车辆上的现有电机绕组和桥臂被复用了，使得能够根据需要而实现不同的功能，例如：在电池需要振荡加热时，可以断开第五开关K5并利用N个绕组KM2和N相桥臂B2实现本公开中描述的相关振荡加热流程，或者也可以导通第五开关K5、断开第二开关K2并利用N个绕组KM2、N相桥臂B2和第二储能元件C2实现本公开中描述的相关振荡加热流程；在电池需要快速升压充电时，N个绕组KM2和N相桥臂B2能够被切换成应用于如上描述的快速升压充电流程中；在需要驱动车辆时，可以断开第五开关K5并使得N个绕组KM2和N相桥臂B2能够被切换成通过控制桥臂B2使与电机绕组对应的电机输出功率，进而驱动车辆。这样，就能够通过复用车辆电机绕组和桥臂，来根据需要实现不同的功能，而且还节省了车辆成本。

另外，需要说明的是，在M个绕组KM1和M相桥臂B1被用于车辆驱动功能(例如被应用于实现压缩机功能)的情况下，在有需求时，如上描述的利用振荡加热电路400实现的快速升压充电模式、利用第三开关K3实现的直接充电模式、利用振荡加热电路400实现的电池振荡加热功能、利用振荡加热电路400实现的电机驱动功能等也是可以执行的。在N个绕组KM2和N相桥臂B2被用于车辆驱动功能的情况下，在有需求时，如上描述的利用第三开关K3实现的直接充电模式、利用稳压跟踪电路200实现的升压充电、利用稳压跟踪电路200实现的压缩机功能等也是可以执行的。

根据本公开的又一实施例，提供一种车辆，该车辆可以包括如上描述的任一能量转换装置。

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 (19)

1.一种能量转换方法，其特征在于，包括：

获取电压波动信号，所述电压波动信号用于表征在电池两端发生电压波动但所述电池未发生故障；

在所述电池存在充电需求的情况下，响应于所述电压波动信号，由稳压跟踪电路接收外部供电设备通过充电口提供的能量对所述电池进行充电，其中，所述稳压跟踪电路对所述充电口的电压进行稳压而且所述稳压跟踪电路输出至所述电池的电压与所述电池的电压匹配。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稳压跟踪电路包括第一储能元件、M相绕组和M个桥臂，其中，所述第一储能元件的第一端连接到所述充电口的第一端，所述第一储能元件的第二端连接到所述充电口的第二端，所述M相绕组的第一端分别一一对应地连接到所述M个桥臂的中点，所述M相绕组的第二端均连接到所述第一储能元件的第一端，所述M个桥臂的第一汇流端连接到所述电池的第一端，所述M个桥臂的第二端、所述电池的第二端和所述第一储能元件的第二端连接在一起，其中M≥1，其中：

所述稳压跟踪电路利用所述M个桥臂的上下桥臂的交替通断，来对所述充电口的电压进行稳压并使输出至所述电池的电压与所述电池的电压匹配。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述电池的当前温度；

在所述当前温度低于预设温度阈值的情况下，由振荡加热电路为所述电池加热；

若在加热期间所述电池存在所述充电需求，则由所述稳压跟踪电路接收所述外部供电设备通过所述充电口提供的能量对所述电池进行充电，其中，所述稳压跟踪电路对所述充电口的电压进行稳压而且所述稳压跟踪电路输出至所述电池的电压与所述电池的电压匹配。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述若在加热期间所述电池存在所述充电需求，则由所述稳压跟踪电路接收所述外部供电设备通过所述充电口提供的能量对所述电池进行充电，包括：

若在对所述电池进行加热的操作启动之后获取到所述充电需求，则直接由所述稳压跟踪电路对所述电池进行充电；

若获取到所述电池有所述充电需求而且对所述电池进行加热的操作尚未启动，则直接由所述稳压跟踪电路对所述电池进行充电；

若在常规充电模式启动之后获取到所述当前温度低于所述预设温度阈值，则从所述常规充电模式切换至由所述稳压跟踪电路对所述电池进行充电的模式，其中，所述常规充电模式包括直接充电模式和快速升压充电模式。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述当前温度高于所述预设温度阈值的情况下或者在没有获取到所述电压波动信号的情况下，若所述电池存在所述充电需求，则利用常规充电模式进行充电，其中，所述常规充电模式包括直接充电模式或者快速升压充电模式。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若电压波动幅度判断条件满足时，则认为所述电池发生电压波动；其中，所述电压波动幅度判断条件为：所述电池的电压在预设时间间隔内的变化幅度超过了预设幅度变化量。

7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述充电口为直流充电口或者交流充电口。

8.一种能量转换装置，其特征在于，包括：

获取电路，用于获取电压波动信号，所述电压波动信号用于表征在电池两端发生电压波动但所述电池未发生故障；

稳压跟踪电路，其分别与充电口、所述电池连接；

控制器，所述控制器分别与所述获取电路、所述稳压跟踪电路连接，所述控制器用于在所述电池存在充电需求的情况下，响应于所述电压波动信号，控制所述稳压跟踪电路接收外部供电设备通过所述充电口提供的能量，并通过控制所述稳压跟踪电路来对所述充电口的电压进行稳压并使所述稳压跟踪电路输出至所述电池的电压与所述电池的电压匹配，以对所述电池进行充电。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述稳压跟踪电路包括第一储能元件、M相绕组和M个桥臂，其中，所述第一储能元件的第一端连接到所述充电口的第一端，所述第一储能元件的第二端连接到所述充电口的第二端，所述M相绕组的第一端分别一一对应地连接到所述M个桥臂的中点，所述M相绕组的第二端均连接到所述第一储能元件的第一端，所述M个桥臂的第一汇流端连接到所述电池的第一端，所述M个桥臂的第二端、所述电池的第二端和所述第一储能元件的第二端连接在一起，其中M≥1。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述获取电路还用于获取所述电池的当前温度；

所述装置还包括振荡加热电路，其分别与所述电池、所述控制器连接；

所述控制器，还用于在所述当前温度低于预设温度阈值的情况下，控制所述振荡加热电路对所述电池进行加热，在加热期间所述电池存在所述充电需求的情况下，控制所述稳压跟踪电路接收所述外部供电设备通过所述充电口提供的能量对所述电池进行充电，其中，所述稳压跟踪电路对充电口的电压进行稳压并使输出至所述电池的电压与所述电池的电压匹配。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述控制器还用于：

若在对所述电池进行加热的操作启动之后获取到所述充电需求，则控制所述稳压跟踪电路对所述电池进行充电；

若获取到所述电池有所述充电需求而且对所述电池进行加热的操作尚未启动，则控制所述稳压跟踪电路对所述电池进行充电；

若在常规充电模式启动之后获取到所述当前温度低于所述预设温度阈值，则控制从所述常规充电模式切换至由所述稳压跟踪电路对所述电池进行充电的模式，其中，所述常规充电模式包括直接充电模式和快速升压充电模式。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括直接充电电路和/或快速升压充电电路，其中，所述快速升压充电电路复用了所述振荡加热电路；

所述控制器，还用于在所述当前温度高于所述预设温度阈值的情况下或者在没有获取到所述电压波动信号的情况下，若所述电池存在所述充电需求，则控制所述直接充电电路对所述电池进行直接充电；或者

所述控制器，还用于在所述当前温度高于所述预设温度阈值的情况下或者在没有获取到所述电压波动信号的情况下，若所述电池存在所述充电需求，则控制所述快速升压充电电路对所述电池进行快速升压充电。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一开关、第二开关和第三开关；

所述控制器，还用于通过控制所述第一开关的通断来控制所述稳压跟踪电路与所述充电口的通断；

所述控制器，还用于通过控制所述第二开关的通断来控制所述快速升压充电电路与所述充电口的通断；

所述控制器，还用于通过控制所述第三开关的通断来控制所述直接充电电路与所述充电口的通断；

所述控制器，还用于通过控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的通断使得所述振荡加热电路能够与所述稳压跟踪电路同时工作但所述振荡加热电路不与所述直接充电电路或所述快速升压充电电路同时工作。

14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，该装置还包括第四开关，该第四开关连接在所述充电口的第二端与所述第一储能元件的第二端之间。

15.根据权利要求8至14中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述稳压跟踪电路通过复用所述车辆的压缩机来构成。

16.根据权利要求8至14中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述振荡加热电路通过复用所述车辆的电机和电机控制器来构成。

17.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，若电压波动幅度判断条件满足时，则认为所述电池发生电压波动；其中，所述电压波动幅度判断条件为：所述电池的电压在预设时间间隔内的变化幅度超过了预设幅度变化量。

18.根据权利要求8至14中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述充电口为直流充电口或者交流充电口。

19.一种车辆，其特征在于，该车辆包括根据权利要求8至18中任一权利要求所述的能量转换装置。

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