CN113752909B - 一种能量转换装置及车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种一种能量转换装置，其特征在于，包括，桥臂变换器，第一开关模块，第一电容，第二电容，电机绕组和第二开关模块。其中，桥臂变换器，第二电容，第一开关模块，第一电容，电机绕组，第二开关模块和电池组成的电路结构既可以实现电机驱动又可以实现对电池的加热，并且，通过设置第一开关模块和第二开关模块，使得电机驱动时第一电容和第二电容并联可以组成电机驱动的母线电容以实现电机驱动，电池加热时仅利用第一电容进行充放电，实现电池的加热，又减小滤波电容对加热效率的影响。

Description

一种能量转换装置及车辆
技术领域
本申请涉及车辆技术领域，具体地，涉及一种能量转换装置及车辆。
背景技术
随着新能源的广泛使用，动力电池可作为动力源应用在各个领域中。动力电池作为动力源使用的环境不同，电池的性能也会受到影响。众所周知的，在低温下电池的性能较常温会产生较大程度的降低，这对电动汽车的使用性能，尤其是低温环境下电动汽车的使用性能产生较大影响。一方面，低温降低了电动汽车的续驶里程，因为低温下电池锂离子扩散速率下降，电池放电很快就达到截止电压，电池的可用能量降低，电动汽车的续航里程衰减。另一方面，低温严重影响了电池的充电安全性和充电时间，增大电池安全性风险。
我国地域辽阔，存在大量温度较低的地区，特别是在寒冷季节，低温地区的用户使用电动车时会显著受到低温下电池性能的影响。为了改善电池在低温下的性能，一般都会考虑在低温环境下使用电池时，对电池进行加热，将电池温度提升至合适的温度后再使用。目前在电池低温加热领域主要采取的方式有外部加热法和内部加热法。外部加热主要有流体换热、PTC加热、电加热膜加热等，这类加热方法在加热的同时存在加热缓慢、效率低、电池内外温度梯度大等缺点。内部加热法主要有电池放电加热和电池交流充电加热，电池放电加热无法维持电池的SOC。并且当通过控制驱动电机电路利用外部储能设备对电池内部进行加热时，由于驱动电机电路本身的母线电容容值很大，会在一定程度上影响电池加热的效率，如果降低驱动电机电路的母线电容的容值，又会影响到电机驱动的效率得不偿失。
发明内容
本申请的目的是提供一种一种能量转换装置及车辆，该装置复用驱动电机电路以实现对电池的加热，并且在保证电机驱动功率的情况下，又能减少驱动电机电路的母线电容对电池加热效率的影响。
为了实现上述目的，本申请提供一种能量转换装置，包括，
桥臂变换器，所述桥臂变换器的第一汇流端与电池的正极连接，所述桥臂变换器的第二汇流端与所述电池的负极连接；
第一开关模块，所述第一开关模块的第一端与所述桥臂变换器的第一汇流端连接；
第一电容，所述第一电容的第一端与所述第一开关模块的第二端连接，所述第一电容的第二端与所述桥臂变换器的第二汇流端连接；
第二电容，所述第二电容的第一端与所述桥臂变换器的第一汇流端连接，所述第二电容的第二端与所述桥臂变换器的第二汇流端连接；
电机绕组，所述电机绕组的第一端与所述桥臂变换器连接，所述电机绕组的第二端共接形成中性点；
第二开关模块，所述第二开关模块的第一端连接所述电机绕组的中性点，所述第二开关模块的第二端连接所述第一电容的第一端。
可选地，所述第二电容、所述桥臂变换器、所述电机绕组、所述第二开关模块，所述第一电容和所述电池形成电池加热电路。
可选地，所述第一开关模块，所述第一电容，所述第二电容、所述桥臂变换器、所述电机绕组和所述电池形成电机驱动电路。
可选地，所述第一电容的容值为F1，所述第二电容的容值为F2，
其中，所述第一电容的容值F1的取值满足所述电池加热电路的预设条件，所述第一电容的容值F1与所述第二电容的容值F2的和F1+F2的取值满足所述电机驱动电路的预设条件。
可选地，所述第一电容的容值F1的取值满足公式1：其中，L为所述电池加热电路中电机绕组并联的等效电感值，T为基于整车电池加热功率的预设值；所述第一电容的容值F1与所述第二电容的容值F2的和F1+F2的取值满足公式2：Io为电机驱动的相电流值，ΔU为电机驱动的纹波电压值，f为电机驱动的开关频率。
可选地，所述装置还包括控制模块，所述装置还包括控制模块，所述控制模块被配置为在电池加热模式下，控制所述第一开关断开，所述第二开关导通，并通过控制所述桥臂变换器的通断使所述电池具有充电状态和放电状态，以实现所述电池的加热。
可选地，所述控制模块被配置为在电机驱动模式下，控制所述第一开关导通，所述第二开关断开，并通过控制所述桥臂变换器的通断使所述电机绕组对应的驱动电机输出扭矩。
可选地，在所述电池加热模式下，在所述电池加热模式下，所述控制模块控制所述桥臂变换器的上桥臂同时导通，或，所述控制模块控制所述桥臂变换器的下桥臂同时导通。
可选地，所述装置还包括预充开关模块，所述预充开关模块包括，第一开关元件、第二开关元件和预充电阻，所述第一开关元件的第一端与所述电池的正极连接，所述第一开关元件的第二端与所述桥臂变换器的第一汇流端连接，所述第二开关元件的第一端与所述第一开关元件的第一端连接，所述第二开关元件的第二端与所述预充电阻的第一端连接，所述预充电阻的第二端与所述第一开关元件的第二端连接。
第二方面，本公开提供一种车辆，包括电池，还包括上述第一方面提供的能量转换装置。
通过上述技术方案，桥臂变换器，第二电容，第一开关模块，第一电容，电机绕组，第二开关模块和电池组成的电路结构既可以实现电机驱动又可以实现对电池的加热，并且，通过设置第一开关模块和第二开关模块，使得电机驱动时第一电容和第二电容并联可以组成电机驱动的母线电容以实现电机驱动，电池加热时仅利用第一电容进行充放电，实现电池的加热，又减小滤波电容对加热效率的影响。
本申请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申请的进一步理解，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申请，但并不构成对本申请的限制，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。在附图中：
图1是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电路结构示意图。
图2是本申请实施例中电池加热电路的电路结构示意图。
图3是本申请实施例中电机驱动电路的电路结构示意图。
图4是本申请实施例一提供的另一种能量转换装置的电路结构示意图。
图5是本申请实施例一提供的另一种能量转换装置的电路结构示意图。
图6是本申请实施例一提供的另一种能量转换装置的电路结构示意图。
附图标记说明
10电池 20桥臂变换器
30电机绕组 40控制模块
50预充开关模块 C1第一电容
C2第二电容 K1第一开关模块
K2第二开关模块 K3第一开关元件
K4第二开关元件 R预充电阻
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。
本申请实施例一提供一种能量转换装置，如图1所示，能量转换装置包括：桥臂变换器20，桥臂变换器20的第一汇流端与电池10的正极连接，桥臂变换器20的第二汇流端与电池10的负极连接；第一开关模块K1，第一开关模块K1的第一端与桥臂变换器20的第一汇流端连接；第一电容C1，第一电容C1的第一端与第一开关模块K1的第二端连接，第一电容C1的第二端与桥臂变换器20的第二汇流端连接；第二电容C2，第二电容C2的第一端与桥臂变换器20的第一汇流端连接，第二电容C2的第二端与桥臂变换器20的第二汇流端连接；电机绕组30，电机绕组30的第一端与桥臂变换器20连接，电机绕组30的第二端共接形成中性点；第二开关模块K2，第二开关模块K2的第一端连接电机绕组30的中性点，第二开关模块K2的第二端连接第一电容C1的第一端。
通过将现有驱动电路中的母线电容，一分为二，即现有的母线电容被分为第一电容C1和第二电容C2，一方面可以优化驱动总成的布置(母线电容是一个很大的元器件，布置不灵活，现将母线电容一分为二，可以根据实际空间，灵活布置)；另一方面，结合K1和K2的设置，可以实现电池10加热及电机驱动(具体请参照以下描述)，且在实现电池10的加热时复用第一电容C1，这样实现电池10加热功能就无需新增电容，由于新增一个满足电池10加热需求的电容的成本远大于本申请中新增的开关K1，从而减低了成本。并且新增一个满足电池10加热需求的电容的设置空间远大于本申请中新增的开关K1，从而节省了元器件的设置空间；再一方面，在电池10加热功能下，对加热功率及效率有影响的母线电容，通过新增开关K1，减少为仅是第二电容C2，通过K1的断开，可以减小与电池10并联的电容的容值使得电池10加热功能下的母线电流更多的流经电池10，而非与电池10并联的电容，这样就可以提高电池10加热的功率及效率。
具体地，桥臂变换器20包括M路桥臂，M路桥臂中的每路桥臂的第一端共接形成桥臂变换器20的第一汇流端，M路桥臂中的每路桥臂的第二端共接形成桥臂变换器20的第二汇流端，桥臂变换器20的第一汇流端连接电池10的正极，桥臂变换器20的第二汇流端连接电池10的负极。第二电容C2连接在桥臂变换器20的第一汇流端和第二汇流端之间，第一电容C1通过第一开关连接在桥臂变换器20的第一汇流端和第二汇流端之间。
电机绕组30包括M相线圈，M相线圈中每相线圈的第一端分别与M路桥臂中每路桥臂的中点一一对应连接，M相线圈中的每相线圈的第二端共接形成中性点，中性点与第二开关模块K2的第一端连接，第二开关模块K2的第二端连接在第一电容C1与第一开关模块K1之间。
当M＝3时，桥臂变换器20为三相逆变器，三相逆变器包括三路桥臂，电机绕组30包括三相线圈，三相线圈中每相线圈的第一端与三路桥臂中每路桥臂的中点一一对应连接，三相线圈中的每相线圈的第二端共接形成中性点。电机是三相四线制，可以是永磁同步电机或异步电机。
具体地，如图1所示，桥臂变换器20的每一路桥臂分别包括上桥臂和下桥臂，上桥臂和下桥臂串联连接，每路桥臂的中点形成在上桥臂和下桥臂之间，例如，第一相桥臂的中点为A点，第二相桥臂的中点为B点，第三相桥臂的中点为C点。每一上桥臂和每一下桥臂均包括一个功率开关单元，功率开关单元可以是晶体管、IGBT、MOS管等器件类型或其组合。
本申请提供的一种能量转换装置，通过第一开关模块K1，第二开关模块K2与桥臂变换器20，电机绕组30，第一电容C1，第二电容C2的结构设置，可以实现电机驱动，又可以实现对电池10的加热，并且在保证电机驱动功率的情况下，又能减少驱动电机电路中电容对电池10加热效率的影响，同时还能降低电容的成本，减少电容所占用的空间。
进一步地，第一电容C1通过第一开关模块K1实现与第二电容C2并联连接，第一电容C1和第二电容C2并联连接后形成电机驱动所需的母线电容，第一电容C1，第二电容C2、桥臂变换器20、电机绕组30和电池10形成电机驱动电路，此时，通过控制桥臂变换器20驱动电机绕组30对应的电机输出动力。
作为一种实施方式，电池加热电路和电机驱动电路通过第一开关模块K1和第二开关模块K2的设置实现桥臂控制模块40，电机绕组30，第一电容C1的复用，分别实现电机驱动功能和电池10加热的功能，并且最大限度的利用车辆上现有的器件，解决了车辆电池10在低温下性能受影响需要加热的问题，减少实现电池10加热功能的成本，同时，电池加热电路和电机驱动电路复用一部分器件，使得车辆器件集成化程度更高。
优选地，第一电容C1的容值为F1，第二电容C2的容值为F2，其中，第一电容C1的容值F1的取值满足电池加热电路的预设条件，第一电容C1的容值F1与第二电容C2的容值F2的和F1+F2的取值满足电机驱动电路的预设条件。
具体地，在电池10加热工况时，通过控制桥臂变换器20实现第一电容C1与电池10之间的充放电来实现电池10的加热，第一电容C1的容值决定了电池10加热的效率，若设置电池10加热的最大功率高，则考虑第一电容C1的选型时，需要选择容值更大的电容，以满足电池10加热的功率。若车辆设置电池10加热的最大功率低，则可以选择容值稍小的电容，满足电池10加热的功率即可，以减少成本。整车电池10加热的最大功率可以根据实际需求设置，故第一电容C1的容值可以根据整车最大加热功率的预设条件进行设置。在电机驱动工况时，第一电容C1和第二电容C2并联连接以形成电机驱动的母线电容，由于电机驱动电路中流过桥臂变换器20的电流大，在电机驱动工况时，桥臂变换器20汇流端之间所需的母线电容的容值需要满足驱动工况下的功率要求，所需的电容容值要求大。在电机驱动工况下，第一电容C1和第二电容C2并联连接后的容值的取值需要满足电机驱动电路的驱动功率。
进一步地，第一电容C1的容值F1的取值满足公式1：T，其中，L为电机绕组30并联的等效电感值，T为基于整车电池10加热功率的预设值；第一电容C1的容值F1与第二电容C2的容值F2的和F1+F2的取值满足公式2：/>Io为电机驱动的相电流值，ΔU为电机驱动的纹波电压值，f为电机驱动的开关频率。
具体地，F1的取值满足电池加热电路的预设条件即为上述公式1：其中，L为电机绕组30并联的线圈等效的电感的值。若电机绕组30包括三相线圈，则三相线圈并联后等效为一个电感，L即为该等效电感的值；T为预设值，具体是根据整车电池10加热的最大功率来设定的一个数值，T可以是根据整车电池10加热的最大功率的实际需求设置。
进一步地，F1+F2的取值满足电机驱动电路的预设条件即为上述公式2：其中，为电机驱动的相电流值，ΔU为电机驱动的纹波电压值，f为电机驱动的开关频率。具体地，根据整车需求不同，电机驱动的最大功率也不同，驱动需求大的车辆，电机驱动的最大功率大，驱动需求小的车辆，电机驱动的最大功率小，而不同的电机驱动功率对应的相电流不同，不同的电机驱动控制方法对应的电机驱动开关频率也可以不同，根据整车需求所对应的电机驱动最大功率，确定电机驱动相电流与电机驱动频率，F1+F2的取值要求满足公式2所示。
作为一种实施方式，桥臂变换器20，电机绕组30，第一电容C1与电池10组成电池加热电路，设置第一电容C1容值的取值满足车辆电池10加热的预设需求，可以根据实际需求选择第一电容C1的取值选型，确保第一电容C1满足电池10加热功率需求的同时，减少不必要的浪费。在电机驱动电路中，桥臂变换器20，电机绕组30，第一电容C1，第二电容C2与电池10形成电机驱动电路，复用了桥臂变换器20，电机绕组30和第一电容C1，提高了整车的集成度。并且，设置第一电容C1与第二电容C2并联后的容值取值范围满足车辆电机驱动的预设需求，复用电池加热电路中第一电容C1的容值，可以减小第二电容C2的容值需求。众所周知的，电容的价格是与其容量相关的，电容的容值越大，其成本越大价格越高，通过复用电池加热电路中第一电容C1的容值，可以减小第二电容C2的容值需求，降低了成本。并且，电容容值越大，其体积越大，将电机驱动电路中的母线电容拆分成并联连接的第一电容C1和第二电容C2，且第一电容C1复用电池加热电路中的储能电容，使得电机驱动电路中所有电容的体积总和减小了，节约了空间成本。
进一步地，本申请中所描述的能量控制装置还包括控制模块40，控制模块40被配置为在电池加热模式下，控制第一开关模块K1断开，第二开关模块K2导通，并通过控制桥臂变换器20的通断使第一电容C1与电池10进行充电和放电，以实现电池10的发热。
其中，第一开关模块K1用于根据控制信号实现第一电容C1与桥臂变换器20的第一汇流端之间的的导通或者断开，当第一开关导通时，第一电容C1的第一端连接在桥臂变换器20的第一汇流端上，此时第一电容C1与第二电容C2并联连接；第二开关模块K2用于根据控制信号实现电机绕组30与第一电容C1之间的导通或者断开，当第二开关导通时第一电容C1的第一端与电机绕组30的中性点连接。
具体地，控制模块40控制第一开关模块K1断开，控制第二开关模块K2导通，第二电容C2，桥臂变换器20，电机绕组30，第二开关模块K2，第一电容C1和电池10形成电池加热电路进入电池加热模式，在电池加热模式，通过桥臂变换器20控制电池10对第一电容C1的放电过程与第一电容C1对电池10的充电过程交替进行，使得电池10的内阻发热进而实现电池10的加热。
作为一种实施方式，能量转换装置还包括预充开关模块50，预充开关模块50包括，第一开关元件K3、第二开关元件K4和预充电阻R，第一开关元件K3的第一端与电池10的正极连接，第一开关元件K3的第二端与桥臂变换器20的第一汇流端连接，第二开关元件K4的第一端与第一开关元件K3的第一端连接，第二开关元件K4的第二端与预充电阻R的第一端连接，预充电阻R的第二端与第一开关元件K3的第二端连接。预充开关模块50用于在电池加热模式下电池加热电路上电时对第二电容C2进行预充电，或电机驱动模式下，电机驱动电路上电时对第一电容C1和第二电容C2进行预充电，以防止第一电容C1、第二电容C2在上电时受到电流冲击而造成损坏。
具体地，电池加热电路上电时，控制第一开关元件K3断开，控制第二开关元件K4导通，电池10通过第二开关元件K4和预充电阻R对第二电容C2进行预充电，当第二电容C2两端的电压与电池10的电压保持一致时，预充电完成，此时，控制第二开关元件K4断开，控制第一开关元件K3导通，电池10，第一开关元件K3，第二电容C2，桥臂变换器20，电机绕组30，第二开关模块K2和第一电容C1形成电池加热电路；
电机驱动电路上电时，控制第一开关元件K3断开，控制第二开关元件K4导通，电池10通过第二开关元件K4和预充电阻R对第一电容C1和第二电容C2进行预充电，当第一电容C1和第二电容C2两端的电压均与电池10的电压保持一致时，预充电完成，此时，控制第二开关元件K4断开，控制第一开关元件K3导通，电池10，第一开关元件K3，第一开关模块K1，第一电容C1，第二电容C2，桥臂变换器20和电机绕组30形成电机驱动电路。
作为一种实施方式，通过在电池10和第一电容C1、第二电容C2之间设置预充开关模块50，使得电路上电时，可以由预充开关模块50对第一电容C1、第二电容C2进行预充电，以防止电路上电时，第一电容C1、第二电容C2突然受到电流冲击而造成损坏。
当电池加热电路工作时，电池10、第二电容C2，桥臂变换器20，电机绕组30，第二开关模块K2和第一电容C1形成放电储能回路，在这一过程中，电池10及预充后的第二电容C2放电，电机绕组30储能，第一电容C1充电；
电机绕组30、第二开关模块K2，第一电容C1，桥臂变换器20形成释能回路，在这一阶段中，电机绕组30释能，第一电容C1充电；
第一电容C1、第二开关模块K2、电机绕组30、桥臂变换器20形成储能回路在这一阶段中，第一电容C1放电，电机绕组30储能；
第一电容C1，第二开关模块K2，电机绕组30、桥臂变换器20、第二电容C2、电池10形成充电释能回路，在这一阶段中，第一电容C1放电，电机绕组30释能，电池10和第二电容C2充电。通过控制桥臂变换器20使电池10对第一电容C1的放电过程，以及第一电容C1对电池10的充电过程交替进行，使电池10的内阻发热，从而使的电池10的温度升高。
具体地，当控制模块40控制桥臂变换器20的上桥臂导通，下桥臂断开时，电流由电池10流出，经第二电容C2滤波后流入桥臂变换器20，通过桥臂变换器20的上桥臂流至电机绕组30，再经第二开关模块K2流至第一电容C1，从第一电容C1的第二端流回至电池10，电池10放电，电机绕组30储能，第一电容C1充电；当控制模块40控制桥臂变换器20的上桥臂断开，下桥臂导通时，由于电机绕组30上的电流不能突变，电机绕组30上的电流经过第二开关模块K2仍然流向第一电容C1，再经桥臂控制模块40的下桥臂流回至电机绕组30，电机绕组30释能，第一电容C1充电，在这一过程中，电机绕组30上的电流逐渐减小，电机绕组30上的电流减小为0时，第一电容C1上的电压达到最大值，此时，第一电容C1放电，电流由第一电容C1流出，经第二开关模块K2后流向电机绕组30，再经桥臂控制模块40的下桥臂流回至第一电容C1，在这一过程中，第一电容C1放电，电机绕组30储能；当控制模块40控制桥臂变换器20的上桥臂导通，下桥臂断开时，由于电机绕组30上的电流不能突变，第一电容C1放电，电流经过第二开关模块K2流向电机绕组30，通过桥臂变换器20的上桥臂，经第二电容C2滤波后流进电池10的正极，再从电池10的负极流出至第一电容C1，这这一过程中，第一电容C1放电，电机绕组30释能，电池10充电。
在本实施例中，通过控制桥臂变换器20的上桥臂和下桥臂交替导通和关断，使得电池10对第一电容C1的放电过程与第一电容C1对电池10的充电过程交替进行进而实现电池10的加热。
此外，通过控制桥臂变换器20的PWM控制信号的占空比的大小调节流经充电回路和放电回路中的电流值，控制占空比即相当于控制上桥臂和下桥臂的导通时间，通过控制上桥臂或者下桥臂的导通时间变长或者缩短后，会使充放电回路中电流的增加或者减小，进而可以调整电池10产生的加热功率。
需要说明的是，在控制放电回路和充电回路工作的过程中，可以控制放电回路中的放电储能回路、释能回路、储能回路以及充电释能回路依次工作，通过控制桥臂变换器20的PWM控制信号的占空比的大小调节流经电池加热电路中的电流值，也可以先控制放电回路中的放电储能回路和释能回路交替导通进行放电，再控制充电回路中储能回路以及充电释能回路交替导通进行放电，通过控制桥臂变换器20的PWM控制信号的占空比的大小分别调节流经放电回路和充电回路中的电流值。
本实施方式通过控制桥臂变换器20使充放电回路工作，使放电回路中的电池10对第一电容C1进行放电以及使充电回路中的第一电容C1对电池10进行充电，进而使电池10的温度升高，并且还可以通过控制桥臂变换器20调整电池10自加热回路中的电流，调整电池10产生的加热功率。
优选地，在电池加热模式下，控制模块40可通过控制桥臂变换器20中至少两相桥臂，使第一电容C1与电池10进行充电和放电，其中，至少两相桥臂的上桥臂同时导通，或，至少两相桥臂的下桥臂同时导通。
在该优选的实施例中，控制模块40可以控制桥臂变换器20中的多相桥臂，使得该多相桥臂的上桥臂同时导通(此状态下，该多相桥臂的下桥臂同时关断)，或者，该多相桥臂的下桥臂同时导通(此状态下，该多相桥臂的上桥臂同时关断)。如此，可以使多个电机绕组30参与储能元件40与电池1010之间的能量交换，进一步提高电池10加热速率，提高电池10加热效率。
在一种实施例中，在电池加热模式下，控制桥臂变换器20的上桥臂同时导通，或，下桥臂同时导通。
具体地，桥臂变换器20为三相逆变器，三相逆变器包括三路桥臂，电机绕组30包括三相线圈，在这种情况下，如果只控制其中一相桥臂或者两相桥臂，使得其中一个线圈或两个线圈参与第一电容C1与电池10之间的能量交换，可能会由于电机绕组30的三相线圈形成电流矢量并产生磁场，使得电机转子输出脉动扭矩，对电机寿命以及用车安全产生较大影响。
因此，在本申请的优选实施方式中，控制模块40可以控制桥臂变换器20中的三相桥臂，使得该三相桥臂的上桥臂同时导通，或者，该三相桥臂的下桥臂同时导通。由于三相桥臂控制完全一样，使得电机内部的电流矢量为零，不会存在扭矩脉动，从而提高用车安全，以及电机的使用寿命
进一步地，控制模块40被配置为在电机驱动模式下，控制第一开关模块K1导通，第二开关模块K2断开，并通过控制桥臂变换器20的通断使电机绕组30对应的驱动电机输出扭矩。
具体地，控制模块40控制第一开关模块K1导通，控制第二开关模块K2断开，第一电容C1，第一开关，第二电容C2，桥臂变换器20，电机绕组30和电池10形成电机驱动电路进入电机驱动模式，在电机驱动模式，控制桥臂变换器20的通断使电机绕组30对应的驱动电机输出扭矩。
作为一种实施方式，通过第一开关模块K1和第二开关模块K2的设置，使得电池加热电路可以复用电机驱动电路的桥臂变换器20，电机绕组30和第一电容C1。借用车辆原有的电机驱动电路，实现了电池10加热功能，最大限度的利用车辆上现有的器件，解决了车辆电池10在低温下性能受影响需要加热的问题，减少实现电池10加热功能的成本，并且，电池10加热的效果更好，速率更快。同时，复用电机驱动电路的桥臂变换器20，电机绕组30和第一电容C1，降低了产品成本，提高了整车集成度。
并且，将电机驱动电路原本的母线电容拆分成了第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1通过第二开关模块K2与电机绕组30串联连接，利用桥臂变换器20的控制，使得第一电容C1与电池10进行充电和放电，以实现电池10的加热。第一电容C1的容值和选型满足电池10加热功率的需求。第一电容C1通过第一开关模块K1与第二电容C2并联连接，以形成驱动电机的母线电容，第一电容C1和第二电容C2并联连接的容值可以满足电机驱动的需求；设置第一电容C1与第二电容C2并联后的容值取值范围满足车辆电机驱动的预设需求，复用电池加热电路中第一电容C1的容值，可以减小第二电容C2的容值需求。通过复用电池加热电路中第一电容C1的容值，可以减小减小第二电容C2的容值，降低了成本。并且，电容容值越大，其体积越大，将电机驱动电路中的母线电容拆分成并联连接的第一电容C1和第二电容C2，且第一电容C1复用电池加热电路中的储能电容，使得电机驱动电路中所有电容的体积减小了，节约了空间成本。
本申请的电池加热电路和电机驱动电路通过第一开关模块K1和第二开关模块K2的设置实现桥臂控制模块40，电机绕组30，第一电容C1的复用，分别实现电机驱动功能和电池10加热的功能，最大限度的利用车辆上现有的器件，解决了车辆电池10在低温下性能受影响需要加热的问题，并且减少实现电池10加热功能的成本，同时，电池加热电路和电机驱动电路复用一部分器件，使得车辆器件集成化程度更高。
以上结合附图详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。
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，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。

Claims (10)

1.一种能量转换装置，其特征在于，包括，
桥臂变换器，所述桥臂变换器的第一汇流端与电池的正极连接，所述桥臂变换器的第二汇流端与所述电池的负极连接；
第一开关模块，所述第一开关模块的第一端与所述桥臂变换器的第一汇流端连接；
第一电容，所述第一电容的第一端与所述第一开关模块的第二端连接，所述第一电容的第二端与所述桥臂变换器的第二汇流端连接；
第二电容，所述第二电容的第一端与所述桥臂变换器的第一汇流端连接，所述第二电容的第二端与所述桥臂变换器的第二汇流端连接；电机绕组，所述电机绕组的第一端与所述桥臂变换器连接，所述电机绕组的第二端共接形成中性点；
第二开关模块，所述第二开关模块的第一端连接所述电机绕组的中性点，所述第二开关模块的第二端连接所述第一电容的第一端。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二电容、所述桥臂变换器、所述电机绕组、所述第二开关模块，所述第一电容和所述电池形成电池加热电路。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一开关模块，所述第一电容，所述第二电容、所述桥臂变换器、所述电机绕组和所述电池形成电机驱动电路。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一电容的容值为F1，所述第二电容的容值为F2，
其中，所述第一电容的容值F1的取值满足所述电池加热电路的预设条件，所述第一电容的容值F1与所述第二电容的容值F2的和F1+F2的取值满足所述电机驱动电路的预设条件。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一电容的容值F1的取值满足公式1：其中，L为所述电池加热电路中电机绕组的等效电感值，T为基于整车电池加热功率的预设值；
所述第一电容的容值F1与所述第二电容的容值F2的和F1+F2的取值满足公式2：
I0为电机驱动的相电流值，ΔU为电机驱动的纹波电压值，f为电机驱动的开关频率。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括控制模块，所述控制模块被配置为在电池加热模式下，控制所述第一开关断开，所述第二开关导通，并通过控制所述桥臂变换器的通断使所述电池具有充电状态和放电状态，以实现所述电池的加热。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制模块被配置为在电机驱动模式下，控制所述第一开关导通，所述第二开关断开，并通过控制所述桥臂变换器的通断使所述电机绕组对应的驱动电机输出扭矩。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述电池加热模式下，所述控制模块控制所述桥臂变换器的上桥臂同时导通，或，所述控制模块控制所述桥臂变换器的下桥臂同时导通。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括预充开关模块，所述预充开关模块包括，第一开关元件、第二开关元件和预充电阻，所述第一开关元件的第一端与所述电池的正极连接，所述第一开关元件的第二端与所述桥臂变换器的第一汇流端连接，所述第二开关元件的第一端与所述第一开关元件的第一端连接，所述第二开关元件的第二端与所述预充电阻的第一端连接，所述预充电阻的第二端与所述第一开关元件的第二端连接。
10.一种车辆，包括车辆电池，其特征在于，还包括权利要求1-9中任一项所述的能量转换装置。
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