CN113752911A - 能量处理装置、方法及车辆 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种能量处理装置、方法及车辆，包括控制器，在第一预设状态下，控制第一开关导通，通过控制桥臂变换器使第一储能元件与电池进行充电和放电，以实现电池的加热，以及控制稳压模块导通，当第一储能元件两端的电压低于外部供电设备的电压时，第一储能元件通过稳压模块接收外部能量进行充电，使得第一储能元件的电压与外部供电设备的电压保持一致。这样，能够通过令外部供电设备为该第一储能元件充电的方式，保证该第一储能元件能够及时补充在对该电池加热过程中损失的电量，从而使得在为电池加热过程中电池的电量不下降，即在进行电池加热的同时还能保证电池的续航里程，并且利用车辆中已存在的元件，降低了为电池加热的成本。

Description

能量处理装置、方法及车辆
技术领域
本公开涉及车辆领域，具体地，涉及一种能量处理装置、方法及车辆。
背景技术
随着新能源的广泛使用，电池组可作为动力源应用在各个领域中。电池组作为动力源使用的环境不同，电池组的性能也会受到影响。比如，在低温环境下的电池组的性能较常温会产生较大程度的降低。例如，在零点温度下电池组的放电容量会随温度的降低而降低。在-30℃的条件下，电池组的放电容量基本为0，导致电池组无法使用。为了能够在低温环境下使用电池组，需要在使用电池组之前对电池组进行预热。
发明内容
本公开的目的是提供一种能量处理装置、方法及车辆，能够保证在为电池加热过程中电池的电量不下降，即在进行电池加热的同时还能保证电池的续航里程，并且充分利用车辆中已存在的元件，降低了在车辆中为电池加热的成本。
为了实现上述目的，本公开提供一种能量处理装置，所述装置包括：
桥臂变换器，所述桥臂变换器的第一汇流端与所述电池的正极连接，所述桥臂变换器的第二汇流端与所述电池的负极连接；
电机绕组，所述电机绕组的第一端与所述桥臂变换器的中点连接，所述电机绕组的第二端共接形成中性点；
第一储能元件和第一开关，所述第一储能元件和所述第一开关连接在所述电机绕组的中性点和所述桥臂变换器的第二汇流端之间，其中，所述第一储能元件和所述第一开关串联连接；
稳压模块，所述稳压模块的第一端与所述第一储能元件的第一端连接，所述稳压模块的第二端与外部供电设备的第一端连接，所述第一储能元件的第二端还与所述外部供电设备的第二端连接；
控制器，被配置为在第一预设状态下，控制所述第一开关导通，通过控制所述桥臂变换器使所述第一储能元件与所述电池进行充电和放电，以实现所述电池的加热，以及控制所述稳压模块导通，当所述第一储能元件两端的电压低于外部供电设备的电压时，所述第一储能元件通过所述稳压模块接收外部能量进行充电，使得所述第一储能元件的电压与外部供电设备的电压保持一致。
可选地，所述稳压模块包括稳压元件和第二开关，所述稳压元件和所述第二开关串联连接，当所述第二开关导通时，所述稳压模块导通。
可选地，所述装置还包括：
第三开关，所述第三开关并联于所述稳压模块和所述第二开关两端；
所述控制器，被配置为在所述第一预设状态下还控制所述第二开关导通，并控制所述第三开关断开；
所述控制器，被配置为在第二预设状态下，控制所述第一开关和所述第三开关导通，控制所述第二开关断开，并控制所述桥臂变换器，使所述外部供电设备通过所述能量转换装置对所述电池进行升压充电。
可选地，所述装置还包括：
第二储能元件，所述第二储能元件的第一端与所述桥臂变换器的第一汇流端连接，所述第二储能元件的第二端与所述桥臂变换器的第二汇流端连接；
第四开关，所述第四开关的第一端与电池的正极连接，第四开关的第二端与第二储能元件的第一端连接；
第五开关，所述第五开关的第一端与电池的正极连接，第五开关的第二端与电机绕组的中性点连接；
所述控制器，被配置为在第三预设状态下，控制所述第五开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关断开，并通过控制所述桥臂变换器，使所述第二储能元件与所述电池进行充电和放电，以实现所述电池的加热；或者，
所述控制器，被配置为在所述第三预设状态下，控制所述第一开关和所述第四开关导通，控制所述第二开关、所述第三开关和所述第五开关断开，并通过控制所述桥臂变换器，使所述第一储能元件与所述电池进行充电和放电，以实现所述电池的加热。
可选地，所述控制器，被配置为在第四预设状态下，控制所述第一开关、所述第三开关和所述第五开关导通，控制所述第二开关和所述第四开关断开，以实现所述外部供电设备对所述电池的直接充电。
可选地，所述装置还包括：
第六开关和与所述第六开关串联的预充电阻，所述第六开关和所述预充电阻并联在所述第四开关的两端；
所述控制器，被配置为在第五预设状态下，控制所述第一开关和所述第六开关导通，所述第一开关，所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关断开，并在所述第一储能元件和所述第二储能元件的电压达到预设预充阈值后控制所述第六开关断开。
可选地，所述控制器，被配置为在第六预设状态下，控制所述第四开关导通，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关和所述第六开关断开，并控制所述桥臂变换器的通断以使所述电机绕组对应的电机输出扭矩。
可选地，所述稳压元件包括二极管。
可选地，在所述稳压元件为二极管，且所述外部供电设备的第一端为正极的情况下，所述二极管的阳极与所述外部供电设备的第一端连接，所述二极管的阴极与所述第一储能元件连接；或者
在所述稳压元件为二极管，且所述外部供电设备的第一端为负极的情况下，所述二极管的阳极与所述第一储能元件连接，所述二极管的阴极与所述外部供电设备的第一端连接。
可选地，所述稳压元件包括电感。
可选地，所述电机绕组为车辆的驱动电机的电机绕组。
可选地，所述第一储能元件和/或所述第二储能元件包括电容。
本公开还提供一种能量处理方法，所述方法包括：
在第一预设状态下，通过控制第一开关导通，并通过控制桥臂变换器使第一储能元件与电池进行充电和放电，以实现所述电池的加热，以及控制稳压模块导通，当所述第一储能元件两端的电压低于外部供电设备的电压时，所述第一储能元件通过所述稳压模块接收外部能量进行充电，使得所述第一储能元件的电压与外部供电设备的电压保持一致，其中，所述桥臂变换器的第一汇流端与所述电池的正极连接，所述桥臂变换器的第二汇流端与所述电池的负极连接，所述电机绕组的第一端与所述桥臂变换器的中点连接，所述电机绕组的第二端共接形成中性点，所述第一储能元件和所述第一开关连接在所述电机绕组的中性点和所述桥臂变换器的第二汇流端之间，其中，所述第一储能元件和所述第一开关串联连接，所述稳压模块的第一端与所述第一储能元件的第一端连接，所述稳压模块的第二端与外部供电设备的第一端连接，所述第一储能元件的第二端还与所述外部供电设备的第二端连接。
可选地，所述稳压模块包括稳压元件和第二开关，所述稳压元件和所述第二开关串联连接，当所述第二开关导通时，所述稳压模块导通。
可选地，所述方法还包括：
在所述第一预设状态下还控制所述第二开关导通，并控制第三开关断开；以及
在第二预设状态下，控制所述第一开关和所述第三开关导通，控制所述第二开关断开，并控制所述桥臂变换器，使所述外部供电设备通过所述能量转换装置对所述电池进行升压充电；
其中，所述第三开关并联于所述稳压模块和所述第二开关两端。
可选地，所述方法还包括：
在第三预设状态下，控制第五开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和第四开关断开，并通过控制所述桥臂变换器，使第二储能元件与所述电池进行充电和放电，以实现所述电池的加热；或者，
在所述第三预设状态下，控制所述第一开关和所述第四开关导通，控制所述第二开关、所述第三开关和所述第五开关断开，并通过控制所述桥臂变换器，使所述第一储能元件与所述电池进行充电和放电，以实现所述电池的加热；
其中，所述第二储能元件的第一端与所述桥臂变换器的第一汇流端连接，所述第二储能元件的第二端与所述桥臂变换器的第二汇流端连接；所述第四开关的第一端与电池的正极连接，第四开关的第二端与第二储能元件的第一端连接；所述第五开关的第一端与电池的正极连接，第五开关的第二端与电机绕组的中性点连接。
可选地，所述方法还包括：
在第四预设状态下，控制所述第一开关、所述第三开关和所述第五开关导通，控制所述第二开关和所述第四开关断开，以实现所述外部供电设备对所述电池的直接充电。
可选地，所述方法还包括：
在第五预设状态下，控制所述第一开关和第六开关导通，所述第一开关，所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关断开，并在所述第二储能元件的电压达到预设预充阈值后控制所述第六开关断开；
其中，所述第六开关和与所述第六开关串联的预充电阻并联在所述第四开关的两端。
可选地，所述方法还包括：
在第六预设状态下，控制所述第四开关导通，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关和所述第六开关断开，并控制所述桥臂变换器的通断以使所述电机绕组对应的电机输出扭矩。
可选地，所述稳压元件包括二极管。
可选地，在所述稳压元件为二极管，且所述外部供电设备的第一端为正极的情况下，所述二极管的阳极与所述外部供电设备的第一端连接，所述二极管的阴极与所述第一储能元件连接；或者
在所述稳压元件为二极管，且所述外部供电设备的第一端为负极的情况下，所述二极管的阳极与所述第一储能元件连接，所述二极管的阴极与所述外部供电设备的第一端连接。
可选地，所述稳压元件包括电感。
可选地，所述电机绕组为车辆的驱动电机的电机绕组。
可选地，所述第一储能元件和/或所述第二储能元件包括电容。
本公开还提供一种车辆，包括电池，还包括以上所述的能量处理装置。
通过以上技术方案，提供了一种能量处理装置，能够通过令外部供电设备为该储能元件充电的方式，保证该储能元件能够及时补充在对该电池加热过程中损失的电量，从而使得在为电池加热过程中电池的电量不下降，即在进行电池加热的同时还能保证电池的续航里程，并且充分利用车辆中已存在的元件，降低了在车辆中为电池加热的成本。
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是根据本公开一示例性实施例示出的一种能量处理装置的结构框图。
图2是根据本公开又一示例性实施例示出的一种能量处理装置的结构框图。
图3是根据本公开又一示例性实施例示出的一种能量处理装置的结构框图。
图4是根据本公开又一示例性实施例示出的一种能量处理装置的结构框图。
图5是根据本公开又一示例性实施例示出的一种能量处理装置的结构框图。
图6是根据本公开又一示例性实施例示出的一种能量处理装置的结构框图。
图7是根据本公开又一示例性实施例示出的一种能量处理装置的结构框图。
图8是根据本公开又一示例性实施例示出的一种能量处理装置的结构框图。
图9是根据本公开又一示例性实施例示出的一种能量处理装置的结构框图。
图10是根据本公开又一示例性实施例示出的一种能量处理装置的结构框图。
图11是根据本公开一示例性实施例实处的一种能量处理方法的流程图。
附图标记说明
100 能量处理装置 200 电池
10 桥臂变换器 20 电机绕组
30 第一储能元件 40 稳压模块
50 第二储能元件 K1～K6 第一开关～第六开关
R 预充电阻
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是根据本公开一示例性实施例示出的一种能量处理装置100的结构框图。如图1所示，所述装置100包括：桥臂变换器10，所述桥臂变换器10的第一汇流端与所述电池200的正极连接，所述桥臂变换器10的第二汇流端与所述电池200的负极连接；电机绕组20，所述电机绕组20的第一端与所述桥臂变换器10的中点连接，所述电机绕组20的第二端共接形成中性点；第一储能元件30和第一开关K1，所述第一储能元件30和所述第一开关K1连接在所述电机绕组20的中性点和所述桥臂变换器10的第二汇流端之间，其中，所述第一储能元件30和所述第一开关K1串联连接；稳压模块40，所述稳压模块40的第一端与所述第一储能元件30的第一端连接，所述稳压模块40的第二端与外部供电设备(未示出)的第一端连接，所述第一储能元件30的第二端还与所述外部供电设备的第二端连接；控制器(未示出)，被配置为在第一预设状态下，控制所述第一开关K1导通，通过控制所述桥臂变换器10使所述第一储能元件30与所述电池200进行充电和放电，以实现所述电池200的加热，以及控制所述稳压模块40导通，当所述第一储能元件30两端的电压低于外部供电设备的电压时，所述第一储能元件30通过所述稳压模块40接收外部能量进行充电，使得所述第一储能元件30的电压与外部供电设备的电压保持一致。
如图1中所示的稳压模块40的第一端是连接于电池200的负极以及该桥臂变换器10的第二汇流端的，相应的，该稳压模块40第二端所连接的该外部供电设备的第一端为负极，该第一储能元件30的第二端所连接的该外部供电设备的第二端为正极；另外，该稳压模块40的第一端还可以连接于该电机绕组20的第二端共接形成的中性点，如图2所示，相应的，该稳压模块40的第二端所连接的该外部供电设备的第一端为正极，该第一储能元件30的第二端所连接的该外部供电设备的第二端为负极。
该第一预设状态即可以为该电池200需要进行保电加热的状态，例如，电池200的电量低于预设电量阈值，该电池200的温度低于预设温度阈值，且该电池连接上该外部供电设备的状态。
通过控制器在该第一预设状态下控制该第一开关K1导通，并且控制该桥臂变换器10使电池200与该第一储能元件30之间进行充电和放电，此时该稳压模块40也导通，从而就能使得该能量处理装置100在从该外部供电设备处接收外部能量以实现对该电池200的加热，这样就无需对该电池200的剩余电量以及该电池200的功率要求过高，并且，该桥臂变换器10可以为车辆中的电机控制器，该电机绕组20可以为车辆中已有的电机绕组，能够充分利用车辆中已存在的元件对电池进行加热，节约了成本。
其中，该桥臂变换器10中的桥臂可以是如图1和图2中所示的三相，也可以是两相或一相，图1和图2中仅仅只是一种示意。该电机绕组20中所包括的电机绕组的个数与该桥臂变换器10相对应。
以该桥臂变换器10中的桥臂为三相桥臂，该电机绕组20中包括三个电机绕组为例，在该控制器控制该第一开关K1导通后，可以分别控制该桥臂变换器10中的三相桥臂中的三个上桥臂同时导通或三个下桥臂同时导通，从而实现对该电池200的加热，在该加热期间，该能量处理装置100中的电流状态可以是包括以下四种。
在状态一中，控制该桥臂变换器10中的三个上桥臂导通，三个下桥臂断开，电池200对外放电，电机绕组20储能，第一储能元件30充电。电流由电池200的正极流出，经过桥臂变换器10中的三个上桥臂流向电机绕组20，经过第一储能元件30流回电池200的负极；同时外部供电设备的电流由外部供电设备的正极流出，经过第一储能元件30和该稳压模块40之后回流至外部供电设备的负极。
在状态二中，控制该桥臂变换器10中的三个上桥臂断开，三个下桥臂导通，电机绕组20释能，第一储能元件30充电。由于电机绕组20上的电流不能突变，电流继续由电机绕组20流向第一储能元件30的正极，经第一储能元件30的负极流出，经过桥臂变换器10中的三个下桥臂流回电机绕组20；同时外部供电设备的电流由外部供电设备的正极流出，经过第一储能元件30和该稳压模块40之后回流至外部供电设备的负极。
在状态三中，控制该桥臂变换器10中的三个上桥臂断开，三个下桥臂导通，第一储能元件30放电，电机绕组20储能。由于此时第一储能元件30上的电压达到最高，电流由第一储能元件30的正极流出，经过桥臂变换器10中的三个下桥臂流向电机绕组20，最终流回第一储能元件30的负极。
在状态四中，控制该桥臂变换器10中的三个上桥臂导通，三个下桥臂断开，第一储能元件30放电，电机绕组20释能，电池200充电。电流由第一储能元件30的正极流出，经过电机绕组20和桥臂变换器10中的三个上桥臂流向电池200正极，再从电池200负极流回第一储能元件30的负极。
整体来看电池200的充电和放电都会使得电池200的内阻发热，对电池的加热效果良好。但通常电池内阻发热也会消耗电池一定的能量，从而导致充放电回路中整体的电压降低。在该能量处理装置100处于状态三和状态四，该第一储能元件30两端的电压低于外部供电设备的电压时，外部供电设备对该第一储能元件30充电，提供整个阶段电池由加热损失的电量。该外部供电设备所提供的充电电流为脉动式电流。
通过以上技术方案，提供了一种能量处理装置，能够通过令外部供电设备为该第一储能元件30充电的方式，保证该第一储能元件30能够及时补充在对该电池加热过程中损失的电量，从而使得在为电池加热过程中电池的电量不下降，即在进行电池加热的同时还能保证电池的续航里程，并且充分利用车辆中已存在的元件，降低了在车辆中为电池加热的成本。
图3是根据本公开又一示例性实施例示出的一种能量处理装置100的结构框图。如图3所示，所述稳压模块40包括稳压元件和第二开关K2，所述稳压元件和所述第二开关K2串联连接，当所述第二开关K2导通时，所述稳压模块40导通。其中，图3中所示的二极管为该稳压元件的一种可能，该稳压元件还可以为例如电感等。
在所述稳压元件为二极管，且所述外部供电设备的第一端为正极的情况下，所述二极管的阳极与所述外部供电设备的第一端连接，所述二极管的阴极与所述第一储能元件30连接，具体的，如图3所示；在所述稳压元件为二极管，且所述外部供电设备的第一端为负极的情况下，所述二极管的阳极与所述第一储能元件30连接，所述二极管的阴极与所述外部供电设备的第一端连接，具体的，如图4所示。
另外，该第一储能元件30可以为如图3所示的电容，也可以为其他的储能元件，在本公开对此不进行限制，电容仅为本公开的一个示例。
在该稳压元件为电感的情况下，无论该稳压模块40与外部供电设备的负极连接，或者与外部供电设备的正极连接，其连接方向都可以为任意方向。
该第一储能元件30还可以为其他的稳压元件，本公开中对此也不进行限制，二极管和电感都仅为本公开的示例。
通过该稳压模块，能够保证该外部供电设备在为该能量处理装置100供电时，不会被该能量处理装置100中产生的振荡电流所影响，避免了对该外部供电设备的损害。
图5是根据本公开又一示例性实施例示出的一种能量处理装置100的结构框图。如图5所示，所述装置100还包括：第三开关K3，所述第三开关K3并联于所述稳压模块40和所述第二开关K2两端；所述控制器，被配置为在所述第一预设状态下还控制所述第二开关K2导通，并控制所述第三开关K3断开；所述控制器，被配置为在第二预设状态下，控制所述第一开关K1和所述第三开关K3导通，控制所述第二开关K2断开，并控制所述桥臂变换器10，使所述外部供电设备通过所述能量转换装置对所述电池200进行升压充电。
该第二预设状态可以为该电池需要进行升压充电的状态。
在该稳压模块两端并联一个第三开关K3，并控制在该第二预设状态下时的第三开关K3导通，第二开关K2断开，从而就能够将该稳压模块40短路，使得该第一储能元件30两端连接的该外部供电设备能够直接对该电池200进行充电。同时，控制该能量处理装置100中的桥臂变换器10的通断，就能够对该升压充电的功能进行实现。
在图5中，由于该稳压模块40连接在电池200的负极，因此该第三开关K3的一端与电池200连接，另一端与外部供电设备的负极连接。若该稳压模块40连接在该外部供电设备的正极，且其第一端与该第一开关K1连接，则该第三开关K3的第一端应该与第一开关K1的第二端连接，且与该第一储能元件30的第一端连接，该第三开关K3的第二端应与外部供电设备的正极连接，如图6所示。
具体的，该控制器在该第二预设状态对该桥臂变换器10中的通断的控制可以是控制该桥臂变换器10的上桥臂同时导通，或者，控制该桥臂变换器10的下桥臂同时导通，如此交替控制。
通过上述技术方案，该能量处理装置100不仅能够通过该第一开关，第二开关来控制对该电池200进行保电加热，而且还能够通过该第三开关实现对该电池200的升压充电，在控制了成本的前提下，还能够实现多种充电功能。
图7和图8分别是根据本公开又一示例性实施例示出的一种能量处理装置100的结构框图。如图7和图8所示，所述装置100还包括：第二储能元件50，所述第二储能元件50的第一端与所述桥臂变换器10的第一汇流端连接，所述第二储能元件50的第二端与所述桥臂变换器10的第二汇流端连接；第四开关K4，所述第四开关K4的第一端与电池200的正极连接，第四开关K4的第二端与第二储能元件50的第一端连接；第五开关K5，所述第五开关K5的第一端与电池200的正极连接，第五开关K5的第二端与电机绕组20的中性点连接。
所述控制器，被配置为在第三预设状态下，控制所述第五开关K5导通，控制所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述第三开关K3和所述第四开关K4断开，并通过控制所述桥臂变换器10，使所述第二储能元件50与所述电池200进行充电和放电，以实现所述电池200的加热，如图7所示，；或者，所述控制器，被配置为在所述第三预设状态下，控制所述第一开关K1和所述第四开关K4导通，控制所述第二开关K2、所述第三开关K3和所述第五开关K5断开，并通过控制所述桥臂变换器10，使所述第一储能元件30与所述电池200进行充电和放电，以实现所述电池200的加热，如图8所示。
上述两种不同的两种开关状态分别可以组成两种不同的电流回路。通过控制器对该桥臂变换器10的控制，都可以实现对该电池200进行自加热的效果。在图7中，第二储能元件50被作为加热回路中与该电池200进行充电和放电的储能元件，在图8中，该第一储能元件30被作为加热回路中与该电池200进行充电和放电的储能元件。
图7和图8中也将电容作为该第二储能元件50示出，该第二储能元件50还可以为其他的储能元件，且可以与该第一储能元件30相同，也可以不同。
图7和图8中的稳压模块40也都是与该电池200的负极连接，其中，该稳压模块40也可以与外部供电设备的正极连接。
通过上述技术方案，该能量处理装置不仅能够通过该第一开关，第二开关来控制对该电池200进行保电加热，而且还能够通过该第三开关实现对该电池200的升压充电，而且还能够通过该第四开关、第二储能元件来实现两种不同的电池自加热的方式，因此在控制了成本的前提下大大提高了车辆元件的利用率。
图9根据本公开又一示例性实施例示出的一种能量处理装置100的结构框图。如图9所示，所述控制器，被配置为在第四预设状态下，控制所述第一开关K1、所述第三开关K3和所述第五开关K5导通，控制所述第二开关K2和所述第四开关K4断开，以实现所述外部供电设备对所述电池200的直接充电。也即，在如图9所示的开关状态下，该能量处理装置100能够实现对电池200直接进行充电的目的。
图10根据本公开又一示例性实施例示出的一种能量处理装置100的结构框图。如图10所示，所述装置还包括：第六开关K6和与所述第六开关K6串联的预充电阻，所述第六开关K6和所述预充电阻并联在所述第四开关K4的两端；所述控制器，被配置为在第五预设状态下，控制所述第一开关K1和所述第六开关K6导通，所述第一开关K1，所述第二开关K2、所述第四开关K4和所述第五开关K5断开，并在所述第二储能元件50的电压达到预设预充阈值后控制所述第六开关K6断开。
在该控制器的控制下，在如图10所示，能够通过该电池200的电量对该第二储能元件50进行预充，以使其电压能够达到该预设预充阈值。
该第五预设状态可以为该第二储能元件50的电压没有达到该预设预充阈值，而该能量处理装置100需要对该电池进行自加热、或者保电加热、或者直接充电的状态。在此状态下，都需要先对该第二储能元件50进行预充，从而保证加热或充电的安全，以及元件的使用寿命。
其中，该预设预充阈值可以设置为与该电池200的电压接近的值。
在一种可能的实施方式中，控制器还配置为在第六预设状态下，控制所述第四开关K4导通，所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述第三开关K3、所述第五开关K5和所述第六开关K6断开，并控制所述桥臂变换器10的通断以使所述电机绕组20对应的电机输出扭矩。该第六预设状态也即可以为需要该能量处理装置100通过该电池200的供电利用电机绕组20输出扭矩的状态。所述电机绕组20则可以为车辆的驱动电机的电机绕组20。
控制器能够通过对车辆状态的获取来判断当前车辆所处的状态是上述第一预设状态至第六预设状态中的哪一种，并根据当前所处的状态来对该能量处理装置100中的各个开关的通断进行控制，进而实现不同的功能。
从而，就能够充分利用车辆中已存在的元件实现对车辆进行自加热、保电加热、直接充电等功能，无需额外的元件增加成本，而且提高了车辆中已存在的元件的复用程度，进一步降低了设置成本。
图11是根据本公开一示例性实施例使出的一种能量处理方法的流程图。如图11所示，其特征在于，所述方法包括步骤1101：在第一预设状态下，通过控制第一开关K1导通，并通过控制桥臂变换器10使第一储能元件30与电池200进行充电和放电，以实现所述电池200的加热，以及控制稳压模块40导通，当所述第一储能元件30两端的电压低于外部供电设备的电压时，所述第一储能元件30通过所述稳压模块40接收外部能量进行充电，使得所述第一储能元件30的电压与外部供电设备的电压保持一致，其中，所述桥臂变换器10的第一汇流端与所述电池200的正极连接，所述桥臂变换器10的第二汇流端与所述电池200的负极连接，所述电机绕组20的第一端与所述桥臂变换器10的中点连接，所述电机绕组20的第二端共接形成中性点，所述第一储能元件30和所述第一开关K1连接在所述电机绕组20的中性点和所述桥臂变换器10的第二汇流端之间，其中，所述第一储能元件30和所述第一开关K1串联连接，所述稳压模块40的第一端与所述第一储能元件30的第一端连接，所述稳压模块40的第二端与外部供电设备的第一端连接，所述第一储能元件30的第二端还与所述外部供电设备的第二端连接。
通过以上技术方案，提供了一种能量处理装置，能够通过令外部供电设备为该储能元件充电的方式，保证该储能元件能够及时补充在对该电池加热过程中损失的电量，从而使得在为电池加热过程中电池的电量不下降，即在进行电池加热的同时还能保证电池的续航里程，并且充分利用车辆中已存在的元件，降低了在车辆中为电池加热的成本。
在一种可能的实施方式中，所述稳压模块40包括稳压元件和第二开关K2，所述稳压元件和所述第二开关K2串联连接，当所述第二开关K2导通时，所述稳压模块40导通。
在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：在所述第一预设状态下还控制所述第二开关K2导通，并控制第三开关K3断开；以及在第二预设状态下，控制所述第一开关K1和所述第三开关K3导通，控制所述第二开关K2断开，并控制所述桥臂变换器10，使所述外部供电设备通过所述能量转换装置对所述电池200进行升压充电；其中，所述第三开关K3并联于所述稳压模块40和所述第二开关K2两端。
在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：在第三预设状态下，控制第五开关K5导通，控制所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述第三开关K3和第四开关K4断开，并通过控制所述桥臂变换器10，使第二储能元件50与所述电池200进行充电和放电，以实现所述电池200的加热；或者，在所述第三预设状态下，控制所述第一开关K1和所述第四开关K4导通，控制所述第二开关K2、所述第三开关K3和所述第五开关K5断开，并通过控制所述桥臂变换器10，使所述第一储能元件30与所述电池200进行充电和放电，以实现所述电池200的加热；其中，所述第二储能元件50的第一端与所述桥臂变换器10的第一汇流端连接，所述第二储能元件50的第二端与所述桥臂变换器10的第二汇流端连接；所述第四开关K4的第一端与电池200的正极连接，第四开关K4的第二端与第二储能元件50的第一端连接；所述第五开关K5的第一端与电池200的正极连接，第五开关K5的第二端与电机绕组20的中性点连接。
在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：在第四预设状态下，控制所述第一开关K1、所述第三开关K3和所述第五开关K5导通，控制所述第二开关K2和所述第四开关K4断开，以实现所述外部供电设备对所述电池200的直接充电。
在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：在第五预设状态下，控制所述第一开关K1和第六开关K6导通，所述第一开关K1，所述第二开关K2、所述第四开关K4和所述第五开关K5断开，并在所述第二储能元件50的电压达到预设预充阈值后控制所述第六开关K6断开；其中，第六开关K6和，所述第六开关K6和与所述第六开关K6串联的预充电阻并联在所述第四开关K4的两端。
在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：在第六预设状态下，控制所述第四开关K4导通，所述第一开关K1、所述第二开关K2、所述第三开关K3、所述第五开关K5和所述第六开关K6断开，并控制所述桥臂变换器10的通断以使所述电机绕组20对应的电机输出扭矩。
在一种可能的实施方式中，所述稳压元件包括二极管。
在一种可能的实施方式中，在所述稳压元件为二极管，且所述外部供电设备的第一端为正极的情况下，所述二极管的阳极与所述外部供电设备的第一端连接，所述二极管的阴极与所述第一储能元件30连接；或者在所述稳压元件为二极管，且所述外部供电设备的第一端为负极的情况下，所述二极管的阳极与所述第一储能元件30连接，所述二极管的阴极与所述外部供电设备的第一端连接。
在一种可能的实施方式中，所述稳压元件包括电感。
在一种可能的实施方式中，所述电机绕组20为车辆的驱动电机的电机绕组20。
在一种可能的实施方式中，所述第一储能元件30和/或所述第二储能元件50包括电容。
本公开还提供一种车辆，包括电池200，其特征在于，还包括以上所述的能量处理装置100。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
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 (25)

1.一种能量处理装置，其特征在于，所述装置包括：
桥臂变换器，所述桥臂变换器的第一汇流端与所述电池的正极连接，所述桥臂变换器的第二汇流端与所述电池的负极连接；
电机绕组，所述电机绕组的第一端与所述桥臂变换器的中点连接，所述电机绕组的第二端共接形成中性点；
第一储能元件和第一开关，所述第一储能元件和所述第一开关连接在所述电机绕组的中性点和所述桥臂变换器的第二汇流端之间，其中，所述第一储能元件和所述第一开关串联连接；
稳压模块，所述稳压模块的第一端与所述第一储能元件的第一端连接，所述稳压模块的第二端与外部供电设备的第一端连接，所述第一储能元件的第二端还与所述外部供电设备的第二端连接；
控制器，被配置为在第一预设状态下，控制所述第一开关导通，通过控制所述桥臂变换器使所述第一储能元件与所述电池进行充电和放电，以实现所述电池的加热，以及控制所述稳压模块导通，当所述第一储能元件两端的电压低于外部供电设备的电压时，所述第一储能元件通过所述稳压模块接收外部能量进行充电，使得所述第一储能元件的电压与外部供电设备的电压保持一致。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述稳压模块包括稳压元件和第二开关，所述稳压元件和所述第二开关串联连接，当所述第二开关导通时，所述稳压模块导通。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第三开关，所述第三开关并联于所述稳压元件和所述第二开关两端；
所述控制器，被配置为在所述第一预设状态下还控制所述第二开关导通，并控制所述第三开关断开；
所述控制器，被配置为在第二预设状态下，控制所述第一开关和所述第三开关导通，控制所述第二开关断开，并控制所述桥臂变换器，使所述外部供电设备通过所述能量转换装置对所述电池进行升压充电。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二储能元件，所述第二储能元件的第一端与所述桥臂变换器的第一汇流端连接，所述第二储能元件的第二端与所述桥臂变换器的第二汇流端连接；
第四开关，所述第四开关的第一端与电池的正极连接，第四开关的第二端与第二储能元件的第一端连接；
第五开关，所述第五开关的第一端与电池的正极连接，第五开关的第二端与电机绕组的中性点连接；
所述控制器，被配置为在第三预设状态下，控制所述第五开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关断开，并通过控制所述桥臂变换器，使所述第二储能元件与所述电池进行充电和放电，以实现所述电池的加热；或者，
所述控制器，被配置为在所述第三预设状态下，控制所述第一开关和所述第四开关导通，控制所述第二开关、所述第三开关和所述第五开关断开，并通过控制所述桥臂变换器，使所述第一储能元件与所述电池进行充电和放电，以实现所述电池的加热。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，
所述控制器，被配置为在第四预设状态下，控制所述第一开关、所述第三开关和所述第五开关导通，控制所述第二开关和所述第四开关断开，以实现所述外部供电设备对所述电池的直接充电。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第六开关和与所述第六开关串联的预充电阻，所述第六开关和所述预充电阻并联在所述第四开关的两端；
所述控制器，被配置为在第五预设状态下，控制所述第六开关导通，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关断开，并在所述第二储能元件的电压达到预设预充阈值后控制所述第六开关断开。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述控制器，被配置为在第六预设状态下，控制所述第四开关导通，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关和所述第六开关断开，并控制所述桥臂变换器的通断以使所述电机绕组对应的电机输出扭矩。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述稳压元件包括二极管。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
在所述稳压元件为二极管，且所述外部供电设备的第一端为正极的情况下，所述二极管的阳极与所述外部供电设备的第一端连接，所述二极管的阴极与所述第一储能元件连接；或者
在所述稳压元件为二极管，且所述外部供电设备的第一端为负极的情况下，所述二极管的阳极与所述第一储能元件连接，所述二极管的阴极与所述外部供电设备的第一端连接。
10.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述稳压元件包括电感。
11.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述电机绕组为车辆的驱动电机的电机绕组。
12.根据权利要求4-7中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述第一储能元件和/或所述第二储能元件包括电容。
13.一种能量处理方法，其特征在于，所述方法包括：
在第一预设状态下，通过控制第一开关导通，并通过控制桥臂变换器使第一储能元件与电池进行充电和放电，以实现所述电池的加热，以及控制稳压模块导通，当所述第一储能元件两端的电压低于外部供电设备的电压时，所述第一储能元件通过所述稳压模块接收外部能量进行充电，使得所述第一储能元件的电压与外部供电设备的电压保持一致，其中，所述桥臂变换器的第一汇流端与所述电池的正极连接，所述桥臂变换器的第二汇流端与所述电池的负极连接，所述电机绕组的第一端与所述桥臂变换器的中点连接，所述电机绕组的第二端共接形成中性点，所述第一储能元件和所述第一开关连接在所述电机绕组的中性点和所述桥臂变换器的第二汇流端之间，其中，所述第一储能元件和所述第一开关串联连接，所述稳压模块的第一端与所述第一储能元件的第一端连接，所述稳压模块的第二端与外部供电设备的第一端连接，所述第一储能元件的第二端还与所述外部供电设备的第二端连接。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述稳压模块包括稳压元件和第二开关，所述稳压元件和所述第二开关串联连接，当所述第二开关导通时，所述稳压模块导通。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述第一预设状态下还控制所述第二开关导通，并控制第三开关断开；以及
在第二预设状态下，控制所述第一开关和所述第三开关导通，控制所述第二开关断开，并控制所述桥臂变换器，使所述外部供电设备通过所述能量转换装置对所述电池进行升压充电；
其中，所述第三开关并联于所述稳压模块和所述第二开关两端。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在第三预设状态下，控制第五开关导通，控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和第四开关断开，并通过控制所述桥臂变换器，使第二储能元件与所述电池进行充电和放电，以实现所述电池的加热；或者，
在所述第三预设状态下，控制所述第一开关和所述第四开关导通，控制所述第二开关、所述第三开关和所述第五开关断开，并通过控制所述桥臂变换器，使所述第一储能元件与所述电池进行充电和放电，以实现所述电池的加热；
其中，所述第二储能元件的第一端与所述桥臂变换器的第一汇流端连接，所述第二储能元件的第二端与所述桥臂变换器的第二汇流端连接；所述第四开关的第一端与电池的正极连接，第四开关的第二端与第二储能元件的第一端连接；所述第五开关的第一端与电池的正极连接，第五开关的第二端与电机绕组的中性点连接。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在第四预设状态下，控制所述第一开关、所述第三开关和所述第五开关导通，控制所述第二开关和所述第四开关断开，以实现所述外部供电设备对所述电池的直接充电。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在第五预设状态下，控制所述第一开关和第六开关导通，所述第一开关，所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关断开，并在所述第二储能元件的电压达到预设预充阈值后控制所述第六开关断开；
其中，所述第六开关和与所述第六开关串联的预充电阻并联在所述第四开关的两端。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在第六预设状态下，控制所述第四开关导通，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关和所述第六开关断开，并控制所述桥臂变换器的通断以使所述电机绕组对应的电机输出扭矩。
20.根据权利要求13-19中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述稳压元件包括二极管。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，
在所述稳压元件为二极管，且所述外部供电设备的第一端为正极的情况下，所述二极管的阳极与所述外部供电设备的第一端连接，所述二极管的阴极与所述第一储能元件连接；或者
在所述稳压元件为二极管，且所述外部供电设备的第一端为负极的情况下，所述二极管的阳极与所述第一储能元件连接，所述二极管的阴极与所述外部供电设备的第一端连接。
22.根据权利要求13-19中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述稳压元件包括电感。
23.根据权利要求13-19中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述电机绕组为车辆的驱动电机的电机绕组。
24.根据权利要求16-19中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一储能元件和/或所述第二储能元件包括电容。
25.一种车辆，包括电池，其特征在于，还包括权利要求1-12中任一权利要求所述的能量处理装置。
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