CN113928183B - 车辆、能量转换装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请技术方案提供一种车辆、能量转换装置及其控制方法，能量转换装置包括母线电容、桥臂变换器以及电机绕组，桥臂变换器包括第一桥臂组和第二桥臂组，电池、桥臂变换器以及电机绕组形成电池加热电路，控制方法包括：当处于加热模式时，控制第一桥臂组和第二桥臂组使电机绕组与电池进行充电和放电，以实现对电池的加热，本申请将桥臂变换器设置成第一桥臂组和第二桥臂组，通过分别控制第一桥臂组和第二桥臂组使电机绕组与电池进行充电和放电，由于对第一桥臂组和第二桥臂组采用不同的控制方式，提升了第一桥臂组和第二桥臂组的过流能力，进而提升了电池的加热功率。

Description

车辆、能量转换装置及其控制方法

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆、能量转换装置及其控制方法。

背景技术

随着新能源的广泛使用，电池可作为动力源应用在各个领域中。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。比如，在低温环境下的电池的性能较常温会产生较大程度的降低。例如，在零点温度下电池的放电容量会随温度的降低而降低。在-30℃的条件下，电池的放电容量基本为0，导致电池无法使用。为了能够在低温环境下使用电池，需要在使用电池之前对电池进行预热。

如图1所示，现有技术中包括桥臂变换器101、电机102、电池103，电池103处于放电过程时，触发桥臂变换器101中的晶体管VT1和晶体管VT6同时导通，电流从电池103正极流出，经过晶体管VT1和晶体管VT6、电机102的两个定子电感，回到电池103负极，电流上升，能量储存在两定子电感中；电池103处于充电过程时，如图2所示，晶体管VT1和晶体管VT6同时断开，电流从电机102的两个定子电感、桥臂变换器101经过两个泄放的二极管VD4和VD3回到电池102，电流下降。重复上述两个过程，电池处于快速的充电、放电的交替状态，由于电池内阻的存在，使得内部大量发热，温度快速升高。但是现有技术存在如下问题：由于现有技术电控的三相桥臂采用PWM调制技术，桥臂变换器中IGBT的开关损耗较大，当桥臂开关频率高时，其桥臂过流能力有限，但是减小桥臂的开关频率，又无法调节波形，加热效率低。所以电池的自加热功率很难得到较大的提升。

发明内容

本申请的目的在于提供一种车辆、能量转换装置及其控制方法，可以通过设置桥臂变换器和电机绕组的连接关系，以及通过控制桥臂变换器实现提升电池的加热功率。

本申请是这样实现的，本申请第一方面提供一种能量转换装置的控制方法，所述能量转换装置包括：

母线电容，所述母线电容的第一端与电池的第一极性端连接，所述母线电容的第二端与所述电池的第二极性端连接；

桥臂变换器，所述桥臂变换器包括第一桥臂组和第二桥臂组，第一桥臂组的第一端和第二桥臂组的第一端连接，第一桥臂组的第二端和第二桥臂组的第二端连接，所述第一桥臂组和所述第二桥臂组并联连接在所述母线电容的第一端和所述母线电容的第二端，其中，第一桥臂组和第二桥臂组中桥臂的数量不同；

电机绕组，所述电机绕组的第一端连接至所述第一桥臂组的中点，所述电机绕组的第二端连接至所述第二桥臂组的中点；

所述电池、所述桥臂变换器以及所述电机绕组形成电池加热电路；

所述控制方法包括：

当处于加热模式时，控制所述第一桥臂组和所述第二桥臂组使所述电机绕组与所述电池进行充电和放电，以实现对所述电池的加热。

本申请第二方面提供一种能量转换装置，所述能量转换装置包括：

母线电容，所述母线电容的第一端与电池的第一极性端连接，所述母线电容的第二端与所述电池的第二极性端连接；

桥臂变换器，所述桥臂变换器包括第一桥臂组和第二桥臂组，第一桥臂组的第一端和第二桥臂组的第一端连接，第一桥臂组的第二端和第二桥臂组的第二端连接，所述第一桥臂组和所述第二桥臂组并联连接在所述母线电容的第一端和所述母线电容的第二端，其中，第一桥臂组和第二桥臂组中桥臂的数量不同；

电机绕组，所述电机绕组的第一端连接至所述第一桥臂组的中点，所述电机绕组的第二端连接至所述第二桥臂组的中点；

所述电池、所述桥臂变换器以及所述电机绕组形成电池加热电路；

所述能量转换装置还包括控制模块，所述控制模块用于：

当处于加热模式时，控制所述第一桥臂组和所述第二桥臂组使所述电机绕组与所述电池进行充电和放电，以实现对所述电池的加热。

本申请第三方面提供一种车辆，包括第二方面所述的能量转换装置。

本申请技术方案提供一种车辆、能量转换装置及其控制方法，能量转换装置包括母线电容、桥臂变换器以及电机绕组，桥臂变换器包括第一桥臂组和第二桥臂组，电机绕组，电机绕组的第一端连接至第一桥臂组的中点，电机绕组的第二端连接至第二桥臂组的中点，电池、桥臂变换器以及电机绕组形成电池加热电路，控制方法包括：当处于加热模式时，控制第一桥臂组和第二桥臂组使电机绕组与电池进行充电和放电，以实现对电池的加热，本申请将桥臂变换器设置成第一桥臂组和第二桥臂组，通过分别控制第一桥臂组和第二桥臂组使电机绕组与电池进行充电和放电，由于对第一桥臂组和第二桥臂组采用不同的控制方式，提升了第一桥臂组和第二桥臂组的过流能力，进而提升了电池的加热功率。

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是现有技术提供的一种能量转换装置的电流流向图；

图2是现有技术提供的一种能量转换装置的另一电流流向图；

图3是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电路图；

图4是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电路图；

图5是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的PWM控制信号波形图；

图6是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一PWM控制信号波形图；

图7是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电路图；

图8是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；

图9是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；

图10是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；

图11是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；

图12是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；

图13是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；

图14是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；

图15是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图。

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。

本申请实施例一提供一种能量转换装置，如图3所示，能量转换装置包括：

母线电容C1，母线电容C1的第一端与电池101的第一极性端连接，母线电容C1的第二端与电池101的第二极性端连接；

桥臂变换器，桥臂变换器包括第一桥臂组111和第二桥臂组112，第一桥臂组111的第一端和第二桥臂组112的第一端连接，第一桥臂组111的第二端和第二桥臂组112的第二端连接，第一桥臂组111和第二桥臂组112并联连接在母线电容C1的第一端和母线电容C1的第二端，其中，第一桥臂组和第二桥臂组中桥臂的数量不同；

电机绕组102，电机绕组102的第一端连接至第一桥臂组111的中点，电机绕组102的第二端连接至第二桥臂组112的中点；

电池101、桥臂变换器以及电机绕组102形成电池加热电路；

控制方法包括：

当处于加热模式时，控制第一桥臂组111和第二桥臂组112使电机绕组102与电池101进行充电和放电，以实现对电池101的加热。

其中，桥臂变换器包括第一桥臂组111和第二桥臂组112，第一桥臂组111包括N相桥臂，N相桥臂中的每相桥臂的第一端共接形成第一桥臂组111的第一汇流端，N相桥臂中的每相桥臂的第二端共接形成第一桥臂组111的第二汇流端，第一线圈组包括N相线圈，N相桥臂的第一端共接形成第一桥臂组的第一端，N相桥臂的第二端共接形成第一桥臂组的第二端，N相线圈的每相线圈的第一端与N相桥臂中每相桥臂的中点一一对应连接，N相线圈中的每相线圈的第二端共接。

第二桥臂组112包括M相桥臂，M相桥臂中的每相桥臂的第一端共接形成第二桥臂组112的第一汇流端，M相桥臂中的每相桥臂的第二端共接形成第二桥臂组112的第二汇流端，其中，第一桥臂组111中桥臂的数量大于第二桥臂组112中桥臂的数量。每相桥臂上包括两个串联连接的功率开关单元，功率开关单元可以是晶体管、IGBT、MOS管等器件类型，每相桥臂的中点形成在两个功率开关单元之间。

对于电机绕组102，作为第一种实施方式，电机绕组102包括第一线圈组和第二线圈组，第一线圈组的第一端为电机绕组102的第一端，第一线圈组的第二端与第二线圈组的第一端共接，第二线圈组的第二端为电机绕组102的第二端。

如图3所示，第一线圈组包括第一线圈，第二线圈组包括第二线圈和第三线圈，第一线圈的第一端为第一线圈组的第一端，第一线圈的第二端连接第二线圈的第一端和第三线圈的第一端，第二线圈的第二端和第三线圈的第二端为第二线圈组的第二端。

桥臂变换器包括第一桥臂组111和第二桥臂组112，第一桥臂组111中包括第一相桥臂，第二桥臂组112包括第二相桥臂和第三相桥臂，桥臂变换器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、第五功率开关单元以及第六功率开关单元，第一功率开关单元和第四功率开关单元形成第一相桥臂，第二功率开关单元和第五开关单元形成第二相桥臂，第三功率开关单元和第六开关单元形成第三相桥臂，第一功率开关单元的第一端为第一桥臂组111的第一端，第一功率开关单元的第二端和第四功率开关单元共接后连接第一线圈的第一端，第三功率开关单元的第一端以及第五功率开关单元的第一端共接并构成第二桥臂组112的第一汇流端，第三功率开关单元的第二端和第六功率开关单元的第一端共接后连接第二线圈的第二端，第五功率开关单元的第二端和第二功率开关单元的第二端共接后连接第三线圈的第二端，第二功率开关单元的第二端以及第六功率开关单元的第二端共接并构成第二桥臂组112的第二汇流端。

桥臂变换器中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。

其中，当N+M等于3时，三相桥臂和三相线圈复用于驱动电机和在电池加热电路中对电池进行加热，N+M等于3时，桥臂变换器包括三相桥臂，电机绕组包括三相线圈，当电池加热电路工作时，三相桥臂和三相线圈处于工作状态，由于电池、桥臂变换器以及电机绕组还可以形成电机驱动电路，当电机驱动电路驱动电机工作时，三相桥臂和三相线圈处于工作状态，实现了三相桥臂和三相线圈复用于不同的电路状态中，实现不同的功能，提升了桥臂变换器和电机绕组的使用率。

对于电机绕组102，作为第二种实施方式，电机绕组102还包括多相线圈，多相线圈的第二端共接形成电机绕组102的第一端，多相线圈的第一端为电机绕组102的第二端。

电机绕组102包括M相线圈，第二桥臂组包括M相桥臂；M相线圈的每相线圈的第一端与M相桥臂中每相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电机绕组102的第一端。

如图4所示，电机绕组102包括第一线圈、第二线圈和第三线圈，桥臂变换器包括第一桥臂组111和第二桥臂组112，第一桥臂组111包括第一相桥臂，第二桥臂组112包括第二相桥臂、第三相桥臂和第四相桥臂，桥臂变换器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、第七功率开关单元以及第八功率开关单元，第七功率开关单元和第八功率开关单元形成第一相桥臂，第一功率开关单元和第四功率开关单元形成第二相桥臂，第三功率开关单元和第六开关单元形成第三相桥臂，第五功率开关单元和第二开关单元形成第四相桥臂，第七功率开关单元的第一端为第一桥臂组111的第一端，第七功率开关单元的第二端和第八功率开关单元的第一端共接后连接第一线圈的第二端、第二线圈的第二端以及第三线圈的第二端，第一功率开关单元的第一端、第三功率开关单元的第一端以及第五功率开关单元的第一端共接并构成第二桥臂组112的第一汇流端，第一功率开关单元的第二端和第四功率开关单元的第一端共接后连接第一线圈的第一端，第三功率开关单元的第二端和第六功率开关单元的第一端共接后连接第二线圈的第一端，第五功率开关单元的第二端和第二功率开关单元的第二端共接后连接第三线圈的第一端，第四功率开关单元的第二端、第二功率开关单元的第二端以及第六功率开关单元的第二端共接并构成第二桥臂组112的第二汇流端。

其中，桥臂变换器中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。

电池加热电路包括放电回路和充电回路，放电回路是指由电池101通过桥臂变换器对电机绕组102储能元件进行放电，此时电池101中有电流流出，电流经过桥臂变换器流入电机绕组102，以对电机绕组102进行充电；充电回路是指由电机绕组102通过电机和桥臂变换器对电池101进行充电，此时，电流由电机绕组102流出，电流经过桥臂变换器流入电池101，由于电池101中存在内阻，当放电回路和充电回路工作的过程中电池101有电流流入和流出会使电池101的内阻产生热量，进而使电池101的温度升高。

其中，当M等于3时，三相桥臂和三相线圈复用于驱动电机和在电池加热电路中对电池进行加热，M等于3时，桥臂变换器包括三相桥臂，电机绕组包括三相线圈，当电池加热电路工作时，三相桥臂和三相线圈处于工作状态，由于电池、桥臂变换器以及电机绕组还可以形成电机驱动电路，当电机驱动电路驱动电机工作时，三相桥臂和三相线圈处于工作状态，实现了三相桥臂和三相线圈复用于不同的电路状态中，实现不同的功能，提升了桥臂变换器和电机绕组的使用率。

本申请提供一种能量转换装置的控制方法，能量转换装置包括母线电容C1、桥臂变换器以及电机绕组102，桥臂变换器包括第一桥臂组111和第二桥臂组112，电机绕组102，电机绕组102的第一端连接至第一桥臂组111的中点，电机绕组102的第二端连接至第二桥臂组112的中点，电池101、桥臂变换器以及电机绕组102形成电池加热电路，控制方法包括：当处于加热模式时，控制第一桥臂组111和第二桥臂组112使电机绕组102与电池101进行充电和放电，以实现对电池101的加热，本申请将桥臂变换器设置成第一桥臂组111和第二桥臂组112，通过分别控制第一桥臂组111和第二桥臂组112使电机绕组102与电池101进行充电和放电，由于对第一桥臂组111和第二桥臂组112采用不同的控制方式，提升了第一桥臂组111和第二桥臂组112的过流能力，进而提升了电池101的加热功率。

对于第一种实施方式，控制桥臂变换器使电机绕组与电池进行充电和放电，包括：

向第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向第二桥臂组发送第二PWM控制信号，使第一桥臂组和第二桥臂组之间形成电压矢量，以使电机绕组与电池进行充电和放电，其中，第一桥臂组中桥臂的数量小于第二桥臂组中桥臂的数量，第一PWM控制信号的频率小于第二PWM控制信号的频率。

其中，向第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向第二桥臂组发送第二PWM控制信号，使第一桥臂组和第二桥臂组同时处于工作状态，在第一桥臂组和第二桥臂组之间形成电压矢量，通过调节第一PWM控制信号和第二PWM控制信号调节第一桥臂组和第二桥臂组之间的电压矢量，进而调节电机绕组与电池进行充电和放电的电流。

其中，第一PWM控制信号的频率采用低频率，由于频率低，即使第一桥臂组桥臂的数量较少，也可以使第一桥臂组通过更大的电流，第二PWM控制信号的频率采用高频率，由于第二桥臂组并联桥臂的数量较多，增加了第二桥臂组的过流能力，由于第一桥臂组和第二桥臂组的过流能力均得到提升，使能量转换装置的过流能力得到提升，进而增加了电池的加热功率。

本实施方式对向第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向第二桥臂组发送第二PWM控制信号，设置第一桥臂组中桥臂的数量少并且使第一PWM控制信号采用低频率，提升了第一桥臂组的过流能力，设置第一桥臂组中桥臂的数量多并且使第二PWM控制信号采用高频率，提升了能量转换装置的过流能力得到提升，进而增加了电池的加热功率。

作为一种实施方式，第二线圈组包括第一子绕组和第二子绕组，第二桥臂组包括与第一子绕组连接的第一子桥臂和与第二子绕组连接的第二子桥臂；

向第二桥臂组发送第二PWM控制信号，包括：

向第一子桥臂发送第一PWM子控制信号以及向第二子桥臂发送第二PWM子控制信号，其中，第一PWM子控制信号与第二PWM子控制信号频率和相位均相同。

如图5所示，A相PWM波为向第一桥臂组发送的PWM控制信号，B相PWM波为向第一子桥臂发送的第一PWM子控制信号，C相PWM波为向第二子桥臂发送的第二PWM子控制信号，A相PWM波的周期可以为B相PWM波和C相PWM波的倍数，BC相为同相位控制，显然BC相桥臂的开关次数远大于A相，单独的B相或C相IGBT发热量大于A相，即单独的B相或C相IGBT过电流能力小于A相，但是BC相并联使用，并联后的过电流能力较强，所以整个系统的过电流能力增强。

作为另一种实施方式，第二线圈组包括第一子绕组和第二子绕组，第二桥臂组包括与第一子绕组连接的第一子桥臂和与第二子绕组连接的第二子桥臂；

向第二桥臂组发送第二PWM控制信号，包括：

向第一子桥臂发送第一PWM子控制信号以及向第二子桥臂发送第二PWM子控制信号，其中，第一PWM子控制信号与第二PWM子控制信号频率相同，相位不同。

如图6所示，本实施方式与上述实施方式的不同点在于BC相为错相位控制，BC相并联使用，并联后的过电流能力较强，同样可以实现使整个系统的过电流能力增强。

对于电池加热电路的工作过程，包括电池通过第一桥臂组和第二桥臂组对电机绕组进行放电以及电机绕组通过第一桥臂组和第二桥臂组对电池进行充电，具体包括以下几个阶段：

电池加热电路的工作周期包括第一工作阶段和第二工作阶段；

控制桥臂变换器使电机绕组与电池进行充电和放电，包括：

在第一工作阶段，向第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向第二桥臂组发送第二PWM控制信号，使电池的电能经过第一桥臂组、第一线圈组、第二线圈组及第二桥臂组后流回至电池。

在第二工作阶段，向第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向第二桥臂组发送第二PWM控制信号，电能在第一线圈组、第二线圈组、第二桥臂组及第一桥臂组之间形成第一环流。

电池加热电路的工作周期包括第三工作阶段和第四工作阶段；

控制桥臂变换器使电机绕组与电池进行充电和放电，还包括：

在第三工作阶段，向第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向第二桥臂组发送第二PWM控制信号，电能在第一线圈组、第二线圈组、第二桥臂组及第一桥臂组之间形成第二环流；

在第四工作阶段，向第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向第二桥臂组发送第二PWM控制信号，使第一线圈组和第二线圈组的电能经过第二桥臂组、电池、第一桥臂组后流回至第一线圈组。

电池加热电路的工作周期包括第五工作阶段和第六工作阶段；

控制桥臂变换器使电机绕组与电池进行充电和放电，还包括：

在第五工作阶段，向第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向第二桥臂组发送第二PWM控制信号，使电池的电能经过开关模块、第二桥臂组、第二线圈组、第一线圈组及第一桥臂组后流回至电池；

在第六工作阶段，向第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向第二桥臂组发送第二PWM控制信号，电能在第二线圈组、第一线圈组、第一桥臂组及第二桥臂组之间形成第三环流。

电池加热电路的工作周期包括第七工作阶段和第八工作阶段；

控制桥臂变换器使电机绕组与电池进行充电和放电，还包括：

在第七工作阶段，向第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向第二桥臂组发送第二PWM控制信号，电能在第二线圈组、第一线圈组、第一桥臂组及第二桥臂组之间形成第四环流；

在第八工作阶段，向第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向第二桥臂组发送第二PWM控制信号，使第二线圈组和第一线圈组的电能经过第一桥臂组、电池、第二桥臂组后流回至第二线圈组。

下面通过具体电路结构对本实施方式进行具体说明：

如图7所示，能量转换装置包括第一桥臂组111、第二桥臂组112、电机绕组102、母线电容C1、储能电容C2、开关K1，开关K2、开关K3、开关K4、电阻R，电池101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的第二端连接电阻R的第二端、电容C1的第一端、第一桥臂组111的第一汇流端以及第二桥臂组112的第一汇流端，第一桥臂组111的第二汇流端以及第二桥臂组112的第二汇流端连接母线电容C1的第二端以及电池101的负极，第一桥臂组111包括第一相桥臂，第二桥臂组112包括第二相桥臂和第三相桥臂，电机绕组包括第一线圈、第二线圈以及第三线圈，第一相桥臂的中点连接第一线圈的第一端，第一线圈的第二端连接第二线圈的第一端和第三线圈的第一端，第二线圈的第二端连接第二相桥臂的中点，第三线圈的第二端连接第三相桥臂的中点。

桥臂变换器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、第五功率开关单元以及第六功率开关单元，第一功率开关单元和第四功率开关单元形成第一相桥臂，第二功率开关单元和第五开关单元形成第二相桥臂，第三功率开关单元和第六开关单元形成第三相桥臂，第一功率开关单元的第一端为第一桥臂组111的第一汇流端，第一功率开关单元的第二端和第四功率开关单元共接后连接第一线圈的第一端，第三功率开关单元的第一端以及第五功率开关单元的第一端共接并构成第二桥臂组112的第一汇流端，第三功率开关单元的第二端和第六功率开关单元的第一端共接后连接第二线圈的第二端，第五功率开关单元的第二端和第二功率开关单元的第二端共接后连接第三线圈的第二端，第二功率开关单元的第二端以及第六功率开关单元的第二端共接并构成第二桥臂组112的第二汇流端。

桥臂变换器中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。

具体的工作过程包括以下工作阶段：

第一工作阶段和第二工作阶段：如图8所示，第一相桥臂的第一上桥臂VT1导通，第二下桥臂VT2断开，第二相桥臂和第三相桥臂采用相同的PWM控制信号进行控制，此时第一相桥臂上A点电压为Udc，第二相桥臂和第三相桥臂通过PWM波调制，使得A点和BC点相间产生特定的电压矢量。当第二相桥臂和第三相桥臂的下桥臂（第六下桥臂VT6和第二下桥臂VT2）导通时，电流由电池101正极流出，经过第一上桥臂VT1，通过电机绕组102的第一线圈，流进电机绕组102，再由电机绕组102的第二线圈和第三线圈流出，分别至第六下桥臂VT6和第二下桥臂VT2，最后回流至电池101的负极，电流增加，电池101放电。如图9所示，当第二相桥臂和第三相桥臂的上桥臂导通时，电流由电机绕组102的第二线圈和第三线圈流出，分别至第三上桥二极管VD3和第五上桥二极管VD5，最后经过第一上桥臂VT1回流至电机绕组102，电流减小。经过N个PWM波控制，电池101完成放电，在电机绕组102里建立由有A点到BC点的电流。其中A点到BC点相间特定的电压矢量决定电池放电电流大小和电机绕组建立电流的大小。

第三工作阶段和第四工作阶段：如图10所示，第一相桥臂的下桥臂导通，上桥臂断开，第二相桥臂和第三相桥臂采用相同的PWM控制信号进行控制，此时A点电压为0V，BC点通过PWM波调制，使得A点和BC点间产生特定的电压矢量。由于在第一阶段和第二阶段已经建立了电机电流，所以当第二相桥臂和第三相桥臂的下桥臂导通时，电流由电机绕组102的第二线圈和第三线圈流出，分别至第二相桥臂和第三相桥臂的下桥臂（第二下桥臂VT2和第六下桥臂VT6），最后经过第一路下桥臂中的第四下桥二极管VD4回流至电机绕组，电流减小。如图11所示，当第二相桥臂和第三相桥臂的上桥臂导通时，电流由电机的第二线圈和第三线圈流出，分别至第二相桥臂和第三相桥臂的上桥臂（第三上桥二极管VD3和第五上桥二极管VD5），流向电池101的正极后，再经过第一相桥臂的下桥臂（第四下桥二极管VD4）回流至电机绕组，电流减小，电池101充电，经过N个PWM波控制，电池101完成充电，电机绕组里由A点到BC点的电流降至0。

第五工作阶段和第六工作阶段：如图12所示，第一相桥臂的下桥臂（第四下桥臂VT4）导通，上桥臂断开，第二相桥臂和第三相桥臂采用相同的PWM进行控制，此时A点电压为0V，第二相桥臂和第三相桥臂通过PWM波调制，使得A点和BC点产生特定的电压矢量。由于在第四工作阶段电流已经降至0A，当第二相桥臂和第三相桥臂的上桥臂（第三上桥臂VT3和第五上桥臂VT5）导通时，电流由电池101的正极流出，经过第二相桥臂和第三相桥臂上桥臂（第三上桥臂VT3和第五上桥臂VT5），通过电机绕组的第二线圈和第三线圈，流进电机，再由电机的第一线圈流出，经过第一相桥臂的下桥臂（第四下桥臂VT4），最后回流至电池负极，电流增加，电池101放电。如图13所示，当第二相桥臂和第三相桥臂的下桥臂导通时，电流由电机绕组102的第一线圈流出，经过第一相桥臂下桥臂（第四下桥臂VT4），再经过第二相桥臂和第三相桥臂下桥臂回流至电机第二线圈和第三线圈，电流减小，经过N个PWM波控制，电池101完成放电，在电机绕组里建立由BC点到A点的电流，其中A点和BC点间特定的电压矢量决定电池放电电流大小和电机建立电流的大小。

第七工作阶段和第八工作阶段：如图14所示，第一相桥臂的上桥臂导通，下桥臂断开，第二相桥臂和第三相桥臂采用相同的PWM进行控制，此时A点电压为Udc，第二相桥臂和第三相桥臂通过PWM波调制，使得A点和BC点间产生特定的电压矢量。由于在第六工作阶段已经建立了电机电流，当第二相桥臂和第三相桥臂上桥臂导通时，电流由电机绕组102的第一线圈流出，经过第一相桥臂上桥臂(第一上桥二极管VD1），再经过第二相桥臂和第三相桥臂上桥臂（第三上桥臂VT3和第五上桥臂VT5）回流至电机绕组102的第二线圈和第三线圈，电流减小。如图15所示，当第二相桥臂和第三相桥臂下桥臂导通时，电流由第一线圈流出，经第一相桥臂的上桥臂(第一上桥二极管VD1），流向电池正极，再经过第二相桥臂和第三相桥臂的下桥臂回流至电机绕组的第二线圈和第三线圈，电流减小，电池充电，经过N个PWM波控制，电池完成充电，电机绕组里由BC点到A点的电流降至0。

本申请实施例二提供一种能量转换装置，能量转换装置包括：

母线电容，母线电容的第一端与电池的第一极性端连接，母线电容的第二端与电池的第二极性端连接；

桥臂变换器，桥臂变换器包括第一桥臂组和第二桥臂组，第一桥臂组的第一端和第二桥臂组的第一端连接，第一桥臂组的第二端和第二桥臂组的第二端连接，第一桥臂组和第二桥臂组并联连接在母线电容的第一端和母线电容的第二端，其中，第一桥臂组和第二桥臂组中桥臂的数量不同；

电机绕组，电机绕组的第一端连接至第一桥臂组的中点，电机绕组的第二端连接至第二桥臂组的中点；

电池、桥臂变换器以及电机绕组形成电池加热电路；

能量转换装置还包括控制模块，控制模块用于：

当处于加热模式时，控制第一桥臂组和第二桥臂组使电机绕组与电池进行充电和放电，以实现对电池的加热。

其中，控制模块的具体控制方式可以参照上述控制方法，在此不再赘述。

本申请实施例三提供一种车辆，包括实施例二提供的能量转换装置。

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 (17)

1.一种能量转换装置的控制方法，其特征在于，所述能量转换装置包括：

母线电容，所述母线电容的第一端与电池的第一极性端连接，所述母线电容的第二端与所述电池的第二极性端连接；

桥臂变换器，所述桥臂变换器包括第一桥臂组和第二桥臂组，第一桥臂组的第一端和第二桥臂组的第一端连接，第一桥臂组的第二端和第二桥臂组的第二端连接，所述第一桥臂组和所述第二桥臂组并联连接在所述母线电容的第一端和所述母线电容的第二端，其中，第一桥臂组和第二桥臂组中桥臂的数量不同；

电机绕组，所述电机绕组的第一端连接至所述第一桥臂组的中点，所述电机绕组的第二端连接至所述第二桥臂组的中点；

所述电池、所述桥臂变换器以及所述电机绕组形成电池加热电路；

所述控制方法包括：

当处于加热模式时，控制所述第一桥臂组和所述第二桥臂组使所述电机绕组与所述电池进行充电和放电，以实现对所述电池的加热。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述电机绕组包括第一线圈组和第二线圈组，所述第一线圈组的第一端为所述电机绕组的第一端，所述第一线圈组的第二端与所述第二线圈组的第一端共接，所述第二线圈组的第二端为所述电机绕组的第二端。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述电机绕组还包括多相线圈，所述多相线圈的第二端共接形成所述电机绕组的第一端，所述多相线圈的第一端为所述电机绕组的第二端。

4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述第一桥臂组和所述第二桥臂组使所述电机绕组与所述电池进行充电和放电，包括：

向所述第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向所述第二桥臂组发送第二PWM控制信号，使所述第一桥臂组和所述第二桥臂组之间形成电压矢量，以使所述电机绕组与所述电池进行充电和放电，其中，所述第一桥臂组中桥臂的数量小于第二桥臂组中桥臂的数量，所述第一PWM控制信号的频率小于所述第二PWM控制信号的频率。

5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述电池加热电路的工作周期包括第一工作阶段和第二工作阶段；

所述控制所述第一桥臂组和所述第二桥臂组使所述电机绕组与所述电池进行充电和放电，包括：

在所述第一工作阶段，向所述第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向所述第二桥臂组发送第二PWM控制信号，使所述电池的电能经过所述第一桥臂组、所述第一线圈组、所述第二线圈组及所述第二桥臂组后流回至所述电池；

在所述第二工作阶段，向所述第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向所述第二桥臂组发送第二PWM控制信号，电能在所述第一线圈组、所述第二线圈组、所述第二桥臂组及所述第一桥臂组之间形成第一环流。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述电池加热电路的工作周期还包括第三工作阶段和第四工作阶段；

所述控制所述第一桥臂组和所述第二桥臂组使所述电机绕组与所述电池进行充电和放电，还包括：

在所述第三工作阶段，向所述第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向所述第二桥臂组发送第二PWM控制信号，电能在所述第一线圈组、所述第二线圈组、所述第二桥臂组及所述第一桥臂组之间形成第二环流；

在所述第四工作阶段，向所述第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向所述第二桥臂组发送第二PWM控制信号，使所述第一线圈组和所述第二线圈组的电能经过所述第二桥臂组、所述电池、所述第一桥臂组后流回至所述第一线圈组。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述电池加热电路的工作周期还包括第五工作阶段和第六工作阶段；

所述控制所述第一桥臂组和所述第二桥臂组使所述电机绕组与所述电池进行充电和放电，还包括：

在所述第五工作阶段，向所述第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向所述第二桥臂组发送第二PWM控制信号，使所述电池的电能经过所述第二桥臂组、所述第二线圈组、所述第一线圈组及所述第一桥臂组后流回至所述电池；

在所述第六工作阶段，向所述第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向所述第二桥臂组发送第二PWM控制信号，电能在所述第二线圈组、所述第一线圈组、所述第一桥臂组及所述第二桥臂组之间形成第三环流。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述电池加热电路的工作周期还包括第七工作阶段和第八工作阶段；

所述控制所述第一桥臂组和所述第二桥臂组使所述电机绕组与所述电池进行充电和放电，还包括：

在所述第七工作阶段，向所述第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向所述第二桥臂组发送第二PWM控制信号，电能在所述第二线圈组、所述第一线圈组、所述第一桥臂组及所述第二桥臂组之间形成第四环流；

在所述第八工作阶段，向所述第一桥臂组发送第一PWM控制信号以及向所述第二桥臂组发送第二PWM控制信号，使所述第二线圈组和所述第一线圈组的电能经过所述第一桥臂组、所述电池、所述第二桥臂组后流回至所述第二线圈组。

9.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述第一桥臂组包括N相桥臂，所述第一线圈组包括N相线圈；

所述N相桥臂的第一端共接形成第一桥臂组的第一端，所述N相桥臂的第二端共接形成第一桥臂组的第二端，所述N相线圈的每相线圈的第一端与所述N相桥臂中每相桥臂的中点一一对应连接，所述N相线圈中的每相线圈的第二端共接。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述第二桥臂组包括M相桥臂，所述M相桥臂的第一端共接形成第二桥臂组的第一端，所述M相桥臂的第二端共接形成第二桥臂组的第二端，所述M相桥臂中每相桥臂的中点分别与所述第一线圈组的第二端连接。

11.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述电机绕组包括M相线圈，所述第二桥臂组包括M相桥臂；所述M相线圈的每相线圈的第一端与所述M相桥臂中每相桥臂的中点一一对应连接，所述M相线圈中的每相线圈的第二端共接形成所述电机绕组的第一端。

12.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，当N+M等于3时，三相桥臂和三相线圈复用于驱动电机和在电池加热电路中对电池进行加热。

13.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，当M等于3时，三相桥臂和三相线圈复用于驱动电机和电池加热电路中对电池进行加热。

14.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述第二线圈组包括第一子绕组和第二子绕组，所述第二桥臂组包括与所述第一子绕组连接的第一子桥臂和与所述第二子绕组连接的第二子桥臂；

所述向所述第二桥臂组发送第二PWM控制信号，包括：

向所述第一子桥臂发送第一PWM子控制信号以及向所述第二子桥臂发送第二PWM子控制信号，其中，所述第一PWM子控制信号与所述第二PWM子控制信号频率和相位均相同。

15.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述第二线圈组包括第一子绕组和第二子绕组，所述第二桥臂组包括与所述第一子绕组连接的第一子桥臂和与所述第二子绕组连接的第二子桥臂；

所述向所述第二桥臂组发送第二PWM控制信号，包括：

向所述第一子桥臂发送第一PWM子控制信号以及向所述第二子桥臂发送第二PWM子控制信号，其中，所述第一PWM子控制信号与所述第二PWM子控制信号频率相同，相位不同。

16.一种能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置包括：

母线电容，所述母线电容的第一端与电池的第一极性端连接，所述母线电容的第二端与所述电池的第二极性端连接；

桥臂变换器，所述桥臂变换器包括第一桥臂组和第二桥臂组，第一桥臂组的第一端和第二桥臂组的第一端连接，第一桥臂组的第二端和第二桥臂组的第二端连接，所述第一桥臂组和所述第二桥臂组并联连接在所述母线电容的第一端和所述母线电容的第二端，其中，第一桥臂组和第二桥臂组中桥臂的数量不同；

电机绕组，所述电机绕组的第一端连接至所述第一桥臂组的中点，所述电机绕组的第二端连接至所述第二桥臂组的中点；

所述电池、所述桥臂变换器以及所述电机绕组形成电池加热电路；

所述能量转换装置还包括控制模块，所述控制模块用于：

当处于加热模式时，控制所述第一桥臂组和所述第二桥臂组使所述电机绕组与所述电池进行充电和放电，以实现对所述电池的加热。

17.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求16所述的能量转换装置。

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