CN114584037A - 能量转换装置及车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种能量转换装置及车辆，包括：依次连接的电机控制模块，电机绕组，低频桥模块，直流变压模块以及控制器，电机绕组和低频桥模块还与交流充电接口连接，直流变压模块还与动力电池连接；控制器被配置为：在电机驱动模式下，控制电机绕组、电机控制模块，直流变压模块与动力电池形成电机驱动电路；在交流充电模式下，复用电机绕组和电机控制模块，通过控制交流充电接口、电机绕组，电机控制模块，低频桥模块，直流变压模块与动力电池形成交流充电电路。由此，复用电机控制模块、电机绕组实现交流充电的功能，提高集成度，提高器件的功率密度，减少了体积及成本。

Description

能量转换装置及车辆
技术领域
本申请涉及车辆领域，具体地，涉及一种能量转换装置及车辆。
背景技术
随着新能源汽车的发展，用户对新能源汽车功能要求也越来越高，企业对新能源汽车技术的提升以及成本的下降等相关压力也越来越大。比如新能源汽车越来越多的功能配置的电子零部件，无论是对车辆功能配置，还是对企业的降成本都有最直观的影响。在电动汽车的应用中，多种车辆功能配置的布置是分散设置的，且功能单一，使得整车布置空间较大，整车电路结构复杂，即集成度不高，从而浪费整车布置空间以及大大增加生产成本。
发明内容
本申请的目的是提供一种能量转换装置及车辆。
为了实现上述目的，第一方面，本申请提供一种能量转换装置，包括：能量转换电路，所述能量转换电路包括：
电机控制模块；
电机绕组，所述电机绕组的中性点与交流充电接口的正极连接，所述电机绕组的另一端连接所述电机控制模块；
低频桥模块，所述低频桥模块的第一端与所述电机控制模块的第一汇流端连接，所述低频桥模块的第二端与所述电机控制模块的第二汇流端连接，所述交流充电口的负极连接至所述低频桥模块的中点；
直流变压模块，所述直流变压模块的第一端与所述低频桥模块的第一端连接，所述直流变压模块的第二端与所述低频桥模块的第二端连接；所述直流变压模块的第三端与动力电池的正极连接，所述直流变压模块的第四端与所述动力电池的负极连接；
控制器，被配置为：在电机驱动模式下，控制所述电机绕组、所述电机控制模块，所述直流变压模块与所述动力电池形成电机驱动电路；
在交流充电模式下，控制所述交流充电接口、所述电机绕组，所述电机控制模块，所述低频桥模块，所述直流变压模块与所述动力电池形成交流充电电路。
进一步地，所述装置还包括：
第一开关模块，第一开关模块，所述第一开关模块的第一端与所述交流充电接口的正极连接，所述第一开关模块的第二端与所述动力电池的正极连接；
第二开关模块，所述第二开关模块的第一端与所述电机控制模块的第二汇流端连接，所述第二开关模块的第二端与所述动力电池的负极连接；
所述控制器被配置为：在电机驱动模式下，控制所述第一开关模块和所述第二开关模块断开，控制所述电机绕组、所述电机控制模块，所述直流变压模块与所述动力电池形成电机驱动电路；
在交流充电模式下，控制所述第一开关模块和所述第二开关模块断开，控制所述交流充电接口、所述电机绕组，所述电机控制模块，所述低频桥模块，所述直流变压模块与所述动力电池形成交流充电电路；
在电池自加热模式下，控制所述第一开关模块和所述第二开关模块导通，所述电机控制模块、所述电机绕组、所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述直流变压模块与所述电池形成电池自加热电路。
进一步地，所述电机绕组包括多相绕组线圈，所述多相绕组线圈的一端共接形成中性点；
所述电机控制模块包括多相高频桥臂，所述多相高频桥臂的第一端共接形成所述电机控制模块的第一汇流端，所述多相高频桥臂的第二端共接形成所述电机控制模块的第二汇流端，每一相高频桥臂的中点与每一相绕组线圈的另一端连接；其中，所述高频桥臂的相数与所述绕组线圈的相数相等。
进一步地，所述低频桥模块包括至少一相低频桥臂，所有所述低频桥臂的第一端形成所述低频桥模块的第一端，所有所述低频桥臂的第二端形成所述低频桥模块的第二端，所有所述低频桥臂的中点均与所述交流充电口的负极连接。
进一步地，所述直流变压模块包括：第一电容，AC侧功率开关单元，变压器单元，电池侧功率开关单元和第二电容，所述变压器单元分别与AC侧功率开关单元和所述电池侧功率开关单元连接；
所述第一电容的第一端与所述AC侧功率开关单元的第一端共接形成所述直流变压模块的第一端，所述第一电容的第二端与所述AC侧功率开关单元的第二端共接形成所述直流变压模块的第二端；
所述第二电容的第一端与所述电池侧功率开关单元的第一端共接形成所述直流变压模块的第三端，所述第一电容的第二端与电池侧功率开关单元的第二端共接形成所述直流变压模块的第四端。
进一步地，在所述电池自加热模式下，所述控制器控制电机控制模块，使得所述直流变压模块的第一电容与所述动力电池按照充放电周期进行循环充电和放电，所述充放电周期包括：放电储能阶段、放电释能阶段、充电储能阶段以及充电释能阶段。
进一步地，当所述电池自加热电路处于放电储能阶段时，所述电池、所述第一开关模块、所述电机绕组、所述高频桥臂的下桥臂、所述第二开关模块形成放电储能回路；
当所述电池自加热电路处于放电释能阶段时，所述动力电池、所述第一开关模块、所述电机绕组、所述高频桥臂的上桥臂、所述第一电容、所述第二开关模块形成放电释能回路；
当所述电池自加热电路处于充电储能阶段时，所述第一电容、所述高频桥臂的上桥臂、所述电机绕组、所述第一开关模块、所述动力电池、所述第二开关模块形成充电储能回路；
当所述电池自加热电路处于充电释能阶段时，所述电机绕组、所述第一开关模块、所述动力电池、所述第二开关模块、所述高频桥臂的下桥臂形成充电释能回路。
进一步地，在电机驱动模式下，所述电机控制模块的多相高频桥臂被控制时，控制所述多相高频桥臂形成电流矢量以使得所述电机绕组输出扭矩。
进一步地，在交流充电模式下，所述电机控制模块的多相高频桥臂被控制时，所述多相高频桥臂的上桥臂同时导通，或，所述多相高频桥臂的下桥臂同时导通，所述电机绕组无扭矩输出。
本申请第二方面提供一种车辆，包括第一方面所述的能量转换装置。
本申请技术方案提供一种能量转换装置及车辆，通过复用电机驱动电路中的电机绕组以及电机控制模块，作为交流充电机的滤波电感和功率开关器件，实现电机驱动电路与交流充电电路的深度集成，在两个模块的拓扑上优化融合，可实现不同工作状态，提高集成度，减少功率MOS的使用，更大限度提高器件的功率密度，减少体积及成本。
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
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。在附图中：
图1是根据一实施例示出的一种能量转换装置的结构框图。
图2是根据一实施例示出的一种能量转换装置的结构框图。
图3是根据一实施例示出的能量转换装置的一种工作模式示意图。
图4是根据一实施例示出的能量转换装置的另一种工作模式示意图。
图5a-5d是根据一实施例示出的能量转换装置的一种工作模式的工作原理示意图。
图6是根据一实施例示出的一种车辆的结构示意图。
附图标记：
1.交流充电接口；2.电机绕组；3.电机控制模块；4.低频桥模块；
5.直流变压模块；51.AC侧功率开关单元；52.变压器单元；
53.电池侧功率开关单元；C1.第一电容；C2.第二电容；
6.动力电池；7.控制器；8.第一开关模块；9.第二开关模块；100能量转换装置。
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，下面结合图1-图6通过具体实施例来进行说明。
图1是根据一示例性实施例示出的一种能量转换装置100的结构框图。如图1所示，该能量转换装置100包括，电机控制模块3，电机绕组2，低频桥模块4以及直流变压模块5。电机控制模块3，电机绕组2，低频桥模块4以及直流变压模块5依次电连接，并且低频桥模块4和电机绕组2还与交流充电接口电连接，直流变压模块5还与动力电池6连接。
具体地，电机绕组2的中性点与交流充电接口的正极连接，电机绕组2的另一端连接电机控制模块3的中点；低频桥模块4的第一端与电机控制模块3的第一汇流端连接，低频桥模块4的第二端与电机控制模块3的第二汇流端连接，交流充电口的负极连接至低频桥模块4的中点；直流变压模块5的第一端与低频桥模块4的第一端连接，直流变压模块5的第二端与低频桥模块4的第二端连接；直流变压模块5的第三端与动力电池6的正极连接，直流变压模块5的第四端与动力电池6的负极连接。
进一步地，能量转换装置还包括：控制器7，被配置为：在交流充电模式下，控制交流充电接口、电机绕组2，电机控制模块3，低频桥模块4，直流变压模块5与动力电池6形成交流充电电路。
在电机驱动模式下，控制电机绕组2、电机控制模块3，直流变压模块5与动力电池6形成电机驱动电路。
如图1所示，控制器7分别与电机控制模块3、低频桥模块4、直流变压模块5通信连接。并且控制器7还可以选择性的与交流充电接口1和动力电池连接，图中不再具体示出。
示例性的，控制器7可以复用电池管理器，整车控制器7等控制器7件。交流充电模式可以是由车辆连接成功外部交流供电设备后自动触发设置，也可以是在车辆连接外部交流供电设备后由用户选择设置。电机驱动模式可以是根据车辆预设需求自动设置的，也可以是车辆根据用户操作指令触发设置的。
在一种实施方式中，能量转换装置还包括第一开关模块8和第二开关模块9，第一开关模块8，所述第一开关模块8的第一端与所述交流充电接口1的正极连接，所述第一开关模块8的第二端与所述动力电池6的正极连接；所述第二开关模块9的第一端与所述电机控制模块3的第二汇流端连接，所述第二开关模块9的第二端与所述动力电池6的负极连接。
断开第一开关模块8和第二开关模块9时，交流充电接口1、电机绕组2、电机控制模块3、所述低频桥模块4，直流变压模块5、动力电池6与外部供电设备形成交流充电电路，并控制电机控制模块3和低频桥模块4使得外部供电设备对动力电池6进行充电。交流充电接口1用于连接外部供电设备。并且，断开第一开关模块8和第二开关模块9时，所述电机绕组2、所述电机控制模块3，所述直流变压模块5与所述动力电池6形成电机驱动电路，并控制电机控制模块以使电池给电机绕组2提供所需电流，电机绕组2对应的电机处于驱动状态。
导通第一开关模块8和第二开关模块9时，所述电机控制模块3、所述电机绕组2、所述第一开关模块8、所述第二开关模块9、所述直流变压模块5与所述电池形成电池自加热电路。在电池自加热电路中，通过控制电机控制模块3，使得电池进行循环充电和放电，实现电池的加热。在电池充电和放电的过程中，(例如循环充电和放电)，由于电池内阻的存在，会使电池自身产生大量的热，致使电池升温，实现电池的加热。
在一具体实施例中，电机控制模块3包括并联连接的多相高频桥臂，电机控制模块3中所有相高频桥臂的第一端共接形成电机控制模块3的第一回路端，所有相高频桥臂的第二端共接形成电机控制模块3的第二汇流端。每一相高频桥臂分别包括上桥臂和下桥臂，上桥臂和下桥臂串联连接，桥臂的中点形成在上桥臂和下桥臂之间，例如，以图1中的电机控制模块3包括三相高频桥臂为例，电机控制模块3的中点为A电，B点和C点。高频桥臂的上桥臂和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。可以理解的，电机控制模块3的高频桥臂的相数与其对应的电机的相数相同，例如，电机为三相电机、五相电机、六相电机、九相电机、十五相电机等等，则电机控制器7的高频桥臂所对应的相数为三相、五相、六相、九相、十五相等等。
电机绕组2包括并联连接的多相绕组线圈，每一相绕组线圈的一端共接形成电机绕组2的中性点，每一相绕组线圈的另一端分别与每一相高频桥臂的中点一一对应连接，绕组线圈的相数即为电机的相数，绕组线圈的相数与高频桥臂的相数相等。
低频桥模块4包括并联连接的至少一相低频桥臂，低频桥模块4中所有相低频桥臂的第一端共接形成低频桥模块4的第一端，所有相低频桥臂的第二端共接形成低频桥模块4的第二端。每一相低频桥臂分别包括上桥臂和下桥臂，上桥臂和下桥臂串联连接，桥臂的中点形成在上桥臂和下桥臂之间。以图1中的低频桥模块4包括一相低频桥臂为例，低频桥模块4的中点为D点。低频桥臂的上桥臂和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。其中，低频桥臂的开关管的开关频率较低，高频桥臂的开关管的开关频率较高。
直流变压模块5包括：第一电容C1，电池侧功率开关单元53，变压器52单元，AC侧功率开关单元51和第二电容C2；
第一电容C1的第一端与AC侧功率开关单元51的第一端共接形成直流变压模块5的第一端，第一电容C1的第二端与AC侧功率开关单元51的第二端共接形成直流变压模块5的第二端；第二电容C2的第一端与电池侧功率开关单元53的第一端共接形成直流变压模块5的第三端，第一电容C1的第二端与电池侧功率开关单元53的第二端共接形成直流变压模块5的第四端；变压器52单元与AC侧功率开关单元51和电池侧功率开关单元53连接。
直流变压模块5用于将经过整流滤波后的直流电转换升压或降压以对动力电池6进行充电。具体地，整流滤波后的直流电存储在第一电容C1中，经AC侧功率开关单元51转换为交流电，并通过变压器52单元进行功率变换进行升压或降压，经电池侧功率开关单元53将将功率变化之后的交流电转换为直流电并存储于第二电容C2中，以对动力电池6进行充电。
在交流充电电路中，交流侧与动力电池6侧必须要设置直流变压模块5进行交直流变压隔离，以保障电池的高压安全问题。直流变压模块5可以是双向DC-DC变换器，实现负载端的电压电流需求，双向DC-DC变换器可以将电网电压转化成高电压给电池包充电，实现充电需求，也可以将电池包电压转化成额定输出电压，实现供电需求。
在本实施例中，通过复用车辆的电机绕组2、电机控制模块3，可以用于分别实现驱动功能、电池充电功能以及电池自加热的功能，无需增加额外的配电，进一步提高电机的利用效率，提升整车集成度。并且不需增加电池加热器、加热管道等器件，简化了电池包的结构设计，还可以使得驱动、充电与自加热功能有冗余，提升系统可靠性
进一步地，控制器77控制电机控制模块3使得第一电容C1与动力电池6之间进行一次充电和放电为一个充放电周期，在所述电池自加热模式下，所述控制器7控制电机控制模块3，使得所述直流变压模块5的第一电容C1与所述动力电池6按照充放电周期进行循环充电和放电。其中，一个充放电周期包括四个阶段：放电储能阶段、放电释能阶段、充电储能阶段以及充电释能阶段。控制器7控制电机控制模块3，使得第一电容C1与动力电池6之间进行循环充电和放电，实现电池的加热的过程，即循环执行放电储能阶段、放电释能阶段、充电储能阶段以及充电释能阶段的过程。
通过快速执行放电储能阶段、放电释能阶段、充电储能阶段以及充电释能阶段循环的过程，使得电池不断的进行充电和放电，电池内部形成震荡电流，由于电池内阻的存在，电池内阻不断做功，最终以热能的形式表现，会使电池自身产生大量的热，致使电池升温，实现电池的加热。
在一具体实施例中，如图5a-5d所示，当电池自加热电路处于放电储能阶段时，电机控制模块3的高频桥臂的上桥臂关断、下桥臂导通，低频桥模块4可以不参与控制过程，如图5a所示，电流由动力电池6的正极流出，经第一开关模块8流向电机绕组2的第二端，再从电机绕组2的第一端流向高频桥臂的下桥臂，流经高频桥臂下桥臂的开关管，通过第二开关模块9流回动力电池6的负极。动力电池6、第一开关模块8、电机绕组2、高频桥臂的下桥臂、第二开关模块9形成放电储能回路。在此过程中动力电池6放电，动力电池6对电机绕组2进行充电，电机绕组2中存储电能。
当加热电路处于放电释能阶段时，高频桥臂的上桥臂导通、下桥臂关断，低频桥模块4可以不参与控制过程，如图5b所示，电流由动力电池6的正极流出，经第一开关模块8流向电机绕组2的第二端，再从电机绕组2的第一端流向高频桥臂的上桥臂，流经高频桥臂上桥臂的开关管，流向第一电容C1，再从第一电容C1流出，经过第二开关模块9流回动力电池6的负极。动力电池6、第一开关模块8、电机绕组2、高频桥臂的上桥臂、第一电容C1、第二开关模块9形成放电释能回路。在此过程中，动力电池6放电、电机绕组2释能，动力电池6和电机绕组2共同向第一电容C1充电，在这一过程中，电机绕组2上的电流逐渐减小，电机绕组2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，进入充电储能阶段。
当加热电路处于充电储能阶段时，第一开关模块8和第二开关模块9导通，高频桥臂的上桥臂导通、下桥臂关断，低频桥模块4可以不参与控制过程，如图5c所示，电流由第一电容C1流出，经高频桥臂上桥臂的开关管流向电机绕组2，经第一开关模块8流向动力电池6的正极，再从动力电池6的负极流出，经过第二开关模块9流回第一电容C1。第一电容C1、高频桥臂的上桥臂、电机绕组2、第一开关模块8、动力电池6、第二开关模块9形成充电储能回路；在此过程中，第一电容C1对电机绕组2和动力电池6进行充电，电机绕组2存储电能，动力电池6充电。
当加热电路处于充电释能阶段时，第一开关模块8和第二开关模块9导通，高频桥臂的下桥臂导通、上桥臂关断，低频桥模块4可以不参与控制过程，由于电机绕组2的电感特性，电机绕组2上的电流不能突变，如图5d所示，电机绕组2上的电流经过第一开关模块8后继续流向动力电池6正极，然后从动力电池6的负极流出，经过第二开关模块9流经高频桥臂下桥臂的开关管流回电机绕组2。电机绕组2、第一开关模块8、动力电池6、第二开关模块9、高频桥臂的下桥臂形成充电释能回路。在此过程中，电机绕组2释能，对动力电池6进行充电。
在本实施例中，通过控制高频桥臂的上桥臂和下桥臂交替导通和关断，实现动力电池6对第一电容C1的放电过程与第一电容C1对动力电池6的充电过程交替进行，由于电池内阻的存在，会使电池自身产生大量的热，致使电池升温，进而实现电池的加热。
在一具体实施例中，在交流充电模式下，交流充电接口、电机绕组2，电机控制模块3，低频桥模块4，直流变压模块5与动力电池6连接形成交流充电电路。其中，电机绕组2，电机控制模块3，低频桥模块4形成车辆交流充电电路中的PFC模块。
具体地，电机绕组2在电路中表现为感性元件，可以等效为电感，利用储能元件电感器的电流不能突变的特点，当输入电压增高时，串联的电感中的电流增加，因此电感将存储部分磁场能量，当电流减小时，又将能量释放出来，使电流变得平滑，实现电流滤波的作用。在交流充电电路中，电机绕组2的绕组线圈被复用做为PFC模块的滤波电感。
进一步地，电机控制模块3的高频桥臂与低频桥模块4的低频桥臂复用做为PFC模块的PFC开关桥，在交流充电电路中，交流充电接口连接外部交流供电设备，PFC开关桥进行功率因素校正，以适应电网侧频率，实现前级整流，将外部交流供电设备提供的交流电进行整流转换为直流电。
PFC模块和直流变压模块5与交流充电接口和电池连接时构成车辆的交流充电电路，即OBC电路。
在一具体实施例中，在电机驱动模式下，交流充电接口不连接外部交流供电设备，低频桥模块4断开，电机绕组2、电机控制模块3，直流变压模块5与动力电池6连接形成电机驱动电路。
具体地，控制电机控制模块3的三相桥臂的通断，让电流依次在任意两相桥臂间形成回路，产生矢量电流，形成旋转磁场，进而带动电机绕组2的转子转动，使得电机绕组2输出扭矩。
在本实施例中，在交流充电模式下，电机绕组2，电机控制模块3，低频桥模块4可以形成车辆交流充电电路中的PFC模块用于交流充电。电机绕组2，电机控制模块3，还可以形成电机驱动电路用于驱动电机，本申请的能量转换装置在尽量减少成本的情况下，复用电机驱动电路的电机绕组2以及电机控制模块3，还可以用于实现电池充电的功能。电机绕组2可以是车辆功能器件的电机，例如，可以是车辆的动力电机，可以是车辆转向助力电机，也可以是压缩机电机等等。本实施例中，优选为车辆的转向助力电机，由于转向助力电机一般布置在转向轴或传动轴上，由高压配电盒从动力电池6包的母线中分出一路以进行供电，车载充电机连接充电口与电池包，转向助力电机与车载充电机两个模块的功能，且应用场景互斥，电动助力转向器仅在车辆启动允许行驶时有工作需求，而车辆在行驶中无充电的需求；车载充电机仅在车辆静止状态下的交流充电/对外放电时有工作需求，而车辆在充电中无转向助力需求。
在另一种实施方式中，也可以是复用OBC电路中的高频桥臂模块，用作电机控制模块3，以及复用OBC电路中的滤波电感，用作电机绕组2，以实现电机驱动功能。
本发明提供的一种能量转换装置，将电机驱动电路与交流充电电路深度集成，在两个电路的拓扑上优化融合，复用功率开关器件以及功率电感，且无需增加模式切换开关即可在一个电路结构上实现交流充电和电机驱动两种功能，简化了控制电路结构，减少多个大功率器件的使用，优化了整车布置空间，极大的降低了生产成本。
如图4所示，在电机驱动模式下，控制电机绕组2、电机控制模块3，直流变压模块5与动力电池6形成电机驱动电路。
具体地，如图4所示，交流充电接口不连接外部交流供电设备，即电机绕组2的中性点未与交流充电接口连接，并且控制低频桥模块4的低频桥臂均关断，等效于低频桥臂模块未连接在电机控制模块3两端，此时电路等效于电机绕组2的绕组线圈的一端共接，电机绕组2的绕组线圈另一端分别与电机控制模块3的高频桥臂的中点一一连接，电机控制模块3经过直流变压模块5与动力电池6连接。当电机控制模块3有驱动需求时，电流从动力电池6流出，经过直流变压模块5逆变整流，到达电机控制模块3，通过控制电机控制模块3的高频桥臂的三组上下桥臂的导通闭合，让电流在桥臂间形成回路，产生矢量电流，形成旋转磁场，进而带动电机绕组2的转子转动，使得电机绕组2输出扭矩。
在一具体实施例中，在电机驱动模式下，电机控制模块3的多相高频桥臂被控制时，控制多相高频桥臂形成电流矢量以使得电机绕组2输出扭矩。
具体地，电机驱动模式下，交流充电接口不连接外部交流供电设备，动力电池6经直流变压模块5逆变整流为电机驱动提供动力源，通过控制电机控制模块3的高频桥臂的通断，使得电流在多相高频桥臂中形成电流矢量，形成旋转磁场，以使得电机绕组2的转子转动输出扭矩。以三相电机为例，现有的电机矢量控制中，通常采用七段式空间电压矢量控制方法，通过开关触发顺序和脉宽大小的组合，实现交流感应电动机的三相电压逆变器的功率器件的控制，通过与基本的空间矢量对应的开关状态的组合，来获得定子的参考电压矢量，其在输出电压或电机绕组2线圈中的电流中会产生更少的谐波，提高扭矩品质，减少电机产生的脉动转矩，使机器振动更小，输出信号的谐波更少，波形质量清晰度更好，电源电压更稳定。
如图3所示，在交流充电模式下，控制交流充电接口、电机绕组2，电机控制模块3，低频桥模块4，直流变压模块5与动力电池6形成交流充电电路。
具体地，如图3所示交流充电接口连接外部交流供电设备，车辆与外部交流供电设备握手成功后，外部交流供电设备提供的交流电通过电机绕组2的中性线流入，经过电机绕组2滤波，经电机控制模块3和低频桥模块4形成的PFC开关桥进行功率因数矫正整流成直流电，直流变压模块5将经过整流滤波的直流电转换为交流电并通过内部变压单元进行功率变换，再将功率变化之后的交流电转换为直流电，以对电池进行充电。
在交流充电模式和电池自加热模式下，电机控制模块3的多相高频桥臂被控制时，多相高频桥臂的上桥臂同时导通，或，多相高频桥臂的下桥臂同时导通，电机绕组2零矢量输出。
在一具体实施例中，交流充电或者是在电池自加热的过程中，在高频桥臂的多相高频桥臂被控制时，多相高频桥臂的上桥臂同时导通，或，多相高频桥臂的下桥臂同时导通。为了避免因电机绕组中不同相的绕组之间存在不同方向的电流，形成电流矢量并产生磁场，使得绕组单元产生脉动扭矩，对器件安全产生较大影响，因此，在本申请的优选实施方式中，控制器77可以控制高频桥臂中的多相高频桥臂，使得多相高频桥臂的上桥臂同时导通，或者，多相高频桥臂的下桥臂同时导通。由于多相桥臂的控制完全一样，使得电机绕组的电流矢量为零，不会存在扭矩脉动，从而提高交流充电以及电池自加热时的电器安全。
本申请另一方面提供一种车辆200，如图5所示是根据本申请一示例性实施例示出的一种车辆的示意图，该车辆200包括以上的能量转换装置100。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块的连接方式以及执行操作的具体方式已经在有关该装置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：
电机控制模块；
电机绕组，所述电机绕组的中性点与交流充电接口的正极连接，所述电机绕组的另一端连接所述电机控制模块；
低频桥模块，所述低频桥模块的第一端与所述电机控制模块的第一汇流端连接，所述低频桥模块的第二端与所述电机控制模块的第二汇流端连接，所述交流充电口的负极连接至所述低频桥模块的中点；
直流变压模块，所述直流变压模块的第一端与所述低频桥模块的第一端连接，所述直流变压模块的第二端与所述低频桥模块的第二端连接；所述直流变压模块的第三端与动力电池的正极连接，所述直流变压模块的第四端与所述动力电池的负极连接；
控制器，被配置为：在电机驱动模式下，控制所述电机绕组、所述电机控制模块，所述直流变压模块与所述动力电池形成电机驱动电路；
在交流充电模式下，控制所述交流充电接口、所述电机绕组，所述电机控制模块，所述低频桥模块，所述直流变压模块与所述动力电池形成交流充电电路。
2.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一开关模块，第一开关模块，所述第一开关模块的第一端与所述交流充电接口的正极连接，所述第一开关模块的第二端与所述动力电池的正极连接；
第二开关模块，所述第二开关模块的第一端与所述电机控制模块的第二汇流端连接，所述第二开关模块的第二端与所述动力电池的负极连接；
所述控制器被配置为：在电机驱动模式下，控制所述第一开关模块和所述第二开关模块断开，控制所述电机绕组、所述电机控制模块，所述直流变压模块与所述动力电池形成电机驱动电路；
在交流充电模式下，控制所述第一开关模块和所述第二开关模块断开，控制所述交流充电接口、所述电机绕组，所述电机控制模块，所述低频桥模块，所述直流变压模块与所述动力电池形成交流充电电路；
在电池自加热模式下，控制所述第一开关模块和所述第二开关模块导通，所述电机控制模块、所述电机绕组、所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述直流变压模块与所述电池形成电池自加热电路。
3.根据权利要求2所述的能量转换装置，其特征在于，
所述电机绕组包括多相绕组线圈，所述多相绕组线圈的一端共接形成中性点；
所述电机控制模块包括多相高频桥臂，所述多相高频桥臂的第一端共接形成所述电机控制模块的第一汇流端，所述多相高频桥臂的第二端共接形成所述电机控制模块的第二汇流端，每一相高频桥臂的中点与每一相绕组线圈的另一端连接；其中，所述高频桥臂的相数与所述绕组线圈的相数相等。
4.根据权利要求3所述的能量转换装置，其特征在于，所述低频桥模块包括至少一相低频桥臂，所有所述低频桥臂的第一端形成所述低频桥模块的第一端，所有所述低频桥臂的第二端形成所述低频桥模块的第二端，所有所述低频桥臂的中点均与所述交流充电口的负极连接。
5.根据权利要求4所述的能量转换装置，其特征在于，所述直流变压模块包括：第一电容，AC侧功率开关单元，变压器单元，电池侧功率开关单元和第二电容，所述变压器单元分别与AC侧功率开关单元和所述电池侧功率开关单元连接；
所述第一电容的第一端与所述AC侧功率开关单元的第一端共接形成所述直流变压模块的第一端，所述第一电容的第二端与所述AC侧功率开关单元的第二端共接形成所述直流变压模块的第二端；
所述第二电容的第一端与所述电池侧功率开关单元的第一端共接形成所述直流变压模块的第三端，所述第一电容的第二端与电池侧功率开关单元的第二端共接形成所述直流变压模块的第四端。
6.根据权利要求5所述的能量转换装置，其特征在于，在所述电池自加热模式下，所述控制器控制电机控制模块，使得所述直流变压模块的第一电容与所述动力电池按照充放电周期进行循环充电和放电，所述充放电周期包括：放电储能阶段、放电释能阶段、充电储能阶段以及充电释能阶段。
7.根据权利要求6所述的能量转换装置，其特征在于，当所述电池自加热电路处于放电储能阶段时，所述电池、所述第一开关模块、所述电机绕组、所述高频桥臂的下桥臂、所述第二开关模块形成放电储能回路；
当所述电池自加热电路处于放电释能阶段时，所述动力电池、所述第一开关模块、所述电机绕组、所述高频桥臂的上桥臂、所述第一电容、所述第二开关模块形成放电释能回路；
当所述电池自加热电路处于充电储能阶段时，所述第一电容、所述高频桥臂的上桥臂、所述电机绕组、所述第一开关模块、所述动力电池、所述第二开关模块形成充电储能回路；
当所述电池自加热电路处于充电释能阶段时，所述电机绕组、所述第一开关模块、所述动力电池、所述第二开关模块、所述高频桥臂的下桥臂形成充电释能回路。
8.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，在所述电机驱动模式下，所述电机控制模块的多相高频桥臂被控制时，控制所述多相高频桥臂形成电流矢量以使得所述电机绕组输出扭矩。
9.根据权利要求2所述的能量转换装置，其特征在于，在所述交流充电模式和所述电池自加热模式下，所述电机控制模块的多相高频桥臂被控制时，所述多相高频桥臂的上桥臂同时导通，或，所述多相高频桥臂的下桥臂同时导通，所述电机绕组无扭矩输出。
10.一种车辆，其特征在于，包括电池及根据权利要求1-9中任一项所述的能量转换装置。
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