CN210225008U - 能量转换装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种能量转换装置及车辆，包括第一电感、功率开关模块、第一电容、可逆PWM整流器以及电机线圈，外部的直流充放电口通过能量转换装置与外部的电池形成直流充电电路或者直流放电电路，外部的电池与所述能量转换装置中的第一电感、功率开关模块、第一电容、可逆PWM整流器和电机线圈形成驱动电路，驱动电路、直流充电回路和直流放电回路中均采用可逆PWM整流器以及电机，从而既精简了电路结构，也提升了集成度，进而达到体积减小以及成本降低的目的，并且通过设置第一电感、功率开关模块和第一电容实现了宽电压充放电。

Description

能量转换装置及车辆

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，尤其涉及一种能量转换装置及车辆。

背景技术

随着电动车辆的不断普及，越来越多的电动车辆将进入社会和家庭，为人们的出行带来很大便利，各地充电站建设的相关补贴政策也在规划甚至已经出台，充电基础设施无论是数量还是分布范围都有了很大提高。但是由于纯电动车辆续驶里程的限制，车辆使用者十分关心车辆由于动力电源耗尽而抛锚的问题。为了避免该问题影响车辆使用者对纯电动车辆使用的体验，甚至影响纯电动车辆的使用和推广，有必要开发移动供电设备对车辆进行充电的技术，满足不同种类车辆在电量耗尽或者电量低至车辆储能装置不再输出的情况下对车辆补充电能的需要，但是，目前在车辆进行充电或者放电中充放电电压需要在一定电压范围内，给用户带来了不便。

发明内容

本申请的目的在于提供一种能量转换装置及车辆，能够实现对用电设备进行宽电压放电以及接收供电设备的宽电压充电。

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，包括第一电感、功率开关模块、第一电容、可逆PWM整流器以及电机线圈，所述可逆PWM整流器、所述第一电容以及所述功率开关模块并联连接，所述第一电感的一端连接所述功率开关模块的一端，所述电机线圈连接所述可逆PWM整流器；

外部的直流充放电口、所述能量转换装置及外部的电池形成直流充电电路或者直流放电电路，外部的电池与所述能量转换装置中的所述第一电感、所述功率开关模块、所述第一电容、所述可逆PWM整流器和所述电机线圈形成驱动电路；其中，所述电机线圈的中性线连接所述外部的直流充放电口的一端，所述外部的直流充放电口的另一端与所述可逆PWM整流器的一端、所述第一电容的一端、所述功率开关模块的另一端以及所述外部的电池的负极端共接，所述外部的电池的正极端连接所述第一电感的另一端。

本申请第二方面提供一种能量转换装置，其特征在于，包括：

第一电感；

第一电容；

能量存储连接端组，其包括第一能量存储连接端和第二能量存储连接端，所述第一能量存储连接端连接所述第一电感的第一端；

功率开关模块，其包括第一端、第二端和第三端，所述功率开关模块的第一端连接所述第一电容的第一端，所述功率开关模块的第二端连接所述第一电容的第二端，所述功率开关模块的第三端连接所述第一电感的第二端；

可逆PWM整流器，可逆PWM整流器包括多路桥臂，多路桥臂并联形成第一汇流端和第二汇流端，所述第一汇流端连接所述第一电容的第一端，所述第二汇流端连接所述第一电容的第二端；

电机线圈，所述电机线圈包括相端点和中性点，所述相端点连接所述多路桥臂的中点，一个相端点连接一路桥臂的中点，所述中性点引出中性线；

充电或放电连接端组，其包括第一充电或放电连接端和第二充电或放电连接端，所述第一充电或放电连接端与所述中性线连接，所述第二充电或放电连接端与所述第二汇流端连接。

本申请第三方面提供一种车辆，所述车辆还包括第一方面提供的所述能量转换装置。

本申请提出了一种能量转换装置及车辆，通过采用包括第一电感、功率开关模块、第一电容、可逆PWM整流器以及电机线圈的能量转换装置，使得该能量转换装置工作于驱动模式、直流充电模式以及直流放电模式，当工作于驱动模式时，外部的电池与所述能量转换装置中的所述第一电感、所述功率开关模块、所述第一电容、所述可逆PWM整流器和所述电机线圈形成驱动电路，当工作于直流充电模式时，外部的直流充放电口通过能量转换装置与外部的电池形成直流充电电路，当工作于放电模式时，外部的直流充放电口通过能量转换装置与外部的电池形成直流放电电路，通过驱动电路驱动电机输出功率，通过直流放电电路或者直流充电电路对外进行放电或者接收充电，实现了在外部的电池电量不足时接收直流供电设备的充电，以及在外部的电池电量充足时向直流用电设备进行放电，并且驱动电路、直流充电回路和直流放电回路中均采用电机线圈进行能量转换，从而既精简了电路结构，也提升了集成度，进而达到体积减小以及成本降低的目的，解决了现有包括电池充放电电路和电机驱动电路的总体控制电路结构复杂、集成度低、体积大且成本高的问题，此外，本申请在外部的电池与可逆PWM整流器之间增加一个功率开关模块和第一电容，可以实现行车驱动时通过功率开关模块实现将外部的电池电压升高，并稳定在需求值，实现无论外部的电池电量高低，第一电容的电压即母线电压始终处于需求值，当驻车放电时，利用功率开关模块的升压功能，将母线电压升高，利用可逆PWM整流器充实现降压功能，将母线电压降低后输出到直流充放电口，这样实现可兼容的电压范围全范围覆盖，直流充放电口可以输出比外部的电池电压高或者低的电压，电压平台的兼容性更好，实现了宽电压充电或者放电。

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是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的结构示意图；

图2是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一结构示意图；

图3是本申请实施例一提供的一种能量转换装置中的电机的一结构示意图；

图4是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电路图；

图5是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电路图；

图6是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电路图；

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中的电机的一结构示意图；

图9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示意图；

图11是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电流流向示意图；

图12是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电流流向示意图；

图13是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电流流向示意图；

图14是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电流流向示意图；

图15是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电流流向示意图；

图16是本申请实施例二提供的一种能量转换装置的结构示意图；

图17是本申请实施例三提供的一种车辆的一结构示意图；

图18是本申请实施例三提供的一种车辆的另一结构示意图。

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1所示，包括第一电感102、功率开关模块103、第一电容104、可逆PWM整流器105以及电机线圈106，可逆PWM整流器105、第一电容104以及功率开关模块103并联连接，第一电感102的一端连接功率开关模块103的一端，电机线圈106连接可逆PWM整流器105；

外部的直流充放电口107、能量转换装置及外部的电池101形成直流充电电路或者直流放电电路，外部的电池101与能量转换装置中的第一电感102、功率开关模块103、第一电容104、可逆PWM整流器105和电机线圈106形成驱动电路；其中，电机线圈106的中性线连接外部的直流充放电口107的一端，外部的直流充放电口107的另一端与可逆PWM整流器105的一端、第一电容104的一端、功率开关模块103的另一端以及外部的电池101的负极端共接，外部的电池101的正极端连接第一电感102的另一端。

其中，电机可以是同步电机(含无刷同步机)或者异步电机，电机中的电机线圈106的相数大于等于2(如三相电机、五相电机、六相电机、九相电机、十五相等等)，且电机线圈106的连接点形成中性点引出中性线，电机线圈106的中性线可以是多根数引出，具体电机线圈106的连接点数量取决于电机内部绕组并联结构，电机线圈106在电机内部的并联连接点的数量以及连接点形成中性点引出中性线的数量由实际方案的使用情况确定；可逆PWM整流器105包括多相桥臂，桥臂数量根据电机的相数进行配置，每相逆变器桥臂包括两个功率开关单元，功率开关单元可以是晶体管、IGBT、MOSFET管、MOSFET管、MOSFET管、MOSFET管等器件类型，桥臂中两个功率开关单元的连接点连接电机中的一相线圈，可逆PWM整流器105中的功率开关单元可以根据外部控制信号实现导通和关闭；功率开关模块103包括至少两个功率开关单元，功率开关模块103根据控制信号可以实现能量转换装置中不同的回路导通；外部的直流充放电口107用于连接直流供电设备或者直流用电设备，可以接收直流供电设备输出的电流或者向直流用电设备输出电流，外部的电池101可以为车辆内的电池，例如动力电池等，能量转换装置还包括控制模块，控制模块分别与可逆PWM整流器105和功率开关模块103连接，并向可逆PWM整流器105和功率开关模块103发送控制信号，控制模块可以包括整车控制器、可逆PWM整流器105的控制电路和BMS电池管理器电路，三者通过CAN线连接，控制模块中的不同模块根据所获取的信息控制功率开关模块103和可逆PWM整流器105中功率开关的导通和关断以实现不同电流回路的导通。

其中，该能量转换装置可以工作于驱动模式、直流充电模式和直流放电模式：

当该能量转换装置工作于驱动模式时，外部的电池101与能量转换装置中的第一电感102、功率开关模块103、第一电容104、可逆PWM整流器105和电机线圈106形成驱动电路，外部的电池101通过第一电感102和功率开关模块103向第一电容104进行充电，第一电容104向可逆PWM整流器105提供直流电，可逆PWM整流器105将直流电逆变为交流电，并将交流电输入电机线圈106以驱动电机运转。

当该能量转换装置工作于直流充电模式时，外部的直流充放电口107连接直流供电设备时，直流供电设备、电机线圈106、可逆PWM整流器105、第一电容104、功率开关模块103、第一电感102以及外部的电池101形成直流充电电路，直流供电设备通过电机线圈106和可逆PWM整流器105向第一电容104进行充电，第一电容104再通过功率开关模块103和第一电感102向外部的电池101进行充电。

当该能量转换装置工作于直流放电模式时，外部的直流充放电口107连接直流用电设备，外部的电池101、第一电感102、功率开关模块103、第一电容104、可逆PWM整流器105、电机线圈106、直流用电设备形成直流放电电路，外部的电池101通过第一电感102和功率开关模块103向第一电容104进行充电，第一电容104再通过可逆PWM整流器105和电机线圈106向直流用电设备进行放电。

本申请实施例一提供的一种能量转换装置的技术效果在于：通过采用包括第一电感102、功率开关模块103、第一电容104、可逆PWM整流器105以及电机线圈106的能量转换装置，使得该能量转换装置工作于驱动模式、直流充电模式以及直流放电模式，当工作于驱动模式时，外部的电池101与能量转换装置中的第一电感102、功率开关模块103、第一电容104、可逆PWM整流器105和电机线圈106形成驱动电路，当工作于直流充电模式时，外部的直流充放电口107通过能量转换装置与外部的电池101形成直流充电电路，当工作于放电模式时，外部的直流充放电口107通过能量转换装置与外部的电池101形成直流放电电路，通过驱动电路驱动电机输出功率，通过直流放电电路或者直流充电电路对外进行放电或者接收充电，实现了在外部的电池101电量不足时接收直流供电设备的充电，以及在外部的电池101电量充足时向直流用电设备进行放电，并且驱动电路、直流充电回路和直流放电回路中均采用电机线圈106，从而既精简了电路结构，也提升了集成度，进而达到体积减小以及成本降低的目的，解决了现有包括电池充电电路和电机驱动电路的总体控制电路结构复杂、集成度低、体积大且成本高的问题，此外，本申请在外部的电池101与可逆PWM整流器105之间增加一个功率开关模块103和第一电容104，可以实现行车驱动时通过功率开关模块103实现将外部的电池101电压升高，并稳定在需求值，实现无论外部的电池101电量高低，第一电容104的电压(母线电压)始终处于需求值，将母线电压调整在可逆PWM整流器105和电机线圈106的工作效率区间的最高点，且可逆PWM整流器105、第一电容104、控制可逆PWM整流器105的控制模块始终工作固定的母线电压下，减少电机扭矩标定工作以及减少程序空间和减少程序执行时间，当驻车放电时，利用功率开关模块103的升压功能，将母线电压升高，利用可逆PWM整流器105充实现降压功能，将母线电压降低后输出到直流充放电口107，这样实现可兼容的电压范围全范围覆盖，直流充放电口107可以输出比外部的电池101电压高或者低的电压，电压平台的兼容性更好。

对于能量转换装置与外部的电池101、直流供电设备或者直流用电设备形成的电路结构包括以下实施方式：

第一种实施方式：外部的直流充放电口107通过能量转换装置与外部的电池101形成直流充电电路。

其中，在直流充电模式下，外部的直流充放电口107连接直流供电设备时，直流供电设备、电机线圈106、可逆PWM整流器105、第一电容104、功率开关模块103、第一电感102以及外部的电池101形成直流充电电路，在上述充电模式下，直流供电设备为直流充电电路提供直流电源，直流供电设备、电机线圈106、可逆PWM整流器105形成第一直流充电储能回路，直流供电设备、电机线圈106、可逆PWM整流器105、第一电容104形成第一直流充电储能释放回路；第一电容104、功率开关模块103、第一电感102、外部的电池101形成第二直流充电储能回路；第一电感102、外部的电池101、可逆PWM整流器105形成第二直流充电储能释放回路；在第一直流充电储能回路工作过程中，直流供电设备通过向第一直流充电储能回路输出电能将电能存储在电机线圈106中，在第一直流充电储能释放回路工作过程中，直流供电设备与电机线圈106一同通过第一直流充电储能释放回路为第一电容104进行充电，将电能转移到第一电容104，实现电压的升高，在第二直流充电储能回路工作过程中，第一电容104通过向第二直流充电储能回路输出电能将电能存储在第一电感102中同时向外部的电池101进行充电，在第二直流充电储能释放回路工作过程中，第一电感102通过功率开关模块103为外部的电池101进行充电，直流充电电路的控制方式为：能量转换装置根据外部控制信号控制第一直流充电储能回路和第一直流充电储能释放回路交替工作，同时控制第二直流充电储能回路和第二直流充电储能释放回路交替工作，可以通过向可逆PWM整流器105发送PWM控制信号实现第一直流充电储能回路和第一直流充电储能释放回路交替工作，通过向功率开关模块103发送PWM控制信号实现第二直流充电储能回路和第二直流充电储能释放回路交替工作，进而实现了直流供电设备通过直流充电电路对外部的电池101进行充电的过程。

本实施方式中在直流充电模式下，直流供电设备、电机线圈106、可逆PWM整流器105、第一电容104、功率开关模块103、第一电感102以及外部的电池101形成直流充电电路，直流供电设备对电机线圈106进行反向储能，再和电机线圈106进行反向储能释放将充放电口电压升高到一特定值输出到第一电容104，实现母线电压大于充放电口电压，通过功率开关模块103对第一电感102进行反向储能，再使第一电感102进行反向储能释放，将母线上的电能通过第一电感102进行反向储能和反向储能释放流入外部的电池101，实现将母线电压降低到电池电压对电池101进行充电。

第二种实施方式：外部的电池101通过能量转换装置与外部的直流充放电口107形成直流放电电路。

其中，在直流放电模式下，外部的直流充放电口107连接直流用电设备时，外部的电池101、第一电感102、功率开关模块103、第一电容104、可逆PWM整流器105、电机线圈106、直流用电设备形成直流放电电路，在上述放电模式下，外部的电池101为直流充电电路提供直流电源，外部的电池101、第一电感102、功率开关模块103形成第一直流放电储能回路；外部的电池101、第一电感102、功率开关模块103、第一电容104形成第一直流放电储能释放回路；第一电容104、可逆PWM整流器105、电机线圈106、直流用电设备形成第二直流放电储能回路；电机线圈106、直流用电设备、可逆PWM整流器105形成第二直流放电储能释放回路；在第一直流放电储能回路工作过程中，外部的电池101通过向第一放电储能回路输出电能将电能存储在第一电感102中，在第一直流放电储能释放回路工作过程中，外部的电池101与第一电感102一同通过第一直流放电储能释放回路为第一电容104进行充电，在第二直流放电储能回路工作过程中，第一电容104通过向第二直流放电储能回路输出电能将电能存储在电机线圈106中同时向直流用电设备进行放电，在第二直流放电储能释放回路工作过程中，电机线圈106向直流用电设备进行放电，直流放电电路的控制方式为：能量转换装置根据外部控制信号控制第一直流放电储能回路和第一直流放电储能释放回路交替工作，同时控制第二直流放电储能回路和第二直流放电储能释放回路交替工作，可以通过向功率开关模块103发送PWM控制信号实现第一直流放电储能回路和第一直流放电储能释放回路交替工作，通过向可逆PWM整流器105发送PWM控制信号实现第二直流放电储能回路和第二直流放电储能释放回路交替工作，进而实现了外部的电池101通过直流放电电路对直流用电设备进行放电的过程。

本实施方式中在直流放电模式下，外部的电池101、第一电感102、功率开关模块103、第一电容104、可逆PWM整流器105、电机线圈106、直流用电设备形成直流放电电路，在外部的电池101与可逆PWM整流器105之间增加一个功率开关模块103，可以实现行车驱动时通过功率开关模块103实现将外部的电池101输出的电压升高，并稳定在需求值，实现无论外部的电池101电量高低，直流母线电压始终处于需求值，将母线电压调整在可逆PWM整流器105和电机线圈106的工作效率区间的最高点，且可逆PWM整流器105、第一电容104、控制可逆PWM整流器105的控制模块始终工作固定的母线电压下，减少电机扭矩标定工作以及减少程序空间和减少程序执行时间，利用功率开关模块103的升压功能对第一电容104充电使母线电压升高，利用可逆PWM整流器105实现降压功能，将母线电压降低后输出到直流充放电口107对直流用电设备进行充电，这样实现可兼容的电压范围全范围覆盖，直流充放电口107可以输出比外部的电池101电压高或者低的电压，电压平台的兼容性更好。

进一步的，在直流放电模式下的控制方式中，作为一种实施方式，第一直流放电储能回路和第二直流放电储能释放回路同时工作形成第一组直流放电回路；第一直流放电储能释放回路和第二直流放电储能回路同时工作形成第二组直流放电回路；能量转换装置根据外部控制信号控制第一组放电电路和第二组放电电路交替工作。

其中，当第一组直流放电回路工作时，第一直流放电储能回路和第二直流放电储能释放回路同时工作，当第二组直流放电回路工作时，第二直流放电储能回路和第一直流放电储能释放回路同时工作。

本实施方式中通过控制第一直流放电储能回路和第二直流放电储能释放回路同时工作以及控制第二直流放电储能回路和第一直流放电储能释放回路同时工作，实现对第一电容104上的纹波最小的控制效果，在直流充电模式下同样可以采用此控制方法，这里不重复叙述。

作为一种实施方式，外部的直流充放电口107连接直流用电设备时，外部的电池101、第一电感102、功率开关模块103形成第一直流放电储能回路；

外部的电池101、第一电感102、功率开关模块103、第一电容104形成第一直流放电储能释放回路；

第一电容104、可逆PWM整流器105、电机线圈106形成电机加热电路；

能量转换装置根据外部控制信号控制第一直流放电储能回路和第一直流放电储能释放回路工作时，将外部的电池101的能量转移到第一电容104，再控制电机加热电路工作使第一电容104向电机线圈106输出电流使电机线圈106产热。

其中，能量转换装置根据外部控制信号控制第一直流放电储能回路和第一直流放电储能释放回路工作时，将外部的电池101能量转移到第一电容104，使第一电容104两端的电压升高，再控制可逆PWM整流器105中桥臂上的功率开关模块103导通，使第一电容104输出的电流从可逆PWM整流器105的至少一个桥臂流出并流经电机线圈106后再从可逆PWM整流器105的至少一个桥臂流入，并经过该桥臂流回至第一电容104，通过使电流流经电机线圈106消耗第一电容104存储的能量，由电机线圈106产热加热电机的冷却液，电机驱动系统加热后的冷却液流向电池包冷却回路来给电池101加热。

作为一种实施方式，如图2所示，可逆PWM整流器105包括一组M₁路桥臂，电机包括至少一套m₁相绕组，m₁相绕组中的每一相绕组包括n₁个线圈支路，每一相绕组的n₁个线圈支路共接形成一个相端点，m₁相绕组的相端点与M₁路桥臂中每路桥臂的中点一一对应连接，m₁相绕组中的每一相绕组的n₁个线圈支路中的一个线圈支路还分别与其他相绕组中的n₁个线圈支路中的一个线圈支路连接，以形成n₁个连接点，n₁个连接点形成T₁个中性点，T₁个中性点中的至少一个中性点引出一条中性线，第一中性线连接外部的直流充放电口107的第一端，其中，n₁≥1，m₁≥2，M₁≥2，m₁＝M₁，n₁≥T₁≥1且n₁，T₁，m₁，M₁均为整数，每一套绕组单元的所有相绕组作为一个基本单元，对每一个基本单元采用电机矢量控制都可以独立的控制电机运行。

作为一种实施方式，能量转换装置还包括第一开关，可逆PWM整流器105的多相桥臂并联连接形成第一汇流端和第二汇流端，电池101的正极端连接第一电感102的第一端，第一电感102的第二端连接功率开关模块103的第三端，功率开关模块103的第一端连接第一汇流端，电池101的负极端连接第二汇流端、功率开关模块103的第二端和外部的直流充放电口107的第二端，第一开关的第一端连接电机线圈106的中性线，第一开关的第二端连接外部的直流充放电口107的第一端。

本实施方式中，通过设置第一开关，可以通过控制第一开关实现能量转换装置与外部的直流充放电口107之间的导通和关断。

作为一种实施方式，能量转换装置还包括第二电感，第一开关的第二端连接第二电感的第一端，第二电感的第二端连接外部的直流充放电口107的第一端。

本实施方式中，通过设置第二电感，增加了整个电路的感量，同时增加了充电电路和放电电路中储能回路进行工作时储存的能量。

作为一种实施方式，能量转换装置还包括第一开关模块，第一开关模块的第一端连接第二电感的第二端，第二汇流端连接第一开关模块的第二端，第一开关模块的第三端和第四端分别连接外部的直流充放电口107的第一端和第二端。

其中，第一开关模块包括第四开关、第五开关和第二电容，第四开关的第一端与第二电容的第一端共接并构成第一开关模块的第一端，第二电容的第二端与第五开关的第一端共接并构成第一开关模块的第二端，第四开关的第二端为第一开关模块的第三端，第五开关的第二端为第一开关模块的第四端。

本实施方式中通过设置第二电容，可以根据第二电容获取外部的直流充放电口107连接的直流用电设备和直流放电设备的电压值，通过控制第四开关和第五开关的导通或断开可以实现能量转换装置与外部的直流充放电口107之间的导通或断开。

作为一种实施方式，第一开关模块包括第五开关和第二电容，第二电容的第一端为第一开关模块的第一端和第三端，第五开关的第二端与第二电容的第一端共接并构成第一开关模块的第二端，第五开关的第二端为开关模块的第四端。

本实施方式与上一实施方式相比，减少了第四开关，通过一个第五开关可以实现相同的效果，节约了整个装置的成本。

作为一种实施方式，能量转换装置还包括第二开关模块和第三电容，第二开关模块包括第六开关、第七开关、电阻以及第八开关，外部的电池101的正极端连接第六开关的第一端和第七开关的第一端，第六开关的第二端连接第三电容的第一端和第一电感102的第一端，第七开关的第二端连接电阻的第一端，电阻的第二端连接第三电容的第一端，外部的电池101的负极端连接第八开关的第一端，第八开关的第二端连接第三电容的第二端和第一电容104的第二端。

本实施方式增加了一条支路，该条支路上设有第七开关和电阻，该条支路用于实现外部的电池101对第一储能模块进行预充电，即先导通第七开关使外部的电池101对第三电容进行充电时，由于设置电阻，可以控制预充电的电流大小，当预充电完成后再控制第六开关导通后，再控制第七开关断开。

本实施方式的技术效果在于：通过在第二开关模块中设置用于进行预充电的支路，实现了对外部的电池101输出至第三电容的充电电流的控制，减小储能模块上电时的冲击电流，提升了充电过程中外部的电池101和第三电容的充电安全性和第三电容的使用寿命。

作为一种举例，电机包括一套m₁相绕组，当m₁＝M₁＝3，n₁＝1时，电机线圈106形成1个连接点，1个连接点形成第一中性点，第一中性点引出第一中性线。

图3为本实施方式提供的能量转换装置的电路图，能量转换装置包括可逆PWM整流器105、电机线圈106、功率开关模块103，还包括开关K6、开关K7，电阻R、开关K8、电感L1、电容C1以及电容C3，其中，第六开关可以为开关K6，第七开关可以为开关K7，第八开关可以为开关K8，第一电感可以为电感L1，第一电容可以为电容C1，第二电容可以为电容C2，第三电容可以为电容C3，电池101的正极连接开关K6的第一端和开关K7的第一端，开关K7的第二端连接电阻R的第一端，开关K6的第二端和电阻R的第二端连接电容C3的第一端和电感L1的第一端，电池101的负极连接开关K8的第一端，开关K8的第二端连接电容C3的第二端，功率开关模块103包括串联连接的第一功率开关单元和第二功率开关单元，第一功率开关单元的输出端和第二功率开关单元的输入端与电感L1的第二端共接，可逆PWM整流器105包括三相桥臂，第一相桥臂包括串联连接的第三功率开关单元和第四功率开关单元，第二相桥臂包括串联连接的第五功率开关单元和第六功率开关单元，第三相桥臂包括串联连接的第七功率开关单元和第八功率开关单元，第三功率开关单元的输入端、第五功率开关单元的输入端、第七功率开关单元的输入端共接于电容C1的第一端并形成第一汇流端，第一汇流端还连接第一功率开关单元的输入端，第四功率开关单元的输出端、第六功率开关单元的输出端、第八功率开关单元的输出端共接于电容C1的第二端并形成第二汇流端，第二汇流端还连接第二功率开关单元的输出端，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，电机线圈106包括第一相线圈、第二相线圈和第三相线圈，第一相线圈、第二相线圈和第三相线圈分别连接第一相桥臂、第二相桥臂以及第三相桥臂的中点，第一相线圈、第二相线圈和第三相线圈共接并引出第一中性线，能量转换装置还包括开关K1、开关K5、电容C2和电感L2，其中，第一开关可以为开关K1，第五开关可以为开关K5，第二电容可以为电容C2，第二电感可以为电感L2，外部的直流充放电口107的第一端连接电感L2的第二端和电容C2的第一端，外部的直流充放电口107的第二端连接开关K5的第二端，电感L2的第一端连接开关K1的第二端，开关K1的第一端连接第一中性线，开关K5的第一端连接电容C2的第二端和可逆PWM整流器105的第二汇流端。

作为一种实施方式，如图4所示，与图3的不同点在于第一开关模块还包括开关K4，外部的直流充放电口107的第一端连接开关K4的第二端，开关K4的第一端连接电感L2的第一端和电容C2的第一端。

作为一种实施方式，当m₁＝M₁＝3，n₁＝2时，电机线圈106形成2个连接点，2个连接点共接形成1个中性点，1个中性点引出第一中性线。

作为一种实施方式，当m₁＝M₁＝3，n₁＝4时，电机线圈106形成4个连接点，4个连接点中的2个连接点共接形成1个中性点，1个中性点引出第一中性线。

如图5所示，与图3的不同点在于：电机线圈106中每相线圈绕组包括四个线圈支路，第一相线圈中的线圈A1、线圈A2、线圈A3、线圈A4共接于第一相桥臂的中点A，第二相线圈中线圈B1、线圈B2、线圈B3、线圈B4共接于第二相桥臂的中点B，第三相线圈中线圈C1、线圈C2、线圈C3、线圈C4共接于第三相桥臂的中点C，线圈A1、线圈B1、线圈C1共接形成第一连接点n1，线圈A2、线圈B2、线圈C2共接形成第二连接点n2，线圈A3、线圈B3、线圈C3共接形成第三连接点n3，线圈A4、线圈B4、线圈C4共接形成第四连接点n4，第一连接点n1和第二连接点n2形成第一中性点，第一中性点引出第一中性线。

作为一种实施方式，如图6所示，与图5的不同点在于还包括开关K4，外部的直流充放电口107的第一端连接开关K4的第二端，开关K4的第一端连接开关K1的第一端和电容C2的第一端。其中，图5中的实施方式相对于图6少了开关K4，保证安全的同时实现降成本。

作为一种实施方式，如图7和图8所示，可逆PWM整流器105包括一组M₁路桥臂，电机线圈106包括第一绕组单元161和第二绕组单元162，第一绕组单元161包括一套m₁相绕组，m₁相绕组中的每一相绕组包括n₁个线圈支路，每一相绕组的n₁个线圈支路共接形成一个相端点，m₁相绕组的相端点与M₁路桥臂中m₁路桥臂中的每路桥臂的中点一一对应连接，m₁相绕组中的每一相绕组的n₁个线圈支路中的一个线圈支路还分别与其他相绕组中的n₁个线圈支路中的一个线圈支路连接，以形成n₁个连接点，n₁个连接点形成的中性点引出至少一条中性线，其中，n₁≥1，m₁≥2，M₁≥2，且n₁，m₁，M₁均为整数；

第二绕组单元162包括一套m₂相绕组，m₂相绕组中的每一相绕组包括n₂个线圈支路，每一相绕组的n₂个线圈支路共接形成一个相端点，m₂相绕组的相端点与M₁路桥臂中m₂路桥臂的每路桥臂的中点一一对应连接，m₂相绕组中的每一相绕组的n₂个线圈支路中的一个线圈支路还分别与其他相绕组中的n₂个线圈支路中的一个线圈支路连接，以形成n₂个连接点，n₂个连接点形成的中性点引出至少一条中性线，其中，n₂≥1，m₂≥2，M₁≥m₁+m₂，且n₂，m₂，M₂均为整数；

n₁个连接点形成的中性点引出的至少一条中性线与n₂个连接点形成的中性点引出的至少一条中性线共接后与连接外部的直流充放电口107的第一端。

其中，第一绕组单元161和第二绕组单元162可以包括连接形成独立中性点的线圈支路或者形成非独立中性点的线圈支路，第一绕组单元161和第二绕组单元162之间的串联可以是两个形成独立中性点的线圈支路之间的串联、两个形成非独立中性点的线圈支路之间的串联或者形成独立中性点的线圈支路与形成非独立中性点的线圈支路之间的串联。

本实施方式的技术效果在于：通过设置第一绕组单元161和第二绕组单元162中构成的线圈支路的结构不同，使电机等效相电感不同以及电机中流过电流的不同，可以得到需求的充电功率和电感，满足充电功率的同时改善充放电性能。

作为一种举例，当m₁＝M₁＝3，n₁＝2，m₂＝M₂＝3，n₂＝2时，第一绕组单元161形成2个连接点，2个连接点共接形成第一中性点，第一中性点引出第一中性线，第二绕组单元162形成2个连接点，2个连接点共接形成第二中性点，第二中性点引出第二中性线。

作为一种实施方式，如图8所示，能量转换装置还包括第二开关112和第三开关113，可逆PWM整流器105的多相桥臂并联连接形成第一汇流端和第二汇流端，电池101的正极端连接第一电感102的第一端，第一电感102的第二端连接功率开关模块103的第三端，功率开关模块103的第一端连接第一汇流端，电池101的负极端连接第二汇流端、功率开关模块103的第二端和外部的直流充放电口107的第二端，第二开关112的第一端连接电机线圈106的第一中性线，第三开关113的第一端连接电机线圈106的第二中性线，第二开关112的第二端和第三开关113的第二端共接后连接外部的直流充放电口107的第一端。

当直流充放电口107连接直流供电设备时，直流供电设备、第二开关112、第一绕组单元161、可逆PWM整流器105、第一电容104、功率开关模块103和第一电感102与外部的电池101形成第一直流充电回路；

直流供电设备、第三开关113、第二绕组单元162、可逆PWM整流器105、第一电容104、功率开关模块103和第一电感102与外部的电池101形成第二直流充电回路；

直流供电设备、第二开关112、第三开关113、第一绕组单元161、第二绕组单元162、可逆PWM整流器105、第一电容104、功率开关模块103和第一电感102与外部的电池101形成第三直流充电回路；

能量转换装置根据外部控制信号选通第二开关112使第一直流充电回路工作，或者选通第三开关113使第二直流充电回路工作，或者选通第二开关112和第三开关113使第三直流充电回路工作。

在上述第一种充电模式下，直流供电设备为直流充电电路提供直流电源，直流供电设备、第二开关112、第一绕组单元161、可逆PWM整流器105形成第三直流充电储能回路，直流供电设备、第二开关112、第一绕组单元161、可逆PWM整流器105、第一电容104形成第三直流充电储能释放回路；第一电容104、功率开关模块103、第一电感102、外部的电池101形成第四直流充电储能回路；第一电感102、外部的电池101、可逆PWM整流器105形成第四直流充电储能释放回路；在第三直流充电储能回路工作过程中，直流供电设备通过向第三直流充电储能回路输出电能将电能存储在电机线圈106中，在第三直流充电储能释放回路工作过程中，直流供电设备与电机线圈106一同通过储能释放回路为第一电容104进行充电，将电能转移到第一电容104，实现电压的升高，在第四直流充电储能回路工作过程中，第一电容104通过向第四直流充电储能回路输出电能将电能存储在第一电感102中同时向外部的电池101进行充电，在第四直流充电储能释放回路工作过程中，第一电感102通过功率开关模块103为外部的电池101进行充电，直流充电电路的控制方式为：能量转换装置根据外部控制信号控制第三直流充电储能回路和第三直流充电储能释放回路交替工作，同时控制第四直流充电储能回路和第四直流充电储能释放回路交替工作，可以通过向可逆PWM整流器105发送PWM控制信号实现第三直流充电储能回路和第三直流充电储能释放回路交替工作，通过向功率开关模块103发送PWM控制信号实现第四直流充电储能回路和第四直流充电储能释放回路交替工作，进而实现了直流供电设备通过直流充电电路对外部的电池101进行充电的过程。

在上述第二种充电模式下，直流供电设备为直流充电电路提供直流电源，直流供电设备、第三开关113、第二绕组单元162、可逆PWM整流器105形成第五直流充电储能回路，直流供电设备、第三开关113、第二绕组单元162、可逆PWM整流器105、第一电容104形成第五直流充电储能释放回路；第一电容104、功率开关模块103、第一电感102、外部的电池101形成第六直流充电储能回路；第一电感102、外部的电池101、可逆PWM整流器105形成第六直流充电储能释放回路；在第五直流充电储能回路工作过程中，直流供电设备通过向第五直流充电储能回路输出电能将电能存储在电机线圈106中，在第五直流充电储能释放回路工作过程中，直流供电设备与电机线圈106一同通过储能释放回路为第一电容104进行充电，将电能转移到第一电容104，实现电压的升高，在第六直流充电储能回路工作过程中，第一电容104通过向第六直流充电储能回路输出电能将电能存储在第一电感102中同时向外部的电池101进行充电，在第六直流充电储能释放回路工作过程中，第一电感102通过功率开关模块103为外部的电池101进行充电，直流充电电路的控制方式为：能量转换装置根据外部控制信号控制第五直流充电储能回路和第五直流充电储能释放回路交替工作，同时控制第六直流充电储能回路和第六直流充电储能释放回路交替工作，可以通过向可逆PWM整流器105发送PWM控制信号实现第五直流充电储能回路和第五直流充电储能释放回路交替工作，通过向功率开关模块103发送PWM控制信号实现第六直流充电储能回路和第六直流充电储能释放回路交替工作，进而实现了直流供电设备通过直流充电电路对外部的电池101进行充电的过程。

在上述第三种充电模式下，直流供电设备为直流充电电路提供直流电源，直流供电设备、第二开关112、第一绕组单元161、第三开关113、第二绕组单元162、可逆PWM整流器105形成第七直流充电储能回路，直流供电设备、第二开关112、第一绕组单元161、第三开关113、第二绕组单元162、可逆PWM整流器105、第一电容104形成第七直流充电储能释放回路；第一电容104、功率开关模块103、第一电感102、外部的电池101形成第八直流充电储能回路；第一电感102、外部的电池101、可逆PWM整流器105形成第八直流充电储能释放回路；在第七直流充电储能回路工作过程中，直流供电设备通过向第七直流充电储能回路输出电能将电能存储在电机线圈106中，在第七直流充电储能释放回路工作过程中，直流供电设备与电机线圈106一同通过储能释放回路为第一电容104进行充电，将电能转移到第一电容104，实现电压的升高，在第八直流充电储能回路工作过程中，第一电容104通过向第八直流充电储能回路输出电能将电能存储在第一电感102中同时向外部的电池101进行充电，在第八直流充电储能释放回路工作过程中，第一电感102通过功率开关模块103为外部的电池101进行充电，直流充电电路的控制方式为：能量转换装置根据外部控制信号控制第七直流充电储能回路和第七直流充电储能释放回路交替工作，同时控制第八直流充电储能回路和第八直流充电储能释放回路交替工作，可以通过向可逆PWM整流器105发送PWM控制信号实现第七直流充电储能回路和第七直流充电储能释放回路交替工作，通过向功率开关模块103发送PWM控制信号实现第八直流充电储能回路和第八直流充电储能释放回路交替工作，进而实现了直流供电设备通过直流充电电路对外部的电池101进行充电的过程。

当直流充放电口107连接直流用电设备时，外部的电池101、第一电感102、功率开关模块103、第一电容104、可逆PWM整流器105、第一绕组单元161、第二开关112与直流用电设备形成第一直流放电回路；

外部的电池101、第一电感102、功率开关模块103、第一电容104、可逆PWM整流器105、第二绕组单元162、第三开关113与直流用电设备形成第二直流放电回路；

外部的电池101、第一电感102、功率开关模块103、第一电容104、可逆PWM整流器105、第一绕组单元161、第二开关112、第二绕组单元162、第三开关113与直流用电设备形成第三直流放电回路；

能量转换装置根据外部控制信号选通第二开关112使第一直流放电回路工作，或者选通第三开关使第二直流放电回路工作，或者选通第二开关112和第三开关使第三直流放电回路工作。

其中，第一绕组单元161可以是包括形成一个独立中性点的一组线圈支路，也可以是包括形成一个非独立中性点的一组线圈支路，其中，独立中性点由一个连接点构成，非独立中性点由两个或者两个以上连接点构成，同理，第二绕组单元162可以是包括形成一个独立中性点的一组线圈支路，也可以是包括形成一个非独立中性点的一组线圈支路，形成第一绕组单元161的连接点和形成第二绕组单元162的连接点为不同的连接点，即第一绕组单元161和第二绕组单元162具有不同的中性点，同时即第一绕组单元161和第二绕组单元162也可以拥有不同数量的连接点。

其中，第一绕组单元161包括相端点和至少一个中性点，第二绕组单元162包括相端点和第二中性点，第一绕组单元161和第二绕组单元162具有不同的相端点，并且第一绕组单元161和第二绕组单元162均通过相端点连接可逆PWM整流器105中的不同桥臂，第一绕组单元161通过一个中性点连接第二开关112，第二绕组单元162通过一个中性点连接第三开关，通过控制第二开关112和第三开关的导通或者关断实现形成不同的电路选择。

本实施方式的技术效果在于：在电机线圈106中的每相线圈中设置多相线圈支路，并使多相线圈中的部分线圈支路或者全部线圈支路分别构成第一绕组单元161和第二绕组单元162，需要注意的是，在选择第一绕组单元161及其所连接的桥臂、第二绕组单元162及其所连接的桥臂、第一绕组单元161和第二绕组单元162及其所连接的桥臂中的任意一者工作时，可逆PWM整流器105的多相桥臂之间可以采用同相位或者错相位控制，同相位控制是指控制多相桥臂同时导通，错相位控制是指控制多相桥臂错时导通，保持周期一致，当采用同相位控制时，电机各相绕组电流大小基本一致且同相位电机所有绕组产生的合成磁场强度基本为零，电机转子没有退磁的风险，电机没有扭矩输出，合成磁场强度基本为零，极大降低了电机铁耗，提高充放电时的效率，并且可以继续使用电机的相电流采样霍尔采样充放电时的电流；当采用错相位控制时，可以进一步增大电机充放电使用时的等效感量，电机各相绕组电流大小基本一致且各相绕组错开一定的相位，电机所有绕组产生的合成磁场强度不为零，电机内部存在高频旋转的磁场，可以继续使用电机的相电流采样霍尔采样充放电时的电流。尤其是第一绕组单元161和第二绕组单元162及其所连接的桥臂工作，优选控制方法：第一绕组单元161连接的桥臂之间采用同相位控制，第二绕组单元162接的桥臂之间采用同相位控制，同时在第一绕组单元161连接的所有桥臂和第二绕组单元162连接的所有桥臂之间采用错相位控制，效果是：电机的第一绕组单元161和电机的第二绕组单元162分别采用同相位控制，电机各相绕组电流大小基本一致且同相位电机所有绕组产生的合成磁场强度基本为零，电机转子没有退磁的风险，电机没有扭矩输出，合成磁场强度基本为零，极大降低了电机铁耗，提高充放电时的效率，由于电机的第一绕组单元161的桥臂之间采用同相位控制和电机的第二绕组单元162连接的桥臂之间采用同相位控制，绕组的等效感量比较小，但是在第一绕组单元161连接的桥臂和第二绕组单元162连接的桥臂之间采用错相位控制，可以弥补同相位电机等效感量小的缺点，采用上述控制方法即增加电机充放电时的等效感量，减小充放电纹波，又可以降低了电机铁耗提高了充放电时的效率。

其中，可逆PWM整流器105包括十二个功率开关单元，功率开关可以是晶体管、IGBT、MOS管等器件类型，两个功率开关单元构成一相桥臂，共形成六相桥臂，每相桥臂中两个功率开关单元的连接点连接电机中的一相线圈。

对于可逆PWM整流器105功率开关控制方式可以是如下任一种或几种的组合：如选择逆变器中至少一桥臂控制，灵活简单。

可逆PWM整流器105包括六相桥臂，可以采用分别控制两个三相桥臂控制方式，三相桥臂同步控制方式，同步开通、同步关断，这样电机电流开通时同时增加，关断时也同时减小，有利于电机电流在任一瞬时更趋于相等，从而电机合成磁动势更趋于为零，从而定子磁场更趋于为零，电机基本无转矩产生。当电机本身的感量不满足纹波要求时，可以采用控制器错相位控制，错开的角度＝360/电机相数，比如三相错开约120°相位控制，这样三相线圈的正负纹波相互叠加，相互抵消，从而可以使总的纹波大大降低，比如两相错开约180°相位控制，这样两相线圈的正负纹波相互叠加，相互抵消，从而可以使总的纹波大大降低。

对于功率开关模块103，功率开关模块103包括第一功率开关单元和第二功率开关单元，第一功率开关单元的第一端为功率开关模块103的第一端，第二功率开关单元的第二端为功率开关模块103的第二端，第一功率开关单元的第二端与第二功率开关单元的第一端共接并形成功率开关模块103的第三端。

本实施方式的技术效果在于：通过在功率开关模块103中设置第一功率开关单元和第二功率开关单元，控制第一功率开关单元和第二功率开关单元与外部电池101、第一电容104、可逆PWM整流器105、电机线圈106以及直流充放电口107构成直流充放电回路，实现了供电设备通过该充放电回路对电池101进行直流充电，以及外部的电池101通过该充放电回路对用电设备进行直流放电。

作为一种实施方式，当m₁＝M₁＝3，n₁＝2时，电机线圈106形成2个连接点，2个连接点分别形成第一中性点和第二中性点，第一中性点引出第一中性线，第二中性点引出第二中性线。

图9为本实施方式提供的能量转换装置的电路图，能量转换装置包括可逆PWM整流器105、电机线圈106、功率开关模块103，还包括开关K6、开关K7，电阻R、开关K8、电感L1、电容C1以及电容C3，电池101的正极连接开关K6的第一端和开关K7的第一端，开关K7的第二端连接电阻R的第一端，开关K6的第二端和电阻R的第二端连接电容C3的第一端和电感L1的第一端，电池101的负极连接开关K8的第一端，开关K8的第二端连接电容C3的第二端，功率开关模块103包括串联连接的第一功率开关单元和第二功率开关单元，第一功率开关单元的输出端和第二功率开关单元的输入端共接于电感L1的第二端，可逆PWM整流器105包括六相桥臂，第一相桥臂包括串联连接的第三功率开关单元和第四功率开关单元，第二相桥臂包括串联连接的第五功率开关单元和第六功率开关单元，第三相桥臂包括串联连接的第七功率开关单元和第八功率开关单元，第四相桥臂包括串联连接的第九功率开关单元和第十功率开关单元，第五相桥臂包括串联连接的第十一功率开关单元和第十二功率开关单元，第六相桥臂包括串联连接的第十三功率开关单元和第十四功率开关单元，第三功率开关单元的输入端、第五功率开关单元的输入端、第七功率开关单元的输入端、第九功率开关单元的输入端、第十一功率开关单元的输入端、第十三功率开关单元的输入端共接于电容C1的第一端并形成第一汇流端，第一汇流端还连接第一功率开关单元的输入端，第四功率开关单元的输出端、第六功率开关单元的输出端、第八功率开关单元的输出端、第十功率开关单元的输出端、第十二功率开关单元的输出端、第十四功率开关单元的输出端共接于电容C1的第二端并形成第二汇流端，第二汇流端还连接第二功率开关单元的输出端，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，第九功率开关单元包括第九上桥臂VT9和第九上桥二极管VD9，第十功率开关单元包括第十下桥臂VT10和第十下桥二极管VD10，第十一功率开关单元包括第十一上桥臂VT11和第十一上桥二极管VD11，第十二功率开关单元包括第十二下桥臂VT12和第十二下桥二极管VD12，第十三功率开关单元包括第十三上桥臂VT13和第十三上桥二极管VD13，第十四功率开关单元包括第十四下桥臂VT14和第十四下桥二极管VD14，第一绕组单元161包括一套三相绕组，每相绕组包括两个线圈，第一相线圈中的线圈A1、线圈A2共接于第一相桥臂的中点A，第二相线圈中线圈B1、线圈B2共接于第二相桥臂的中点B，第三相线圈中线圈C1、线圈C2共接于第三相桥臂的中点C，线圈A1、线圈B1、线圈C1共接形成第一连接点n1，线圈A2、线圈B2、线圈C2共接形成第二连接点n2，第二绕组单元162包括一套三相绕组，每相绕组包括两个线圈支路，第一相线圈中的线圈U1、线圈U2共接于第四相桥臂的中点U，第二相线圈中线圈V1、线圈V2共接于第五相桥臂的中点V，第三相线圈中线圈W1、线圈W2共接于第六相桥臂的中点W，线圈U2、线圈V2、线圈W2共接形成第四连接点n4，线圈U1、线圈V1、线圈W1共接形成第三连接点n3，第一连接点n1和第二连接点n2共接形成第一中性点并引出第一中性线，第三连接点n3和第四连接点n4共接形成第二中性点并引出第二中性线，能量转换装置还包括开关K2、开关K3、开关K5、电容C2，外部的直流充放电口107的第一端连接开关K2的第二端、开关K3的第二端和电容C2的第一端，外部的直流充放电口107的第二端连接开关K5的第二端，开关K2的第一端连接第一中性线，开关K3的第二端连接第二中性线，开关K5的第二端连接电容C2的第二端和可逆PWM整流器105的第二汇流端。

下面通过具体的电路结构对本申请实施例的技术方案进行具体说明：

如图10所示，当能量转换装置的直流充放电口107连接直流用电设备时，其实现电池101放电的过程如下：

控制开关K7、开关K8导通给电容C3进行预充，保持开关K1、开关K5断开，预充完毕后控制开关K6导通后，控制开关K7断开，接收到电池101管理器发送的目标电压范围值后，控制开关K1闭合，判断电容C2上电压采样U在发送的目标值范围内时，控制外部的电池101正式开始放电，控制开关K5闭合，对电容C3进行电压控制，否则断开所有开关，停止充放电。

如图10所示，控制可逆PWM整流器105所有功率开关单元处于关断状态，并控制功率开关模块103中的第一上桥臂VT1关断、第二下桥臂VT2导通，外部的电池101、开关K6、电感L1、第二下桥臂VT2、开关K8形成的第一直流放电储能电路开始工作，此时，外部的电池101对电感L1进行储能。

如图11所示，控制可逆PWM整流器105所有功率开关单元处于关断状态，并控制功率开关模块103中的第一上桥臂VT1关断、第八下桥臂VT8关断，外部的电池101、开关K6、电感L1、第一上桥二极管VD1、电容C1形成第一直流放电储能释放电路，此时，外部的电池101和电感L1对电容C1进行充电。

如图12所示，控制可逆PWM整流器105中的第三上桥臂VT3、第五上桥臂VT5、第七上桥臂VT7导通，第四下桥臂VT4、第六下桥臂VT6、第八下桥臂VT8关断，控制功率开关模块103中的所有功率开关单元处于关断状态，电容C1、可逆PWM整流器105(第三上桥臂VT3、第五上桥臂VT5、第七上桥臂VT7)、电机线圈106、开关K1、电感L2、直流用电设备、开关K5形成的第二直流放电储能电路开始工作，此时，电容C1对直流用电设备进行放电同时对电机线圈106和电感L2进行储能。

如图13所示，控制可逆PWM整流器105和功率开关模块103中的所有功率开关单元处于关断状态，电机线圈106、开关K1、电感L2、直流用电设备、开关K5、可逆PWM整流器105(第四下桥二极管VD4、第六下桥二极管VD6、第八下桥二极管VD8)形成的第二直流放电储能释放电路开始工作，此时，电机线圈106和电感L2对直流用电设备进行放电。

通过控制第二下桥臂VT2的导通和关断使第一直流放电储能电路和第一直流放电储能释放电路的过程交替进行使外部的电池101对电容C3进行充电，通过控制可逆PWM整流器105(第三上桥臂VT3、第五上桥臂VT5、第七上桥臂VT7)的导通和关断使第二直流放电储能电路和第二直流放电储能释放电路的过程交替进行使电容C1对直流供电设备进行放电。

当控制功率开关模块103与可逆PWM整流器105同时工作时，功率开关模块103与可逆PWM整流器105采用特定的相位控制，其实现过程如下。

如图14所示，外部的电池101通过功率开关模块103对电感L1进行储能，控制功率开关模块103中的桥臂的第一上桥臂VT1关断、第二下桥臂VT2导通，可逆PWM整流器105中的第四下桥二极管VD4、第六下桥二极管VD6、第八下桥二极管VD8，第三上桥臂VT3、第五上桥臂VT5、第七上桥臂VT7关断，外部的电池101、开关K6、电感L1、第二下桥臂VT2形成的第一直流放电储能电路开始工作，电流流向：外部电池101的正极→开关K6→电感L1→第二下桥臂VT2→开关K8→电池101负极；电机线圈106、开关K1、电感L2、直流用电设备、开关K5、可逆PWM整流器105(第四下桥二极管VD4、第六下桥二极管VD6、第八下桥二极管VD8)形成的第二直流放电储能释放电路，电流流向：电机线圈106→电机N线(中性线)→开关K1→电感L2→直流用电设备→开关K5→可逆PWM整流器105(第四下桥二极管VD4、第六下桥二极管VD6、第八下桥二极管VD8)→电机线圈106。

如图15所示，功率开关模块103的第一上桥二极管VD1导通，第二下桥臂VT2关断，控制可逆PWM整流器105中的第三上桥臂VT3、第五上桥臂VT5、第七上桥臂VT7导通，第四下桥臂VT4、第六下桥臂VT6、第八下桥臂VT8关断，外部的电池101、开关K6、电感L1、第一上桥二极管VD1、电容C1形成第一直流放电储能释放电路开始工作，电流流向：电池101正极→开关K6→电感L1→第一上桥二极管VD1→一部分电流流进直流母线电容C1流回直流母线负极；一部分从直流母线流进可逆PWM整流器105(第三上桥臂VT3、第五上桥臂VT5、第七上桥臂VT7)→电机线圈106→电机N线→开关K1→电感L2→直流用电设备→开关K5→直流母线电容C1负极以及开关K8至外部的电池101负极。

当能量转换装置设置在车辆上时，能量转换装置分别与车辆的电池101和充放电口连接，通过控制图14和图15的过程交替进行实现车放电对车充电过程，其中外部的电池101对电感L1进行储能和外部的电池101和电感L1进行储能释放将电池101电压升高到一特定值输出到直流母线侧，实现母线电压大于电池101电压；电机线圈106进行储能和电机线圈106进行储能释放再将母线电压降低到一特定值输出到充放电口到，实现直流充放电口107电压低于母线电压。通过功率开关模块103的升压控制和可逆PWM整流器105的降压控制使充放电口可以输出的电压范围较宽，实现宽电压放电，即充放电口的电压可以比电池101电压高很多也可以比电池101电压低很多。

通过使功率开关模块103和可逆PWM整流器105在同一个载波周期进行放电调节控制，采用：①在同一个载波周期内，外部的电池101同功率开关模块103对电感L1进行储能阶段，同时进行电机线圈106电感储能释放，②在载波周期内，外部的电池101和电感L1进行储能释放阶段，同时进行电机线圈106电感储能；让电感L1进行储能释放的时间段和电机线圈106电感储能的时间段在一个载波周期内最大程度的重合在一起控制，使电感L1储能释放的能量直接流入到电机线圈106电感进行储能，来达到减少母线电压和电流纹波，降低干扰的效果。由于电感L1储能释放和电机线圈106电感储能的时间段没有重合，加大的电感L1对母线补充能量和电机线圈106电感对母线索取能量，加大母线电压波动、电流波动。

本发明实施例二提供一种能量转换装置，如图16所示，包括：

第一电感102；

第一电容104；

能量存储连接端组201，其包括第一能量存储连接端和第二能量存储连接端，第一能量存储连接端连接第一电感102的第一端；

功率开关模块103，其包括第一端、第二端和第三端，功率开关模块103的第一端连接第一电容104的第一端，功率开关模块103的第二端连接第一电容104的第二端，功率开关模块103的第三端连接第一电感102的第二端；

可逆PWM整流器105，可逆PWM整流器105包括多路桥臂，多路桥臂并联形成第一汇流端和第二汇流端，第一汇流端连接第一电容104的第一端，第二汇流端连接第一电容104的第二端以及第二能量存储连接端；

电机线圈106，电机线圈106包括相端点和中性点，相端点连接多路桥臂的中点，一个相端点连接一路桥臂的中点，中性点引出中性线；

充电或放电连接端组202，其包括第一充电或放电连接端和第二充电或放电连接端，第一充电或放电连接端与中性线连接，第二充电或放电连接端与第二汇流端连接。

其中，能量存储连接端组201用于连接外部的电池101，充电或放电连接端组202用于连接外部的充电口，本实施例的具体工作方式请参照实施例一，在此不再赘述。

本申请实施例三提供一种车辆，如图18所示，电动汽车还包括上述实施例一或实施例二提供的能量转换装置。

如图17所示，电池包的加热和冷却回路包含以下回路：电机驱动系统冷却回路、电池冷却系统回路、空调系统的冷却回路。电池冷却系统回路通过换热板和空调冷却系统融合；电池冷却系统回路通过四通阀和电机驱动系统冷却回路贯通。电机驱动系统冷却回路通过三通阀的切换将散热器连接和断开。电机驱动系统冷却回路与电池冷却系统回路通过阀体切换，改变管道中冷却液流向，使电机驱动系统加热后的冷却液的流向电池冷却系统，完成热量从电机驱动系统到电池冷却的传递；电机驱动系统处于非加热模式，通过三通阀和四通阀切换，电机驱动系统冷却液走A回路，电池冷却系统的冷却液走C回路；电机处于加热模式，通过三通阀和四通阀切换，电机驱动系统冷却液走B回路，实现电机驱动系统加热后的冷却液流向电池包冷却回路来给电池加热。

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 (18)

1.一种能量转换装置，其特征在于，包括第一电感、功率开关模块、第一电容、可逆PWM整流器以及电机线圈，所述可逆PWM整流器、所述第一电容以及所述功率开关模块并联连接，所述第一电感的一端连接所述功率开关模块的一端，所述电机线圈连接所述可逆PWM整流器；

外部的直流充放电口、所述能量转换装置及外部的电池形成直流充电电路或者直流放电电路，外部的电池与所述能量转换装置中的所述第一电感、所述功率开关模块、所述第一电容、所述可逆PWM整流器和所述电机线圈形成驱动电路；其中，所述电机线圈的中性线连接所述外部的直流充放电口的一端，所述外部的直流充放电口的另一端与所述可逆PWM整流器的一端、所述第一电容的一端、所述功率开关模块的另一端以及所述外部的电池的负极端共接，所述外部的电池的正极端连接所述第一电感的另一端。

2.如权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述外部的直流充放电口连接直流供电设备时，所述直流供电设备、所述电机线圈、所述可逆PWM整流器形成第一直流充电储能回路；

所述直流供电设备、所述电机线圈、所述可逆PWM整流器、所述第一电容形成第一直流充电储能释放回路；

所述第一电容、所述功率开关模块、所述第一电感、所述外部的电池形成第二直流充电储能回路；

所述第一电感、所述外部的电池、所述功率开关模块形成第二直流充电储能释放回路；

所述能量转换装置根据外部控制信号控制所述第一直流充电储能回路和所述第一直流充电储能释放回路交替工作，同时控制所述第二直流充电储能回路和所述第二直流充电储能释放回路交替工作。

3.如权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述外部的直流充放电口连接直流用电设备时，所述外部的电池、所述第一电感、所述功率开关模块形成第一直流放电储能回路；

所述外部的电池、所述第一电感、所述功率开关模块、所述第一电容形成第一直流放电储能释放回路；

所述第一电容、所述可逆PWM整流器、所述电机线圈、所述直流用电设备形成第二直流放电储能回路；

所述电机线圈、所述直流用电设备、所述可逆PWM整流器形成第二直流放电储能释放回路；

所述能量转换装置根据外部控制信号控制所述第一直流放电储能回路和所述第一直流放电储能释放回路交替工作，同时控制所述第二直流放电储能回路和所述第二直流放电储能释放回路交替工作。

4.如权利要求3所述的能量转换装置，其特征在于，所述第一直流放电储能回路和所述第二直流放电储能释放回路同时工作形成第一组直流放电回路；

所述第一直流放电储能释放回路和所述第二直流放电储能回路同时工作形成第二组直流放电回路；

所述能量转换装置根据外部控制信号控制所述第一组放电电路和所述第二组放电电路交替工作。

5.如权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述外部的电池、所述第一电感、所述功率开关模块形成第一直流放电储能回路；

所述外部的电池、所述第一电感、所述功率开关模块、所述第一电容形成第一直流放电储能释放回路；

所述第一电容、所述可逆PWM整流器、所述电机线圈形成电机加热电路；

所述能量转换装置根据外部控制信号控制所述第一直流放电储能回路和所述第一直流放电储能释放回路工作时，将所述外部的电池的能量转移到所述第一电容，再控制所述电机加热电路工作使所述第一电容向所述电机线圈输出电流使所述电机线圈产热。

6.如权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述可逆PWM整流器包括一组M₁路桥臂，所述电机线圈包括至少一套m₁相绕组，所述m₁相绕组中的每一相绕组包括n₁个线圈支路，每一相绕组的n₁个线圈支路共接形成一个相端点，所述m₁相绕组的相端点与所述M₁路桥臂中每路桥臂的中点一一对应连接，所述m₁相绕组中的每一相绕组的n₁个线圈支路中的一个线圈支路还分别与其他相绕组中的n₁个线圈支路中的一个线圈支路连接，以形成n₁个连接点，所述n₁个连接点形成T₁个中性点，所述T₁个中性点中的至少一个中性点引出第一中性线，所述第一中性线连接所述外部的直流充放电口的第一端，其中，n₁≥1，m₁≥2，M₁≥2，m₁＝M₁，n₁≥T₁≥1且n₁，T₁，m₁，M₁均为整数。

7.如权利要求6所述的能量转换装置，其特征在于，所述电机线圈包括一套m₁相绕组，当m₁＝M₁＝3，n₁＝1时，所述电机线圈形成1个连接点，所述1个连接点形成第一中性点，所述第一中性点引出第一中性线；

或者，当m₁＝M₁＝3，n₁＝2时，所述电机线圈形成2个连接点，所述2个连接点共接形成1个中性点，所述1个中性点引出第一中性线；

或者，当m₁＝M₁＝3，n₁＝4时，所述电机线圈形成4个连接点，所述4个连接点中的2个连接点共接形成1个中性点，所述1个中性点引出第一中性线。

8.如权利要求6所述的能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置还包括第一开关，所述可逆PWM整流器的多相桥臂并联连接形成第一汇流端和第二汇流端，所述电池的正极端连接所述第一电感的第一端，所述第一电感的第二端连接所述功率开关模块的第三端，所述功率开关模块的第一端连接所述第一汇流端，所述电池的负极端连接所述第二汇流端、所述功率开关模块的第二端和所述外部的直流充放电口的第二端，所述第一开关的第一端连接所述电机线圈的中性线，所述第一开关的第二端连接所述外部的直流充放电口的第一端。

9.如权利要求8所述的能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置还包括第二电感，所述第一开关的第二端连接所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端连接所述外部的直流充放电口的第一端。

10.如权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述可逆PWM整流器包括一组M₁路桥臂，所述电机线圈包括第一绕组单元和第二绕组单元，所述第一绕组单元包括一套m₁相绕组，所述m₁相绕组中的每一相绕组包括n₁个线圈支路，每一相绕组的n₁个线圈支路共接形成一个相端点，所述m₁相绕组的相端点与所述M₁路桥臂中m₁路桥臂中的每路桥臂的中点一一对应连接，所述m₁相绕组中的每一相绕组的n₁个线圈支路中的一个线圈支路还分别与其他相绕组中的n₁个线圈支路中的一个线圈支路连接，以形成n₁个连接点，所述n₁个连接点形成的中性点引出至少一条中性线，其中，n₁≥1，m₁≥2，M₁≥2，且n₁，m₁，M₁均为整数；

所述第二绕组单元包括一套m₂相绕组，所述m₂相绕组中的每一相绕组包括n₂个线圈支路，每一相绕组的n₂个线圈支路共接形成一个相端点，所述m₂相绕组的相端点与所述M₁路桥臂中m₂路桥臂的每路桥臂的中点一一对应连接，所述m₂相绕组中的每一相绕组的n₂个线圈支路中的一个线圈支路还分别与其他相绕组中的n₂个线圈支路中的一个线圈支路连接，以形成n₂个连接点，所述n₂个连接点形成的中性点引出至少一条中性线，其中，n₂≥1，m₂≥2，M₁≥m₁+m₂，且n₂，m₂，M₂均为整数；

所述n₁个连接点形成的中性点引出的至少一条中性线与所述n₂个连接点形成的中性点引出的至少一条中性线共接后与连接所述外部的直流充放电口的第一端。

11.如权利要求10所述的能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置还包括第二开关和第三开关，所述可逆PWM整流器的多相桥臂并联连接形成第一汇流端和第二汇流端，所述电池的正极端连接所述第一电感的第一端，所述第一电感的第二端连接所述功率开关模块的第三端，所述功率开关模块的第一端连接所述第一汇流端，所述电池的负极端连接所述第二汇流端、所述功率开关模块的第二端和所述外部的直流充放电口的第二端，所述第二开关的第一端连接所述电机线圈的第一中性线，所述第三开关的第一端连接所述电机线圈的第二中性线，所述第二开关的第二端和所述第三开关的第二端共接后连接所述外部的直流充放电口的第一端；

当所述直流充放电口连接直流供电设备时，所述直流供电设备、所述第二开关、所述第一绕组单元、所述可逆PWM整流器、所述第一电容、所述功率开关模块和所述第一电感与外部的电池形成第一直流充电回路；

所述直流供电设备、所述第三开关、所述第二绕组单元、所述可逆PWM整流器、所述第一电容、所述功率开关模块和所述第一电感与外部的电池形成第二直流充电回路；

所述直流供电设备、所述第二开关、所述第三开关、所述第一绕组单元、所述第二绕组单元、所述可逆PWM整流器、所述第一电容、所述功率开关模块和所述第一电感与外部的电池形成第三直流充电回路；

所述能量转换装置根据外部控制信号选通所述第二开关使所述第一直流充电回路工作，或者选通所述第三开关使所述第二直流充电回路工作，或者选通所述第二开关和第三开关使所述第三直流充电回路工作；

当所述直流充放电口连接直流用电设备时，所述外部的电池、所述第一电感、所述功率开关模块、所述第一电容、所述可逆PWM整流器、所述第一绕组单元、所述第二开关与所述直流用电设备形成第一直流放电回路；

所述外部的电池、所述第一电感、所述功率开关模块、所述第一电容、所述可逆PWM整流器、所述第二绕组单元、所述第三开关与所述直流用电设备形成第二直流放电回路；

所述外部的电池、所述第一电感、所述功率开关模块、所述第一电容、所述可逆PWM整流器、所述第一绕组单元、所述第二开关、所述第二绕组单元、所述第三开关与所述直流用电设备形成第三直流放电回路；

所述能量转换装置根据外部控制信号选通所述第二开关使所述第一直流放电回路工作，或者选通所述第三开关使所述第二直流放电回路工作，或者选通所述第二开关和第三开关使所述第三直流放电回路工作。

12.如权利要求11所述的能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置还包括第二电感，所述第二开关的第二端和所述第三开关的第二端共接后连接所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端连接所述外部的直流充放电口的第一端。

13.如权利要求9或者12所述的能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置还包括第一开关模块，所述第一开关模块的第一端连接所述第二电感的第二端，所述第二汇流端连接所述第一开关模块的第二端，所述第一开关模块的第三端和第四端分别连接所述外部的直流充放电口的第一端和第二端。

14.如权利要求13所述的能量转换装置，其特征在于，所述第一开关模块包括第四开关、第五开关和第二电容，所述第四开关的第一端与所述第二电容的第一端共接并构成所述第一开关模块的第一端，所述第二电容的第二端与所述第五开关的第一端共接并构成所述第一开关模块的第二端，所述第四开关的第二端为所述第一开关模块的第三端，所述第五开关的第二端为所述第一开关模块的第四端；

或者，所述第一开关模块包括第五开关和第二电容，所述第二电容的第一端为所述第一开关模块的第一端和第三端，所述第五开关的第二端与所述第二电容的第一端共接并构成所述第一开关模块的第二端，所述第五开关的第二端为所述开关模块的第四端。

15.如权利要求11所述的能量转换装置，其特征在于，所述功率开关模块包括第一功率开关单元和第二功率开关单元，所述第一功率开关单元的输入端为所述功率开关模块的第一端，所述第二功率开关单元的输出端为所述功率开关模块的第二端，所述第一功率开关单元的输出端与所述第二功率开关单元的输入端共接并形成所述功率开关模块的第三端。

16.如权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置还包括控制器，所述控制器分别与所述功率开关模块以及所述可逆PWM整流器连接，并向所述功率开关模块、所述可逆PWM整流器以及所述开关模块输出控制信号。

17.一种能量转换装置，其特征在于，包括：

第一电感；

第一电容；

能量存储连接端组，其包括第一能量存储连接端和第二能量存储连接端，所述第一能量存储连接端连接所述第一电感的第一端；

功率开关模块，其包括第一端、第二端和第三端，所述功率开关模块的第一端连接所述第一电容的第一端，所述功率开关模块的第二端连接所述第一电容的第二端，所述功率开关模块的第三端连接所述第一电感的第二端；

可逆PWM整流器，可逆PWM整流器包括多路桥臂，多路桥臂并联形成第一汇流端和第二汇流端，所述第一汇流端连接所述第一电容的第一端，所述第二汇流端连接所述第一电容的第二端以及第二能量存储连接端；

电机线圈，所述电机线圈包括相端点和中性点，所述相端点连接所述多路桥臂的中点，一个相端点连接一路桥臂的中点，所述中性点引出中性线；

充电或放电连接端组，其包括第一充电或放电连接端和第二充电或放电连接端，所述第一充电或放电连接端与所述中性线连接，所述第二充电或放电连接端与所述第二汇流端连接。

18.一种车辆，其特征在于，所述车辆还包括权利要求1至17任意一项所述的能量转换装置。

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