CN211335617U - 车辆及其能量转换装置与动力系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于电子技术领域，尤其涉及一种车辆及其能量转换装置与动力系统。在本申请中，通过采用包括能量转换装置的动力系统，使得将该动力系统应用于包括外部充电口和外部电池的交通工具上时，在原来多个模块各自使用单独器件的基础上，该能量转换装置通过共用电机线圈和桥臂变换器，并通过开关控制分时实现电机驱动、三相可控整流充电的功能，使得器件的复用率高，并易于将部分器件和箱体复用，通过高集成以减少核心器件、高成本器件、大体积器件的占用空间，可以降低成本、减小体积、降低总承重。

Description

车辆及其能量转换装置与动力系统

技术领域

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及车辆及其能量转换装置与动力系统。

背景技术

在电动汽车这一领域，电机、电控模块、减速器、升压直流电源DC作为电动汽车的重要组成部分，大部分新能源车型都配有这几种模块，但是这几种模块在整车上的集成方法各有不同，现有的集成方法有两种：

一种是将几个模块分别开发，然后在整车上用线束、支架等连接起来；另一种是将这几个模块中的其中两个模块集成，例如将电机与减速器二合一，将电控模块与升压直流电源DC物理集成的二合一等。

但是目前这种集成方式受控于集成电路的连接关系，只能多个模块分开设计和安装，或者其中的两个或者三个集成，集成后器件的复用率低，其成本较高，占用整车空间仍然较大。

实用新型内容

本申请实施例提供车辆及其能量转换装置与动力系统，以解决现有技术中进行能量转换时需要新增器件导致汽车器件集成度低、占用空间大以及成本高的技术问题。

申请是这样实现的，一种能量转换装置，所述能量转换装置包括桥臂变换器、电机线圈、第一开关组件和第二开关组件，所述桥臂变换器分别与所述外部电池和所述电机线圈连接，所述电机线圈的每一相的星点通过所述第一开关组件并接形成中性点，所述第二开关组件分别连接所述电机线圈和所述外部充电口；

所述外部电池、所述桥臂变换器、所述电机线圈、所述第一开关组件形成驱动电机的驱动电路；

所述外部充电口、所述第二开关组件、所述电机线圈、所述桥臂变换器形成对所述外部电池充电的充电电路。

本申请的另一目的在于提供一种动力系统，包括上述的能量转换装置和控制模块，其中，所述能量转换装置包括：

电机驱动模块，包括桥臂变换器；

电机，包括电机线圈；

开关模块，包括第一开关组件和第二开关组件，所述桥臂变换器分别与所述外部电池和所述电机线圈连接，所述电机线圈的每一相的星点通过所述第一开关组件并接，所述第二开关组件分别连接所述电机线圈和所述外部充电口；

所述控制模块用于控制所述外部电池、所述桥臂变换器、所述电机线圈、所述第一开关组件形成的驱动电路，还用于控制所述外部充电口、所述第二开关组件、所述电机线圈、所述桥臂变换器和所述外部电池形成的充电电路。

根据本申请的另一方面提供的一种能量转换装置，该能量转换装置包括能量存储连接端组、桥臂变换器、电机线圈、第一开关组件、第二开关组件及充电连接端组，该桥臂变换器分别与该能量存储连接端组和该电机线圈连接，该电机线圈的每一相的星点通过该第一开关组件并接形成中性点，该第二开关组件分别连接该电机线圈和该充电连接端组；

该能量存储连接端组、该桥臂变换器、该电机线圈、该第一开关组件形成驱动电机的驱动电路；

该充电连接端组、该第二开关组件、该电机线圈、该桥臂变换器、能量存储连接端组形成充电电路。

根据本申请的又一方面提供的一种动力系统，包括上述的能量转换装置和控制模块，其中，该能量转换装置包括：

电机驱动模块，包括能量存储连接端组和桥臂变换器；

电机，包括电机线圈；

开关模块，包括第一开关组件、第二开关组件和充电连接，所述桥臂变换器分别与所述能量存储连接端组和所述电机线圈连接，所述电机线圈的每一相的星点通过所述第一开关组件并接，所述第二开关组件分别连接所述电机线圈和所述充电连接端组；

该控制模块用于控制该能量存储连接端组、该桥臂变换器、该电机线圈、该第一开关组件形成的驱动电路，还用于控制该充电连接端组、该第二开关组件、该电机线圈、该桥臂变换器和该能量存储连接端组形成的充电电路。

本申请的还一目的在于提供一种汽车，所述汽车包括上述的两种动力系统中的任一动力系统。

本申请通过提供车辆及其能量转换装置与动力系统，通过采用包括桥臂变换器、电机线圈、第一开关组件和第二开关组件的能量转换装置，使得该能量转换装置在应用于包括外部充电口和外部电池的交通工具上时，可以分时实现驱动、三相可控整流充电的功能，通过第一开关组件和第二开关组件的通断配合，使得能量转换装置工作于驱动、充电模式时均使用同一电机线圈和桥臂变换器，实现电机线圈和桥臂变换器的复用，并以提高能量转换装置中器件的复用率，同时，该动力系统通过选用该能量转换装置将电机线圈和桥臂变换器复用，通过高集成以减少核心器件、高成本器件、大体积器件的占用空间，可以降低成本、减小体积、降低总承重。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的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是本申请一实施例提供的能量转换装置的模块结构示意图；

图2是本申请另一实施例提供的能量转换装置的模块结构示意图；

图3是本申请一实施例提供的能量转换装置的电路结构示意图；

图4是本申请另一实施例提供的能量转换装置的电路结构示意图；

图5是本申请一实施例的桥臂变换器的电路结构示意图；

图6是本申请一个实施例的动力系统的模块结构示意图；

图7是本申请另一实施例的动力系统的模块结构示意图；

图8是本申请又一实施例的动力系统的模块结构示意图；

图9是本申请另一实施例提供的能量转换装置的电路结构示意图；

图10是本申请另一实施例提供的能量转换装置的电路结构示意图。

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。

以下结合具体附图对本申请的实现进行详细的描述：

实施例一

图1示出了本申请一实施例提供的能量转换装置的模块结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本申请实施例所提供的能量转换装置，该所述能量转换装置100包括桥臂变换器20、电机线圈30、第一开关组41件和第二开关组件 42，所述桥臂变换器20分别与所述外部电池10和所述电机线圈30连接，所述电机线圈30的每一相的星点通过所述第一开关组件41并接形成中性点，所述第二开关组件42分别连接所述电机线圈30和所述外部充电口50；

所述外部电池10、所述桥臂变换器20、所述电机线圈30、所述第一开关组件41形成驱动电机的驱动电路；

所述外部充电口50、所述第二开关组件42、所述电机线圈30、所述桥臂变换器20形成对所述外部电池10充电的充电电路。

其中，桥臂变换器20包括多相桥臂，多相桥臂并联连接形成第一汇流端和第二汇流端，桥臂变换器20与外部电池10的连接关系的一种方式可以是通过第一汇流端和第二汇流端分别与外部电池10正负极的连接；每相桥臂包括串联连接的两个功率开关，功率开关可以为IGBT等双向导通器件，桥臂变换器20与电机线圈30之间的连接关系可以是每相桥臂的中点连接电机线圈 30中的一相线圈，每相桥臂的中点是指位于每相桥臂中两个功率开关之间的点；桥臂变换器20的功能为当输入电流时根据外部控制信号使每相桥臂中的两个功率开关交替导通以及多相桥臂同时工作或者依次按照时序进行工作控制输出电流相位的变化，进而实现能量转换装置的驱动放电功能和充电功能。

其中，电机线圈30包括多相线圈，每相线圈的第一端连接桥臂变换器，每相线圈的第二端形成星点，星点是指从该点出发的引出线可以与其他星点出发的引出线共接在一点，电机线圈30的每一相的星点连接第一开关组41，当第一开关组件41根据外部控制信号闭合时，电机线圈30的每一相的星点并接形成中性点，中性点是指每相线圈的第二端共接所形成的点，设置中性点的目的是使电机的每相线圈连接在一起，可以使电机线圈形成可以进行输入电流和输出电流的模块，即可以从电机线圈的至少一端输入电流，从电机线圈的至少一端输出电流。

其中，第一开关组件41中开关的个数与所述电机线圈30的相数相同，第一开关组件41中每个开关的一端与对应一相线圈的星点连接，第一开关组件41中每个开关的另一端并接，用于当第一开关组件41中所有开关均闭合时，每相电机线圈的星点均连接在一起形成中性点，使电机线圈形成可以进行输入电流和输出电流的模块。其中，第二开关组件42中开关的个数与所述电机线圈30的相数相同，第二开关组件42中每个开关的一端与对应一相线圈的星点连接，另一端连接所述外部充电口50，用于当第一开关组件41中的开关均断开、第二开关组件42中的开关均闭合时，连通所述外部充电口与所述电机线圈之间的电流通路。

所述外部充电口50为交流外部充电口，用于输入交流电，第二开关组件 42用于根据外部控制信号连通所述电机线圈30和所述外部充电口50。

需要说明的是，该能量转换装置在具体工作时，可以分时工作于驱动模式、充电模式。当所述能量转换装置工作于驱动模式时，所述第一开关组件 41将电机线圈30的星点连接在一起形成中性点，使得所述外部电池10、所述桥臂变换器20、所述电机线圈30、所述第一开关组件41形成驱动电机的驱动电路；当所述能量转换装置工作于充电模式时，所述第一开关组件41断开，所述第二开关组件42闭合，所述第二开关组件42导通所述电机线圈30与所述外部充电口50之间的电流通路，使得所述外部充电口50、所述第二开关组件42、所述电机线圈30、所述桥臂变换器20形成对所述外部电池10充电的充电电路。

其中，所述桥臂变换器20根据外部控制信号来实现充电功能和驱动功能，后续将对该能量转换装置的各种工作模式进行详细说明，此处不再赘述。

在本实施例中，桥臂变换器20可实现双向换流，当能量转换装置工作于驱动模式，该桥臂变换器20作为三相逆变功能，实现电机控制器所起的作用。当电能量转换装置工作于充电模式时，桥臂变换器20起到整流和功率校正的功能。

本实施例中，在原来多个模块各自使用单独器件的基础上，该能量转换装置通过在充电模式以及驱动的工作模式中共用电机线圈30和桥臂变换器 20，并通过开关控制可以同时实现驱动、三相可控整流充电、三相逆变大功率对外电的功能，该动力系统通过将部分器件复用，通过高集成以减少核心器件、高成本器件、大体积器件的占用空间，可以降低成本、减小体积、降低总承重。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图2所示，所述第一开关组件 41中开关的数量、所述第二开关组件42中开关的数量均与所述电机线圈30 的相数相同，所述第一开关组件41中每个开关的第一端分别连接每相线圈的星点，所述第一开关组件41中所有开关的第二端并接，所述第二开关组件42 中每个开关的第一端分别连接每相线圈的星点，所述第二开关组件42中每个开关的第二端均连接所述外部充电口50。

以三相电机线圈为例进行说明，则第一开关组件41中开关的数量及第二开关组件42中开关的数量均为3，所述第一开关组件41中三个开关的第一端分别连接每相线圈的星点，所述第一开关组件41中三个开关的第二端并接，所述第二开关组件42中三个开关的第一端分别连接每相线圈的星点，所述第二开关组件42中三个开关的第二端均连接所述外部充电口50。

在本实施例中，通过采用第一开关组件41中的开关控制驱动电机的每个电机线圈30的星点并接成中性点，第一开关组件41中的所有开关闭合使得所述外部电池10、所述桥臂变换器20、所述电机M的每一相线圈、所述第一开关组件41形成驱动电机的驱动电路，并通过第二开关组件42中的每个开关控制电机线圈30的每一相线圈与外部充电口50之间的电流通路，使得所述外部充电口50、所述第二开关组件42、所述电机线圈30、所述桥臂变换器 20形成对所述外部电池10充电的充电电路，在驱动电路和充电电路中均复用的桥臂变换器和电机，不需要增加额外的变压模块，仅需要增加两组开关组件即可以实现驱动功能和充电功能，使得电路集成度高的同时电路结构也简单，从而降低了电路成本。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图2所示，所述第一开关组件 41包括第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3，所述第二开关组件42包括第四开关K4、第五开关K5和第六开关K6，所述电机线圈30为三相线圈，所述第一开关K1的第一端与所述第四开关K4的第一端并接后连接所述电机线圈30中第一相线圈的星点，所述第二开关K2的第一端与所述第五开关K5 的第一端并接后连接所述电机线圈30中第二相线圈L2的星点，所述第三开关K3的第一端与所述第六开关K6的第一端并接后连接所述电机线圈30中第三相线圈L3的星点，所述第一开关K1的第二端、第二开关K2的第二端和第三开关K3的第二端并接，所述第四开关K4的第二端、所述第五开关 K5的第二端及所述第六开关K6的第二端均连接所述外部充电口50；

所述能量转换装置工作于驱动模式时，所述第一开关K1、所述第二开关 K2和所述第三开关K3均闭合，所述电机线圈30的每一相的星点连接形成所述中性点；

所述能量转换装置工作于充电模式时，所述第一开关K1、所述第二开关 K2及所述第三开关K3均断开，所述第四开关K4、所述第五开关K5及所述第六开关K6均闭合，通过所述第四开关K4、所述第五开关K5及所述第六开关K6导通所述电机线圈30与所述外部充电口50之间的电流通路。

本实施例通过在第一开关组件41中设置第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3，在第二开关组件中设置第四开关K4、第五开关K5及第六开关 K6，进一步提供了第一开关组件41与电机线圈30的连接关系、第二开关组件42与电机线圈30和外部充电口50的连接关系，给出了通过开关控制所述能量转换装置实现电机驱动功能和充电功能的具体结构，通过第一开关组件 41及第二开关组件42的通断配合，使得该量转换装置分别工作于充电模式和驱动模式时，电机线圈和桥臂变换器可以复用，一方面降低电路实现的成本，另一方面还可以减少电路体积。

进一步地，作为本申请一种实施方式，所述第一开关K1、所述第二开关 K2、所述第三开关K3、所述第四开关K4、所述第五开关K5及所述第六开关 K6均为电磁继电器类型的开关。

基于本电路的功能实现原理，需要对所述第一开关K1、所述第二开关 K2及所述第三开关K3同时闭合或同时断开，并需要对第四开关K4、所述第五开关K5及所述第六开关K6同时闭合或同时断开操作，将这六个开关均选用电磁继电器类型的开关使得对所述第一开关K1、所述第二开关K2及所述第三开关K3通电或断电时，可以自动控制这三个开关的通断状态，同理，需要控制所述第四开关K4、所述第五开关K5及所述第六开关K6的通断状态时，只需要控制这三个开关的通电情况，本实施例使得所述第一开关组件41 及第二开关组件42更便于控制，便于本申请能量转换装置的电路实施。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图3所示，所述能量转换装置还包括滤波模块60，所述滤波模块60设在所述第二开关组件42与所述外部充电口50之间。

其中，如图4所示，所述滤波模块60包括第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3，所述第一电容C1的两端分别连接第一结点和第二结点，所述第二电容C2的两端分别连接所述第二结点和第三结点，所述第三电容C3的两端分别连接所述第一结点和所述第三结点，所述第一结点为所述第四开关 K4与所述外部充电口50之间连接线上的结点，所述第二结点为所述第五开关K5与所述外部充电口50之间连接线上的结点，所述第三结点为所述第六开关K6与所述外部充电口50之间连接线上的结点。

本实施例通过提供滤波模块60，并提供滤波模块60具体包含的元件及与第二开关组件42及外部充电口50的连接关系，使得在通过外部充电口50对外部电池10进行充电时，该滤波模块60不仅能够保证能量转换装置的正常充电功能，还可保障其他杂波不会对充电过程进行干扰。

如图5所示，所述桥臂变换器20为三相桥臂变换器，所述电机线圈30 为三相线圈，所述三相桥臂变换器20的第一相桥臂连接所述三相线圈中第一相线圈的端点，所述三相桥臂变换器20的第二相桥臂连接所述三相线圈中第二相线圈L2的端点，所述三相桥臂变换器20的第三相桥臂连接所述三相线圈中第三相线圈L3的端点；

所述能量转换装置工作于驱动模式时，所述第一开关组件41控制所述第一相线圈的星点、所述第二相线圈L2的星点及所述第三相线圈L3的星点连接在一起以形成所述中性点；

所述能量转换装置工作于充电模式时，所述第一开关组件41断开，所述第二开关组件42导通所述第一相线圈、所述第二相线圈L2及所述第三相线圈L3与所述外部充电口50之间的电流通路。

其中，所述桥臂变换器包括六个功率开关，分别是第一功率开关T1、第二功率开关T2、第三功率开关T3、第四功率开关T4、第五功率开关T5和第六功率开关T6。其中，所述第一功率开关T1、第二功率开关T2串联形成第一相桥臂，第三功率开关T3与第四功率开关T4串联形成第二相桥臂，第五功率开关T5和第六功率开关T6串联形成第三相桥臂，所述第一相桥臂、第二相桥臂及所述第三相桥臂并联形成所述桥臂变换器，并联后形成的两端分别为第一汇流端和第二汇流端，所述第一汇流端和第二汇流端分别与外部电池10正负极的连接。

电机驱动时，第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3同时闭合，电机星点连在一起形成中性点，实现电机驱动功能；当用来三相充电时，第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3同时断开，第四开关K4、第五开关K5 和第六开关K6同时闭合，接上充电枪接口，通过软件实现充电功能，所述桥臂变换器的开关时序为：第一功率开关T1、第四功率开关T4、第六功率开关 T6→第三功率开关T3、第二功率开关T2、第六功率开关T6→第五功率开关 T5、第二功率开关T2、第六功率开关T6。

本实施例通过结合电机线圈30及三相六桥的桥臂变换器20的特点，提供了三相电机线圈30与三相六桥的桥臂变换器20及第一开关组件41和第二开关组件42之间的连接关系，进一步给出了通过开关控制所述能量转换装置实现电机驱动功能和充电功能的可行性。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图5所示，所述能量转换装置还包括第四电容C4，所述第四电容C4与所述三相桥臂变换器20并联。

所述能量转换装置工作于充电模式时，所述第四电容C4在对外部电池 10的充电过程中，除了对桥臂变换器20输出的电压进行滤波外，并可根据桥臂变换器20输出的电压进行储能，以完成外部电池10的充电。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图5所示，所述的能量转换装置还包括电流采样单元80，所述电流采样单元80分别连接所述桥臂变换器 20和所述电机线圈30。

其中，所述电流采样单元80包括第一电流传感器A、第二电流传感器B 和第三电流传感器C，所述电机线圈30为三相线圈，所述第一电流传感器A 设在所述三相线圈中第一相线圈与所述桥臂变换器20之间，所述第二电流传感器B设在所述三相线圈中第二相线圈L2与所述桥臂变换器20之间，所述第三电流传感器C设在所述三相线圈中第三相线圈L3与所述桥臂变换器20 之间。所述电流采样单元80在驱动和充电过程中共用。

在电机中电流传感器的主要作用是测量电路电流的变化情况，电流的大小将能非常直接反映出电机的运转状况，避免不良工作状态的产生。此外，电流的测量还能用于计算电机的输出功率，以便更好调节管理电机工作状态。电机堵塞是非常严重的机械事故，很有可能会因此而造成电路电流骤升，使得电机中线圈迅速发热而烧毁。电流传感器能够通过对电流的测量，及时在电机发生堵塞时切断供电电源，有效保护电机安全。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图5所示，所述能量转换装置还包括第三开关组件70，所述第三开关组件70分别连接所述外部电池10和所述桥臂变换器20。

其中，所述第三开关组件70包括第七开关K7、第八开关K8及泄放电阻R1，所述第八开关K8的一端与所述第七开关K7的一端并接后连接所述外部电池，所述第八开关K8的另一端连接所述泄放电阻R1的一端，所述泄放电阻R1的另一端与所述第七开关K7并接后连接所述桥臂变换器。

本实施例通过提供第三开关组件70，其中，第八开关K8与所述泄放电阻R1组成预充电模块，以在能量转换装置工作时，对第七开关K7进行预充电，以防止第七开关K7发生故障，进而降低了能量转换装置的故障率。

下面结合图5对本实用新型的工作过程进行具体说明：

当所述能量转换装置工作于驱动模式(或者说是外部电池放电模式时)，先闭合第八开关K8，闭合一段时间之后再闭合第七开关K7，再断开所述第八开关K8，所述第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3同时闭合，电机星点连在一起形成中性点，并通过外部控制信号控制所述桥臂变换器20的开关时序为第一功率开关T1、第四功率开关T4、第六功率开关T6→第三功率开关T3、第二功率开关T2、第六功率开关T6→第五功率开关T5、第二功率开关T2、第四功率开关T4，滤波模块60及外部充电口50被开路，所述能量转换装置实现电机驱动功能。

所述能量转换装置工作于充电模式时，所述第七开关K7常闭，所述第八开关K8断开，所述第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3同时断开，所述第四开关K4、所述第五开关K5及所述第六开关K6同时闭合，并通过外部控制信号控制所述桥臂变换器20的开关时序为第二功率开关T2、第三功率开关T3、第五功率开关T5→第四功率开关T4、第一功率开关T1、第五功率开关T5→第六功率开关T6、第一功率开关T1、第三功率开关T3，所述外部充电口50、所述滤波模块60、所述第二开关组件42、所述电机线圈30、所述电流采样单元80、所述桥臂变换器20、所述第三开关组件70、所述外部电池10形成充电回路，能量转换装置实现充电功能。

实施例二

根据本申请的另一实施例提供了一种动力系统，图6是本申请一个实施例的动力系统的模块结构示意图，如图6所示，所述动力系统包括上述实施例一中的能量转换装置和控制模块71，其中，所述能量转换装置包括：

电机驱动模块，包括桥臂变换器20；

电机，包括电机线圈30；

开关模块，包括第一开关组件41和第二开关组件42，桥臂变换器20分别与外部电池10和电机线圈30连接，电机线圈30的每一相的星点通过第一开关组件41并接，第二开关组件42分别连接电机线圈30和外部充电口50；

控制模块71用于控制外部电池10、桥臂变换器20、电机线圈30、第一开关组件41形成的驱动电路，还用于控制外部充电口50、第二开关组件42、电机线圈30、桥臂变换器20和外部电池10形成的充电电路。

需要说明的是，该动力系统在具体工作时，可以分时工作于驱动模式和充电模式。当所述动力系统工作于驱动模式时，控制模块71控制所述第一开关组件41将电机线圈30的星点连接在一起形成中性点，使得所述外部电池 10、所述桥臂变换器20、所述电机线圈30、所述第一开关组件41形成驱动电机M的驱动电路；当所述动力系统工作于充电模式时，所述控制模块71 控制所述第一开关组件41断开，并控制所述第二开关组件42闭合，所述第二开关组件42导通所述电机线圈30与所述外部充电口50之间的电流通路，使得所述外部充电口50、所述第二开关组件42、所述电机线圈30、所述桥臂变换器20形成对所述外部电池10充电的充电电路。

其中，所述桥臂变换器20通过软件来实现充电功能功能，后续将对该动力系统的各种工作模式进行详细说明，此处不再赘述。

在本实施例中，桥臂变换器20可实现双向换流，当动力系统工作于驱动模式，该桥臂变换器20作为三相逆变功能，实现电机控制器所起的作用。当动力系统工作于充电模式时，桥臂变换器20起到整流和功率校正的功能。

本实施例中，在原来多个模块各自使用单独器件的基础上，该动力系统通过在充电模式以及驱动的工作模式中共用电机线圈30和桥臂变换器20，并通过开关控制可以同时实现驱动、三相可控整流充电的功能，该动力系统通过将部分器件和箱体复用，通过高集成以减少核心器件、高成本器件、大体积器件的占用空间，可以降低成本、减小体积、降低总承重。

进一步地，作为本申请一种实施方式，所述桥臂变换器20为三相桥臂变换器，所述三相桥臂变换器分别与所述外部电池10和所述电机线圈30连接，所述三相桥臂变换器、所述第一开关组件41及所述第二开关组件42均集成在第一箱体中。

在本实施例中，将三相桥臂变换器、所述第一开关组件41及所述第二开关组件42均集成在一体箱体中，可使得动力系统的整体结构更加紧凑，进而缩小了动力系统的体积，从而减小了应用该动力系统的车辆的空间。

具体地，所述电机线圈30为三相线圈，所述三相桥臂变换器的第一相桥臂连接所述三相线圈中第一相线圈L1的端点，所述三相桥臂变换器的第二相桥臂连接所述三相线圈中第二相线圈L2的端点，所述三相桥臂变换器的第三相桥臂连接所述三相线圈中第三相线圈L3的端点；

所述动力系统工作于驱动模式时，所述第一开关组件41控制所述第一相线圈L1的星点、所述第二相线圈L2的星点及所述第三相线圈L3的星点连接在一起以形成所述中性点；

所述动力系统工作于充电模式时，所述第一开关组件41断开，所述第二开关组件42导通所述第一相线圈L1、所述第二相线圈L2及所述第三相线圈L3与所述外部充电口50之间的电流通路。

本实施例发明人通过研究电机线圈30及三相桥臂变换器的特点，提供了三相电机线圈30与三相桥臂变换器20及第一开关组件41和第二开关组件42 之间的连接关系，进一步给出了通过开关控制所述能量转换装置实现电机驱动功能和充电功能的可行性。

进一步地，作为本申请一种实施方式，所述能量转换装置还包括第四电容C4，所述第四电容C4与所述三相桥臂变换器20并联，所述第四电容C4 集成在所述第一箱体中。

所述动力系统工作于充电模式时，所述第四电容C4在对外部电池10的充电过程中，除了对桥臂变换器20输出的电压进行滤波外，并可根据桥臂变换器20输出的电压进行储能，以完成外部电池10的充电。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图7所示，所述第一开关组件 41包括第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3，所述第二开关组件42包括第四开关K4、第五开关K5和第六开关K6，所述电机线圈30为三相线圈，所述第一开关K1的第一端与所述第四开关K4的第一端并接后连接所述电机线圈30中第一相线圈L1的星点，所述第二开关K2的第一端与所述第五开关 K5的第一端并接后连接所述电机线圈30中第二相线圈L2的星点，所述第三开关K3的第一端与所述第六开关K6的第一端并接后连接所述电机线圈30 中第三相线圈L3的星点，所述第一开关K1的第二端、第二开关K2的第二端和第三开关K3的第二端并接，所述第四开关K4的第二端、所述第五开关 K5的第二端及所述第六开关K6的第二端均连接所述外部充电口50；

所述动力系统工作于驱动模式时，所述控制模块71用于控制所述第一开关K1、所述第二开关K2和所述第三开关K3均闭合，所述电机线圈30的每一相的星点连接形成所述中性点；

所述动力系统工作于充电模式时，所述控制模块71用于控制所述第一开关K1、所述第二开关K2及所述第三开关K3均断开，所述第四开关K4、所述第五开关K5及所述第六开关K6均闭合，通过所述第四开关K4、所述第五开关K5及所述第六开关K6导通所述电机线圈30与所述外部充电口50 之间的电流通路。

本实施例通过根据电机线圈的特点，提供了第一开关组件41与电机线圈 30的连接关系、第二开关组件42与电机线圈30和外部充电口50的连接关系，给出了通过开关控制所述能量转换装置实现电机驱动功能和充电功能的可行性。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图8所示，所述能量转换装置包括滤波模块60，所述滤波模块60设在所述第二开关组件42与所述外部充电口50之间，所述滤波模块60集成在第一箱体中。

在本实施例中，将所述滤波模块60也集成在一体箱体中，可进一步缩小动力系统的体积，从而减小了应用该动力系统的车辆的空间。

其中，所述滤波模块60包括第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3，所述第一电容C1的两端分别连接第一结点和第二结点，所述第二电容C2的两端分别连接所述第二结点和第三结点，所述第三电容C3的两端分别连接所述第一结点和所述第三结点，所述第一结点为所述第四开关K4与所述外部充电口50之间连接线上的结点，所述第二结点为所述第五开关K5与所述外部充电口50之间连接线上的结点，所述第三结点为所述第六开关K6与所述外部充电口50之间连接线上的结点。

本实施例通过提供滤波模块60，并提供滤波模块60具体包含的元件及与第二开关组件42及外部充电口50的连接关系，使得在通过外部充电口50对外部电池10进行充电时，该滤波模块60不仅能够保证能量转换装置的正常充电功能，还可保障其他杂波不会对充电过程进行干扰。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

实施例三

根据本申请的第三实施例提供的一种能量转换装置，参见图9，该能量转换装置包括能量存储连接端组11、桥臂变换器20、电机线圈30、第一开关组件41、第二开关组件42及充电连接端组51，该桥臂变换器20分别与该能量存储连接端组11和该电机线圈30连接，该电机线圈30的每一相的星点通过该第一开关组件41并接形成中性点，该第二开关组件42分别连接该电机线圈30和该充电连接端组51；

该能量存储连接端组11、该桥臂变换器20、该电机线圈30、该第一开关组件41形成驱动电机的驱动电路；

该充电连接端组51、该第二开关组件42、该电机线圈30、该桥臂变换器 20、能量存储连接端组11形成充电电路。

其中，桥臂变换器20包括多相桥臂，多相桥臂并联连接形成第一汇流端和第二汇流端，桥臂变换器20通过能量存储连接端组11与外接外部电池的连接关系的一种方式可以是通过第一汇流端和第二汇流端分别与外部电池的正负极的连接；每相桥臂包括串联连接的两个功率开关，功率开关可以为 IGBT等双向导通器件，桥臂变换器20与电机线圈30之间的连接关系可以是每相桥臂的中点连接电机线圈30中的一相线圈，每相桥臂的中点是指位于每相桥臂中两个功率开关之间的点；桥臂变换器20的功能为当输入电流时根据外部控制信号使每相桥臂中的两个功率开关交替导通以及多相桥臂同时工作或者依次按照时序进行工作控制输出电流相位的变化，进而实现能量转换装置的驱动放电功能和充电功能。

其中，电机线圈30包括多相线圈，每相线圈的第一端连接桥臂变换器20，每相线圈的第二端形成星点，星点是指从该点出发的引出线可以与其他星点出发的引出线共接在一点，电机线圈30的每一相的星点连接第一开关组41，当第一开关组件41根据外部控制信号闭合时，电机线圈30的每一相的星点并接形成中性点，中性点是指每相线圈的第二端共接所形成的点，设置中性点的目的是使电机的每相线圈连接在一起，可以使电机线圈形成可以进行输入电流和输出电流的模块，即可以从电机线圈的至少一端输入电流，从电机线圈的至少一端输出电流。

其中，第一开关组件41中开关的个数与所述电机线圈30的相数相同，第一开关组件41中每个开关的一端与对应一相线圈的星点连接，第一开关组件41中每个开关的另一端并接，用于当第一开关组件41中所有开关均闭合时，每相电机线圈的星点均连接在一起形成中性点，使电机线圈形成可以进行输入电流和输出电流的模块。其中，第二开关组件42中开关的个数与所述电机线圈30的相数相同，第二开关组件42中每个开关的一端与对应一相线圈的星点连接，另一端连接所述充电连接端组51，用于当第一开关组件41中的开关均断开、第二开关组件42中的开关均闭合时，连通所述外部充电口充电连接端组51与所述电机线圈30之间的电流通路。

所述充电连接端组51用于连接交流外部充电口，用于输入交流电，第二开关组件42用于根据外部控制信号连通所述电机线圈30和所述外部充电口充电连接端组51。

需要说明的是，该能量转换装置在具体工作时，可以分时工作于驱动模式、充电模式。当所述能量转换装置工作于驱动模式时，所述第一开关组件41将电机线圈30的星点连接在一起形成中性点，使得所述能量存储连接端组 11、所述桥臂变换器20、所述电机线圈30、所述第一开关组件41形成驱动电机的驱动电路；当所述能量转换装置工作于充电模式时，所述第一开关组件41断开，所述第二开关组件42闭合，所述第二开关组件42导通所述电机线圈30与所述充电连接端组51外部充电口之间的电流通路，使得所述充电连接端组51、所述第二开关组件42、所述电机线圈30、所述桥臂变换器20、能量存储连接端组11形成充电电路。

其中，所述桥臂变换器20根据外部控制信号来实现充电功能和驱动功能，后续将对该能量转换装置的各种工作模式进行详细说明，此处不再赘述。

在本实施例中，桥臂变换器20可实现双向换流，当能量转换装置工作于驱动模式，该桥臂变换器20作为三相逆变功能，实现电机控制器所起的作用。当电能量转换装置工作于充电模式时，桥臂变换器20起到整流和功率校正的功能。

本实施例中，在原来多个模块各自使用单独器件的基础上，该能量转换装置通过在充电模式以及驱动的工作模式中共用电机线圈30和桥臂变换器 20，并通过开关控制可以同时实现驱动、三相可控整流充电、三相逆变大功率对外电的功能，该动力系统通过将部分器件复用，通过高集成以减少核心器件、高成本器件、大体积器件的占用空间，可以降低成本、减小体积、降低总承重。

进一步地，该第一开关组件41中开关的数量、该第二开关组件42中开关的数量均与该电机线圈30的相数相同，该第一开关组件41中每个开关的第一端分别连接每相线圈的星点，该第一开关组件41中所有开关的第二端并接，该第二开关组件42中每个开关的第一端分别连接每相线圈的星点，该第二开关组件42中每个开关的第二端均连接该充电连接端组51。

进一步地，参见图10，所述第一开关组件41包括第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3，所述第二开关组件42包括第四开关K4、第五开关K5 和第六开关K6，所述电机线圈30为三相线圈，所述第一开关K1的第一端与所述第四开关K4的第一端并接后连接所述电机线圈30中第一相线圈L1的星点，所述第二开关K2的第一端与所述第五开关K5的第一端并接后连接所述电机线圈30中第二相线圈L2的星点，所述第三开关K3的第一端与所述第六开关K6的第一端并接后连接所述电机线圈30中第三相线圈L3的星点，所述第一开关K1的第二端、第二开关K2的第二端和第三开关K3的第二端并接，所述第四开关K4的第二端、所述第五开关K5的第二端及所述第六开关K6 的第二端均连接所述充电连接端组51；

所述能量转换装置工作于驱动模式时，所述第一开关K1、所述第二开关 K2和所述第三开关K3均闭合，所述电机线圈30的每一相的星点连接形成所述中性点；

所述能量转换装置工作于充电模式时，所述第一开关K1、所述第二开关 K2及所述第三开关K3均断开，所述第四开关K4、所述第五开关K5及所述第六开关K6均闭合，通过所述第四开关K4、所述第五开关K5及所述第六开关K6导通所述电机线圈30与所述充电连接端组51之间的电流通路。

进一步地，作为本申请一种实施方式，所述第一开关K1、所述第二开关 K2、所述第三开关K3、所述第四开关K4、所述第五开关K5及所述第六开关 K6均为电磁继电器类型的开关。

进一步地，作为本申请一种实施方式，所述能量转换装置还包括滤波模块60，所述滤波模块60设在所述第二开关组件42与所述充电连接端组51之间。

进一步地，作为本申请一种实施方式，参见图10，该充电连接端组51包括第一充电连接端51-1、第二充电连接端51-2和第三充电连接端51-3，该滤波模块60包括第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3，该第一电容C1的两端分别连接第一结点和第二结点，该第二电容C2的两端分别连接该第二结点和第三结点，该第三电容C3的两端分别连接该第一结点和该第三结点，该第一结点为该第四开关K4与该第一充电连接端51-1之间连接线上的结点，该第二结点为该第五开关K5与该第二充电连接端51-2之间连接线上的结点，该第三结点为该第六开关K6与该第三充电连接端51-3之间连接线上的结点。

进一步地，该桥臂变换器20为三相桥臂变换器，所述电机线圈30为三相线圈，所述三相桥臂变换器20的第一相桥臂连接所述三相线圈中第一相线圈L1的端点，所述三相桥臂变换器20的第二相桥臂连接所述三相线圈中第二相线圈L2的端点，所述三相桥臂变换器20的第三相桥臂连接所述三相线圈中第三相线圈L3的端点；

所述能量转换装置工作于驱动模式时，所述第一开关组件41控制所述第一相线圈L1的星点、所述第二相线圈L2的星点及所述第三相线圈L3的星点连接在一起以形成所述中性点；

所述能量转换装置工作于充电模式时，所述第一开关组件41断开，所述第二开关组件42导通所述第一相线圈L1、所述第二相线圈L2及所述第三相线圈L3与所述充电连接端组51之间的电流通路。

进一步地，所述能量转换装置还包括第四电容C4，所述第四电容C4与所述三相桥臂变换器20并联，所述第四电容C4集成在所述第一箱体中。

所述能量转换装置工作于充电模式时，通过所述第四电容C4对外部电池进行充电时，除了对桥臂变换器20输出的电压进行滤波外，并可根据桥臂变换器20输出的电压进行储能，以完成外部电池的充电。

进一步地，该能量转换装置还包括电流采样单元80，该电流采样单元80 分别连接该桥臂变换器20和该电机线圈30。

其中，所述电流采样单元80包括第一电流传感器A、第二电流传感器B 和第三电流传感器C，所述电机线圈30为三相线圈，所述第一电流传感器A 设在所述三相线圈中第一相线圈L1与所述桥臂变换器20之间，所述第二电流传感器B设在所述三相线圈中第二相线圈L2与所述桥臂变换器20之间，所述第三电流传感器C设在所述三相线圈中第三相线圈L3与所述桥臂变换器 20之间。所述电流采样单元80在驱动和充电过程中共用。

进一步地，该能量存储连接端组11包括第一能量存储连接端11-1和第二能量存储连接端11-2，该三相桥臂变换器的第一相桥臂、第二相桥臂及第三相桥臂并联形成第一汇流端和第二汇流端，该能量转换装置还包括第三开关组件70，该第三开关组件70分别连接该第一能量存储连接端11-1和该第一汇流端，该第二能量存储连接端11-2连接该第二汇流端。

作为可选地，该第三开关组件70包括第七开关K7、第八开关K8及泄放电阻，该第八开关K8的一端与该第七开关K7的一端并接后连接该第一能量存储连接端11-1，该第八开关K8的另一端连接该泄放电阻的一端，该泄放电阻的另一端与该第七开关K7并接后连接该第一汇流端。

本实施例三中的电路结构示意图可参考实施例一中图1至图5，在此不再赘述。

本实施例通过提供一种车辆及其能量转换装置，通过采用包括桥臂变换器、电机线圈、第一开关组件和第二开关组件的能量转换装置，使得该能量转换装置在应用于包括外部充电口和外部电池的交通工具上时，可以分时实现驱动、三相可控整流充电的功能，通过第一开关组件和第二开关组件的通断配合，使得能量转换装置工作于驱动、充电模式时均使用同一电机线圈和桥臂变换器，实现电机线圈和桥臂变换器的复用，并以提高能量转换装置中器件的复用率，同时，该动力系统通过选用该能量转换装置将电机线圈和桥臂变换器复用，通过高集成以减少核心器件、高成本器件、大体积器件的占用空间，可以降低成本、减小体积、降低总承重。

实施例四

根据本申请的第四实施例提供的一种动力系统，包括实施例三中的能量转换装置和控制模块，其中，该能量转换装置包括：

电机驱动模块，包括能量存储连接端组11和桥臂变换器20；

电机，电机线圈30；

开关模块，包括第一开关组件41、第二开关组件42和充电连接端组51，桥臂变换器20分别与所述能量存储连接端组11和所述电机线圈30连接，所述电机线圈30的每一相的星点通过所述第一开关组件41并接，所述第二开关组件42分别连接所述电机线圈30和所述充电连接端组51；

所述控制模块用于控制所述能量存储连接端组11、所述桥臂变换器20、所述电机线圈30、所述第一开关组件41形成的驱动电路，还用于控制所述充电连接端组51、所述第二开关组件42、所述电机线圈30、所述桥臂变换器 20和所述能量存储连接端组11形成的充电电路；

其中，桥臂变换器20包括多相桥臂，多相桥臂并联连接形成第一汇流端和第二汇流端，桥臂变换器20通过能量存储连接端组11与外接外部电池10 的连接关系的一种方式可以是通过第一汇流端和第二汇流端分别与外部电池 10的正负极的连接；每相桥臂包括串联连接的两个功率开关，功率开关可以为IGBT等双向导通器件，桥臂变换器20与电机线圈30之间的连接关系可以是每相桥臂的中点连接电机线圈30中的一相线圈，每相桥臂的中点是指位于每相桥臂中两个功率开关之间的点；桥臂变换器20的功能为当输入电流时根据外部控制信号使每相桥臂中的两个功率开关交替导通以及多相桥臂同时工作或者依次按照时序进行工作控制输出电流相位的变化，进而实现能量转换装置的驱动放电功能和充电功能。

其中，电机线圈30包括多相线圈，每相线圈的第一端连接桥臂变换器20，每相线圈的第二端形成星点，星点是指从该点出发的引出线可以与其他星点出发的引出线共接在一点，电机线圈30的每一相的星点连接第一开关组41，当第一开关组件41根据外部控制信号闭合时，电机线圈30的每一相的星点并接形成中性点，中性点是指每相线圈的第二端共接所形成的点，设置中性点的目的是使电机的每相线圈连接在一起，可以使电机线圈形成可以进行输入电流和输出电流的模块，即可以从电机线圈的至少一端输入电流，从电机线圈的至少一端输出电流。

其中，第一开关组件41中开关的个数与所述电机线圈30的相数相同，第一开关组件41中每个开关的一端与对应一相线圈的星点连接，第一开关组件41中每个开关的另一端并接，用于当第一开关组件41中所有开关均闭合时，每相电机线圈的星点均连接在一起形成中性点，使电机线圈形成可以进行输入电流和输出电流的模块。其中，第二开关组件42中开关的个数与所述电机线圈30的相数相同，第二开关组件42中每个开关的一端与对应一相线圈的星点连接，另一端连接所述充电连接端组51外部充电口5051，用于当第一开关组件41中的开关均断开、第二开关组件42中的开关均闭合时，连通所述外部充电口充电连接端组51与所述电机线圈30之间的电流通路。

所述充电连接端组51外部充电口50为用于连接交流外部充电口，用于输入交流电，第二开关组件42用于根据外部控制信号连通所述电机线圈30 和所述外部充电口充电连接端组51。

该能量存储连接端组11包括第一能量存储连接端11-1和第二能量存储连接端11-2，该三相桥臂变换器的第一相桥臂、第二相桥臂及第三相桥臂并联形成第一汇流端和第二汇流端，该能量转换装置还包括第三开关组件70，该第三开关组件70分别连接该第一能量存储连接端11-1和该第一汇流端，该第二能量存储连接端11-2连接该第二汇流端。

需要说明的是，该能量转换装置在具体工作时，可以分时工作于驱动模式、充电模式。当所述能量转换装置工作于驱动模式时，所述第一开关组件 41将电机线圈30的星点连接在一起形成中性点，使得所述能量存储连接端组 11外部电池10、所述桥臂变换器20、所述电机线圈30、所述第一开关组件 41形成驱动电机的驱动电路；当所述能量转换装置工作于充电模式时，所述第一开关组件41断开，所述第二开关组件42闭合，所述第二开关组件42导通所述电机线圈30与所述充电连接端组51外部充电口50之间的电流通路，使得所述充电连接端组51外部充电口50、所述第二开关组件42、所述电机线圈30、所述桥臂变换器20形成对所述外部电池10充电的充电电路。

其中，所述桥臂变换器20通过软件来实现充电功能功能，后续将对该动力系统的各种工作模式进行详细说明，此处不再赘述。

在本实施例中，桥臂变换器20可实现双向换流，当动力系统工作于驱动模式，该桥臂变换器20作为三相逆变功能，实现电机控制器所起的作用。当动力系统工作于充电模式时，桥臂变换器20起到整流和功率校正的功能。

本实施例中，在原来多个模块各自使用单独器件的基础上，该动力系统通过在充电模式以及驱动的工作模式中共用电机线圈30和桥臂变换器20，并通过开关控制可以同时实现驱动、三相可控整流充电的功能，该动力系统通过将部分器件和箱体复用，通过高集成以减少核心器件、高成本器件、大体积器件的占用空间，可以降低成本、减小体积、降低总承重。

其中，该桥臂变换器20为三相桥臂变换器，该三相桥臂变换器分别与该能量存储连接端组11和该电机线圈30连接，该三相桥臂变换器、该第一开关组件41及该第二开关组件42均集成在第一箱体中。

本实施例通过根据电机线圈30及三相六桥的桥臂变换器的特点，提供了三相电机线圈30与三相六桥的桥臂变换器20及第一开关组件41和第二开关组件42之间的连接关系，进一步给出了通过开关控制所述能量转换装置实现电机驱动功能和充电功能的可行性。

在其中的一个实施例中，该能量转换装置还包括第四电容C4，该第四电容C4与该三相桥臂变换器20并联，该第四电容C4集成在该第一箱体中。

作为可选地，该能量转换装置包括滤波模块60，该滤波模块60设在该第二开关组件42与该充电连接端组51之间，该滤波模块60集成在第一箱体中。

根据本实施例的一种实现方式，该第一开关组件41包括第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3，该第二开关组件42包括第四开关K4、第五开关K5和第六开关K6，该电机线圈30为三相线圈，该第一开关K1的第一端与该第四开关K4的第一端并接后连接该电机线圈30中第一相线圈L1的星点，该第二开关K2的第一端与该第五开关K5的第一端并接后连接该电机线圈30中第二相线圈L2的星点，该第三开关K3的第一端与该第六开关K6的第一端并接后连接该电机线圈30中第三相线圈L3的星点，该第一开关K1 的第二端、第二开关K2的第二端和第三开关K3的第二端并接，该第四开关 K4的第二端、该第五开关K5的第二端及该第六开关K6的第二端均连接该充电连接端组51；

该能量转换装置工作于驱动模式时，该控制模块用于控制该第一开关K1、该第二开关K2和该第三开关K3均闭合，该电机线圈30的每一相的星点连接形成该中性点；

该能量转换装置工作于充电模式时，该控制模块用于控制该第一开关K1、该第二开关K2及该第三开关K3均断开，并控制该第四开关K4、该第五开关K5及该第六开关K6均闭合，通过该第四开关K4、该第五开关K5及该第六开关K6导通该电机线圈30与该充电连接端组51之间的电流通路。

本实施例四中的电路结构示意图可参考实施例一中图1至图5，在此不再赘述。

通过提供的动力系统通过采用包括桥臂变换器、电机线圈、第一开关组件和第二开关组件的能量转换装置，使得该能量转换装置在应用于包括外部充电口和外部电池的交通工具上时，可以分时实现驱动、三相可控整流充电的功能，通过第一开关组件和第二开关组件的通断配合，使得能量转换装置工作于驱动、充电模式时均使用同一电机线圈和桥臂变换器，实现电机线圈和桥臂变换器的复用，并以提高能量转换装置中器件的复用率，同时，该动力系统通过选用该能量转换装置将电机线圈和桥臂变换器复用，通过高集成以减少核心器件、高成本器件、大体积器件的占用空间，可以降低成本、减小体积、降低总承重。

进一步地，本申请实施例还提供了一种车辆，所述车辆包括所述实施例一中的动力系统或所述实施例三中的动力系统。

需要说明的是，由于本申请实施例所提供车辆中包括的动力系统和图6 至图8所示出的动力系统相同，因此，本申请实施例所提供的车辆中的动力系统的具体工作原理，可参考前述关于图6至图8的详细描述，此处不再赘述。

在本申请中，本申请实施例提供的车辆通过采用包括电口、外部电池10、控制模块71、桥臂变换器20、电机线圈30、第一开关组件41和第二开关组件42的动力系统，使得车辆在应用该动力系统时，通过在充电模式以及驱动的工作模式中共用电机线圈30和桥臂变换器20，并通过开关控制可以同时实现驱动、三相可控整流充电的功能，通过将部分器件复用，通过高集成以减少核心器件、高成本器件、大体积器件的占用空间，可以降低成本、减小体积、降低总承重。

以上所述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 (33)

1.一种能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置包括桥臂变换器、电机线圈、第一开关组件和第二开关组件，所述桥臂变换器分别与外部电池和所述电机线圈连接，所述电机线圈的每一相的星点通过所述第一开关组件并接形成中性点，所述第二开关组件分别连接所述电机线圈和外部充电口；

所述外部电池、所述桥臂变换器、所述电机线圈、所述第一开关组件形成驱动电机的驱动电路；

所述外部充电口、所述第二开关组件、所述电机线圈、所述桥臂变换器形成对所述外部电池充电的充电电路。

2.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述第一开关组件中开关的数量、所述第二开关组件中开关的数量均与所述电机线圈的相数相同，所述第一开关组件中每个开关的第一端分别连接每相线圈的星点，所述第一开关组件中所有开关的第二端并接，所述第二开关组件中每个开关的第一端分别连接每相线圈的星点，所述第二开关组件中每个开关的第二端均连接所述外部充电口。

3.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述第一开关组件包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第二开关组件包括第四开关、第五开关和第六开关，所述电机线圈包括三相线圈，所述第一开关的第一端与所述第四开关的第一端并接后连接所述电机线圈中第一相线圈的星点，所述第二开关的第一端与所述第五开关的第一端并接后连接所述电机线圈中第二相线圈的星点，所述第三开关的第一端与所述第六开关的第一端并接后连接所述电机线圈中第三相线圈的星点，所述第一开关的第二端、第二开关的第二端和第三开关的第二端并接，所述第四开关的第二端、所述第五开关的第二端及所述第六开关的第二端均连接所述外部充电口；

所述能量转换装置工作于驱动模式时，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均闭合，且所述第四开关、所述第五开关及所述第六开关均断开，所述电机线圈的每一相的星点连接形成所述中性点；

所述能量转换装置工作于充电模式时，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关均断开，所述第四开关、所述第五开关及所述第六开关均闭合，通过所述第四开关、所述第五开关及所述第六开关导通所述电机线圈与所述外部充电口之间的电流通路。

4.根据权利要求3所述的能量转换装置，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关及所述第六开关均为电磁继电器类型的开关。

5.根据权利要求3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滤波模块，所述滤波模块设在所述第二开关组件与所述外部充电口之间。

6.根据权利要求5所述的能量转换装置，其特征在于，所述滤波模块包括第一电容、第二电容和第三电容，所述第一电容的两端分别连接第一结点和第二结点，所述第二电容的两端分别连接所述第二结点和第三结点，所述第三电容的两端分别连接所述第一结点和所述第三结点，所述第一结点为所述第四开关与所述外部充电口之间连接线上的结点，所述第二结点为所述第五开关与所述外部充电口之间连接线上的结点，所述第三结点为所述第六开关与所述外部充电口之间连接线上的结点。

7.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述桥臂变换器为三相桥臂变换器，所述电机线圈为三相线圈，所述三相桥臂变换器的第一相桥臂连接所述三相线圈中第一相线圈的端点，所述三相桥臂变换器的第二相桥臂连接所述三相线圈中第二相线圈的端点，所述三相桥臂变换器的第三相桥臂连接所述三相线圈中第三相线圈的端点；

所述能量转换装置工作于驱动模式时，所述第一开关组件控制所述第一相线圈的星点、所述第二相线圈的星点及所述第三相线圈的星点连接在一起以形成所述中性点；

所述能量转换装置工作于充电模式时，所述第一开关组件断开，所述第二开关组件导通，所述第一相线圈、所述第二相线圈及所述第三相线圈与所述外部充电口之间的电流通路。

8.根据权利要求7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四电容，所述第四电容与所述三相桥臂变换器并联。

9.根据权利要求7所述的能量转换装置，其特征在于，还包括电流采样单元，所述电流采样单元分别连接所述桥臂变换器和所述电机线圈。

10.根据权利要求9所述的能量转换装置，其特征在于，所述电流采样单元包括第一电流传感器、第二电流传感器和第三电流传感器，所述第一电流传感器设在所述三相线圈中第一相线圈与所述桥臂变换器之间，所述第二电流传感器设在所述三相线圈中第二相线圈与所述桥臂变换器之间，所述第三电流传感器设在所述三相线圈中第三相线圈与所述桥臂变换器之间。

11.根据权利要求1至8任一项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三开关组件，所述第三开关组件分别连接所述外部电池和所述桥臂变换器。

12.根据权利要求11所述的能量转换装置，其特征在于，所述第三开关组件包括第七开关、第八开关及泄放电阻，所述第八开关的一端与所述第七开关的一端并接后连接所述外部电池，所述第八开关的另一端连接所述泄放电阻的一端，所述泄放电阻的另一端与所述第七开关并接后连接所述桥臂变换器。

13.一种动力系统，其特征在于，包括权利要求1至12任一所述的能量转换装置和控制模块，其中，所述能量转换装置包括：

电机驱动模块，包括桥臂变换器；

电机，包括电机线圈；

开关模块，包括第一开关组件和第二开关组件，所述桥臂变换器分别与外部电池和所述电机线圈连接，所述电机线圈的每一相的星点通过所述第一开关组件并接，所述第二开关组件分别连接所述电机线圈和外部充电口；

所述控制模块用于控制所述外部电池、所述桥臂变换器、所述电机线圈、所述第一开关组件形成的驱动电路，还用于控制所述外部充电口、所述第二开关组件、所述电机线圈、所述桥臂变换器和所述外部电池形成的充电电路。

14.根据权利要求13所述的动力系统，其特征在于，所述桥臂变换器为三相桥臂变换器，所述三相桥臂变换器分别与所述外部电池和所述电机线圈连接，所述三相桥臂变换器、所述第一开关组件及所述第二开关组件均集成在第一箱体中。

15.根据权利要求14所述的动力系统，其特征在于，所述能量转换装置还包括第四电容，所述第四电容与所述三相桥臂变换器并联，所述第四电容集成在所述第一箱体中。

16.根据权利要求13所述的动力系统，其特征在于，所述能量转换装置包括滤波模块，所述滤波模块设在所述第二开关组件与所述外部充电口之间，所述滤波模块集成在第一箱体中。

17.根据权利要求13所述的动力系统，其特征在于，所述第一开关组件包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第二开关组件包括第四开关、第五开关和第六开关，所述电机线圈为三相线圈，所述第一开关的第一端与所述第四开关的第一端并接后连接所述电机线圈中第一相线圈的星点，所述第二开关的第一端与所述第五开关的第一端并接后连接所述电机线圈中第二相线圈的星点，所述第三开关的第一端与所述第六开关的第一端并接后连接所述电机线圈中第三相线圈的星点，所述第一开关的第二端、第二开关的第二端和第三开关的第二端并接，所述第四开关的第二端、所述第五开关的第二端及所述第六开关的第二端均连接所述外部充电口；

所述能量转换装置工作于驱动模式时，所述控制模块用于控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均闭合，所述电机线圈的每一相的星点连接形成所述中性点；

所述能量转换装置工作于充电模式时，所述控制模块用于控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关均断开，并控制所述第四开关、所述第五开关及所述第六开关均闭合，通过所述第四开关、所述第五开关及所述第六开关导通所述电机线圈与所述外部充电口之间的电流通路。

18.一种能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置包括能量存储连接端组、桥臂变换器、电机线圈、第一开关组件、第二开关组件及充电连接端组，所述桥臂变换器分别与所述能量存储连接端组和所述电机线圈连接，所述电机线圈的每一相的星点通过所述第一开关组件并接形成中性点，所述第二开关组件分别连接所述电机线圈、所述充电连接端组；

所述能量存储连接端组、所述桥臂变换器、所述电机线圈、所述第一开关组件形成驱动电机的驱动电路；

所述充电连接端组、所述第二开关组件、所述电机线圈、所述桥臂变换器、所述能量存储连接端组形成充电电路。

19.根据权利要求18所述的能量转换装置，其特征在于，所述第一开关组件中开关的数量、所述第二开关组件中开关的数量均与所述电机线圈的相数相同，所述第一开关组件中每个开关的第一端分别连接每相线圈的星点，所述第一开关组件中所有开关的第二端并接，所述第二开关组件中每个开关的第一端分别连接每相线圈的星点，所述第二开关组件中每个开关的第二端均连接所述充电连接端组。

20.根据权利要求18所述的能量转换装置，其特征在于，所述第一开关组件包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第二开关组件包括第四开关、第五开关和第六开关，所述电机线圈为三相线圈，所述第一开关的第一端与所述第四开关的第一端并接后连接所述电机线圈中第一相线圈的星点，所述第二开关的第一端与所述第五开关的第一端并接后连接所述电机线圈中第二相线圈的星点，所述第三开关的第一端与所述第六开关的第一端并接后连接所述电机线圈中第三相线圈的星点，所述第一开关的第二端、第二开关的第二端和第三开关的第二端并接，所述第四开关的第二端、所述第五开关的第二端及所述第六开关的第二端均连接所述充电连接端组；

所述能量转换装置工作于驱动模式时，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均闭合，且第四开关、所述第五开关及所述第六开关均断开，所述电机线圈的每一相的星点连接形成所述中性点；

所述能量转换装置工作于充电模式时，所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关均断开，所述第四开关、所述第五开关及所述第六开关均闭合，通过所述第四开关、所述第五开关及所述第六开关导通所述电机线圈与所述充电连接端组之间的电流通路。

21.根据权利要求20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滤波模块，所述滤波模块设在所述第二开关组件与所述充电连接端组之间。

22.根据权利要求21所述的能量转换装置，其特征在于，所述充电连接端组包括第一充电连接端、第二充电连接端和第三充电连接端，所述滤波模块包括第一电容、第二电容和第三电容，所述第一电容的两端分别连接第一结点和第二结点，所述第二电容的两端分别连接所述第二结点和第三结点，所述第三电容的两端分别连接所述第一结点和所述第三结点，所述第一结点为所述第四开关与所述第一充电连接端之间连接线上的结点，所述第二结点为所述第五开关与所述第二充电连接端之间连接线上的结点，所述第三结点为所述第六开关与所述第三充电连接端之间连接线上的结点。

23.根据权利要求18所述的能量转换装置，其特征在于，所述桥臂变换器为三相桥臂变换器，所述电机线圈为三相线圈，所述三相桥臂变换器的第一相桥臂连接所述三相线圈中第一相线圈的端点，所述三相桥臂变换器的第二相桥臂连接所述三相线圈中第二相线圈的端点，所述三相桥臂变换器的第三相桥臂连接所述三相线圈中第三相线圈的端点；

所述能量转换装置工作于驱动模式时，所述第一开关组件控制所述第一相线圈的星点、所述第二相线圈的星点及所述第三相线圈的星点连接在一起以形成所述中性点；

所述能量转换装置工作于充电模式时，所述第一开关组件断开，所述第二开关组件导通所述第一相线圈、所述第二相线圈及所述第三相线圈与所述充电连接端组之间的电流通路。

24.根据权利要求23所述的能量转换装置，其特征在于，还包括电流采样单元，所述电流采样单元分别连接所述桥臂变换器和所述电机线圈。

25.根据权利要求24所述的能量转换装置，其特征在于，所述电流采样单元包括第一电流传感器、第二电流传感器和第三电流传感器，所述电机线圈为三相线圈，所述第一电流传感器设在所述三相线圈中第一相线圈与所述桥臂变换器之间，所述第二电流传感器设在所述三相线圈中第二相线圈与所述桥臂变换器之间，所述第三电流传感器设在所述三相线圈中第三相线圈与所述桥臂变换器之间。

26.根据权利要求25所述的能量转换装置，其特征在于，所述能量存储连接端组包括第一能量存储连接端和第二能量存储连接端，所述三相桥臂变换器的第一相桥臂、第二相桥臂及第三相桥臂并联形成第一汇流端和第二汇流端，所述能量转换装置还包括第三开关组件，所述第三开关组件分别连接所述第一能量存储连接端和所述第一汇流端，所述第二能量存储连接端连接所述第二汇流端。

27.根据权利要求26所述的能量转换装置，其特征在于，所述第三开关组件包括第七开关、第八开关及泄放电阻，所述第八开关的一端与所述第七开关的一端并接后连接所述第一能量存储连接端，所述第八开关的另一端连接所述泄放电阻的一端，所述泄放电阻的另一端与所述第七开关并接后连接所述第一汇流端。

28.一种动力系统，其特征在于，包括权利要求18至27任一所述的能量转换装置和控制模块，其中，所述能量转换装置包括：

电机驱动模块，包括能量存储连接端组和桥臂变换器；

电机，包括电机线圈；

开关模块，包括第一开关组件、第二开关组件和充电连接端组，所述桥臂变换器分别与所述能量存储连接端组和所述电机线圈连接，所述电机线圈的每一相的星点通过所述第一开关组件并接，所述第二开关组件分别连接所述电机线圈、所述充电连接端组；

所述控制模块用于控制所述能量存储连接端组、所述桥臂变换器、所述电机线圈、所述第一开关组件形成的驱动电路，还用于控制所述充电连接端组、所述第二开关组件、所述电机线圈、所述桥臂变换器和所述能量存储连接端组形成的充电电路。

29.根据权利要求28所述的动力系统，其特征在于，所述桥臂变换器为三相桥臂变换器，所述三相桥臂变换器分别与所述能量存储连接端组、所述电机线圈连接，所述三相桥臂变换器、所述第一开关组件及所述第二开关组件均集成在第一箱体中。

30.根据权利要求29所述的动力系统，其特征在于，所述能量转换装置还包括第四电容，所述第四电容与所述三相桥臂变换器并联，所述第四电容集成在所述第一箱体中。

31.根据权利要求29所述的动力系统，其特征在于，所述能量转换装置包括滤波模块，所述滤波模块设在所述第二开关组件与所述充电连接端组之间，所述滤波模块集成在第一箱体中。

32.根据权利要求28所述的动力系统，其特征在于，所述第一开关组件包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第二开关组件包括第四开关、第五开关和第六开关，所述电机线圈为三相线圈，所述第一开关的第一端与所述第四开关的第一端并接后连接所述电机线圈中第一相线圈的星点，所述第二开关的第一端与所述第五开关的第一端并接后连接所述电机线圈中第二相线圈的星点，所述第三开关的第一端与所述第六开关的第一端并接后连接所述电机线圈中第三相线圈的星点，所述第一开关的第二端、第二开关的第二端和第三开关的第二端并接，所述第四开关的第二端、所述第五开关的第二端及所述第六开关的第二端均连接所述充电连接端组；

所述能量转换装置工作于驱动模式时，所述控制模块用于控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均闭合，并控制所述第四开关、所述第五开关及所述第六开关均断开，所述电机线圈的每一相的星点连接形成所述中性点；

所述能量转换装置工作于充电模式时，所述控制模块用于控制所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关均断开，并控制所述第四开关、所述第五开关及所述第六开关均闭合，通过所述第四开关、所述第五开关及所述第六开关导通所述电机线圈与所述充电连接端组之间的电流通路。

33.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求13至17任一项或28至32任一项所述的动力系统。

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