CN212579628U - 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，能量转换装置包括：电机控制器，其各个桥臂的第一端共接形成第一汇流端，电机控制器的各个桥臂的第二端共接形成第二汇流端；连接在第一汇流端和第二汇流端之间的第一电容模块；电机，电机的线圈分别连接电机控制器的桥臂的中点；连接在第一电容模块和电池包之间的第一开关模块；第二开关模块，其一端与电池包的第一端连接；第三开关模块，其一端与供电设备的第一端连接，第二开关模块的第二端、第三开关模块的第二端分别与电机的中性点连接。将该装置应用于交通工具时，能够使该装置适应各种供电设备，解决了现有技术存在包括电动汽车的电池的加热电路应用成本较高的问题。

Description

能量转换装置及车辆

技术领域

本申请属于电子技术领域，尤其涉及一种能量转换装置及车辆。

背景技术

近些年来，由于电动汽车技术的不断成熟，市场对电动汽车的接受程度不断提升，越来越多的电动车辆将进入社会和家庭，用户对电动汽车的性能要求特别是对舒适性的要求越来越高，这就要求电动汽车能够适应不同的行车需求。然而现阶段大部分的电动汽车显然无法满足这个要求，特别是电动汽车的电池处于温度较低的环境时，电池的充放电能力会明显下降，影响电池的使用寿命，同时电池容量也会有所下降，甚至不能使用。目前，现有技术一般是通过给电池加热以使电池能够处于正常工作状态。

然而，虽然采用现有技术对电池进行加热的方法能够给电池加热，但是当电池温度过低时，需要较大的加热功率，导致对电路中的相关器件的过电流能力要求较高，大大提高了电池加热电路的应用成本。

综上所述，现有技术存在包括电动汽车的电池的加热电路应用成本较高的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种能量转换装置及其车辆，能够实现对用电设备进行放电以及接收供电设备的充电。

本申请是这样实现的，一种能量转换装置，其包括：

电机控制器，电机控制器的各个桥臂的第一端共接形成第一汇流端，电机控制器的各个桥臂的第二端共接形成第二汇流端；

第一电容模块，第一电容模块的第一端与第一汇流端连接，第一电容模块的第二端与第二汇流端连接；

电机，电机的线圈一端分别连接电机控制器的桥臂的中点；

第一开关模块，第一开关模块连接在第一电容模块和电池包之间；

第二开关模块，第二开关模块的第一端与电池包的第一端连接；

第三开关模块，第三开关模块的第一端与供电设备的第一端连接，第二开关模块的第二端、第三开关模块的第二端分别与电机的中性点连接。本申请还提供另一目的在于提供一种车辆，车辆包括上述能量转换装置。

本申请提出了一种能量转换装置及车辆，通过采用包括电机控制器、电机、第一电容模块、第一开关模块、第二开关模块和第三开关模块的能量转换装置，该能量转换装置接入供电设备和电池包后，通过控制该能量转换装置中各个开关的导通状态，能够使得该能量转换装置分时工作于电机驱动模式、充电模式和保电自加热模式，便于根据需求选择对应的模式，当该能量转换装置工作于保电自加热模式时，对供电设备的供电功率的要求较低，使得该能量转换装置应用于交通工具时，能够使该装置适应各种供电设备，解决了现有技术存在包括电动汽车的电池的加热电路应用成本较高的问题。

附图说明

图1是本申请第一种实施例所提供的装置的模块结构示意图；

图2是本申请第一种实施例所提供的装置又一的模块结构示意图；

图3是本申请第一种实施例所提供的装置又一的模块结构示意图；

图4是本申请第一种实施例所提供的装置一电路结构示例图；

图5是本申请第一种实施例所提供的装置的电流流向示意图；

图6是本申请第一种实施例所提供的装置的又一电流流向示意图；

图7是本申请第一种实施例所提供的装置的又一电流流向示意图；

图8是本申请第一种实施例所提供的装置的又一电流流向示意图；

图9是本申请第一种实施例所提供的装置的又一电流流向示意图；

图10是本申请第一种实施例所提供的装置的又一电流流向示意图；

图11是本申请第一种实施例所提供的装置的又一电流流向示意图。

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。

本申请一实施例提供一种能量转换装置，如图1所示，该能量转换装置包括第一电容模块11、电机控制器12、电机13、第一开关模块14、第二开关模块15和第三开关模块16。

具体地，电机控制器12的各个桥臂的第一端共接形成第一汇流端，电机控制器12的各个桥臂的第二端共接形成第二汇流端；第一电容模块11的第一端与第一汇流端连接，第一电容模块的第二端与第二汇流端连接；电机13一端分别连接电机控制器的桥臂的中点；第一开关模块14连接在第一电容模块11和电池包3的正极之间；第二开关模块15的第一端与电池包3正极连接；第三开关模块16的第一端与供电设备4的第一端连接，第二开关模块15的第二端、第三开关模块16的第二端分别与电机13的中性点连接。

需要注意的是，在本申请中，供电设备4和电池包3处于能量转换装置的外部，本实施例中所描述的“外部的供电设备”和“外部的电池包”是相对于能量转换装置而言的“外部”，并不是能量转换装置所在车辆的“外部”。

其中，电机控制器12包括多相桥臂，桥臂数量根据电机13的相数进行配置，每相逆变器桥臂包括两个串联的功率开关单元，功率开关单元可以是晶体管、IGBT、MOS管、SiC等器件类型，桥臂中两个功率开关单元的连接点连接电机12中的一相线圈，电机控制器12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。

其中，第一开关模块14用于控制电池包3正极与第一汇流端之间的连接状态；第二开关模块15用于控制电池包3的第一端和电机13之间的导通状态，第三开关模块16用于控制电机13和供电设备4的第一端之间的导通状态。

以将本实施方式应用于如图4所示的电路结构示例图中为例，此时第一开关模块14包括开关K1，第二开关模块15包括开关K6，第三开关模块16包括二极管VD7、开关K6和开关K4。另外，如图4所示，该能量转换装置还可以包括总负开关K3，总负开关K3连接在电池包3的负极和第二汇流端之间。当控制第一开关模块14闭合以使电池包3正极与第一汇流端之间导通，控制第二开关模块15断开以使电池包3的正极与电机13之间断开，控制第三开关模块断开16以使电机13和供电设备4的第一端之间断开时，电池包3、第一开关模块14、电机控制器12、电机13形成驱动电路。此时，电池包3的第一端输出电流，经过电机控制器12中的一相桥臂输入至电机13，经过电机13的电流回流至电机控制器12的其他相桥臂整流，电机控制器12输出电流回流至电池包3的第二端，以完成电机驱动过程。

当第一开关模块14断开，第二开关模块15闭合以使电池包3的第一端和电机13之间导通，第三开关模块16闭合以使电机13和供电设备4的第一端之间导通时，供电设备4、第三开关模块16、第二开关模块15电池包3形成充电电路。此时，供电设备4的第一端输出电流，经过第三开关模块16、第二开关模块15、电池包3，回流至供电设备4的第二端，以完成充电过程。

当第一开关模块14断开，第二开关模块15闭合，第三开关模块16闭合时，以使得电池包3与电机13之间导通，电机13和供电设备4之间单向导通(电流方向为供电设备4的第一端流向电机13)，供电设备4、第三开关模块16、电池包3、第二开关模块15、电机13、电机控制器12、第一电容模块11、电池包3形成保电自加热电路。此时，供电设备4为保电自加热电路提供电能，电池包3能够实现自身产热的同时保持电量不降低。

具体地，供电设备4、第三开关模块16、电池包3、第二开关模块15、电机13、电机控制器12、第一电容模块11形成电池包3的放电回路，以实现对第一电容模块11的储能过程；第一电容模块11、电机控制器12、电机13、第二开关模块15、电池包3形成电池包3的充电回路，以实现对第一电容模块11 的释能过程。通过控制供电设备4、第三开关模块16、电池包3、第二开关模块15、电机13、电机控制器12、第一电容模块11、电池包3形成保电自加热电路中充电电流和放电电流的比例，使得该能量转换装置可以适应各种外部的供电模块输出的充电功率，同时通过电池包3的内阻进行加热。

在本实施例中，通过采用第一电容模块11、电机控制器12、电机13、第一开关模块14、第二开关模块15和第三开关模块16的能量转换装置，该能量转换装置接入供电设备和电池包后，通过控制该能量转换装置中各个开关的导通状态，能够使得该能量转换装置分时工作于电机驱动模式、充电模式和保电自加热模式，便于根据需求进入对应的模式，当该能量转换装置工作于保电自加热模式时，对供电设备的供电功率的要求较低，使得该能量转换装置应用于交通工具时，能够使该装置适应各种供电设备，解决了现有技术存在包括电动汽车的电池的加热电路应用成本较高的问题。同时，在保电加热回路中复用了电机控制器12和电机13，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。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，根据外部信号控制第一开关模块14、第二开关模块15、第三开关模块16的导通状态，该能量转换装置分时工作于电机驱动模式、充电模式和保电自加热模式，当该能量转换装置工作于电机驱动模式时，电池包3、第一开关模块14、电机控制器12和电机13形成电机驱动电路；当该能量转换装置工作于充电模式时，供电设备4、第三开关模块16、第二开关模块15、电池包3形成充电电路；当该能量转换装置工作于保电自加热模式时，供电设备4、第三开关模块16、电池包3、第二开关模块 15、电机13、电机控制器12、第一电容模块11形成保电自加热电路。

在本实施例中，通过切换该能量转换装置中的各个开关，能够选择电机驱动模式、充电模式和保电自加热模式中的任一者进行工作，以应对不同场景下的需求。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，当能量转换装置根据外部控制信号选择保电自加热电路时，如图7所示，供电设备4、第三开关模块16、电池包3、第二开关模块15、电机13、电机控制器12形成放电储能回路，如图8 所示，供电设备4、第三开关模块16、电池包3、第二开关模块15、电机13、电机控制器12、第一电容模块11形成放电释能回路；如图9所示，第一电容模块11、电机控制器12、电机13、第三开关模块16、电池包3形成充电储能回路，电机13、第三开关模块16、电池包3、电机控制器12形成充电释能回路；如图10所示，放电储能回路、放电释能回路、充电储能回路以及充电释能回路按照预设顺序依次工作形成一个工作周期。预设顺序可以是按照放电储能回路、放电释能回路、充电储能回路以及充电释能回路依次形成一个工作周期，也可以是选择性的重复放电储能回路、放电释能回路和充电储能回路、充电释能回路形成一个工作周期。

其中，通过电机控制器12控制放电储能回路工作时，电池包3和供电设备 4输出电能使电机13的线圈进行储能；通过电机控制器12控制放电释能回路工作时，电机13的线圈释放电能，第一电容模块11储存电能；通过电机控制器12控制充电储能回路工作时，第一电容模块11对电池包3进行充电，电机 13的线圈进行储能；通过电机控制器12控制充电释能回路工作时，电机13的线圈对电池包3进行充电。通过控制电机控制器12使电池包3和供电设备4 对第一电容模块11的放电过程与第一电容模块11对电池包3的充电过程交替进行，使电池包3的温度升高；此外，通过控制电机控制器12的PWM控制信号的占空比的大小调节流经电池包自加热回路中的电流值，控制占空比即相当于控制上桥臂和下桥臂的导通时间，当在电池包自加热回路工作的过程中，通过控制上桥臂或者下桥臂的导通时间变长或者缩短后，会使电池包自加热回路中电流的增加或者减小，进而可以调整电池包3产生的加热功率。放电储能回路、放电释能回路、充电储能回路以及充电释能回路按照预设顺序依次工作形成一个工作周期，循环进行，以实现保电自加热电路。另外，在保电自加热电路中，通过控制电机控制器12的PWM控制信号的占空比的大小调节流经电池包保电自加热回路中的电流值，可以调整电池包3产生的加热功率。

在本实施例中，供电设备4给保电自加热电路提供电能，使得对电池包3 进行充电，并根据电池包3交替充电和放电导致自身的内阻产生热量，实现边加热边充电，并且，通过在保电自加热电路中控制电机控制器12的PWM控制信号的占空比的大小调节流经电池包保电自加热回路中的电流值，调整电池包 3产生的加热功率，并使得对供电设备4输出的充电功率限制较小，该能量转换装置的应用场景较广。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，在上述保电自加热电路中，供电设备4和电池包3为放电储能回路、放电释能回路提供电能，充电储能回路和充电释能回路为电池包3充电。此时，供电设备4两端的电压大于电池包3 两端的电压。

其中，具体是在保电自加热电路中控制该能量转换装置在进行放电储能回路、放电释能回路时，控制供电设备4两端的电压大于电池包3两端的电压，以实现对电池包3的保电功能。

在本实施例中，供电设备4和电池包3为放电储能回路、放电释能回路提供电能，充电储能回路和充电释能回路为电池包3充电，控制供电设备4两端的电压大于电池包3两端的电压，使该能量转换装置完成保电加热功能。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，如图2所示，第三开关模块16 包括单向开关单元161，单向开关单元161连接在电机13的中性点和供电设备 4的第一端之间；供电设备4、单向开关单元161、电池包3、第二开关模块15、电机13、电机控制器12、第一电容模块11形成保电自加热电路。

当第一开关模块14断开，第二开关模块15和单向开关单元161导通时，的供电设备4、单向开关单元161、电池包3、第二开关模块15、电机13、电机控制器12、第一电容模块11可以形成保电自加热电路，

其中，单向开关单元161由供电设备4的第一端输出的直流电流向电机13 单向导通。需要注意的是，单向开关单元161包括具有单向控制导通的电子元器件组成。以将本实施方式应用于如图4所示的电路结构示例图中为例，此时单向开关单元161包括二极管VD7和开关K7，通过单向开关单元161的电流流向为供电设备4的第一端至电机13方向。

在本实施例中，通过在该能量转换装置中设置单向开关单元161，使得在保电自加热电路中，电机12流出的电流不会流向供电设备4的第一端，从而不必在保电自加热电路过程中重复导通断开电机13与供电设备4的第一端之间的连接状态，以实现该能量转换装置切换至保电自加热电路，并且简化了控制保电自加热电路过程中的电流流向的过程。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，如图2所示，第三开关模块16 还包括开关单元162。

具体地，开关单元162与单向开关单元161并联连接；供电设备4、开关单元162、第二开关模块15和电池包3形成充电电路。

具体地，开关单元162用于控制电机13与第二开关模块15形成的共同接点和供电设备4的第一端之间的连接状态；供电设备4、开关单元162、第二开关模块15和电池包3形成充电电路。

其中，当第一开关模块14断开，第二开关模块15、开关单元162处于导通状态时，供电设备4、开关单元162、第二开关模块15、电池包3可以形成充电电路。

以将如图2所示的实施方式应用于如图4所示的电路结构示例图中为例，此时，第二开关模块为开关K4。

在本实施例中，通过在该能量转换装置中设置开关单元162，切换开关单元162和其他开关的导通状态，使得能够实现对该能量转换装置的工作状态进行切换。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，如图3所示，该能量转换装置还包括预充桥臂17和第二电容模块18。

具体地，预充桥臂17与第一开关模块并联，连接在电池包3的第一端和第一汇流端之间；第二电容模块18连接在供电设备4的第一端和供电设备4的第二端之间；电池包3、预充桥臂17、第一电容模块11、电机控制器12、电机 13、开关单元162、第二电容模块18形成预充电路。

其中，预充桥臂17中应当设置有负载和开关，以实现预充。通过控制第二开关模块15、预充桥臂17和开关单元162的导通状态，使得电池包3、预充桥臂17、第一电容模块11、电机控制器12、电机13、开关单元162、第二电容模块18形成预充电路。

以将本实施方式应用于如图6所示的电路结构示例图中为例，此时预充桥臂17包括开关K2和电阻R，第二电容模块18包括电容C2。

在本实施例中，通过在该能量转换装置中设置预充桥臂17和第二电容模块 18，使得该能量转换装置在进行保电加热之前，可以先形成预充电路，减小了电流对该能量转换装置中的电子元器件的冲击，保护电路，降低了能量转换装置的故障率，同时，第二电容模块18还可以对供电设备4输出的电流进行滤波处理，减少其他的杂波对电路的干扰。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，如图4所示，该能量转换装置还包括开关5，开关K5的第一端与第二汇流端连接，开关K5的第二端与供电设备4的第二端连接。

在本实施例中，通过在该能量转换装置中设置开关K5，将开关K5与其他开关配合使用，控制开关K5和其他开关的导通状态，该能量转换装置能够工作于不同的工作模式。

进一步地，作为本实施例的一种实施方式，电机控制器12包括一组M路桥臂，一组M路桥臂中的每路桥臂的第一端共接形成电机控制器12的第一汇流端，一组M路桥臂中的每路桥臂的第二端共接形成电机控制器12的第二汇流端；电机13包括M相绕组，M相绕组中每相绕组的第一端与一组M路桥臂中每路桥臂的中点一一对应连接，M相绕组中的每相绕组的第二端共接形成电机13的中性点(电机13的中性线)，中性点分别与电池包3的第一端、供电设备4的第一端连接。

其中，桥臂的中点为桥臂中桥臂中两个功率开关形成的中点。M为大于等于三的正整数。将本实施方式应用于如图6所示的电路结构示例图中为例，此时M等于3，电机控制器12包括三相桥臂，电机13包括三相绕组。

在本实施例中，通过将电机控制器12和电机13的连接方式按照本实施方式进行，能够使得该能量转换装置可以分时工作于电机驱动模式、充电模式和保电自加热模式。

为能够更加清楚地理解上述各实施方式的内容，下面以一些电路结构示例图对本实施例的工作原理进行描述。

如图4所示为本实施例的电路结构示例图，能量转换装置包括第一电容模块11、电机控制器12、电机13、第一开关模块14、第二开关模块15和第三开关模块16。

具体地，电机13包括一套三相绕组，三相绕组分别为第一相绕组U、第二相绕组V、第三相绕组W，电机控制器12包括一组三相桥臂，分别为第一相桥臂121、第二相桥臂122和第三相桥臂123，第一相桥臂121的第一端、第二相桥臂122的第一端、第三相桥臂123的第一端共接形成电机控制器12的第一汇流端，第一相桥臂121的第二端、第二相桥臂122的第二端、第三相桥臂123 的第二端共接形成电机控制器12的第二汇流端，第一相桥臂121包括第一功率开关单元和第二开关单元，第一功率开关单元和第二开关单元形成的中点与第三相绕组W的第一端连接，第二相桥臂122包括第三功率开关单元和第四开关单元，第三功率开关单元和第四开关单元形成的中点与第二相绕组V的第一端连接，第三相桥臂123包括第五功率开关单元和第六开关单元，第五功率开关单元和第六开关单元形成的中点与第一相绕组U的第一端连接，第一相绕组U 的第二端、第二相绕组V的第二端、第三相绕组W的第二端共接形成中性线，在第一汇流端和第二汇流端之间连接有电容C1(第一电容模块11)。

需要注意的是，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。

进一步地，开关K1(第一开关模块14)连接在电池包3的第一端和第一汇流端之间，串联连接的开关K2和电阻R(预充桥臂17)与开关K1并联连接，总负开关K3连接在电池包3的第二端和第二汇流端之间，开关K6(第二开关模块15)连接在电机13的中性线与电池包3的第一端之间，开关K4(开关单元162)连接在电机13的中性线与供电设备4地第一端之间，串联连接的二极管VD7和开关K7(单向开关单元161)与开关K4并联连接，电容C2(第二电容模块18)连接在供电设备4的第一端和供电设备4的第二端之间，开关 K5连接在供电设备4的第二端与第二汇流端之间。

为了能够更加清楚的理解本申请的技术内容，下面将结合如图4所示的电路结构示例图中的电流流向对本申请的工作方式进行说明。

当该能量转换装置处于预充电路时，如图5所示，控制开关K1、开关K6、开关K7、开关K5断开，控制开关K2、总负开关K3、开关K4导通，此时，电池包3、开关K2、电阻R、电容C1、第一功率开关单元、第三功率开关单元、第五功率开关单元、电机13、开关K4、电容C2、总负开关K3形成预充电路，在该预充电路中，电池包3的第一端输出直流电，经过开关K2、电阻R、电容 C1、总负开关K3回流至电池包3的第二端，电池包3的第一端输出直流电，经过开关K2、电阻R、第一功率开关单元、第三功率开关单元、第五功率开关单元、电机13、开关K4、电容C2、总负开关K3回流至电池包3的第二端，同时，检测电容C1和电容C2两端的电压，当电容C1和电容C2两端的电压达到预设要求时，表示完成预充。需要注意的是，电容C1和电容C2两端的电压达到预设要求一般是指电容C1和电容C2两端的电压两端的电压接近电池包 3两端的电压。

当该能量转换装置处于充电电路时，如图6所示，控制总负开关K3、开关 K4、开关K5、开关K6导通，控制开关K1、开关K7、开关K2断开，控制开关K1断开，供电设备4、开关K4、开关K6、电池包3、开关K5形成充电电路，供电设备4两端的电压与电池包3两端的电压相同。

当该能量转换装置处于保电自加热电路时，如图4所示，控制开关K1、开关K2、开关K4断开，控制总负开关K3、开关K5、开关K6、开关K7导通，此时供电设备4、开关K7、二极管VD7、电池包3、开关K6、电机13、电机控制器12、第一电容模块11形成保电自加热电路。

具体地，在该保电自加热电路中，如图7所示，供电设备4、开关K7、二极管VD7、电池包3、开关K6、电机13、电机控制器12形成放电储能回路，电池包3的第一端输出的直流电经过开关K6至电机13的中性线，和供电设备 4的第一端输出的直流电经过开关K7、二极管VD7至电机13的中性线，流入电机13的直流电分别经过第二功率开关单元、第四功率开关单元、第六功率开关单元流至开关K3回流到电池包3的第二端，流至开关K5回流到供电设备4 的第二端，在该放电储能回路中完成电机13中的线圈的储能。

如图8所示，供电设备4、开关K7、二极管VD7、电池包3、开关K6、电机13、电机控制器12、电容C1形成放电释能回路，电池包3的第一端输出的直流电经过开关K6至电机13的中性线，和供电设备4的第一端输出的直流电经过开关K7、二极管VD7至电机13的中性线，流入电机13的直流电分别经过第一功率开关单元、第三功率开关单元、第五功率开关单元至电容C1的第一端，电流经过电容C1的第二端流经开关K3回流到电池包3的第二端，流经开关K5回流至供电设备4的第二端，在该放电释能回路中，电机13中的线圈释放储存的电能转移至电容C1，电容C1完成储能。

如图9所示，电容C1、电机控制器12、电机13、开关K6、电池包3、开关K3形成充电储能回路，电容C1的第一端输出经过升压的直流电流经第一功率开关单元、第三功率开关单元、第五功率开关单元至电机13，电机13的中性线输出的直流电经过开关K6，并流经电池包3的第一端、电池包3的第二端、开关K3至电容C1的第二端，在该充电储能回路中，电机13中的线圈完成储能。

如图10所示，电机13、开关K6、电池包3、开关K3、电机控制器12形成充电释能回路回路，从电机13的中性线输出经过降压的直流电流经开关K6 至电池包3的第一端，电池包3的第二端输出直流电经过开关K3至第二功率开关单元、第四功率开关单元、第六功率开关单元，然后回流至电机13的中性线，在该充电释能回路回路中，电机13输出直流电给电池包3充电和加热。

需要注意的是，在上述保电自加热电路中，放电储能回路和放电释能回路完成供电设备4和电池包3对电容C1的储能过程，充电储能回路和充电释能回路回路完成电容C1输出的直流电给电池包3的充电过程，通过控制电机控制器12的PWM控制信号的占空比的大小调节流经电池包保电自加热回路中的电流值，可以调整电池包3产生的加热功率。

另外，由于二极管VD7仅允许供电设备4的第一端流向电机13的中性线的电流通过，因此，在上述充电储能回路和充电释能回路回路中，从电机13 的中性线输出的直流电不会通过二极管VD7和开关K7流至供电设备4的第一端。

另外，在放电储能回路和放电释能回路中，应当控制供电设备4输出的电压大于电池包3输出的电压。同时，在上述保电自加热电路中，放电储能回路和放电释能回路消耗了电池包3的电能，充电储能回路和充电释能回路回路完中对电池包3进行充电，实现了在保电自加热电路中既利用了电池包3内阻进行产热，又利用供电设备4输出的电能，完成保电加热。

当该能量转换装置工作于驱动模式时，如图11所示，控制开关K1、总负开关K3导通，控制开关K2、开关K4、开关K6、开关K7断开，电池包3、开关K1、电机控制器12、电机13、总负开关K3形成驱动电路，电池包3的第一端输出直流电，经过开关K1至第五功率开关单元转换为三相交流电，三相交流电经过第一相绕组U，并分别经过第二相绕组V、第三相绕组W至第二功率开关单元和第四功率开关单元整流为直流电，并经过总负开关K3回流至电池包3的第二端，完成电机的驱动过程。

需要注意的是，如图4仅示出了本实施例的一种电路结构示例图，该电路结构示例图不应当作为限制本申请的证据。

另外，在本实施例中，该能量转换装置需要工作于电机驱动模式、充电模式和保电自加热模式中的任一者时，需要先进行预充以完成该能量转换装置的电路保护工作。

在本实施例中，当该能量转换装置完成预充过程后，可以控制开关K2断开，控制开关K5导通，此时供电设备4连接的供电设备4可以与电池包3进行交互过程，与供电设备4连接供电设备4根据该能量转换装置所需的工作状态选择对应的输出模式。

进一步地，本申请还提供了一种车辆，该车辆包括上述实施例描述的能量转换装置。本申请实施例车辆中的能量转换装置的具体工作原理，可参考前述关于能量转换装置的详细描述，此处不再赘述。

在本申请中，本申请提供的车辆通过采用包括第一电容模块11、电机控制器12、电机13、第一开关模块14、第二开关模块15和第三开关模块16的能量转换装置，使得车辆应用该能量转换装置时，可分时工作于电机驱动模式、充电模式和保电自加热模式，利用电池内阻进行产热，使得该能量转换装置在进行保电加热时，对供电设备4的供电功率的要求较低，使得该能量转换装置应用于交通工具时，能够使该装置适应各种外部的直流口，解决了现有技术存在包括电动汽车的电池的加热电路应用成本较高的问题。同时，在保电加热回路中复用了电机控制器12和电机13，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。

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 (9)

1.一种能量转换装置，其特征在于，包括：

电机控制器，所述电机控制器的各个桥臂的第一端共接形成第一汇流端，所述电机控制器的各个桥臂的第二端共接形成第二汇流端；

第一电容模块，所述第一电容模块的第一端与所述第一汇流端连接，所述第一电容模块的第二端与所述第二汇流端连接；

电机，所述电机的线圈分别连接所述电机控制器的桥臂的中点；

第一开关模块，所述第一开关模块连接在所述第一电容模块和电池包之间；

第二开关模块，所述第二开关模块的第一端与所述电池包的第一端连接；

第三开关模块，所述第三开关模块的第一端与供电设备的第一端连接，所述第二开关模块的第二端、所述第三开关模块的第二端分别与所述电机的中性点连接。

2.根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，根据外部信号控制所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述第三开关模块的导通状态所述能量转换装置分别工作于电机驱动模式、充电模式和保电自加热模式，当所述能量转换装置工作于电机驱动模式时，所述电池包、所述第一开关模块、所述第一电容模块、所述电机控制器和所述电机形成电机驱动电路；

当所述能量转换装置工作于充电模式时，所述供电设备、所述第三开关模块、所述第二开关模块、所述第一电容模块、所述电池包形成充电电路；

当所述能量转换装置工作于保电自加热模式时，所述供电设备、所述第三开关模块、所述第二开关模块、所述电池包、所述电机、所述电机控制器、所述第一电容模块形成保电自加热电路。

3.根据权利要求2所述的能量转换装置，其特征在于，在所述保电自加热模式下，所述供电设备、所述第三开关模块、所述电池包、所述第二开关模块、所述电机、所述电机控制器形成放电储能回路；所述供电设备、所述第三开关模块、所述电池包、所述第二开关模块、所述电机、所述电机控制器、所述第一电容模块形成放电释能回路；所述第一电容模块、所述电机控制器、所述电机、所述第二开关模块、所述电池形成充电储能回路；所述电机、所述第二开关模块、所述电池包、所述电机控制器形成充电释能回路；

所述放电储能回路、所述放电释能回路、所述充电储能回路以及所述充电释能回路按照预设顺序依次工作形成一个工作周期。

4.根据权利要求3所述的能量转换装置，其特征在于，在所述保电自加热电路中，所述供电设备和所述电池包为所述放电储能回路、所述放电释能回路提供电能，所述充电储能回路和所述充电释能回路为所述电池包充电。

5.根据权利要求3所述的能量转换装置，其特征在于，所述第三开关模块包括单向开关单元，所述单向开关单元连接在所述电机的中性点和所述供电设备的第一端之间；

所述供电设备、所述单向开关单元、所述电池包、所述第二开关模块、所述电机、所述电机控制器、所述第一电容模块形成保电自加热电路。

6.根据权利要求5所述的能量转换装置，其特征在于，所述第三开关模块还包括开关单元，所述开关单元与所述单向开关单元并联连接；

所述供电设备、所述开关单元、所述第二开关模块和所述电池包形成充电电路。

7.根据权利要求6所述的能量转换装置，其特征在于，还包括：

预充桥臂，所述预充桥臂与所述第一开关模块并联连接在所述电池包的第一端和所述第一汇流端之间；

第二电容模块，所述第二电容模块连接在所述供电设备的第一端和所述供电设备的第二端之间；

所述电池包、所述预充桥臂、所述第一电容模块、所述电机控制器、所述电机、所述开关单元和所述第二电容模块形成预充电路。

8.根据权利要求3所述的能量转换装置，其特征在于，所述电机控制器包括一组M路桥臂，所述一组M路桥臂中的每路桥臂的第一端共接形成所述电机控制器的第一汇流端，所述一组M路桥臂中的每路桥臂的第二端共接形成所述电机控制器的第二汇流端；

所述电机包括M相绕组，所述M相绕组中每相绕组的第一端与所述一组M路桥臂中每路桥臂的中点一一对应连接，所述M相绕组中的每相绕组的第二端共接形成中性线，所述中性线分别与所述第二开关模块、所述第三开关模块连接。

9.一种车辆，其特征在于，所述车辆还包括如权利要求1至8任意一项所述的能量转换装置。

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