CN213734669U - 一种能量转换装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种能量转换装置及车辆。装置包括：整流滤波模块，隔离模块，第一开关模块和第二开关模块，整流滤波模块、隔离模块与交流充电接口和电池连接形成交流充电电路，第一开关模块的第一端与交流充电接口的正极连接，第一开关模块的第二端与电池的正极连接；第二开关模块，第二开关模块的第一端与整流滤波模块的负极汇流端或者交流充电接口的负极连接，第二开关模块的第二端与电池的负极连接；当第一开关模块和第二开关模块导通时，第一开关模块、第二开关模块、整流滤波模块与电池形成电池加热电路。由此，复用交流充电电路中的整流滤波模块，使得电池与整流滤波模块进行充电和放电，实现对电池进行加热电。

Description

一种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，用户对新能源汽车体验要求也越来越高，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。比如新能源汽车电池作为整车最贵的零部件，无论是对企业的降成本，还是用户体验有最直观的影响；新能源汽车电池受温度的影响较大，低温下电池的电性能下降，严重影响低温下电池放电性能，导致行车里程缩短，行车时输出功率受限等问题。当电池处于低温状态时，就需要对电池进行加热。

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：

整流滤波模块，所述整流滤波模块的第一端与交流充电接口的正极连接，所述整流滤波模块的第二端与所述交流充电接口的负极连接，

隔离模块，所述隔离模块的第一端与所述整流滤波模块的第三端连接，所述隔离模块的第二端与所述整流滤波模块的第四端连接，所述隔离模块的第三端与所述电池的正极连接，所述隔离模块的第四端与所述电池的负极连接；

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整流滤波模块的负极汇流端或者所述交流充电接口的负极连接，所述第二开关模块的第二端与所述电池的负极连接；

所述第一开关模块和所述第二开关模块关断时，所述交流充电接口、所述整流滤波模块、所述隔离模块、所述电池与外部供电设备形成交流充电电路；

所述第一开关模块和所述第二开关模块导通时，所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述整流滤波模块与所述电池形成电池加热电路。

本申请的能量转换装置，通过复用整流滤波模块，控制第一开关模块和第二开关模块导通，使得第一开关模块、第二开关模块、整流滤波模块与电池形成电池加热电路，实现对电池的加热。在尽量减少成本的情况下，复用车辆交流充电电路中的整流滤波模块，还可以实现电池加热的功能。

可选地，所述装置还包括：

控制器，用于被配置为：当接收到交流充电指令时，控制所述第一开关模块和所述第二开关模块关断，且控制所述整流滤波模块和所述隔离模块，使得所述外部供电设备对所述电池充电；

当接收到加热指令时，控制所述第一开关模块和所述第二开关模块导通，且控制所述整流滤波模块与所述电池之间进行循环充电和放电，以实现对所述电池的加热。

可选地，所述整流滤波模块包括：

储能电容，所述储能电容的第一端与所述隔离模块的第一端连接，所述储能电容的第二端与所述隔离模块的第二端连接；

工频桥臂单元，所述工频桥臂单元包括至少一相工频桥臂，所述工频桥臂单元的第一端与所述储能电容的第一端连接，所述工频桥臂单元的第二端与所述储能电容的第二端连接，所述工频桥臂单元的中点连接所述交流充电接口的负极；

高频桥臂单元，所述高频桥臂单元包括至少一相高频桥臂，所述高频桥臂单元的第一端与所述工频桥臂单元的第一端连接，所述高频桥臂单元的第二端与所述工频桥臂单元的第二端连接；

绕组单元，所述绕组单元包括至少一相绕组，所述绕组单元的第一端与所述高频桥臂单元的中点连接，所述绕组单元的第二端与交流充电接口的正极连接。

可选地，所述控制器被配置为：控制所述整流滤波模块与所述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。

可选地，在所述第二开关模块的第一端与所述整流滤波模块的负极汇流端连接的情况下，

当所述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、所述绕组单元、所述高频桥臂单元的下桥臂、所述第二开关模块形成放电储能回路；

当所述加热电路处于放电释能阶段时，所述电池、所述第一开关模块、所述绕组单元、所述高频桥臂单元的上桥臂、所述储能电容、所述第二开关模块形成放电释能回路；

当所述加热电路处于充电储能阶段时，所述储能电容、所述高频桥臂单元的上桥臂、所述绕组单元、所述第一开关模块、所述电池、所述第二开关模块形成充电储能回路；

当所述加热电路处于充电释能阶段时，所述绕组单元、所述第一开关模块、所述电池、所述第二开关模块、所述高频桥臂单元的下桥臂形成充电释能回路。

可选地，在所述第二开关模块的第一端与所述交流充电接口的负极连接的情况下，

当所述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、所述绕组单元、所述高频桥臂单元的上桥臂、所述工频桥臂单元的上桥臂，所述第二开关模块形成放电储能回路；

当所述加热电路处于放电释能阶段时，所述电池、所述第一开关模块、所述绕组单元、所述高频桥臂单元的上桥臂、所述储能电容、所述工频桥臂单元的下桥臂、所述第二开关模块形成放电释能回路；

当所述加热电路处于充电储能阶段时，所述储能电容、所述高频桥臂单元的上桥臂、所述绕组单元、所述第一开关模块、所述电池、所述第二开关模块、所述工频桥臂单元的下桥臂形成充电储能回路；

当所述加热电路处于充电释能阶段时，所述绕组单元、所述第一开关模块、所述电池、所述第二开关模块、所述工频桥臂单元的上桥臂、所述高频桥臂单元的上桥臂形成充电释能回路。

可选地，在所述高频桥臂单元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。

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，通过设置第一开关模块和第二开关模块，可以复用车辆交流充电电路中的整流滤波模块，使得第一开关模块和第二开关模块关断时，交流充电接口、整流滤波模块、隔离模块、电池与外部供电设备形成交流充电电路；当第一开关模块、第二开关模块导通时，第一开关模块、第二开关模块、整流滤波模块与电池可以形成电池加热电路，复用交流充电电路中的整流滤波模块以实现对电池的加热功能，节省整车成本且利于电池低温加热。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是根据一示例性实施例示出的一种能量转换装置的结构框图。

图2是根据一示例性实施例示出的另一种能量转换装置的结构框图。

图3是根据一示例性实施例示出的另一种能量转换装置的结构框图。

图4是根据一示例性实施例示出的另一种能量转换装置的结构框图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种能量转换装置的电路拓扑图。

图6a-图6d是根据一示例性实施例示出的电池加热电路的工作原理示意图。

图7是根据一示例性实施例示出的另一种能量转换装置的电路拓扑图。

图8a-图8d是根据一示例性实施例示出的电池加热电路的工作原理示意图；

图9是根据本申请一示例性实施例示出的一种车辆的示意图。

附图标记：

1.交流充电接口；

2.整流滤波模块；

21.储能电容；22.工频桥臂单元；23.高频桥臂单元；24.绕组单元；

3.隔离模块；

4.电池；

5.第一开关模块；

6.第二开关模块；

7.控制器；

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，下面结合图1-图8d通过具体实施例来进行说明。

图1和图2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和图2所示，该能量转换装置100包括能量转换电路，其中，能量转换电路包括：整流滤波模块2，整流滤波模块2的第一端与交流充电接口1的正极连接，整流滤波模块2的第二端与交流充电接口1的负极连接，隔离模块3，隔离模块3的第一端与整流滤波模块2的第三端连接，隔离模块3的第二端与整流滤波模块2的第四端连接，隔离模块3的第三端与电池 4的正极连接，隔离模块3的第四端与电池4的负极连接；第一开关模块5，第一开关模块5的第一端与交流充电接口1的正极连接，第一开关模块5的第二端与电池4的正极连接；第二开关模块6，第二开关模块6的第一端与整流滤波模块2的负极汇流端或者交流充电接口1的负极连接，第二开关模块6的第二端与电池4的负极连接；第一开关模块5和第二开关模块6关断时，交流充电接口1、整流滤波模块2、隔离模块3、电池4与外部供电设备形成交流充电电路；第一开关模块5和第二开关模块6导通时，第一开关模块5、第二开关模块6、整流滤波模块2与电池4形成电池加热电路。

其中，整流滤波模块2可以是车辆交流充电电路中的PFC模块，整流滤波模块2用于交流充电时，将外部供电设备提供的交流电转换为直流电，以为电池充电。在电池加热电路中，整流滤波模块2用于与电池之间进行循环充电和放电，通过整流滤波模块2可以调节电池加热电路中电流的方向与频率，完成能量交换。

隔离模块3用于将经过整流滤波模块2后的直流电转换为交流电并通过内部变压器进行功率变换，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。在交流充电电路中，交流侧与直流侧必须要设置隔离模块进行交直流隔离，以保障电池的高压安全问题。

整流滤波模块2和隔离模块3与交流充电接口1和电池连4接时构成车辆的交流充电电路，即OBC电路。

进一步地，可以在车辆原有的交流充电电路中，增设第一开关模块5和第二开关模块6，如图1所示，第一开关模块5的第一端连接交流充电接口 1的正极，第一开关模块5的第二端连接电池4的正极；第二开关模块6的第一端连接整流滤波模块2的负极汇流端，第二开关模块6的第二端连接电池4的负极。

或者是如图2所示，第一开关模块5的第一端连接交流充电接口1的正极，第一开关模块5的第二端连接电池4的正极；第二开关模块6的第一端连接交流充电接口1的负极，第二开关模块6的第二端连接电池4的负极。

断开第一开关模块5和第二开关模块6时，交流充电接口1、整流滤波模块2、隔离模块3、电池4与外部供电设备形成交流充电电路，以供外部供电设备对电池4进行充电。交流充电接口1用于连接外部供电设备。

导通第一开关模块5和第二开关模块6时，第一开关模块5、第二开关模块6、整流滤波模块2与电池4形成电池加热电路。在电池加热电路中，通过控制整流滤波模块2，使得电池4与整流滤波模块2之间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。

本申请的能量转换装置在尽量减少成本的情况下，复用交流充电电路中的整流滤波模块2，还可以实现电池加热的功能。

进一步地，能量转换装置100还包括控制器7，控制器7被配置为：当接收到交流充电指令时，控制第一开关模块5和第二开关模块6关断，且控制整流滤波模块2和隔离模块3，使得外部供电设备对电池4充电；

当接收到加热指令时，控制第一开关模块5和第二开关模块6导通，且控制整流滤波模块2与电池4之间进行循环充电和放电，以实现对电池的加热。

如图3和图4所示，控制器7分别与整流滤波模块2、隔离模块3、第一开关模块5、第二开关模块6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和电池4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，整车控制器等，也可以设置专用的加热控制器。交流充电指令可以是车辆连接上外部供电设备自动触发的充电指令，也可以是在车辆连接供电设备后由用户触发的充电指令。电池加热指令可以是用户根据实际需求，通过触发电池加热开关的方式来触发车辆进入到电池加热状态的控制指令。也可以是控制器7可以获取表征电池温度的信号，在电池温度小于或等于预设的电池温度阈值时，自动触发确定车辆进入电池加热状态的控制指令。

具体地，当接收到交流充电指令时，控制第一开关模块5和第二开关模块6关断，通过整流滤波模块2将交流充电接口1输入的交流电整流滤波，再通过隔离模块3变压转换，使得外部供电设备对电池充电。

当接收到加热指令时，整车进入电池自加热模式，控制器7控制第一开关模块5和第二开关模块6导通，且通过控制整流滤波模块2中各个开关管动作，实现能量在电池4与整流滤波模块2的储能元件之间循环充电和放电，使得电池内部发热，电池组模块的温度上升。还可以在检测到电池组温度上升到正常值，控制断开第一开关模块5和第二开关模块6，退出电池自加热状态。

在本实施例中，复用交流充电电路中的整流滤波模块2，控制器7根据加热指令控制第一开关模块5和第二开关模块6导通以形成电池加热电路，并通过控制整流滤波模块2使得电池不断地循环充电和放电，实现电池的自加热，通过控制电池加热电路中电流的方向与频率，从而能获得更好的加热效果和加热速度。

进一步地，如图5和图7所示，整流滤波模块2包括：储能电容21，储能电容21的第一端与隔离模块3的第一端连接，储能电容21的第二端与隔离模块3的第二端连接；工频桥臂单元22，工频桥臂单元22包括至少一相工频桥臂，工频桥臂单元22的第一端与储能电容21的第一端连接，工频桥臂单元22的第二端与储能电容21的第二端连接，工频桥臂单元22的中点连接交流充电接口1的负极；高频桥臂单元23，高频桥臂单元23包括至少一相高频桥臂，高频桥臂单元23的第一端与工频桥臂单元22的第一端连接，高频桥臂单元23的第二端与工频桥臂单元22的第二端连接；绕组单元24，绕组单元24包括至少一相绕组，绕组单元24的第一端与高频桥臂单元23 的中点连接，绕组单元24的第二端与交流充电接口1的正极连接。

示例性的，储能电容21可以是交流充电电路中的整流滤波模块2中自带的稳压电容，在交流充电电路中用于稳压滤波，在电池加热电路中用于接收和释放自加热过程中电池组循环充放的能量。

工频桥臂单元22包括并联连接的至少一相工频桥臂，工频桥臂单元22 中所有相工频桥臂的第一端共接形成工频桥臂单元22的第一端，所有相工频桥臂的第二端共接形成工频桥臂单元22的第二端。每一相工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5中的工频桥臂单元22包括一相工频桥臂为例，工频桥臂单元22的中点为A点。工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。

高频桥臂单元23包括并联连接的至少一相高频桥臂，高频桥臂单元23 中所有相高频桥臂的第一端共接形成高频桥臂单元23的第一端，所有相高频桥臂的第二端共接形成高频桥臂单元23的第二端。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5中的高频桥臂单元23包括两相高频桥臂为例，高频桥臂单元23的中点为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。

高频桥臂单元23的第一端与工频桥臂单元22的第一端共接形成整流滤波模块2的正极汇流端，高频桥臂单元23的第二端与工频桥臂单元22的第二端共接形成整流滤波模块2的负极汇流端。

绕组单元24包括并联连接的至少一相绕组，每一相绕组的第一端形成绕组单元24的第一端，所有相绕组的第二端共接形成绕组的第二端。绕组在电路中表现为感性元件，可以等效为电感。在该实施方式中，储能电容21，工频桥臂单元22，高频桥臂单元23和绕组单元24可以复用车辆交流充电电路中的PFC模块中的稳压电容、桥臂组、绕组，提高元器件复用率，以实现多种功能，增加了PFC模块的利用率，节省整车成本。

具体地，储能电容21的第一端与隔离模块3的第一端连接，储能电容 21的第二端与隔离模块3的第二端连接，工频桥臂单元22的第一端连接储能电容21的第一端，工频桥臂单元22的第二端连接储能电容21的第二端，工频桥臂单元22的中点连接交流充电接口1的负极；高频桥臂单元23的第一端连接工频桥臂单元22的第一端，高频桥臂单元23的第二端连接工频桥臂单元22的第二端；绕组单元24中绕组的相数与高频桥臂单元23的高频桥臂的相数相同，每相绕组的第一端与高频桥臂单元23中每相桥臂的中点一一对应连接，每一相绕组的第二端共接交流充电接口1的正极。

在本实施例的电池加热电路中，通过复用车辆的整流滤波模块2，实现电池加热的功能，无需增加额外的配电，不需增加电池加热器、加热管道等器件，且简化了电池包的结构设计，能显著降低整车热管理系统成本。

进一步地，控制器7控制整流滤波模块与电池之间进行一次充电和放电为一个充放电周期，控制器被配置为：控制整流滤波模块与电池按照充放电周期进行循环充电和放电。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。控制器控制整流滤波模块与电池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6a-6d所示，在第二开关模块6的第一端与整流滤波模块2的负极汇流端连接的情况下，

当加热电路处于放电储能阶段时，第一开关模块5和第二开关模块6导通，高频桥臂单元23的上桥臂关断、下桥臂导通，工频桥臂单元22可以不参与控制过程，如图6a所示，电流由电池4的正极流出，经第一开关模块5 流向绕组单元24的第二端，从绕组单元24的第一端流向高频桥臂单元23 的下桥臂，流经高频桥臂单元23下桥臂的开关管，通过第二开关模块6流回电池4的负极。电池4、第一开关模块5、绕组单元24、高频桥臂单元23 的下桥臂、第二开关模块6形成放电储能回路。在此过程中电池4放电，电池4对绕组单元24进行充电，绕组单元24中存储电能。

当加热电路处于放电释能阶段时，第一开关模块5和第二开关模块6导通，高频桥臂单元23的上桥臂导通、下桥臂关断，工频桥臂单元22可以不参与控制过程，如图6b所示，电流由电池4的正极流出，经第一开关模块5 流向绕组单元24的第二端，从绕组单元24的第一端流向高频桥臂单元23 的上桥臂，流经高频桥臂单元23上桥臂的开关管，流向储能电容21，再从储能电容21流出，经过第二开关模块6流回电池4的负极。电池4、第一开关模块5、绕组单元24、高频桥臂单元23的上桥臂、储能电容21、第二开关模块6形成放电释能回路。在此过程中，电池4放电、绕组单元24释能，电池4和绕组单元24共同向储能电容21充电，在这一过程中，绕组单元24 上的电流逐渐减小，绕组单元24上的电流减小为0时，储能电容21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5和第二开关模块6导通，高频桥臂单元23的上桥臂导通、下桥臂关断，工频桥臂单元22可以不参与控制过程，如图6c所示，电流由储能电容21流出，经高频桥臂单元23 上桥臂的开关管流向绕组单元24，经第一开关模块5流向电池4的正极，再从电池4的负极流出，经过第二开关模块6流回储能电容21。储能电容21、高频桥臂单元23的上桥臂、绕组单元24、第一开关模块5、电池4、第二开关模块6形成充电储能回路；在此过程中，储能电容21对绕组单元24和电池4进行充电，绕组单元24存储电能，电池4充电。

当加热电路处于充电释能阶段时，第一开关模块5和第二开关模块6导通，高频桥臂单元23的下桥臂导通、上桥臂关断，工频桥臂单元22可以不参与控制过程，由于绕组单元24的电感特性，绕组单元24上的电流不能突变，如图6d所示，绕组单元24上的电流经过第一开关模块5后继续流向电池4正极，然后从电池4的负极流出，经过第二开关模块6流经高频桥臂单元23下桥臂的开关管流回绕组单元24。绕组单元24、第一开关模块5、电池4、第二开关模块6、高频桥臂单元23的下桥臂形成充电释能回路。在此过程中，绕组单元24释能，对电池4进行充电。

在本实施例中，通过控制高频桥臂单元23的上桥臂和下桥臂交替导通和关断，实现电池4对储能电容21的放电过程与储能电容21对电池4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。

在上述方案中，通过控制高频桥臂单元，让电池与储能电容21进行充电和放电，电池放电对储能电容21充电时，从电池到储能电容21侧是一个升压过程，储能电容21放电对电池充电时，从储能电容21到电池为降压过程，按照升压降压两侧功率相等，则V_bat*I_bat＝V_C1*I_C1，其中，V_bat为自加热过程中电池两端的电压，I_bat为自加热过程中流过电池的电流，V_C1为自加热过程中储能电容21两端的电压，I_C1为自加热过程中流过储能电容21的电流。其中，因为从电池到储能电容21侧电压上升，从储能电容21到电池电压下降，电池端的电压低于储能电容21端的电压，则V_bat＜V_C1，因为升压降压两侧功率相等，所以I_bat＞I_C1。流过电池内部的电流越大，电池内阻做功越大，电池发热功率P＝I_bat ²*R，其中，R为电池内阻，则电池内部的发热功率越大，电池产热越多。意味着可以通过改变频率、占空比等控制方式获得不同的I_bat，从而获得不同的加热效果和加热速度。由于在电池加热电路中，高频桥臂单元的开关管位于升压侧承受的耐压高，则高频桥臂单元的开关管的选型要依据电池加热电路的参数进行选择。

在一具体实施例中，如图8a-8d所示，在第二开关模块6的第一端与交流充电接口1的负极连接的情况下，

当加热电路处于放电储能阶段时，第一开关模块5和第二开关模块6导通，高频桥臂单元23的上桥臂导通、下桥臂关断，工频桥臂单元22的上桥臂导通、下桥臂关断，如图8a所示，电流由电池4的正极流出，经第一开关模块5流向绕组单元24的第二端，从绕组单元24的第一端流向高频桥臂单元23的上桥臂，流经高频桥臂单元23上桥臂的开关管，流经工频桥臂单元22的上桥臂，通过第二开关模块6流回电池4的负极。电池4、第一开关模块5、绕组单元24、高频桥臂单元23的上桥臂、工频桥臂单元22的上桥臂，第二开关模块6形成放电储能回路；在此过程中电池4放电，电池4对绕组单元24进行充电，绕组单元24中存储电能。

当加热电路处于放电释能阶段时，第一开关模块5和第二开关模块6导通，高频桥臂单元23的上桥臂导通、下桥臂关断，工频桥臂单元22的上桥臂关断，下桥臂导通，如图8b所示，电流由电池4的正极流出，经第一开关模块5流向绕组单元24的第二端，从绕组单元24的第一端流向高频桥臂单元23的上桥臂，流经高频桥臂单元23上桥臂的开关管，流向储能电容21，再从储能电容21流出，流经工频桥臂单元22的下桥臂，流经第二开关模块 6流回电池4的负极。电池4、第一开关模块5、绕组单元24、高频桥臂单元23的上桥臂、储能电容21、工频桥臂单元22的下桥臂、第二开关模块6 形成放电释能回路；在此过程中，电池4放电、绕组单元24释能，电池4 和绕组单元24共同向储能电容21充电，在这一过程中，绕组单元24上的电流逐渐减小，绕组单元24上的电流减小为0时，储能电容21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5和第二开关模块6导通，高频桥臂单元23的上桥臂导通、下桥臂关断，工频桥臂单元22的上桥臂关断，下桥臂导通，如图8c所示，电流由储能电容21流出，经高频桥臂单元23上桥臂的开关管流向绕组单元24，经第一开关模块5流向电池4的正极，再从电池4的负极流出，流经第二开关模块6、流经工频桥臂单元22 的下桥臂，流回储能电容21。储能电容21、高频桥臂单元23的上桥臂、绕组单元24、第一开关模块5、电池4、第二开关模块6、工频桥臂单元22的下桥臂形成充电储能回路；在此过程中，储能电容21对绕组单元24和电池 4进行充电，绕组单元24存储电能，电池4充电。

当加热电路处于充电释能阶段时，第一开关模块5和第二开关模块6导通，高频桥臂单元23的上桥臂导通、下桥臂关断，工频桥臂单元22的上桥臂导通，下桥臂关断，由于绕组单元24的电感特性，绕组单元24上的电流不能突变，如图8d所示，绕组单元24上的电流经过第一开关模块5后继续流向电池4正极，然后从电池4的负极流出，经过第二开关模块6流经工频桥臂单元22的上桥臂，流经高频桥臂单元23的上桥臂后流回绕组单元24。在此过程中，绕组单元24释能，对电池4进行充电。

在本实施例中，通过控制高频桥臂单元23的上桥臂保持导通，控制工频桥臂单元22的上桥臂和下桥臂交替导通和关断，实现电池对储能电容21 的放电过程与储能电容21对电池的充电过程交替进行，由于电池内阻的存在，会使电池4自身产生大量的热，致使电池升温，进而实现电池的加热。并且，在电池4与储能电容21进行循环充电和放电的过程中，高频桥臂单元23的上桥臂一直保持导通，减少了对高频桥臂单元23控制的开关次数，减少高频桥臂单元23的损耗，仅需控制工频桥臂单元22的上桥臂和下桥臂交替导通和关断，即可实现电池的加热。对于由开关管组成的桥臂来说，桥臂的开关次数直接影响其元器件的使用寿命，其开关次数越多越频繁，其损耗越严重，使用寿命越短，仅通过控制工频桥臂单元22的上桥臂和下桥臂交替导通和关断，对大大减小了高频桥臂单元23的开关次数和频率，延长了高频桥臂单元23的使用寿命，一定程度上也节约了成本。

在一具体实施例中，在高频桥臂单元23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。为了避免因绕组单元24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7可以控制高频桥臂单元23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，使得绕组单元24的电流矢量为零，不会存在扭矩脉动，从而提高电器安全。

本申请另一方面提供一种车辆200，如图9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 (8)

1.一种能量转换装置，其特征在于，包括：能量转换电路，所述能量转换电路包括：

整流滤波模块，所述整流滤波模块的第一端与交流充电接口的正极连接，所述整流滤波模块的第二端与所述交流充电接口的负极连接，

隔离模块，所述隔离模块的第一端与所述整流滤波模块的第三端连接，所述隔离模块的第二端与所述整流滤波模块的第四端连接，所述隔离模块的第三端与电池的正极连接，所述隔离模块的第四端与所述电池的负极连接；

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整流滤波模块的负极汇流端或者所述交流充电接口的负极连接，所述第二开关模块的第二端与所述电池的负极连接；

所述第一开关模块和所述第二开关模块关断时，所述交流充电接口、所述整流滤波模块、所述隔离模块、所述电池与外部供电设备形成交流充电电路；

所述第一开关模块和所述第二开关模块导通时，所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述整流滤波模块与所述电池形成电池加热电路。

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：

控制器，被配置为：当接收到交流充电指令时，控制所述第一开关模块和所述第二开关模块关断，且控制所述整流滤波模块和所述隔离模块，使得所述外部供电设备对所述电池充电；

当接收到加热指令时，控制所述第一开关模块和所述第二开关模块导通，且控制所述整流滤波模块与所述电池之间进行循环充电和放电，以实现对所述电池的加热。

3.根据权利要求2所述的能量转换装置，其特征在于，所述整流滤波模块包括：

储能电容，所述储能电容的第一端与所述隔离模块的第一端连接，所述储能电容的第二端与所述隔离模块的第二端连接；

工频桥臂单元，所述工频桥臂单元包括至少一相工频桥臂，所述工频桥臂单元的第一端与所述储能电容的第一端连接，所述工频桥臂单元的第二端与所述储能电容的第二端连接，所述工频桥臂单元的中点连接所述交流充电接口的负极；

高频桥臂单元，所述高频桥臂单元包括至少一相高频桥臂，所述高频桥臂单元的第一端与所述工频桥臂单元的第一端连接，所述高频桥臂单元的第二端与所述工频桥臂单元的第二端连接；

绕组单元，所述绕组单元包括至少一相绕组，所述绕组单元的第一端与所述高频桥臂单元的中点连接，所述绕组单元的第二端与交流充电接口的正极连接。

4.根据权利要求3所述的能量转换装置，其特征在于，所述控制器被配置为：控制所述整流滤波模块与所述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。

5.根据权利要求4所述的能量转换装置，其特征在于，在所述第二开关模块的第一端与所述整流滤波模块的负极汇流端连接的情况下，

当所述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、所述绕组单元、所述高频桥臂单元的下桥臂、所述第二开关模块形成放电储能回路；

当所述加热电路处于放电释能阶段时，所述电池、所述第一开关模块、所述绕组单元、所述高频桥臂单元的上桥臂、所述储能电容、所述第二开关模块形成放电释能回路；

当所述加热电路处于充电储能阶段时，所述储能电容、所述高频桥臂单元的上桥臂、所述绕组单元、所述第一开关模块、所述电池、所述第二开关模块形成充电储能回路；

当所述加热电路处于充电释能阶段时，所述绕组单元、所述第一开关模块、所述电池、所述第二开关模块、所述高频桥臂单元的下桥臂形成充电释能回路。

6.根据权利要求3所述的能量转换装置，其特征在于，在所述第二开关模块的第一端与所述交流充电接口的负极连接的情况下，

当所述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、所述绕组单元、所述高频桥臂单元的上桥臂、所述工频桥臂单元的上桥臂，所述第二开关模块形成放电储能回路；

当所述加热电路处于放电释能阶段时，所述电池、所述第一开关模块、所述绕组单元、所述高频桥臂单元的上桥臂、所述储能电容、所述工频桥臂单元的下桥臂、所述第二开关模块形成放电释能回路；

当所述加热电路处于充电储能阶段时，所述储能电容、所述高频桥臂单元的上桥臂、所述绕组单元、所述第一开关模块、所述电池、所述第二开关模块、所述工频桥臂单元的下桥臂形成充电储能回路；

当所述加热电路处于充电释能阶段时，所述绕组单元、所述第一开关模块、所述电池、所述第二开关模块、所述工频桥臂单元的上桥臂、所述高频桥臂单元的上桥臂形成充电释能回路。

7.根据权利要求3所述的能量转换装置，其特征在于，在所述高频桥臂单元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。

8.一种车辆，其特征在于，包括电池及根据权利要求1-7中任一项所述的能量转换装置。

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