CN112751396B - 能量转换装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种能量转换装置及车辆，属于车辆领域，能够实现隔离充放电。一种能量转换装置，包括：交流电机，其相数至少为3相且包括x套绕组，各套绕组之间错开电角度θ，每套绕组的每相绕组包括至少一个支路线圈，通过采用电机矢量控制每一套绕组的所有相个绕组能使交流电机运行；电机控制器，其包括x组桥臂，每组桥臂与其中一套绕组的相端子相连接、其桥臂数量和与其相连接的绕组的相数相匹配，每组桥臂的所有桥臂的输入端共接、所有桥臂的输出端共接以分别形成该组桥臂的第一和第二汇流端；第一开关模块，其连接在第一组桥臂的任意三个桥臂的中点与交流充放电接口之间；第二开关模块，其连接在各组桥臂的第一汇流端之间以及第二汇流端之间。

Description

能量转换装置及车辆

技术领域

本公开涉及车辆领域，具体地，涉及一种能量转换装置及车辆。

背景技术

目前，在对车辆进行交流充电时，需要在车载端进行隔离以防止充电过程中对电网造成干扰。车载端的隔离方法通常是额外配备变压器，这导致体积增加，成本高。

发明内容

本公开的目的是提供一种能量转换装置及车辆，能够降低体积和成本。

根据本公开的第一实施例，提供一种能量转换装置，包括交流电机、电机控制器、第一开关模块和第二开关模块，其中：所述交流电机包括x套绕组，各套绕组之间错开一定的电角度θ，所述交流电机的相数至少为3相，每套绕组中的每相绕组包括至少一个支路线圈，通过采用电机矢量控制每一套绕组的所有相个绕组均能使所述交流电机运行，其中，2≤x，0°≤θ＜360°；所述电机控制器包括x组桥臂，每组桥臂与其中一套绕组的相端子相连接，各组桥臂的桥臂数量和与其相连接的绕组的相数相匹配，每组桥臂中的所有桥臂的输入端共接形成该组桥臂的第一汇流端，每组桥臂中的所有桥臂的输出端共接形成该组桥臂的第二汇流端；所述第一开关模块连接在第一组桥臂的任意三个桥臂的中点与交流充放电接口之间，所述第二开关模块连接在各组桥臂的第一汇流端之间以及各组桥臂的第二汇流端之间。

可选地，所述装置还包括第三开关模块、第四开关模块、第五开关模块和第二电容，其中：

第x套绕组的相数为m_x相，第x套绕组中的每一相绕组包括n_x个支路线圈，每一相绕组的n_x个支路线圈共接形成一个相端点，第x套绕组中的每一相绕组的n_x个支路线圈中的一个支路线圈还分别与其他相绕组中的n_x个支路线圈中的一个支路线圈连接，以形成n_x个连接点，所述n_x个连接点形成T_x个中性点，所述T_x个中性点引出N_x条中性线，其中，m_x≥2，T_x的范围：

≥T≥1，N_x的范围：T_x≥N_x≥1，且T_x、N_x均为整数，各个所述中性点分别通过所述第三开关模块与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述第一组桥臂的第二汇流端相连接，所述第二电容的第一端还通过所述第四开关模块与与直流充放电接口的正极相连，所述第二电容的第二端还通过所述第五开关模块与所述直流充放电接口的负极相连接。

可选地，所述第二开关模块处于常闭合状态。

可选地，所述装置还包括第三电容、第六开关模块和第七开关模块，其中，所述第三电容的第一端连接所述第一组桥臂的第一汇流端，所述第三电容的第二端连接所述第一组桥臂的第二汇流端，所述第六开关模块连接在所述第三电容的第一端与直流充放电接口的正极之间，所述第七开关模块连接在所述第三电容与所述直流充放电接口的负极之间。

可选地，所述装置还包括第八开关模块、第九开关模块、第十开关模块和第四电容，其中：

第x套绕组的相数为m_x相，第x套绕组中的每一相绕组包括n_x个支路线圈，每一相绕组的n_x个支路线圈共接形成一个相端点，第x套绕组中的每一相绕组的n_x个支路线圈中的一个支路线圈还分别与其他相绕组中的n_x个支路线圈中的一个支路线圈连接，以形成n_x个连接点，所述n_x个连接点形成T_x个中性点，所述T_x个中性点引出N_x条中性线，其中，m_x≥2，T_x的范围：

≥T≥1，N_x的范围：T_x≥N_x≥1，且T_x、N_x均为整数，所述第八开关模块连接在各个所述中性点之间，所述第四电容的第一端连接所述第一组桥臂的第一汇流端，所述第四电容的第二端连接所述第一组桥臂的第二汇流端，所述第四电容的第一端通过所述第九开关模块连接到直流充放电接口的正极，所述第四电容的第二端通过所述第十开关模块连接到所述直流充放电接口的负极。

可选地，当所述第一开关模块处于断开状态、所述第二开关模块处于闭合状态时，所述能量转换装置处于以下一种模式中：驱动车辆行驶的驱动模式、电机加热模式和驱动加热模式。

可选地，当所述第一开关模块处于闭合状态、所述第二开关模块处于断开状态、所述第一组桥臂中的所有桥臂均处于关闭状态时，对所述x组桥臂中除所述第一组桥臂之外的其他组桥臂进行控制，以利用绕组之间的电磁感应对动力电池进行隔离充电。

可选地，当所述第一开关模块处于闭合状态、所述第二开关模块处于闭合状态、所述第一组桥臂中的所有桥臂均处于关闭状态时，对所述x组桥臂中除所述第一组桥臂之外的其他组桥臂进行控制，以利用绕组之间的电磁感应对动力电池进行半隔离充电。

可选地，所述能量转换装置通过控制另外一套绕组中基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系的在直轴、交轴上形成的电流矢量之和的大小来控制充放电电流。

可选地，所述能量转换装置通过控制另外一套绕组中基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系的电流矢量的大小来控制充放电电流，同时控制基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系的交轴上形成的电流相等。

根据本公开的第二实施例，提供一种车辆，包括根据本公开第一实施例所述的能量转换装置。

通过采用上述技术方案，使用交流电机的绕组充当隔离变压器和电感的作用，借助交流电机内各套绕组之间的电磁感应以及第一开关模块和第二开关模块的通断控制，就能够实现不同相数的、变压的、交流隔离或半隔离充放电。而且，由于电机和电控都是借用现有器件，因此其结构紧凑，成本低。

本公开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

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的示意结构图。

图2示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。

图3示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。

图4示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。

图5示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。

图6示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。

图7示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。

图8示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。

图9示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。

图10示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。

图11示出了交流隔离充电的电流流向示意图。

图12示出了交流隔离放电的电流流向示意图。

图13示出根据本公开实施例的动力电池冷却和加热回路示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

图1示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的示意结构图。如图1所示，该能量转换装置包括交流电机11、电机控制器12、第一开关模块和第二开关模块，其中：交流电机11包括x套绕组，各套绕组之间错开一定的电角度θ，交流电机11的相数至少为3相(例如，双三相电机、六相电机、九相电机、十二相电机、十五相电机等等)，每套绕组中的每相绕组包括至少一个支路线圈，通过采用电机矢量控制每一套绕组的所有相个绕组均能使所述交流电机运行，其中，2≤x，0°≤θ＜360°；电机控制器12包括x组桥臂，每组桥臂与其中一套绕组的相端子相连接，各组桥臂的桥臂数量和与其相连接的绕组的相数相匹配，每组桥臂中的所有桥臂的输入端共接形成该组桥臂的第一汇流端，每组桥臂中的所有桥臂的输出端共接形成该组桥臂的第二汇流端；第一开关模块连接在第一组桥臂的任意三个桥臂的中点与交流充放电接口13之间，第二开关模块连接在各组桥臂的第一汇流端之间以及各组桥臂的第二汇流端之间，以用于控制每组桥臂之间的电气隔离。

图1示例性示出的是，交流电机11包括第一套绕组和第二套绕组，每套绕组中的每相绕组包括1个支路线圈；电机控制器12包括第一组桥臂和第二组桥臂，共2组桥臂。动力电池模块包括动力电池、开关K1、开关K2，电阻R、开关K3以及电容C1，动力电池的正极连接开关K1的第一端和开关K2的第一端，开关K2的第二端连接电阻R的第一端，开关K1的第二端和电阻R的第二端连接电容C1的第一端，动力电池的负极连接开关K3的第一端，开关K3的第二端连接电容C1的第二端，第一组桥臂和第二组桥臂分别包括三相桥臂，第一组桥臂的第一相桥臂包括串联连接的第一功率开关单元和第二功率开关单元，第一组桥臂的第二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，第一组桥臂的第三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，第一功率开关单元的输入端、第三功率开关单元的输入端、第五功率开关单元的输入端共接于开关K7的第一端并形成第一组桥臂的第一汇流端，第二功率开关单元的输出端、第四功率开关单元的输出端、第六功率开关单元的输出端共接于开关K8的第一端并形成第一组桥臂的第二汇流端，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，开关K7的第二端连接电容C1的第一端，第二组桥臂的第一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，第二组桥臂的第二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，第二组桥臂的第三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共接于电容C1的第一端并形成第二组桥臂的第一汇流端，开关K7的第二端连接电容C1的第一端，开关K8的第二端连接电容C1的第二端，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共接于电容C1的第二端并形成第二组桥臂的第二汇流端，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；本实施例中的功率开关单元还可以是由其他复合三极管组成，此处不做唯一限制。

第一套绕组包括1个支路线圈，该支路线圈包括线圈A11、B11、C11，其中，线圈A11的相端点A1连接到第一组桥臂的第一相桥臂的中点A，线圈B11的相端点B1连接到第一组桥臂的第二相桥臂的中点B，线圈C11的相端点C1连接到第一组桥臂的第三相桥臂的中点C，线圈A11、线圈B11、线圈C11共接形成第一连接点；第二套绕组包括1个支路线圈，该支路线圈包括线圈A21、B21、C21，其中，线圈A21的相端点A2连接到第二组桥臂的第一相桥臂的中点U，线圈B11的相端点B2连接到第二组桥臂的第二相桥臂的中点V，线圈C11的相端点C2连接到第二组桥臂的第三相桥臂的中点W，线圈A21、线圈B21、线圈C21共接形成第二连接点，第一连接点和第二连接点各自形成中性点。中性点用于引出中性线，中性线用于使电机与其余模块连接。

在图1中，第一开关模块包括开关K4、K5和K6，其中开关K4、K5和K6分别与第一组桥臂中的中点A、B、C连接，但是不与其他组桥臂中的中点相连接，这样使得从交流充放电接口13进入的交流电只在第一套绕组中流动，并且利用绕组之间的电磁感应而在其他套绕组中产生感应电动势。

在图1中，第二开关模块包括开关K7和K8，其中，开关K7用于控制各组桥臂的第一汇流端之间的电气隔离，开关K8用于控制各组桥臂的第二汇流端之间的电气隔离。在图1中的结构包括两套绕组、两组桥臂而且两套绕组之间错开0°电角度的情况下，能够实现双三相电机三相交流隔离充放电。

通过采用上述技术方案，使用交流电机11的绕组充当隔离变压器和电感的作用，借助交流电机11内各套绕组之间的电磁感应以及第一开关模块和第二开关模块的通断控制，就能够实现不同相数的、变压的、交流隔离或半隔离充放电。而且，由于电机和电控都是借用现有器件，因此其结构紧凑，成本低。

图2示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。图2的结构与图1的结构的区别在于，每套绕组中的每相绕组包括2个支路线圈。在交流充放电时，闭合开关K4、K5、K6、K1、K3，断开开关K2、K7、K8。其原理与图1所示实施例的实现原理一致，该能量转换装置能够实现双三相电机三相交流隔离充放电。

图3示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。图3相当于使图2中的开关K7、K8处于常闭合状态而得到的结构图。该能量转换装置能够实现六相电机三相交流半隔离充放电，在交流充放电时，闭合开关K4、K5、K6、K1、K3，断开开关K2。为了实现六相，可以使两套绕组的电角度错开30°或者60°。本公开中，半隔离指的是交流电只在绕组处进行隔离，但是在不同组的桥臂之间不进行隔离。隔离指的是在各套绕组处以及各组桥臂之间都进行隔离。

图4示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。如图4所示，该能量转换装置还包括第三开关模块、第四开关模块、第五开关模块和第二电容。在图4中，第三开关模块包括开关K9和K10，第四开关模块包括开关K11，第五开关模块包括开关K12。其中：第x套绕组的相数为m_x相，第x套绕组中的每一相绕组包括n_x个支路线圈，每一相绕组的n_x个支路线圈共接形成一个相端点，第x套绕组中的每一相绕组的n_x个支路线圈中的一个支路线圈还分别与其他相绕组中的n_x个支路线圈中的一个支路线圈连接，以形成n_x个连接点，所述n_x个连接点形成T_x个中性点，所述T_x个中性点引出N_x条中性线，其中，m_x≥2，T_x的范围：

N_x的范围：T_x≥N_x≥1，且T_x、N_x均为整数，各个所述中性点分别通过第三开关模块与第二电容的第一端连接，第二电容的第二端与第一组桥臂的第二汇流端相连接，第二电容的第一端还通过第四开关模块与与直流充放电接口的正极相连，第二电容的第二端还通过第五开关模块与直流充放电接口的负极相连接。

图4示例性示出的是，交流电机包括第一套绕组和第二套绕组，共2套绕组，每套绕组各自包括2个支路线圈。第一套绕组的支路线圈A1、B1、C1共接形成第一连接点n1，第一套绕组的支路线圈A2、B2、C2共接形成第二连接点n2，第二套绕组的支路线圈U1、V1、W1共接形成第三连接点n3，第二套绕组的支路线圈U2、V2、W2共接形成第四连接点n4，第一连接点n1和第二连接点n2连接在一起形成中性点N1，第三连接点n3和第四连接点n4连接在一起形成中性点N2，中性点N1通过第三开关模块中的开关K9连接到第二电容C2的第一端，中性点N2通过第三开关模块中的开关K10连接到第二电容C2的第一端，第二电容C2的第二端连接第一组桥臂的第二汇流点，第二电容C2的第一端还通过第四开关模块中的开关K11连接到直流充放电接口的正极，第二电容C2的第二端还通过第五开关模块中的开关K12连接到直流充放电接口的负极。

通过图4所示的结构，既能够实现交流充放电，又能够实现直流充放电。在交流充放电时，闭合开关K4、K5、K6、K1、K3，断开开关K2、K7、K8、K9、K10、K11和K12，实现六相电机三相交流隔离充放电。在直流充放电时，闭合开关K1、K3、K9、K10、K11、K12，断开开关K4、K5、K6、K7、K8和K2，实现直流隔离充放电。

图5示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。交流电机包括2套绕组，这2套绕组之间错开一定的电角度θ，其中0°＜θ＜360°，在进行交流充放电时，闭合开关K4、K5、K6、K1、K3，断开开关K2、K7、K8，从而实现六相电机三相交流隔离充放电。

图6示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。图6与图5的区别在于每套绕组中的每相绕组包括2个支路线圈。交流充放电时，闭合开关K4、K5、K6、K1、K3，断开开关K2、K7、K8，实现了六相电机三相交流隔离充放电，不仅控制简单，而且效率高。

图7示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。如图7所示，该能量转换装置还包括第三电容C3、第六开关模块和第七开关模块。在图7中，第六开关模块包括开关K13，第七开关模块包括开关K14。其中，所述第三电容C3的第一端连接所述第一组桥臂的第一汇流端，所述第三电容C3的第二端连接所述第一组桥臂的第二汇流端，所述第六开关模块连接在所述第三电容C3的第一端与直流充放电接口的正极之间，所述第七开关模块连接在所述第三电容C3与所述直流充放电接口的负极之间。通过该能量转换装置，既能够实现交流隔离充放电，又能够实现直流隔离充放电，不仅控制简单，而且效率高。

图7示例性示出的是，交流电机包括2套绕组，每套绕组的相数均是3相，电机控制器包括2组桥臂。交流充放电时，闭合开关K4、K5、K6、K1、K3，断开开关K2、K7、K8、K13、K14，实现六相电机三相交流隔离充放电；直流充放电时，闭合开关K1、K3、K13、K14，断开开关K2、K7、K8、K4、K5、K6，实现直流隔离充放电。

图8示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。如图8所示，该能量转换装置还包括第八开关模块、第九开关模块、第十开关模块和第四电容C4。在图8中，第八开关模块包括开关K15，第九开关模块包括开关K16，第十开关模块包括开关K17。其中：第x套绕组的相数为m_x相，第x套绕组中的每一相绕组包括n_x个支路线圈，每一相绕组的n_x个支路线圈共接形成一个相端点，第x套绕组中的每一相绕组的n_x个支路线圈中的一个支路线圈还分别与其他相绕组中的n_x个支路线圈中的一个支路线圈连接，以形成n_x个连接点，n_x个连接点形成T_x个中性点，T_x个中性点引出N_x条中性线，其中，m_x≥2，T_x的范围：

N_x的范围：T_x≥N_x≥1，且T_x、N_x均为整数，第八开关模块连接在各个中性点之间，第四电容C4的第一端连接第一组桥臂的第一汇流端，第四电容C4的第二端连接第一组桥臂的第二汇流端，第四电容C4的第一端通过第九开关模块连接到直流充放电接口的正极，第四电容C4的第二端通过第十开关模块连接到直流充放电接口的负极。

图8示例性示出的是，交流电机包括第一套绕组和第二套绕组，总共2套绕组，每套绕组包括2个支路线圈，电机控制器包括2组桥臂。第一套绕组的支路线圈A1、B1、C1共接形成第一连接点n1，第一套绕组的支路线圈A2、B2、C2共接形成第二连接点n2，第二套绕组的支路线圈U1、V1、W1共接形成第三连接点n3，第二套绕组的支路线圈U2、V2、W2共接形成第四连接点n4，第一连接点n1和第二连接点n2连接在一起形成中性点N1，第三连接点n3和第四连接点n4连接在一起形成中性点N2，中性点N1和N2通过第八开关模块中的开关K15连接，第四电容C4的第一端连接第一组桥臂的第一汇流端，第四电容C4的第二端第一组桥臂的第二汇流端，第四电容C4的第一端通过第九开关模块中的开关K16与直流充放电接口的正极连接，第四电容C4的第二端通过第十开关模块中的开关K17与直流充放电接口的负极连接。这样，既能够实现交流隔离充放电，又能够实现直流隔离充放电。而且相比于图7，图8的直流隔离充放电的控制更为简单，效率更高。

图9示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。图9相当于是将图4中的开关K7和K8处于常闭合状态而得到的结构图，以便能够实现交直流半隔离充放电。

图10示出根据本公开一种实施例的能量转换装置的又一示意结构图。交流电机包括3套绕组，每套绕组包括2个支路线圈，电机控制器包括3组桥臂，能够实现九相电机三相交流半隔离充放电。其中，在交流充放电时，闭合开关K4、K5、K6、K1、K3，断开开关K2。

接下来结合图11所示的三相交流隔离充电电流流向示意图来描述利用根据本公开实施例的能量转换装置对动力电池进行交流充电的原理。

在交流充电模式下，闭合开关K4、K5、K6、K1和K3，断开开关K2、K7、K8，交流充放电接口与交流电机的第一套绕组接通，电机控制器的ABC三个桥臂处于关闭状态，即该三相的六个功率开关都处于断开状态。充电桩开始工作后，三相交流电压会在交流电机的第一套绕组中产生交流电流，即基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系的电流矢量Is1。其中，电流矢量是指有方向和大小的电流。该交流电流在交流电机的定子和转子的硅钢片中产生磁场(例如产生旋转的磁场或旋转的电压矢量)，通过两套绕组之间的电磁感应，会在第二套绕组中产生三相的交流感应电动势，通过控制第二套绕组产生一个对立方向的磁场(或者对立方向的旋转的电压矢量)，控制磁场(或者对立方向的旋转的电压矢量)的大小进行充电电流的控制。交流电机的绕组线圈和硅钢片起到了变压的作用，即对输入和输出起到了电气隔离效果，又实现能量耦合传输功能。

通过控制第二套绕组中基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系的电流矢量Is2的大小，能够控制充电电流(电流矢量Is2和Is1之间错开180°电角度，即方向相反)，在此种控制方式下，交流电机有可能会旋转。此时电机控制器的UVW三相桥臂处于功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)整流模式，把A2、B2、C2三相绕组上的交流电进行功率因数校正控制后向动力电池充电，实现三相交流隔离充电。当然，为了保证控制过程中交流电机不会旋转，可以通过控制基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系的交轴上形成的电流相等来实现。

接下来结合图12所示的三相交流隔离放电电流流向示意图来描述利用根据本公开实施例的能量转换装置对动力电池进行交流放电的原理。

在交流放电模式下，闭合开关K4、K5、K6、K1和K3，断开开关K2、K7、K8，三相交流电在UVW三相桥臂以及与UVW三相桥臂相连接的三相绕组中流动，产生旋转的磁场(或旋转的电压矢量)，该电流在电机的定子和转子的硅钢片中产生磁场，通过两套绕组之间的电磁感应，会在ABC绕组中产生一个相同方向的三相交流感应电动势(例如，相同方向的磁场，或相同方向的旋转的电压矢量)，通过控制磁场(或者相同方向的旋转的电压矢量)的大小进行放电电流的控制，从而实现将动力电池的电能释放到交流充放电接口。

另外，当使第一开关模块处于断开状态以断开交流充放电接口与电机控制器之间的电气连接、使第二开关模块处于闭合状态以使各组桥臂连接在一起时，可以使根据本公开实施例的能量转换装置处于以下一种模式中：驱动车辆行驶的驱动模式、电机加热模式和驱动加热模式。这样电机控制器就能够正常工作以驱动交流电机的旋转。

根据本公开的又一实施例，提供一种车辆，该车辆包括上述实施例提供的能量转换装置。

图13示出了根据本公开实施例的动力电池冷却和加热回路示意图。如图13所示，电池包的加热和冷却回路包含以下回路：电机驱动***冷却回路、电池冷却***回路、空调***的冷却回路。电池冷却***回路通过换热板和空调冷却***融合；电池冷却***回路通过四通阀和电机驱动***冷却回路贯通。电机驱动***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***冷却回路与电池冷却***回路通过阀体切换，改变管道中冷却液流向，使电机驱动***加热后的冷却液的流向电池冷却***，完成热量从电机驱动***到电池冷却的传递；电机驱动***处于非加热模式，通过三通阀和四通阀切换，电机驱动***冷却液走A回路，电池冷却***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***冷却液走B回路，实现电机驱动***加热后的冷却液流向电池包冷却回路来给电池加热。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

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，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种能量转换装置，其特征在于，包括交流电机、电机控制器、第一开关模块和第二开关模块，其中：

所述交流电机包括x套绕组，各套绕组之间错开一定的电角度θ，所述交流电机的相数至少为3相，每套绕组中的每相绕组包括至少一个支路线圈，通过采用电机矢量控制每一套绕组的所有相个绕组均能使所述交流电机运行，其中，2≤x，0°≤θ＜360°；

所述电机控制器包括x组桥臂，每组桥臂与其中一套绕组的相端子相连接，各组桥臂的桥臂数量和与其相连接的绕组的相数相匹配，每组桥臂中的所有桥臂的输入端共接形成该组桥臂的第一汇流端，每组桥臂中的所有桥臂的输出端共接形成该组桥臂的第二汇流端；

所述第一开关模块连接在第一组桥臂的任意三个桥臂的中点与交流充放电接口之间，所述第二开关模块连接在各组桥臂的第一汇流端之间以及各组桥臂的第二汇流端之间；

所述装置还包括第三开关模块、第四开关模块、第五开关模块和第二电容，其中：第x套绕组的相数为m_x相，第x套绕组中的每一相绕组包括n_x个支路线圈，每一相绕组的n_x个支路线圈共接形成一个相端点，第x套绕组中的每一相绕组的n_x个支路线圈中的一个支路线圈还分别与其他相绕组中的n_x个支路线圈中的一个支路线圈连接，以形成n_x个连接点，所述n_x个连接点形成T_x个中性点，所述T_x个中性点引出N_x条中性线，其中，m_x≥2，T_x的范围：

N_x的范围：T_x≥N_x≥1，且T_x、N_x均为整数，各个所述中性点分别通过所述第三开关模块与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述第一组桥臂的第二汇流端相连接，所述第二电容的第一端还通过所述第四开关模块与直流充放电接口的正极相连，所述第二电容的第二端还通过所述第五开关模块与所述直流充放电接口的负极相连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二开关模块处于常闭合状态。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第三电容、第六开关模块和第七开关模块，其中，所述第三电容的第一端连接所述第一组桥臂的第一汇流端，所述第三电容的第二端连接所述第一组桥臂的第二汇流端，所述第六开关模块连接在所述第三电容的第一端与直流充放电接口的正极之间，所述第七开关模块连接在所述第三电容与所述直流充放电接口的负极之间。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第八开关模块、第九开关模块、第十开关模块和第四电容，其中：

第x套绕组的相数为m_x相，第x套绕组中的每一相绕组包括n_x个支路线圈，每一相绕组的n_x个支路线圈共接形成一个相端点，第x套绕组中的每一相绕组的n_x个支路线圈中的一个支路线圈还分别与其他相绕组中的n_x个支路线圈中的一个支路线圈连接，以形成n_x个连接点，所述n_x个连接点形成T_x个中性点，所述T_x个中性点引出N_x条中性线，其中，m_x≥2，T_x的范围：

≥T≥1，N_x的范围：T_x≥N_x≥1，且T_x、N_x均为整数，所述第八开关模块连接在各个所述中性点之间，所述第四电容的第一端连接所述第一组桥臂的第一汇流端，所述第四电容的第二端连接所述第一组桥臂的第二汇流端，所述第四电容的第一端通过所述第九开关模块连接到直流充放电接口的正极，所述第四电容的第二端通过所述第十开关模块连接到所述直流充放电接口的负极。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述第一开关模块处于断开状态、所述第二开关模块处于闭合状态时，所述能量转换装置处于以下一种模式中：驱动车辆行驶的驱动模式、电机加热模式和驱动加热模式。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述第一开关模块处于闭合状态、所述第二开关模块处于断开状态、所述第一组桥臂中的所有桥臂均处于关闭状态时，对所述x组桥臂中除所述第一组桥臂之外的其他组桥臂进行控制，以利用绕组之间的电磁感应对动力电池进行隔离充电。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述第一开关模块处于闭合状态、所述第二开关模块处于闭合状态、所述第一组桥臂中的所有桥臂均处于关闭状态时，对所述x组桥臂中除所述第一组桥臂之外的其他组桥臂进行控制，以利用绕组之间的电磁感应对动力电池进行半隔离充电。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述能量转换装置通过控制另外一套绕组中基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系的在直轴、交轴上形成的电流矢量之和的大小来控制充放电电流。

9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述能量转换装置通过控制另外一套绕组中基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系的电流矢量的大小来控制充放电电流，同时控制基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系的交轴上形成的电流相等。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1至9中任一权利要求所述的能量转换装置。

Images