CN113844334B - 车辆、能量转换装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请技术方案提供一种车辆、能量转换装置及其控制方法，能量转换装置包括桥臂变换器、电机绕组和储能元件，桥臂变换器、电机绕组、储能元件与电池连接形成电池加热电路；该控制方法包括：获取车辆状态；当车辆状态处于加热模式时控制桥臂变换器中至少一相桥臂使电池与储能元件进行充电和放电，以实现电池的自加热，提升了电路中器件的利用率和电池的加热速度，并且控制桥臂变换器中至少一相桥臂工作，采用多种方式对桥臂变换器中的桥臂进行控制，降低了桥臂变换器的损耗。

Description

车辆、能量转换装置及其控制方法
技术领域
本申请涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆、能量转换装置及其控制方法。
背景技术
随着新能源的广泛使用，电池可作为动力源应用在各个领域中。电池作为动力源使用的环境不同，电池的性能也会受到影响。比如，在低温环境下的电池的性能较常温会产生较大程度的降低。例如，在零点温度下电池的放电容量会随温度的降低而降低。在-30℃的条件下，电池的放电容量基本为0，导致电池无法使用。为了能够在低温环境下使用电池，需要在使用电池之前对电池进行预热。
如图1所示，现有技术中包括桥臂变换器101、电机绕组102、电池103，电池103处于放电过程时，触发桥臂变换器101中的晶体管VT1、晶体管VT2和晶体管VT6同时导通，电流从电池103正极流出，经过晶体管VT1、晶体管VT2和晶体管VT6、电机绕组102的三个定子电感，回到电池103负极，电流上升，能量储存在两定子电感中；电池103处于充电过程时，如图2所示，晶体管VT1、晶体管VT2和晶体管VT6同时断开，电流从电机绕组102的三个定子电感、桥臂变换器101经过三个泄放的二极管VD4、VD5和VD3回到电池102，电流下降。重复上述两个过程，电池处于快速的充电、放电的交替状态，由于电池内阻的存在，使得内部大量发热，温度快速升高。但是现有技术存在如下问题：由于存在母线电容C1，在充放电回路工作的过程中电池103放电时会有大量电流从母线电容C1经过，使得流经电池的电流大幅度下降，电路中器件的利用率低，并且电池的加热速度也会严重变慢，此外，现有技术中对桥臂变换器中各相桥臂的控制方式比较单一，导致桥臂变换器的损耗较大。
发明内容
本申请的目的在于提供一种车辆、能量转换装置及其控制方法，可以使桥臂变换器，电机绕组、储能元件与电池连接形成电池加热电路，提升了电路中器件的利用率和电池的加热速度，同时采用多种方式对桥臂变换器中的桥臂进行控制，降低了桥臂变换器的损耗。
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的控制方法，所述能量转换装置包括：
桥臂变换器，电机绕组和储能元件，所述桥臂变换器、所述电机绕组、所述储能元件与电池连接形成电池加热电路；
所述方法包括：
获取车辆状态；
当所述车辆状态处于加热模式时控制所述桥臂变换器中至少一相桥臂使所述电池与所述储能元件进行充电和放电，以实现所述电池的自加热。
本发明第二方面提供一种能量转换装置，所述能量转换装置包括：
桥臂变换器、电机绕组和储能元件，所述桥臂变换器、所述电机绕组、所述储能元件与电池连接形成电池加热电路；
所述能量转换装置还包括控制模块，所述控制模块用于：
获取车辆状态；
当所述车辆状态处于加热模式时控制所述桥臂变换器中至少一相桥臂使所述电池与所述储能元件进行充电和放电，以实现所述电池的自加热。
本申请第三方面提供一种车辆，包括第二方面所述的能量转换装置。
本申请技术方案提供一种车辆、能量转换装置及其控制方法，能量转换装置包括桥臂变换器、电机绕组和储能元件，当车辆处于加热模式时控制桥臂变换器中至少一相桥臂使电池与储能元件进行充电和放电，以实现对电池的加热，通过控制桥臂变换器使电池对储能元件的放电过程与储能元件对电池的充电过程交替进行进而实现电池的升温，使母线电容参与充放电的过程，避免了电池放电时会有大量电流从母线电容经过，使得流经电池的电流大幅度下降，进而使电池的加热速度也会严重变慢的问题，提升了电路中器件的利用率和电池的加热速度，并且控制桥臂变换器中至少一相桥臂工作，采用多种方式对桥臂变换器中的桥臂进行控制，降低了桥臂变换器的损耗。
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是现有技术提供的电机控制电路的电流流向图；
图2是现有技术提供的电机控制电路的另一电流流向图；
图3是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电路图；
图4是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的具体电路图；
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控制方法的流程图；
图7是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电路图；
图8是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；
图9是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；
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图；
图11是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；
图12是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；
图13是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；
图14是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；
图15是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；
图16是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；
图17是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；
图18是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图；
图19是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电流流向图。
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，包括：桥臂变换器、电机绕组和储能元件，桥臂变换器、电机绕组、储能元件与电池连接形成电池加热电路。
作为桥臂变换器、电机绕组和储能元件之间连接关系的第一种实施方式，如图3所示，能量转换装置包括：
桥臂变换器101，桥臂变换器101的各路桥臂的第一端共接形成第一汇流端，桥臂变换器101的各路桥臂的第二端共接形成第二汇流端；
储能元件C1，储能元件C1的第一端与第一汇流端连接，储能元件C1的第二端与第二汇流端连接；
电机绕组102，电机绕组102的第一端分别连接桥臂变换器101的各相桥臂的中点，电机绕组102的第二端共接连接至电池103的正极，电池103的负极与第一汇流端连接；
其中，桥臂变换器101包括M路桥臂，M路桥臂中的每路桥臂的第一端共接形成桥臂变换器101的第一汇流端，M路桥臂中的每路桥臂的第二端共接形成桥臂变换器101的第二汇流端，每路桥臂上包括两个串联连接的功率开关单元，功率开关单元可以是晶体管、IGBT、MOS管等器件类型，每路桥臂的中点形成在两个功率开关单元之间，电机包括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中性点，中性点与电池103的正极连接。
当M＝3时，桥臂变换器101为三相逆变器，三相逆变器包括三路桥臂，三路桥臂中的每路桥臂的第一端共接形成桥臂变换器101的第一汇流端，一组三路桥臂中的每路桥臂的第二端共接形成桥臂变换器101的第二汇流端；三相逆变器包括第一功率开关单元、第二功率开关单元、第三功率开关单元、第四功率开关单元、第五功率开关以及第六功率开关，第一功率开关单元和第四功率开关单元形成第一路桥臂，第二功率开关单元和第五开关单元形成第二路桥臂，第三功率开关单元和第六开关单元形成第三路桥臂，第一功率开关单元、第三功率开关单元以及第五功率开关单元的一端共接并构成三相逆变器的第一汇流端，第二功率开关单元、第四功率开关单元以及第六功率开关单元的一端共接并构成三相逆变器的第二汇流端。
其中，电机绕组102包括三相绕组，三相绕组中每相绕组的第一端与三路桥臂中每路桥臂的中点一一对应连接，三相绕组中的每相绕组的第二端共接形成中性点，电机绕组102的第一相绕组的第一端连接第一路桥臂的中点，电机绕组102的第二相绕组的第一端连接第二路桥臂的中点，电机绕组102的第三相绕组的第一端连接第三路桥臂的中点。
其中，三相逆变器中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，电机是三相四线制，可以是永磁同步电机或异步电机，三相绕组连结于一点并连接电池103的正极。
在另一种实施方式中，如图4所示，能量转换装置还包括第一开关模块104和第二开关模块105。第一开关模块104的第一端与连接在储能元件C1的第一端连接，第一开关模块104的第二端与电池103的正极连接；第二开关模块105连接在电机绕组102的中性点与电池103的正极或者负极之间。
其中，第一开关模块104用于根据控制信号实现电池103与储能元件C1之间的的导通或者断开，使电池103向储能元件C1进行充电或者停止充电；第二开关模块105用于根据控制信号实现电机绕组102与电池103之间的导通或者断开，使电池103向电机绕组102输出电能或者停止输出电能。
在该实施方式中，电池加热电路中的桥臂变换器101，电机绕组102的可以复用车辆电机驱动电路中的三相逆变器和电机，储能模块复用电机驱动电路的母线电容，使用相同的模块不同的功能。通过第一开关模块104和第二开关模块105的设置，使得元器件复用，以实现多种功能切换，增加了桥臂变换器101和电机绕组102的利用率，节省成本。
其中，第一开关模块104导通以及第二开关模块105关断时，电池103、第一开关模块104、桥臂变换器101、储能元件C1、电机绕组102形成电机驱动电路，此时，通过控制桥臂变换器101实现电机输出动力。
其中，第一开关模块104关断以及第二开关模块105导通时，电池103、第二开关模块105、电机绕组102、桥臂变换器101、储能元件C1形成电池加热电路，此时，通过控制桥臂变换器101实现电池101与储能元件C1的充放电实现电池的加热。
电池加热电路包括放电回路和充电回路，放电回路是指由电池103通过电机绕组102和桥臂变换器101对储能元件C1进行放电，此时，电池103中有电流流出，电流经过电机绕组102和桥臂变换器101流入储能元件C1以对储能元件C1进行充电；充电回路是指由储能元件C1通过电机和桥臂变换器101对电池103进行充电，此时，电流由储能元件C1流出，电流经过桥臂变换器101和电机绕组102，流入电池103，由于电池103中存在内阻，当放电回路和充电回路工作的过程中电池103有电流流入和流出会使电池103的内阻产生热量，进而使电池103的温度升高。
当第一开关模块104断开以及第二开关模块105导通时，图4可以等效为图3，桥臂变换器101的第一汇流端与储能元件C1的第一端连接，桥臂变换器101的第二汇流端与储能元件C1的第二端连接，电机绕组102的第一端与桥臂变换器101连接，电机绕组102的第二端与电池101的第一端连接，电池103的第二端与桥臂变换器101的第二汇流端连接，形成电池加热电路。
当电池加热电路工作时，电池103、电机绕组102、桥臂变换器101形成放电储能回路，电池103、电机绕组102、桥臂变换器101、储能元件C1形成放电释能回路；储能元件C1、桥臂变换器101、电机绕组102、电池103形成充电储能回路，电机绕组102、电池103、桥臂变换器101形成充电释能回路。
其中，放电回路包括放电储能回路和放电释能回路，充电回路包括充电储能回路和充电释能回路，通过桥臂变换器101控制放电储能回路工作时，电池103输出电能使电机的绕组进行储能；通过桥臂变换器101控制放电释能回路工作时，电池103放电和电机的绕组释能以对储能元件C1进行充电；通过桥臂变换器101控制充电储能回路工作时，储能元件C1放电以对电池103进行充电，电机绕组102的绕组进行储能；通过桥臂变换器101控制充电释能回路工作时，电机绕组102的绕组释能以对电池103进行充电。通过控制桥臂变换器101使电池103对储能元件C1的放电过程与储能元件C1对电池103的充电过程交替进行，使电池103的温度升高；此外，通过控制桥臂变换器101的PWM控制信号的占空比的大小调节流经电池加热电路中的电流值，控制占空比即相当于控制上桥臂和下桥臂的导通时间，通过控制上桥臂或者下桥臂的导通时间变长或者缩短后，会使电池加热电路中电流的增加或者减小，进而可以调整电池103产生的加热功率。
需要说明的是，在控制放电回路和充电回路工作的过程中，可以控制放电回路中的放电储能回路、放电释能回路、充电储能回路以及充电释能回路依次工作，通过控制桥臂变换器101的PWM控制信号的占空比的大小调节流经电池加热电路中的电流值，也可以先控制放电回路中的放电储能回路和放电释能回路交替导通进行放电，再控制充电回路中充电储能回路以及充电释能回路交替导通进行放电，通过控制桥臂变换器101的PWM控制信号的占空比的大小分别调节流经放电回路和充电回路中的电流值。
本实施方式通过控制桥臂变换器101使电池加热电路工作，使放电回路中的电池103对储能元件C1进行放电以及使充电回路中的储能元件C1对电池103进行充电，进而使电池103的温度升高，并且还可以通过控制桥臂变换器101调整电池103自加热回路中的电流，调整电池103产生的加热功率。
作为桥臂变换器101、电机绕组102和储能元件之间连接关系的第二种实施方式，如图5所示，桥臂变换器101的第一汇流端与电池103的正极连接，桥臂变换器101的第二汇流端与电池103的负极连接；电机绕组102的第一端与桥臂变换器101连接，电机绕组102的第二端与储能元件C2的第一端连接，储能元件C2的第二端与桥臂变换器101的第二汇流端连接，形成电池加热电路。
其中，本实施方式与上述实施方式的不同点在于各模块之间的连接方式不同，各模块的具体结构相同，可以参见上述实施方式，在此不再赘述。
其中，对于电池加热电路，电池加热电路包括放电回路和充电回路，放电回路是指由电池103通过桥臂变换器101和电机绕组102对储能元件C2进行放电，此时，电池103中有电流流出，电流经过桥臂变换器101和电机绕组102流入储能元件C2以对储能元件C2进行充电；充电回路是指由储能元件C2通过电机绕组102和桥臂变换器101对电池103进行充电，此时，电流由储能元件C2流出，电流经过电机绕组102和桥臂变换器101，流入电池103，由于电池103中存在内阻，当放电回路和充电回路工作的过程中电池103有电流流入和流出会使电池的内阻产生热量，进而使电池103的温度升高。
如图6所示，控制方法包括：
步骤S10.获取车辆状态。
其中，车辆状态可以指车辆处于加热模式，当车辆处于加热模式时，桥臂变换器，电机绕组、储能元件与电池连接形成的电池加热电路处于工作状态；车辆状态可以指车辆处于驱动模式，当车辆处于驱动模式时，桥臂变换器、电机绕组与电池形成的电机驱动电路处于工作状态，可以实现电机绕组输出驱动力。
步骤S20.当车辆状态处于加热模式时，控制桥臂变换器中至少一相桥臂使电池与储能元件进行充电和放电，以实现电池的自加热。
当车辆状态处于加热模式时，控制桥臂变换器101中至少一相桥臂使储能元件C1与电池103进行充电和放电，以使电池103的内阻产生热量。在控制电池加热电路进行加热的过程中，可以控制桥臂变换器101中不同数量的桥臂切换工作，以实现对桥臂变换器101的多种控制方式，例如，当桥臂变换器101包括三相桥臂时，可以控制桥臂变换器101的一相桥臂、两相桥臂或者三相桥臂导通工作，使电池加热电路进行加热，当控制桥臂变换器101中的一相桥臂或者两相桥臂工作时，可以设置切换条件，当桥臂变换器101中的一相桥臂工作时，满足切换条件时切换至另外一相桥臂或者另外两相桥臂工作，当桥臂变换器101中的两相桥臂工作时，满足切换条件时切换至另外一相桥臂或者另外两相桥臂工作，切换条件可以为预设工作周期或者桥臂变换器的参数满足某种预设条件。
本申请实施例一提供一种能量转换装置，能量转换装置包括桥臂变换器、电机绕组和储能元件，当车辆处于加热模式时控制桥臂变换器中至少一相桥臂使电池与储能元件进行充电和放电，以实现对电池的加热，通过控制桥臂变换器使电池对储能元件的放电过程与储能元件对电池的充电过程交替进行进而实现电池的升温，使母线电容参与充放电的过程，避免了电池放电时会有大量电流从母线电容经过，使得流经电池的电流大幅度下降，进而使电池的加热速度也会严重变慢的问题，提升了电路中器件的利用率和电池的加热速度，并且控制桥臂变换器中至少一相桥臂工作，采用多种方式对桥臂变换器中的桥臂进行控制，降低了桥臂变换器的损耗。
对于桥臂变换器，桥臂变换器包括N相桥臂，电机绕组包括N相绕组，N相桥臂与N相绕组一一对应连接。
步骤S20中的控制桥臂变换器中至少一相桥臂使电池与储能元件进行充电和放电，包括：
控制N相桥臂中的至少一相桥臂依次切换，使电池与储能元件进行充电和放电。
其中，控制N相桥臂中的至少一相桥臂依次切换是指向桥臂变换器中至少一相桥臂依次发送PWM控制信号，使该N相桥臂中的桥臂依次工作，进而使电池加热电路处于工作状态，使储能元件与电池进行充电和放电，以使电池的内阻产生热量。
作为一种实施方式，控制N相桥臂中的至少一相桥臂依次切换，包括：
控制N相桥臂中的每相桥臂依次工作，直至所有桥臂均完成工作后，开启下一循环。
其中，控制N相桥臂中的每相桥臂依次工作是指使N相桥臂中的一相桥臂轮流工作，直至使所有桥臂均工作一次，开启下一循环是指当所有桥臂均完成工作后，再控制每相桥臂重新开始工作，新的循环中单相桥臂工作的顺序可以与上一循环中单相桥臂工作的顺序相同，也可以不同，每相桥臂工作的时间可以为预设工作周期，也可以根据器所满足的条件进行切换。
对于控制桥臂变换器中每相桥臂依次工作的具体实施方式，包括以下几种实施方式：
第一种实施方式，控制N相桥臂中的每相桥臂依次工作，直至所有桥臂均完成工作后，开启下一循环，包括：
控制桥臂变换器中的第一相桥臂工作预设工作周期后，切换第二相桥臂工作预设工作周期，直至切换至第N相桥臂工作预设周期后，循环至第一相桥臂重新开始工作。
其中，工作周期为桥臂变换器中开关管的开关周期，一相桥臂包括上桥臂和下桥臂，上桥臂的导通时长和下桥臂的导通时长构成一个开关周期，预设工作周期是指用户设置的若干个开关周期，当一相桥臂工作预设工作周期后，切换至另一相桥臂工作，直至N相桥臂中的每一相桥臂均完成工作后开启另一循环。
本实施方式的技术效果在于：通过控制N相桥臂中的一相桥臂工作预设工作周期后切换至另一相桥臂，直至每相桥臂均完成工作，避免了桥臂变换器中的桥臂一直工作导致过度损耗引发退磁现象，同时增加了桥臂变换器和绕组的利用率。
第二种实施方式，控制N相桥臂中的每相桥臂依次工作，直至所有桥臂均完成工作后，开启下一循环，包括：
控制桥臂变换器中的第一相桥臂工作，当检测到第一相桥臂的参数在当前工作周期内满足预设条件时，在下一工作周期切换至第二相桥臂工作并检测第二相桥臂的参数，直至切换至第N相桥臂工作并在第N相桥臂的参数满足预设条件后，循环至第一相桥臂重新开始工作。
其中，第一相桥臂的参数可以为该相桥臂的温度或者流经该相桥臂的电流，当检测到第一相桥臂的参数满足预设条件是指该相桥臂的温度达到正常温度上限，或者流经该相桥臂的电流达到桥臂变换器中桥臂的过流保护点，控制桥臂变换器中的第一相桥臂工作，当检测到第一相桥臂的温度达到正常温度上限，或者流经第一相桥臂的电流达到桥臂变换器中桥臂的过流保护点时，在下一工作周期切换至第二相桥臂工作，再检测第一相桥臂的温度或者流经第二相桥臂的电流，直至切换至第N相桥臂工作。
本实施方式的技术效果在于：控制N相桥臂中的一相桥臂工作，当检测到该相桥臂的温度达到正常温度上限，或者流经该相桥臂的电流达到桥臂变换器中桥臂的过流保护点时在下一工作周期切换至另一相桥臂，直至每相桥臂均完成工作，避免了桥臂变换器中的桥臂一直工作导致过度损耗引发退磁现象，同时增加了桥臂变换器和绕组的利用率。
第三种实施方式，控制N相桥臂中的每相桥臂依次工作，直至所有桥臂均完成工作后，开启下一循环，包括：
控制桥臂变换器中的第一相桥臂工作，当检测到第一相桥臂的参数满足预设条件时，切换至第二相桥臂工作并检测第二相桥臂的参数，直至切换至第N相桥臂工作并在第N相桥臂的参数满足预设条件后，循环至第一相桥臂重新开始工作。
其中，本实施方式与上述第二种实施方式的不同点在于：当检测到第一相桥臂的参数满足预设条件时，即该相桥臂的温度达到正常温度上限，或者流经该相桥臂的电流达到桥臂变换器中桥臂的过流保护点时，切换至另一相桥臂工作，不需要等待当前工作周期完成，直至每相桥臂均完成工作。
本实施方式的技术效果在于：在桥臂变换器每相桥臂工作的过程中，检测到当前工作的桥臂发生异常时，切换至另一相桥臂工作，避免了桥臂发生损坏的现象，同时避免了桥臂变换器中的桥臂一直工作导致过度损耗引发退磁现象，同时增加了桥臂变换器和绕组的利用率。
作为一种实施方式，控制N相桥臂中的至少一相桥臂依次切换，还包括：
控制N相桥臂中的每两相桥臂依次工作。
其中，控制N相桥臂中的每两相桥臂依次切换指使N相桥臂中的每两相桥臂轮流工作，直至使所有桥臂均工作一次，开启下一循环是指当所有桥臂均完成工作后，再控制两相桥臂重新开始工作，新的循环中两相桥臂工作的顺序可以与上一循环中单相桥臂工作的顺序相同，也可以不同，两相桥臂工作的时间可以为预设工作周期，也可以根据器所满足的条件进行切换。
进一步的，N相桥臂中的每两相桥臂形成一对桥臂工作组，其中，N相桥臂包括对桥臂工作组，控制N相桥臂中的两相桥臂依次切换，包括：
控制对桥臂工作组中的每对桥臂工作组依次工作，直至所有桥臂均完成工作后，开启下一循环。
其中，将N相桥臂分成对桥臂工作组，控制N相桥臂中的/>对桥臂工作组依次切换，直至使所有桥臂均工作一次，当所有桥臂均完成工作后，再控制/>对桥臂工作组重新开始工作。
对于控制桥臂变换器中每两相桥臂依次工作的具体实施方式，包括以下几种实施方式：
第一种实施方式，控制对桥臂工作组中的每对桥臂工作组依次工作，直至所有桥臂均完成工作后，开启下一循环，包括：
控制桥臂变换器中的第一对桥臂工作组工作预设工作周期后，切换第二对桥臂工作组工作预设工作周期，直至切换至第对桥臂工作组工作预设周期后，循环至第一对桥臂工作组重新开始工作。
其中，工作周期为桥臂变换器中开关管的开关周期，一相桥臂包括上桥臂和下桥臂，上桥臂的导通时长和下桥臂的导通时长构成一个开关周期，预设工作周期是指用户设置的若干个开关周期，当一对桥臂工作组工作预设工作周期后，切换至另一对桥臂工作组工作，直至对桥臂工作组中的每一对桥臂工作组均完成工作后开启另一循环。
本实施方式的技术效果在于：通过控制对桥臂工作组中的一对桥臂工作组工作预设工作周期后切换至另一对桥臂工作组，直至每对桥臂工作组均完成工作，避免了桥臂变换器中的桥臂一直工作导致过度损耗引发退磁现象，同时增加了桥臂变换器和绕组的利用率。
第二种实施方式，控制对桥臂工作组中的每对桥臂工作组依次工作，直至所有桥臂均完成工作后，开启下一循环，包括：
控制桥臂变换器中的第一对桥臂工作组工作，当检测到第一对桥臂工作组的参数在当前工作周期内满足预设条件时，在下一工作周期切换至第二对桥臂工作组工作并检测第二对桥臂工作组的参数，直至切换至第对桥臂工作组工作并在第/>对桥臂工作组的参数满足预设条件后，循环至第一对桥臂工作组重新开始工作。
其中，第一对桥臂工作组的参数可以为两相桥臂的温度或者流经每相桥臂的电流，当检测到第一对桥臂工作组的参数满足预设条件是指该对桥臂工作组中任意一相桥臂的温度达到正常温度上限，或者流经任意一相桥臂的电流达到桥臂变换器中桥臂的过流保护点，控制桥臂变换器中的第一对桥臂工作组工作，当检测到第一对桥臂工作组中任意一相桥臂的温度达到正常温度上限，或者流经第一对桥臂工作组中任意一相桥臂的电流达到桥臂变换器中桥臂的过流保护点时，在下一工作周期切换至第对相桥臂工作，再检测第二对桥臂工作组中任意一相桥臂的温度达到正常温度上限，或者流经第二对桥臂工作组中任意一相桥臂的电流，直至切换至第N对桥臂工作组工作。
本实施方式的技术效果在于：控制对桥臂工作组中的一对桥臂工作组工作，当检测到该对桥臂工作组中任意一相桥臂的温度达到正常温度上限，或者流经该对桥臂工作组中任意一相桥臂的电流达到桥臂变换器中桥臂的过流保护点时，在下一工作周期切换至另一对桥臂工作组，直至每对桥臂工作组均完成工作，避免了桥臂变换器中的桥臂一直工作导致过度损耗引发退磁现象，同时增加了桥臂变换器和绕组的利用率。
第三种实施方式，控制对桥臂工作组中的每对桥臂工作组依次工作，直至所有桥臂均完成工作后，开启下一循环，包括：
控制桥臂变换器中的第一对桥臂工作组工作，当检测到第一对桥臂工作组的参数满足预设条件时，切换至第二对桥臂工作组工作并检测第二对桥臂工作组的参数，直至切换至第对桥臂工作组工作并在第/>对桥臂工作组的参数满足预设条件后，循环至第一对桥臂工作组重新开始工作。
其中，本实施方式与上述第二种实施方式的不同点在于：当检测到某一相桥臂的参数满足预设条件时，即该对桥臂工作组中任意一相桥臂的温度达到正常温度上限，或者流经该对桥臂工作组中任意一相桥臂的电流达到桥臂变换器中桥臂的过流保护点时，切换至另一对桥臂工作组工作，不需要等待当前工作周期完成，直至每对桥臂工作组均完成工作。
本实施方式的技术效果在于：在桥臂变换器每对桥臂工作组工作的过程中，检测到当前工作的桥臂发生异常时，切换至另一对桥臂工作组工作，避免了桥臂发生异常时仍处于工作状态导致发生损坏的现象，同时避免了桥臂变换器中的桥臂一直工作导致过度损耗引发退磁现象，同时增加了桥臂变换器和绕组的利用率。
作为一种实施方式，当N＝3时，桥臂变换器包括第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂，第一相桥臂和第二相桥臂形成桥臂工作组；
控制桥臂变换器中至少一相桥臂使电池与第二电容进行充电和放电，包括：
控制桥臂工作组和第三相桥臂交替工作，使电池与第二电容进行充电和放电。
其中，本实施方式与上述实施方式相比，不同点在于切换桥臂的数量发生了变化，采用两相-一相切换轮巡方式，从两相桥臂切换至一相桥臂再切换至两相桥臂，每组桥臂工作的时间可以为预设工作周期，也可以根据器所满足的条件进行切换。
进一步的，控制桥臂工作组和第三相桥臂交替工作，包括：
控制桥臂工作组工作，当检测到桥臂工作组中至少一相桥臂的温度达到预设温度时，在下一工作周期切换至第三相桥臂工作，并检测第一相桥臂和第二相桥臂的温度恢复至正常温度区间范围时，重新切换至桥臂工作组工作。
本实施方式的技术效果在于：当检测到桥臂工作组中任意一相桥臂的温度达到正常温度上限，切换至第三相桥臂，检测第一相桥臂和第二相桥臂的温度恢复至正常温度区间范围时，重新切换至桥臂工作组工作，实现了桥臂工作组和第三相桥臂之间的轮巡工作，避免了桥臂发生异常时仍处于工作状态导致发生损坏的现象，避免了桥臂变换器中的桥臂一直工作导致过度损耗引发退磁现象，同时增加了桥臂变换器和绕组的利用率。
下面通过具体电路结构对本实施方式进行具体说明：
如图7所示，能量转换装置包括桥臂变换器101、电机绕组102、母线电容C1、储能电容C2、开关K1、开关K2、开关K3、开关K4、电阻R，电池103的正极连接电阻R的第一端和开关K2的第一端，电阻R的第二端连接开关K3的第一端，开关K3的第二端连接开关K2的第二端、桥臂变换器101的第一汇流端，桥臂变换器101的三路桥臂的中点分别连接电机绕组102的三相绕组，电机绕组的三相绕组的连接点连接开关K1的第一端，开关K1的第二端连接储能电容C2的第一端，储能电容C2的第二端连接桥臂变换器101的第二汇流端、母线电容C1的第二端以及开关K4的第二端。
其中，桥臂变换器101包括第一功率开关单元、第二功率开关单元、第三功率开关单元、第四功率开关单元、第五功率开关单元以及第六功率开关单元，第一功率开关单元和第四功率开关单元形成第一相桥臂，第三功率开关单元和第六功率开关单元形成第二相桥臂，第五功率开关单元和第二功率开关单元形成第三相桥臂，第一功率开关单元、第三功率开关单元以及第五功率开关单元的一端共接并构成桥臂变换器101的第一汇流端，第二功率开关单元、第四功率开关单元以及第六功率开关单元的一端共接并构成桥臂变换器101的第二汇流端，电机绕组102的第一相绕组连接第一相桥臂的中点，电机绕组102的第二相绕组连接第二相桥臂的中点，电机绕组102的第三相绕组连接第三相桥臂的中点。
桥臂变换器101中的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VD6，三相交流电机是三相四线制，可以是永磁同步电机或异步电机，在三相绕组连结中点引出中性线。
当车辆进入加热模式后，控制第一相桥臂开始工作，电池103与储能电容C2之间开始进行充放电，包括以下几个阶段：
第一阶段为放电储能回路工作：如图8所示，桥臂变换器101的第一相桥臂的上桥臂开通时，从电池103的正极流出的电流经过开关K2后，经过桥臂变换器101的第一相桥臂的第一上桥臂VT1、电机绕组102、开关K1、储能电容C2流回到电池103的负极，且电流不断增大，该过程中，电池103对外放电，使得储能电容C2的电压不断升高。
第二阶段为放电释能电路工作：如图9所示，桥臂变换器101的第一相桥臂的上桥臂断开，下桥臂闭合，电流由电机绕组102的连接点流出，经过开关K1，流至储能电容C2正极，然后经过桥臂变换器101的第一相桥臂的第四下桥二极管VD4回流至电机绕组102，电流不断减小，且储能电容C2的电压不断升高，待电流降为零时，储能电容C2电压达到最大值。
第三阶段为充电储能回路工作：如图10所示，控制桥臂变换器101的第一相桥臂的下桥臂导通，电流由储能电容C2流出，分别经过电机绕组102、桥臂变换器101的第一相桥臂的第四下桥臂VT4，流经至储能电容C2负极。
第四阶段为充电释能电路工作：如图11所示，桥臂变换器101的第一相桥臂的上桥臂导通，电流由储能电容C2的正极和电机绕组102流出，经过桥臂变换器101的第一相桥臂的第一上桥二极管VD1和第二开关K2流至电池103的正极，最后回流至储能电容C2的负极。
当第一相桥臂工作预设工作周期后或者第一相桥臂工作的温度达到正常温度上限或者流经第一相桥臂的电流达到桥臂变换器中桥臂的过流保护点时，切换至第二相桥臂工作，电池103与储能电容C2之间开始进行充放电，包括以下几个阶段：
第一阶段为放电储能回路工作：如图12所示，桥臂变换器101的第二相桥臂的上桥臂开通时，从电池103的正极流出的电流经过开关K2后，经过桥臂变换器101的第二相桥臂的第三上桥臂VT3、电机绕组102、开关K1、储能电容C2流回到电池103的负极，且电流不断增大，该过程中，电池103对外放电，使得储能电容C2的电压不断升高。
第二阶段为放电释能电路工作：如图13所示，桥臂变换器101的第二相桥臂的上桥臂断开，下桥臂闭合，电流由电机绕组102的连接点流出，经过开关K1，流至储能电容C2正极，然后经过桥臂变换器101的第二相桥臂的第四下桥二极管VD4回流至电机绕组102，电流不断减小，且储能电容C2的电压不断升高，待电流降为零时，储能电容C2电压达到最大值。
第三阶段为充电储能回路工作：如图14所示，控制桥臂变换器101的第二相桥臂的下桥臂导通，电流由储能电容C2流出，分别经过电机绕组102、桥臂变换器101的第二相桥臂的第六下桥臂VT6，流经至储能电容C2负极。
第四阶段为充电释能电路工作：如图15所示，桥臂变换器101的第二相桥臂的上桥臂导通，电流由储能电容C2的正极和电机绕组102流出，分别经过桥臂变换器101的第二相桥臂的第三上桥二极管VD3流至电池103的正极，最后回流至储能电容C2的负极。
当第二相桥臂工作预设工作周期后或者第二相桥臂工作的温度达到正常温度上限或者流经第二相桥臂的电流达到桥臂变换器中桥臂的过流保护点时，切换至第三相桥臂工作，电池103与储能电容C2之间开始进行充放电，包括以下几个阶段：
第一阶段为放电储能回路工作：如图16所示，桥臂变换器101的第三相桥臂开通时，从电池103的正极流出的电流经过开关K2后，经过桥臂变换器101的第三相桥臂的第五上桥臂VT5、电机绕组102、开关K1、储能电容C2流回到电池103的负极，且电流不断增大，该过程中，电池103对外放电，使得储能电容C2的电压不断升高。
第二阶段为放电释能电路工作：如图17所示，桥臂变换器101的第三相桥臂的上桥臂断开，下桥臂闭合，电流由电机绕组102的连接点流出，经过开关K1，流至储能电容C2正极，然后分别经过桥臂变换器101的第三相桥臂的第二下桥二极管VD2回流至电机绕组102，电流不断减小，且储能电容C2的电压不断升高，待电流降为零时，储能电容C2电压达到最大值。
第三阶段为充电储能回路工作：如图18所示，控制桥臂变换器101的第三相桥臂的下桥臂导通，电流由储能电容C2流出，分别经过电机绕组102、桥臂变换器101的第三相桥臂的第二下桥臂VT2，流经至储能电容C2负极。
第四阶段为充电释能电路工作：如图19所示，桥臂变换器101的第三相桥臂的上桥臂导通，电流由储能电容C2的正极和电机绕组102流出，分别经过桥臂变换器101第三相桥臂的第一上桥二极管VD1流至电池103的正极，最后回流至储能电容C2的负极。
本发明实施例二提供一种能量转换装置，能量转换装置包括：
桥臂变换器，电机绕组和储能元件，桥臂变换器、电机绕组、储能元件与电池连接形成电池加热电路；
所述能量转换装置还包括控制模块，所述控制模块用于：
获取车辆状态；
当所述车辆状态处于加热模式时控制所述桥臂变换器中至少一相桥臂使所述电池与所述储能元件进行充电和放电，以实现所述电池的自加热。
其中，控制器的具体控制方式可以参照上述控制方法，在此不再赘述。
所述桥臂变换器包括N相桥臂，所述电机绕组包括N相绕组，所述N相桥臂与所述N相绕组一一对应连接.
一种实施方式中，所述桥臂变换器，所述电机绕组、所述储能元件与电池连接形成电池加热电路具体包括：所述N相桥臂的第一端共接形成第一汇流端，所述第一汇流端连接所述储能元件的第一端，所述N相桥臂的第二端共接形成第二汇流端，所述第二汇流端连接所述储能元件的第二端，所述N相绕组的第一端分别一一对应连接至所述N相桥臂的中点，所述N相绕组的第二端连接至所述电池的正极，所述电池的负极连接至所述第二汇流端。
另一种实施方式中，所述桥臂变换器，所述电机绕组、所述储能元件与电池连接形成电池加热电路具体包括：
所述N相桥臂的第一端共接形成第一汇流端，所述第一汇流端连接所述电池的正极，所述N相桥臂的第二端共接形成第二汇流端，所述第二汇流端连接所述电池的负极，所述N相绕组的第一端分别一一对应连接至所述N相桥臂的中点，所述N相绕组的第二端连接至所述储能元件的第一端，所述储能元件的第二端连接至所述第二汇流端。
本申请实施例三提供一种车辆，包括实施二例所述的能量转换装置。
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 (11)

1.一种能量转换装置的控制方法，其特征在于，所述能量转换装置包括：
桥臂变换器、电机绕组和储能元件，所述桥臂变换器、所述电机绕组、所述储能元件与电池连接形成电池加热电路；所述桥臂变换器包括N相桥臂，所述电机绕组包括N相绕组，所述N相桥臂与所述N相绕组的第一端一一对应连接，所述N相绕组的第二端共接连接至电池；
所述控制方法包括：
获取车辆状态；
当所述车辆状态处于加热模式时控制所述桥臂变换器中至少一相桥臂使所述电池与所述储能元件进行充电和放电，以实现所述电池的自加热；
所述控制所述桥臂变换器中至少一相桥臂使所述电池与所述储能元件进行充电和放电，包括：
控制所述N相桥臂中的每两相桥臂依次工作，直至所有桥臂均完成工作后，开启下一循环；
其中，在每相桥臂工作中，形成的充放电回路包括来自同一相桥臂中的上桥臂和下桥臂。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述N相桥臂中的每两相桥臂形成一对桥臂工作组，其中，所述N相桥臂包括C2 N对桥臂工作组，所述控制所述N相桥臂中的每两相桥臂依次切换，直至所有桥臂均完成工作后，开启下一循环，包括：
控制所述C2 N对桥臂工作组中的每对桥臂工作组依次工作，直至所有桥臂均完成工作后，开启下一循环。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述C2 N对桥臂工作组中的每对桥臂工作组依次工作，直至所有桥臂均完成工作后，开启下一循环，包括：
控制所述桥臂变换器中的第一对桥臂工作组工作预设工作周期后，切换第二对桥臂工作组工作预设工作周期，直至切换至第C2 N对桥臂工作组工作预设周期后，循环至第一对桥臂工作组重新开始工作。
4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述C2 N对桥臂工作组中的每对桥臂工作组依次工作，直至所有桥臂均完成工作后，开启下一循环，包括：
控制所述桥臂变换器中的第一对桥臂工作组工作，当检测到所述第一对桥臂工作组的参数在当前工作周期内满足预设条件时，在下一工作周期切换至第二对桥臂工作组工作并检测第二对桥臂工作组的参数，直至切换至第C2 N对桥臂工作组工作并在所述第C2 N对桥臂工作组的参数满足预设条件后，循环至第一对桥臂工作组重新开始工作。
5.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述C2 N对桥臂工作组中的每对桥臂工作组依次工作，直至所有桥臂均完成工作后，开启下一循环，包括：
控制所述桥臂变换器中的第一对桥臂工作组工作，当检测到所述第一对桥臂工作组的参数满足预设条件时，切换至第二对桥臂工作组工作并检测第二相桥臂工作组的参数，直至切换至第C2 N对桥臂工作组工作并在所述第C2 N对桥臂工作组的参数满足预设条件后，循环至第一对桥臂工作组重新开始工作。
6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当N＝3时，所述桥臂变换器包括第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂，所述第一相桥臂和第二相桥臂形成桥臂工作组；
所述控制所述N相桥臂中的至少一相桥臂依次切换，使所述电池与所述储能元件进行充电和放电，包括：
控制所述桥臂工作组和所述第三相桥臂交替工作，使所述电池与储能电容进行充电和放电。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述桥臂工作组和所述第三相桥臂交替工作，包括：
控制所述桥臂工作组工作，当检测到所述桥臂工作组中至少一相桥臂的温度达到预设温度时，在下一工作周期切换至第三相桥臂工作，并检测第一相桥臂和第二相桥臂的温度恢复至正常温度区间范围时，重新切换至所述桥臂工作组工作。
8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述桥臂变换器、所述电机绕组、所述储能元件与电池连接形成电池加热电路具体包括：所述N相桥臂的第一端共接形成第一汇流端，所述第一汇流端连接所述储能元件的第一端，所述N相桥臂的第二端共接形成第二汇流端，所述第二汇流端连接所述储能元件的第二端，所述N相绕组的第一端分别一一对应连接至所述N相桥臂的中点，所述N相绕组的第二端连接至所述电池的正极，所述电池的负极连接至所述第二汇流端。
9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述桥臂变换器、所述电机绕组、所述储能元件与电池连接形成电池加热电路具体包括：
所述N相桥臂的第一端共接形成第一汇流端，所述第一汇流端连接所述电池的正极，所述N相桥臂的第二端共接形成第二汇流端，所述第二汇流端连接所述电池的负极，所述N相绕组的第一端分别一一对应连接至所述N相桥臂的中点，所述N相绕组的第二端连接至所述储能元件的第一端，所述储能元件的第二端连接至所述第二汇流端。
10.一种能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置包括：
桥臂变换器、电机绕组和储能元件，所述桥臂变换器、所述电机绕组、所述储能元件与电池连接形成电池加热电路；所述桥臂变换器包括N相桥臂，所述电机绕组包括N相绕组，所述N相桥臂与所述N相绕组的第一端一一对应连接，所述N相绕组的第二端共接连接至电池；
所述能量转换装置还包括控制模块，所述控制模块用于：
获取车辆状态；
当所述车辆状态处于加热模式时控制所述桥臂变换器中至少一相桥臂使所述电池与所述储能元件进行充电和放电，以实现所述电池的自加热；
所述控制模块用于控制所述桥臂变换器中至少一相桥臂使所述电池与所述储能元件进行充电和放电，包括：
控制所述N相桥臂中的每两相桥臂依次工作，直至所有桥臂均完成工作后，开启下一循环；
其中，在每相桥臂工作中，形成的充放电回路包括来自同一相桥臂中的上桥臂和下桥臂。
11.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求10所述的能量转换装置。
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