CN114301298B - 能量转换***、能量转换方法及动力*** - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种能量转换***、能量转换方法及动力***，该能量转换***可包括桥臂变换模块、直流DC/DC变换模块、电机、母线电容以及控制模块。该控制模块可用于控制桥臂变换模块中的桥臂开关动作以基于电源提供的交流输入电压驱动电机并在母线电容两端形成母线电压，并控制DC/DC变换模块基于母线电压对高压电池和低压电池充电。在本申请中，可在驱动电机的同时对高压电池和低压电池充电，提高了能量转换效率，成本低，适用性强。

Description

能量转换***、能量转换方法及动力***
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种能量转换***、能量转换方法及动力***。
背景技术
随着新能源汽车的快速发展，由于电动汽车具有高效、节能、低噪声、零排放等优点，因此电动汽车已成为未来新能源汽车的发展趋势。由于电动汽车中的电池充电电路(即用于对高压电池和低压电池充电的电路)和电机驱动电路(即用于驱动电机的电路)之间相互独立，会导致电动汽车的结构布局复杂且集成度低，因此对电池充电电路和电机驱动电路进行集成尤为重要。目前，可复用电动汽车中的电机绕组和电机驱动电路，并在电动汽车中增加多个接触器，通过控制电机驱动电路以及多个接触器的导通或者关断来驱动电机、或者对高压电池和低压电池充电。然而，由于电机驱动功率远大于电池充电功率，因此在电动汽车中增加的是多个大电流接触器，从而会导致电池充电过程中的能量损失过大，另外，不能同时驱动电机以及对高压电池和低压电池充电，适用性弱。
发明内容
本申请提供一种能量转换***、能量转换方法及动力***，可在驱动电机的同时对高压电池和低压电池充电，提高了能量转换效率，成本低，适用性强。
第一方面，本申请提供了一种能量转换***，该能量转换***可包括桥臂变换模块、直流(direct current，DC)/DC变换模块、电机、母线电容以及控制模块。其中，该桥臂变换模块的第一桥臂中点可连接交流充电接口，桥臂变换模块的其它桥臂中点可分别连接电机中的三相绕组，桥臂变换模块的输入/输出端可通过母线电容并联于DC/DC变换模块的第一输入/输出端，DC/DC变换模块的第二输入/输出端可连接高压电池，DC/DC变换模块的第三输入/输出端可连接低压电池，电机的中线可连接交流充电接口，其中电机的中线可由三相绕组的公共连接端引出，上述交流充电接口可连接电源。上述控制模块可用于控制桥臂变换模块中的桥臂开关动作以基于电源提供的交流输入电压驱动电机并在母线电容两端形成母线电压，并控制DC/DC变换模块基于母线电压对高压电池和低压电池充电，这时可在驱动电机的同时对高压电池和低压电池充电。在本申请提供的能量转换***中，可通过控制桥臂变换模块和DC/DC变换模块以实现驱动电机且对高压电池和低压电池充电，提高了能量转换效率，另外，无需在电路中增加大电流接触器，电路结构简单，成本低，适用性强。
可选的，在单独对高压电池和低压电池充电的过程中，上述桥臂变换模块的输入/输出端可作为桥臂变换模块的输出端，DC/DC变换模块的第一输入/输出端可作为DC/DC变换模块的输入端以与母线电容并联，DC/DC变换模块的第二输入/输出端可作为DC/DC变换模块的输出端以连接高压电池。上述控制模块可控制三相绕组和桥臂变换模块基于交流输入电压向DC/DC变换模块输出直流电压，并控制DC/DC变换模块基于直流电压对高压电池和低压电池充电，这里的三相绕组和桥臂变换模块可以构成功率因数校正(power factorcorrection，PFC)电路，因此三相绕组可以理解为功率因数校正电路中的电感。在单独驱动电机的过程中，上述桥臂变换模块的输入/输出端可作为桥臂变换模块的输入端，DC/DC变换模块的第一输入/输出端可作为DC/DC变换模块的输出端以与母线电容并联，DC/DC变换模块的第二输入/输出端可作为DC/DC变换模块的输入端以连接高压电池。上述控制模块可控制DC/DC变换模块基于高压电池提供的直流电压向桥臂变换模块输出直流电压，并控制桥臂变换模块将直流电压转换为交流电压以驱动电机。在本申请提供的能量转换***中，可控制桥臂变换模块和DC/DC变换模块以驱动电机或者对高压电池和低压电池充电，无需在电路中增加大电流接触器，电路结构简单，成本低，适用性更强。
结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，上述桥臂变换模块中包括第一桥臂开关和并联的多个第二桥臂开关，其中第一桥臂开关与并联的多个第二桥臂开关并联，且第一桥臂开关与并联的多个第二桥臂开关的并联连接端可作为桥臂变换模块的输入/输出端。其中，一个桥臂开关中包括串联的上桥臂开关和下桥臂开关，上桥臂开关和下桥臂开关的串联连接点可作为桥臂开关的桥臂中点，上述第一桥臂开关的桥臂中点可作为桥臂变换模块的第一桥臂中点，多个第二桥臂开关的桥臂中点可作为桥臂变换模块的其它桥臂中点，多个第二桥臂开关中一个第二桥臂开关的桥臂中点可连接电机的三相绕组中的一相绕组。
结合第一方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，上述控制模块可用于控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断，以基于电源提供的交流输入电压驱动电机并在母线电容两端形成母线电压。在本申请提供的能量转换***中，可控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断，从而驱动电机并提供一定的充电功率对高压电池和低压电池充电，提高了能量转换效率，适用性更强。
结合第一方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，上述控制模块可用于生成各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的控制信号，并基于控制信号控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断。其中，上述控制信号可由高压电池和低压电池所需的充电电压和充电电流、母线电容所需的母线电压以及三相绕组的三相电流确定，这里的三相电流可由电机达到目标转速和目标转矩所需求的电流、以及电源提供的交流输入电流确定。在本申请提供的能量转换***中，可基于控制信号控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断，从而驱动电机并提供一定的充电功率对高压电池和低压电池充电，提高了能量转换效率，适用性更强。
结合第一方面第二种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，上述控制模块可用于采集三相绕组的三相电流和母线电容的母线电压，其中，控制模块中可包括具有电压/电流检测功能的一个或者多个功能模块，例如，电压检测电路或者电流检测电路，电压检测电路可用于采集母线电压，电流检测电路可用于采集三相电流。进一步地，上述控制模块可基于三相电流、母线电压以及电源提供的交流输入电压生成各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的控制信号，并基于控制信号控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断。在本申请提供的能量转换***中，可基于控制信号控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断，从而驱动电机并提供一定的充电功率对高压电池和低压电池充电，提高了能量转换效率，适用性更强。
结合第一方面至第一方面第四种可能的实施方式中任一种，在第五种可能的实施方式中，上述DC/DC变换模块可包括第一DC/DC变换单元和第二DC/DC变换单元，其中，第一DC/DC变换单元的第一输入/输出端可作为DC/DC变换模块的第一输入/输出端，第一DC/DC变换单元的第二输入/输出端可作为DC/DC变换模块的第二输入/输出端并通过高压电池并联于第二DC/DC变换单元的第一输入/输出端，第二DC/DC变换单元的第二输入/输出端可作为DC/DC变换模块的第三输入/输出端以连接低压电池。上述第一DC/DC变换单元可用于将母线电压转换为第一直流电压以对高压电池充电，第二DC/DC变换单元可用于对高压电池的第一直流电压进行电压变换以对低压电池充电，以实现对高压电池和低压电池充电。在本申请提供的能量转换***中，可控制第一DC/DC变换单元和第二DC/DC变换单元以实现对高压电池和低压电池充电，提高了能量转换效率，适用性更强。
结合第一方面至第一方面第五种可能的实施方式中任一种，在第六种可能的实施方式中，上述能量转换***还包括第一开关，上述桥臂变换模块的第一桥臂中点或者电机的中线可通过第一开关连接交流充电接口。上述控制模块可用于在交流充电接口连接外部设备时，控制第一开关导通，控制DC/DC变换模块基于高压电池提供的直流电压向桥臂变换模块输出第二直流电压，并控制桥臂变换模块将第二直流电压转换为交流电压以驱动电机且对外部设备充电。在本申请提供的能量转换***中，可控制DC/DC变换模块和桥臂变换模块以驱动电机且对外部设备充电，提高了能量转换效率，电路结构简单，成本低，适用性更强。
第二方面，本申请提供了一种能量转换方法，该方法可适用于第一方面至第一方面第六种可能的实施方式中任一种提供的能量转换***中的控制模块。在该方法中，上述控制模块可控制桥臂变换模块中的桥臂开关动作以基于电源提供的交流输入电压驱动电机并在母线电容两端形成母线电压。上述控制模块可控制DC/DC变换模块基于母线电压对高压电池和低压电池充电。
结合第二方面，在第一种可能的实施方式中，上述控制模块可控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断，以基于电源提供的交流输入电压驱动电机并在母线电容两端形成母线电压。
结合第二方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，上述控制模块可获取电机达到目标转速和目标转矩所需求的电流、以及电源提供的交流输入电流，并基于电机达到目标转速和目标转矩所需求的电流和交流输入电流确定三相绕组的三相电流。进一步地，上述控制模块可获取高压电池和低压电池所需的充电电压和充电电流和母线电容所需的母线电压，基于高压电池和低压电池所需的充电电压和充电电流、母线电容所需的母线电压以及三相电流生成各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的控制信号，并基于控制信号控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断。
结合第二方面第一种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，上述控制模块可采集三相绕组的三相电流和母线电容的母线电压，例如，该控制模块可基于电流检测电路采集三相电流，并基于电压检测电路采集母线电压。进一步地，上述控制模块可基于三相电流、母线电压以及电源提供的交流输入电压生成各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的控制信号，并基于该控制信号控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断。
结合第二方面至第二方面第三种可能的实施方式中任一种，在第四种可能的实施方式中，上述控制模块可控制第一DC/DC变换单元将母线电压转换为第一直流电压以对高压电池充电。这时，上述控制模块可控制第二DC/DC变换单元对高压电池的第一直流电压进行电压变换以对低压电池充电。
结合第二方面至第二方面第四种可能的实施方式中任一种，在第五种可能的实施方式中，在交流充电接口连接外部设备时，上述控制模块可控制第一开关导通，控制DC/DC变换模块基于高压电池提供的直流电压向桥臂变换模块输出第二直流电压，并控制桥臂变换模块将第二直流电压转换为交流电压以驱动电机且对外部设备充电。
第三方面，本申请提供了一种动力***，该动力***中包括高压电池、低压电池以及上述第一方面至第一方面第五种可能的实施方式中任一种提供的能量转换***。在本申请提供的动力***中，可提高动力***的能量转换效率，并且动力***的结构简单、成本低、集成度高。
结合第三方面，在第一种可能的实施方式中，上述动力***还包括串联的正温度系数加热器和第二开关，其中串联的正温度系数加热器和第二开关与高压电池并联。上述控制模块可用于控制第二开关导通，控制三相绕组和桥臂变换模块将电源的交流输入电压转换为第三直流电压，并控制DC/DC变换模块基于第三直流电压对正温度系数加热器供电以使正温度系数加热器工作。在本申请提供的动力***中，可对高压电池、低压电池以及正温度系数加热器进行集成控制，高压链路简单，成本更低，适用性更强。
结合第三方面，在第二种可能的实施方式中，上述动力***还包括串联的正温度系数(positive temperature coefficient，PTC)加热器和第二开关，串联的正温度系数加热器和第二开关与高压电池并联。上述控制模块还用于控制第二开关导通，并基于高压电池提供的直流电压对正温度系数加热器供电以使正温度系数加热器工作。在本申请提供的动力***中，可对高压电池、低压电池以及正温度系数加热器进行集成控制，高压链路简单，成本更低，适用性更强。
在本申请中，可通过控制桥臂变换模块和DC/DC变换模块以实现驱动电机且对高压电池和低压电池充电，提高了能量转换效率，另外，无需在电路中增加大电流接触器，电路结构简单，成本低，适用性强。
附图说明
图1是本申请提供的能量转换***的应用场景示意图；
图2是本申请提供的能量转换***的一结构示意图；
图3是本申请提供的能量转换***的另一结构示意图；
图4是本申请提供的能量转换***的另一结构示意图；
图5是本申请提供的能量转换***的开关调制波形示意图；
图6是本申请提供的能量转换***的另一结构示意图；
图7是本申请提供的能量转换***的另一结构示意图；
图8是本申请提供的能量转换***的又一结构示意图；
图9是本申请提供的动力***的一结构示意图；
图10是本申请提供的动力***的另一结构示意图；
图11是本申请提供的动力***的高压功率链路示意图；
图12是本申请提供的能量转换方法的流程示意图。
具体实施方式
电动汽车可以指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，且符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。通常来说，车载电源可以为电动汽车的电机提供直流电能，电动汽车的电机可以将车载电源提供的直流电能转化为机械能，并通过传动装置或者直接驱动车轮和工作装置以使电动汽车行驶。由于电动汽车会采用高压电池(如铅酸蓄电池或者其它蓄电池)作为车载电源，其容量受到限制，为了尽可能的延长电动汽车的续驶里程，大多数电动汽车的电机都采用了能量回馈技术，即在电动汽车制动时，通过电机控制器将车轮损耗的动能反馈到高压电池中，并使电机处于发电状态以将发出的电能输送到高压电池中以完成能量反馈，从而可以延长电动汽车的续驶里程。本申请提供的能量转换***适用于电动设备中的高压电池和低压电池，以对高压电池和低压电池充电且驱动电机使电动设备工作，这里的电动设备可以包括但不限于电动汽车、电动游乐设备、电动列车、电动自行车、高尔夫球车或者其它电动设备，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。
本申请提供的能量转换***可适配于不同的应用场景，比如，电动汽车应用场景和电动游乐设备应用场景等，本申请将以电动汽车应用场景为例进行说明。请一并参见图1，图1是本申请提供的能量转换***的应用场景示意图。在电动汽车应用场景下，如图1所示，电动汽车中包括高压电池、低压电池以及能量转换***，其中能量转换***中的电机可以理解为电动汽车中的电机(如空调压缩机电机)。在需要对高压电池和低压电池充电的情况下，能量转换***可为高压电池和低压电池提供直流电能以对高压电池和低压电池充电，在高压电池完成充电之后，高压电池可为电动汽车中行车用的驱动电机提供直流电能，该驱动电机可以将高压电池提供的直流电能转化为机械能，以驱动电动汽车行驶。在需要驱动电机的情况下，能量转换***中的其它功能模块可为电机提供交流电能以驱动电机工作，这时电动汽车中的空调制冷***可正常工作。可选的，能量转换***也可以驱动电机并对高压电池和低压电池充电，从而实现了在空调制冷***工作的同时对电池充电，满足了电动汽车的不同需求，并且简化了电动汽车的结构布局，成本低、体积小且集成度高，适用性更强。
下面将结合图2至图11对本申请提供的能量转换***、动力***及其工作原理进行示例说明。
参见图2，图2是本申请提供的能量转换***的一结构示意图。如图2所示，能量转换***1中包括电机10、桥臂变换模块20、DC/DC变换模块30、控制模块40以及母线电容C0，其中，桥臂变换模块20的第一桥臂中点可连接交流充电接口，桥臂变换模块20的其它桥臂中点可分别连接电机10中的三相绕组，桥臂变换模块20的输入/输出端可通过母线电容C0并联于DC/DC变换模块30的第一输入/输出端，DC/DC变换模块30的第二输入/输出端可连接高压电池(也可以称为动力电池)，DC/DC变换模块30的第三输入/输出端可连接低压电池(也可以称为低压蓄电池)，电机10的中线可连接交流充电接口，其中电机10的中线可由三相绕组的公共连接端引出，上述交流充电接口可连接电源(如交流电源或者交流充电桩)。这里的三相绕组和DC/DC变换模块30可以构成功率因数校正电路，以实现升压变换功能、降压变换功能以及功率因数校正功能。在桥臂变换模块20的第一桥臂中点连接交流充电接口的中线时，电机10的中线可连接交流充电接口的火线；在桥臂变换模块20的第一桥臂中点连接交流充电接口的火线时，电机10的中线可连接交流充电接口的中线，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。
在一些可行的实施方式中，上述控制模块40可以与桥臂变换模块20和DC/DC变换模块30集成在同一控制板或者电路板(printed circuit board，PCB)上，该控制模块40(也可以称为集成控制器)可控制桥臂变换模块20和DC/DC变换模块30的导通或者关断。这里的电路板也可以称为PCB板、印制电路板或者印刷线路板，电路板是电子元器件的支撑体，同时也是电子元器件电气相互连接的载体。上述控制模块40可控制桥臂变换模块20中的桥臂开关动作(即桥臂开关的导通或者关断)以基于电源提供的交流输入电压驱动电机10并在母线电容C0两端形成母线电压，并控制DC/DC变换模块30基于母线电压对高压电池和低压电池充电，从而可实现驱动电机且对高压电池和低压电池充电。这里的电机10可以为电动汽车中的电机，例如，行车用的驱动电机、空调压缩机电机或者其它电机。以空调压缩机电机为例进行说明，控制模块40可控制桥臂变换模块20中的桥臂开关动作以基于电源提供的交流输入电压驱动电机10且在母线电容C0两端形成母线电压，这时电动汽车上的空调制冷***可以正常工作。进一步地，控制模块40还可以控制DC/DC变换模块30基于母线电容C0的母线电压对高压电池和低压电池充电，从而可在空调制冷***工作的同时对高压电池和低压电池充电。
可选的，在一些可行的实施方式中，在单独对高压电池和低压电池充电的过程中，上述桥臂变换模块20的输入/输出端可作为桥臂变换模块20的输出端，DC/DC变换模块30的第一输入/输出端可作为DC/DC变换模块30的输入端以与母线电容C0并联，DC/DC变换模块30的第二输入/输出端可作为DC/DC变换模块30的输出端以连接高压电池，上述DC/DC变换模块30的第三输入/输出端可作为DC/DC变换模块30的输出端以连接低压电池。上述控制模块40可控制电机10中的三相绕组和桥臂变换模块20对电源提供的交流输入电压进行升压变换以向DC/DC变换模块30输出直流电压，并控制DC/DC变换模块30基于直流电压对高压电池和低压电池充电。这时母线电容C0可作为滤波电容对经过母线电容C0的电压信号进行滤波并输出至DC/DC变换模块30，其中电压信号可用于确定输入DC/DC变换模块30的直流电压。
可选的，在一些可行的实施方式中，在单独驱动电机10的过程中，上述桥臂变换模块20的输入/输出端可作为桥臂变换模块20的输入端，DC/DC变换模块30的第一输入/输出端可作为DC/DC变换模块30的输出端以与母线电容C0并联，DC/DC变换模块30的第二输入/输出端可作为DC/DC变换模块30的输入端以连接高压电池，并且交流充电接口不连接电源(如可以在交流充电接口和三相绕组的中线之间设置开关，并控制该开关断开)。上述控制模块40可控制DC/DC变换模块30基于高压电池提供的直流电压向桥臂变换模块20输出直流电压，并控制桥臂变换模块20对直流电压进行降压变换以得到交流电压以驱动电机10。这时母线电容C0可作为滤波电容对经过母线电容C0的电压信号进行滤波并输出至桥臂变换模块20，其中电压信号可用于确定输入桥臂变换模块20的直流电压。可选的，上述DC/DC变换模块30的第三输入/输出端可作为DC/DC变换模块30的输入端以连接低压电池，上述控制模块40可控制DC/DC变换模块30基于低压电池提供的直流电压向桥臂变换模块20输出直流电压，并控制桥臂变换模块20对直流电压进行降压变换以得到交流电压以驱动电机10，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。
在一些可行的实施方式中，上述桥臂变换模块20中包括第一桥臂开关以及并联的多个第二桥臂开关，该第一桥臂开关与并联的多个第二桥臂开关并联，且第一桥臂开关与并联的多个第二桥臂开关的并联连接端可作为桥臂变换模块20的输入/输出端。其中，一个桥臂开关中包括串联的上桥臂开关(也可以称为上管开关)和下桥臂开关(也可以称为下管开关)，上桥臂开关和下桥臂开关的串联连接点可作为桥臂开关的桥臂中点，该第一桥臂开关的桥臂中点可作为桥臂变换模块20的第一桥臂中点，多个第二桥臂开关的桥臂中点可作为桥臂变换模块20的其它桥臂中点，上述多个第二桥臂开关中一个第二桥臂开关的桥臂中点可连接电机10的三相绕组中的一相绕组。这里的第一桥臂开关和多个第二桥臂开关可以是采用硅半导体材料(silicon，Si)，或者第三代宽禁带半导体材料的碳化硅(siliconcarbide，SiC)，或者氮化镓(gallium nitride，GaN)，或者金刚石(diamond)，或者氧化锌(zinc oxide，ZnO)，或者其它材料制成的金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，可以简称为MOSFET)或者绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor，可以简称为IGBT)，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。
参见图3，图3是本申请提供的能量转换***的另一结构示意图。为方便描述，下面将以3个第二桥臂开关为例进行说明，如图3所示，如图2所示的桥臂变换模块20中包括第一桥臂开关(如桥臂开关204)和并联的3个第二桥臂开关(如桥臂开关201至桥臂开关203)，三相绕组可包括绕组V、绕组U以及绕组W，该绕组V、绕组U以及绕组W为频率和振幅相同的绕组。这里的桥臂开关201至桥臂开关204均为IGBT，桥臂开关201至桥臂开关204并联，且桥臂开关201至桥臂开关204的并联连接端可作为桥臂变换模块20的输入/输出端。其中，桥臂开关201中包括串联的上桥臂开关S1和下桥臂开关S2，上桥臂开关S1和下桥臂开关S2的串联连接点可作为桥臂开关201的桥臂中点以连接绕组U。桥臂开关202中包括串联的上桥臂开关S3和下桥臂开关S4，上桥臂开关S3和下桥臂开关S4的串联连接点可作为桥臂开关202的桥臂中点以连接绕组W。桥臂开关203中包括串联的上桥臂开关S5和下桥臂开关S6，上桥臂开关S5和下桥臂开关S6的串联连接点可作为桥臂开关203的桥臂中点以连接绕组V。这里桥臂开关201的桥臂中点、桥臂开关202的桥臂中点以及桥臂开关203的桥臂中点可作为桥臂变换模块20的其它桥臂中点。上述桥臂开关204中包括串联的上桥臂开关S7和下桥臂开关S8，上桥臂开关S7和下桥臂开关S8的串联连接点可作为桥臂开关204的桥臂中点(即桥臂变换模块20的第一桥臂中点)以连接交流充电接口。
在一些可行的实施方式中，上述控制模块40可生成桥臂开关201至桥臂开关204中各桥臂开关中的上桥臂开关和下桥臂开关的控制信号，这里的控制信号可以为脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)信号，可以简称为PWM信号，该控制信号中的1表示开关导通，控制信号中的0表示开关截止。其中，控制信号可由高压电池和低压电池所需的充电电压和充电电流、母线电容C0所需的母线电压以及三相绕组的三相电流确定，其中，高压电池和低压电池所需的充电电流可以理解为电机10的中线上的电流或者电源的交流输入电流，上述母线电容C0所需的母线电压可以为***配置的电压值或者用户设置的电压值。这里的三相电流(即绕组V的电流Iv、绕组U的电流Iu以及绕组W的电流Iw)可由电机10达到目标转速和目标转矩所需求的电流、以及电源提供的交流输入电流确定，该目标转矩和目标转速可以为能量转换***所配置的参数或者用户设置的参数。其中，电机10达到目标转速和目标转矩所需求的电流可包括绕组V所需求的电流Iv1、绕组U所需求的电流Iu1以及绕组W所需求的电流Iw1，电源提供的交流输入电流可以表示为I，因此绕组V的电流Iv为(Iv1+I/3)，绕组U的电流Iu为(Iu1+I/3)，绕组W的电流Iw为(Iw1+I/3)。进一步地，上述控制模块40可基于该控制信号控制桥臂开关201至桥臂开关204中各桥臂开关中的上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断，以基于电源提供的交流输入电压驱动电机10并在母线电容两端C0形成母线电压(可以表示为Vbus)，并控制DC/DC变换模块30将母线电压转化为目标直流电压以对高压电池和低压电池充电，从而可在驱动电机的同时对高压电池和低压电池充电。
可选的，在一些可行的实施方式中，上述控制模块40可采集三相绕组的三相电流(即上述绕组V的电流Iv、绕组U的电流Iu以及绕组W的电流Iw)和母线电容C0的母线电压。可以理解，上述控制模块40中可包括具有电流检测功能的一个或者多个功能模块，例如，电流检测电路，可用于采集三相绕组的三相电流。上述控制模块40还可包括具有电压检测功能的一个或者多个功能模块，例如，电压检测电路，可用于采集母线电容C0的母线电压。进一步地，上述控制模块40可基于绕组V的电流Iv、绕组U的电流Iu、绕组W的电流Iw、母线电压以及电源提供的交流输入电压生成桥臂开关201至桥臂开关204中各桥臂开关中的上桥臂开关和下桥臂开关的控制信号，并基于该控制信号控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断。可以理解，上述控制模块40可基于该控制信号控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断，从而驱动电机10并提供一定的充电功率对高压电池和低压电池充电，提高了能量转换效率，适用性更强。
在一些可行的实施方式中，为方便描述，下面将以控制信号为开关占空比为例进行说明，以下不再赘述。请一并参见图4，图4是本申请提供的能量转换***的另一结构示意图。如图4所示，上述图3所示的控制模块40中包括控制器401至控制器404以及开关调制单元405，其中，控制器401至控制器404可以包括但不限于离散PID控制器(其中P表示比例，I表示积分，D表示微分)，控制器401至控制器403可基于电机控制算法计算电机10所需三相电压的差值分量(即差模电压)，控制器404可基于PFC控制算法计算电机10的中线与桥臂开关204(即工频桥臂)的桥臂中点之间的电压差值(即共模电压)。本申请可以将控制模块中用于进行开关调制(如计算开关占空比)的一个或者功能单元统称为开关调制单元。在需要对桥臂开关201至桥臂开关204进行开关调制、且电源为电网的情况下，上述控制器401可通过电机控制算法对绕组U的电流Iu和母线电容C0的母线电压(可以表示为Udc)进行计算，得到绕组U所需的差模电压V1。上述控制器402可通过电机控制算法对绕组W的电流Iw和母线电压Udc进行计算，得到绕组W所需的差模电压V2。上述控制器403可通过电机控制算法对绕组V的电流Iv和母线电压Udc进行计算，得到绕组V所需的差模电压V3。上述控制器404可基于PFC控制算法对绕组V的电流Iv、绕组U的电流Iu、绕组W的电流Iw、母线电压Udc以及电网的交流输入电压(可以表示为Uac)进行计算，得到共模电压Vpfc。
在一些可行的实施方式中，如上述图4所示，上述开关调制单元405可基于上述差模电压V1、差模电压V2、差模电压V3、共模电压Vpfc以及母线电压Udc，确定桥臂开关201至桥臂开关204中各桥臂开关中的上桥臂开关和下桥臂开关的开关占空比。其中，每个桥臂开关中的上桥臂开关和下桥臂开关互补导通，换言之，上桥臂开关导通时下桥臂开关关断，或者上桥臂开关关断时下桥臂开关导通。具体地，上述开关调制单元405可基于共模电压Vpfc和母线电压Udc确定中间占空比(可以表示为Dpfc)，例如，Dpfc＝Vpfc/Udc，该中间占空比Dpfc可用于计算桥臂开关201至桥臂开关204的开关占空比。进一步地，该开关调制单元405可将0.5与中间占空比Dpfc的差值确定为桥臂开关204的开关占空比(可以表示为D0＝0.5-Dpfc，且D0大于或者等于0且小于或者等于1)，并基于开关占空比D0、差模电压V1、中间占空比Dpfc以及母线电压Udc确定桥臂开关201的开关占空比(可以表示为D1)，例如D1＝V1/Udc+Dpfc+D0。这时，开关调制单元405还可以基于开关占空比D0、差模电压V2、中间占空比Dpfc以及母线电压Udc确定桥臂开关202的开关占空比(可以表示为D2)，例如D2＝V2/Udc+Dpfc+D0；并基于开关占空比D0、差模电压V3、中间占空比Dpfc以及母线电压Udc确定桥臂开关203的开关占空比(可以表示为D3)，例如D3＝V3/Udc+Dpfc+D0。在得到各桥臂开关的开关占空比之后，上述开关调制单元405可基于开关占空比D0、开关占空比D1、开关占空比D2以及开关占空比D3控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断，从而实现电机控制功能(即单独驱动电机10)，或者实现电网侧电流的闭环控制(即单独对高压电池和低压电池充电)，或者实现驱动电机10并提供一定的充电功率对高压电池和低压电池充电，提高了能量转换效率和***运用的灵活性，适用性更强。
在一些可行的实施方式中，在驱动电机10的同时对高压电池和低压电池充电的情况下，上述各桥臂开关的开关占空比(即开关占空比D0、开关占空比D1、开关占空比D2以及开关占空比D3)对应的波形请一并参见图5，图5是本申请提供的能量转换***的开关调制波形示意图。如图5所示，上述控制模块40可基于开关占空比D0、开关占空比D1、开关占空比D2以及开关占空比D3(如图5所示的D0、D1、D2和D3占空比波形所对应的占空比)控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断，从而可基于电网的交流输入电压Uac(如图5所示的Uac电压波形所对应的电压)驱动电机10并在母线电容C0两端形成母线电压Vbus(如图5所示的Vbus电压波形所对应的电压)，进而控制DC/DC变换模块30基于母线电压Vbus对高压电池和低压电池充电，实现驱动电机10并提供一定的充电功率对高压电池和低压电池充电。这时，电机10可达到目标转矩(如图5所示的转矩波形所对应的输出转矩)，且绕组V的差模电流Iv1(如图5所示的Iv1电流波形所对应的电流)为(Iv-I/3)，绕组U的差模电流Iu1(如图5所示的Iu1电流波形所对应的电流)为(Iu-I/3)，绕组W的差模电流Iw1(如图5所示的Iw1电流波形所对应的电流)为(Iw-I/3)，其中I为电网侧电流(即上述电源提供的交流输入电流，如图5所示的I电流波形所对应的电流)，且I＝Iv+Iu+Iw。由此可见，上述控制模块40可基于开关占空比D0至开关占空比D3控制桥臂开关动作以实现驱动电机10且对高压电池和低压电池充电，进一步提高了能量转换效率和***工作的灵活性，成本更低，适用性更强。
在一些可行的实施方式中，DC/DC变换模块30的电路拓扑可包括双有源全桥电路、谐振电路(如LLC谐振电路或者CLLC谐振电路)或者其它类型的DC/DC变换电路。请参见图6，图6是本申请提供的能量转换***的另一结构示意图。如图6所示，如上述图3所示的DC/DC变换模块30中包括开关S9至开关S18、滤波电容C1和滤波电容C2、电感L1和电感L2、变压器T1以及电容C3电容C4，这里的DC/DC变换模块30可包括两个第一输入/输出端、两个第二输入/输出端以及两个第三输入/输出端。其中，开关S9的源极连接开关S10的漏极、且开关S9的源极通过滤波电容C1连接变压器T1的原边，开关S9的漏极与开关S11的漏极连接后作为DC/DC变换模块30的一个第一输入/输出端以连接母线电容C0的一端，开关S11的源极连接开关S12的漏极、且开关S11的源极通过电感L1连接变压器T1的原边，开关S10的源极与开关S12的源极连接后作为DC/DC变换模块30的另一个第一输入/输出端以连接母线电容C0的另一端，开关S13的源极连接开关S14的漏极、且开关S13的源极通过滤波电容C2连接变压器T1的副边，开关S13的漏极、开关S15的漏极以及电容C3的一端连接后作为DC/DC变换模块30的一个第二输入/输出端以连接高压电池的一端，开关S15的源极连接开关S16的漏极和变压器T1的副边，开关S14的源极、开关S16的源极以及电容C3的一端连接后作为DC/DC变换模块30的另一个第二输入/输出端以连接高压电池的另一端，变压器T1的副边连接开关S17的漏极和开关S18的漏极，开关S17的源极、开关S18的源极以及电容C4的一端连接后作为DC/DC变换模块30的一个第三输入/输出端以连接低压电池的一端，变压器T1的副边中点连接电感L2的一端，电感L2的另一端与电容C4的另一端连接后作为DC/DC变换模块30的另一个第三输入/输出端以连接低压电池的另一端。其中，DC/DC变换模块30可以为LLC谐振电路，上述滤波电容C1、电感L1以及变压器T1可组成LLC谐振网络，从而可实现在宽负载范围内变压器(如变压器T1)原边的开关(如开关S9至开关S12)的零电压开通，能量转换效率更高，适用性更强。这里的DC/DC变换模块30的两路输出可共用变压器T1，从而节省了电路器件，成本更低。
在一些可行的实施方式中，请参见图7，图7是本申请提供的能量转换***的另一结构示意图。如图7所示，如图3所示的DC/DC变换模块30中包括第一DC/DC变换单元301和第二DC/DC变换单元302，这里的第一DC/DC变换单元301为高压/高压变换单元，第二DC/DC变换单元302为高压/低压变换单元。其中，第一DC/DC变换单元301的第一输入/输出端可作为DC/DC变换模块30的第一输入/输出端，第一DC/DC变换单元301的第二输入/输出端可作为DC/DC变换模块30的第二输入/输出端并通过高压电池并联于第二DC/DC变换单元302的第一输入/输出端，第二DC/DC变换单元302的第二输入/输出端可作为DC/DC变换模块30的第三输入/输出端以连接低压电池。其中，第一DC/DC变换单元301中包括开关S9至开关S16、滤波电容C1和滤波电容C2、电感L1、变压器T1以及电容C3，第一DC/DC变换单元301还包括两个第一输入/输出端和两个第二输入/输出端。在第一DC/DC变换单元301中，开关S9的源极连接开关S10的漏极、且开关S9的源极通过滤波电容C1连接变压器T1的原边，开关S9的漏极与开关S11的漏极连接后作为第一DC/DC变换单元301的一个第一输入/输出端以连接母线电容C0的一端，开关S11的源极连接开关S12的漏极、且开关S11的源极通过电感L1连接变压器T1的原边，开关S10的源极与开关S12的源极连接后作为第一DC/DC变换单元301的另一个第一输入/输出端以连接母线电容C0的另一端，开关S13的源极连接开关S14的漏极、且开关S13的源极通过滤波电容C2连接变压器T1的副边，开关S13的漏极、开关S15的漏极以及电容C3的一端连接后作为第一DC/DC变换单元301的一个第二输入/输出端以连接高压电池的一端，开关S15的源极连接开关S16的漏极和变压器T1的副边，开关S14的源极、开关S16的源极以及电容C3的一端连接后作为第一DC/DC变换单元301的另一个第二输入/输出端以连接高压电池的另一端。其中，第一DC/DC变换单元301可以为LLC谐振电路，上述滤波电容C1、电感L1以及变压器T1可组成LLC谐振网络，从而可实现在宽负载范围内变压器(如变压器T1)原边的开关(如开关S9至开关S12)的零电压开通，能量转换效率更高，适用性更强。
在一些可行的实施方式中，如图7所示，第二DC/DC变换单元302中包括开关S17至开关S22、滤波电容C5、电感L2和电感L3、变压器T2以及电容C4，第二DC/DC变换单元302还包括两个第一输入/输出端和两个第二输入/输出端。在第二DC/DC变换单元302中，开关S19的源极连接开关S20的漏极、且开关S19的源极通过滤波电容C5连接变压器T2的原边，开关S19的漏极与开关S21的漏极连接后作为第二DC/DC变换单元302的一个第一输入/输出端以连接高压电池的一端，开关S21的源极连接开关S22的漏极、且开关S21的源极通过电感L3连接变压器T2的原边，开关S20的源极与开关S22的源极连接后作为第二DC/DC变换单元302的另一个第一输入/输出端以连接高压电池的另一端，变压器T2的副边连接开关S17的漏极和开关S18的漏极，开关S17的源极、开关S18的源极以及电容C4的一端连接后作为第二DC/DC变换单元302的一个第二输入/输出端以连接低压电池的一端，变压器T2的副边中点连接电感L2的一端，电感L2的另一端和电容C4的另一端连接后作为第二DC/DC变换单元302的另一个第二输入/输出端以连接低压电池的另一端。其中，第二DC/DC变换单元302可以为LLC谐振电路，上述滤波电容C5、电感L3以及变压器T2可组成LLC谐振网络，从而可实现在宽负载范围内变压器(如变压器T2)原边的开关(如开关S19至开关S22)的零电压开通，能量转换效率更高，适用性更强。这里的DC/DC变换模块30的两路输出可使用相互独立的两个变压器(如变压器T1和变压器T2)，从而可精准控制两路输出以对低压电池和高压电池充电，适用性更强。在驱动电机10且母线电容C0两端形成母线电压之后，第一DC/DC变换单元301可将母线电压转换为第一直流电压以对高压电池充电，第二DC/DC变换单元302可对高压电池的第一直流电压进行电压变换以对低压电池充电，从而实现对高压电池和低压电池充电且驱动电机。
在一些可行的实施方式中，请参见图8，图8是本申请提供的能量转换***的又一结构示意图。如图8所示，如上述图6所示的能量转换***1还包括第一开关K0，电机10的中线可通过第一开关K0连接交流充电接口，这里电机10的中线可由绕组V、绕组U以及绕组W的公共连接端引出。可选的，桥臂开关204的桥臂中点(即上述第一桥臂中点)也可以通过第一开关K0连接交流充电接口，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。上述控制模块40在交流充电接口连接外部设备时，控制第一开关K0导通，控制DC/DC变换模块30基于高压电池提供的直流电压向桥臂变换模块20输出第二直流电压，并控制桥臂变换模块20将第二直流电压转换为交流电压(如220V交流电)以驱动电机10且对外部设备充电，从而可有效利用能量，进一步提高了能量转换效率。
可选的，在一些可行的实施方式中，如图8所示，能量转换***1还包括滤波模块50，且电机10的中线可通过第一开关K0连接滤波模块50。在交流充电接口连接电源时，滤波模块50可对电源提供的电压信号进行滤波并输出至桥臂变换模块20，这里的电压信号可用于确定电源提供的交流输入电压。由于上述绕组V、绕组U、绕组W以及桥臂开关201至桥臂开关203可以构成PFC电路，因此绕组V、绕组U、绕组W可以理解为PFC电路中的电感，桥臂开关201至桥臂开关203可作为PFC电路中的三个高频桥臂，从而实现电压变换功能。在单独对高压电池和低压电池充电的过程中，上述控制模块40可控制第一开关K0闭合，控制绕组V、绕组U、绕组W以及桥臂开关201至桥臂开关203对电源提供的交流输入电压进行升压变换以向DC/DC变换模块30输出直流电压，并控制DC/DC变换模块30基于直流电压对高压电池和低压电池充电。可选的，控制模块40可对桥臂开关201至桥臂开关203进行三路交错控制以基于交流输入电压向DC/DC变换模块30输出直流电压，其中，桥臂开关201至桥臂开关203中每一路的开关控制相位角相差120°，从而可以使交流充电接口的纹波电流更小，适用性更强。在单独驱动电机10的过程中，上述控制模块40可控制第一开关K0断开，控制DC/DC变换模块30基于高压电池提供的直流电压向桥臂变换模块20输出第二直流电压，并控制桥臂变换模块20将第二直流电压逆变为交流电压以驱动电机10。
进一步地，请参见图9，图9是本申请提供的动力***的一结构示意图。如图9所示，动力***1中包括能量转换***10(如上述能量转换***1)、高压电池20以及低压电池30。这里的高压电池可以指为电动汽车提供动力来源的电源，高压电池可包括三元锂电池、磷酸铁锂电池以及其它高压电池。能量转换***10可对高压电池20和低压电池30充电，在高压电池20完成充电之后，高压电池20可为电动汽车中行车用的驱动电机提供直流电能，该驱动电机可以将高压电池20提供的直流电能转化为机械能，以驱动电动汽车行驶。请参见图10，图10是本申请提供的动力***的另一结构示意图。如图10所示，上述动力***1还包括串联的正温度系数加热器(也可以称为PTC加热器)和第二开关S0，其中串联的PTC加热器和第二开关S0与高压电池20并联。可选的，动力***1还包括保险丝1(也可以称为熔断器)，上述串联的PTC加热器和第二开关S0可通过保险丝1与高压电池20并联，保险丝1可用于电路的过流保护。其中，如上述图9所示的能量转换***10中包括电机101、桥臂变换模块102、DC/DC变换模块103以及控制模块104，这里桥臂变换模块102和DC/DC变换模块103的电路拓扑可以参见上述图6中的描述，在此不再赘述。在交流充电接口连接电源时，控制模块104可控制第二开关S0导通，控制电机101中的三相绕组(即绕组V、绕组U和绕组W)和桥臂变换模块102将电源的交流输入电压转换为第三直流电压，并控制DC/DC变换模块103基于第三直流电压对PTC加热器供电以使PTC加热器工作。可选的，在交流充电接口未连接电源时，控制模块104可控制第二开关S0导通，并基于高压电池20提供的直流电压对PTC加热器供电以使PTC加热器工作，以保证动力***1在低温环境下正常工作。
参见图11，图11是本申请提供的动力***的高压功率链路示意图。如图11所示，高压电池20包括主正继电器K1、主负继电器K2、直流快充继电器K3、直流快充继电器K4、蓄电池以及保险丝2(fuse)，其中，蓄电池的正极可通过保险丝2连接主正继电器K1和直流快充继电器K4的一端，蓄电池的负极可连接主负继电器K2和直流快充继电器K3的一端，直流快充继电器K3的另一端和直流快充继电器K4的另一端可连接直流充电桩。在直流充电桩对高压电池20进行直流快充时，直流快充继电器K3和直流快充继电器K4均闭合。在直流充电桩不对高压电池20进行直流快充时，直流快充继电器K3和直流快充继电器K4均断开，且主正继电器K1和主负继电器K2均闭合。这时，控制模块104可控制电机101中的三相绕组和桥臂变换模块102将交流输入电压转换为第三直流电压，并控制DC/DC变换模块103基于第三直流电压对高压电池20、低压电池30以及PTC加热器供电。其中，电机101可以为电动汽车中的空调压缩机电机，这里的桥臂变换模块102和DC/DC变换模块103可以构成电动汽车中的车载充电机(on-board charger，OBC)。如图11所示，控制模块104可对高压电池20和低压电池30的充电管理、以及电动汽车的热管理(如空调压缩机电机和PTC加热器)进行集成控制，从而可避免使用电动汽车上的高压电源分配单元(power distribution unit，PDU)，节约了成本；另外，电机101、桥臂变换模块102、DC/DC变换模块103以及PTC加热器共用保险丝1(即高压保险)，简化了高压链路，进一步节省了电动汽车的体积和成本，且集成度高。可选的，上述控制模块104也可集成车辆控制单元(vehicle control unit，VCU)的功能以检测动力***1中各功能模块的工作状态，进一步简化了动力***的高压链路，适用性更强。
参见图12，图12是本申请提供的能量转换方法的流程示意图。该方法适用于能量转换***(如上述图2至图8所提供的能量转换***)中的控制模块，如图12所示，该方法包括以下步骤S101至步骤S102：
步骤S101，控制桥臂变换模块中的桥臂开关动作以基于电源提供的交流输入电压驱动电机并在母线电容两端形成母线电压。
在一些可行的实施方式中，上述控制模块可控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断，以基于电源提供的交流输入电压驱动电机并在母线电容两端形成母线电压。具体地，上述控制模块可获取电机达到目标转速和目标转矩所需求的电流、以及电源提供的交流输入电流，并基于电机达到目标转速和目标转矩所需求的电流和交流输入电流确定三相绕组的三相电流。这里的目标转矩和目标转速可以为能量转换***所配置的参数或者用户设置的参数。进一步地，上述控制模块可获取高压电池和低压电池所需的充电电压和充电电流和母线电容所需的母线电压，基于高压电池和低压电池所需的充电电压和充电电流、母线电容所需的母线电压以及三相电流生成各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的控制信号，并基于控制信号控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断，以基于电源提供的交流输入电压驱动电机并在母线电容两端形成母线电压。这里的控制信号可以为脉冲宽度调制信号，该控制信号中的1表示开关导通，控制信号中的0表示开关截止。
可选的，在一些可行的实施方式中，上述控制模块可采集三相绕组的三相电流和母线电容的母线电压，例如，控制模块可基于电流检测电路采集三相绕组的三相电流，并基于电压检测电路采集母线电容的母线电压。进一步地，上述控制模块可基于三相电流、母线电压以及电源提供的交流输入电压各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的控制信号，并基于控制信号控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断，从而实现基于电源提供的交流输入电压驱动电机并在母线电容两端形成母线电压。
在一些可行的实施方式中，为方便描述，下面将以控制信号为开关占空比，且三相绕组包括上述绕组V、绕组U和绕组W为例进行说明，以下不再赘述。上述控制模块可通过电机控制算法对绕组U的电流Iu和母线电容的母线电压(可以表示为Udc)进行计算，得到绕组U所需的差模电压V1；通过电机控制算法对绕组W的电流Iw和母线电压Udc进行计算得到绕组W所需的差模电压V2；并通过电机控制算法对绕组V的电流Iv和母线电压Udc进行计算得到绕组V所需的差模电压V3。进一步地，上述控制模块可基于PFC控制算法对绕组V的电流Iv、绕组U的电流Iu、绕组W的电流Iw、母线电压Udc以及电源的交流输入电压(可以表示为Uac)进行计算，得到共模电压Vpfc。这时，控制模块可基于上述差模电压V1、差模电压V2、差模电压V3、共模电压Vpfc以及母线电压Udc，确定各桥臂开关中的上桥臂开关和下桥臂开关的开关占空比。具体地，上述控制模块可基于共模电压Vpfc和母线电压Udc确定中间占空比(可以表示为Dpfc)，例如，Dpfc＝Vpfc/Udc，该中间占空比Dpfc可用于计算各桥臂开关的开关占空比。进一步地，上述控制模块可将0.5与中间占空比Dpfc的差值确定为第一桥臂开关的开关占空比(可以表示为D0＝0.5-Dpfc，且D0大于或者等于0且小于或者等于1)，并基于开关占空比D0、差模电压V1至差模电压V3、中间占空比Dpfc以及母线电压Udc确定各第二桥臂开关的开关占空比(如上述D1＝V1/Udc+Dpfc+D0，D2＝V2/Udc+Dpfc+D0，D3＝V3/Udc+Dpfc+D0)。在得到各桥臂开关的开关占空比之后，控制模块可基于各桥臂开关的开关占空比(如D0、D1、D2和D3)控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断，从而实现基于电源提供的交流输入电压驱动电机并在母线电容两端形成母线电压，其中母线电压可用于对高压电池和低压电池充电压。
步骤S102，控制DC/DC变换模块基于母线电压对高压电池和低压电池充电。
在一些可行的实施方式中，上述控制模块可控制第一DC/DC变换单元将母线电压转换为第一直流电压以对高压电池充电。这时，上述控制模块可控制第二DC/DC变换单元对高压电池的第一直流电压进行电压变换以对低压电池充电，从而实现在驱动电机的同时对高压电池和低压电池充电。可选的，在交流充电接口连接外部设备时，上述控制模块可控制第一开关导通，控制DC/DC变换模块基于高压电池提供的直流电压向桥臂变换模块输出第二直流电压，并控制桥臂变换模块将第二直流电压转换为交流电压以驱动电机且对外部设备充电，从而提高了能量转换效率。
具体实现中，本申请提供的能量转换方法中的更多操作可参见图2至图8所示的能量转换***及其工作原理中控制模块所执行的实现方式，在此不再赘述。
在本申请中，可通过控制桥臂变换模块和DC/DC变换模块以实现驱动电机且对高压电池和低压电池充电，提高了能量转换效率，另外，无需在电路中增加大电流接触器，电路结构简单，成本低，适用性强。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种能量转换***，其特征在于，所述能量转换***包括桥臂变换模块、直流DC/DC变换模块、电机、母线电容以及控制模块；其中，所述桥臂变换模块的第一桥臂中点连接交流充电接口，所述桥臂变换模块的其它桥臂中点分别连接所述电机中的三相绕组，所述桥臂变换模块的输入/输出端通过所述母线电容并联于所述DC/DC变换模块的第一输入/输出端，所述DC/DC变换模块的第二输入/输出端连接高压电池，所述DC/DC变换模块的第三输入/输出端连接低压电池，所述电机的中线连接所述交流充电接口，所述电机的中线由所述三相绕组的公共连接端引出，所述交流充电接口连接电源；
所述控制模块用于基于所述三相绕组的三相电流、所述母线电容的母线电压以及所述电源提供的交流输入电压，获得所述三相绕组所需的差模电压以及所述电机的所述中线与所述第一桥臂中点之间的共模电压，并基于所述三相绕组所需的所述差模电压、所述共模电压以及所述母线电压生成所述桥臂变换模块中的桥臂开关的控制信号；
所述控制模块还用于基于所述桥臂变换模块中的桥臂开关的所述控制信号控制所述桥臂变换模块中的桥臂开关动作以基于所述电源提供的交流输入电压驱动所述电机并在所述母线电容两端形成母线电压，并控制所述DC/DC变换模块基于所述母线电压对所述高压电池和所述低压电池充电。
2.根据权利要求1所述的能量转换***，其特征在于，所述桥臂变换模块包括第一桥臂开关和并联的多个第二桥臂开关，所述第一桥臂开关与所述并联的多个第二桥臂开关并联，所述第一桥臂开关与所述并联的多个第二桥臂开关的并联连接端作为所述桥臂变换模块的输入/输出端，其中，一个桥臂开关中包括串联的上桥臂开关和下桥臂开关，所述上桥臂开关和所述下桥臂开关的串联连接点为所述桥臂开关的桥臂中点，所述第一桥臂开关的桥臂中点为所述第一桥臂中点，所述多个第二桥臂开关的桥臂中点为所述其它桥臂中点，所述多个第二桥臂开关中一个第二桥臂开关的桥臂中点连接所述电机的三相绕组中的一相绕组。
3.根据权利要求2所述的能量转换***，其特征在于，所述控制模块用于基于所述桥臂变换模块中的桥臂开关的所述控制信号控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断，以基于所述电源提供的交流输入电压驱动所述电机并在所述母线电容两端形成母线电压。
4.根据权利要求1-3任一项所述的能量转换***，其特征在于，所述DC/DC变换模块包括第一DC/DC变换单元和第二DC/DC变换单元，其中，所述第一DC/DC变换单元的第一输入/输出端作为所述DC/DC变换模块的第一输入/输出端，所述第一DC/DC变换单元的第二输入/输出端作为所述DC/DC变换模块的第二输入/输出端并通过所述高压电池并联于所述第二DC/DC变换单元的第一输入/输出端，所述第二DC/DC变换单元的第二输入/输出端作为DC/DC变换模块的第三输入/输出端；
所述第一DC/DC变换单元用于将所述母线电压转换为第一直流电压以对所述高压电池充电；
所述第二DC/DC变换单元用于对所述高压电池的第一直流电压进行电压变换以对所述低压电池充电。
5.根据权利要求1-3任一项所述的能量转换***，其特征在于，所述能量转换***还包括第一开关，所述桥臂变换模块的第一桥臂中点或者所述电机的中线通过所述第一开关连接所述交流充电接口；
所述控制模块用于在所述交流充电接口连接外部设备时，控制所述第一开关导通，控制所述DC/DC变换模块基于所述高压电池提供的直流电压向所述桥臂变换模块输出第二直流电压，并控制所述桥臂变换模块将所述第二直流电压转换为交流电压以驱动所述电机且对所述外部设备充电。
6.一种能量转换方法，其特征在于，所述方法适用于权利要求1-5任一项所述的能量转换***中的控制模块，所述方法包括：
基于所述三相绕组的三相电流、所述母线电容的母线电压以及所述电源提供的交流输入电压，获得所述三相绕组所需的差模电压以及所述电机的所述中线与所述第一桥臂中点之间的共模电压，并基于所述三相绕组所需的所述差模电压、所述共模电压以及所述母线电压生成所述桥臂变换模块中的桥臂开关的控制信号；
基于所述桥臂变换模块中的桥臂开关的所述控制信号控制所述桥臂变换模块中的桥臂开关动作以基于所述电源提供的交流输入电压驱动所述电机并在所述母线电容两端形成母线电压，并控制所述DC/DC变换模块基于所述母线电压对所述高压电池和所述低压电池充电。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述桥臂变换模块中的桥臂开关的所述控制信号控制所述桥臂变换模块中的桥臂开关动作以基于所述电源提供的交流输入电压驱动所述电机并在所述母线电容两端形成母线电压，包括：
基于所述桥臂变换模块中的桥臂开关的所述控制信号控制各桥臂开关中上桥臂开关和下桥臂开关的导通或者关断，以基于所述电源提供的交流输入电压驱动所述电机并在所述母线电容两端形成母线电压。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制所述DC/DC变换模块基于所述母线电压对所述高压电池和所述低压电池充电，包括：
控制所述DC/DC变换模块中的第一DC/DC变换单元将所述母线电压转换为第一直流电压以对所述高压电池充电；
控制所述DC/DC变换模块中的第二DC/DC变换单元对所述高压电池的第一直流电压进行电压变换以对所述低压电池充电。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述交流充电接口连接外部设备时，控制第一开关导通，控制所述DC/DC变换模块基于所述高压电池提供的直流电压向所述桥臂变换模块输出第二直流电压，并控制所述桥臂变换模块将所述第二直流电压转换为交流电压以驱动所述电机且对所述外部设备充电；
其中，所述第一开关设置在所述桥臂变换模块的第一桥臂中点或者所述电机的中线与所述交流充电接口之间。
10.一种动力***，其特征在于，所述动力***包括高压电池、低压电池以及如权利要求1-5任一项所述的能量转换***。
11.根据权利要求10所述的动力***，其特征在于，所述动力***还包括串联的正温度系数加热器和第二开关，所述串联的正温度系数加热器和第二开关与所述高压电池并联；
所述控制模块用于控制所述第二开关导通，控制所述三相绕组和所述桥臂变换模块将所述电源的交流输入电压转换为第三直流电压，并控制所述DC/DC变换模块基于所述第三直流电压对所述正温度系数加热器供电以使所述正温度系数加热器工作。
12.根据权利要求10所述的动力***，其特征在于，所述动力***还包括串联的正温度系数加热器和第二开关，所述串联的正温度系数加热器和第二开关与所述高压电池并联；
所述控制模块用于控制所述第二开关导通，并基于所述高压电池提供的直流电压对所述正温度系数加热器供电以使所述正温度系数加热器工作。
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