一种能量转换装置、动力系统及车辆的制作方法

本申请属于车辆技术领域，尤其涉及一种能量转换装置、动力系统及车辆。

背景技术：

近年来，随着电动汽车的发展和快速普及，电动汽车电池充电变得越来越重要。目前，现有的电动汽车的电池充电时，采用的是并相同步控制的方式控制电池充电方式，如果不能充分利用电机的三相绕组电感，会增大了直流侧纹波，并且降低了充电效率。

综上所述，现有的电池充电方法存在充电时直流侧纹波大且充电效率低的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例提供了一种能量转换装置、动力系统及车辆，旨在解决现有的电池充电方法存在充电时直流侧纹波大且充电效率低的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种能量转换装置，包括电机线圈，和与所述电机线圈连接的桥臂变换器，所述桥臂变换器与外部的电池和外部的充电口连接，所述电机线圈与外部的充电口连接；所述桥臂变换器包括多相桥臂；

所述电机线圈的多相绕组分别包括n个线圈单元，并且每一相绕组中的n个线圈单元的第一端共接后分别与所述桥臂变换器的多相桥臂一一对应连接，每一相绕组中的n个线圈单元的第二端与其他相绕组中的n个线圈单元的第二端一一对应连接后形成n个中性点，所述n个中性点引出n条中性线，所述n条中性线中的m条中性线与所述充电口连接；其中，n为大于1的整数，m为大于1的整数。

本申请实施例的第二方面提供了一种动力系统，包括上述第一方面提供的能量转换装置，所述能量转换装置包括：

电机，包括电机线圈，所述电机线圈与外部的充电口连接；

电机控制模块，包括桥臂变换器，所述桥臂变换器与所述电机线圈的一端连接，所述电机线圈的另一端与外部的充电口连接，；以及，

车载充电模块，包括双向桥臂，所述双向桥臂与所述桥臂变换器并联，以形成第一共接端和第二共接端，所述第一共接端与外部的电池一端连接，所述第二共接端与所述电池的另一端连接，所述充电口与所述第二共接端、所述双向桥臂连接。

本申请实施例的第三方面提供了一种车辆，包括上述第二方面提供的动力系统。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请通过在能量转换装置中采用电机线圈和桥臂变换器，桥臂变换器和外部的电池和外部的充电口连接，而电机线圈和外部的充电口连接，并且电机线圈的多相绕组分别包括多个线圈单元，每一相绕组中的多个线圈单元的第一端共接后与桥臂变换器的多相桥臂一一对应连接，每一相绕组中的多个线圈单元的第二端与其他相绕组中的多个线圈单元的第二端一一对应连接后选择性的与充电口连接，如此将使得该能量转换装置在充电时，可以充分有效利用电机线圈的多相绕组的多个线圈单元，既满足充电功率的需求，同时降低了直流侧纹波，解决了现有的电池充电方法存在充电时直流侧纹波大且充电效率低的问题。

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是本申请实施例一提供的能量转换装置的模块结构示意图；

图2是本申请实施例二提供的能量转换装置的模块结构示意图；

图3是本申请实施例三提供的能量转换装置的模块结构示意图；

图4是本申请实施例四提供的能量转换装置的电路结构示意图；

图5是本申请实施例五提供的能量转换装置的中的控制模块的电路结构示意图；

图6是本申请第六实施例提供的能量转换装置中的桥臂变换器的工作时序示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参见图1，是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的模块结构示意图。如图1所示，该能量转换装置包括电机线圈11和与电机线圈11连接的桥臂变换器12，该桥臂变换器12与外部的电池200以及外部的充电口10连接，电机线圈11与外部的充电口10连接，并且桥臂变换器12包括多相桥臂。

具体的，电机线圈11的多相绕组分别包括n个线圈单元，并且每一相绕组中的n个线圈单元的第一端共接后分别与桥臂变换器12的多相桥臂一一对应连接，每一相绕组中的n个线圈单元的第二端与其他相绕组中的n个线圈单元的第二端一一对应连接后形成n个中性点，n个中性点引出n条中性线，n条中性线中的m条中性线与充电口连接；其中，n为大于1的整数，m为大于1的整数。

需要说明的是，在本申请中，本实施例中所描述的“外部的电池”和“外部的充电口”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”。

在本实施例中，本申请通过在能量转换装置中采用电机线圈和桥臂变换器，桥臂变换器和外部的电池和外部的充电口连接，而电机线圈和外部的充电口连接，并且电机线圈的多相绕组分别包括多个线圈单元，每一相绕组中的多个线圈单元的第一端共接后与桥臂变换器的多相桥臂一一对应连接，每一相绕组中多个线圈单元的第二端与其他相绕组中多个线圈单元的第二端一一对应连接后选择性的与充电口连接，如此将使得该能量转换装置在充电时，可以充分有效利用电机线圈的多相绕组的多个线圈单元，在满足充电功率的要求下，同时降低了直流侧纹波。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图2所示，桥臂变换器12包括第一相桥臂a、第二相桥臂b以及第二相桥臂c；电机线圈11的多相绕组包括三相绕组，电机线圈11的三相绕做分别包括n个线圈单元，每一相绕组中的n个线圈单元的第一端共接后分别与桥臂变换器12的第一相桥臂a、第二相桥臂b以及第二相桥臂c一一对应连接，每一相绕组中的n个线圈单元的第二端与其他两相绕组中的n个线圈单元的第二端一一对应连接后形成n个中性点，该n个中性点引出n条中性线，并且该n条中性线中的m条中性线与充电口10连接，其中n为大于1的整数，m为大于1的整数。

具体实施时，在本实施例中，m的取值可以与n的取值相同，也可以与n的取值不同，需要说明的是，当m的取值与n的取值不同时，m的取值小于n的取值。

在本实施例中，通过在电机线圈的三相绕组中的每一相绕组中设置多个线圈单元，并且使得该多个线圈单元选择性地与充电口连接，如此将使得该能量转换装置在充电时，可以充分利用电机线圈的多相绕组的多个线圈单元，进而，满足了充电功率的前提下，同时降低了直流侧纹波，解决了现有的电池充电方法存在充电时直流侧纹波大且充电效率低的问题。

此外，在电机线圈中设置多个线圈单元，使得当某条线圈单元的支路发生故障时，可以避让该支路，以采用其他满足条件的支路进行充电，保证充电功率的同时，提高了该能量转换装置的故障容错能力。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图3所示，该能量转换装置包括开关模块14，该开关模块14与n条中性线连接，并且该开关模块14选择性地通断，以使n条中性线中的m条中性线与充电口10连接。

在本实施例中，通过在能量转换装置中设置开关模块，可使得该开关模块从电机线圈的每一相绕组中的多个线圈单元中选择出部分或者全部线圈单元与充电口连接，进而通过电机线圈电感量的变化使得充电时的充电功率可调，同时可增大充电效率，且降低了直流侧纹波。

为了获取m的数值，本申请提出了一种设计方法，首先通过计算得出电机线圈的目标需求感量；然后对电机进行静态测试和动态测试，通过改变与充电口10连接的中性线的数量，分别得到不同的电机线圈感量，最后将这些电机线圈感量与目标需求感量相比，确定与充电口10连接的中性线数量的最优值，作为m的数值。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图3所示，该能量转换装置还包括控制模块15，该控制模块15与开关模块14连接，并且该控制模块15用于控制开关模块14选择性地通断，以使n条中性线中的m条中性线与充电口10连接。

承上述，在一个实施例中，控制模块15在控制开关模块143选择性地通断，以使n条中性线中的m条中性线与充电口10连接时，主要是通过获取目标充电功率或目标充电电流，进而根据该目标充电功率或目标充电电流的数值控制开关模块14选择性地通断；其中，目标充电功率指的是电池在充电时的充电功率，目标充电电流指的是电池在充电时的充电电流。

具体的，以外部的电池是车辆的动力电池为例，当动力电池需要充电时，电池管理器bms获取动力电池的电量信息，进而根据该电量信息生成相应的充电指令，并将该充电指令反馈给控制模块15，充电指令中包括目标充电功率或目标充电电流，即将目标充电功率或目标充电电流反馈给控制模块15，以便于控制模块15根据该目标充电功率或目标充电电流计算得出m的数值并控制开关模块14选择性地通断，以使得n条中性线中的m条中性线与充电口连接。

进一步地，由于越多的线圈单元并联时，电感量减小，线圈过流能力增强，而充电功率或者电流增大，因此目标充电功率或目标充电电流的数值与充电口连接的中性线的数量呈正比关系。但是电感量减小时，直流侧纹波增加，会减小充电效率。所以需要综合考虑充电电流、充电功率、充电效率的关系，确定最优的m值。

在本实施例中，本申请通过获取目标充电功率或者目标充电电流，并根据目标充电功率或目标充电电流计算得出m值控制开关模块选择性的从电机线圈的每一相绕组中的多个线圈单元中，选择与该目标充电功率或目标充电电流对应的线圈数，充分利用电机绕组的电感，以通过改变电感量的方法获取实际的充电功率或电流，进而实现对充电功率的精确控制。

在本实施例中，控制模块内部存储有m的不同取值下电机线圈的感量，控制模块通过计算得到目标电机线圈感量后，将目标电机线圈感量与预设的电机线圈的感量进行对比，确定与充电口10连接的中性线数量的最优值，作为m的最终取值，从而控制开关模块14选择性地通断。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图3所示，该能量转换装置还包括双向桥臂13。

其中，该双向桥臂13与桥臂变换器12并联，并且双向桥臂13的中点与充电口10连接。

在本实施例中，通过在能量转换装置中设置双向桥臂13，使得该充电口10、电机线圈11、桥臂变换器12、双向桥臂13以及电池200形成交流充电电路，进而实现电池200的交流充电，提高了能量转换装置的适用范围。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图4所示，双向桥臂13包括第七功率单元和第八功率单元。其中，第七功率开关单元包括上桥臂vt7和上桥二极管vd7，第八功率开关单元包括下桥臂vt8和下桥二极管vt8，并且上桥臂vt7的第一端和桥臂vt1、vt3以及vt5的第一端共接，第二端和下桥臂vt8的第二端连接形成双向桥臂13的中点，下桥臂vt8的第二端和桥臂vt2、vt4以及vt6的第二端共接。

进一步地，如图4所示，该开关模块14包括n个子开关(图中以四个为例进行说明，另外图中电机线圈11的三相绕组中的每相绕组中以四个线圈单元为例进行说明)，该n个子开关与n个中性线一一对应连接，控制模块15用于控制n个子开关选择性地通断。

请参考图4，具体实施时，该n个子开关均采用单刀单掷开关实现，该n个单刀单掷开关的第一端均与充电口连接，该n个单刀单掷开关的第二端与n个线圈单元一一对应连接；需要说明的是，在其他实施例中，开关模块14也可以采用单刀多掷开关实现，该单刀单刀多掷的第一端与充电口10连接，多个第二端与每一相绕组中的n个线圈单元一一对应连接。

进一步地，作为本申请一种实施方式，如图4所示，桥臂变换器12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。其中，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第一端共接，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第二端共接，电机线圈11的第一相绕组连接第一功率开关单元的第二端和第二功率开关单元的第一端，电机线圈11的第二相绕组连接第三功率开关单元的第二端和第四功率开关单元的第一端，电机线圈11的第三相绕组连接第五功率开关单元的第二端和第六功率开关单元的第一端。

进一步地，桥臂变换器12中第一功率开关单元和第二功率开关单元构成第一相桥臂(a相桥臂)，第三功率开关单元和第四功率开关单元构成第二相桥臂(b相桥臂)，第五功率开关单元的输入端和第六功率开关单元构成第三相桥臂(c相桥臂)。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，电机三相线圈分别和桥臂变换器中的a、b、c上下桥臂之间连接。

此外，如图4所示，在本公开实施例中，桥臂变换器12和双向桥臂13中包括的多个开关单元可采用能执行开关动作的器件实现，例如功率三极管、金属-氧化层半导体场效晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，mosfet)、绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，igbt)等开关器件。

进一步地，当控制模块15根据目标充电功率或者目标充电电流选择了相应的线圈单元后，控制模块15将控制桥臂变换器12中的三相桥臂按照同步控制方式工作或者是三相交错控制方法工作，同步控制方式的具体实现过程可参考现有技术，此处不再赘述，三相交错控制方式的具体工作过程如下：

具体的，控制模块15获取包括依次相差预设相位的第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号的三相控制信号，并根据第一控制信号控制第一相桥臂的两个功率开关的交替导通，根据第二控制信号控制第二相桥臂的两个功率开关的交替导通，根据第三控制信号控制第三相桥臂的两个功率开关的交替导通，以对电池进行充电。

其中，在本申请实施例中，由于车辆在充电时需要接收到充电指令，并且此时车辆的状态信息为静止状态两个条件，因此在对电池进行充电之前，需要确认车辆的状态信息以及确认是否接收到上位机发送的充电指令，当车辆的状态信息为静止状态，且接收到充电指令时，则进入充电模式。

其中，在本申请实施例中，车辆的状态信息是车辆上可表征车辆状态的器件反馈的，例如电机反馈的电机转速，并且该车辆状态信息包括非静止状态信息和静止状态信息，而该静止状态信息则指的是当整车停止后，车辆处于锁止状态，即车辆的电机转速小于某一预设转速时车辆的状态；同样的，动力电池的充电指令是由电池管理器bms反馈的，电池管理器bms实时监控动力电池的电量状态，并根据监测到的结果反馈充电指令。

当接收到车辆的状态信息和电池管理器反馈的充电需求后，若该车辆的状态信息为非静止状态，则进入电机驱动模式，该电机驱动模式与现有的电机驱动原理相同，具体可参考现有技术，此次不再赘述；当车辆的状态信息为静止状态，且电池管理器反馈的充电需求为充电时，则表明此时需要向车辆的电池充电，故将进入充电模式，并且该充电模式包括直流充电模式和交流充电模式，并且该交流充电模式包括但不限于单相交流充电和三相交流充电。

当进入充电模式后，此时便可获取三相控制信号，并根据获取的三相控制信号控制桥臂变换器中的每一相桥臂的两个功率开关的状态，以实现对电池的充电；需要说明的是，在本实施例中，预设相位可根据需要进行设置，此处不做具体限制。

下面对控制模块15如何获取包括依次相差预设相位的第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号的三相控制信号的原理过程进行具体描述，详述如下：

获取电机在充电模式下的转子角度信号、三相充电电流、预设交轴电流、预设直轴电流、前馈电压以及母线侧直流电压；

根据所述转子角度信号、所述三相充电电流、预设交轴电流、预设直轴电流、前馈电压以及母线侧直流电压获取三相调制信号；

获取预设的载波信号，根据所述载波信号和所述三相调制信号获取相差预设相位的三相控制信号。

其中，在本申请实施例中，当进入充电模式后，则需要在该充电模式下获取相应的参数信息，以对充电过程中的充电功率进行控制。其中，充电模式下的参数信息包括但不限于电机在充电模式下的转子角度信号、三相充电电流、预设交轴电流、预设直轴电流、前馈电压以及母线侧直流电压。

具体的，转子角度信号是充电模式下电机的转子磁场与定子a相轴线的夹角，其可以是角度传感器获取之后反馈的，也可以由三相交流电机的电流计算得出的，此处不做具体限制；此外，三相充电电流则指的是在充电时电机的三相电流，而预设交轴电流和预设直轴电流则是根据需要预先进行设置的交轴电流和直轴电流。

进一步地，作为本申请一种实施方式，控制模块15具体用于：

根据所述转子角度信号、所述三相充电电流、所述预设交轴电流、所述预设直轴电流以及所述母线侧直流电压获取第一调制信号；

根据所述三相充电电流和所述前馈电压获取第二调制信号；

根据所述第一调制信号与所述第二调制信号获取所述三相调制信号。

其中，在本申请实施例中，为了提高动力电池在充电过程中的充电功率，当控制模块15获取到充电模式下的电机的转子角度信号、三相充电电流、预设交轴电流、预设直轴电流以及母线侧直流电压后，便可根据以上参数获取第一调制信号，该第一调制信号是对电机绕组中的差模电流部分进行控制后的脉宽调制信号，并且该脉宽调制信号为三相脉宽调制信号。

进一步地，为了提高动力电池在充电过程中的充电功率，除了获取上述的第一调制信号外，控制模块15还需要根据三相充电电流和前馈电压获取第二调制信号，该第二调制信号是对电机的三相充电电流进行零序电流提取后，对该部分共模电流进行控制后的脉冲调制信号。

当控制模块15获取到上述第一调制信号和第二调制信号后，便可对该第一调制信号和第二调制信号进行相应的运算，以获取到三相调制信号；在本实施例中，由于第一调制信号是三相脉宽调制信号，因此当该第一调制信号与第二调制信号进行运算后得到的三相调制信号同样是三相脉宽调调制信号。

在本实施例中，本申请通过根据转子角度信号、三相充电电流、预设交轴电流、预设直轴电流以及母线侧直流电压获取第一调制信号，以及根据三相充电电流和前馈电压获取第二调制信号，进而在得到第一调制信号和第二调制信号后，根据该第一调制信号和第二调制信号获取三相调制信号，以便于利用该三相调制信号得到最终控制桥臂变换器的三相脉宽调制信号，从而对动力电池在充电过程中的充电功率进行调节，以达到提高充电功率的目的。

进一步地，作为本申请一种实施方式，控制模块15还具体用于：

根据所述转子角度信号对所述三相充电电流进行坐标变换，以获取两相充电电流；

将所述两相充电电流与所述预设交轴电流以及所述预设直轴电流做差后，通过电流调节获取交轴电压与直轴电压；

根据所述转子角度信号、所述交轴电压、所述直轴电压以及所述母线侧直流电压获取所述第一调制信号。

其中，在本申请实施例中，根据转子角度信号对三相充电电流进行坐标变换，以获取两相充电电流的具体原理与现有技术相同，具体可参考现有技术，此次不再赘述。

当控制模块15获取到两相充电电流后，便可将该两相充电电流与预设交轴电流以及预设直轴电流进行做差处理，并通过电流调节获取交轴电压和直轴电压，此处的电流调节可以采用比例积分调节方法实现，当然本领域技术人员可以理解的是，也可以采用其他方法实现，例如模糊调节或者智能调节，此处不做具体限制。当控制模块15获取到交轴电压和直轴电压后，便可根据转子角度信号、交轴电压、直轴电压以及母线侧直流电压获取第一调制信号。

需要说明的是，在本申请实施例中，为了防止电机输出扭矩，可以通过设置预设交轴电流和预设直轴电流的值，以使得电机输出扭矩为零。具体的，在本实施例中，可以单独设置预设交轴电流为零，即只要满足预设交轴电流为零是，电机则不输出扭矩；优选的，可以同时设置预设直轴电流和预设交轴电流同时为零，以使得电机输出扭矩为零，进而达到抑制电机输出扭矩的目的。

此外，在本申请实施例中，通过将三相充电电流根据电机转子角度信号将静止坐标系下的当前三相交流充电电流变换为同步旋转坐标系下的两相充电电流，即直轴电流与交轴电流，使得在将获取的两相充电电流于预设交轴电流和预设直轴电流做差时，可基于同一坐标系下的标准，进而提高了充电功率调节过程中的准确性。

进一步地，作为本申请一种实施方式，控制模块15还具体用于：

从所述三相充电电流中提取零序电流；

将所述零序电流与给定充电电流进行做差后，通过电流调节获取调制电压；其中，所述给定充电电流解析充电指令而得；

对所述调制电压和所述前馈电压求和后，通过电压调制获取所述第二调制信号。

其中，在本申请实施例中，零序电流是流经电机绕组的共模电流，为达到控制电机绕组的充电电流的目的，当充电开始前该电流为零，而当控制模块15接收到充电功率指令或者充电电流指令，则该电流将逐渐增大，直至达到目标电流值，因此当进入充电模式后，为了提高充电功率，需要从充电模式下电机的三相充电电流中提取零序电流，需要说明的是，此时提取出的零序电流不为零。

当提取到该零序电流后，控制模块15便根据该零序电流和给定充电电流进行做差处理，进而通过电流调节获取调制电压，以便于根据该调制电压和前馈电压得到第二调制信号；需要说明的是，在本实施例中，给定充电电流是根据电池管理器bms反馈的充电指令得到的，即当接收到电池管理器bms反馈的动力电池的充电指令后，便可对该充电指令进行解析，以获取需要的充电电流或者充电功率。

在本实施例中，通过从三相充电电流中提取零序电流，进而根据该零序电流获取调制电压，从而根据该调制电压得到第二调制信号，以使得根据该第二调制信号得到最终控制桥臂变换器三相桥臂的三相控制信号时，可根据得到的三相控制信号有效调节充电过程中的电流值大小。

进一步地，作为本申请一种实施方式，控制模块15具体用于：

将所述第二调制信号的占空比与所述第一调制信号的占空比进行相加，以获取所述三相调制信号。

在本申请实施例中，由于第一调制信号是对电机绕组中的差模电流部分进行控制后的三相脉宽调制信号，而第二调制信号是对电机绕组中的共模电流部分进行控制后的调制信号，因此将该第二调制信号的占空比与第一调制信号的占空比进行相加后获取得到的三相调制信号则是对电机绕组中的差模电流和共模电流进行控制后的调制信号，采用三相调制信号得到最终的三相控制信号，以对桥臂变换器进行控制时，完成充电功率的调节的同时，还可抑制电机的转动，防止充电过程中发生车辆非预期抖动。

进一步地，在本申请实施例中，在根据载波信号和三相调制信号得到相差预设相位的三相控制信号时，可选择载波错相，也可以选择调制波错相，即可通过载波信号对三相调制信号进行错相调整，也可以是三相调制信号本身为错相信号，下面将对该过程进行具体说明，详述如下：

当采用载波错相的方法时，所述载波信号包括第一相载波信号、第二相载波信号以及第三相载波信号，并且所述第一相载波信号的相位、第二相载波信号的相位以及第三相载波信号的相位之间均相差预设角度，所述三相调制信号包括第一相调制信号、第二相调制信号以及第三相调制信号，控制模块15具体用于：

将所述第一相载波信号与所述第一相调制信号进行叠加，并将所述第二相载波信号与所述第二相调制信号进行叠加，以及将所述第三相载波信号与所述第三相调制信号进行叠加，以获取所述三相控制信号。

其中，在本申请实施例中，载波信号优选为三角载波信号，当然本领域技术人员可以理解的是，载波信号也可以是其他形式的可产生预期脉宽序列的载波信号，例如锯齿形载波信号，此处不做具体限制；此外，预设角度的取值优选为120度，该取值可最大程度减少直流母线侧和n线上的纹波电流，当然本领域技术人员可以理解的是，预设角度的取值也可以为其他值，例如60度，本申请中不做具体限制。

进一步地，将三相载波信号分别与三相调制信号进行叠加时，为了叠加差模电流控制与共模电流控制，则叠加后得到的三相控制信号的占空比为此二者的共同占空比之和，即得到的相差预设相位的三相控制信号是将共模电流输出所需占空比同时加到三相差模电流控制所需占空比之上，如此得到的三相控制信号在分别控制桥臂变换器的三相桥臂时，可实现对三相桥臂进行三相交错控制，如此将减少直流侧纹波的同时，可有效提高充电功率。

进一步地，作为本申请另一种实施方式，当采用调制波错相的方法时，所述载波信号包括第一相载波信号、第二相载波信号以及第三相载波信号，所述三相调制信号包括第一相调制信号、第二相调制信号以及第三相调制信号，并且所述第一相调制信号的相位、第二相调制信号的相位以及第三相调制信号的相位之间均相差预设角度；控制模块15具体用于：

将所述第一相载波信号与所述第一相调制信号进行叠加，并将所述第二相载波信号与所述第二相调制信号进行叠加，以及将所述第三相载波信号与所述第三相调制信号进行叠加，以获取所述三相控制信号。

其中，在本实方式，该采用调制波错相的方法与采用载波错相的方法的具体实施过程相同，因此采用调制波错相的方法的具体原理可参考采用载波错相的方法的相关描述，此次不再赘述。

进一步地，图3所示的控制模块15是基于软件实现的，而在具体实施时，该控制模块也可以采用硬件电路实现，关于该硬件电路的具体结构和原理将在之后进行具体描述，详述如下：

如图5所示，该控制模块包括第一电流调节模块p1、第一调制模块p2、坐标变换模块p3、第一差值模块p10、第一求和模块p6、第二电流调节模块p4、第二调制模块p5、第二差值模块p11、第二求和模块p12、第三求和模块p13、第四求和模块p14、第五求和模块p15、第一错相模块p7、第二错相模块p8以及第三错相模块p9。

其中，坐标变换模块p3接收充电模式下的电机三相充电电流ia、ib、ic和转子角度信号θ，并且该坐标变换模块p3和第一差值模块p10连接；第一差值模块p10接收预设交轴电流iq-ref和预设直轴电流id-ref，并且第一差值模块p10与第一电流调节模块p1连接；第一电流调节模块p1与第一调制模块p2连接，该第一调制模块p2接收转子角度信号θ、母线侧直流电压udc以及第一电流调节模块p1输出的直轴电压ud和交轴电压uq。

此外，第一求和模块p6接收充电模式下的电机三相充电电流ia、ib、ic，并且第一求和模块p6与第二差值模块p11连接，第二差值模块p11接收给定充电电流i0，并且该第二差值模块p11与第二电流调节模块p4连接；第二电流调节模块p4与第二求和模块p12连接，该第二求和模块p12接收前馈电压uff，并且该第二求和模块p12与第二调制模块p5连接；该第二调制模块p5与第三求和模块p13、第四求和模块p14、第五求和模块p15连接，同时该第三求和模块p13、第四求和模块p14、第五求和模块p15与第一调制模块p2连接；第三求和模块p13、第四求和模块p14、第五求和模块p15分别与第一错相模块p7、第二错相模块p8以及第三错相模块p9一一对应连接，并且第一错相模块p7、第二错相模块p8以及第三错相模块p9分别接受载波信号ta、tb以及tc。

具体实施时，如图5所示，第一差值模块p10和第二差值模块p11可以采用差值运算器实现，第一求和模块p6可以采用求和器实现，而第二求和模块p12、第三求和模块p13、第四求和模块p14、第五求和模块p15均可以采用求和运算器实现，第一电流调节模块p1和第二电流调节模块p4可以采用电流调节器，例如比例积分调节(pi调节)实现，需要说明的是，在本申请实施例中，第一电流调节模块p1和第二电流调节模块p4的实现方式也可以为其他模糊调节或智能调节模式，此处不做具体限制。

此外，第一调制模块p2可以采用正弦脉宽调制(sinusoidalpulsewidthmodulation，spwm)模块实现，该spwm模块将根据输入的转子角度信号θ、母线侧直流电压udc、直轴电压ud以及交轴电压uq得到第一调制pwm1、pwm2以及pwm3；需要说明的是，在本实施例中，spwm模块的具体工作过程可参考现有技术，此处不做具体描述，另外第一调制模块p2也可采用其他脉宽调制技术的器件或者模块实现，例如svpwm、特定谐波消除脉宽调制(selectiveharmoniceliminationpulsewidthmodulation，shepwm)、dpwm模块等，此处不做具体限制；另外，第二调制模块p5也可以采用现有的电压调制模块实现，具体参见图5。

具体工作时，当进入充电模式后，为了提高充电过程中的充电功率，同时消除直流侧纹波，需要对电机绕组的差模电流进行控制，此时坐标变换模块p3将获取到的电机充电模式下的三相充电电流ia、ib、ic变换成两相电流，并将变换后的两相电流输出给第一差值模块p10；第一差值模块p10在接收到该两相充电电流后，将其与给定的预设交轴电流值iq-rdf和给定的预设直轴电流值id-ref进行做差，进而通过pi调节环节p1调节后，输出交直轴电压uq和ud，第一调制模块p2在根据接收的交直轴电压uq和ud、母线侧直流电压udc以及转子角度信号θ，获取第一调制信号pwm1、pwm2、pwm3。

由于电机工作在动力充电模式时，对其充电功率具有影响的不仅仅是差模电流，还有共模电流，因此在对差模电流进行控制后，还需要对电机绕组的共模电流进行控制。具体的，求和模块p6将电机充电模式下的三相充电电流ia、ib、ic进行求和运算后，将三相电流中的零序电流提取出来，并将提取出的零序电流与给定充电电流值i0进行做差，进而通过pi调节环节p4，输出调制电压u0至第二求和模块p12，第二求和模块p12将调制电压u0与前馈电压uff进行求和输出值第二调制模块p5，以便于第二调制模块p5输出第二调制信号pwm0。

当获取到第一调制信号pwm1、pwm2、pwm3以及第二调制信号pwm0之后，第三求和模块p13、第四求和模块p14、第五求和模块p15分别将两者的的占空比相加获得三相调制信号pwma、pwmb、pwmc，具体的：pwma＝pwm1+pwm0；pwmb＝pwm2+pwm0；pwmc＝pwm3+pwm0。

在得到上述三相调制信号pwma、pwmb、pwmc后，本申请通过采用载波错相的方法对上述三相调制信号pwma、pwmb、pwmc进行错相处理，即第一错相模块p7将三相调制信号pwma的占空比与载波ta的占空比相加后输出a相调制脉冲序列、第二错相模块p8将三相调制信号pwmb的占空比与载波tb的占空比相加后输出b相调制脉冲序列，以及第三错相模块p9将三相调制信号pwmc的占空比与载波tc的占空比相加后输出c相调制脉冲序列，而该a、b、c三相脉冲序列分别控制桥臂变换器的三相桥臂，从而完成电机绕组充电功能。

在本实施例中，本申请通过采用简单的求和器、差值器、电压调制、电流调节器等获取三相交错控制信号，以使得在动力电池的充电过程中可根据三相交错控制信号对桥臂变换器中的三相桥臂进行三相交错控制，以此实现减少直流侧纹波的同时，可有效提高充电功率，并且电路结构简单，易实现且成本低。

进一步地，当控制模块获取到依次相差预设相位的第一控制信号a、第二控制信号b和第三控制信号c的三相控制信号后，此时控制模块将根据得到的a、b、c三相交错脉冲序列控制桥臂变换器12的三相桥臂中的功率开关工作，进而使得该桥臂变换器12和电机线圈11中的三相电感根据外部供电设备例如充电桩输出的电压对动力电池200进行充电。

需要说明的是，在本实施例中，充电控制装置将根据得到的a、b、c三相交错脉冲序列控制桥臂变换器12的三相桥臂工作在三相交错模式，以此刻对充电功率进行控制，并有效抑制直流侧谐波，且可以控制电机不输出扭矩。

进一步地，当控制模块获取到依次相差预设相位的第一控制信号a、第二控制信号b和第三控制信号c的三相控制信号，控制模块15将采用如图6所示的三相交错工作时序控制桥臂变换器12的三相桥臂的功率开关单元工作，以达到对充电功率进行控制的目的，即桥臂变换器12工作时，结合图6所示出的工作时序图可知，第一控制信号a控制桥臂变换器12中的第一相桥臂中的第一功率开关单元vt1和第二功率开关单元vt2的通断，并且在第一控制信号a的高电平时控制第一功率开关单元vt1导通，控制第二功率开关单元vt2断开，以及在第一控制信号a的低电平时，控制第二功率开关单元vt2导通，而控制第一功率开关单元vt1断开；而在与该第一控制信号a的预设相位差之后，第二控制信号b控制桥臂变换器12中的第二相桥臂中的第三功率开关单元vt3和第四功率开关单元vt4的通断，并且在第二控制信号b的高电平时控制第三功率开关单元vt3导通，控制第四功率开关单元vt4断开，以及在第二控制信号b的低电平时，控制第四功率开关单元vt4导通，而控制第三功率开关单元vt3断开；以及与该第二控制信号b的预设相位差之后，第三控制信号c控制桥臂变换器12中的第三相桥臂中的第五功率开关单元vt5和第六功率开关单元vt6的通断，并且在第三控制信号c的高电平时控制第五功率开关单元vt5导通，控制第六功率开关单元vt6断开，以及在第三控制信号c的低电平时，控制第六功率开关单元vt6导通，而控制第五功率开关单元vt5断开，以此实现桥臂控制器120的三相交错控制。

在本实施例中，该能量转换装置通过错相使用桥臂变换器的三相桥臂，从而将充分利用电机绕组的电感，并且通过控制流过电机中的电流，并将预设的交直轴电流设置为零，使得在完成相应的充电功率的同时抑制电机的转动；此外，通过对电机交直轴电流和零序电流的控制，可有效完成电机绕组复用充电的功能，并且充分利用电机绕组电感，完成向电动汽车充电功能的同时抑制电机的旋转扭矩的输出，其相比传统的同步控制三相桥臂而言，可以充分应用电机绕组的电感值，同时有效抑制直流侧谐波，并且无需在充电口和电机线圈之间增加额外的电感，使得电路更加简单，并且成本更低。

进一步地，当外部的供电设备为交流供电装置时，且该能量转换装置工作在充电模式，此时该交流供电设备输出的交流电一部分经过电机线圈11、充电口10输出至桥臂变换器12，一部分经过充电口10输出至双向桥臂13，并在电机线圈11、桥臂变换器12以及双向桥臂13的共同作用下对动力电池200进行充电；需要说明的是，在本实施例中，桥臂变换器12的具体工作过程可参考图4所述的能量转换装置的相关描述，此处不再赘述。

进一步地，本申请还提供了一种动力系统，该动力系统包括能量转换装置。其中，

其中能量转换装置还包括；

电机，包括电机线圈，所述电机线圈与外部的充电口连接；

电机控制模块，包括桥臂变换器，所述桥臂变换器与所述电机线圈的一端连接，所述电机线圈的另一端与外部的充电口连接，；以及，

车载充电模块，包括双向桥臂，所述双向桥臂与所述桥臂变换器并联，以形成第一共接端和第二共接端，所述第一共接端与外部的电池一端连接，所述第二共接端与所述电池的另一端连接，所述充电口与所述第二共接端、所述双向桥臂连接。

需要说明的是，在本实施例中，动力系统中包括的能量转换装置的相关结构和工作原理，可参考前述图1至图6的相关描述，此处不再赘述。

进一步地，本公开还提供了一种车辆，该车辆包括动力系统；需要说明的是，由于本公开实施例所提供的车辆中的动力系统和前述的动力系统相同，因此，本公开实施例所提供的车辆中的动力系统的具体工作原理，可参考前述关于动力系统的详细描述，此处不再赘述。

在本公开中，通过在车辆中采用包括电机线圈和桥臂变换器的能量转换装置，桥臂变换器和外部的电池和外部的充电口连接，而电机线圈和外部的充电口连接，并且电机线圈的多相绕组分别包括多个线圈单元，每一相绕组中的多个线圈单元的第一端共接后与桥臂变换器的多相桥臂一一对应连接，每一相绕组中多个线圈单元的第二端与其他相绕组中多个线圈单元的第二端一一对应连接后选择性的与充电口连接，如此将使得该能量转换装置在充电时，可以充分利用电机线圈的多相绕组的多个线圈单元，进而提高了充电功率，同时降低了直流侧纹波。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述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。