能量转换装置及车辆制造方法及图纸

本申请提出了一种能量转换装置及车辆，通过采用包括可逆PWM整流器和电机线圈的能量转换装置，使该能量转换装置与外部的电源连接时，外部的电源、可逆PWM整流器以及电机线圈中的绕组单元形成至少两套加热电路；控制可逆PWM整流器使外部的电源输出的电流流经所述电机线圈中的至少两套绕组单元以产生热量，使至少两套绕组单元在基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系中的交轴电流的合成电流矢量的矢量和为零，使能量转换装置中的电机不输出扭矩，以加热流经电机线圈的冷却管中的冷却液，当该冷却液流经动力电池时加热动力电池，可省去额外的动力电池加热装置，降低了整个装置的成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
能量转换装置及车辆


[0001]本申请涉及车辆
，尤其涉及一种能量转换装置及车辆。

技术介绍

[0002]随着电动车辆的不断普及，越来越多的电动车辆将进入社会和家庭，为人们的出行带来很大便利，电动车辆中的动力电池通常采用锂离子电池，锂离子电池的一般工作温度为-20℃到55℃，锂离子电池在低温以下不允许充电。现有技术中对低温电池进行加热的方案是利用PTC加热器或者电热丝加热器或者发动机或者电机在低温时对电池冷却回路的冷却液进行加热，通过冷却液来给电池电芯加热到预定温度。并且当电池处于低温低电量状态下，比如极端条件-19℃，SOC＝0，电池不容许放电，只允许小电流充电，大功率加热小功率充电，PTC加热器难以胜任，无法边充电边加热，导致电池充电时间长。
[0003]综上所述，现有技术中存在低温状态下采用加热设备对动力电池进行加热时导致成本增加，以及充电过程和加热过程不能密切配合导致低温充电时间过长的问题。
[0004]
技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种能量转换装置及车辆，能够解决低温状态下采用加热设备对动力电池进行加热时导致成本增加，以及充电过程和加热过程不能密切配合导致低温充电时间过长的问题。
[0006]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，包括可逆PWM整流器和电机线圈，所述电机线圈包括L套绕组单元，每套绕组与所述可逆PWM整流器连接，其中，L≥2，且为正整数；
[0007]外部的电源、所述可逆PWM整流器以及所述电机线圈中的绕组单元形成至少两套待加热设备的加热电路；
[0008]所述能量转换装置根据控制信号控制所述可逆PWM整流器，使所述外部的电源输出的电流流经所述电机线圈中的至少两套绕组单元以产生热量，并使所述至少两套绕组单元在基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系中的交轴电流的合成电流矢量的矢量和为零。
[0009]本申请第二方面提供一种车辆，所述车辆还包括第一方面提供的所述能量转换装置。
[0010]本申请提出的一种能量转换装置的技术效果在于：通过采用包括可逆PWM整流器和电机线圈的能量转换装置，使该能量转换装置与外部的电源连接时，外部的电源、可逆PWM整流器以及电机线圈中的绕组单元形成至少两套加热电路；控制可逆PWM整流器使外部的电源输出的电流流经所述电机线圈中的至少两套绕组单元以产生热量，并使至少两套绕组单元在基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系中的交轴电流的合成电流矢量的矢量和为零，使能量转换装置中的电机不输出扭矩，以加热流经电机线圈的冷却管中的冷却液，当该冷却液流经动力电池时加热动力电池，可省去额外的动力电池加热装置，降低了整个装置的成本。
附图说明
[0011]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。
[0012]图1是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的结构示意图；
[0013]图2是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一结构示意图；
[0014]图3是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一结构示意图；
[0015]图4是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一结构示意图；
[0016]图5是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一结构示意图；
[0017]图6是本申请实施例一提供的一种能量转换装置中的电机线圈的结构示意图；
[0018]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；
[0019]图8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；
[0020]图9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；
[0021]图10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；
[0022]图11是本申请实施例一提供的一种能量转换装置中的合成电流矢量位于基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系示意图；
[0023]图12是本申请实施例一提供的一种能量转换装置中的另一合成电流矢量位于基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系示意图；
[0024]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；
[0025]图14是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电流流向图；
[0026]图15是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电流流向图；
[0027]图16是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电流流向图；
[0028]图17是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电流流向图；
[0029]图18是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电流流向图；
[0030]图19是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电流流向图；
[0031]图20是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电流流向图；
[0032]图21是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电流流向图；
[0033]图22是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的另一电流流向图；
[0034]图23是本申请实施例二提供的一种车辆的结构示意图。
具体实施方式
[0035]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。
[0036]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。
[0037]本申请实施例一提供一种能量转换装置，如图1和图2所示，包括可逆PWM整流器102和电机线圈103，电机线圈103包括L套绕组单元，每套绕组与可逆PWM整流器102连接，其中，L≥2，且为正整数；
[0038]外部的电源100、可逆PWM整流器102以及电机线圈103中的绕组单元形成至少两套待加热设备的加热电路；
[0039]能量转换装置根据外部信号控制可逆PWM整流器102，使外部的电源100输出的电流流经电机线圈103中的至少两套绕组单元以产生热量，并使至少两套绕组单元在基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系中合成电流矢量在交轴上的矢量和为零。其中，第x套绕组单元产生的加热功率为其中，m
x
代表第x套绕组单元的绕组相数，Rs
x
代表第x套绕组单元各相绕组的相电阻，代表第x套绕组单元在同步旋转坐标系上的直轴电流和交轴电流的合成电流矢量，L≥x≥1，且为正整数。
[0040]其中，电机可以是同步电机(含无刷同步机)或者异步电机，电机线圈103的相数大于等于2，电机绕组的套数大于等于2(如双相电机、三相电机、六相电机、九相电机、十五相等等)，且电机线圈103的连接点形成中性点引出中性线，电机线圈103的中性线可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能量转换装置，其特征在于，包括可逆PWM整流器和电机线圈，所述电机线圈包括L套绕组单元，每套绕组与所述可逆PWM整流器连接，其中，L≥2，且为正整数；外部的电源、所述可逆PWM整流器以及所述电机线圈中的绕组单元形成至少两套待加热设备的加热电路；所述能量转换装置根据控制信号控制所述可逆PWM整流器，使所述外部的电源输出的电流流经所述电机线圈中的至少两套绕组单元以产生热量，并使所述至少两套绕组单元在基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系中的合成电流矢量在交轴上的矢量和为零。2.如权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，当所述L套绕组单元中的L1套绕组单元工作于加热电路中时，所述L1套绕组单元对应L1个合成电流矢量，并形成对合成电流矢量，每一对合成电流矢量中的两个合成电流矢量的幅值相等，每一对合成电流矢量相对于所述同步旋转坐标系中的直轴对称，其中，L≥L1≥2，且L1为偶数。3.如权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，当所述L套绕组单元中的L2套绕组单元工作于加热电路中时，所述L2套绕组单元对应L2个合成电流矢量，并形成对合成电流矢量和第一合成电流矢量，每一对合成电流矢量中的两个合成电流矢量的幅值相等，每一对合成电流矢量相对于所述同步旋转坐标系中的直轴对称，所述第一合成电流矢量位于所述同步旋转坐标系中的直轴上，其中，L≥L2≥3，L2为奇数。4.如权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，当所述L套绕组单元中的L3套绕组单元工作于加热电路中时，所述L3套绕组单元对应L3个合成电流矢量，并形成对合成电流矢量和第二合成电流矢量，每一对合成电流矢量中的两个合成电流矢量的幅值相等，且每一对合成电流矢量中的两个合成电流矢量之间的角度相差180
°
，所述第二合成电流矢量位于所述同步旋转坐标系中的直轴上，其中，L≥L3≥3，L3为奇数。5.如权利要求2至4任意一项所述的能量转换装置，其特征在于，所述L套绕组单元中每套绕组单元的合成电流矢量相对于所述同步旋转坐标系中的直轴的角度为固定值。6.如权利要求2或者3所述的能量转换装置，其特征在于，所述L套绕组单元中至少一对绕组单元的合成电流矢量相对于所述同步旋转坐标系中的直轴的角度为变化值，一对合成电流矢量中一个合成电流矢量相对于所述同步旋转坐标系中的直轴的角度为θ
L/2-1
＝2πf1t+θ
L/2-0
，另一个合成电流矢量相对于所述同步旋转坐标系中的直轴的角度为θ
L/2-2
＝-θ
L/2-1
，其中，f1为合成电流矢量相对于所述同步旋转坐标系的直轴的角度的变化频率，θ
L/2-0
为该对合成电流矢量中的一个相对于同步旋转坐标系中的直轴的角度的初始角度，t为时间。7.如权利要求4所述的能量转换装置，其特征在于，所述L套绕组单元中至少一对绕组单元的合成电流矢量相对于同步旋转坐标系中的直轴的角度为变化值，一对合成电流矢量中一个合成电流矢量相对于同步旋转坐标系中的直轴的角度为θ
L/2-1
＝2πf1t+θ
L/2-0
，另一个合成电流矢量相对于同步旋转坐标系中的直轴的角度为θ
L/2-2
＝2πf1t+180+θ
L/2-0
，其中，f1为合成电流矢量相对于所述同步旋转坐标系的直轴的角度的变化频率，θ
L/2-0
为该对合成电流矢量中的一个相对于同步旋转坐标系中的直轴的角度的初始角度，t为时间。8.如权利要求2至4任意一项所述的能量转换装置，其特征在于，至少一对合成电流矢
量的幅值相等且为变化值，该对合成电流矢量相对于所述同步旋转坐标系的直轴的角度为固定值；所述至少一对合成电流矢量的幅值大小为其中，f2为合成电流矢量幅值变化频率，为合成电流矢量的幅值。9.如权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于，所述能量转换装置包括控制器，所述控制器连接所述可逆PWM整流器，所述控制器用于：根据外部控制信号获取所述电机线圈需要产生的目标加热功率；根据所述目标加热功率获得每套绕组单元的目标合成电流矢量；根据所述目标合成电流矢量获取每套绕组单元分别在所述同步旋转坐标系上的直轴和交轴上的目标直轴电流和目标交轴电流；根据所述每套绕组单元的采样电流值获取每套绕组单元分别在所述同步旋转坐标系上的直轴和交轴上的实际直轴电流和实际交轴电流，并根据所述目标交轴电流、所述目标直轴电流、所述实际交轴电流、所述实际直轴电流获取每套绕组单元连接的所述可逆PWM整流器的每相桥臂的占空比。10.如权利要求9所述的能量转换装置，其特征在于，所述外部的电源为动力电池，所述动力电池、所述可逆PWM整流器以及所述电机线圈中的绕组单元形成至少两套加热电路；所述可逆PWM整流器包括一组M1路桥臂，所述M1路桥臂形成第一汇流端和第二汇流端，所述动力电池的正极端和负极端分别连接所述第一汇流端和所述第二汇流端，所述电机线圈包括第一绕组单元和第二绕组单元；所述第一绕组单元包括一套m1相绕组，所述m1相绕组中的每一相绕组包括n1个线圈支路，每一相绕组的n1个线圈支路共接形成一个相端点，所述m1相绕组的相端点与所述M1路桥臂中的m1路桥臂的每路桥臂的中点一一对应连接，所述m1相绕组中的每一相绕组的n1个线圈支路中的一个线圈支路还分别与其他相绕组中的n1个线圈支路中的一个线圈支路连接，以形成n1个连接点，其中，m1≥2，n1≥1且n1，m1均为整数；所述第二绕组单元包括一套m2相绕组，所述m2相绕组中的每一相绕组包括n2个线圈支路，每一相绕组的n2个线圈支路共接形成一个相端点，所述m2相绕组的相端点与所述M1路桥臂中m2路桥臂的每路桥臂的中点...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌和平，李吉成，刘长久，谢飞跃，张宇昕，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：