能量转换装置的协同控制方法、装置、存储介质及车辆与流程

1.本申请涉及车辆技术领域，尤其涉及一种能量转换装置的协同控制方法、装置、存储介质及车辆。


背景技术：

2.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，甚至0功率加热，0功率充电启动，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。
3.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，以及充放电过程、加热过程和扭矩输出过程中的两者或者三者不能协同工作的问题。


技术实现要素：

4.本申请的目的在于提供一种能量转换装置的协同控制方法、装置、存储介质及车辆，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，以及充放电过程、加热过程和扭矩输出过程中的两者或者三者不能协同工作的问题。
5.本申请是这样实现的，本申请第一方面提供所述能量转换装置包括可逆pwm整流器、第一电容、电机线圈以及功率开关模块，外部的电池、所述第一电容、所述可逆pwm整流器以及所述功率开关模块并联连接，所述可逆pwm整流器连接所述电机线圈，外部的交流充放电口连接所述电机线圈引出的中心线和所述功率开关模块，其中，外部的电池与所述第一电容之间通过母线相连；
6.所述协同控制方法包括：
7.获取目标加热功率、目标充放电功率、目标驱动功率以及母线采样参数值；
8.根据所述目标充放电功率和母线采样参数值获取所述外部的充放电口输出的目标充放电电流，并根据所述目标充放电电流获取所述电机线圈的第一加热功率；
9.根据所述目标驱动功率获取基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系中的第一目标交轴电流和第一目标直轴电流，并根据所述第一交轴电流和所述第一直轴电流获取所述电机线圈的第二加热功率；
10.当所述第一加热功率与所述第二加热功率的和与所述目标加热功率之间的偏差不在预设范围内时，根据所述目标驱动功率调节所述第一交轴电流和所述第一直轴电流至目标交轴电流和目标直轴电流，使所述第一加热功率与所述第二加热功率的和与所述目标
加热功率之间的偏差在预设范围内；
11.获取每相线圈上的采样电流值、电机转子位置以及交流充放电口的电压采样值，并根据所述目标交轴电流、所述目标直轴电流、所述目标充放电电流、所述每相线圈上的采样电流值、所述电机转子位置以及所述交流充放电口的电压采样值计算所述可逆pwm整流器中每相桥臂的占空比和所述功率开关模块中的桥臂的占空比。
12.本申请第二方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述方法的步骤。
13.本申请第三方面提供一种能量转换装置的协同控制装置，所述能量转换装置包括可逆pwm整流器和电机线圈，所述可逆pwm整流器连接所述电机线圈，外部的电池的正极端和负极端分别连接所述可逆pwm整流器的第一汇流端和第二汇流端，外部的充放电口的第一端和第二端分别连接所述电机线圈引出的至少一条中性线和所述可逆pwm整流器的第二汇流端；
14.所述能量转换装置包括可逆pwm整流器、第一电容、电机线圈以及功率开关模块，外部的电池、所述第一电容、所述可逆pwm整流器以及所述功率开关模块并联连接，所述可逆pwm整流器连接所述电机线圈，外部的交流充放电口连接所述电机线圈引出的中心线和所述功率开关模块；
15.所述协同控制装置包括：
16.参数获取模块，用于获取目标加热功率、目标充放电功率、目标驱动功率以及母线采样参数值；
17.第一加热功率计算模块，用于根据所述目标充放电功率和母线采样参数值获取所述外部的充放电口输出的目标充放电电流，并根据所述目标充放电电流获取所述电机线圈的第一加热功率；
18.第二加热功率计算模块，用于根据所述目标驱动功率获取基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系中的第一目标交轴电流和第一目标直轴电流，并根据所述第一交轴电流和所述第一直轴电流获取所述电机线圈的第二加热功率；
19.目标电流获取模块，用于当所述第一加热功率与所述第二加热功率的和与所述目标加热功率之间的偏差不在预设范围内时，根据所述目标驱动功率调节所述第一交轴电流和所述第一直轴电流至目标交轴电流和目标直轴电流，使所述第一加热功率与所述第二加热功率的和与所述目标加热功率之间的偏差在预设范围内，以及当所述第一加热功率与所述第二加热功率的和与所述目标加热功率之间的偏差在预设范围内时，将所述第一交轴电流和所述第一直轴电流设置为目标交轴电流和目标直轴电流；
20.占空比获取模块，用于获取每相线圈上的采样电流值、电机转子位置以及交流充放电口的电压采样值，并根据所述目标交轴电流、所述目标直轴电流、所述目标充放电电流、所述每相线圈上的采样电流值、所述电机转子位置以及所述交流充放电口的电压采样值计算所述可逆pwm整流器中每相桥臂的占空比和所述功率开关模块中的桥臂的占空比。
21.本申请第四方面提供一种车辆，所述车辆还包括第三方面所述的能量转换装置的协同控制装置。
22.本申请提出的一种能量转换装置的协同控制方法、装置、存储介质及车辆的技术效果在于：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
外部的电池连接以及通过充放电口与供电设备或者用电设备连接时，获取目标加热功率、目标驱动功率以及目标充放电功率，根据目标充放电功率获取第一加热功率，根据目标驱动功率获取第一交轴电流和第一直轴电流，根据所述第一交轴电流和第一直轴电流获取所述电机线圈的第二加热功率，再根据第一加热功率与第二加热功率的和与目标加热功率之间的关系调节第一交轴电流和第一直轴电流以得到目标交轴电流和目标直轴电流，再根据目标交轴电流、目标直轴电流、目标充放电电流、每相线圈上的采样电流值、电机转子位置以及交流充放电口的电压采样值计算可逆pwm整流器中每相桥臂的占空比和功率开关模块中的桥臂的占空比，根据占空比控制可逆pwm整流器中每相桥臂上开关器件的导通和关断，实现了并使外部的电池或者供电设备输出的电流流经电机线圈以产生热量，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，可省去额外动力电池加热装置，降低了整个装置的成本，确保电池在低温状态下的充放电得到保障，同时实现了充放电过程、加热过程和扭矩输出过程中的两者或者三者协同工作。
附图说明
23.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。
24.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；
25.图2是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的协同控制方法的流程图；
26.图3是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的协同控制方法中的步骤s20的流程图；
27.图4是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的协同控制方法中的步骤s20的另一流程图；
28.图5是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的协同控制方法中的三维空间变换图；
29.图6是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的协同控制方法中的坐标变换图；
30.图7是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的协同控制方法中的扭矩曲线图；
31.图8是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的协同控制方法中的步骤s60的流程图；
32.图9是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的协同控制方法中的步骤s601的流程图；
33.图10是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的协同控制方法中的步骤s602的流程图；
34.图11是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的协同控制方法中的步骤s602的另一流程图；
35.图12是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的协同控制方法中的步骤s603
的流程图；
36.图13是本申请实施例二提供的一种能量转换装置的协同控制方法的流程图；
37.图14是本申请实施例三提供的一种能量转换装置的协同控制方法的流程图；
38.图15是本申请实施例四提供的一种能量转换装置的协同控制方法的流程图；
39.图16是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的协同控制方法的矢量控制图；
40.图17是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的协同控制方法的另一矢量控制图；
41.图18是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的协同控制方法的另一矢量控制图；
42.图19是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电路图；
43.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路图；
44.图21是本申请实施例一提供的一种能量转换装置的电机线圈结构示意图；
45.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路图；
46.图23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；
47.图24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；
48.图25是本申请实施例七提供的一种车辆的结构示意图。
具体实施方式
49.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。
50.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。
51.本申请实施例一提供一种能量转换装置的协同控制方法，如图1所示，能量转换装置包括可逆pwm整流器102、第一电容110、电机线圈103以及功率开关模块104，外部的电池101、第一电容110、可逆pwm整流器102以及功率开关模块104并联连接，可逆pwm整流器102连接电机线圈103，外部的交流充放电口105连接电机线圈103引出的中心线和功率开关模块104，其中，外部的电池101与第一电容110之间通过母线相连；
52.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(如双三相电机、三相电机、六相电机、九相电机、十五相等)，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的中性线可以是一根或者多根数引出，具体电机线圈103的连接点数量取决于电机内部绕组并联结构，电机线圈103在电机内部的并联连接点的数量以及连接点形成中性点引出中性线的数量由实际方案的使用情况确定，电机线圈103的连接点形成的中性点中，可以由一个连接点形成一个中性点，称之为独立中性点，也可以由至少两个以上的连接点连接形成一个中性点，称之为非独立中性点，形成非独立中性点的至少两个以上的连接点可以属于同一套绕组中，也可以属于不同套绕组中，通过选择独立中性点或者非独立中性点引出中性线，可以实现选择电机相应的等效感量、电感上纹波以及通电流能力，当从电机的多个连接点形成的中性点分别引出中性线作为电机的输出端时，可以将同套绕组或者不同套绕组之间的线圈进行串联连接，使用时电机绕组线圈的串联使用，进一步增大电机使用时的等效感量，减小电流纹波，
也可以将同套绕组或者不同套绕组之间的线圈进行先并联再串联连接，增大电机使用时的等效感量同时也增大的电机绕组的通电流能力；可逆pwm整流器102中的pwm为脉冲宽度调制(pulse width modulation)，可逆pwm整流器102包括多相桥臂，多相桥臂共接形成第一汇流端和第二汇流端，桥臂数量根据电机线圈103的相数进行配置，每相逆变器桥臂包括两个功率开关单元，功率开关单元可以是晶体管、igbt、mosfet管、sic管等器件类型，桥臂中两个功率开关单元的连接点连接电机中的一相线圈，可逆pwm整流器102中的功率开关单元可以根据外部控制信号实现导通和关闭；功率开关模块104包括至少两个功率开关单元，功率开关模块104根据控制信号可以实现能量转换装置中不同的回路导通；外部的充放电口105为交流充放电口，交流充放电口用于连接交流供电设备或者交流用电设备，可以接收交流供电设备输出的电流或者向交流用电设备输出电流，外部的电池101可以为车辆内的电池，例如动力电池等，外部的电池101与第一电容110之间通过母线相连，第一电容110为母线电容，第一电容110的采样电压为母线采样的电压值，以第一电容110流进外部的电池的电流的方向为母线采样电流值的正方向，第一电容110流进外部的电池的电流的采样值为母线采样电流值。
53.其中，能量转换装置还包括控制器，控制器与可逆pwm整流器102连接，并向可逆pwm整流器102发送控制信号，控制器可以包括整车控制器、可逆pwm整流器控制电路和bms电池管理器电路，三者通过can线连接，控制器中的不同模块根据所获取的信息控制可逆pwm整流器102中功率开关单元的导通和关断以实现不同电流回路的导通；控制器向能量转换装置中的可逆pwm整流器102发送控制信号，使外部的电池101或者充放电口105连接的供电设备输出的电流流经电机线圈103以产生热量，以加热流经电机线圈103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。
54.如图2所示，能量转换装置的协同控制方法包括：
55.步骤10.获取目标加热功率、目标充放电功率、目标驱动功率以及母线采样参数值。
56.其中，在本步骤中，目标加热功率是指能量转换装置从外部的电池101或者外部的充放电口105连接的供电设备取电通过电机线圈103产热时需要生成的热量；目标驱动功率是指能量转换装置从外部的电池101或者外部的充放电口105连接的供电设备取电通过电机线圈103时使电机输出扭矩时产生的功率；目标充放电功率是指外部的充放电口105连接用电设备时外部的电池101通过能量转换装置对用电设备进行放电产生的功率或者外部的充放电口105连接供电设备时供电设备通过能量转换装置对外部的电池101进行充电产生的功率，母线采样参数值是指母线采样的电流值和/或母线采样的电压值。
57.其中，目标加热功率、目标驱动功率以及目标充放电功率三者之中可以一者为零以及两者不为零，也可以一者不为零以及两者为零，也可以三者均不为零。
58.步骤20.根据目标充放电功率和母线采样参数值获取外部的充放电口输出的目标充放电电流，并根据目标充放电电流获取电机线圈的第一加热功率。
59.其中，在本步骤中，当外部的充放电口105连接的外部电源(例如，直流供电设备)时，根据外部电源的充放电方式计算目标充放电电流。
60.其中，在本步骤中，目标充放电电流是交流充放电口输入或者输出的电流。
61.作为一种实施方式，如图3所示，步骤20中的根据目标充放电功率和母线采样参数
值获取外部的充放电口105输出的目标充放电电流，包括：
62.步骤201.根据目标充放电功率和母线采样的电压值获取外部的电池的目标输入电流。
63.步骤202.根据目标输入电流和母线采样的电流值获取电流差值，其中，母线采样参数值包括母线采样的电压值和母线采样的电流值；
64.步骤203.对电流差值进行闭环控制获取目标充放电电流。
65.在上述步骤中，获取目标充放电功率，对母线电压进行采样获取母线采样的电压值，进而获取目标输入电流idc*，根据目标输入电流idc*和采样母线电流idc进行矢量运算后再经过pid(proportion、integral、differential，比例积分微分)闭环控制得出目标充放电电流in*。
66.作为另一种实施方式，如图4所示，步骤20中的根据目标充放电功率和母线采样参数值获取外部的充放电口105输出的目标充放电电流，包括：
67.步骤204.根据目标充放电功率获取第一电容的的目标输入电压；
68.步骤205.根据目标输入电压和母线采样的电压值获取电压差值，其中，母线采样参数值为母线采样的电压值；
69.步骤206.对电压差值进行闭环控制获取目标充放电电流。
70.在上述步骤中，通过电压传感器采集母线采样的电压值，将目标电压和母线采样的电压值进行闭环控制(例如pid(proportion、integral、differential，比例积分微分))得出目标充放电电流in*。
71.作为一种实施方式，步骤s20中的根据目标充放电电流获取电机线圈103的第一加热功率为：
72.根据以下公式计算电机线圈103的第一加热功率：
73.公式1：
74.其中，m为电机线圈103的相数，r
sn
为与中性线连接的各相绕组支路的相电阻，in*为目标充放电电流，本实施方式中，与中性线连接的各相绕组支路的相电阻均相等。
75.步骤30.根据目标驱动功率获取基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系中的第一交轴电流和第一直轴电流，并根据第一交轴电流和第一直轴电流获取电机线圈的第二加热功率。
76.其中，本申请的技术方案中包括三个坐标系，分别为电机n相轴坐标系、静止坐标系以及基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系，如图5和图6所示，当电机为三相电机时，n相轴坐标系包括a相轴、b相轴和c相轴，a相轴、b相轴和c相轴立体状态时两两之间相差90度，映射到静止坐标系后相差120度，静止坐标系包括α轴和β轴，基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系为d-q坐标系(直轴-交轴坐标系)，此坐标系与转子同步转动，取转子磁场方向为d轴，垂直于转子磁场方向为q轴；为了便于对a相轴、b相轴和c相轴三相交变量的控制，通常将a相轴、b相轴和c相轴三相交变量转换至静止坐标系中的α轴和β轴的交变量，再将α轴和β轴交变量转换为同步旋转坐标系的直流量d轴和q轴，通过对直流量d轴和q轴的控制实现对a相轴、b相轴和c相轴三相交变量的控制；可以通过坐标变换实现不同坐标系之间的变换，通过clark变换实现将n相轴系变换到两相静止坐标系，一般不包含零轴矢量；通过
反clark变换实现将两相静止坐标系变换到n相轴系；通过拓展clark变换实现将n相轴系变换到两相静止坐标系，包含零轴矢量；通过park变换实现将两相静止坐标系变换到同步旋转坐标系，一般不包含零轴矢量；通过反park变换实现将同步旋转坐标系变换到两相静止坐标系；通过拓展park变换实现两相静止坐标系变换到同步旋转坐标系，包含零轴矢量。
77.作为一种实施方式，步骤30中根据目标驱动功率获取基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系中的第一交轴电流和第一直轴电流，包括：
78.根据目标驱动功率获取扭矩输出指令，根据扭矩输出指令在预定的扭矩曲线图中进行查表获取第一交轴电流和第一直轴电流。
79.其中，如图7所示为扭矩曲线图，横轴和纵轴分别为直轴和交轴，t
e1
、t
e2
、t
e3
分别为恒扭矩曲线，电压椭圆形虚线指在一个转速ω下达到某一电压值时id和iq的取值范围，以原点为圆心，id和iq的合成电流矢量为半径画圆分别与恒扭矩曲线相切于h、f、d、a，将o-h-f-d-a连接在一起即得到mtpa曲线即最大转矩电流比曲线，h、f、d、a对应恒扭矩曲线上id和iq矢量和is的幅值最小值的点，以c点为圆心，电压椭圆分别与恒扭矩曲线相切于b、e、g、i，并与合成电流矢量和电压椭圆相交于a、b，将a-b-e-g-i-c连接在一起即得到mtpv曲线即最大转矩电压比曲线，mtpa&mtpv曲线和恒扭矩曲线可以事先计算并台架标定好，一般使用查表或者查表和插值结合或者分段线性拟合的方法由转矩te结合转速ω获得mtpa&mtpv曲线或者恒扭矩曲线上不同的控制交轴电流和直轴电流。
80.对于mtpa曲线：电机工作过程中产生的电磁力矩te受到d、q轴电流id和iq的控制，并且满足以下方程：
81.公式2：其中，te为电机轴端输出转矩，m为电机线圈的相数，pn为电机极对数，ψf表示电机永磁体磁链，ld为直轴电感，lq为交轴电感，id为直轴电流，iq为交轴电流。
82.在电机中，定子电流方程满足：
83.公式3：
84.故mtpa控制电流的求解等效于下公式3极值求解
85.公式4：
86.联合公式3和公式4，求解mtpa曲线，即图7扭矩曲线图中的0-h-f-d-a；
87.mtpv曲线：
88.公式5：
89.其中，ωe为电角速度，rs为定子绕组电阻，ld、lq分别为d-q轴坐标系下绕组电感，ud、uq分别为d-q轴坐标系下的电压。
90.公式6：
[0091][0092]
图7扭矩曲线图，在电流平面上，上式可分别表示为以o点(0，0)为圆心的电流极限圆和以c点(-ψf/ld，0)为圆心的电压极限椭圆，电机工作在电流极限圆和电压极限椭圆的相交区域，联合公式4、公式5，mtpv曲线即图7扭矩曲线图中的a-b-e-g-i-c。
[0093]
其中，本步骤中，根据电机线圈103需要产生的扭矩，进行扭矩曲线图中的mtpa&mtpv曲线查表，获得基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系中的第一直轴电流id1*和第一交轴电流iq1*，第一直轴电流id1*和第一交轴电流iq1*可以为mtpa&mtpv曲线中的最小值。
[0094]
作为一种实施方式，步骤30中根据第一交轴电流和第一直轴电流获取电机线圈的第二加热功率，包括：
[0095]
根据以下公式计算电机线圈103的第二加热功率：
[0096]
公式7：
[0097]
其中，m为电机线圈103的相数，r
s
为电机线圈103的相电阻，id1*为第一直轴电流，iq1*为第一交轴电流。
[0098]
步骤40.当第一加热功率与第二加热功率的和与目标加热功率之间的偏差不在预设范围内时，根据目标驱动功率调节第一交轴电流和第一直轴电流至目标交轴电流和目标直轴电流，使第一加热功率与第二加热功率的和与目标加热功率之间的偏差在预设范围内。
[0099]
在本步骤中，第一加热功率与第二加热功率的和与目标加热功率之间的偏差不在预设范围内是指第一加热功率与第二加热功率的和大于预设范围值的最大值或者小于预设范围值的最小值，即当第一加热功率与第二加热功率的和过大或者过小时，调节第一交轴电流和第一直轴电流进而调节第二加热功率使第一加热功率与第二加热功率的和与目标加热功率之间的偏差在预设范围内，其中，目标加热功率、第一加热功率以及第二加热功率满足以下公式：
[0100]
公式8：
[0101]
将第一加热功率与第二加热功率的和与目标加热功率进行差值运算获取差值，当该差值不在预设范围内时，根据目标驱动功率获取输出扭矩，在扭矩曲线图上查找该输出扭矩对应的恒扭矩曲线，见图7扭矩曲线图中的恒扭矩曲线te1、te2、te3，其中te1>te2>te3，扭矩曲线图中的恒扭矩曲线可以事先计算并台架标定好，一般使用查表或者线性拟合的方法由转矩获得控制电流指令，其中预设范围包括预设上限范围和预设下限范围，其中预设上限范围是个大于零的值，预设下限范围是个小于零的值。首先通过mtpa&mtpv曲线找出满足扭矩指令的目标直轴电流id*、目标交轴电流iq*，将目标直轴电流id*、目标交轴电流iq*代入公式8进行检验是否满足需求的加热功率。当第一加热功率与第二加热功率的和
与目标加热功率的差值小于预设下限范围时就沿着恒扭矩曲线进行滑动，朝着((id*)2+(iq*)2)增大的方向移动，既可以朝着id*正半轴增大的方向移动，也可以朝着id*负半轴减小的方向移动，优选的选择朝着id*正半轴增大的方向移动；当第一加热功率与第二加热功率的和与目标加热功率的差值大于预设上限范围，就沿着恒扭矩曲线进行滑动，朝着((id*)2+(iq*)2)减小的方向移动，直到第一加热功率与第二加热功率的和与目标加热功率的差值小于预设上限范围，假若滑动到当前扭矩、电压下的((id*)2+(iq*)2)的最小点即mtpa&mtpv曲线满足扭矩指令的目标直轴电流、目标交轴电流点，差值仍然大于预设上限范围就保持当前电流点作为目标直轴电流、目标交轴。
[0102]
进行上述迭代直到满足公式8或者在公式8规定的误差范围内即可，加热功率可以事先计算并台架标定好，使用查表或者线性拟合的方法由加热功率获得满足条件的目标直轴电流id*和目标交轴电流iq*。
[0103]
本实施方式的技术效果在于根据目标驱动功率获取输出扭矩，根据输出扭矩在扭矩曲线图上查找恒扭矩曲线，根据恒扭矩曲线获取直轴电流和交轴电流，根据所选择的直轴电流和交轴电流获取第二加热功率，再根据目标加热功率与第一加热功率和第二加热功率之间的关系调节直轴电流和交轴电流，使第一加热功率和第二加热功率与目标加热功率相匹配，实现输出扭矩过程与加热过程以及充电过程之间的协同工作。
[0104]
进一步的，该协同控制方法还包括：
[0105]
当目标驱动功率由第一目标驱动功率转换为第二目标驱动功率时，根据第一目标驱动功率对应的目标交轴电流和目标直轴电流获取合成电流矢量幅值；
[0106]
获取以预定的扭矩曲线图中的原点为圆心以及合成电流矢量幅值为半径的圆与第二目标驱动功率对应的扭矩曲线所形成的第一交点坐标幅和第二交点坐标；
[0107]
分别获取第一交点坐标与目标交轴电流和目标直轴电流形成的坐标幅之间的第一距离以及第二交点坐标与目标交轴电流和目标直轴电流形成的坐标幅之间的第二距离；
[0108]
将第一距离和第二距离中的较小值所对应的交点坐标确定为第二目标驱动功率的目标直轴电流和目标交轴电流。
[0109]
特别地，由加热功率获得满足条件的目标直轴电流id*和目标交轴电流iq*后，当目标驱动功率发生变化时，根据当前目标驱动功率获取当前扭矩输出指令，当前扭矩值的恒扭矩曲线上找到与目标的((id*)2+(iq*)2)电流圆相交，且距离id*和iq*最近的电流点作为当前扭矩值的目标直轴电流id*和目标交轴电流iq*，实现输出扭矩变化后的输出扭矩过程与加热过程以及充电过程之间的协同工作。
[0110]
步骤50.当第一加热功率与第二加热功率的和与目标加热功率之间的偏差在预设范围内时，将第一交轴电流和第一直轴电流设置为目标交轴电流和目标直轴电流。
[0111]
本步骤中，通过扭矩曲线图中的mtpa&mtpv曲线获取满足扭矩指令的第一直轴电流iq1*和第一交轴电流id1*，将第一直轴电流iq1*和第一交轴电流id1*代入公式8进行检验是否满足需求的加热功率，如果第一加热功率和第二加热功率在目标加热功率误差的预设范围内，直接将第一交轴电流和第一直轴电流设置为目标交轴电流和目标直轴电流。
[0112]
步骤60.获取每相线圈上的采样电流值、电机转子位置以及交流充放电口的电压采样值，并根据目标交轴电流、目标直轴电流、目标充放电电流、每相线圈上的采样电流值、电机转子位置以及交流充放电口的电压采样值计算可逆pwm整流器中每相桥臂的占空比和
功率开关模块中的桥臂的占空比。
[0113]
本步骤中，作为第一种实施方式，如图8所示，步骤s60包括：
[0114]
步骤s601.根据每相线圈上的采样电流值获取电机线圈基于同步旋转坐标系的实际零轴电流i0，并根据每相线圈上的采样电流值和电机转子位置获取每套绕组的实际交轴电流iq和实际直轴电流id。
[0115]
在步骤s601中，电机线圈103基于同步旋转坐标系的零轴是指垂直于同步旋转坐标系d-q坐标系的轴，实际零轴电流是指将每相线圈上的采样电流值折算到零轴上的电流值。
[0116]
作为一种实施方式，步骤s601中的根据每相线圈上的采样电流值获取基于同步旋转坐标系的实际零轴电流i0，包括：
[0117]
根据以下计算公式获取同步旋转坐标系的实际零轴电流i0：
[0118]
其中，ia+ib+......+im为每相线圈上的采样电流值，m为电机相数。
[0119]
其中，零轴电流可以视为每相线圈均有的电流，其数值可以为所有线圈的采样电流值的平均值，其与中性线上的电流存在线性关系。
[0120]
作为一种实施方式，如图9所示，步骤s601中的根据每相线圈上的采样电流值和电机转子位置获取每套绕组的实际交轴电流iq和实际直轴电流id，包括：
[0121]
步骤s6011.将每相线圈上的采样电流值进行clark坐标变换得到静止坐标系的电流值iα、iβ。
[0122]
本步骤中，将电机线圈103上的三相或者多相电流转换为静止坐标系的两相电流iα、iβ，通常采用clark坐标变换将n相轴坐标系转换为两相静止坐标系。
[0123]
多相电机的拓展的clark(2/m是恒幅值clark，与恒功率变换类似)变换公式：
[0124][0125]
多相电机的拓展的反clark(恒幅值clark)变换公式：
[0126]
[0127]
其中，电机相数m，α＝2π/m，为每套绕组中相邻两相绕组之间相差的电角度；例如，以三相四线电机为实施例进行描述：m＝3，α＝120，测量三相线圈中的2相电流ib和ic，根据ia＝-ib-ic计算出ia，将电流(ia、ib、ic)通过克拉克(恒幅值clark)转换到两相静止坐标系上的电流值iα和iβ，iα＝-ib-ic、其中，clark坐标变换公式如下：
[0128][0129]
步骤s6012.根据静止坐标系的电流值iα和iβ以及电机转子位置进行park坐标变换得到实际交轴电流iq和实际直轴电流id。
[0130]
本步骤中，将静止坐标系的两相电流值iα和iβ转换至基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系的交轴电流和直轴电流，电机转子位置可以为电机转子直轴与电机线圈103的a相绕组间的电角度θ，如果是异步电机，θ＝(转子转速wr+转差ws)*t，通过旋变或者其他位置传感器或者无位置传感器读取转子位置，得到θ。
[0131]
可以通过以下park坐标变换获取实际交轴电流iq和实际直轴电流id：
[0132][0133]
步骤s602.根据目标交轴电流iq*和实际交轴电流iq、目标直轴电流id*和实际直轴电流id分别进行闭环控制获取直轴参考电压和交轴参考电压，根据直轴参考电压、交轴参考电压以及电机转子位置获取每相桥臂的的第一占空比d11、d12
…
d1m，其中，m为相数，d1m表示第m相电机线圈的占空比。
[0134]
作为一种实施方式，如图10所示，步骤s602中的根据目标交轴电流iq*和实际交轴电流iq、目标直轴电流id*和实际直轴电流id分别进行闭环控制获取直轴参考电压和交轴参考电压包括：
[0135]
步骤s6021.对目标交轴电流iq*和实际交轴电流iq进行运算得到交轴电流差值并对目标直轴电流id*和实际直轴电流id进行运算得到直轴电流差值；
[0136]
步骤s6022.分别对交轴电流差值和直轴电流差值进行控制(例如pid控制)后得到交轴参考电压uq和直轴参考电压ud。
[0137]
上述两个步骤中，用目标交轴电流iq*减去实际交轴电流iq再经过控制(例如pid控制)后得到交轴参考电压uq，同理，用目标交轴直轴电流id*减去实际直轴电流id再经过控制(例如pid控制)后得到直轴参考电压ud。
[0138]
作为一种实施方式，如图11所示，步骤s602中的根据直轴参考电压、交轴参考电压以及电机转子位置获取每相桥臂的的第一占空比d11、d12
…
d1m，包括：
[0139]
步骤s6023.对交轴参考电压uq、直轴参考电压ud以及电机转子位置进行反park坐标变换得到静止坐标系的电压uα、uβ。
[0140]
在本步骤中，可以通过以下反park坐标变换公式获取静止坐标系的电压uα、uβ：
[0141][0142]
步骤s6024.对静止坐标系的电压uα、uβ进行空间矢量脉宽调制变换后得到每相桥臂的第一占空比。
[0143]
在本步骤中，将静止坐标系的电压uα、uβ经过svpwm(space vector pulse width modulation，空间矢量脉宽调制变换)算法后得到可逆pwm整流器102中桥臂的占空比d11、d12
…
d1m。
[0144]
步骤s603.根据目标充放电电流in*、交流充放电口105的电压采样值和实际零轴电流i0获取每相桥臂的电压调节值u0，并根据电压调节值u0获取功率开关模块104中的桥臂的占空比。
[0145]
作为一种实施方式，如图12所示，步骤s603中的根据目标充放电电流in*和电机线圈103上的实际零轴电流i0获取每相桥臂的电压调节值u0，包括：
[0146]
步骤s6031.根据交流充放电口105的采样电压值获取电压标幺范围，根据目标充放电电流in*、电压标幺范围获取转换目标电流值i0*。
[0147]
步骤s6032.将实际零轴电流i0和转换目标电流值i0*进行加法运算以及pr控制，并与对交流充放电口105的采样电压值进行前馈处理得到的电压值进行加法运算后得到获取每相桥臂的电压调节值u0。
[0148]
其中，上述步骤中电压标幺是指将采样电压值转化为0到+1之间的值或者-0.5到+0.5之间的值，闭环控制得出n线目标电流值in*，目标电流值in*乘以1/m的交流电压采样标幺后的值得到转换目标电流值-i0*，目标电流值-i0*与通过拓展的克拉克(clark)转换得到的电流调节值i0相加后进行pr运算，或者，目标电流值in*与交流电压采样标幺后的值相乘后再与实际零轴电流i0与m的乘积值相加后进行pr运算，然后在加上交流电压采样做到前馈处理得到每相桥臂的电压调节值u0，电压调节值u0除以电池101电压udc得到d0的占空比。得到的d0的占空比用于控制功率开关模块104的开关管的开通和关断，d0是功率开关模块104的上桥臂的占空比，上下桥臂开关管开关互补，并保留一定的死区。
[0149]
步骤s604.根据每相桥臂的第一占空比d11、d12
…
d1m和功率开关模块104中的桥臂的占空比d0计算获取每相桥臂的占空比。
[0150]
其中，在本步骤中，第一占空比与功率开关模块104中的桥臂的占空比d0之间可以通过相减的方式得到每相桥臂的占空比。
[0151]
步骤s60的第一种实施方式包括步骤s601、步骤s602以及步骤s603，本实施方式通过将多相电机的参数值解算到同步旋转坐标系中进行闭环控制，实现了加热过程、充放电过程以及输出扭矩过程的协同工作。
[0152]
本申请实施例二提供一种能量转换装置的协同控制方法，如图13所示，当目标充放电功率为零时，目标充放电电流和第一加热功率为零，则协同控制方法包括：
[0153]
步骤s11.获取目标加热功率以及目标驱动功率；
[0154]
步骤s21.根据目标驱动功率获取基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系中的第一交轴电流和第一直轴电流，并根据第一交轴电流和第一直轴电流获取电机线圈的第二加热功率；
[0155]
步骤s31.当第二加热功率与目标加热功率之间的偏差不在预设范围内时，根据目
标驱动功率调节第一交轴电流和第一直轴电流至目标交轴电流和目标直轴电流，使第二加热功率与目标加热功率之间的偏差在预设范围内；
[0156]
步骤s41.当第二加热功率与目标加热功率之间的偏差在预设范围内时，将第一交轴电流和第一直轴电流设置为目标交轴电流和目标直轴电流；
[0157]
步骤s51.获取每相线圈上的采样电流值以及电机转子位置，并根据目标交轴电流、目标直轴电流、每相线圈上的采样电流值以及电机转子位置计算可逆pwm整流器中每相桥臂的占空比。
[0158]
本申请实施例二提出的一种能量转换装置的协同控制方法，与实施例一不同点在于目标充放电功率为零，控制电机线圈103加热和控制电机输出扭矩同时进行，通过采用包括可逆pwm整流器102和电机线圈103的能量转换装置，使该能量转换装置与外部的电池101连接以及通过充放电口105与供电设备或者用电设备连接时，获取目标加热功率以及目标驱动功率，根据目标驱动功率获取第一交轴电流和第一直轴电流，根据第一交轴电流和第一直轴电流获取电机线圈103的第二加热功率，再根据第二加热功率与目标加热功率之间的关系调节第一交轴电流和第一直轴电流以得到目标交轴电流和目标直轴电流，再根据目标交轴电流、目标直轴电流、目标充放电电流、每相线圈上的采样电流值以及电机转子位置计算pwm整流器中每相桥臂的占空比，根据占空比控制pwm整流器中每相桥臂上开关器件的导通和关断，实现了并使外部的电池101或者供电设备输出的电流流经电机线圈103以产生热量，以加热流经电机线圈103的冷却管中的冷却液，当该冷却液流经动力电池101时加热动力电池101，可省去额外动力电池101加热装置，降低了整个装置的成本，确保电池101在低温状态下的充放电得到保障，同时实现了加热过程和扭矩输出过程中的两者协同工作。
[0159]
本申请实施例三提供一种能量转换装置的协同控制方法，如图14所示，当目标加热功率为零时，协同控制方法包括：
[0160]
步骤s12.获取目标充放电功率、目标驱动功率以及母线采样参数值；
[0161]
步骤s22.根据目标驱动功率获取第一目标交轴电流和第一目标直轴电流，将第一交轴电流和第一直轴电流设置为目标交轴电流和目标直轴电流；
[0162]
步骤s32.获取每相线圈上的采样电流值、母线采样参数值、电机转子位置以及交流充放电口的电压采样值，并根据目标交轴电流、目标直轴电流、目标充放电电流、每相线圈上的采样电流值、电机转子位置、母线采样参数值以及交流充放电口的电压采样值计算可逆pwm整流器中每相桥臂的占空比和功率开关模块中的桥臂的占空比。
[0163]
本申请实施例三提出一种能量转换装置的协同控制方法，与实施例一不同点在于目标加热功率为零，控制电机线圈103充放电和控制电机输出扭矩同时进行，根据目标充放电功率获取目标充放电电流；根据目标驱动功率获取第一交轴电流和第一直轴电流，将第一交轴电流和第一直轴电流设置为目标交轴电流和目标直轴电流；根据目标交轴电流、目标直轴电流、目标充放电电流、每相线圈上的采样电流值以及电机转子位置计算可逆pwm整流器102中每相桥臂的占空比，实现了充放电过程和扭矩输出过程中两者协同工作。
[0164]
本申请实施例四提供一种能量转换装置的协同控制方法，如图15所示，当目标驱动功率为零时，则协同控制方法包括：
[0165]
步骤s13.获取目标加热功率、目标充放电功率以及母线采样参数值；
[0166]
步骤s23.根据目标充放电功率获取外部的充放电口输出到中性线的目标充放电
电流，并根据目标充放电电流获取电机线圈的第一加热功率；
[0167]
步骤s33.根据目标加热功率和第一加热功率获取目标交轴电流和目标直轴电流；
[0168]
步骤s43.获取每相线圈上的采样电流值、电机转子位置以及交流充放电口的电压采样值，并根据目标交轴电流、目标直轴电流、目标充放电电流、每相线圈上的采样电流值、电机转子位置以及交流充放电口的电压采样值计算可逆pwm整流器中每相桥臂的占空比和功率开关模块中的桥臂的占空比。
[0169]
本申请实施例四提出一种能量转换装置的协同控制方法，与实施例一不同点在于目标驱动功率为零，控制电机线圈103充放电和控制电机线圈103加热同时进行，根据目标充放电功率获取目标充放电电流，根据目标充放电电流获取电机线圈103的第一加热功率，根据目标加热功率和第一加热功率之间的关系获取目标交轴电流和目标直轴电流；再根据目标交轴电流、目标直轴电流、目标充放电电流、每相线圈上的采样电流值以及电机转子位置计算可逆pwm整流器102中每相桥臂的占空比，实现了加热过程和充放电过程两者协同工作，同时实现零扭矩输出。
[0170]
下面通过具体的矢量控制图对本申请进行具体说明：
[0171]
图16是本发明n相电机的矢量控制框图，涉及多相电机的矢量控制，将多相电机矢量解算到同步旋转坐标系上进行闭环控制，图17和图18是对应图16以三相电机为例，举例示范三相电机矢量控制系统框。如图17和图18所示，控制过程：控制器接收充放电指令、扭矩输出指令和加热功率指令，充放电指令是给定电压值或者给定电流值，根据充放电指令获取电压目标，获取充电口电压并与电压目标进行矢量控制以及pid运算后得到目标充放电电流in*，根据输出扭矩和加热功率以及目标充放电电流in*进行指令解算过程后得到目标交轴电流iq*和目标直轴电流id*，采样三相电流值ia、ib、ic，通过坐标变换换算到同步旋转坐标系上得到直轴电流id和交轴电流iq，分别与目标直轴电流id*和目标交轴电流iq*做差后，经过pid控制输出ud目标值和uq目标值，ud、uq通过反park变换得到uα、uβ，uα与uβ被传输至空间矢量脉宽调制算法(svpwm)得到逆变器的三相桥臂占空比da、db、dc。
[0172]
如图17所示，外环通过给定母线电压udc*和采样母线电压udc进行pid闭环控制得出n线电流目标充放电电流in*，闭环控制得出n线电流需求值电流in*，电流指令*(in*)乘以1/3的交流电压采样标幺后的值得到i0*(交流电压即交流电网电压，所谓标幺：是将值转化的0到+1之间的值或者-0.5到+0.5之间的值，这一步也是pfc控制交流电流跟随交流电压的关键步骤)，目标值-i0*与通过拓展的克拉克(clark)转换得到的i0相加后进行闭环控制(例如pr运算)，然后在加上交流电压采样做到前馈处理得到u0，uo除以电池101电压udc得到d0的占空比，对功率开关模块104进行控制，将得到的三相桥臂占空比减去d0得到三相桥臂总的占空比da、db、dc，对三相桥臂进行控制。
[0173]
如图18所示，外环通过给定母线电流idc*和采样母线电流idc进行pid闭环控制得出n线电流目标充放电电流in*，闭环控制得出n线电流需求值电流in*，电流指令*(in*)乘以1/3的交流电压采样标幺后的值得到i0*(交流电压即交流电网电压，所谓标幺：是将值转化的0到+1之间的值或者-0.5到+0.5之间的值，这一步也是pfc控制交流电流跟随交流电压的关键步骤)，目标值-i0*与通过拓展的克拉克(clark)转换得到的i0相加后进行闭环控制(例如pr运算)，然后在加上交流电压采样做到前馈处理得到u0，u0除以电池101电压udc得到d0的占空比，对功率开关模块104进行控制，将得到的三相桥臂占空比减去d0得到三相桥
臂总的占空比da、db、dc，对三相桥臂进行控制。
[0174]
以三相四线电机为实施例，m＝3，测量3相电流(ia、ib、ic)，将测量的电流(ia、ib、ic)通过拓展的克拉克(clark)转换到两相静止坐标系上的iα、iβ、i0，其中零电流矢量i0，n线电流是零电流分量的负三倍(in＝-3*i0)；iα、iβ通过帕克变换(park)变换到磁场定向的电流矢量id、iq，id是直轴电流，iq是交轴电流，θ为电机转子直轴与电机绕组a相绕组间的电角度【若是异步电机，θ＝(转子转速wr+转差ws)*t】，通过旋变或者其他位置传感器或者无位置传感器读取转子位置，得到θ。
[0175]
零轴电流矢量i0：
[0176][0177]
i
n
＝-(ia+ib+ic)＝-3i0[0178]
电流指令*：n线上电流in＝-3*i0，对0轴上的矢量i0*电流进行给定，对充放电的功率进行控制。
[0179]
下面根据能量转换装置所处的不同模式对本申请进行具体说明，以电机为三相电机为例：
[0180]
第一步：指令解算
[0181]
获取目标加热功率、目标充放电功率以及目标驱动功率，根据目标加热功率、目标充放电功率以及目标驱动功率获取充放电指令、扭矩输出指令和加热功率指令：三个指令中最多只有一个不为零时，按照下面的方式进行指令解算分配：
[0182]
第一种工作模式：充放电指令、扭矩输出指令和加热功率指令(指令即为需求功率)全为零时，所有开关处于关断状态。
[0183]
第二种工作模式：只有扭矩输出指令：
[0184]
充放电指令为0，即充放电电流in*＝0，加热功率指令为0，指令解算过程按照图7扭矩曲线图中的mtpa&mtpv曲线，由扭矩输出指令和电机当前转速ωe，查表或者计算出同步旋转坐标系dq坐标轴上对应的目标交轴电流iq*和目标直轴电流id*两个需求值，保证扭矩指令需求，此时目标充放电电流in*的电流回路不进行控制运算，扭矩指令所需能量来源于外部的电池101。
[0185]
第三种工作模式：只有加热功率指令：
[0186]
充电放电指令为0，即充放电电流in*＝0，扭矩输出指令为0或者一个较小值，即目标交轴电流iq*＝0或者iq*＝一个较小的值(啮合齿轮间隙，防止电机转子抖动)，对目标直轴电流id*方向上的矢量进行给定；给定加热功率根据公式4公式求解出id*，id*可正可负，优选的id*取正值即增强磁场方向，或者将得到的id*叠加一个正选的高频信号，利用电池101阻抗越大发热越大，增大电池101的发热；加热功率可以事先计算并台架标定好，使用查表或者线性拟合的方法由由加热功率获得控制电流指令id*、iq*。
[0187]
公式9：
[0188]
根据当前指令给定判断模式，解算过程后，得到id*、iq*、in*，此时目标in*电流回路不进行控制运算，加热指令所需能量来源于电池101。
[0189]
第四种工作模式：只有充放电指令：扭矩输出指令为0，加热功率指令为0，iq*＝0，
id*＝0，in*≠0。
[0190]
当连接到外部的充放电口105的外部电源为恒流充放电模式，电机控制器采用电压电流双闭环控制：电流指令in*是充放电电压指令u*和电压采样闭环控制后的输出量。
[0191]
当连接到外部的充放电口105的外部电源为恒流充放电模式，电机控制器还可以采用单电压上闭环控制：只有电压闭环的环节，电压指令u*和电压采样闭环控制后输出量直接转化为桥臂占空比，in采样获得(in＝-ia-ib-ic)。
[0192]
当连接到外部的充放电口105的外部电源为恒压充放电模式，电机控制器采用单电流上闭环控制：电流指令in*是直接由电池101管理器下发给定，没有电压闭环的环节。
[0193]
通过矢量控制解算过程得到目标id*、iq*、in*。
[0194]
其中，充电时in*>0，放电时in*<0。
[0195]
当充放电指令、扭矩输出指令和加热功率指令：三个指令中至少只两个不为零时，按照下面的方式进行指令解算分配：
[0196]
第五种工作模式：只有充放电指令、加热功率指令，扭矩输出指令*为0：
[0197]
充放电指令：
[0198]
当连接到外部的充放电口105的外部电源为恒流充放电模式，电机控制器可以采用电压电流上闭环控制：电流指令in*是充放电电压指令u*和电压采样闭环控制后的输出量；采样n线上电流in，进行电流闭环控制。
[0199]
当连接到外部的充放电口105的外部电源为恒压充放电模式，电机控制器还可以采用单电流上闭环控制：电流指令in*是直接由电池101管理器下发给定，没有电压闭环的环节，采样n线上电流in，进行电流闭环控制；
[0200]
当连接到外部的充放电口105的外部电源为恒流充放电模式，电机控制器还可以采用单电压上闭环控制：只有电压闭环的环节，电压指令u*和电压采样闭环控制后输出量直接转化为桥臂占空比，采样n线上电流in。
[0201]
加热功率指令：采样得到in和给定加热功率，根据公式10求解出id*，id*可正可负，优选的id*取正值即增强磁场方向；加热功率可以事先计算并台架标定好，使用查表或者线性拟合的方法由由加热功率获得目标电流id*、iq*。
[0202]
公式10：
[0203]
根据充放电指令和加热功率指令的解算过程后，得到目标id*、iq*、in*。充电时in*>0，放电时in*<0。
[0204]
对于公式10，当存在多个绕组极点引出多条中性线时，需要以每一条中性线为一体用公式10进行计算，多条中性线计算叠加。
[0205]
第六种工作模式：只有充放电指令、扭矩输出指令，加热功率指令为0：
[0206]
充放电指令：
[0207]
当连接到外部的充放电口105的外部电源为恒流充放电模式，电机控制器可以采用电压电流上闭环控制：电流指令in*是充放电电压指令u*和电压采样闭环控制后的输出量，采样n线上电流in，进行电流闭环控制。
[0208]
当连接到外部的充放电口105的外部电源为恒压充放电模式，电机控制器还可以采用单电流上闭环控制：电流指令in*是直接由电池101管理器下发给定，没有电压闭环的
环节，采样n线上电流in，进行电流闭环控制。
[0209]
当连接到外部的充放电口105的外部电源为恒流充放电模式，电机控制器还可以采用单电压上闭环控制：只有电压闭环的环节，电压指令u*和电压采样闭环控制后输出量直接转化为桥臂占空比，采样n线上电流in。
[0210]
扭矩输出指令：指令解算过程按照图7扭矩曲线图中的mtpa&mtpv曲线，由扭矩输出指令找出同步旋转坐标系dq坐标轴上对应的id*、iq*两个值的需求进行给定，保证扭矩指令需求；
[0211]
解算过程后，得到目标id*、iq*、in*，充电时in*>0，放电时in*<0。
[0212]
第七种工作模式：只有加热功率指令、扭矩输出指令，充放电指令为0：
[0213]
加热功率指令：
[0214]
公式11：
[0215]
扭矩输出指令：解算出恒扭矩曲线，见图7扭矩曲线图中的恒扭矩曲线te1、te2、te3，其中te1>te2>te3，扭矩曲线图中的恒扭矩曲线可以事先计算并台架标定好，一般使用查表或者线性拟合的方法由转矩获得控制电流指令。首先通过mtpa&mtpv曲线找出满足扭矩指令的id*、iq*，将id*、iq*代入式11进行检验是否满足需求的加热功率，不满足的话就沿着恒扭矩曲线进行滑动，可以朝着id正半轴增大的方向移动，也可以朝着id负半轴减小的方向移动，优选的选择朝着id正半轴增大的方向移动，进行迭代直到满足式7或者在式7规定的误差范围内即可，加热功率可以事先计算并台架标定好，使用查表或者线性拟合的方法由加热功率获得控制电流指令id*、iq*。
[0216]
此时目标in*电流回路不进行控制运算，解算过程后，得到目标id*、iq*、in*。
[0217]
第八种工作模式：充放电指令、加热功率指令、扭矩输出指令均不为零。
[0218]
充放电指令：当连接到外部的充放电口105的外部电源为恒流充放电模式，电机控制器可以采用电压电流上闭环控制：电流指令in*是充放电电压指令u*和电压采样闭环控制后的输出量，采样n线上电流in，进行电流闭环控制。
[0219]
当连接到外部的充放电口105的外部电源为恒压充放电模式，电机控制器可以采用单电流上闭环控制：电流指令in*是直接由电池101管理器下发给定，没有电压闭环的环节，采样n线上电流in，进行电流闭环控制。
[0220]
当连接到外部的充放电口105的外部电源为恒流充放电模式，电机控制器可以采用单电压上闭环控制：只有电压闭环的环节，电压指令u*和电压采样闭环控制后输出量直接转化为桥臂占空比，采样n线上电流in。
[0221]
加热功率指令：
[0222]
公式8：
[0223]
扭矩输出指令：解算出恒扭矩曲线，扭矩曲线图中的恒扭矩曲线可以事先计算并台架标定好，一般使用查表或者线性拟合的方法由转矩获得控制电流指令。首先通过mtpa&mtpv曲线找出满足扭矩指令的id*、iq*，将id*、iq*代入式8进行检验是否满足需求的加热功率，不满足的话就沿着恒扭矩曲线进行滑动，朝着((id*)2+(iq*)2)增大的方向移动，既可以朝着i
d
*正半轴增大的方向移动，也可以朝着i
d
*负半轴减小的方向移动，优选的选择朝着
id*正半轴增大的方向移动，进行迭代知道满足式8或者在式8规定的误差范围内即可。加热功率可以事先计算并台架标定好，使用查表或者线性拟合的方法由由加热功率获得控制电流指令id*、iq*。
[0224]
解算过程后，得到目标id*、iq*、in*。
[0225]
第二步：闭环方式判断
[0226]
在模式判断第一步里面除了所有指令为0，不进行控制外，还有充放电指令in*＝0的情况需要处理判断，in*＝0时，对充放电电流或者电压都不控制，从电池101取电进行电机驱动、加热或者驱动加热的控制。in*≠0，充放电指令参与闭环控制。
[0227]
第三步：控制过程：
[0228]
将充放电指令、加热功率指令、扭矩输出指令经过解算过程后，得到目标参数值id*、iq*、in*。
[0229]
对于能量转换装置的电路结构，可以采用以下电路结构：
[0230]
图19为本实施方式提供的能量转换装置的电路图，能量转换装置包括可逆pwm整流器102、电机线圈103，还包括开关k1、开关k2，电阻r、开关k3以及电容c1，外部的电池101的正极连接开关k1的第一端和开关k2的第一端，开关k1的第二端连接电阻r的第一端，开关k2的第二端和电阻r的第二端连接电容c1的第一端，电池101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，可逆pwm整流器102包括三相桥臂，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，功率开关模块104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形成第一汇流端并与电容c1的第一端连接，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的输出端共接形成第二汇流端并与电容c1的第二端连接，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，，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，电机线圈103包括一套三相绕组，第一相线圈连接第一相桥臂的中点，第二相线圈连接于第二相桥臂的中点，第三相线圈连接于第三相桥臂的中点，第一相线圈、第二相线圈、第三相线圈共接形成中性点，中性点引出中性线，能量转换模块还包括开关k4、开关k5、开关k6、开关k7、开关k8、电感l1、电容c2，交流充放电口105的第一端连接开关k7的第二端，开关k7的第一端连接电感l1的第一端，电感l1的第二端连接功率开关模块104中第七功率开关单元的输出端和第八功率开关单元的输入端，交流充放电口105的第一端连接开关k8的第二端，开关k8的第一端连接中性线，直流充放电口106的第一端和第二端分别连接开关k6的第二端和开关k5的第二端，开关k6的第一端连接开关k4的第二端和电容c2的第一端，开关k5的第一端、电容c2的第二端共接于第二汇流端。
[0231]
图20与图19的不同点在于：每相绕组包括四个线圈，第一相线圈中的线圈a1、线圈
a2、线圈a3、线圈a4共接于第一相桥臂的中点a，第二相线圈中线圈b1、线圈b2、线圈b3、线圈b4共接于第二相桥臂的中点b，第三相线圈中线圈c1、线圈c2、线圈c3、线圈c4共接于第三相桥臂的中点c，线圈a1、线圈b1、线圈c1共接形成第一连接点n1，线圈a2、线圈b2、线圈c2共接形成第二连接点n2，线圈a3、线圈b3、线圈c3共接形成第三连接点n3，线圈a4、线圈b4、线圈c4共接形成第四连接点n4，第一连接点n1、第二连接点n2和第二连接点n3共接形成第一中性点并引出第一中性线，并且不设有开关k4、开关k5、开关k6以及电容c2。
[0232]
如图21所示，电机可以有多套绕组单元，每一套绕组单元的所有相绕组作为一个基本单元，对每一个基本单元采用电机矢量控制都可以独立的控制电机运行。可逆pwm整流器102包括一组m1路桥臂，m1路桥臂形成第一汇流端和第二汇流端，动力电池101的正极端和负极端分别连接第一汇流端和第二汇流端，电机线圈103包括第一绕组单元和第二绕组单元；
[0233]
第一绕组单元包括一套m1相绕组，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，m1相绕组的相端点与m1路桥臂中的m1路桥臂的每路桥臂的中点一一对应连接，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，n1个连接点形成t1个中性点，从t1个中性点引出j1条中性线；其中，n1≥t1≥1，t1≥j1≥1，m1≥2且n1，m1，t1，j1均为正整数；
[0234]
第二绕组单元包括一套m2相绕组，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，m2相绕组的相端点与m1路桥臂中m2路桥臂的每路桥臂的中点一一对应连接，m2相绕组中的每一相绕组的n2个线圈支路中的一个线圈支路还分别与其他相绕组中的n2个线圈支路中的一个线圈支路连接，以形成n2个连接点，n2个连接点形成t2个中性点，从t2个中性点引出j2条中性线；其中，n2≥t2≥1，t2≥j2≥1，m2≥2，m≥m1+m2且n2，m2，t2，j2均为正整数。
[0235]
图22为本实施方式提供的能量转换装置的电路图，以m1＝m1＝3，n1＝n2＝1为例，第一电机线圈103形成1个连接点，能量转换装置包括第一可逆pwm整流器102、第一电机线圈103、第二可逆pwm整流器112、第二电机线圈113，还包括开关k1、开关k2，电阻r、开关k3、电容c1以及电容c21，电池101的正极连接开关k1的第一端和开关k2的第一端，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的第二端共接后连接电容c1的第一端和电容c21的第一端，电池101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，第一可逆pwm整流器102包括三相桥臂，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电容c1的第一端并形成第一汇流端，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电容c1的第二端并形成第二汇流端，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，第一电机线圈
103包括一套三相绕组，电机线圈103包括一套三相绕组，第一相线圈连接第一相桥臂的中点，第二相线圈连接于第二相桥臂的中点，第三相线圈连接于第三相桥臂的中点，第一相线圈、第二相线圈、第三相线圈共接形成中性点，中性点引出第一中性线，能量转换模块还包括开关k4、开关k5、开关k6、电感l1、电容c3，第一直流充放电口107的第一端和第二端连接开关k5的第二端和开关k6的第二端，开关k5的第一端连接电感l1的第二端和电容c3的第一端，电感l1的第一端连接开关k4的第二端，开关k4的第一端连接第一中性线，第一直流充放电口107的第二端连接开关k6的第二端，开关k6的第一端、电容c2的第二端共接于第二汇流端。
[0236]
第二可逆pwm整流器112包括三相桥臂，第四相桥臂包括串联连接的第二十一功率开关单元和第二十二功率开关单元，第五相桥臂包括串联连接的第二十三功率开关单元和第二十四功率开关单元，第六相桥臂包括串联连接的第二十五功率开关单元和第二十六功率开关单元，第二十一功率开关单元的输入端、第二十三功率开关单元的输入端、第二十五功率开关单元的输入端共接于电容c21的第一端并形成第三汇流端，第二十二功率开关单元的输出端、第二十四功率开关单元的输出端、第二十六功率开关单元的输出端共接于电容c21的第二端并形成第四汇流端，第二十一功率开关单元包括第二十一上桥臂vt21和第二十一上桥二极管vd21，第二十二功率开关单元包括第二下桥臂vt22和第二十二下桥二极管vd22，第二十三功率开关单元包括第二十三上桥臂vt23和第二十三上桥二极管vd23，第二十四功率开关单元包括第二十四下桥臂vt24和第二十四下桥二极管vd24，第二十五功率开关单元包括第二十五上桥臂vt25和第二十五上桥二极管vd25，第二十六功率开关单元包括第二十六下桥臂vt26和第二十六下桥二极管vd26，第二电机线圈113包括一套三相绕组，第四相线圈连接第四相桥臂的中点，第五相线圈连接于第五相桥臂的中点，第六相线圈连接于第六相桥臂的中点，第四相线圈、第五相线圈、第六相线圈共接形成中性点，中性点引出第二中性线，能量转换模块还包括开关k7、开关k8、开关k9、开关k10、开关k11、电感l2、电容c4，第二直流充放电口108的第一端和第二端连接开关k7的第二端和开关k8的第二端，开关k7的第一端连接电感l2的第二端和电容c4的第一端，电感l2的第一端连接开关k9的第二端，开关k4的第一端连接第二中性线，开关k8的第一端、电容c4的第二端共接于第二汇流端，交流充放电口105通过开关k10和开关k11连接第一中性线和第二中性线。
[0237]
图23与图22的不同点在于：第一电机线圈103包括四个线圈，第一相线圈中的线圈a1、线圈a2、线圈a3、线圈a4共接于第一相桥臂的中点a，第二相线圈中线圈b1、线圈b2、线圈b3、线圈b4共接于第二相桥臂的中点b，第三相线圈中线圈c1、线圈c2、线圈c3、线圈c4共接于第三相桥臂的中点c，线圈a1、线圈b1、线圈c1共接形成第一连接点n1，线圈a2、线圈b2、线圈c2共接形成第二连接点n2，线圈a3、线圈b3、线圈c3共接形成第三连接点n3，线圈a4、线圈b4、线圈c4共接形成第四连接点n4，第一连接点n1形成第一中性点并引出第一中性线，第三连接点n3形成第三中性点并引出第一中性线，第一中性线连接开关k4的第一端，第三中性线连接开关k10的第一端。
[0238]
第二电机线圈113中的第四相线圈中的线圈u1、线圈u2、线圈u3、线圈u4共接于第四相桥臂的中点u，第五相线圈中线圈v1、线圈v2、线圈v3、线圈v4共接于第五相桥臂的中点v，第六相线圈中线圈w1、线圈w2、线圈w3、线圈w4共接于第六相桥臂的中点w，线圈u1、线圈v1、线圈w1共接形成第五连接点n5，线圈u2、线圈v2、线圈w2共接形成第六连接点n6，线圈
u3、线圈v3、线圈w3共接形成第七连接点n7，线圈u4、线圈v4、线圈w4共接形成第八连接点n8，第五连接点n5形成第五中性点并引出第三中性线，第七连接点n7形成第七中性点并引出第四中性线，第三中性线连接开关k11的第一端，第四中性线连接开关k9的第一端。
[0239]
如图24所示，与图22的不同点在于：还包括功率开关模块104，交流充放电口105的第一端通过开关k7和电感l1连接功率开关模块104，交流充放电口105的第二端通过开关k8连接第一中性线。
[0240]
本发明实施例五提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如实施例一至实施例四所述方法的步骤。
[0241]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
[0242]
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。
[0243]
本发明实施例六提供一种能量转换装置的协同控制装置所述能量转换装置包括可逆pwm整流器、第一电容、电机线圈以及功率开关模块，外部的电池、所述第一电容、所述可逆pwm整流器以及所述功率开关模块并联连接，所述可逆pwm整流器连接所述电机线圈，外部的交流充放电口连接所述电机线圈引出的中心线和所述功率开关模块；
[0244]
所述协同控制装置包括：
[0245]
参数获取模块，用于获取目标加热功率、目标充放电功率、目标驱动功率以及母线采样参数值；
[0246]
第一加热功率计算模块，用于根据所述目标充放电功率和母线采样参数值获取所述外部的充放电口输出的目标充放电电流，并根据所述目标充放电电流获取所述电机线圈的第一加热功率；
[0247]
第二加热功率计算模块，用于根据所述目标驱动功率获取基于电机转子磁场定向的同步旋转坐标系中的第一目标交轴电流和第一目标直轴电流，并根据所述第一交轴电流和所述第一直轴电流获取所述电机线圈的第二加热功率；
[0248]
目标电流获取模块，用于当所述第一加热功率与所述第二加热功率的和与所述目标加热功率之间的偏差不在预设范围内时，根据所述目标驱动功率调节所述第一交轴电流和所述第一直轴电流至目标交轴电流和目标直轴电流，使所述第一加热功率与所述第二加
热功率的和与所述目标加热功率之间的偏差在预设范围内，以及当所述第一加热功率与所述第二加热功率的和与所述目标加热功率之间的偏差在预设范围内时，将所述第一交轴电流和所述第一直轴电流设置为目标交轴电流和目标直轴电流；
[0249]
占空比获取模块，用于获取每相线圈上的采样电流值、电机转子位置以及交流充放电口的电压采样值，并根据所述目标交轴电流、所述目标直轴电流、所述目标充放电电流、所述每相线圈上的采样电流值、所述电机转子位置以及所述交流充放电口的电压采样值计算所述可逆pwm整流器中每相桥臂的占空比和所述功率开关模块中的桥臂的占空比。
[0250]
本申请实施例七提供一种车辆，电动汽车还包括上述实施例六提供的能量转换装置。
[0251]
如图25所示，电池包的加热和冷却回路包含以下回路：电机驱动系统冷却回路、电池冷却系统回路、空调系统的冷却回路。电池冷却系统回路通过换热板和空调冷却系统融合；电池冷却系统回路通过四通阀和电机驱动系统冷却回路贯通。电机驱动系统冷却回路通过三通阀的切换将散热器连接和断开。电机驱动系统冷却回路与电池冷却系统回路通过阀体切换，改变管道中冷却液流向，使电机驱动系统加热后的冷却液的流向电池冷却系统，完成热量从电机驱动系统到电池冷却的传递；电机驱动系统处于非加热模式，通过三通阀和四通阀切换，电机驱动系统冷却液走a回路，电池冷却系统的冷却液走c回路；电机处于加热模式，通过三通阀和四通阀切换，电机驱动系统冷却液走b回路，实现电机驱动系统加热后的冷却液流向电池包冷却回路来给电池加热。
[0252]
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。