能量转换系统及动力系统的制作方法

1.本技术涉及电力电子技术领域，尤其是一种用于能量转换系统及动力系统。


背景技术：

2.目前，供电设备的电压大于充电设备的电压时，可以由供电设备将其电压调整至充电设备的电压接近或者相等来进行充电。但是，这种充电的方式限制了供电设备输出的电流能力，供电设备的输出电流小于或等于最大值，导致充电效率低。例如，车内的电池模块的电压上限为400v，充电桩的电压范围为200v～750v，充电桩输出电流的最大值为250a，考虑电池满电时不能大电流充电，充电功率最大可能为350v/250a。


技术实现要素：

3.本技术实施例公开了一种能量转换系统及动力系统，通过控制能量转换系统中的开关关断或导通，以及控制电机驱动模块，可以形成相应的闭合回路，对电池模块进行充电或放电，并提高了充电或放电功率，可提高充电设备的充电效率。
4.第一方面，本技术实施例公开了一种能量转换系统。该能量转换系统包括控制模块、第一开关、第二开关、电机和电机驱动模块。其中，电机驱动模块的第一端连接电池模块的第一端，电机驱动模块的第二端通过第一开关连接电池模块的第二端，电机驱动模块的第一端和第二端并联于供电电源的两端，电机驱动模块的第三端连接电机的第一端，电机的第二端通过第二开关连接电池模块的第二端。控制模块用于在供电电源的电压大于电池模块的电压时，控制第一开关关断、第二开关导通，并控制电机驱动模块基于供电电源提供的输入电压驱动电机，以对电池模块充电。可以理解，若断开第一开关，且导通第二开关，则供电电源可以与电池模块、第二开关、电机和电机驱动模块形成一闭合回路，从而可以让供电电源的输入电流通过该闭合回路流入电机和电池模块。此时，电机处于充电状态，电机可以与电机驱动模块、电池模块和第二开关形成另一闭合回路，从而可以通过电机向电池模块进行充电，增大了电池模块的充电电流，可提高电池模块的充电效率。
5.其中，控制模块可包括但不限于控制板、控制芯片或者控制器。示例性地，控制模块可以包括电池管理系统(battery management system，bms)、微控制单元(micro control unit，mcu)、中央处理单元(central processing unit，cpu)、其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
6.电池模块可以为单个电池或电池组，包括但不限于高压电池(也可以称为动力电池)和低压电池(也可以称为低压蓄电池)。高压电池可以指为电动车辆提供动力来源的电源，高压电池可包括但不限于三元锂电池、磷酸铁锂电池以及其它高压电池。能量转换系统可在同时驱动电机且对电池模块充电、或者单独驱动电机、或者单独对电池模块进行单相充电或者三相充电，因此可提高动力系统的工作效率和灵活性，结构更加简单且集成度高，
成本低；另外，上述能量转换系统可集成电机和车载充电机，无需使用高压配电盒集成电机和车载充电机，从而减少了动力系统中使用高压部件的数量，成本更低，适用性更强。
7.在一些可能的实现方式中，控制模块还用于在供电电源的电压小于或等于电池模块的电压时，控制第二开关关断、第一开关导通，并控制电机驱动模块基于供电电源提供的输入电压不驱动电机，以对电池模块充电。如此，供电电源的输出电流可以基于不经过电机驱动模块和电机对应的闭合电路对电池模块进行直充充电，可以提高电池模块的充电效率。
8.在一些可能的实现方式中，电机驱动模块包括并联的多个桥臂，多个桥臂的第一并联连接端为电机驱动模块的第一端，多个桥臂的第二并联连接端为电机驱动模块的第二端，多个桥臂中一个桥臂的桥臂中点为电机驱动模块的一个第三端；桥臂中包括串联的第三开关和第四开关，桥臂的第三开关和第四开关的串联连接点为桥臂的桥臂中点；电机包括一端并联的多个绕组，多个绕组中一个绕组的一端作为电机的一个第一端连接多个桥臂中一个桥臂的桥臂中点，多个绕组的并联连接端为电机的第二端。如此，可以通过控制桥臂中的桥臂开关导通或关断，与第一开关或第二开关形成相应的闭合回路，可提高电池模块的充电效率。
9.其中，各个桥臂中的第三开关和第四开关对应的开关可以称为桥臂开关。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(silicon carbide，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，mosfet)或者绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)等，在此不做限制。电机驱动模块中的多个桥臂的具体电路拓扑可根据实际应用场景确定，例如，两电平拓扑结构或多电平拓扑结构，在此不作限制。
10.需要说明的是，同一个桥臂中的第三开关和第四开关可以同时处于关断状态，但不会同时处于导通状态。也就是说，桥臂的第三开关处于导通状态时，该桥臂的第四开关可以为关断状态。或者同一个桥臂中的第三开关与该桥臂的第四开关之间为互补发波的关系。例如，在第一桥臂的第三开关导通时，可以关断第一桥臂的第四开关；在第一桥臂的第三开关关断时，可以导通或关断第一桥臂的第四开关。或者可以控制同一个桥臂中的第三开关和第四开关的载波之间的相位差为180度，以使在桥臂的第三开关发波时，该桥臂的第四开关停止发波；在桥臂的第三开关停止发波时，该桥臂的第四开关发波或也停止发波。
11.多个桥臂中的第三开关(或第四开关)可以单独导通，或同时导通。若导通的第三开关(或第四开关)之间的数量大于或等于2，则导通的第三开关(或第四开关)之间的占空比可以相等，桥臂开关的载波之间的相位可以相同或不同。本技术对于桥臂开关的载波之间的相位差不做限定，例如，若多个桥臂包括3个桥臂，且3个桥臂中的第四开关均导通，则3个第四开关的载波之间的相位差可以为120度，从而使得3个第四开关交错发波。
12.在一些可能的实现方式中，电机驱动模块的第一端连接供电电源的正极，电机驱动模块的第二端连接供电电源的负极，电池模块的第一端为电池模块的正极，电池模块的第二端为电池模块的负极。如此，可采用共母线正接法，实现供电电源向电池模块充电。
13.在一些可能的实现方式中，电机驱动模块的第一端连接供电电源的负极，电机驱
动模块的第二端连接供电电源的正极，电池模块的第一端为电池模块的负极，电池模块的第二端为电池模块的正极。如此，可采用共负线正接法，实现供电电源向电池模块充电。
14.第二方面，本技术公开了另一种能量转换系统。该能量转换系统包括控制模块、第一开关、第二开关、电机和电机驱动模块；其中，电机驱动模块的第一端连接电池模块的第一端，电机驱动模块的第二端通过第一开关连接电池模块的第二端，电机驱动模块的第一端和第二端并联于负载的两端，电机驱动模块的第三端连接电机的第一端，电机的第二端通过第二开关连接电池模块的第二端。控制模块用于在负载的电压大于电池模块的电压时，控制第一开关关断、第二开关导通，并控制电机驱动模块基于电池模块提供的输入电压驱动电机，以对负载充电。如此，电池模块可以与第二开关、电机和电机驱动模块形成一闭合回路，从而可以让电池模块的输出电流通过该闭合回路流入电机。此时，电机处于充电状态，电机可以与电机驱动模块、电池模块、第二开关和负载形成另一闭合回路，从而可以通过电机向电池模块进行充电，增大了负载的充电电流，可提高负载的充电效率。
15.在一些可能的实现方式中，控制模块还用于在负载的电压小于或等于电池模块的电压时，控制第二开关关断、第一开关导通，并控制电机驱动模块基于电池模块提供的输入电压不驱动电机，以对负载充电。如此，电池模块的输出电流可以基于不经过电机驱动模块和电机对应的闭合电路对负载进行直充充电，提高了负载的充电效率。
16.在一些可能的实现方式中，电机驱动模块包括并联的多个桥臂，多个桥臂的第一并联连接端为电机驱动模块的第一端，多个桥臂的第二并联连接端为电机驱动模块的第二端，多个桥臂中一个桥臂的桥臂中点为电机驱动模块的一个第三端；桥臂中包括串联的第三开关和第四开关，桥臂的第三开关和第四开关的串联连接点为桥臂的桥臂中点。电机包括一端并联的多个绕组，多个绕组中一个绕组的一端作为电机的一个第一端连接多个桥臂中一个桥臂的桥臂中点，多个绕组的并联连接端为电机的第二端。如此，可以通过控制桥臂中的桥臂开关导通或关断，与第一开关或第二开关形成相应的闭合回路，可提高负载的充电效率。
17.在一些可能的实现方式中，电机驱动模块的第一端连接负载的正极，电机驱动模块的第二端连接负载的负极，电池模块的第一端为电池模块的正极，电池模块的第二端为电池模块的负极。如此，可采用共母线正接法，实现电池模块向负载充电。
18.在一些可能的实现方式中，电机驱动模块的第一端连接负载的负极，电机驱动模块的第二端连接负载的正极，电池模块的第一端为电池模块的负极，电池模块的第二端为电池模块的正极。如此，可采用共负线正接法，实现电池模块向负载充电。
19.第三方面，本技术提供了一种动力系统，该动力系统包括第一方面或第二方面描述的能量转换系统和电池模块。
20.第四方面，本技术实施例提供了一种电动车辆，该电动车辆包括第三方面所描述的动力系统。其中，电动车辆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车辆，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。
21.应理解的是，本技术上述多个方面的实现和有益效果可互相参考。
附图说明
22.以下对本技术实施例用到的附图进行介绍。
23.图1、图2分别为本技术提供的能量转换系统的一应用场景示意图；
24.图3、图4、图5分别为本技术提供的能量转换系统的一结构示意图；
25.图6、图7分别为本技术提供的桥臂开关的一载波波形图；
26.图8、图9分别为本技术提供的第一闭合回路的一电路图；
27.图10、图11分别为本技术提供的第二闭合回路的一电路图；
28.图12、图13分别为本技术提供的第三闭合回路的一电路图；
29.图14、图15、图16分别为本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图；
30.图17、图18分别为本技术提供的第四闭合回路的一电路图；
31.图19、图20分别为本技术提供的第五闭合回路的一电路图；
32.图21、图22分别为本技术提供的第六闭合回路的一电路图；
33.图23为本技术提供的动力系统的一结构示意图。
具体实施方式
34.本技术提供的能量转换系统适用于电动车辆。电动车辆中的电池模块(如高压电池(也可以称为动力电池)和低压电池(也可以称为低压蓄电池))和电机，从而实现对电池模块、驱动电机或者同时驱动电机并对电池模块充电。
35.其中，电动车辆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车辆，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。本技术提供的能量转换系统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，本技术将以电动汽车应用场景为例进行说明。
36.电动车辆通常支持慢充和快充功能，快充电源模块置于外部的充电桩内，输出大电流对电池模块进行快速充电。慢充电源模块(例如，车载充电机(on board charger，obc))置于内部，一般功率在10kw以内，市电220v作为输入，输出几十安培的电流对电池模块进行慢充，充电时间一般在10小时以内。
37.供电设备为提供电源的设备，充电设备为供电设备的充电对象。本技术提供的充电方法适用于供电电源给电动车辆中的电池模块进行充电的场景，即供电设备为供电电源，充电设备为电池模块。本技术提供的充电方法还可以适用于电池模块给负载进行充电的场景，即供电设备为电池模块，充电设备为负载。该充电方法可以理解为电池模块的放电方法。
38.在一些可能的实现方式中，供电电源可以是充电桩提供的直流电，其输出规格可以包括200～500v，200～750v及以上等。或者可以是其他的电动车辆输出的直流电源；或者可以是单相、三相交流充电桩经过整流后输出的直流电；或者可以是燃料电池发出的电能；或者可以是增程器，如发动机转动带动发电机发电，经发电机控制器整流后的直流电等电源形式。供电电源可以包括交流电源。且在供电电源为交流电源的情况下，在交流电源和电池模块之间设置有转换电路，用于将交流电流转换为直流电流。
39.示例性地，以供电电源为直流电源进行举例，请参见图1，图1是本技术提供的能量转换系统的一应用场景示意图。在电动汽车应用场景下，如图1所示，电动汽车中可以包括电池模块以及能量转换系统。其中，能量转换系统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)。在需要对电池模块充电时，能量转换系统可为电池模块提供直流电
能以对电池模块充电。可选的，在电池模块中的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。在需要驱动电机时，能量转换系统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系统可正常工作。可选的，能量转换系统可以驱动电机并对电池模块充电，从而实现了在空调制冷系统工作的同时对电池模块充电，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。
40.如图1所示，在电动汽车充电时，一般可以通过充电桩为电动汽车充电。其中，充电桩可以包括电源电路和充电枪；电源电路的一端与工频电网连接，另一端通过线缆与充电枪连接。目前，充电桩多为直流充电桩，电源电路可以将工频电网提供的交流电转换为直流电。例如，操作人员可以将充电枪插入电动汽车的充电插口，使充电枪与电动汽车内的电池模块实现连接，充电桩的电源电路进而可以通过充电枪为电池模块充电。
41.其中，充电桩的输出电压，可以理解为电动汽车接收到的电源电压。在直流快充场景下，电动汽车接收到的电源电压位于电池模块的充电电压范围之内，电池模块可以直接使用充电桩的输出电压完成充电。
42.在一些可能的实现方式中，负载可以为任一直流用电设备，例如，车内的安装或放置的空调、手机、计算机、电热水器、电热水壶等电器，甚至可以为电动汽车等可移动电器。以下以计算机为负载，对能量转换系统的另一种应用场景进行举例，在电动汽车的应用场景下，如图2所示，电动汽车可以向计算机充电。其中，电动汽车可以包括能量转换系统和电池模块；该能量转换系统的一端与电池模块连接，另一端可以通过充电线与计算机连接，从而可以将电池模块提供的输入电压(直流电)对计算机充电。
43.本技术对于电池模块、供电电源和负载的类型均不做限定，且对于以上设备的数量不做限定。下文中均以一个充电设备和一个供电设备进行举例说明。电池模块可以为单个电池或电池组，包括但不限于高压电池和低压电池。这里的高压电池可以指为电动车辆提供动力来源的电源，高压电池可包括但不限于三元锂电池、磷酸铁锂电池以及其它高压电池。
44.本技术中供电设备或充电设备的电压可以为设备支持的电压上限。比如，若充电桩的电压范围为200～500v，则充电桩的电压可以为500v。若充电桩的电压范围为200v～750v，则充电桩的电压可以为750v。若电池模块支持的电压上限为400v，则电池模块的电压可以为400v。若电池模块支持的电压上限为600v，则电池模块的电压可以为600v。
45.在供电设备的电压大于充电设备的电压时，可以由供电设备将其电压调整至充电设备的电压接近或者相等来进行充电。但是，这种充电的方式受限于供电设备输出的电流能力，即供电设备的输出电流小于或等于最大值，导致充电效率低。例如，在车内的电池模块的电压上限为400v，充电桩的电压范围为200v～750v，充电桩输出电流的最大值为250a时，考虑电池满电时不能大电流充电，充电功率最大可能为350v/250a。
46.基于此，本技术提出一种能量转换系统及动力系统，通过控制能量转换系统中的开关或导通，以及电机驱动模块，可以形成相应的闭合回路，对电池模块进行充电或放电，提高了充电或放电功率，可提高充电设备的充电效率。
47.下面将结合图3至图23对本技术提供的能量转换系统、动力系统及其工作原理进
行示例说明。
48.首先以供电设备为供电电源，充电设备为电池模块进行举例说明，即电池模块的充电场景。请参见图3，图3为本技术提供的能量转换系统的一结构示意图。该能量转换系统1包括控制模块11、第一开关k1、第二开关k2、电机驱动模块12和电机13。其中，电机驱动模块12的第一端连接电池模块的第一端，电机驱动模块12的第二端通过第一开关k1连接电池模块的第二端，电机驱动模块12的第一端和第二端并联于供电电源的两端，电机驱动模块12的第三端连接电机13的第一端，电机13的第二端通过第二开关k2连接电池模块的第二端。
49.在一些可行的实施方式中，控制模块11可包括但不限于控制板、控制芯片或者控制器。示例性地，控制模块11可以包括电池管理系统(battery management system，bms)、微控制单元(micro control unit，mcu)、中央处理单元(central processing unit，cpu)、其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
50.在本技术实施例中，控制模块11用于在供电电源的电压大于电池模块的电压时，控制第一开关k1关断、第二开关k2导通，并控制电机驱动模块12基于供电电源提供的输入电压驱动电机13，以对电池模块充电。
51.可以理解，若断开第一开关k1，且导通第二开关k2，则供电电源可以与电池模块、第二开关k2、电机13和电机驱动模块12形成一闭合回路，从而可以让供电电源的输入电流通过该闭合回路流入电机13和电池模块。此时，电机13处于充电状态，电机13可以与电机驱动模块12、电池模块和第二开关k2形成另一闭合回路，从而可以通过电机13向电池模块进行充电，增大了电池模块的充电电流，可提高电池模块的充电效率。
52.在一些可行的实施方式中，控制模块11还用于在供电电源的电压小于或等于电池模块时，控制第二开关k2关断、第一开关k1导通，并控制电机驱动模块12基于供电电源提供的输入电压不驱动电机13，以对电池模块充电。
53.可以理解，若断开第二开关k2，且导通第一开关k1，则供电电源的输出电流可以不经过电机驱动模块12和电机13，与电池模块连接形成一闭合回路，从而供电电源的输出电流可以基于不经过电机驱动模块和电机对应的闭合电路对电池模块进行直充充电。如此，通过供电电源的电压和电池模块的电压之间的大小关系，控制第一开关k1和第二开关k2关断或导通，以及控制电机驱动模块12，以形成相应的闭合回路，可提高电池模块的充电效率。
54.电机驱动模块12可以包括并联的多个桥臂。需要说明的是，电机驱动模块12的具体电路可根据实际应用场景确定，可以参见图4至图22示例性示出的相关结构，在此不做限制。
55.电机13可以为电动车辆中的电机，例如，行车用的驱动电机、空调压缩机电机或者其它电机等。电机13包括但不限于三相电机和六相电机，该电机13的具体类型可根据实际应用场景确定，在此不作限制。例如，在上述电机13为三相电机时，多相绕组可以为三相绕组；在电机13为六相电机时，多相绕组可以为六相绕组。为方便描述，下面将以电机13为三相电机为例进行说明，以下不再赘述。
56.请一并参照图4和图5，图4和图5分别为本技术提供的能量转换系统的一结构示意图。如图4和图5所示，能量转换系统1包括控制模块11、第一开关k1、第二开关k2、电机驱动模块12和电机13。其中，控制模块11、第一开关k1、第二开关k2、电机驱动模块12、电机13、电池模块和供电电源之间的连接关系可参照图3的描述，在此不再赘述。
57.其中，电机驱动模块12可以包括并联的多个桥臂，多个桥臂中每个桥臂均可以包括串联的第三开关和第四开关。例如，图4和图5以三相桥臂进行举例，第三开关q
11
和第四开关q
12
组成第一桥臂、第三开关q
21
和第四开关q
22
组成第二桥臂、第三开关q
31
和第四开关q
32
组成第三桥臂。
58.在一些可能的实现方式中，各个桥臂中的第三开关和第四开关对应的开关可以称为桥臂开关。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(silicon carbide，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，mosfet)或者绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)等，在此不做限制。例如，第三开关q
11
和第四开关q
12
为igbt或mosfet。电机驱动模块12中多个桥臂的具体电路拓扑可根据实际应用场景确定，例如，两电平拓扑结构或多电平拓扑结构，在此不作限制。
59.需要说明的是，同一个桥臂中的第三开关和第四开关可以同时处于关断状态，但不会同时处于导通状态。也就是说，桥臂的第三开关处于导通状态时，该桥臂的第四开关可以为关断状态。或者同一个桥臂中的第三开关与该桥臂的第四开关之间为互补发波的关系。例如，在第三开关q
11
导通时，可以关断第四开关q
12
；在桥臂的第三开关关断时，可以导通或关断该桥臂的第四开关。或者可以控制同一个桥臂中的第三开关和第四开关的载波之间的相位差为180度，以使在桥臂的第三开关q
11
发波时，该桥臂的第四开关停止发波；在桥臂的第三开关停止发波时，该桥臂的第四开关发波或也停止发波。
60.多个桥臂中的第三开关(或第四开关)可以单独导通，或同时导通。若导通的第三开关(或第四开关)之间的数量大于或等于2，则导通的第三开关(或第四开关)之间的占空比可以相等，桥臂开关的载波之间的相位可以相同或不同。本技术对于桥臂开关的载波之间的相位差不做限定，例如，若电机驱动模块12包括3个桥臂，且3个桥臂中的第四开关均导通，则3个第四开关的载波之间的相位差可以为120度，从而使得3个第四开关交错发波。
61.示例性地，请参照图6和图7，图6和图7分别为本技术提供的桥臂开关的一载波波形图。如图6所示，桥臂开关q1和桥臂开关q2通过相同的相位，相同的占空比进行发波。如图7所示，桥臂开关q1和桥臂开关q2通过交错的相位，相同的占空比进行发波。
62.在一些可行的实施方式中，多个桥臂中各个桥臂的第三开关的一端的并联连接端可以称为多个桥臂的第一并联连接端，该第一并联连接端可以为电机驱动模块12的第一端。多个桥臂中各个桥臂的第四开关的一端的并联连接段可以称为多个桥臂的第二并联连接段，该第二并联连接端可以为电机驱动模块12的第二端。任一桥臂中的第三开关与第四开关的串联连接点可以称为该桥臂的桥臂中点。例如，第三开关q
11
和第四开关q
12
的串联连接点为第一桥臂的桥臂中点，第三开关q
21
和第四开关q
22
的串联连接点为第二桥臂的桥臂中点，第三开关q
31
和第四开关q
32
的串联连接点为第三桥臂的桥臂中点。多个桥臂中一个桥臂的桥臂中点可以为电机驱动模块12的一个第三端。
63.如图4和图5所示，电机13可以包括多个绕组，且多个绕组中一个绕组的一端作为电机13的一个第一端连接多个桥臂中一个桥臂的桥臂中点。例如，第一桥臂的桥臂中点连接电机13的绕组n1，第二桥臂的桥臂中点连接电机13的绕组n2，第三桥臂的桥臂中点连接电机13的绕组n3。各个绕组的另一端可以称为多个绕组的并联连接端，该并联连接端作为电机13的第二端，通过第二开关k2连接电池模块的第二端。
64.图4采用共母线正接法，电机驱动模块12的第一端(多个桥臂的第一并联连接端)连接供电电源的正极和电池模块的正极(第一端)，电机驱动模块12的第二端(多个桥臂的第二并联连接端)通过第一开关k1连接电池模块的负极(第二端)，且还连接供电电源的负极。桥臂中的第三开关相对第四开关而言为桥臂的上管，桥臂中的第四开关相对于第三开关为桥臂的下管。
65.图5采用共负线正接法，电机驱动模块12的第一端(多个桥臂的第一并联连接端)供电电源的负极和电池模块的负极(第一端)，电机驱动模块12的第二端(多个桥臂的第二并联连接端)通过第一开关k1连接电池模块的正极(第二端)，且还连接供电电源的正极。桥臂中的第三开关相对于第四开关而言为桥臂的下管，桥臂中的第四开关相对于第三开关而言为桥臂的上管。
66.在一些可行的实施方式中，能量转换系统1中还可以包括未示出的第一电感、第一电容、第二电容、第五开关等，在此不做限定。
67.其中，第一电感可以设于第二开关k2和电机13之间。例如，第一电感的一端连接第二开关k2，第一电感的另一端连接电机13中的多个绕组的并联连接端。可以理解，在增加第一电感之后，可以增大电机13中绕组的阻值，可以进一步提高充电功率，有利于进一步提高充电效率。
68.第一电容并联在电池模块两端，第二电容并联在供电电源两端，第一电容和第二电容的电量分别由两端的设备提供。第五开关可以设于供电电源的负极端与多个桥臂的第二并联连接端等。本技术对于能量转换系统中设置的开关数量不作限制，具体的开关设置可以根据供电电路的实际需要进行设置。上述开关可以具体实现为接触器或继电器等。且本技术不对开关的放置位置进行限定，可以实现本技术所公开的电连接关系即可。
69.请一并参照图8和图9，图8和图9分别为本技术提供的第一闭合回路的一电路图。图8的电路连接关系可参照图4的描述，图9的电路连接关系可参照图5的描述。在图8和图9中，以导通第一桥臂的第四开关q
12
进行举例说明，实际上，可以控制多个桥臂中的至少一个第四开关作为导通的桥臂开关，即第四开关q
12
、第四开关q
22
和第四开关q
32
中的至少一个。也就是说，可以采用多个桥臂中的一个桥臂的第四开关单独发波，也可以参照图6和图7采用两个桥臂的第四开关或多个桥臂的第四开关同步发波或交错发波。
70.本技术对于与导通的第四开关q
12
串联连接的第三开关q
11
的状态不作限定。在一些可行的实施方式中，若第四开关q
12
导通，可以控制与该第四开关q
12
串联的第三开关q
11
关断，或者控制第四开关q
12
和第三开关q
11
互补发波，以实现另一闭合回路。
71.可以理解，在供电电源的电压大于电池模块的电压时，控制第一开关k1关断、第二开关k2导通，并控制电机驱动模块12(至少一个第四开关导通，例如，第四开关q
12
)，以使第一开关k1处于关断状态，且第二开关k2和第四开关q
12
处于导通状态。供电电源可以与电池模块、第二开关k2、电机13中与导通的第四开关q
12
连接的绕组n1和该第四开关q
12
，以及供电
电源形成第一闭合回路。此时，绕组n1相当于电感，处于充电状态。且绕组n1还可以与第三开关q
11
、电池模块和第二开关k2形成第二闭合回路。第二闭合回路的电路图可参照图10和图11，图10的电路连接关系可参照图4的描述，图11的电路连接关系可参照图5的描述。且图10和图11以第一桥臂的第三开关q
11
作为第二闭合回路中的设备进行举例说明。如此，供电电源还可以通过电机13向电池模块进行降压充电，增大了电池模块的充电电流，提高了供电电源的充电功率，可提高电池模块的充电效率。
72.在一些可行的实施方式中，请一并参照图12和图13，图12和图13分别为本技术提供的第三闭合回路的一电路图。图12的电路连接关系可参照图4的描述，图13的电路连接关系可参照图5的描述。如图12和图13所示，在供电电源的电压小于或等于电池模块的电压时，可以控制第二开关k2关断和控制电机驱动模块12(桥臂开关关断)，且控制第一开关k1导通，以使第二开关k2和各个桥臂的桥臂开关均处于关断状态，第一开关k1处于导通状态。供电电源的输出电流可以通过第三闭合回路，不经过电机驱动模块12和电机13与电池模块连接，从而供电电源可以向电池模块进行直充充电。如此，通过供电电源的电压和电池模块的电压之间的大小关系，控制第一开关k1和第二开关k2关断或导通，以及控制桥臂开关关断或导通，形成相应的闭合回路，可提高电池模块的充电效率。
73.然后以供电设备为电池模块，充电设备为负载进行举例说明，即电池模块的放电场景。请参见图14，图14为本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图。如图14和图15所示，该能量转换系统1可以包括控制模块11、第一开关k1、第二开关k2、电机驱动模块12和电机13。其中，电机驱动模块12的第一端连接电池模块的第一端，电机驱动模块12的第二端通过第一开关k1连接电池模块的第二端，电机驱动模块12的第一端和第二端并联于负载的两端，电机驱动模块12的第三端连接电机13的第一端，电机13的第二端通过第二开关k2连接电池模块的第二端。控制模块11、第一开关k1、第二开关k2、电机驱动模块12、电机13、电池模块、负载的类型可参照前述或后述，在此不再赘述。
74.在一些可能的实现方式中，控制模块11用于在负载的电压大于电池模块的电压时，控制第一开关k1关断、第二开关k2导通，并控制电机驱动模块12基于电池模块提供的输入电压驱动电机13，以对负载充电。
75.可以理解，若断开第一开关k1，且导通第二开关k2，则电池模块可以与第二开关k2、电机13和电机驱动模块12形成一闭合回路，从而可以让电池模块的输出电流通过该闭合回路流入电机13。此时，电机13处于充电状态，电机13可以与电机驱动模块12、电池模块、第二开关k2和负载形成另一闭合回路，从而可以通过电机13向负载进行充电，增大了电池模块的放电电流，可提高负载的充电效率。
76.在一些可行的实施方式中，控制模块11还用于在负载的电压小于或等于电池模块时，控制第二开关k2关断、第一开关k1导通，以控制电机驱动模块12基于电池模块提供的输入电压不驱动电机13，以对负载充电。
77.可以理解，若断开第二开关k2，且导通第一开关k1，并控制电机驱动模块12不驱动电机13，则电池模块的输出电流可以基于不经过电机驱动模块和电机对应的闭合电路对负载进行直充充电，提高了负载的充电效率。如此，通过负载的电压和电池模块的电压之间的大小关系，控制第一开关k1和第二开关k2关断或导通，以及控制电机驱动模块12，形成相应的闭合回路，可提高电池模块的放电效率和负载的充电效率。
78.电机驱动模块12和电机13与第一开关k1、第二开关k2、电池模块之间的连接关系可以参照图4和图5的描述，电机驱动模块12和电机13，与负载之间的连接关系请一并参照图15和图16，图15和图16分别为本技术提供的能量转换系统的另一结构示意图。其中，图15采用共母线正接法，电机驱动模块12的第一端(多个桥臂的第一并联连接端)连接电池模块的正极和负载的正极(第一端)，电机驱动模块12的第二端(多个桥臂的第二并联连接端)通过第一开关k1连接电池模块的负极(第二端)，且还连接负载的负极。桥臂中的第三开关相对第四开关而言为桥臂的上管，桥臂中的第四开关相对于第三开关为桥臂的下管。
79.图16采用共负线正接法，电机驱动模块12的第一端(多个桥臂的第一并联连接端)连接电池模块的负极和负载的负极(第一端)，电机驱动模块12的第二端(多个桥臂的第二并联连接端)通过第一开关k1连接电池模块的正极，且还连接负载的正极。桥臂中的第三开关相对于第四开关而言为桥臂的下管，桥臂中的第四开关相对于第三开关而言为桥臂的上管。
80.在一些可行的实施方式中，控制模块11用于在负载的电压大于电池模块的电压时，控制第一开关k1关断、第二开关k2导通，并控制电机驱动模块12基于电池模块提供的输入电压驱动电机，以对负载充电。
81.请一并参照图17和图18，图17和图18分别为本技术提供的第四闭合回路的一电路图。图17的电路连接关系可参照图15的描述，图18的电路连接关系可参照图16的描述。在图17和图18中，以第一桥臂的第三开关q
11
导通进行举例说明。实际上，可以控制多个桥臂中的至少一个第三开关作为导通的桥臂开关，即第三开关q
11
、第三开关q
21
和第三开关q
31
中的至少一个。也就是说，可以采用多个桥臂中的一个桥臂的第三开关单独发波，也可以参照图6和图7采用两个桥臂的第三开关或多个桥臂的第三开关同步发波或交错发波。
82.本技术对于与导通的第三开关q
11
串联连接的第四开关q
12
的状态不作限定。在一些可行的实施方式中，若第三开关q
11
导通，可以控制与该第三开关q
11
串联的第四开关q
12
关断，或者控制第四开关q
12
和第三开关q
11
互补发波，以实现另一闭合回路。
83.可以理解，在负载的电压大于电池模块的电压时，控制第一开关k1关断、第二开关k2导通，并控制电机驱动模块12(至少一个第三开关导通，例如，第三开关q
11
)，以使第一开关k1处于关断状态，且第二开关k2和第三开关q
11
处于导通状态。如此，电池模块可以与第二开关k2、电机13中与导通的第三开关q
11
连接的绕组n1和第三开关q
11
形成第四闭合回路。此时，绕组n1相当于电感，处于充电状态。且电池模块还可以与第二开关k2、绕组n1和第四开关q
12
，以及负载形成第五闭合回路。该第五闭合回路的电路图可以参见图19和图20。图19的电路连接关系可参照图15的描述，图20的电路连接关系可参照图16的描述。如此，电机13通过第五闭合回路对负载进行升压充电，增大了负载的充电电流，提高了负载的充电功率，可提高负载的充电效率。
84.在一些可行的实施方式中，请一并参照图21和图22，图21和图22分别为本技术提供的第六闭合回路的一电路图。图21的电路连接关系可参照图15的描述，图22的电路连接关系可参照图16的描述。如图21和图22所示，在负载的电压小于或等于电池模块的电压时，可以控制第二开关k2关断和控制电机驱动模块12(桥臂开关关断)，且控制第一开关k1导通，以使第二开关k2和各个桥臂的桥臂开关均处于关断状态，第一开关k1处于导通状态。电池模块的输出电流可以通过第六闭合回路，不经过电机驱动模块12和电机13与负载连接，从而
电池模块可以向负载进行直充充电。如此，通过负载的电压和电池模块的电压之间的大小关系，控制第一开关k1和第二开关k2关断或导通，以及控制桥臂开关关断或导通，形成相应的闭合回路，可提高负载的充电效率。
85.进一步地，请参见图23，图23为本技术提供的动力系统的一结构示意图。本技术提供的动力系统适用于上述电动车辆，该动力系统的具体结构如图23所示，该动力系统中包括电池模块和能量转换系统(如上述图2至图22所示的能量转换系统)，由于上述能量转换系统可在同时驱动电机且对电池模块充电、或者单独驱动电机、或者单独对电池模块进行单相充电或者三相充电，因此可提高动力系统的工作效率和灵活性，结构更加简单且集成度高，成本低；另外，上述能量转换系统可集成电机和车载充电机，无需使用高压配电盒集成电机和车载充电机，从而减少了动力系统中使用高压部件的数量，成本更低，适用性更强。
86.通过实施本技术，若能量转换系统设于电池模块和供电电源之间时，通过供电电源的电压和电池模块的电压之间的大小关系，控制能量转换系统中的第一开关和第二开关关断或导通，以及控制电机驱动模块驱动或不驱动电机，形成相应的闭合回路，可提高电池模块的充电效率。在能量转换系统设于电池模块和负载之间时，通过负载的电压和电池模块的电压之间的大小关系，控制能量转换系统中的第一开关和第二开关关断或导通，并控制电机驱动模块驱动或不驱动电机，形成相应的闭合回路，可提高负载的充电效率。
87.需要说明的是，上述术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
88.本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
89.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。