电机控制器及其控制方法及电动汽车技术

本申请实施例提供一种电机控制器及其控制方法及电动汽车。该电机控制器，应用于电动汽车中，其连接在电池与电机之间。电机控制器包括逆变器电路、降压电路及旁路电路。逆变器电路连接在直流母线与电机之间，用于将直流电转换为交流电以用来驱动电机工作。降压电路位于逆变器电路的前级并连接在电池与直流母线之间，用于降低直流母线上的电压。旁路电路位于逆变器电路的前级并与降压电路并联，用于根据不同的工作模式旁路或使能所述降压电路。本申请实施例能够减少电控系统损耗，提高电控系统效率。统效率。统效率。

【技术实现步骤摘要】
电机控制器及其控制方法及电动汽车


[0001]本申请实施例涉及汽车
，尤其涉及一种电机控制器及其控制方法及电动汽车。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车行业的快速发展，要求整车能耗越来越小。对作为电动汽车动力总成核心部件之一的逆变器(电机控制器)和电机的效率要求也越来越高。
[0003]作为电动汽车动力总成系统三大部件中的电机和电机控制器(另一个是减速器)，需要从系统角度考虑总(电)效率，而不仅仅是要求其中一个部件的高效率。
[0004]当前无论是400V平台电池包还是800V平台电池包，电机控制器通常采用图1所示的拓扑。如图1所示，电机控制器30位于电池10与电机20之间，电机控制器30包括逆变器31，逆变器31中的功率开关器件Q1
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Q6若使用的是第三代半导体开关器件，即SiC MOS开关管(MOSFET，Metal
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Oxide
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Semiconductor Field
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Effect Transistor，金属
‑
氧化物半导体场效应晶体管)，则常应用于800V平台车型。而若图1中的功率开关器件Q1
‑
Q6使用的是IGBT(Insulated
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Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极性晶体管)，则常应用于400V平台车型。
[0005]电机控制器的损耗与诸多因素有关，因此，如何能够减少电控系统损耗，提高电控系统效率成为亟待解决的一大问题。

技术实现思路

[0006]本申请实施例的目的在于提供一种电机控制器及其控制方法及电动汽车，能够减少电控系统损耗，提高电控系统效率。
[0007]本申请实施例的一个方面提供一种电机控制器，应用于电动汽车中，其连接在电池与电机之间。所述电机控制器包括逆变器电路、降压电路及旁路电路。所述逆变器电路连接在直流母线与所述电机之间，用于将直流电转换为交流电以用来驱动所述电机工作。所述降压电路位于所述逆变器电路的前级并连接在所述电池与所述直流母线之间，用于降低所述直流母线上的电压。所述旁路电路位于所述逆变器电路的前级并与所述降压电路并联，用于根据不同的工作模式旁路或使能所述降压电路。
[0008]本申请实施例的另一个方面还提供一种电动汽车。所述电动汽车包括如上所述的电机控制器、电池及电机，所述电机控制器连接在所述电池与所述电机之间。
[0009]本申请实施例的又一个方面还提供一种电机控制器的控制方法，应用于电动汽车，所述电机控制器连接在电池与电机之间。所述控制方法包括：当需要满足电机的第一输出需求时，控制所述电机控制器工作在第一工作模式以使得直流母线上具有第一直流母线电压；以及当需要满足所述电机的第二输出需求时，控制所述电机控制器工作在第二工作模式以使得所述直流母线上具有第二直流母线电压，其中，所述第一直流母线电压大于等于所述第二直流母线电压。
[0010]本申请实施例的电机控制器及其控制方法及电动汽车通过在原有的逆变器电路的前级增加一级降压电路和旁路电路，从而能够解决新能源汽车电池包电压由400V平台升高到800V等高压平台情况下，在电机输出中小扭矩和中小功率情况下电控系统损耗变高的问题。
[0011]本申请实施例的电机控制器及其控制方法及电动汽车能够减少电控系统损耗，提高电控系统效率。
附图说明
[0012]图1为现有的一种电机控制器的示意性电路图。
[0013]图2为本申请一个实施例的电机控制器的示意性电路图。
[0014]图3为本申请另一个实施例的电机控制器的示意性电路图。
[0015]图4为本申请又一个实施例的电机控制器的示意性电路图。
[0016]图5为本申请一个实施例的电机控制器的控制方法的流程图。
具体实施方式
[0017]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本申请相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。
[0018]在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0019]电机控制器的损耗与诸多因素有关，比如电路拓扑、器件类型、开关频率、直流母线电压等。在电路拓扑、器件类型和开关频率均已确定的情况下，能够进一步影响电机控制器及电机工作效率的最大因素为直流母线电压，因其会直接影响功率器件的占空比。
[0020]一般情况下，直流母线电压越高，功率器件的开关损耗会同步增加，即电机控制器的工作效率与直流母线电压有关。
[0021]在相同的电机控制器的输出电压需求下，不同的直流母线电压对应不同的开关占空比，直流母线电压越高，开关占空比越小。占空比越小，输出电压谐波含量越高，导致电机
的损耗也越高。直流母线电压高低可以直接影响电机的工作效率，即在相同的扭矩或功率输出情况下，不同的电机控制器输出电压波形(失真度)会得到不同的总效率。在某一输出需求下，决定不同系统效率的主要因素为电机控制器的直流母线电压。在电机控制器输入级与电池包之间没有升降压电路的情况下，直流母线电压可以认为等同于电池包电压，而电池包电压是随着电池包SOC(State Of Charge，荷电状态)状态不同而不同的。
[0022]随着电池包电压平台越来越多的从400V等级向800V等级发展，电池电压对电控系统(包含电机和电机控制器)工作效率的影响亦将愈加明显。
[0023]由IGBT或SiC MOS等开关器件工作原理可知，直流侧母线电压越高，其开关损耗越大，伴随着开关器件的开关损耗变大。
[0024]同理，由于直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机控制器，应用于电动汽车中，其连接在电池与电机之间，其特征在于：所述电机控制器包括：逆变器电路，连接在直流母线与所述电机之间，用于将直流电转换为交流电以用来驱动所述电机工作；降压电路，位于所述逆变器电路的前级并连接在所述电池与所述直流母线之间，用于降低所述直流母线上的电压；以及旁路电路，位于所述逆变器电路的前级并与所述降压电路并联，用于根据不同的工作模式旁路或使能所述降压电路。2.如权利要求1所述的电机控制器，其特征在于：所述电机控制器具有第一工作模式和第二工作模式，其中，在所述电机控制器处于所述第一工作模式时，所述旁路电路闭合，所述旁路电路将所述降压电路旁路；在所述电机控制器处于所述第二工作模式时，所述旁路电路断开，所述降压电路工作。3.如权利要求2所述的电机控制器，其特征在于：在所述电机控制器处于所述第一工作模式时，所述直流母线上具有第一直流母线电压；在所述电机控制器处于所述第二工作模式时，所述直流母线上具有第二直流母线电压，其中，所述第一直流母线电压大于等于所述第二直流母线电压。4.如权利要求1所述的电机控制器，其特征在于：所述逆变器电路包括第一电容及并联的三个工作桥臂，所述第一电容及所述三个工作桥臂均并联在所述直流母线的正极端及负极端之间。5.如权利要求4所述的电机控制器，其特征在于：所述三个工作桥臂中的每个工作桥臂均包括串联的两个功率开关管，所述三个工作桥臂的中点用于输出交流电并连接至所述电机。6.如权利要求4所述的电机控制器，其特征在于：所述降压电路包括主开关管、续流管、电感和第二电容，所述第二电容并联在所述电池的正极和负极之间，所述主开关管和所述续流管相互串联后并联在所述电池的正极和负极之间，所述电感连接在所述主开关管与所述续流管之间的连接点与所述直流母线的正极端之间。7.如权利要求6所述的电机控制器，其特征在于：所述主开关管包括SiC MOS开关管。8.如权利要求7所述的电机控制器，其特征在于：所述主开关管包括第一NMOS开关管，所述第一NMOS开关管的栅极用于连接第一驱动电路，所述第一NMOS开关管的漏极连接所述电池的正极，所述第一NMOS开关管的源极连接所述续流管。9.如权利要求6所述的电机控制器，其特征在于：所述续流管包括SiC MOS开关管。10.如权利要求9所述的电机控制器，其特征在于：所述续流管包括第二NMOS开关管，所述第二NMOS开关管的栅极用于连接第二驱动电路，所述第二NMOS开关管的漏极连接所述主开关管，所述第二NMOS开关管的源极连接所述电池的负极。11.如权利要求6所述的电机控制器，其特征在于：所述续流管包括续流二极管，所述续流二极管的正极连接所述电池的负极，所述续流二极管的负极连接所述主开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟小帆，林霄喆，于海生，郑富辉，张兴林，罗春李，
申请(专利权)人：无锡星驱动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：