CN109823234B - 一种驱动系统的控制方法、驱动系统及新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种驱动系统的控制方法、驱动系统及新能源汽车。该方法实时获取动力电池当前的温度值；温度值低于第一预设温度阈值时为其升温以恢复驱动系统驱动能力。电机控制器向电机施加周期性交变电压矢量，利用电压矢量调制动力电池的母线电流交变，此过程中驱动电池反复周期性地充放电使得电池温度升高。直到温度值达第二预设温度阈值，电池已升温至理想的工作温度，电机控制器停止施加电压矢量。对动力电池进行加热过程中电机三相绕组和三组桥臂均被使用。无需增加额外的外部加热设备，更经济地实现驱动系统驱动能力的恢复。在施加电压矢量的整个过程中，动力电池持续且均衡地升温，电池加热效率非常高，实现驱动能力的快速恢复。

Description

一种驱动系统的控制方法、驱动系统及新能源汽车

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，特别是涉及一种驱动系统的控制方法、驱动系统及新能源汽车。

背景技术

面对越来越严峻的环境问题和石油等能源短缺的问题，推广使用新能源汽车已经成为当前汽车行业的主要发展趋势。新能源汽车相比于燃油汽车，在节能减排方面具有显著的优势。

但是，新能源汽车在低温环境下，驱动系统中动力电池、电机和电机控制器等部件容易受到温度影响，导致驱动系统的驱动能力受到限制，无法快速提供充足的功率，从而影响汽车的正常使用。

目前存在一些技术方法，依靠加热设备从动力电池的外部为其供给热量，使电池快速升温，以保障驱动系统的驱动能力。然而，采用加热设备加热电池的方法带来额外的成本负担。

发明内容

基于上述问题，本申请提供了一种驱动系统的控制方法、驱动系统及新能源汽车，以使驱动系统的驱动能力尽快恢复，同时不会造成额外的成本负担。

本申请实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种驱动系统的控制方法，应用于新能源汽车驱动系统的电机控制器，所述方法包括：

实时获取新能源汽车驱动系统的动力电池当前的温度值；

当所述温度值低于第一预设温度阈值时，由所述动力电池向新能源汽车驱动系统的电机施加周期性交变电压矢量，利用所述电压矢量调制所述动力电池的母线电流交变，直到所述温度值达到第二预设温度阈值；所述电压矢量为正时，所述动力电池分时段地向所述电机释放电能和从所述电机吸收电能；所述电压矢量为负时，所述动力电池分时段地从所述电机吸收电能和向所述电机释放电能，以使所述电机不产生扭矩；在对所述动力电池进行加热的过程中，所述电机的三相绕组和三组桥臂均被使用；所述第二预设温度阈值大于或等于所述第一预设温度阈值。

可选地，通过动力电池加热回路对所述动力电池进行加热，所述动力电池加热回路连接于动力电池两极，并且包括：由第一绕组和对应的第一桥臂中的开关管之一构成的第一段电路，以及由第二绕组和对应的第二桥臂中的开关管之一与第三绕组和对应的第三桥臂中的开关管之一相并联而构成的第二段电路，所述第一段电路与第二段电路串联。

可选地，所述动力电池加热回路被控制而以下述周期性分步对动力电池进行加热：

第一分步：第一桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，第二和第三桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，电压矢量为正；

第二分步：第一桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，第二和第三桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，电压矢量为负；

第三分步：第一桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，第二和第三桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，电压矢量为负；

第四分步：第一桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，第二和第三桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，电压矢量为正。

可选地，所述方法还包括：

实时获取所述母线的电流值；

根据所述电流值调节所述电压矢量的幅值。

可选地，所述电压矢量为正时，所述动力电池分时段地向所述电机释放电能和从所述电机吸收电能，具体包括：

所述电压矢量为正且所述电流值为正时，所述动力电池向所述电机释放电能；所述电压矢量为正且所述电流值为负时，所述动力电池从所述电机吸收电能；

所述电压矢量为负时，所述动力电池分时段地从所述电机吸收电能和向所述电机释放电能，具体包括：

所述电压矢量为负且所述电流值为负时，所述动力电池从所述电机吸收电能；所述电压矢量为负且所述电流值为正时，所述动力电池向所述电机释放电能。

可选地，所述方法还包括：

确定所述电机的定子温度限值；

实时获取定子温度值；

根据所述定子温度限值和所述定子温度值，调节所述电压矢量的以下参数中至少一种：

频率、幅值或占空比。

可选地，所述电压矢量为方波波形。

可选地，所述方法还包括：

实时获取所述电机控制器的温度值；

根据所述电机控制器的温度值，调节所述电压矢量的以下参数中至少一种：

频率、幅值或占空比。

第二方面，本申请提供一种新能源汽车的驱动系统，包括：动力电池、第一温度传感器、电机以及电机控制器；

所述第一温度传感器，用于实时检测所述动力电池当前的温度值，并将所述温度值实时传输至所述电机控制器；

所述电机控制器，用于当所述温度值低于第一预设温度阈值时，控制所述动力电池向所述电机施加周期性交变电压矢量，利用所述电压矢量调制所述动力电池的母线电流交变，直到所述温度值达到第二预设温度阈值；所述第二预设温度阈值大于或等于所述第一预设温度阈值；

所述电压矢量为正时，所述动力电池分时段地向所述电机释放电能和从所述电机吸收电能；所述电压矢量为负时，所述动力电池分时段地从所述电机吸收电能和向所述电机释放电能，以使所述电机不产生扭矩；在对所述动力电池进行加热的过程中，所述电机的三相绕组和三组桥臂均被使用。

可选地，通过动力电池加热回路对所述动力电池进行加热，所述动力电池加热回路连接于动力电池两极，并且包括：由第一绕组和对应的第一桥臂中的开关管之一构成的第一段电路，以及由第二绕组和对应的第二桥臂中的开关管之一与第三绕组和对应的第三桥臂中的开关管之一相并联而构成的第二段电路，所述第一段电路与第二段电路串联。

可选地，所述电机控制器控制所述动力电池加热回路而以周期性切换的下述回路状态对动力电池进行加热：

第一回路状态：第一桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，第二和第三桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，电压矢量为正；

第二回路状态：第一桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，第二和第三桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，电压矢量为负；

第三回路状态：第一桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，第二和第三桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，电压矢量为负；

第四回路状态：第一桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，第二和第三桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，电压矢量为正。

可选地，驱动系统还包括：电流传感器；

所述电流传感器，用于实时检测所述母线的电流值，并将所述电流值实时传输至所述电机控制器；

所述电机控制器，还用于根据所述电流值调节所述电压矢量的幅值。

可选地，所述电压矢量为正且所述电流值为正时，所述动力电池向所述电机释放电能；

所述电压矢量为负且所述电流值为负时，所述动力电池从所述电机吸收电能；

所述电压矢量为负且所述电流值为正时，所述动力电池向所述电机释放电能；

所述电压矢量为正且所述电流值为负时，所述动力电池从所述电机吸收电能。

可选地，驱动系统还包括：

第二温度传感器，用于实时检测当前所述电机的定子温度值，并将所述定子温度值实时传输至所述电机控制器；

所述电机控制器，还用于确定所述电机的定子温度限值；实时获取所述定子温度值；根据所述定子温度限值和所述定子温度值，调节所述电压矢量的以下参数中至少一种：

频率、幅值或占空比。

可选地，驱动系统还包括：

第三温度传感器，用于实时检测当前所述电机控制器的温度值，并将所述电机控制器的温度值传输至所述电机控制器；

所述电机控制器，还用于根据所述电机控制器的温度值调节所述电压矢量的以下参数中至少一种：

频率、幅值或占空比。

第三方面，本申请提供一种新能源汽车，前述第二方面提供的驱动系统；

所述驱动系统，用于通过控制使动力电池实现温升。

相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供的驱动系统的控制方法，应用于新能源汽车驱动系统的电机控制器，该方法实时获取动力电池当前的温度值；当温度值低于第一预设温度阈值时，表示动力电池当前的温度过低，需要为其升温以恢复驱动系统的驱动能力。因此，电机控制器向电机施加周期性交变电压矢量，利用电压矢量调制动力电池的母线电流交变，在此过程中驱动电池反复周期性地充放电。由于低温状态下动力电池的内阻较大，因此充放电能够使动力电池的电芯生热，从而使得电池温度升高。直到温度值达到第二预设温度阈值，表明电池已经升温至理想的工作温度，此时电机控制器可以停止施加电压矢量。

在对动力电池进行加热的过程中，电机的三相绕组和三组桥臂均被使用。该方法无需增加额外的外部加热设备，依靠电池充放电实现电池的自发热，相比于现有技术，避免了添加加热设备的成本消耗，同时，无需引入其他的外围设备（例如额外的功率电子开关），也无需对电机进行结构的改造，从而在实现动力电池加热时避免了额外的成本负担。可见，该方法更为经济地实现驱动系统驱动能力的恢复。此外，电压矢量为正时，动力电池分时段地向电机释放电能和从电机吸收电能；电压矢量为负时，动力电池分时段地从电机吸收电能和向电机释放电能，可见，在施加电压矢量的整个过程中，动力电池持续且均衡地升温，电池加热效率非常高，实现驱动能力的快速恢复。并且，在通过上述电压矢量对动力电池进行加热的过程中，电机不产生扭矩，从而保护了驱动系统，降低车辆的安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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为本申请实施例提供的一种驱动系统的控制方法的流程图；

图2a为本申请实施例提供的一种电压矢量示意图；

图2b为本申请实施例提供的一种在图2a电压矢量下电机的三相电流示意图；

图2c为本申请实施例提供的一种在图2a电压矢量下动力电池的母线电流示意图；

图2d为本申请实施例提供的一种在图2a电压矢量下电机扭矩示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种驱动系统的控制方法的流程图；

图4a为本申请实施例提供的电压矢量为正且电池母线电流值为正时电池向电机释放电能的电路示意图；

图4b为本申请实施例提供的电压矢量为负且电池母线电流值为负时电池从电机吸收电能的电路示意图；

图4c为本申请实施例提供的电压矢量为负且电池母线电流值为正时电池向电机释放电能的电路示意图；

图4d为本申请实施例提供的电压矢量为正且电池母线电流值为负时电池从电机吸收电能的电路示意图；

图5为本申请实施例提供的一种动力电池电芯升温的示意图；

图6为本申请实施例提供的一种驱动系统的结构示意图。

具体实施方式

正如前文描述，目前新能源汽车的驱动系统存在低温条件下驱动能力低下的问题。但是，采用加热设备加热动力电池的方式又会带来额外的成本负担。

基于以上问题，发明人经过研究，提供了一种驱动系统的控制方法、驱动系统及新能源汽车。该方法由新能源汽车驱动系统中电机控制器具体执行。当动力电池温度过低时，由电机控制器向电机施加周期性交变电压矢量，并利用电压矢量调制动力电池的母线电流交变，在此过程中驱动电池反复周期性地充放电。充放电能够使动力电池的电芯生热，从而使得电池温度升高。当电池升温至理想的工作温度，此时电机控制器可以停止施加电压矢量。该方法无需增加额外的外部加热设备，依靠电池充放电实现电池的自发热，相比于现有技术，避免了添加加热设备的成本消耗，同时，无需引入其他的外围设备（例如额外的功率电子开关），也无需对电机进行结构的改造，从而在实现动力电池加热时避免了额外的成本负担。可见，本申请提供的技术方案更为经济地实现驱动系统驱动能力的恢复。此外，即便电压矢量为负时，动力电池也能分时段地从电机吸收电能和向电机释放电能，在施加电压矢量的整个过程中，动力电池持续且均衡地升温，电池加热效率非常高，实现驱动能力的快速恢复。并且，在通过上述电压矢量对动力电池进行加热的过程中，电机不产生扭矩，从而保护了驱动系统，降低车辆的安全隐患。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

参见图1，该图为本申请实施例提供的一种驱动系统的控制方法的流程图。

如图1所示，本实施例提供的驱动系统的控制方法，包括：

步骤101：实时获取动力电池当前的温度值。

首先对本方法的应用场景进行描述。本实施例提供的控制方法应用于新能源汽车驱动系统的电机控制器。驱动系统中，除电机控制器外，还包含其他部件，例如动力电池，电机等。动力电池中包含多个电芯单体。电机可以是三相电机。当然，驱动系统中还可能包含其他部件，此处对于驱动系统中包含的部件种类及数量不加以限定。

可以理解的是，动力电池的温度随环境温度变化，环境温度过低的情况下，动力电池因温度降低性能下跌。本实施例中，实时获取动力电池当前的温度值，主要目的是了解当前动力电池性能状况，以及驱动系统的驱动能力。

本步骤具有多种可能的实现方式。作为一示例，由电池管理系统对动力电池的温度进行实时检测，电机控制器具体通过电池管理系统获得动力电池的温度值。作为另一示例，电机控制器与一个独立的温度传感器交互，电机控制器通过该温度传感器获得动力电池的温度值。作为又一示例，电机控制器与整车控制器实时通信，整车控制器将从电池管理系统获得的电池温度值传递至电机控制器，从而电机控制器可以通过整车控制器获得动力电池当前的温度值。本实施例中对于步骤101的具体实现方式不加以限定。

可以理解的是，动力电池内部包含有多个电芯，对于每个电芯，均可分别进行温度采集。因此，本步骤所述的动力电池的温度值，可以是（1）所有电芯的平均温度值；（2）所有电芯中的最低温度值；或者（3）根据每个电芯的温度值计算出的整体动力电池包的温度值。

步骤102：当所述动力电池的温度值低于第一预设温度阈值时，向所述电机施加周期性交变电压矢量，利用所述电压矢量调制所述动力电池的母线电流交变，直到所述温度值达到第二预设温度阈值。

需要说明的是，本实施例提供的方法在实际应用之前首先设定第一预设温度阈值和第二预设温度阈值，其中第二预设温度阈值大于或等于第一预设温度阈值。本实施例中，利用第一预设温度阈值衡量是否需要对驱动系统的驱动能力进行恢复：动力电池温度值低于第一预设温度阈值，表明需要控制驱动系统恢复其驱动性能，满足行车需求；而动力电池温度值达到第二预设温度阈值，表明当前温度下动力电池性能较好，无需控制动力系统恢复其驱动能力，由动力电池正常工作即可满足行车需求。

作为一示例，第一预设温度阈值为-15℃；第二预设温度阈值为-5℃。作为另一示例，第一预设温度阈值和第二预设温度阈值均为-15℃。

当动力电池的温度低于第一预设温度阈值时，表明动力电池当前的温度过低，判断驱动系统当前驱动能力不佳，需要予以恢复。因此，执行本步骤，向电机施加周期性交变电压矢量。通过施加电压矢量，实现对电机直轴电流的控制，同时调制动力电池母线上的电流发生周期性交变。

周期性交变电压矢量可以具体为脉冲宽度调制PWM形式的方波波形或接近方波的波形。参见图2a，该图为本申请实施例提供的一种电压矢量示意图。如图2a所示，电压矢量周期性的正负向变换，正向时，电压幅值维持恒定或接近恒定，负向时，电压幅值维持恒定或接近恒定。可以理解的是，周期性交变电压矢量还可以为正弦波形等其他波形。本实施例中对于周期性交变电压矢量的具体波形不加以限定。在实际应用中，作为一种可能的实现方式，电压矢量正向幅值和负向幅值均是可调的。

为便于理解施加电压矢量以及调制动力电池的母线电流的过程，下面以方波波形的电压矢量为示例，结合图2a-2d对步骤102的具体实现进行描述。

参见图2a-2d，其中图2b为本申请实施例提供的一种在图2a电压矢量下电机的三相电流示意图；图2c为本申请实施例提供的一种在图2a电压矢量下动力电池的母线电流示意图；图2d为本实施例提供的一种在图2a电压矢量下电机扭矩示意图。

图2b中，电流lv和lw的值重合，电流lu=-lv/2=-lw/2。符合电机转子处于A相时的电流状态，UV两相重合。直轴电流约为450安培，该值为电机控制器以及电机的可承受范围之内。

通过图2a和图2c可知，在电压矢量为正时，动力电池母线电流存在由负向正的变化趋势；在电压矢量为负时，动力电池母线电流依然存在由负向正的变化趋势。可见，在整个电压矢量的变化周期内，都能够调制动力电池母线电流发生周期性交变。结合图2a和图2c可知，动力电池在此过程中持续反复地充电和放电，而动力电池在低温状态下内阻较大，充放电过程中电流经过电池，从而电池内部电芯自生热，电池温度上升，以助于驱动系统恢复驱动能力。

通过图2a和图2c可知，母线电流的频率为电压矢量频率的2倍，母线电流的周期为电压矢量周期的1/2。图2c中，频率为625Hz，母线电流有效值为125安培，反向尖峰处电流值为-400安培。

图2d中，纵向表示扭矩，扭矩单位为10-3，扭矩最大为1×10-3，可知扭矩极小，可近似为0。通过图2d可知，在执行步骤102控制恢复驱动系统的驱动能力过程中，电机对外没有扭矩输出，从而保障了车辆和乘客的安全。

可以理解的是，本实施例中，最终目的不是将电池无限升温，动力电池在温度过低的情况下性能较差，而当通过升温温度逐渐恢复至第二预设温度阈值后，表明动力电池能够按照其正常性能工作，此时无需再控制驱动系统恢复，即电机控制器无需再继续向电机施加电压矢量。如此，通过设置大于或等于第一预设温度阈值的第二预设温度阈值，设置了滞环区间：动力电池温度值低于第一预设温度阈值（例如-15℃），启动驱动性能恢复工况；动力电池温度值达到第二预设温度阈值（例如-5℃），关闭驱动性能恢复功能。可以理解的是，第一预设温度阈值与第二预设温度阈值均可按照实际的应用需求进行设置，因此对于第一预设温度阈值和第二预设温度阈值的具体数值不加以限定。

可以理解的是，由于本实施例方法中，电机控制器持续实时获取动力电池的温度，因此，即便驱动系统性能恢复，一旦动力电池温度值再次跌至第一预设温度阈值之下，还会再次启动驱动性能恢复模式，即执行步骤102通过施加周期性交变电压矢量控制驱动系统恢复其驱动性能。以上即为本申请实施例提供的驱动系统的控制方法，该方法实时获取动力电池当前的温度值；当温度值低于第一预设温度阈值时，表示动力电池当前的温度过低，需要为其升温以恢复驱动系统的驱动能力。因此，电机控制器向电机施加周期性交变电压矢量，利用电压矢量调制动力电池的母线电流交变，在此过程中驱动电池反复周期性地充放电。由于低温状态下动力电池的内阻较大，因此充放电能够使动力电池的电芯生热，从而使得电池温度升高。直到温度值达到第二预设温度阈值，表明电池已经升温至理想的工作温度，此时电机控制器可以停止施加电压矢量。

在对动力电池进行加热的过程中，电机的三相绕组和三组桥臂均被使用。该方法无需增加额外的外部加热设备，依靠电池充放电实现电池的自发热，相比于现有技术，避免了添加加热设备的成本消耗，同时，无需引入其他的外围设备（例如额外的功率电子开关），也无需对电机进行结构的改造，从而在实现动力电池加热时避免了额外的成本负担。可见，该方法更为经济地实现驱动系统驱动能力的恢复。此外，电压矢量为正时，动力电池分时段地向电机释放电能和从电机吸收电能；电压矢量为负时，动力电池分时段地从电机吸收电能和向电机释放电能，可见，在施加电压矢量的整个过程中，动力电池持续且均衡地升温，电池加热效率非常高，实现驱动能力的快速恢复。并且，在通过上述电压矢量对动力电池进行加热的过程中，电机不产生扭矩，从而保护了驱动系统，降低车辆的安全隐患。

在前述实施例基础上，本申请还提供另一种驱动系统的控制方法。下面结合实施例和附图对该方法的具体实现进行描述和说明。

第二实施例

参见图3，该图为本申请实施例提供的另一种驱动系统的控制方法的流程图。

如图3所示，本实施例提供的驱动系统的控制方法，包括：

步骤301：实时获取动力电池当前的温度值。

本实施例中，步骤301的实现方式及目的分别与前述实施例中步骤101的实现方式及目的相同，步骤301的相关描述可参见前述实施例，此处不再赘述。

步骤302：当所述温度值低于第一预设温度阈值时，向所述电机施加周期性交变电压矢量，利用所述电压矢量调制所述动力电池的母线电流交变。

需要说明的是，在实际应用中，初次施加的电压矢量为预先设定的电压矢量。例如，预先设定电压矢量的幅值为120V。施加电压矢量后，动力电池的母线电流发生周期性交变，此时可以根据母线的电流值调节所施加的电压矢量的幅值。也就是说，本实施例中，电压矢量并非依照最初设定的电压矢量一成不变，而是随着母线的电流值进行调整。下面结合步骤303-305对此过程进行详细描述。

步骤303：实时获取所述母线的电流值。

在实际应用中，可以采用多种实现方式获得动力电池母线上的电流值。作为一示例，由电池管理系统对动力电池母线的电流进行实时检测，电机控制器具体通过电池管理系统获得动力电池母线的电流值。作为另一示例，电机控制器与一个独立的电流传感器交互，电机控制器通过该电流传感器获得动力电池母线的电流值。作为又一示例，电机控制器与整车控制器实时通信，整车控制器将从电池管理系统获得的动力电池母线电流值传递至电机控制器，从而电机控制器可以通过整车控制器实时获得动力电池的母线电流值。本实施例中对于步骤303的具体实现方式不加以限定。

需要说明的是，本实施例中获取的电流值具体可以是电流有效值或电流幅值。

步骤304：根据所述电流值调节所述电压矢量的幅值。

作为本步骤的一种示例性实现方式，可以预先设置一个电流限值，将步骤301获得的电流有效值与电流限值进行比较，如果电流有效值未达到电流限值，则表示当前的电压矢量幅值需要向上调整以增大动力电池母线端的电流有效值。故本步骤在此情况下，电机控制器向上调节施加于电机的电压矢量的幅值。例如，将最初电压矢量幅值从120V上调至125V。而如果步骤301获得的电流有效值达到电流限值，则表示当前的电压矢量幅值满足需求，无需再对电压矢量的幅值进行调整。

可以理解的是，在实际应用中，还可为避免动力电池发热过快，限制电压矢量的幅值。例如，当检测到动力电池母线端电流有效值过大时，降低电压矢量的幅值。

通过调节电压矢量的幅值，使获取到的动力电池的母线电流有效值维持在电流限值后，可以继续采用该幅值的电压矢量，不再对电压矢量的幅值进行调节。

步骤305：利用幅值调节后的电压矢量调制所述动力电池的母线电流交变，直到动力电池当前的温度值达到所述第二预设温度阈值。

为便于理解，下面结合图4a-4d对电压矢量为正以及为负情况下动力电池的充放电状况分别进行描述。

本实施例中，图4a为电压矢量为正且电池母线电流值为正时电池向电机释放电能的电路示意图；图4b为电压矢量为负且电池母线电流值为负时电池从电机吸收电能的电路示意图；图4c为电压矢量为负且电池母线电流值为正时电池向电机释放电能的电路示意图；图4d为电压矢量为正且电池母线电流值为负时电池从电机吸收电能的电路示意图。图中示出了驱动系统的动力电池和电机，其中电机具有三相绕组，每相绕组分别通过相应的开关桥臂连接着动力电池的电池母线。每个开关桥臂分别包括一对开关管，例如绝缘栅双极型晶体管IGBT或金属氧化物半导体效应晶体管mosfet，和一对二极管。本申请的驱动系统通过动力电池加热回路实现对动力电池的加热。动力电池加热回路通过电池母线连接于动力电池两极。动力电池加热回路包括：由第一绕组和对应的第一桥臂的开关管之一构成的第一段电路，以及由第二绕组和对应的第二桥臂的开关管之一与第三绕组和对应的第三桥臂的开关管之一相并联而构成的第二段电路，所述第一段电路与第二段电路串联。可以看到，动力电池加热回路由原有的电机驱动电路和元件构成，不需添加任何额外的元件和线路。

图4a-4d中，箭头方向均表示电流流向，每幅电路示意图中设置6个绝缘栅双极型晶体管IGBT或6个金属氧化物半导体效应晶体管mosfet。

图4a中，第一桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，第二和第三桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通。电压矢量为正，电池母线电流值为正时。动力电池的电流正向流出，经第一桥臂的第一开关管流入第一绕组，然后流经第二和第三绕组，再经第二和第三桥臂的第二开关管导通流会动力电池，由此向电机的三相绕组充能，三相电流经过三个开关状态的开关管流向电机的内部，在所述电机内部建立直轴电流（为正），直轴电流在所述电机的三相电感中存储能量。

图4b中，电压矢量为负，可将电机视为一个感性负载，直轴电流无法突变故仍然保持为正。第一桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，第二和第三桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开。三相电流通过三个开关桥臂的二极管进行蓄流，从电机一侧流向所述动力电池内部，电池母线电流值为负，此时电池吸收图4a过程中存储的三相绕组的能量。本图4b的过程中，直轴电流逐渐减小，释放电感中的能量，可视为动力电池回收能量。

图4c中，直轴电流由正转为负，此时电压矢量仍然为负，三相电流反向，第一桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，第二和第三桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开。通过三个开关管流向电机，三相绕组中的电流由0开始负向增大，增大的电流开始在电感中存储能量。此过程中，电池端母线电流为正，从电池中释放能量流向电机。可视为动力电池向电机充能。

图4d中，电压矢量为正，直轴电流为负，第一桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，第二和第三桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通。电机三相电流通过三个二极管进行蓄流，三相电流由负逐渐向0减小，释放三相电感中的能量。此时动力电池母线电流也为负。可视为电池从电机吸收的能量。

通过图4a-图4d可以看出，在对动力电池进行加热的过程中，电机的三相绕组和三组桥臂均被使用。加热过程无需引入其他的外围设备，从而避免了额外的成本负担。

可以理解的是，在实际应用中，为保障电气设备的正常使用和安全使用，电气设备生产出厂时一般标识有其温度限值。超出该温度限值时，判断电气设备易损坏或工作不正常。为避免本实施例对动力电池的母线电流进行调制的同时，电机端温度过高，可选地，在本实施例中还可执行以下步骤：

S1：确定所述电机的定子温度限值。

S2：实时获取定子温度值。

S3：根据所述定子温度限值和所述定子温度值，调节所述电压矢量的以下参数中至少一种：

频率、幅值或占空比。

可以理解的是，电压矢量的频率、幅值和占空比均可在电机定子从不同程度上带来温度变化。例如，电压矢量的频率过高或幅值过高，电机定子的温度也会相应较快地升温。因此，当定子当前的温度值达到温度限值，即可调节电压矢量的参数，避免定子温度持续升高，影响电机的正常工作使用。

另外，为避免本实施例对动力电池的母线电流进行调制的同时，电机控制器温度过高影响电机控制器的正常工作，可选地，在本实施例中还可执行以下步骤：

实时获取所述电机控制器的温度值；

根据所述电机控制器的温度值，调节所述电压矢量的以下参数中至少一种：

频率、幅值或占空比。

可以理解的是，电压矢量的频率、幅值和占空比均可在电机控制器一端从不同程度上带来温度变化。例如，电压矢量的频率过高或幅值过高，电机控制器的温度也会相应较快地升温。因此，当电机控制器超过某一温度限值时，例如超过30℃时，即可调节电压矢量的参数，避免电机控制器持续升温，影响电机控制器的正常工作使用。

同时，通过调节电压矢量的上述参数，能够在动力电池母线端实现频率、幅值或占空比可控的交流电流波形。达到动力电池加热的目的，从而实现整个驱动系统在低温环境下驱动能力的恢复。

参见图5，该图为本申请实施例提供的一种动力电池电芯升温的示意图。在8℃环境温度下进行实车测试，如图5所示，对于动力电池的同一单体电芯能够为其加热提高4℃和5℃。升温过程仅需10分钟左右，效果显著。通过多次测试发现，温度越低，电池升温效果越显著。

基于前述实施例提供的驱动系统的控制方法，相应地，本申请还提供一种驱动系统。下面结合附图和实施例对该系统的具体实现进行描述。

第三实施例

参见图6，该图为本申请实施例提供的一种驱动系统的结构示意图。

如图6所示，本实施例提供的驱动系统，包括：

动力电池601、第一温度传感器602、电机603以及电机控制器604；

其中，所述第一温度传感器602，用于实时检测所述动力电池601当前的温度值，并将所述温度值实时传输至所述电机控制器604；

所述电机控制器604，用于当所述温度值低于第一预设温度阈值时，向所述电机603施加周期性交变电压矢量，利用所述电压矢量调制所述动力电池601的母线电流交变，直到所述温度值达到所述第一预设温度阈值；

所述电压矢量为正时，所述动力电池601分时段地向所述电机603释放电能和从所述电机603吸收电能；所述电压矢量为负时，所述动力电池601分时段地从所述电机603吸收电能和向所述电机603释放电能。

以上即为本申请实施例提供的驱动系统，该系统电机控制器实时获取动力电池当前的温度值；当温度值低于第一预设温度阈值时，表示动力电池当前的温度过低，需要为其升温以恢复驱动系统的驱动能力。因此，电机控制器向电机施加周期性交变电压矢量，利用电压矢量调制动力电池的母线电流交变，在此过程中驱动电池反复周期性地充放电。由于低温状态下动力电池的内阻较大，因此充放电能够使动力电池的电芯生热，从而使得动力电池温度升高。直到温度值达到第二预设温度阈值，表明电池已经升温至理想的工作温度，此时电机控制器可以停止施加电压矢量。

在对动力电池进行加热的过程中，电机的三相绕组和三组桥臂均被使用。该系统无需增加额外的外部加热设备，依靠电池充放电实现电池的自发热，相比于现有技术，避免了添加加热设备的成本消耗，同时，无需引入其他的外围设备（例如额外的功率电子开关），也无需对电机进行结构的改造，从而在实现动力电池加热时避免了额外的成本负担。可见，该系统更为经济地实现驱动系统驱动能力的恢复。此外，电压矢量为正时，动力电池分时段地向电机释放电能和从电机吸收电能；电压矢量为负时，动力电池分时段地从电机吸收电能和向电机释放电能，可见，在施加电压矢量的整个过程中，动力电池持续且均衡地升温，电池加热效率非常高，实现驱动能力的快速恢复。并且，在通过上述电压矢量对动力电池进行加热的过程中，电机不产生扭矩，从而保护了驱动系统，降低车辆的安全隐患。

施加电压矢量后，动力电池的母线电流发生周期性交变，此时可以根据母线的电流值调节所施加的电压矢量的幅值。也就是说，本实施例中，电压矢量并非依照最初设定的电压矢量一成不变，而是随着母线的电流值进行调整。

可选地，本实施例提供的驱动系统还可以包括：电流传感器；

所述电流传感器，用于实时检测所述母线的电流值，并将所述电流值实时传输至所述电机控制器；

所述电机控制器，还用于根据所述电流值调节所述电压矢量的幅值。

可选地，驱动系统中，所述电压矢量为正且所述电流值为正时，所述动力电池向所述电机释放电能；所述电压矢量为负且所述电流值为负时，所述动力电池从所述电机吸收电能；所述电压矢量为负且所述电流值为正时，所述动力电池向所述电机释放电能；所述电压矢量为正且所述电流值为负时，所述动力电池从所述电机吸收电能。

可以理解的是，在实际应用中，为保障电气设备的正常使用和安全使用，电气设备生产出厂时一般标识有其温度限值。超出该温度限值时，判断电气设备易损坏或工作不正常。为避免本实施例对动力电池的母线电流进行调制的同时，电机端温度过高，可选地，驱动系统还可以包括：

第二温度传感器，用于实时检测当前所述电机的定子温度值，并将所述定子温度值实时传输至所述电机控制器；

所述电机控制器，还用于确定所述电机的定子温度限值；实时获取所述定子温度值；根据所述定子温度限值和所述定子温度值，调节所述电压矢量的以下参数中至少一种：

频率、幅值或占空比。

另外，为避免本实施例对动力电池的母线电流进行调制的同时，电机控制器温度过高影响电机控制器的正常工作，可选地，驱动系统还可进一步包括：

第三温度传感器，用于实时检测当前所述电机控制器的温度值，并将所述电机控制器的温度值传输至所述电机控制器；

所述电机控制器，还用于根据所述电机控制器的温度值调节所述电压矢量的以下参数中至少一种：

频率、幅值或占空比。

可以理解的是，本实施例中，第一、第二和第三温度传感器可以为三个分离的温度传感器，还可以是集成于同一温度检测设备的不同模块。本实施例中，对于各个温度传感器的存在形式不加以限定。

基于前述实施例提供的驱动系统，相应地，本申请还提供一种新能源汽车，该新能源汽车具备前述实施例提供的驱动系统。从而，该新能源汽车即便在低温条件下，驱动性能也能有所保障，在低温条件下也能够获得驱动系统提供的充足功率。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备及系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中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，作为单元提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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本申请的一种具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种驱动系统的控制方法，其特征在于，应用于新能源汽车驱动系统的电机控制器，所述方法包括：

实时获取新能源汽车驱动系统的动力电池当前的温度值；实时获取所述动力电池的母线的电流值；当所述温度值低于第一预设温度阈值时，由所述动力电池向新能源汽车驱动系统的电机施加周期性交变电压矢量，根据所述电流值调节所述电压矢量的幅值；利用所述电压矢量调制所述动力电池的母线电流交变，直到所述温度值达到第二预设温度阈值；

所述电压矢量为正时，所述动力电池分时段地向所述电机释放电能和从所述电机吸收电能；所述电压矢量为负时，所述动力电池分时段地从所述电机吸收电能和向所述电机释放电能，以使所述电机不产生扭矩；在对所述动力电池进行加热的过程中，所述电机的三相绕组和三组桥臂均被使用；所述第二预设温度阈值大于或等于所述第一预设温度阈值；

通过动力电池加热回路对所述动力电池进行加热，所述动力电池加热回路连接于动力电池两极，并且包括：由第一绕组和对应的第一桥臂中的开关管之一构成的第一段电路，以及由第二绕组和对应的第二桥臂中的开关管之一与第三绕组和对应的第三桥臂中的开关管之一相并联而构成的第二段电路，所述第一段电路与第二段电路串联；

所述动力电池加热回路被控制而以下述周期性分步对动力电池进行加热：

第一分步：第一桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，第二和第三桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，电压矢量为正；

第二分步：第一桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，第二和第三桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，电压矢量为负；

第三分步：第一桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，第二和第三桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，电压矢量为负；

第四分步：第一桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，第二和第三桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，电压矢量为正；

所述电压矢量为正时，所述动力电池分时段地向所述电机释放电能和从所述电机吸收电能，具体包括：

所述电压矢量为正且所述电流值为正时，所述动力电池向所述电机释放电能；所述电压矢量为正且所述电流值为负时，所述动力电池从所述电机吸收电能；

所述电压矢量为负时，所述动力电池分时段地从所述电机吸收电能和向所述电机释放电能，具体包括：

所述电压矢量为负且所述电流值为负时，所述动力电池从所述电机吸收电能；所述电压矢量为负且所述电流值为正时，所述动力电池向所述电机释放电能。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

确定所述电机的定子温度限值；

实时获取定子温度值；

根据所述定子温度限值和所述定子温度值，调节所述电压矢量的以下参数中至少一种：

频率、幅值或占空比。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述电压矢量为方波波形。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

实时获取所述电机控制器的温度值；

根据所述电机控制器的温度值，调节所述电压矢量的以下参数中至少一种：

频率、幅值或占空比。

5.一种新能源汽车的驱动系统，其特征在于，包括：动力电池、第一温度传感器、电机、电流传感器以及电机控制器；

所述第一温度传感器，用于实时检测所述动力电池当前的温度值，并将所述温度值实时传输至所述电机控制器；

所述电流传感器，用于实时检测所述动力电池的母线的电流值，并将所述电流值实时传输至所述电机控制器；所述电机控制器，用于当所述温度值低于第一预设温度阈值时，控制所述动力电池向所述电机施加周期性交变电压矢量，根据所述电流值调节所述电压矢量的幅值，利用所述电压矢量调制所述动力电池的母线电流交变，直到所述温度值达到第二预设温度阈值；所述第二预设温度阈值大于或等于所述第一预设温度阈值；

所述电压矢量为正时，所述动力电池分时段地向所述电机释放电能和从所述电机吸收电能；所述电压矢量为负时，所述动力电池分时段地从所述电机吸收电能和向所述电机释放电能，以使所述电机不产生扭矩；在对所述动力电池进行加热的过程中，所述电机的三相绕组和三组桥臂均被使用；

通过动力电池加热回路对所述动力电池进行加热，所述动力电池加热回路连接于动力电池两极，并且包括：由第一绕组和对应的第一桥臂中的开关管之一构成的第一段电路，以及由第二绕组和对应的第二桥臂中的开关管之一与第三绕组和对应的第三桥臂中的开关管之一相并联而构成的第二段电路，所述第一段电路与第二段电路串联；

所述电机控制器控制所述动力电池加热回路而以周期性切换的下述回路状态对动力电池进行加热：

第一回路状态：第一桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，第二和第三桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，电压矢量为正；

第二回路状态：第一桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，第二和第三桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，电压矢量为负；

第三回路状态：第一桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，第二和第三桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，电压矢量为负；

第四回路状态：第一桥臂的第一开关管导通、第二开关管断开，第二和第三桥臂的第一开关管断开、第二开关管导通，电压矢量为正；

所述电压矢量为正且所述电流值为正时，所述动力电池向所述电机释放电能；

所述电压矢量为负且所述电流值为负时，所述动力电池从所述电机吸收电能；

所述电压矢量为负且所述电流值为正时，所述动力电池向所述电机释放电能；

所述电压矢量为正且所述电流值为负时，所述动力电池从所述电机吸收电能。

6.根据权利要求5所述的驱动系统，其特征在于，还包括：

第二温度传感器，用于实时检测当前所述电机的定子温度值，并将所述定子温度值实时传输至所述电机控制器；

所述电机控制器，还用于确定所述电机的定子温度限值；实时获取所述定子温度值；根据所述定子温度限值和所述定子温度值，调节所述电压矢量的以下参数中至少一种：

频率、幅值或占空比。

7.根据权利要求5所述的驱动系统，其特征在于，还包括：

第三温度传感器，用于实时检测当前所述电机控制器的温度值，并将所述电机控制器的温度值传输至所述电机控制器；

所述电机控制器，还用于根据所述电机控制器的温度值调节所述电压矢量的以下参数中至少一种：

频率、幅值或占空比。

8.一种新能源汽车，其特征在于，包括权利要求5-7任一项所述的驱动系统；

所述驱动系统用于通过控制使动力电池实现温升。