CN111030550B - 一种电机驱动器及动力系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电机的混合功率器件驱动器及动力系统，应用于电动汽车技术领域。该驱动器的第一驱动电路中功率器件的种类与第二驱动电路中功率器件的种类不同；第一驱动电路中功率器件的损耗大于第二驱动电路中功率器件的损耗，第一驱动电路中功率器件的耐流能力大于第二驱动电路中功率器件的耐流能力。第一驱动电路将直流电逆变为交流电提供给电机的第一部分绕组；第二驱动电路将直流电逆变为交流电提供给电机的第二部分绕组。控制单元确定电机的负载小于预设负载时控制第一驱动电路停止工作，控制第二驱动电路工作；当确定电机的负载大于或等于预设负载时控制第一驱动电路和第二驱动电路均工作。利用该电机驱动器能够提升电机驱动器的效率。

Description

一种电机驱动器及动力系统
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电机驱动器及动力系统。
背景技术
随着现代社会能源短缺和环境污染问题的加剧，电动汽车受到了各界的广泛关注。电动汽车以车载的动力电池组为能源来驱动电机，电机带动车轮旋转，进行驱动车辆行驶。
电动汽车中的电机驱动器(Motor Control Unit，MCU)一般采用IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)三相半桥驱动电路来驱动电机。由于电机为交流电机，电机驱动器的作用是将动力电池组输出的直流电逆变为交流电提供给电机。
但是，由于电机驱动器使用的IGBT器件的损耗较大，因此，致使车辆行驶中电机驱动器自身的能量损失较多。而电动汽车的动力电池组的电量有限，IGBT器件消耗过多的能量会降低电机驱动器的效率，影响电动汽车的续航能力。
申请内容
为了解决以上技术问题，本申请提供一种电机驱动器及动力系统，能够提升电机驱动器的效率。
第一方面，本申请提供了一种电机驱动器，该电机驱动器包括控制单元和至少两个驱动电路：第一驱动电路和第二驱动电路。其中，第一驱动电路中功率器件的种类与第二驱动电路中功率器件的种类不同；第一驱动电路中功率器件的损耗大于第二驱动电路中功率器件的损耗，第一驱动电路中功率器件的耐流能力大于第二驱动电路中功率器件的耐流能力。第一驱动电路将对应的直流电源输出的直流电逆变为交流电提供给电机的第一部分绕组。第二驱动电路用于将对应的直流电源输出的直流电逆变为交流电提供给电机的第二部分绕组。其中，耐流能力表征功率器件正常工作时能够承受的最大电流的能力，即功率器件耐流能力越大，功率器件正常工作时能够承受的最大电流越大。
控制单元当确定电机的负载小于预设负载(即轻载)时，控制第一驱动电路停止工作，控制第二驱动电路工作，由于第二驱动电路的损耗较低，应用于电机轻载时可以降低电机驱动器产生的损耗，进而提升电机驱动器的效率。控制单元当确定电机的负载大于或等于预设负载(即重载)时，控制第一驱动电路和第二驱动电路均工作，增大为电机提供的电流，以确保电机重载时能够正常工作。
因此该电机的驱动器既可以利用第一驱动电路较高的耐流能力，又可以利用第二驱动电路较低的损耗，即综合了第一驱动电路和第二驱动电路各自的优点，既可以提高工作效率又保证在大电流时工作的安全性。当应用于电动汽车领域时，电机可以为电动汽车上的电机，此时电机轻载的场景可以对应于轻踩油门踏板、车速较低等情况，而电机重载的场景可以对应于重踩油门踏板、车速较快等情况。由于电动汽车的动力电池组容量有限，因此提升电机驱动器的工作效率还能够提升电动汽车的续航能力。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，第一驱动电路的功率器件为绝缘栅双极型晶体管IGBT，第二驱动电路的功率器件为宽禁带半导体器件。
由于IGBT器件的耐流能力较高，可以通过较大的电流，因此需要使用的IGBT 器件的数量较少，能够减少成本。而宽禁带半导体器件的损耗较低，因此应用于电机轻载的场景下能够提升电机驱动器的效率，多个宽禁带半导体器件在使用时可以并联连接，以使每个宽禁带半导体器件对整体的电流进行分流。
结合第一方面及以上任意一种实现方式，在第二种可能的实现方式中，宽禁带半导体器件可以为碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管SiC-MOSFET和氮化镓晶体管 GaN中的任意一种。
结合第一方面及以上任意一种实现方式，在第三种可能的实现方式中，电机包括六相绕组，第一驱动电路为IGBT三相半桥驱动电路，第二驱动电路为SiC-MOSFET 三相半桥驱动电路。IGBT三相半桥驱动电路用于驱动电机中的三相绕组，SiC-MOSFET 三相半桥驱动电路用于驱动电机中的另外三相绕组。
电机轻载时，由于SiC-MOSFET器件的损耗较小，因此SiC-MOSFET三相半桥驱动电路单独工作能够降低电机驱动器的损耗，提升电机驱动器的效率。由于IGBT器件的耐流能力较高，可以通过较大电流，因此每个半桥臂仅用一个IGBT器件即可，并且在电机重载时，能够使第二驱动电路整体不需流过很大的电流，因此可以减少并联的 SiC-MOSFET器件数量，一方面节省了器件成本，另一方面减少了控制单元控制的 SiC-MOSFET器件数量，提升了控制的可靠性。
结合第一方面及以上任意一种实现方式，在第四种可能的实现方式中，电机包括六相绕组，第一驱动电路为IGBT三相半桥驱动电路，第二驱动电路为GaN三相半桥驱动电路，IGBT三相半桥驱动电路用于驱动电机中的三相绕组，GaN三相半桥驱动电路用于驱动电机中的另外三相绕组。
电机轻载时，由于GaN器件的损耗较小，因此GaN三相半桥驱动电路单独工作能够降低电机驱动器的损耗，提升电机驱动器的效率。由于IGBT器件的耐流能力较高，可以通过较大电流，每个半桥臂仅用一个IGBT器件即可，并且在电机重载时，能够使第二驱动电路整体不需流过很大的电流，因此可以减少并联的GaN器件数量，一方面节省了器件成本，另一方面减少了控制单元控制的GaN器件数量，提升了控制的可靠性。
结合第一方面及以上任意一种实现方式，在第五种可能的实现方式中，控制单元向第一驱动电路的功率器件发送第一组驱动信号，向第二驱动电路的功率器件发送第二组驱动信号。第一组驱动信号的相位和第二组驱动信号的相位相差的角度范围为 0-180度。即控制电路对两个驱动电路进行交错发波。
控制单元通过交错发波，能够减少电机驱动器使用的滤波电容的纹波电流，因此减少了滤波电容的容量需求，降低了器件成本，还能使得电机的转矩脉动更加平滑。
结合第一方面及以上任意一种实现方式，在第六种可能的实现方式中，第一组驱动信号的相位和第二组驱动信号的相位相差90度，此时对电容纹波的降低效果最佳，即提供电机绕组的电流上的纹波最小。
结合第一方面及以上任意一种实现方式，在第七种可能的实现方式中，电机包括九相绕组，第一驱动电路的数目为两个，第二驱动电路的数目为一个。两个第一驱动电路用于驱动电机中的六相绕组，一个第二驱动电路驱动电机中的其余三相绕组。
结合第一方面及以上任意一种实现方式，在第八种可能的实现方式中，电机驱动器还包括至少一个第三驱动电路。第一驱动电路中功率器件的种类、第二驱动电路中功率器件的种类和第三驱动电路中功率器件的种类均不同。
结合第一方面及以上任意一种实现方式，在第九种可能的实现方式中，电机包括九相绕组，第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路的数目均为一个，第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路分别用于驱动电机中不同的三相绕组。
以上第七至第九种可能的实现方式通过增加电机的相数以及驱动电路的个数，不仅使得电机和电机驱动器具备了容错能力，还能够使电机和电机驱动器适应不同的负载情况。此外，当电机相数确定时，通过调整每个驱动电路中使用的功率器件的种类，还能够实现电机效率、电机稳定性以及器件成本之间的最优(或较优)平衡。
结合第一方面及以上任意一种实现方式，在第十种可能的实现方式中，电机驱动器还包括：滤波电容。滤波电容的两端连接在第一驱动电路的输入端和第二驱动电路的输入端。滤波电容可以用来滤除信号中的噪声。
结合第一方面及以上任意一种实现方式，在第十一种可能的实现方式中，电机驱动器还包括：第一滤波电容和第二滤波电容。第一滤波电容的两端连接在第一驱动电路的输入端，第二滤波电容的两端连接在第二驱动电路的输入端，第一滤波电容和第二滤波电容对应不同的直流电源。
当第一驱动电路和第二驱动电路对应不同的直流电源时，第一滤波电容和第二滤波电容也对应不同的直流电源，在重载时通过两个驱动电路的电流大小不同，因此可以灵活根据对应的直流电源的输出能力分别确定对应的滤波电容容值，可以进一步降低滤波电容上的电流纹波。
结合第一方面及以上任意一种实现方式，在第十二种可能的实现方式中，以上任意一种可能的实现方式提供的电机驱动器可以应用于电动汽车，直流电源为电动汽车的动力电池组，电动汽车的整车控制器向驱动器的控制单元发送电机的负载。
第二方面，本申请还提供了一种动力系统，该动力系统包括电机和以上任意实现方式提供的电机驱动器。其中，电机驱动器用于驱动电机的绕组。电机用于为负载提供动力，电机的绕组数目至少为3的N倍，N为大于或等于2的整数。
由于该动力系统中包括以上介绍的电机驱动器，因此能够在电机轻载时降低驱动器产生的损耗，提高驱动器的效率，在电机重载时利用第一驱动电路较高的耐流能力，又可以利用第二驱动电路较低的损耗，综合了第一驱动电路和第二驱动电路各自的优点，既可以提高工作效率又保证在大电流时的安全。
当该动力系统应用于电动汽车时，能够提升电机驱动器的效率，进而提高电动汽车的车载电池(动力电池组)的续航能力。此外，由于动力系统包括了至少两个驱动电路，当其中一个驱动电路故障时，另一个驱动电路可以继续正常工作，因此还能够增加电力系统的容错能力。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，电机的绕组为以下任意一种：六相绕组、九相绕组、十二相绕组或十五相绕组。
通过增加电机的相数以及驱动电路的个数，不仅使得电机和电机驱动器具备了容错能力，还能够使电机和电机驱动器适应不同的负载情况。
本申请至少具有以下优点：
该电机驱动器包括至少两个驱动电路：第一驱动电路和第二驱动电路。其中第一驱动电路中功率器件的种类与第二驱动电路中功率器件的种类不同，第一驱动电路中功率器件的损耗大于第二驱动电路中功率器件的损耗，第一驱动电路中功率器件的耐流能力大于第二驱动电路中功率器件的耐流能力。该电机驱动器的控制单元在确定电机的负载小于预设负载(即轻载)时，控制第一驱动电路停止工作，控制第二驱动电路工作，由于第二驱动电路的导通损耗较小，因此在轻载时只让第二驱动电路工作，可以降低驱动器自身产生的损耗，提高电机驱动器的能量转化效率。控制单元在确定电机的负载大于或等于预设负载(即重载)时，控制第一驱动电路和第二驱动电路均工作，可以利用第一驱动电路较高的耐流能力，又可以利用第二驱动电路较低的损耗，即综合了第一驱动电路和第二驱动电路各自的优点，既可以提高工作效率又保证在大电流时工作的安全性。
综上所述，利用本申请实施例提供的电机驱动器，当应用于电动汽车领域时，即电机为电动汽车上的电机，可以提升电机驱动器的工作效率，进而提高电动汽车的续航能力。
附图说明
图1为采用IGBT三相半桥驱动电路时的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种电机驱动器的示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种电机驱动器的示意图；
图4为本申请实施例提供的又一种电机驱动器的示意图；
图5为本申请实施例提供的信号调制过程的波形图；
图6为本申请实施例提供的驱动信号的示意图；
图7为本申请实施例提供的再一种电机驱动器的示意图；
图8为本申请实施例提供的另一种电机驱动器的示意图；
图9为本申请实施例提供的又一种电机驱动器的示意图；
图10为本申请实施例提供的再一种电机驱动器的示意图；
图11为本申请实施例提供的一种动力系统的示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案，本申请实施例提供的电机驱动器可以应用于对电机进行驱动的各个技术领域，为了方便本领域技术人员更好地理解本申请提供的技术方案，下面以电动汽车中的电机为例进行说明，本申请实施例不限定电机驱动器的具体应用场合。
在电动汽车中，电机驱动器的作用是将动力电池组提供的电能转换为机械能提供给电动汽车的车轮，因此，电机驱动器的转换效率影响动力电池组的效率，影响电动汽车的续航能力。
首先，介绍电动汽车的电机采用IGBT三相半桥驱动电路时的工作原理。
参见图1，该图为电机采用IGBT三相半桥驱动电路时的示意图。
其中，电机101为三相电机，电机驱动器包括IGBT三相半桥驱动电路102，IGBT 三相半桥驱动电路102两端并联有滤波电容。
IGBT器件的损耗较大，导致电机驱动器自身的能量损失较多，会降低电动汽车中动力电池组的转换效率，尤其在电机轻载时，尤为明显。例如，在电机轻载时，对应电动汽车的油门踏板被轻踩，车速较低。此时电机的输出功率也较低，IGBT器件的开关损耗占总损耗的比例较大。
为了解决以上技术问题，本申请提供了一种具有混合功率器件的电机驱动器及动力系统，该电机驱动器至少包括第一驱动电路和第二驱动电路在内的两个驱动电路，能够提升电机驱动器的效率，从而提高电动汽车的动力电池组的续航能力。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述。可以理解的是，以下实施例中的“第一”和“第二”等词语仅是为了方便解释说明，并不构成对于本申请的限定。
电机驱动器实施例一
本申请实施例提供了一种电机驱动器，下面继续以电机驱动器应用于电动汽车场景中为例进行具体说明。
参见图2，该图为本申请实施例提供的一种电机驱动器的示意图。
电机驱动器包括控制单元203和至少两个驱动电路：第一驱动电路201和第二驱动电路202。
第一驱动电路201将对应的直流电源输出的直流电逆变为交流电提供给电机101的第一部分绕组。
第二驱动电路202将对应的直流电源输出的直流电逆变为交流电提供给电机101的第二部分绕组。
需要说明的是，第一驱动电路201和第二驱动电路202可以对应同一个直流电源，也可以对应不同的直流电源，例如，第一驱动电路201对应直流电源A，第二驱动电路201对应直流电源B。
实际应用中，当应用场景为电动汽车时，直流电源可以为电动汽车的动力电池组，当第一驱动电路201和第二驱动电路202对应同一个直流电源时，电动汽车就包括一个动力电池组。当第一驱动电路201和第二驱动电路202对应两个不同的直流电源时，电动汽车可以包括两个动力电池组。
该电机驱动器的第一驱动电路201中功率器件的种类与第二驱动电路中功率器件的种类不同。其中，第一驱动电路201中功率器件的损耗大于第二驱动电路202中功率器件的损耗，第一驱动电路201中功率器件的耐流能力大于第二驱动电路202中功率器件的耐流能力，该耐流能力表征功率器件允许流过最大电流的能力。
控制单元203当确定电机101的负载小于预设负载时，即确定电机处于轻载状态时，控制第一驱动电路201停止工作，控制第二驱动电路202工作。第二驱动电路202 的耐流能力较小但损耗也相应较低，应用于电机轻载时可以降低电机驱动器产生的损耗，进而提升了电机驱动器的效率。以上电机轻载的场景可以对应于实际应用中电动汽车处于轻踩油门踏板、车速较低等情况。
控制单元203当确定电机101的负载大于或等于预设负载时，控制第一驱动电路201和第二驱动电路202均工作。既利用了第一驱动电路较高的耐流能力，又利用了第二驱动电路产生较低的损耗优点，因此综合了第一驱动电路和第二驱动电路各自的优点，既可以提高工作效率又保证在大电流时的安全。以上电机重载的场景可以对应于实际应用中电动汽车处于重踩油门踏板、车速较快等情况。
其中，预设负载可以根据实际情况确定，本申请实施例对此不作具体限定，控制单元可以通过电动汽车的整车控制器获取电机当前的负载情况。
由于电机驱动器包括了至少两个驱动电路，且电机101相应也至少包括了两部分绕组，因此实际应用中，当以上的第一驱动电路201和第二驱动电路202均为三相半桥驱动电路时，电机101的绕组至少包括六相绕组。例如电机101至少包括两个三相绕组，第一驱动电路201驱动其中的三相绕组，第二驱动电路驱动其中不同的三相绕组。
综上所述，利用本申请提供的电机驱动器，可以根据电机负载的大小情况确定驱动电路的工作状态，能够提升电机驱动器的效率。例如当电机为电动汽车上的电机时，进而提高电动汽车的车载电池(动力电池组)的续航能力。
驱动器实施例二
基于以上实施例的说明，下面结合驱动电路的具体实现方式说明本申请提供的电机驱动器的工作原理。
本实施例中将结合具体的功率器件类型进行说明。
例如，第一驱动电路的功率器件为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，第二驱动电路的功率器件为宽禁带半导体器件。其中，宽禁带半导体器件具体可以为SiC-MOSFET(Silicon Carbide Metal Oxide Semiconductor，碳化硅场效应管)或氮化镓(GaN)晶体管。
下面以第一驱动电路的功率器件为IGBT，第二驱动电路的功率器件为 SiC-MOSFET为例进行说明。当该电机驱动器应用于电动汽车时，第一驱动电路可以为IGBT三相半桥驱动电路，第二驱动电路可以为SiC-MOSFET三相半桥驱动电路。以电机的绕组包括六相绕组为例，具体包括两个三相绕组，IGBT三相半桥驱动电路用于驱动电机中的三相绕组，SiC-MOSFET三相半桥驱动电路用于驱动电机中的另外三相绕组。
参见图3，该图为本申请实施例提供的另一种电机的混合功率器件驱动器的示意图。
其中，第一驱动电路201具体为IGBT三相半桥驱动电路，第一驱动电路201连接电机101的第一部分绕组，即图中的三相绕组U、V、W。
当采用IGBT器件时，由于IGBT器件的耐流能力高，因此能够减少采用的器件数量，即每个桥臂的上半桥臂和下半桥臂各包括一个IGBT器件。
第二驱动电路202具体为SiC-MOSFET三相半桥驱动电路，第二驱动电路202连接电机101的第二部分绕组，即图中的三相绕组X、Y、Z。
由于SiC-MOSFET器件的耐流能力低于IGBT器件的耐流能力，具体工作时在承受相同电流的情况下，需要将多个SiC-MOSFET器件并联后整体等效为一个功率器件，即每个SiC-MOSFET器件对整体的电流进行分流。即每个桥臂的上半桥臂和下半桥臂的202a部分实际上包括多个并联的SiC-MOSFET器件，图中仅将以上多个并联的 SiC-MOSFET器件等效为一个SiC-MOSFET器件示出。但是，IGBT器件的耐流能力较高，可以通过较大电流，每个半桥臂仅用一个IGBT器件即可。
并联的SiC-MOSFET器件的数量可以根据实际情况确定，例如可以通过结合预设负载的具体设定值确定，本申请实施例在此不作具体限定。
该电机驱动器还包括：滤波电容C1。
滤波电容C1的两端连接在第一驱动电路201的输入端和第二驱动电路202的输入端之间。滤波电容C1可以用来滤除信号中的噪声。
本申请实施例中的第一驱动电路201和第二驱动电路202不是简单叠加工作的关系，第一驱动电路201和第二驱动电路202需要由控制单元203进行控制以实现对电机101的驱动，下面具体说明控制单元203的工作原理。
一并参见图4和图5，图4为本申请实施例提供的又一种电机的混合功率器件驱动器的示意图；图5为本申请实施例提供的信号调制过程的波形图。
控制单元203向第一驱动电路201的功率器件发送第一组驱动信号，向第二驱动电路202的功率器件发送第二组驱动信号。
第一组驱动信号经过第一驱动芯片204a的放大后用于控制第一驱动电路201的功率器件的工作状态。第二组驱动信号经过第二驱动芯片204b的放大后用于控制第二驱动电路202的功率器件的工作状态。以上两个驱动芯片具有信号放大的功能，两个驱动芯片可以相互独立设置，也可以集成在一起，本申请实施例对此不作具体限定。
控制单元203可以利用调制波对载波进行调制产生第一驱动电路201和第二驱动电路202的驱动信号。
具体的，参见图4，载波1和载波2均为三角波，相位差为φ，控制单元203利用调制波将载波1和载波2调制为PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号。其中，载波1经过调制波调制后产生第一驱动电路201对应的第一组驱动信号，载波2 经过调制波调制后产生第二驱动电路202对应的第二组驱动信号。
参见图6，该图为本申请实施例提供的驱动信号的示意图。
电动汽车的VCU(Vehicle Control Unit，整车控制器)可以向驱动器的控制单元203 发送电机的当前负载，当电机的当前负载低于预设负载时，第二控制单元203b停止向第二驱动电路202的功率器件发送第二组驱动信号，以使第二驱动电路202停止工作，此时只有SiC-MOSFET器件工作，可以降低电机驱动器产生的损耗，进而提升了电机驱动器的效率。
当电机的负载高于预设负载(即重载)时，第一控制单元203a和第二控制单元203b同时发送驱动信号。其中载波1和载波2的相位差φ的角度范围为0-180°。即控制电路对两个驱动电路进行交错发波，相比于图1所示的方案，能够减少滤波电容C1的纹波电流，因此减少了滤波电容C1的容量需求，降低了器件成本，使得电机的转矩脉动更加平滑且具有更低的NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动、声振粗糙度的缩写，是衡量汽车制造质量的一个综合性指标)。
其中，第一组驱动信号的相位和第二组驱动信号的相位相差的角度范围为0-180度，第一组驱动信号的相位和第二组驱动信号的相位差可以根据实际需要来设定，本申请实施例中不做具体限定。当第一组驱动信号的相位和第二组驱动信号的相位相差 90度时，对电容纹波的降低效果最佳，即提供电机绕组的电流上的纹波最小。
当电机重载时，两种功率器件共同作用，可以利用第一驱动电路较高的耐流能力，又可以利用第二驱动电路较低的损耗，综合了第一驱动电路和第二驱动电路各自的优点，既可以提高工作效率又保证在大电流时的安全，并且使第二驱动电路整体不需流过很大的电流，因此可以减少并联的SiC-MOSFET器件数量，一方面节省了器件成本，另一方面减少了控制单元控制的SiC-MOSFET器件数量，提升了控制的可靠性。
综上所述，利用本申请提供的电机驱动器，可以根据电机负载的大小情况确定驱动电路的工作状态，能够提升电机驱动器的效率，进而延长电动汽车的车载电池(动力电池组)续航能力。此外，由于该电机驱动器包括了至少两个驱动电路，当其中一个驱动电路故障时，控制器可以控制另一个驱动电路继续正常工作，因此还能够增加电机驱动器的容错能力。
参见图7，该图为本申请实施例提供的再一种电机驱动器的示意图；
本实施例提供的电机驱动器与图3所示电机驱动器的区别在于，该电机驱动器具体可以包括以下两个：第一滤波电容C1和第二滤波电容C2，即每个驱动电路对应一个滤波电容。
如图7所示，第一滤波电容C1的两端连接第一驱动电路201的输入端。第二滤波电容C2的两端连接第二驱动电路202的输入端。
当第一驱动电路201和第二驱动电路202对应不同的直流电源时，第一滤波电容C1和第二滤波电容C2也对应不同的直流电源，在重载时通过两个驱动电路的电流大小不同，因此可以灵活根据对应的直流电源的输出能力分别确定对应的滤波电容容值，可以进一步降低滤波电容上的电流纹波。
在本申请实施例的另一种实现方式中，当电机的绕组包括六相绕组时，其中第一驱动电路为IGBT三相半桥驱动电路，用于驱动电机的三相绕组，而第二驱动电路为 GaN三相半桥驱动电路，用于驱动电机的另外三相绕组。GaN器件和SiC-MOSFET器件的工作原理类似，此时电机驱动器的控制单元可以采用和以上说明类似的控制方法控制两个驱动电路的工作状态，本实施例在此不再赘述。
驱动器实施例三
以上实施例以电机的绕组包括六相绕组、第一驱动电路和第二驱动电路各驱动三相绕组为例进行说明，实际应用中，电机可以根据的负载要求增加绕组的相数，例如还可以采用具有九相、十二相、十五相等绕组的电机，此时可能包括多个第一驱动电路或多个第二驱动电路，还可以包括与第一驱动电路和第二驱动电路采用的功率器件均不相同的第三驱动电路。
需要注意的是，电机的绕组的相数为3的倍数。下面以电机的绕组包括九相绕组绕组为例进行说明，当电机绕组的相数拓展至更多相时的情况类似，本实施例不在赘述。
参见图8，该图为本申请实施例提供的另一种电机驱动器的示意图。
该电机驱动器与图2的区别在于，还包括：第三驱动电路204。
其中，第一驱动电路201、第二驱动电路202和第三驱动电路204的数目均为一个，第一驱动电路201中功率器件的种类、第二驱动电路202中功率器件的种类和第三驱动电路204中功率器件的种类均不同且第一驱动电路201、第二驱动电路202和第三驱动电路分别用于驱动电机中不同的三相绕组。
例如，第一驱动电路201中的功率器件为IGBT器件，第二驱动电路202中的功率器件为SiC-MOSFET器件，第三驱动电路204中的功率器件GaN器件。
参见图9，该图为本申请实施例提供的又一种电机驱动器的示意图。
该电机驱动器与图2的区别在于，包括两个第二驱动电路202。
其中，两个第二驱动电路202用于驱动电机101的其中六相绕组，一个第一驱动电路201驱动电机101的其余三相绕组。
例如，两个第一驱动电路201中的功率器件均为IGBT器件，第二驱动电路202 中的功率器件可以为SiC-MOSFET器件或GaN器件。
参见图10，该图为本申请实施例提供的再一种电机驱动器的示意图。
该电机驱动器与图2的区别在于，包括两个第一驱动电路201。
两个第一驱动电路201用于驱动电机101的其中六相绕组，另一个第二驱动电路202驱动电机101中的其余三相绕组。
例如，第一驱动电路201中的功率器件为IGBT器件，两个第二驱动电路202中的功率器件可以均为SiC-MOSFET器件或均为GaN器件。
实际应用中，以上各种电机驱动器和电机的实现方式可由电动汽车的具体类型(轿车、客车、货车等)、电机负载情况(轻载、重载)以及器件成本等综合考量后确定，本申请实施例对此不作具体限定。例如当电动汽车类型为客车或货车、电机负载状态常为重载时，若电机的绕组包括六相绕组时，可以采用图10所示的电机驱动器，即通过两个第一驱动电路201为电机提供充足的电流。
通过增加电机的相数以及驱动电路的个数，不仅使得电机和电机驱动器具备了容错能力，还能够使电机和电机驱动器适应不同的负载情况。此外，当电机相数确定时，通过调整每个驱动电路中使用的功率器件的种类，还能够实现电机效率、电机稳定性以及器件成本之间的最优(或较优)平衡。
系统实施例
基于以上实施例提供的电机驱动器，本申请实施例还提供了一种包括以上实施例提供的电机驱动器的动力系统，可以应用于电动汽车，下面结合附图具体说明。
参见图11，该图为本申请实施例提供的一种动力系统的示意图。
该动力系统400包括：电机101和电机驱动器300。
该电机驱动器300具体包括控制单元和至少两个驱动电路：第一驱动电路和第二驱动电路。
电机101用于为负载提供动力，电机101的绕组数目至少为3的N倍，所述N为大于或等于2的整数。例如电机101的绕组可以为以下任意一种：六相绕组、九相绕组、十二相绕组、十五相绕组以及更多的绕组数量。
电机驱动器用于驱动电机101的绕组，关于电机驱动器的说明可以参见以上的任意一种实现方式，本申请实施例在此不再赘述。
本申请提供的动力系统中包括以上介绍的电机驱动器，而由于电机驱动包括至少两个不同的驱动电路：第一驱动电路和第二驱动电路。其中第一驱动电路中功率器件的种类与第二驱动电路中功率器件的种类不同，第一驱动电路中功率器件的损耗大于第二驱动电路中功率器件的损耗，第一驱动电路中功率器件的耐流能力大于第二驱动电路中功率器件的耐流能力。该电机驱动器的控制单元在确定电机的负载小于预设负载(即轻载)时，控制第一驱动电路停止工作，控制第二驱动电路工作，由于第二驱动电路的导通损耗较小，因此在轻载时只让第二驱动电路工作，可以降低驱动器产生的损耗，提高驱动器的效率。控制单元在确定电机的负载大于或等于预设负载(即重载)时，控制第一驱动电路和第二驱动电路均工作，可以利用第一驱动电路较高的耐流能力，又可以利用第二驱动电路较低的损耗，综合了第一驱动电路和第二驱动电路各自的优点，既可以提高工作效率又保证在大电流时的安全。
综上所述，利用本申请提供的动力系统，当应用于电动汽车时，能够提升电机驱动器的效率，进而提高电动汽车的车载电池(动力电池组)的续航能力。此外，由于动力系统包括了至少两个驱动电路，当其中一个驱动电路故障时，另一个驱动电路可以继续正常工作，因此还能够增加电力系统的容错能力。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A 和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B 可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和 c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制。虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。

Claims (15)

1.一种电机驱动器，其特征在于，包括控制单元和至少两个驱动电路：第一驱动电路和第二驱动电路；
所述第一驱动电路中功率器件的种类与所述第二驱动电路中功率器件的种类不同；所述第一驱动电路中功率器件的损耗大于所述第二驱动电路中功率器件的损耗，所述第一驱动电路中功率器件的耐流能力大于所述第二驱动电路中功率器件的耐流能力；
所述第一驱动电路，用于将对应的直流电源输出的直流电逆变为交流电提供给电机的第一部分绕组；
所述第二驱动电路，用于将对应的直流电源输出的直流电逆变为交流电提供给所述电机的第二部分绕组；
所述控制单元，用于确定所述电机的负载小于预设负载时，控制所述第一驱动电路停止工作，控制所述第二驱动电路工作；还用于确定所述电机的负载大于或等于所述预设负载时，控制所述第一驱动电路和所述第二驱动电路均工作；
其中，所述第一驱动电路中每一相的功率器件的种类相同；所述第二驱动电路中每一相的功率器件的种类相同。
2.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述第一驱动电路的功率器件为绝缘栅双极型晶体管IGBT；所述第二驱动电路的功率器件为宽禁带半导体器件。
3.根据权利要求2所述的驱动器，其特征在于，所述宽禁带半导体器件为以下任意一种：
碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管SiC-MOSFET和氮化镓晶体管GaN。
4.根据权利要求3所述的驱动器，其特征在于，所述电机包括六相绕组，所述第一驱动电路为IGBT三相半桥驱动电路；所述第二驱动电路为SiC-MOSFET三相半桥驱动电路；
所述IGBT三相半桥驱动电路用于驱动所述电机中的三相绕组，所述SiC-MOSFET三相半桥驱动电路用于驱动所述电机中的另外三相绕组。
5.根据权利要求3所述的驱动器，其特征在于，所述电机包括六相绕组，所述第一驱动电路为IGBT三相半桥驱动电路；所述第二驱动电路为GaN三相半桥驱动电路；
所述IGBT三相半桥驱动电路用于驱动所述电机中的三相绕组，所述GaN三相半桥驱动电路用于驱动所述电机中的另外三相绕组。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的驱动器，其特征在于，
所述控制单元，还用于向所述第一驱动电路的功率器件发送第一组驱动信号，向所述第二驱动电路的功率器件发送第二组驱动信号；
所述第一组驱动信号的相位和所述第二组驱动信号的相位相差的角度范围为0-180度。
7.根据权利要求6所述的驱动器，其特征在于，所述第一组驱动信号的相位和所述第二组驱动信号的相位相差90度。
8.根据权利要求1或2所述的驱动器，其特征在于，所述电机包括九相绕组，所述第一驱动电路的数目为两个，所述第二驱动电路的数目为一个；
两个所述第一驱动电路用于驱动所述电机中的六相绕组，一个所述第二驱动电路驱动所述电机中的其余三相绕组。
9.根据权利要求1或2所述的驱动器，其特征在于，还包括至少一个第三驱动电路；
所述第一驱动电路中功率器件的种类、所述第二驱动电路中功率器件的种类和所述第三驱动电路中功率器件的种类均不同。
10.根据权利要求9所述的驱动器，其特征在于，所述电机包括九相绕组，所述第一驱动电路、所述第二驱动电路和所述第三驱动电路的数目均为一个；
所述第一驱动电路、所述第二驱动电路和所述第三驱动电路分别用于驱动所述电机中不同的三相绕组。
11.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，还包括：滤波电容；
所述滤波电容的两端连接在所述第一驱动电路的输入端和第二驱动电路的输入端。
12.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，还包括：第一滤波电容和第二滤波电容；
所述第一滤波电容的两端连接在所述第一驱动电路的输入端；
所述第二滤波电容的两端连接在所述第二驱动电路的输入端；
所述第一滤波电容和所述第二滤波电容对应不同的直流电源。
13.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述直流电源为电动汽车的动力电池组；所述电动汽车的整车控制器向所述驱动器的控制单元发送电机的负载。
14.一种动力系统，其特征在于，包括电机和权利要求1-13任一项所述的电机驱动器；
所述电机驱动器用于驱动所述电机的绕组；
所述电机，用于为负载提供动力；所述电机的绕组数目至少为3的N倍，所述N为大于或等于2的整数。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述电机的绕组为以下任意一种：六相绕组、九相绕组、十二相绕组或十五相绕组。
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