CN116566279A - 电机驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种驱动电机的电机驱动装置，该电机包括分别对应于多个相位的多个绕组。电机驱动装置包括：第一逆变器，包括多个第一开关元件，并且连接到绕组中的每一个的第一端；第二逆变器，包括多个第二开关元件，并且连接到绕组中的每一个的第二端；以及控制器，配置为用于基于电机的所需输出控制第一开关元件和第二开关元件的开/关状态，其中，第一逆变器可以连接到第一电压源，第二逆变器可以连接到第二电压源，并且第一电压源和第二电压源可以具有不同的地。

Description

电机驱动装置
技术领域
本发明涉及一种电机驱动装置，更特别地，涉及一种配置为根据电机的所需输出将电机驱动模式切换为Y形连接电机驱动模式或开端绕组电机驱动模式以提高用于驱动电机的逆变器的效率的电机驱动装置。
背景技术
通常，包括在电机中的各个相的绕组在一端连接到逆变器并且在另一端彼此连接以形成Y形连接。
当驱动电机时，通过脉冲宽度调制控制打开或关闭逆变器中的开关元件，通过向Y形连接电机的绕组施加线电压产生交流电以产生转矩。
因为环保型车辆(例如使用电机产生的转矩作为动力的电动车辆)的燃料效率(或电效率)由逆变器-电机的功率转换效率确定，所以重要的是最大化逆变器的功率转换效率和电机的效率，以提高燃料效率。
逆变器-电机系统的效率主要取决于逆变器的电压利用率。当由电机速度和转矩之间的关系确定的车辆的工作点形成在具有高电压利用率的部分中时，可以提高燃料效率。
然而，因为增加电机的绕组数量以增加电机的最大转矩将具有高电压利用率的部分从低转矩区域移开，所以可能出现燃料效率恶化的问题。此外，从燃料效率的角度来看，当主工况点设计在具有高电压利用率的部分时，可能会出现电机的最大转矩受限导致车辆加速启动性能下降的问题。
在本领域最近引入了使用两个逆变器和模式转换开关来驱动一个电机的技术，从而在用一个电机覆盖低输出和高输出部分的同时，满足对提高系统的效率的电机驱动技术的需求。然而，在本方法中，由两个逆变器共享DC电压产生其中三相电流之和不为零的具有n相分量的共模电流，从而出现附加损耗。此外，与通常的Y形连接电机相比，随之造成的电压利用率降低限制了电压增加效果。
本发明的背景技术中所包含的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，不能视为对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种电机驱动装置，该电机驱动装置配置为在减少损耗并提高电压利用率的同时，根据电机的所需输出在电机驱动模式之间切换。
本发明所要达到的技术目的不限于上述技术目的，并且其他未描述的技术目的对于本发明所属领域的技术人员来说是显而易见的。
根据解决上述技术目的的本发明的示例性实施方式，提出了一种驱动电机的电机驱动装置，其中，该电机包括分别对应于多个相位的多个绕组，该电机驱动装置可以包括：第一逆变器，包括多个第一开关元件并且连接到绕组中的每一个的第一端；第二逆变器，包括多个第二开关元件并且连接到绕组中的每一个的第二端；以及控制器，配置为基于电机的所需输出控制第一开关元件和第二开关元件的开/关状态，其中，第一逆变器可以连接到第一电压源，第二逆变器连接到第二电压源，并且第一电压源和第二电压源可以具有不同的地。
例如，第一逆变器和第二逆变器中的每一个中的直流链路正极(DC-linkpositive DCP)和直流链路负极(DC-link negative DCN)可以彼此电断开。
例如，当满足预设的第一条件时，控制器可以打开多个第二开关元件中的底部相位开关元件，并且关闭多个第二开关元件中的顶部相位开关元件。
例如，当关闭顶部相位开关元件并且打开底部相位开关元件时，电机的绕组可以以Y形连接的形式连接到第一逆变器。
例如，当关闭顶部相位开关元件并且打开底部相位开关元件时，底部相位开关中的每一个的一端可以连接到绕组中的每一个的第二端，并且底部相位开关的另一端可以分别彼此连接以形成中性点。
例如，控制器可以进一步配置为在关闭顶部相位开关元件并且打开底部相位开关元件的状态下，通过脉冲宽度调制控制多个第一开关元件以驱动电机。
例如，控制器可以进一步配置为当满足预设的第二条件时，通过脉冲宽度调制控制第一开关元件和第二开关元件以控制电机。
例如，控制器可以用第一逆变器的电压命令和第二逆变器的电压命令的差分电压合成相位电压命令。
一种驱动电机的电机驱动装置，电机包括分别对应于多个相位的多个绕组，该电机驱动装置可以包括：第一逆变器，包括多个第一开关元件并且连接到绕组中的每一个的第一端；第二逆变器，包括多个第二开关元件并且连接到绕组中的每一个的第二端；以及控制器，配置为基于电机的所需输出控制第一开关元件和第二开关元件的开/关状态，其中，第一逆变器可以连接到第一电压源，第二逆变器可以连接到第二电压源，并且第一电压源和第二电压源具有不同的地，并且控制器可以仅打开多个第二开关元件中的底部相位开关元件以形成Y形连接，并且当满足预设的第一条件时，通过脉冲宽度调制控制多个第一开关元件以驱动电机为闭端绕组电机，并且当满足预设的第二条件时，通过脉冲宽度调制控制第一开关元件和第二开关元件以驱动电机为开端绕组电机。
例如，第一逆变器和第二逆变器中的每一个的直流链路正极DCP和直流链路负极DCN可以彼此电断开。
例如，当多个第二开关元件中仅打开底部相位开关元件时，底部相位开关中的每一个的一端连接到绕组中的每一个的第二端，并且底部相位开关的另一端分别彼此连接，从而可以形成中性点。
例如，控制器可以用第一逆变器的电压命令和第二逆变器的电压命令的差分电压合成相位电压命令。
电机驱动装置允许模式切换而无需单独的转换开关。
此外，因为使用了两个彼此不同的电压源，所以三相电流之和为零，从而可以防止共模电流造成的损耗。
此外，使用两个电压源可以合成更大的电压，从而可以提高电压利用率。
本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将从包括在本文中的附图和以下的具体实施方式中显而易见或在其中更详细地阐述，这些附图和以下的具体实施方式一起用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1是配置为切换模式的电机驱动装置的示例性电路图。
图2是示出根据本发明的示例性实施方式的电机驱动装置的电路图的示例。
图3是用于描述根据本发明的示例性实施方式的电机驱动装置中的闭端绕组模式的实现的电路图。
图4是用于描述根据本发明的示例性实施方式的OEW模式中的电机驱动装置的电压利用率的图。
图5是通过根据本发明的示例性实施方式的电机驱动装置的电机驱动模式示例性地示出转速(RPM)-电机转矩曲线和高效率区域的图。
图6是控制根据本发明的示例性实施方式的电机驱动装置的示例性方法的流程图。
可以理解的是，附图不一定按比例绘制，呈现说明本发明的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。如本文所包括的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，将部分地由特别预期的应用和使用环境来确定。
在附图中，附图标记指代贯穿数个附图的本发明的相同或等同部分。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各种实施方式，其示例在附图中示出并在下文描述。尽管将结合本发明的示例性实施方式描述本发明，但是应当理解的是，本描述不旨在将本发明限制为本发明的那些示例性实施方式。另一方面，本发明旨在不仅涵盖本发明的示例性实施方式，而且涵盖可以包括在如所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的各种替代、修改、等同物和其他实施方式。
以下将参照附图对本文所包含的实施方式进行详细描述，并且无论附图标记如何，相同或相似的部件被提供相同的附图标记，并且将省略其重复描述。以下描述中使用的部件的后缀“模块”和“部分”仅出于编写说明书的方便性的考虑而被可互换地提供或使用，并且它们本身不具有特别的含义或作用。此外，在描述包括在本说明书中的示例性实施方式时，当确定已知相关技术的特定描述可能模糊包括在本说明书中的示例性实施方式的要点时，将省略其详细描述。此外，应当理解的是，附图仅是为了更容易理解包括在本说明书中的示例性实施方式，包括在本说明书中的技术思想不受附图限制，并且示例性实施方式的所有修改、等同物或替代物包括在本发明的思想和技术范围内。
诸如第一和/或第二的术语可以用于描述各个部件，但是部件不受术语的限制。术语仅用于将一个部件与其他部件区分开来。
当一个部件被称为“连接”或“耦合”到另一个部件时，它可以直接连接或耦合到另一个部件，但是应该理解的是，其他部件可以存在于它们之间。另一方面，当一个部件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个部件时，应该理解为不存在中间部件。
单数表达包括复数表达，除非上下文另有明确指示。
在本说明书中，诸如“包含”或“具有”的术语旨在表示说明书中描述的实施特征、数字、步骤、操作、部件、部分或其组合的存在，而不是理解为预先排除一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、部件、部分或其组合的存在或其他可能性。
此外，包括在例如电机控制单元MCU、混合动力控制单元HCU等名称中的单元或控制单元是用于仅控制车辆的特定功能的控制器的命名的术语，并不意味着是通用功能单元。例如，每一个控制单元可以包括与其他控制单元或传感器通信以控制其负责的功能的通信装置，存储操作系统、逻辑命令和输入/输出信息的内存，以及控制其负责的功能所需的执行判断、计算和决定等的一个或多个处理器。
图1是配置为切换模式的电机驱动装置的示例性电路图。
图1示出配置为切换模式的电机驱动装置是向包括分别对应于多个相位的多个绕组C1-C3的电机30提供驱动功率的电机驱动装置，并且该电机驱动装置可以包括：第一逆变器10，包括多个第一开关元件S11-S16，并且连接到电机30的每一个绕组的第一端；第二逆变器20，包括多个第二开关元件S21-S26，并且连接到电机30的每一个绕组的第二端；多个第三开关元件S31-S33，分别在一端连接到电机30的每一个绕组的第二端，并且在另一端彼此连接；以及控制器70，基于电机30的所需输出控制第一开关元件S11-S16、第二开关元件S21-S26和第三开关元件S31-S33的开/关状态。
第一逆变器10和第二逆变器20可以将存储在电池50中的直流电功率转换为三相交流电功率，并且将三相交流电提供给电动机30，或者可以将再生制动时电机产生再生制动转矩产生的再生制动能量转化为直流电，并且将直流电提供给电池50。直流电功率和交流电功率之间的转化可以通过分别设置在第一逆变器10和第二逆变器20中的多个第一开关元件S11-S16和多个第二开关元件S21-S26的脉冲宽度调制控制来进行。
第一逆变器10可以包括多个支路11-13，其中，将在连接到电池50的各个端的直流支撑电容器60中形成的直流电压施加到这些支路。支路11-13中的每一个可以对应于电机30的每一相以形成电连接。
第二逆变器20可以具有与第一逆变器10相似的配置。第二逆变器20可以包括多个支路21-23，其中，将在连接到电池50的各个端的直流支撑电容器60中形成的直流电压施加到这些支路。支路21-23中的每一个可以对应于电机30的每一相以形成电连接。
第一逆变器10连接到电机30的绕组C1-C3的一端，并且第二逆变器20连接到电机30的绕组C1-C3的另一端。即，可以通过开端绕组方法形成电连接，通过该开端绕组方法，电机30的绕组C1-C3的每一端分别连接到第一逆变器10和第二逆变器20。
多个第三开关元件40分别在一端连接到电机的绕组C1-C3的另一端，并且在另一端彼此连接。
当打开第三开关元件40时，该连接配置允许电机30的绕组C1-C3的另一端彼此形成电连接，使得电机具有带中性点的Y形连接绕组配置。相应地，在多个第三开关元件40打开的状态下，可以停用第二逆变器20(关闭所有的多个第二开关元件S21-S26)并且可以通过脉冲宽度调制控制仅开关第一逆变器10的第一开关元件S11-S16以驱动电机30。
当关闭第三开关元件40时，电机30的绕组C1-C3的每一端分别连接到第一逆变器10和第二逆变器20。相应地，在关闭多个第三开关元件40的状态下，可以启用第一逆变器10和第二逆变器20，并且可以通过脉冲宽度调制控制开关所有的第一开关元件S11-S16和第二开关元件S21-S26以驱动电机30。
在现有技术中，打开第三开关元件40以将第三开关元件连接到电机30的绕组C1-C3的另一端并且仅启用第一逆变器10以驱动电机30的模式可以称为闭端绕组CEW模式或Y形连接模式，关闭第三开关元件40并且启用分别连接到电机30的绕组C1-C3的每一端的第一逆变器10和第二逆变器20以驱动电机30的模式可以称为开端绕组OEW模式。
第三开关元件S31-S33可以采用本领域已知的各种开关装置(例如MOSFET、IGBT、晶体闸流管、继电器等)。
控制器70是通过脉冲宽度调制控制来开关包括在第一逆变器10和第二逆变器20中的开关元件S11-S16、S21-S26，从而可以基于电机30的所需输出驱动电机30的元件。
然而，图1中的电机驱动装置需要单独的转换开关(即，第三开关元件)进行模式切换。此外，两个逆变器10、20共享电池50的直流电压产生其中三相电流之和不为零的具有n相分量的共模电流，从而出现附加损耗。
与应用常见的三相Y形连接电机的CEW模式相比，OEW模式中随之产生的电压利用率的降低限制了电压增加效果。在OEW模式中仅使用使零序电压ZSV为零的电压矢量，从而将电压增加限制到CEW模式中的电压的倍的最大值。
为了解决该问题，本发明的示例性实施方式建议使用彼此不同的两个电压源，使得各个逆变器不共享DC电压，防止由共模电流引起的损耗并且增大电压利用率。
图2示出根据本发明的示例性实施方式的电机驱动装置的电路图的示例。
图2示出了根据本发明的示例性实施方式的电机驱动装置是向包括分别对应于多个相位的多个绕组C1-C3的电机130提供驱动功率的电机驱动装置，该电机驱动装置可以包括：第一逆变器110，包括多个第一开关元件S11-S16，并且连接到电机130的每一个绕组的第一端；第二逆变器120，包括多个第二开关元件S21-S26，并且连接到电机130的每一个绕组的第二端；以及控制器170，基于电机130的所需输出控制第一开关元件S11-S16和第二开关元件S21-S26的开/关状态。
然而，与上述参照图1描述的一个电池50向两个逆变器10、20供电的电动机驱动装置不同，根据本发明的示例性实施方式的电机驱动装置使用两个电压源源1、源2。相应地，与图1中第一逆变器10和第二逆变器20的直流链路正极DCP和直流链路正极DCN分别彼此电连接不同，在根据本发明的示例性实施方式的电机驱动装置中，第一逆变器110的DCP和DCN没有分别电连接到第二逆变器120的DCP和DCN。
第一逆变器110可以包括多个支路111-113，从第一电压源源1向其施加直流电压。支路111-113中的每一个可以分别对应于电机130中的每一相以形成电连接。
第一支路111可以包括彼此串联的两个开关元件S11、S12，并且两个开关元件S11、S12的连接节点可以连接到电机130中的一个相位的绕组C1的一端，从而输入和输出对应于多个相位中的一个相位的AC电功率。相似地，第二支路12可以包括彼此串联的两个开关元件S13、S14，并且两个开关元件S13、S14的连接节点可以连接到电机130中的一个相位的绕组C2的一端，从而输入和输出对应于多个相位中的一个相位的AC电功率。此外，第三支路113可以包括彼此串联的两个开关元件S15、S16，并且两个开关元件S15、S16的连接节点可以连接到电机130中的多个相位中的一个相位的绕组C3的一端，从而输入和输出对应于一个相位的AC电功率。
第二逆变器120可以具有与第一逆变器110相似的配置。第二逆变器120可以具有多个支路121-123，从第二电压源源2向其施加直流电压。支路121-123中的每一个可以分别对应于电机130的多个相位以形成电连接。
第一支路121可以包括彼此串联的两个开关元件S21、S22，并且两个开关元件S21、S22的连接节点可以连接到在电机130中的绕组C3的另一端，从而输入和输出对应于多个相位中的一个相位的AC电功率。相似地，第二支路122可以包括彼此串联的两个开关元件S23、S24，并且两个开关元件S23、S24的连接节点可以连接到电机130中的多个相位中的一个相位的绕组C2的另一端，从而输入和输出对应于一个相位的AC电功率。此外，第三支路123可以包括彼此串联的两个开关元件S25、S26，并且两个开关元件S25、S26的连接节点可以连接到电机130中的一个相位的绕组C1的另一端，从而输入和输出对应于多个相位中的一个相位的AC电功率。
控制器170是通过脉冲宽度调制控制来开关包括在第一逆变器110和第二逆变器120中的开关元件S11-S16、S21-S26，从而可以基于电机130的所需输出来驱动电机130的元件。控制器170在实现中可以包括电机控制单元MCU和栅极驱动单元。在这种情况下，电机控制单元MCU可以在主机控制器的命令下将第一逆变器110和第二逆变器120中的每一个的控制信号发送到栅极驱动单元，并且栅极驱动单元可以响应于控制信号将驱动信号发送到每一个逆变器110、120。此处，控制信号和驱动信号可以是PWM信号，但不限于此。
以下将描述在上述电机驱动装置中以开端绕组OEW模式和闭端绕组CEW模式驱动电机130的方法。
首先，在开端绕组OEW模式中，可以通过脉冲宽度调制控制启用第一逆变器110和第二逆变器120，并且开关所有第一开关元件S11-S16和第二开关元件S21-S26来驱动电机130。
例如，当控制器170配置为在接收输入(例如，第一逆变器110和第二逆变器120的直流电压，提供给电机130的相电流，以及设置在电机130中的电机转子传感器检测的电机角度)之后，通过脉冲宽度调制控制第一逆变器110的第一开关元件S11-S16和第二逆变器120的第二开关元件S21-S26时，可以在开端绕组模式中驱动电机。此时，第一逆变器110和第二逆变器120可以分别将从第一电压源源1和第二电压源源2提供的DC电功率转换为AC电功率，并且将AC电功率提供给电机130。
将参照图3描述在闭端绕组CEW模式中的电机驱动。
图3是用于描述根据本发明的示例性实施方式的电机驱动装置中的闭端绕组模式的实现的电路图。
为了在根据本发明的示例性实施方式的电机驱动装置中实现闭端绕组模式，可以停用第二逆变器120的所有顶部相位开关元件S21、S23、S25并且可以启用底部相位开关元件INV2_Bot：S22、S24、S26。相应地，电动机驱动装置具有如图3所示的电路配置。
该连接配置能够通过底部相位开关元件INV2_Bot使电机130的绕组C1-C3的另一端形成彼此电连接，使得电机130具有带中性点N的Y形连接的绕组配置。与配置为切换模式的常见的电机驱动装置不同，根据本发明的示例性实施方式的电机驱动装置具有两个电压源源1、源2，并且电压源具有彼此不同的地，其不是共同的，使得转换开关可以由底部相位开关元件INV2_Bot实现。
毕竟，在仅启用第二逆变器120的底部相位开关元件的状态下，在闭端绕组模式中通过脉冲宽度调制控制仅开关第一逆变器110的第一开关元件S11-S16，从而可以通过第一电压源1的功率驱动电机130。
将参照图4和图5描述根据本发明的示例性实施方式的电机驱动装置的效果。
图4是用于描述根据本发明的示例性实施方式的OEW模式中的电机驱动装置的电压利用率的图。
如上所述，当使用单个电压源在OEW模式中一起驱动两个逆变器时，产生其中三相电流之和不为零的具有n相分量的共模电流，从而出现附加损耗。然而，根据本发明的示例性实施方式，在根据该实施方式的电机驱动装置中可以防止由共模电流造成的损耗。
此外，使用单个电压源需要仅使用使零序电压ZSV为零的电压向量，使得电压增加到CEW模式中的电压的倍的最大值。
相比之下，根据本发明的示例性实施方式，电机驱动装置采用包括不同地的两个电压源，从而可以将第一电压源源1的电压V1和第二电压源源2的电压V2的差分电压(Vs＝V1-V2)施加到电机130的每一端。相应地，在OEW模式中的电压利用率可以增加到在CEW模式中的电压利用率的两倍，并且电压增加到超过如图1所示的CEW模式中的电机驱动装置的电压的倍的最大值。
相应地，对于相同的输出，与CEW模式相比，OEW模式中的逆变器的电流可以减小多达一半，从而提高效率。
此外，与图1所示的电机驱动装置不同，根据本发明的示例性实施方式的电机驱动装置不需要单独的第三开关元件40。
图5是通过根据本发明的示例性实施方式的电机驱动装置的电机驱动模式示例性地示出转速(RPM)-电机转矩曲线和高效率区域的图。
在图5中，L1代表CEW模式中的电机130的最大转矩线，并且L2代表OEW模式中的电机130的最大转矩线。
如上所述，根据本发明的示例性实施方式，电机驱动装置配置为通过启用第二逆变器120的底部相位开关元件INV2_Bot使用第一电压源1控制第一逆变器110，以在CEW模式中驱动Y形连接电机，并且使用两个电压源源1、源2控制第一逆变器110和第二逆变器120以在OEW模式中驱动开端绕组电机。
如图5所示，当电机130驱动车辆时，车辆主要工作点为市内行驶时的工作点Y1和高速公路行驶时的工作点Y2，工作点Y1、Y2包括在电机-逆变器系统的高效率区域中。
根据本发明的示例性实施方式，当电机130驱动车辆时，在CEW模式中的电机-逆变器系统的高效率区域包括主要工作点Y1、Y2。因为电机-逆变器系统的效率由逆变器的电压利用率确定，所以在第一驱动模式中确定电机130的绕组C1-C2的匝数，使得其中逆变器的电压利用率可以被判断为优异并且等于或大于预设参考值的区域R1包括车辆的主要工作点Y1、Y2。
另一方面，当应用OEW驱动模式时，其中随着电机输出增加，电机-逆变器系统的电压利用率可被判断为优异并且等于或大于预设参考值的区域R2难以包括主要工作点Y1、Y2。相应地，如上所述，在主要工作点Y1、Y2所属的低转矩区域中，在CEW模式下驱动电机130以提高效率，在其中需要高输出的部分中，在OEW模式下驱动电机130以进行减小逆变器的输出电流并且减少功率半导体的使用的驱动。
此外，为了进一步提高在主要工作点Y1、Y2所属的低转矩区域中进行的CEW模式的效率，应用于第一逆变器110的开关元件S11-S16采用由具有相对较低损耗的材料SiC制成的MOSFET。相比之下，应用于第二逆变器120的开关元件S21-S26采用由廉价的材料Si制成的IGBT，其中，该第二逆变器120除了用于CEW模式的中性点形成之外，还在高输出区域中工作。然而，本发明不必限于所呈现的示例。
接下来，将参照图6描述控制电动机驱动装置的方法。
图6是控制根据本发明的示例性实施方式的电机驱动装置的示例性方法的流程图。
图6示出根据本发明的示例性实施方式的电机控制方法可以从开始驱动电机时，控制器170接收来自外部主机控制器等的电机130的所需输出(所需转矩)的输入开始。
主机控制器配置为接收加速器踏板位置传感器APS的值的输入(S610)并且基于输入确定驾驶员所需的转矩或所需的输出。主机控制器可以配置为确定电机130的转矩或每分钟转数(rpm)命令并且将命令发送到控制器170以满足转矩或输出要求(S620)。此处，取决于车辆类型，主机控制器在电动车辆EV的情况下可以是车辆控制单元VCU或者在混合动力电动车辆HEV的情况下可以是混合动力控制单元HCU。然而，本发明不必限于所呈现的示例。
控制器170可以基于接收的来自主机控制器的命令来确定电机130的驱动模式(S630)。
例如，控制器170可以当发送的命令指示的所需转矩或所需输出小于预设参考值时，确定驱动模式为CEW模式，并且当所需转矩或所需输出等于或大于预设参考值时，确定驱动模式为OEW模式。然而，本发明不必限于作为示例呈现的模式确定标准。
当确定要在CEW模式中驱动电机时，控制器170可以启用逆变器120的底部相位开关元件INV2_Bot并且停用逆变器120的顶部相位开关元件。相应地，电机130的每一个绕组的另一端连接到每一个底部相位开关元件的一端，并且底部相位开关元件INV2_Bot的另一端彼此连接以形成中性点。即，电机130的绕组通过第二逆变器120中的选择性开关元件控制而处于Y形连接状态(S640)。
此外，控制器170可以合成第一逆变器110的电流和电压命令(S650A)，并且通过第一逆变器110进行电机控制(S660A)。
相比之下，当确定要在OEW模式中驱动电机时，控制器可以用差分电压合成相位电压命令，该差分电压是第一逆变器110的电压命令和第二逆变器120的电压命令之间的差值(S650B)，并且通过第一逆变器110和第二逆变器120进行电机控制(S660B)。
另一方面，本发明的示例性实施方式需要两个电压源。到目前为止，可以采用包括两个电压源的燃料电池，或者可以将包括多个模块的电池组分成两个使用。本发明不限于这些示例。只要可以地分离，就可以采用任何类型的电压源。
如上所述，根据本发明的各种实施方式，电机驱动装置可以基于电机的所需输出来确定电机的驱动模式，在低输出部分中，通过确保车辆的主要工作点包括在电机-逆变器系统的高效率部分中来提高系统效率，并且在高输出部分中，在OEW模式下实现高转矩。
相应地，根据本发明的各种实施方式，与由一个逆变器驱动的传统Y形连接电机相比，电机驱动装置可以提高整个转矩部分的效率。此外，与单一电压源驱动两个逆变器的电机驱动装置相比，该电机驱动装置可以避免共模电流损耗，提高电压利用率，并且不需要单独的开关元件进行模式切换。
此外，与控制设备有关的术语例如“控制器”、“控制装置”、“控制单元”、“控制设备”、“控制模块”或“服务器”等是指包括内存和配置为执行解释为算法结构的一个或多个步骤的处理器的硬件设备。内存存储算法步骤，并且处理器执行算法步骤以进行根据本发明的各种示例性实施方式的方法的一个或多个过程。根据本发明的示例性实施方式的控制设备可以通过配置为存储用于控制车辆的各种部件的工作的算法或用于执行算法的软件命令的数据的非易失性存储器，以及配置为使用存储在内存中的数据进行如上所述的操作的处理器来实现。内存和处理器可以是单独的芯片。或者，内存和处理器可以集成在单个芯片中。处理器可以实现为一个或多个处理器。处理器可以包括各种逻辑电路和操作电路，可以根据内存提供的程序处理数据，并且可以根据处理结果生成控制信号。
控制装置可以是由预定程序操作的至少一个微处理器，该预定程序可以包括用于执行包括在本发明的上述各种示例性实施方式中的方法的一系列命令。
上述发明也可以体现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是能够存储此后可以由计算机系统读取的数据，并且能够存储和执行此后可以由计算机系统读取的程序指令的任何数据存储设备。计算机可读记录介质的示例包括硬盘(HDD)、固态硬盘(SSD)、硅磁盘(SDD)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储设备等以及作为载波(例如，在互联网上传输)的实现。程序指令的示例包括机器语言代码(例如，由编译器生成的代码)，以及可以由计算机使用解释器等执行的高级语言代码。
在本发明的各种示例性实施方式中，如上所述的每一个操作可以由控制装置进行，并且控制装置可以由多个控制设备或者由集成的单个控制设备配置。
在本发明的各种示例性实施方式中，控制设备可以以硬件或软件的形式实现，或者可以以硬件和软件的组合实现。
此外，说明书中包括的术语(例如，“单元”、“模块”等)是指用于处理至少一个功能或操作的单元，其可以由硬件、软件或其组合来实现。
为了便于在所附权利要求中解释和准确定义，术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前部”、“后部”、“背部”、“内侧”、“外侧”、“朝内”、“朝外”、“内”、“外”、“向前”、“向后”用于参照附图中显示的特征的位置来描述示例性实施方式的特征。还应当理解的是，术语“连接”或其派生词指的是直接连接和间接连接。
为了说明和描述的目的，已经给出了本发明的特定示例性实施方式的前述描述。它们并非旨在详尽或将本发明内容限制为所公开的精确形式，并且显然根据上述教导可以进行许多变形和变化。选择和描述示例性实施方式是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，以使本领域的其他技术人员能够做出和使用本发明的各种示例性实施方式，及其各种替代和变形。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (18)

1.一种驱动电机的电机驱动装置，所述电机包括分别对应于多个相位的多个绕组，所述电机驱动装置包括：
第一逆变器，包括多个第一开关元件并且连接到所述绕组中的每一个的第一端；
第二逆变器，包括多个第二开关元件并且连接到所述绕组中的每一个的第二端；以及
控制器，配置为基于所述电机的所需输出控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的开/关状态，
其中，所述第一逆变器连接到第一电压源，所述第二逆变器连接到第二电压源，并且所述第一电压源和所述第二电压源具有不同的地。
2.根据权利要求1所述的电机驱动装置，其中，所述第一逆变器和所述第二逆变器中的每一个的直流链路正极DCP和直流链路负极DCN彼此电断开。
3.根据权利要求1所述的电机驱动装置，其中，所述控制器还配置为当满足预设的第一条件时，打开所述多个第二开关元件中的底部相位开关元件，并且关闭所述多个第二开关元件中的顶部相位开关元件。
4.根据权利要求3所述的电机驱动装置，其中，当关闭所述顶部相位开关元件并且打开所述底部相位开关元件时，所述电机的绕组以Y形连接的形式连接到所述第一逆变器。
5.根据权利要求4所述的电机驱动装置，其中，当关闭所述顶部相位开关元件并且打开所述底部相位开关元件时，所述底部相位开关中的每一个的第一端连接到所述绕组中的每一个的第二端，并且所述底部相位开关的第二端分别彼此连接以形成中性点。
6.根据权利要求4所述的电机驱动装置，其中，所述控制器还配置为在关闭所述顶部相位开关元件并且打开所述底部相位开关元件的状态下，通过脉冲宽度调制控制所述多个第一开关元件以驱动所述电机。
7.根据权利要求1所述的电机驱动装置，其中，所述控制器还配置为当满足预设的第二条件时，通过脉冲宽度调制控制所述第一开关元件和所述第二开关元件以驱动所述电机。
8.根据权利要求7所述的电机驱动装置，其中，所述控制器还配置为用所述第一逆变器的电压命令和所述第二逆变器的电压命令的差分电压合成相位电压命令。
9.根据权利要求8所述的电机驱动装置，其中，当所述控制器断定以OEW模式驱动所述电机时，所述控制器配置为用所述差分电压合成所述相位电压命令，并且通过所述第一逆变器和所述第二逆变器进行所述电机的控制，其中，所述差分电压为所述第一逆变器的电压命令和所述第二逆变器的电压命令之间的差值。
10.根据权利要求3所述的电机驱动装置，其中，当所述控制器断定以CEW模式驱动所述电机时，所述控制器配置为启用所述底部相位开关元件并且停用所述顶部相位开关元件。
11.根据权利要求10所述的电机驱动装置，其中，所述控制器配置为合成所述第一逆变器的电流和电压命令并且通过所述第一逆变器进行电机控制。
12.一种驱动电机的电机驱动装置，所述电机包括分别对应于多个相位的多个绕组，所述电机驱动装置包括：
第一逆变器，包括多个第一开关元件并且连接到所述绕组中的每一个的第一端；
第二逆变器，包括多个第二开关元件并且连接到所述绕组中的每一个的第二端；以及
控制器，配置为基于所述电机的所需输出控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的开/关状态，
其中，所述第一逆变器连接到第一电压源，所述第二逆变器连接到第二电压源，并且所述第一电压源和所述第二电压源具有不同的地，并且
其中，所述控制器还配置为：
仅打开所述多个第二开关元件中的底部相位开关元件以形成所述绕组的Y形连接，
当满足预设的第一条件时，通过脉冲宽度调制控制所述多个第一开关元件以将所述电机作为闭端绕组电机驱动，并且
当满足预设的第二条件时，通过脉冲宽度调制控制所述第一开关元件和所述第二开关元件以将所述电机作为开端绕组电机驱动。
13.根据权利要求12所述的电机驱动装置，其中，所述第一逆变器和所述第二逆变器中的每一个的直流链路正极DCP和直流链路负极DCN彼此电断开。
14.根据权利要求12所述的电机驱动装置，其中，当所述多个第二开关元件中仅打开所述底部相位开关元件时，所述底部相位开关中的每一个的第一端连接到所述绕组中的每一个的第二端，并且所述底部相位开关的第二端分别彼此连接以形成中性点。
15.根据权利要求14所述的电机驱动装置，其中，所述控制器还配置为用所述第一逆变器的电压命令和所述第二逆变器的电压命令的差分电压合成相位电压命令。
16.根据权利要求15所述的电机驱动装置，其中，当所述控制器断定以OEW模式驱动所述电机时，所述控制器配置为用所述差分电压合成所述相位电压命令，并且通过所述第一逆变器和所述第二逆变器进行电机控制，其中，所述差分电压为所述第一逆变器的电压命令和所述第二逆变器的电压命令之间的差值。
17.根据权利要求12所述的电机驱动装置，其中，当所述控制器断定以CEW模式驱动所述电机时，所述控制器配置为启用所述底部相位开关元件并且停用所述第二逆变器的顶部相位开关元件。
18.根据权利要求17所述的电机驱动装置，其中，所述控制器配置为合成所述第一逆变器的电流和电压命令并且通过所述第一逆变器进行电机控制。
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