CN117021967A - 动力总成、控制装置及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种动力总成，动力总成包括电机控制器、驱动电机、开关模块，驱动电机包括多相绕组，开关模块的运行状态包括第一状态和第二状态。开关模块处于第一状态，开关模块用于连接电动汽车的动力电池的一端和驱动电机的多相绕组的中心抽头。开关模块处于第二状态，开关模块用于连接动力电池的一端和多个开关管桥臂的一端。本申请还提供一种控制装置及电动汽车。本申请提供的动力总成、控制装置及电动汽车，可以提升驱动电机的运行效率及扭矩输出能力，从而提高电动汽车的续航能力和动力性能。

Description

动力总成、控制装置及电动汽车

技术领域

本申请涉及电动汽车动力系统领域，尤其涉及一种动力总成、控制装置及电动汽车。

背景技术

随着新能源技术的发展，电动汽车得到了更为广泛的应用。电动汽车通常通过电机控制器对驱动电机的扭矩进行控制。在电动汽车的车速较高、电池的输出电压较低的情况下，驱动电机的扭矩输出不足且效率较低，通常采用双向DC-DC变换电路来提升电机控制器的母线电压，从而增大驱动电机的扭矩输出能力、提高驱动电机的工作效率。在电动汽车制动的场景下，双向DC-DC变换电路还需要降低电机控制器的母线电压，从而配合驱动电机的能量回收。然而，双向DC-DC变换电路增加了电动汽车动力系统的成本和体积并带来的发热的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提供一种动力总成、控制装置及电动汽车，可以节省额外设置双向DC/DC变换电路的成本及占用面积，从而减少发热，并提升驱动电机的运行效率及扭矩输出能力，从而增加电动汽车的续航能力。

第一方面，本申请提供一种动力总成，动力总成包括电机控制器、驱动电机、开关模块。驱动电机包括多相绕组，电机控制器包括多个开关管桥臂，每个开关管桥臂包括上桥臂开关管及下桥臂开关管，每个开关管桥臂的桥臂中点用于连接驱动电机的多相绕组中的一相绕组，每个开关管桥臂两端分别用于连接母线电容的两端。开关模块的运行状态包括第一状态和第二状态。开关模块处于第一状态，开关模块用于连接电动汽车的动力电池的一端和电机的多相绕组的中心抽头。开关模块处于第二状态，开关模块用于连接动力电池的一端和多个开关管桥臂的一端。本申请通过设置开关模块，并基于开关模块的不同运行状态，选择不同的端口与动力电池的一端进行连接，从而使得多相绕组和多个开关管桥臂构成不同的电路，在驱动电机处于不同的工作状态下，控制母线电容的两端电压，以调节动力总成的工作模式。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，驱动电机用于传动连接电动汽车的一对车轮，电机控制器响应于驱动电机随电动汽车的一对车轮转动，电机控制器用于控制开关模块运行于第一状态，驱动电机的多相绕组和电机控制器的多个开关管桥臂构成电压转换电路。本申请提供的动力总成，可以在驱动电机随车轮转动的场景下，控制开关模块处于第一状态，从而使得多相绕组和多个开关管桥臂构成电压转换电路，以调节母线电容的两端电压，从而适配驱动电机的多种运行场景。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，响应于驱动电机随车轮转动的过程中动力电池的输出电压小于预设电压值，电压转换电路的至少一个开关管桥臂的下桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通。本申请提供的动力总成，可以在驱动电机随车轮转动的过程中动力电池的输出电压小于预设电压值的场景下，通过控制至少一个开关管桥臂的下桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通，从而构成动力电池-电压转换电路的回路，使得动力电池放电至电压转换回路，以提高多个母线电容的两端电压。或者在母线电容两端电压过高时用于降低母线电容的两端电压。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，响应于驱动电机随车轮转动的过程中动力电池的输出电压小于预设电压值，电压转换电路的至少一个开关管桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管交替导通。本申请提供的动力总成，可以在驱动电机随车轮转动的过程中动力电池的输出电压小于预设电压值的场景下，通过控制至少一个开关管桥臂的上桥臂开关管与下桥臂开关管交替导通，从而使得电压转换电路用于提高母线电容的两端电压。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，电动汽车包括另一动力总成，另一动力总成包括另一电机控制器及另一驱动电机，另一电机控制器用于接收动力电池的供电并用于驱动另一驱动电机。响应于驱动电机随车轮转动的过程中另一驱动电机的目标扭矩值大于预设扭矩值或另一驱动电机的目标转速值大于预设转速值，电压转换电路的至少一个开关管桥臂的下桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通或电压转换电路的至少一个开关管桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管交替导通。本申请提供的动力总成，可以在驱动电机随车轮转动的过程中另一驱动电机的目标扭矩值大于预设扭矩值或另一驱动电机的目标转速值大于预设转速值的场景下，控制至少一个开关管桥臂的下桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通或者上桥臂开关管与下桥臂开关管交替导通，从而构成动力电池-电压转换电路的回路，使得动力电池放电至电压转换回路，以提高母线电容的两端电压，从而为另一驱动电机提供更高的母线电压，提升电机的运行效率及扭矩输出能力，从而增加电动汽车的续航能力。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在另一驱动电机随另一对车轮转动产生感应电流，响应于母线电容的两端电压大于预设值，电压转换电路的至少一个上桥臂开关管和至少一个下桥臂开关管交替导通。本申请提供的动力总成，可以在另一驱动电机随车轮转动产生感应电流且驱动电机随车轮转动的过程中母线电容的两端电压大于预设值的场景下，控制至少一个开关管桥臂的上桥臂开关管与下桥臂开关管交替导通，从而在另一驱动电机需要进行能量回收的场景下，降低母线电容的两端电压，提高能量回收效率。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在另一驱动电机随车轮转动产生感应电流过程中，响应于母线电容的两端电压大于预设值，电压转换电路的至少一个上桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通。本申请提供的动力总成，可以在另一驱动电机随车轮转动产生感应电流且驱动电机随车轮转动的过程中母线电容的两端电压大于预设值的场景下，控制至少一个开关管桥臂的上桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通，从而在另一驱动电机需要进行能量回收的场景下，降低母线电容的两端电压，提高能量回收效率。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，响应于第一扭矩信号，开关模块处于第二状态，电机控制器的多个开关管桥臂的桥臂中点输出交流电以驱动驱动电机输出第一扭矩信号所指示的扭矩，第一扭矩信号所指示的扭矩大于预设扭矩值。本申请提供的动力总成，可以在驱动电机需要输出扭矩的场景下，通过控制开关模块处于第二状态，使得逆变电路接收动力电池的供电并输出交流电以驱动驱动电机输出相应的扭矩，提高了电机控制器的兼容性和对于驱动电机的不同工作场景的适配度。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，响应于第二扭矩信号，开关模块处于第二状态，电机控制器的多个开关管桥臂的开关管关断，第二扭矩信号所指示的扭矩小于预设扭矩值。本申请提供的动力总成，可以在驱动电机的输出扭矩大于目标扭矩的场景下，通过控制开关模块处于第二状态，并断开多个开关管桥臂的开关管，以断开逆变电路对驱动电机输出的交流电，从而节省动力总成的功耗。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，开关模块包括静触点及两个动触点，开关模块的静触点连接动力电池的一端，开关模块的两个动触点分别连接驱动电机的中点抽头及多个开关管桥臂的一端。本申请提供的动力总成中，开关模块可以包括两个动触点及一个静触点，通过单刀多掷的开关模块实现动力电池的一端与驱动电机的中点抽头及多个开关管桥臂的一端之间进行切换。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，开关模块包括第一开关和第二开关，第一开关用于连接驱动电机的中点抽头及多个开关管桥臂的一端，第二开关用于连接多个开关管桥臂的一端和动力电池的一端。本申请提供的动力总成中，开关模块可以包括两个不同的开关，通过两个不同的开关实现动力电池的一端与驱动电机的中点抽头及多个开关管桥臂的一端之间进行切换。

第二方面，本申请提供一种用于电动汽车的控制装置，电动汽车包括两个动力总成和开关模块，一个动力总成用于传动连接一对车轮，另一个动力总成用于传动连接另一对车轮。一个动力总成包括驱动电机和电机控制器，另一个动力总成包括另一驱动电机和另一电机控制器。每个电机控制器包括多个开关管桥臂，每个开关管桥臂包括上桥臂开关管及下桥臂开关管，电机控制器的每个开关管桥臂两端分别用于连接母线电容的两端，另一电机控制器的每个开关管桥臂两端分别用于连接另一母线电容的两端。母线电容两端用于连接电动汽车的动力电池两端，另一母线电容两端用于连接动力电池两端。母线电容和另一母线电容是相并联的关系。驱动电机包括多相绕组，电机控制器的多个开关管桥臂的桥臂中点用于连接驱动电机的多相绕组。另一驱动电机也包括多相绕组，另一电机控制器的多个开关管桥臂的桥臂中点用于连接另一驱动电机的多相绕组。

控制装置用于控制开关模块连接动力电池的一端和电机的多相绕组的中心抽头或多个开关管桥臂的一端。控制装置响应于驱动电机用于随车轮转动，控制装置用于控制开关模块连接动力电池的一端和电机的多相绕组的中心抽头。

本申请提供的控制装置适用于主驱和辅驱两个动力总成的场景，控制装置通过控制开关模块的工作模式使驱动电机的多相绕组和电机控制器的多个开关管桥臂构成电压转换电路以调整母线电容的电压。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，控制装置响应于另一驱动电机用于驱动车轮且驱动电机用于随车轮转动的过程中且电机控制器的母线电容的两端电压小于预设值，控制装置用于控制电机控制器的至少一个桥臂的下桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通或控制电机控制器的至少一个桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管交替导通。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，控制装置响应于另一驱动电机随车轮转动产生感应电流的过程中电机控制器的母线电容的两端电压大于预设值，控制装置用于控制电机控制器的至少一个桥臂的上桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通或控制电机控制器的至少一个桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管交替导通。

第三方面，本申请提供一种电动汽车，电动汽车包括两个动力总成和如上述第二方面任一种可能的实现方式提供的控制装置，两个动力总成分别用于传动连接电动汽车的前轮和后轮。

另外，第二方面及第三方面中各个可能的实现方式获得的有益效果，可以参照第一方面中对应的实现方式取得的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本申请提供的电动汽车的示意图。

图2为本申请提供的电动汽车的动力系统示意图。

图3为本申请提供的动力总成示意图。

图4为本申请提供的动力总成另一示意图。

图5为本申请提供的动力总成另一示意图。

图6A为本申请提供的动力总成的运行示意图

图6B为本申请提供的动力总成的另一运行示意图。

图7A为本申请提供的动力总成的另一运行示意图。

图7B为本申请提供的动力总成的另一运行示意图。

图8为本申请提供的动力总成的另一运行示意图。

图9为本申请提供的控制装置的示意图。

图10为本申请提供动力总成的另一种示意图。

图11为本申请提供动力总成的另一种示意图。

图12为本申请提供动力总成的另一种示意图。

具体实施方式

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的描述。

可理解的，本申请中所描述的连接关系指的是直接或间接连接。例如，A与B连接，既可以是A与B直接连接，也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元器件间接连接。例如可以是A与C直接连接，C与B直接连接，从而使得A与B之间通过C实现了连接。还可理解的，本申请中所描述的“A连接B”可以是A与B直接连接，也可以是A与B通过一个或多个其它电学元器件间接连接。

在本申请的描述中，除非另有说明，“/”表示“或”的意思，例如，A/B可以表示A或B。本文中的“和/或”仅仅是一种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：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

在本申请的描述中，“第一”、“第二”等字样仅用于区别不同对象，并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

下面结合附图来对本申请的技术方案作进一步的详细描述。

电动汽车的驱动系统向着高压化的方向发展，即电动汽车的驱动电机的工作电压越来越高。提高驱动电机的工作电压可以降低驱动电机的工作电流从而降低驱动电机的导线成本，同时可以提高驱动电机的功率密度、效率以及转速并可以满足驱动电机高功率输出的要求。在电动汽车中，电机控制器接收动力电池供电并为驱动电机提供工作电压，但是在动力电池放电过程中，动力电池的输出电压随着动力电池的电量下降而降低。当动力电池的剩余电量较少时，动力电池的输出电压变小从而难以使驱动电机运行于较高的工作电压进而使得驱动电机的输出功率和工作效率下降。另外，当前的电动汽车会有能量回收功能，即在电动汽车制动过程中，驱动电机运行于发电模式，电机控制器将驱动电机产生的高压交流电转换直流电为动力电池充电。但是驱动电机在发电时产生的是高压交流电，电机控制器将驱动电机产生的高压交流电转换为高压直流电后如果高压直流电的电压超过了动力电池的充电电压则会对动力电池的性能产生损害。

一种解决上述问题的方式为在电动汽车中设置双向DCDC。在动力电池输出电压较低时，双向DCDC用于提高动力电池的输出电压并为驱动电机供电从而提升驱动电机的工作电压。在驱动电机用于发电时，双向DCDC用于降低驱动电机产生的高压电的电压并为动力电池充电。

但是采用双向DCDC解决上述问题会增加成本、增加动力总成的体积并造成散热困难等问题。

由此，本申请提供一种动力总成、用于电动汽车的控制装置和电动汽车，本申请提供的动力总成通过复用电机控制器其的三相桥臂和驱动电机的三相绕组构成电压转换电路。电压转换电路用于调整电机控制器的母线电容上的电压，从而可以节省额外设置双向DC/DC变换电路的成本及占用面积，从而减少发热，并提升驱动电机的运行效率及扭矩输出能力，从而增加电动汽车的续航能力。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种电动汽车01的结构图。电动汽车01包括动力总成101、动力总成102、动力电池20、两个前轮30、两个后轮40。

其中，动力电池20电连接动力总成101及动力总成102。动力电池20用于为动力总成101及动力总成102供电。

在一种实施例中，动力总成101用于驱动两个前轮30，动力总成102用于驱动两个后轮40。

在一种实施例中，动力总成101用于驱动两个后轮40，动力总成102用于驱动两个前轮30。

请进一步参阅图2，图2为本申请提供的电动汽车01示意图，电动汽车01包括动力总成101、动力总成102以及控制装置103。动力总成101包括驱动电机11及用于控制驱动电机11的电机控制器110，动力总成102包括驱动电机12、开关模块S以及用于控制驱动电机12的电机控制器120。动力电池20电连接电机控制器110、电机控制器120，动力电池20用于为电机控制器110、电机控制器120供电。其中，电机控制器110包括逆变电路110a、母线电容Cbus2、控制电路110b。电机控制器120包括逆变电路120a、母线电容Cbus1、控制电路120b。

控制装置103用于连接控制电路120b和110b，控制装置103用于向控制电路120b和110b发送控制信号。

在一种实施例中，控制装置103为整车控制器。在一种实施中，控制装置103为域控制器。

在一种实施例中，控制装置103也可以直接控制电机控制器120的多个开关管桥臂的开关管。

电机控制器120包括控制电路120b和逆变电路120a，逆变电路120a包括多个开关管桥臂，每个开关管桥臂包括上桥臂开关管和下桥臂开关管，多个开关管桥臂的桥臂中点用于连接驱动电机12的多相绕组，每个开关管桥臂的一端用于连接母线电容Cbus1的一端，每个开关管桥臂的另一端用于连接母线电容Cbus1的另一端，每个开关管桥臂的一端用于连接动力电池20的一端。开关模块S用于接收电机控制器120中的控制电路10b输出的开关模块控制信号以连接动力电池20与逆变电路10a，或者连接动力电池20与驱动电机12。

开关模块S运行于第一状态，开关模块S用于连接驱动电机12的中心抽头和动力电池20的一端。开关模块S运行于第二状态，开关模块S用于连接逆变电路120a的三个桥臂一端和动力电池20的一端。

在一种实施例中，开关模块S为单刀双掷开关。如图3所示，开关模块S包括动触点a、静触点b、静触点c。当动触点a和静触点b连接，开关模块S处于第一状态。当动触点a和静触点c连接，开关模块S处于第二状态。

在一种实施例中，如图4所示，开关模块S包括开关S1和开关S2。当开关S1闭合且开关S2断开，开关模块S处于第一状态。当开关S1断开且开关S2闭合，开关模块处于第二状态。

在一种实施例中，控制装置103用于控制开关模块S的工作状态。控制装置103向控制电路120b发出开关控制指令，控制电路120b响应于开关控制指令输出开关控制信号，开关控制信号用于控制开关模块S运行于第一状态或第二装填。

在一种实施例中，控制电路120b也可用于直接控制开关模块S。

在一种实施例中，开关模块包括开关控制器，开关模块控制器用于控制器开关模块的工作状态。

在本申请实施例中，动力总成102为辅驱动力总成，动力总成101为主驱动力总成。电动汽车10行车过程中，主驱动力总成起主要驱动功能，辅驱动力总成配合主驱动力总成输出动力。主驱动力总成和辅驱动力总成共同配合以驱动电动汽车01可以增强电动汽车01的动力性能并使得两个电机都运行在效率较高的工作区间。

动力总成102的运行状态包括驱动状态、随转状态。

动力总成102处于驱动状态，动力总成102用于驱动车轮30。具体的，动力总成102运行于驱动状态时，电机控制器120用于向驱动电机12输出三相交流电以驱动驱动电机12输出扭矩。动力总成102运行于驱动状态时，动力总成102和动力总成101共同驱动电动汽车01。

动力总成102处于随转状态，驱动电机12随着车轮30的转动而转动，驱动电机12不向车轮30输出扭矩，电机控制器120也不输出三相交流电。动力总成102运行于随转状态时，电机控制器120关断，动力总成102随车轮转动，动力总成102单独驱动电动汽车01。

在电动汽车01行车过程中，驱动电机12配合驱动电机11驱动电动汽车的车轮30。电机控制器120用于控制驱动电机12的扭矩输出，电机控制器120包括由多个开关管桥臂组成的逆变电路120a。动力总成102处于驱动状态，逆变电路102a的多个开关管桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管交替导通，逆变电路102a用于将来自动力电池20的直流电转换为交流电以驱动驱动电机12输出扭矩。动力总成102处于随转状态，逆变电路102a的多个开关管关断，逆变电路102a不输出驱动电流，驱动电机12随车轮转动。

在一种实施例中，驱动电机11为永磁同步电机，驱动电机12为异步感应电机。驱动电机11为主驱电机，永磁同步电机具有电机功率密度高、能量转换效率高、能耗较低的优点，通过设置主驱电机为永磁同步电机可以提升电动汽车01的动力性能并解决能量。驱动电机12为辅驱电机，交流异步电机可靠性好、成本低的优点，通过设置辅驱电机为交流异步电机可以提高电动汽车01的动力系统的可靠性并降低电动汽车01的动力系统的成本。

在一种实施例中，驱动电机11和驱动电机12都是异步感应电机，通过将驱动电机11和驱动电机12都设置为交流异步电机可以提高电动汽车01的动力系统的可靠性并降低电动汽车01的动力系统的成本。

在本申请实施例中，如图5所示，电机控制器120响应于所述驱动电机12随所述车轮转动，电机控制器120输出开关控制信号控制所述开关模块S运行于第一状态，开关模块S用于连接驱动电机12的中心抽头和动力电池20一端，驱动电机12的多相绕组和电机控制器120的多个开关管桥臂构成电压转换电路104。

驱动电机12随车轮40转动，即电机控制器120的多个开关管桥臂不需要向驱动电机12输出驱动电流，此时，开关模块S连接驱动电机12的中心抽头和动力电池20一端以使得电机控制器120的多个桥臂和驱动电机12的多相绕组构成电压转换电路104，电压转换电路104用于调整母线电容Cbus1的两端电压。

下面结合具体实施例对电压转换电路104用于调整母线电容Cbus1两端电压的具体过程进行详细介绍。

在本申请实施例中，电压转换电路104响应于动力电池20的输出电压小于预设电压值且驱动电机12随车轮40转动，电压转换电路104用于提高母线电容Cbus1的两端电压。

在电动汽车01中，驱动电机11为主驱电机，驱动电机12为辅驱电机，在电动汽车01行车过程中，驱动电机11为主要动力来源，驱动电机12配合驱动电机11为电动汽车01提供动力。动力电池20的电量不断消耗进而导致动力电池20的输出电压下降。动力电池20输出电压下降进而会导致驱动电机11的工作电压下降从而使得驱动电机11的工作效率和输出功率下降，从而影响电动汽车01的动力性能和整车续航里程。本申请实施例提供的电机控制器120在动力电池20输出电压不足时，电机控制器120的多个开关管桥臂和驱动电机12的多相绕组构成BOOST升压电路，电机控制器120利用此BOOST电路将母线电容Cbus1的两端电压进行升高，由于动力总成102的母线电容Cbus1和动力总成101的母线电容Cbus2并联，当母线电容Cbus1的两端电压升高，母线电容Cbus2两端电压随之升高从而使得驱动电机11处于更高的工作电压之下进而可以提高驱动电机11的工作效率和输出功率，提高电动汽车01的整车续航和动力性能。

在一种实施例中，电压转换电路104响应于动力电池20的输出电压小于预设电压值且驱动电机12随车轮40转动，电压转换电路104的至少一个开关管桥臂的下桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通从而提高母线电容Cbus1的两端电压。

具体的，在至少一个开关管桥臂的下桥臂开关管在每个开关周期分为两个阶段。在T1时刻，逆变电路120a的至少一个下桥臂开关管导通，动力电池20用于为处于导通状态的下桥臂开关管对应的桥臂所连接的驱动电机12的绕组电感充电。在一种实施例中，如图6A所示，在T1时刻，逆变电路120a的三个下桥臂开关管桥臂导通，从动力电池20正极流出的电流依次经过驱动电机12的三相绕组、逆变电路120a的三个下桥臂开关管并最终流回动力电池10的负极。在这个过程中，动力电池20用于为驱动电机12的三相绕组的电感充电。

在T2时刻，逆变电路120a的下桥臂开关管断开，动力电池20和已经充电的驱动电机12的绕组共同用于为母线电容Cbus1充电从而提升母线电容Cbus1两端电压。在一种实施例中，如图6B所示，在T2时刻，逆变电路120a的下桥臂开关管断开，从动力电池20正极流出的电流依次经过驱动电机12的三相绕组、续流二极管D1、D2、D3、母线电容Cbus1并最终流回动力电池20的负极。在这个过程中，动力电池20和驱动电机12的三相绕组共同为母线电容Cbus1充电，母线电容Cbus1两端电压为动力电池20的电压叠加驱动电机12的三相绕组上的电压从而可以使得母线电容Cbus1的两端电压大于动力电池20的输出电压。

在一种实施例中，电压转换电路104响应于动力电池20的输出电压小于预设电压值且驱动电机12随车轮40转动，电压转换电路104的至少一个开关管桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管交替导通。

具体的，在T1时刻，逆变电路120a的至少一个下桥臂开关管导通，动力电池20用于为处于导通状态的下桥臂开关管对应的桥臂所连接的驱动电机12的绕组电感充电。这一过程具体原理如前所述，这里不再赘述。

在T2时刻，逆变电路120a的至少一个下桥臂开关管关断且与之相对应的上桥臂开关管导通，驱动电机12的绕组和动力电池20共同为母线电容Cbus1充电以使得母线电容Cbus1的两端电压大于动力电池20的输出电压。

示例性的，在T1时刻，开关管S2导通，电流从动力电池20的正极流出，依次流经驱动电机的U相绕组、开关管S2并最终流回动力电池20的负极，在这一过程中，动力电池20为驱动电机12的U相绕组充电。在T2时刻，开关管S2关断，开关管S1导通，电流从动力电池20的正极流出，依次流经驱动电机12的U相绕组、开关管S1、母线电容Cbus1并最终流回动力电池20的负极，在这一过程中，动力电池20和驱动电机的U相绕组共同为母线电容Cbus1充电以使母线电容Cbus1的两端电压大于动力电池20的输出电压。

以上结合具体实施例描述了在驱动电机11输出扭矩过程中动力电池20的输出电压较小的情况下电机控制器120和驱动电机12用于提升母线电容Cbus1两端电压进而提升母线电容Cbus2两端电压从而使得驱动电机11运行于较高的工作电压。

电机控制器120根据动力电池20的输出电压计算在当前动力电池20输出电压可以使驱动电机11运行于较高效率区间的预设转速值，若转速信号指示的转速值大于此预设转速值，表明当前动力电池20的输出电压难以使驱动电机11运行于高效率区间。同样的，若扭矩信号指示的转速值大于此预设扭矩值，表明当前动力电池20的输出电压难以使驱动电机11运行于高效率区间。因此，在一种实施例中，电机控制器120用于：

电机控制器120响应于驱动电机11的目标扭矩值大于预设扭矩值或驱动电机11的目标转速值大于预设转速值且驱动电机12随车轮40转动，电机控制器120控制电压转换电路104的至少一个开关管桥臂的下桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通或电压转换电路104的至少一个开关管桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管交替导通以提升母线电容Cbus1的两端电压。具体升压过程如前所述，这里不再赘述。

驱动电机11的运行状态包括驱动状态和发电状态。驱动电机11运行于驱动状态，驱动电机11用于将动力电池20的电能转换为电动汽车01的动能。驱动电机11运行于发电状态，驱动电机11用于将电动汽车01的动能转换为电能为动力电池20充电。例如在电动汽车01制动过程中，驱动电机11运行于发电状态，驱动电机11将电动汽车的动能转换为高压交流电，电机控制器110将高压交流转换为直流电为动力电池20充电。

以上结合具体实施例描述了驱动电机11输出扭矩过程中母线电容Cbus1两端电压过大的情况下电机控制器120和驱动电机11用于降低母线电容Cbus1两端电压进而降低母线电容Cbus2两端电压从而动力电池20接收驱动电机11产生的电能。

在本申请实施例中，电压转换电路104响应于驱动电机11随车轮30转动产生感应电流且母线电容Cbus1的两端电压大于预设值且驱动电机12随车轮转动，电压转换电路104用于降低母线电容Cbus1的两端电压。

在本申请实施例中，当驱动电机11运行于发电状态，驱动电机11输出交流电，电机控制器110用于接收驱动电机11产生的交流电并将其转换为直流电，动力电池20通过母线电容Cbus2接收来自电机控制器110的直流电。若电机控制器110产生的直流电的电压过高会对动力电池20的性能产生负面影响，则此时需要降低来自电机控制器110的直流电的电压再为动力电池20充电。

在一种实施例中，电压转换电路104响应于驱动电机11随车轮30转动产生感应电流、母线电容Cbus1的两端电压大于预设值且驱动电机12随车轮40转动，电压转换电路104的至少一个上桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通。

具体的，在至少一个开关管桥臂的上桥臂开关管在每个开关周期内可以分为导通阶段和关断阶段。在T1时刻，逆变电路120a的至少一个上桥臂开关管导通，母线电容Cbus1动力电池20用于为处于导通状态的上桥臂开关管对应的桥臂所连接的驱动电机12的绕组电感充电和动力电池20充电。在一种实施例中，如图7A所示，在T1时刻，逆变电路120a的三个上桥臂开关管桥臂导通，从母线电容Cbus1流出的电流依次经过逆变电路120a的三个上桥臂开关管、驱动电机12的三相绕组、动力电池20并最终流回母线电容Cbus1。在这个过程中，母线电容Cbus1用于为驱动电机12的三相绕组的电感和动力电池20充电，因此动力电池20的充电电压小于母线电容Cbus1的两端电压。

在T2时刻，逆变电路120a的上桥臂开关管断开，已经充电的驱动电机12的绕组用于为动力电池20充电。在一种实施例中，如图7B所示，在T2时刻，逆变电路120a的上桥臂开关管断开，从驱动电机12的三相绕组流出的电流依次经过动力电池20、续流二极管D1、D2、D3、母线电容Cbus1并最终流回驱动电机12的三相绕组。在这个过程中，驱动电机12的三相绕组用于为动力电池20充电。由于驱动电机20的绕组的电压小于母线电容Cbus1的两端电压，因此在这一过程中动力电池20的充电电压的小于母线电容Cbus1的两端电压。

在一种实施例中，电压转换电路104响应于驱动电机11随车轮30转动产生感应电流、母线电容Cbus1的两端电压大于预设值且驱动电机12随车轮40转动，电压转换电路104的至少一个桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管交替导通。

具体的，在T1时刻，在T1时刻，逆变电路120a的至少一个开关管桥臂的上桥臂开关管导通，母线电容Cbus1依次通过至少一个桥臂的上桥臂开关管、导通的开关管对应的桥臂中点所连接的绕组为动力电池20充电，在这个过程中，母线电容Cbus1为驱动电机12的绕组充电，驱动电机12的绕组分压，从而使得动力电池20的充电电压小于母线电容Cbus1的两端电压。这一过程具体原理如前所述，这里不再赘述。

在T2时刻，逆变电路120a的至少一个上桥臂开关管关断且与之相对应的下桥臂开关管导通，驱动电机12的绕组为动力电池20充电以使得动力电池20的充电电压小于母线电容Cbus1的两端电压。

示例性的，在T1时刻，开关管S1导通，电流从流出，依次流经驱动电机的U相绕组、动力电池20并最终流回母线电容Cbus1。在这一过程中，母线电容Cbus1为驱动电机12的U相绕组充电和动力电池20充电。在T2时刻，开关管S1关断，开关管S2导通，电流从驱动电机12的U相绕组流出，流经动力电池20最终流回驱动电机12的U相绕组，在这一过程中，驱动电机12的U相绕组用于为动力电池20充电。

在本申请实施例中，电机控制器120响应于第一扭矩信号，电机控制器120控制开关模块S用于连接动力电池20的一端和多个开关管桥臂的一端并控制逆变电路120a的多个桥臂中点输出交电流以驱动驱动电机12输出扭矩，其中，第一扭矩信号所指示的扭矩值大于预设扭矩值。

在驱动电机12随车轮转动的情况下，电机控制器120的桥臂和电机12的三相绕组组成电压转换电路以调整母线电容的两端电压，但是在电动汽车01运行过程中为了获得更好的动力性能，在一定工况下，也需要驱动电机12输出扭矩。此时，整车控制器50输出第一扭矩信号，电机控制器120接收第一扭矩信号并控制开关模块S处于第二状态，电机控制器120的多个桥臂的桥臂中点输出三相交流电以使得驱动电机12输出第一扭矩信号所指示的扭矩。

请参阅图8，图8为本申请提供的电机控制器120响应于第一扭矩信号的一种电流示意图。辅驱电机控制器120接收到第一扭矩信号时，控制电路10b输出开关控制信号，以控制开关模块S处于第二状态，开关模块S在这里不再具体示出。控制逆变电路120a向驱动电机12输出交流电，使得辅驱电机12输出相应的扭矩。其中，逆变电路120a中的三个开关桥臂的输出电流的相位差互为120度，三个开关桥臂的输出电流的矢量和为零。

在本申请实施例中，电机控制器120响应于第二扭矩信号，电机控制器120用于控制多个开关管桥臂的开关管关断以节约能量。第二扭矩信号所指示的扭矩值小于预设扭矩值。

在既不需要驱动电机12输出扭矩也不需要逆变电路120a和驱动电机12的多相绕组构成电压转换电路以调整母线电容Cbus1的两端电压的情况下，电机控制器的逆变电路的开关管关断以节约能量。

第二扭矩信号可以理解为零扭矩输出信号，第二扭矩信号用于控制动力总成102输出零扭矩。在电动汽车10的行车过程中，为了驱动电机12处于随车轮转动的随转状态，整车控制器30输出第二扭矩信号，第二扭矩信号所指示的扭矩值为零扭矩值或小于预设扭矩值的一个极小的扭矩值。

示例性的，预设扭矩值为0.5N·m，如果扭矩信号所指示的扭矩值小于或等于0.5N·m，动力总成20处于随转状态，异步电机22随车轮转动。

本申请实施例提供的电机控制器120在接收到零扭矩信号时关断逆变电路120a的开关管从而可以节约能量，提高电动汽车01的整车续航。

在本申请实施例的电动汽车01包括动力总成101、动力总成102，控制装置103用于实现动力总成101和动力总成102之间的相互配合。

在一种实施例中，控制装置103响应于驱动电机12用于随车轮40转动，控制装置103用于控制开关模块S运行于第一状态以使得驱动电机12的多相绕组和逆变电路120a的多相桥臂构成电压转换电路。

具体的，电机控制器120用于根据整车控制器50的指令控制驱动电机12的运行状态，整车控制器50向电机控制器输出第二扭矩信号，控制电路120b响应于第二扭矩信号控制逆变电路120a不向驱动电机12输出驱动电流，此时驱动电机12不主动输出扭矩而是随车轮40转动。控制电路120b将驱动电机12的运行状态信号发送到控制装置103，控制装置103控制控制电路120b输出开关模块控制信号，开关模块控制信号用于控制开关模块S运行第一状态，逆变电路120的多个桥臂和驱动电机12的多相绕组构成电压转换电路。

图9为本申请实施例提供的控制装置103的示意图。控制装置103也可以用于直接控制开关模块S、逆变电路120b、逆变电路110b。在一种实施例中，控制装置103响应于驱动电机11用于输出扭矩、驱动电机12随车轮转动且电机控制器120的母线电容Cbus1的两端电压小于预设值，控制装置103用于控制电机控制器120的至少一个桥臂的下桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通或控制电机控制器120的至少一个桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管交替导通以提高母线定容Cbus1两端电压。

控制装置103响应于驱动电机11随车轮30转动产生感应电流且电机控制器120的母线电容Cbus1的两端电压大于预设值，控制装置103用于控制电机控制器120的至少一个桥臂的上桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通或控制电机控制器120的至少一个桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管交替导通。

本申请实施例提供的控制装置103用于根据动力总成11和动力总成12的运行状态控制开关模块S和逆变电路120b以调整母线电容Cbus1的两端电压，进而调整母线电容Cbus2的两端电压以使得驱动电机11运行高效率区间或者使得驱动电机11随车轮40转动产生的感应电流可以为动力电池20充电从而可以提高电动汽车的能量利用效率和整车续航。

请参阅图10，图10为本申请提供的电机控制器120的另一种示意图。图10所示的电机控制器120与图3的区别在于：本实施例中，开关模块S的第一端电连接于动力电池20的负极。

请参阅图11，图11为本申请提供的电机控制器120的另一种示意图。图11所示的电机控制器120与图3的区别在于：本实施例中，逆变电路10a为三电平逆变电路。其中，三电平逆变电路中每个开关桥臂包括四个开关管，每个开关桥臂中，上桥臂两个开关管的之间的中点与下桥臂两个开关管的之间的中点通过两个钳位二极管相连。两个钳位二极管之间的中点连接到电容C1与电容C2的连接中点。

在一些实施例中，两个钳位二极管也可以用一个飞跨电容替代，以构成另一种三电平逆变电路。

请参阅图12，图12为本申请提供的辅驱电机控制器120的另一种示意图。图12所示的电机控制器120与图3的区别在于：本实施例中，逆变电路10a为双三相逆变电路。对应的，辅驱电机12为六相交流电机。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本申请，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本申请要求保护的范围之内。

Claims (15)

1.一种动力总成，其特征在于，所述动力总成包括电机控制器、驱动电机、开关模块，所述驱动电机包括多相绕组，所述电机控制器包括多个开关管桥臂，每个所述开关管桥臂包括上桥臂开关管及下桥臂开关管，每个所述开关管桥臂的桥臂中点用于连接所述多相绕组中的一相绕组，每个所述开关管桥臂两端分别用于连接母线电容的两端，所述开关模块的运行状态包括第一状态和第二状态，其中：

所述开关模块处于所述第一状态，所述开关模块用于连接电动汽车的动力电池的一端和所述驱动电机的所述多相绕组的中心抽头；

所述开关模块处于所述第二状态，所述开关模块用于连接所述动力电池的一端和所述多个开关管桥臂的一端。

2.根据权利要求1所述的动力总成，其特征在于，所述驱动电机用于传动连接所述电动汽车的一对车轮，响应于所述驱动电机随所述一对车轮转动，所述开关模块运行于第一状态，所述多相绕组和所述多个开关管桥臂构成电压转换电路。

3.根据权利要求2所述的动力总成，其特征在于，在所述驱动电机随所述一对车轮转动的过程中，响应于所述动力电池的输出电压小于预设电压值，所述电压转换电路的至少一个所述开关管桥臂的下桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通。

4.根据权利要求2所述的动力总成，其特征在于，在所述驱动电机随所述一对车轮转动的过程中，所述电压转换电路的至少一个所述开关管桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管交替导通。

5.根据权利要求2-4任一项所述的动力总成，其特征在于，所述电动汽车包括另一动力总成，所述另一动力总成包括另一电机控制器及另一驱动电机，所述另一电机控制器用于接收所述动力电池的供电并用于驱动另一驱动电机，所述另一驱动电机用于传动连接另一对车轮，在所述驱动电机随所述车轮转动的过程中，响应于所述另一驱动电机的目标扭矩值大于预设扭矩值或所述另一驱动电机的目标转速值大于预设转速值，所述电压转换电路的至少一个所述开关管桥臂的下桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通或所述电压转换电路的至少一个所述开关管桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管交替导通。

6.根据权利要求2-5任一项所述的动力总成，其特征在于，在所述另一驱动电机随所述另一对车轮转动产生感应电流过程中，响应于所述母线电容的两端电压大于预设值，所述电压转换电路的至少一个所述上桥臂开关管和至少一个所述下桥臂开关管交替导通。

7.根据权利要求2-6任一项所述的动力总成，其特征在于，在所述另一驱动电机随所述另一对车轮转动产生感应电流过程中，响应于所述母线电容的两端电压大于预设值，所述电压转换电路的至少一个所述上桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通。

8.根据权利要求1-7任一项所述的动力总成，其特征在于，响应于第一扭矩信号，所述开关模块处于所述第二状态，所述多个开关管桥臂的桥臂中点输出交流电以驱动所述驱动电机输出所述第一扭矩信号所指示的扭矩，所述第一扭矩信号所指示的扭矩大于预设扭矩值。

9.根据权利要求1-8任一项所述的动力总成，其特征在于，响应于第二扭矩信号，所述开关模块处于所述第二状态，所述多个开关管桥臂的开关管关断，所述第二扭矩信号所指示的扭矩小于所述预设扭矩值。

10.根据权利要求1-9任一项所述的动力总成，其特征在于，所述开关模块包括静触点及两个动触点，所述开关模块的静触点连接所述动力电池的一端，所述开关模块的两个动触点分别连接所述驱动电机的中点抽头及所述多个开关管桥臂的一端。

11.根据权利要求1-9任一项所述的动力总成，其特征在于，所述开关模块包括第一开关和第二开关，所述第一开关用于连接所述驱动电机的中点抽头及所述多个开关管桥臂的一端，所述第二开关用于连接所述多个开关管桥臂的一端和所述动力电池的一端。

12.一种用于电动汽车的控制装置，其特征在于，所述电动汽车包括两个动力总成和开关模块，一个动力总成用于传动连接一对车轮，另一个动力总成用于传动连接另一对车轮，所述一个动力总成包括驱动电机和电机控制器，所述另一个动力总成包括另一驱动电机和另一电机控制器，每个所述电机控制装置包括多个开关管桥臂，每个所述开关管桥臂包括上桥臂开关管及下桥臂开关管，所述电机控制器的每个所述开关管桥臂两端分别用于连接母线电容的两端，所述另一电机控制器的每个所述开关管桥臂两端分别用于连接另一母线电容的两端，所述母线电容两端用于连接电动汽车的动力电池两端，所述另一母线电容两端用于连接所述动力电池两端，所述控制装置用于控制开关模块连接所述动力电池的一端和所述电机的多相绕组的中心抽头或所述多个开关管桥臂的一端，所述控制装置用于：

响应于所述驱动电机用于随所述一对车轮转动，控制所述开关模块连接所述动力电池的一端和所述驱动电机的所述多相绕组的中心抽头。

13.根据权利要求12所述的控制装置，其特征在于，在所述另一驱动电机用于驱动所述另一对车轮且所述驱动电机用于随所述一对车轮转动的过程中，所述控制装置用于：

响应于所述母线电容的两端电压小于预设值，控制所述电机控制装置的至少一个所述开关管桥臂的下桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通或控制所述电机控制装置的至少一个所述开关管桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管交替导通。

14.根据权利要求12所述的控制装置，其特征在于，所述另一驱动电机随车轮转动产生感应电流的过程中，所述控制装置用于：

响应于所述母线电容的两端电压大于预设值，控制所述电机控制器的至少一个所述开关管桥臂的上桥臂开关管在每个开关周期内以预设占空比导通或控制所述电机控制器的至少一个所述开关管桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管交替导通。

15.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括：两个动力总成和如权利要求12至14任一项所述的控制装置，所述两个动力总成分别用于传动连接所述电动汽车的前轮和后轮。