一种电机控制器、动力总成及电动车辆的制作方法

本技术涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种电机控制器、动力总成及电动车辆。

背景技术：

1、电机控制器(motor control unit，mcu)是新能源汽车中用于对电机进行控制的部件，电机控制器还与动力电池相连接，可以将动力电池提供的直流电转换为驱动电机工作所需要的交流电。电机控制器中一般配置有三相全桥的拓扑架构的逆变电路，通过控制逆变电路中每相桥臂上开关管的导通与关断，可实现将直流电转化为交流电。但是，在一些特殊情况下(如开关管的温度过高)，桥臂上的开关管可能会出现短路的问题。为了避免损坏电机，比较常用的方式是通过电机控制器控制逆变电路停止为驱动电机供电。但是，该方式会使车辆失去动力，影响行车安全。为了解决这个问题，可以选择将发生短路故障的桥臂与驱动电机对应的绕组断开，从而在避免车辆完全失去动力。但是，上述方案中的逆变电路仍容易受短路故障的影响而导致车辆出现母线电压丢失的问题。因此，亟需提供一种方案以解决上述问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种电机控制器、动力总成及电动车辆，以在为驱动电机提供动力的同时避免车辆出现母线电压丢失的问题。

2、为了实现上述目的，本技术实施例提供了以下技术方案。

3、第一方面，提供了一种电机控制器，该电机控制器包括逆变电路，逆变电路包括三相桥臂，三相桥臂的每相桥臂的第一端用于通过正直流母线连接动力电池的正极，三相桥臂的每相桥臂的第二端用于通过负直流母线连接动力电池的负极。其中，上述三相桥臂的每相桥臂包括隔离开关，该隔离开关用于导通或断开与其对应的一相桥臂与正直流母线或负直流母线的连接。通过上述方式，当三相桥臂中的任一相桥臂发生短路故障导致桥臂电流过大时，可以通过隔离开关断开与其对应的一相桥臂与正直流母线或负直流母线的连接，从而避免正直流母线和负直流母线出现直通故障，以防止车辆出现母线电压丢失的问题。

4、在一种可能的实现方式中，隔离开关用于导通或断开与其对应的一相桥臂的上桥臂开关管与桥臂中点之间的连接，或者，隔离开关用于导通或断开与其对应的一相桥臂的上桥臂开关管与正直流母线之间的连接。通过上述方式，隔离开关可以通过断开每相桥臂中的上桥臂的方式避免正直流母线和负直流母线出现直通故障。

5、在一种可能的实现方式中，隔离开关用于导通或断开与其对应的一相桥臂的下桥臂开关管与桥臂中点之间的连接，或者，隔离开关用于导通或断开与其对应的一相桥臂的下桥臂开关管与负直流母线之间的连接。通过上述方式，隔离开关可以通过断开每相桥臂中的下桥臂的方式避免正直流母线和负直流母线出现直通故障。

6、在一种可能的实现方式中，三相桥臂的每相桥臂的隔离开关包括上隔离开关和下隔离开关。其中，上隔离开关用于导通或断开与其对应的一相桥臂的上桥臂开关管与桥臂中点之间的连接或与其对应的一相桥臂的上桥臂开关管与正直流母线之间的连接。下隔离开关用于导通或断开与其对应的一相桥臂的下桥臂开关管与桥臂中点之间的连接或与其对应的一相桥臂的下桥臂开关管与负直流母线之间的连接。通过上述方式，可以将每相桥臂的上桥臂和下桥臂均断开以避免正直流母线和负直流母线出现直通故障。

7、在一种可能的实现方式中，电机控制器还包括连接开关，三相桥臂的每相桥臂的桥臂中点分别通过一个连接开关连接驱动电机的一相绕组。通过上述方式，可以在某相桥臂出现短路故障时，该相桥臂的短路电流不会流向驱动电机的绕组，可以对驱动电机起到保护作用。同时，剩余两相桥臂的桥臂中点还能够正常的向驱动电机的绕组输出两相交流电，以使驱动电机缺相运行，进而可以避免车辆完全失去动力，能够提高车辆的行车安全性以及运行可靠性。

8、在一种可能的实现方式中，电机控制器还包括控制电路，控制电路可以响应于通过三相桥臂的任一相桥臂的电流大于预设电流值，控制上述任一相桥臂所对应的隔离开关断开。或者，控制电路可以响应于上述任一相桥臂的桥臂中点与正直流母线之间的电压低于预设电压值或上述任一相桥臂的桥臂中点与负直流母线之间的电压低于预设电压值，控制上述任一相桥臂所对应的隔离开关断开。当三相桥臂中的某相桥臂发生短路故障时，该相桥臂的电流会增大，同时正直流母线和负直流母线之间的电压会降低。因此，通过上述方式可以在某相桥臂发生短路故障时，避免正直流母线和负直流母线出现直通故障。

9、在一种可能的实现方式中，控制电路响应于三相桥臂的任一相桥臂的桥臂中点与正直流母线之间的电压的下降速率高于预设值，控制任一相桥臂所对应的隔离开关断开。或者，控制电路可以响应于三相桥臂的任一相桥臂的桥臂中点与负直流母线之间的电压的下降速率高于预设值，控制任一相桥臂所对应的隔离开关断开。当三相桥臂中的某相桥臂发生短路故障时，正直流母线与负直流母线之间的电压的下降速率会明显变高。因此，通过上述方式也可以在某些桥臂发生短路故障时，避免正直流母线和负直流母线出现直通故障。

10、在一种可能的实现方式中，电机控制器还包括控制电路，控制电路可以响应于通过三相桥臂的任一相桥臂的电流大于预设电流值，控制上述任一相桥臂所对应的隔离开关断开并控制连接开关断开该相桥臂的桥臂中点与驱动电机的绕组之间的连接。或者，控制电路也可以响应于上述任一相桥臂的桥臂中点与正直流母线或负直流母线之间的电压低于预设电压值，控制上述任一相桥臂所对应的隔离开关断开并控制连接开关断开该相桥臂的桥臂中点与驱动电机的绕组之间的连接。通过上述方式，当三相桥臂中的某相桥臂发生短路故障时，在断开该相桥臂与正直流母线或负直流母线的连接的同时，可以断开该相桥臂的桥臂中点与驱动电机中的一相绕组之间的连接。基于此，既可以避免正直流母线和负直流母线出现直通故障，也可以避免车辆完全失去动力。

11、在一种可能的实现方式中，电机控制器还包括控制电路，控制电路可以响应于三相桥臂的任一相桥臂的桥臂中点与正直流母线之间的电压的下降速率高于预设值，控制上述任一相桥臂所对应的隔离开关断开并控制连接开关断开上述任一相桥臂的桥臂中点与驱动电机的绕组之间的连接。或者，控制电路可以响应于三相桥臂的任一相桥臂的桥臂中点与负直流母线之间的电压的下降速率高于预设值，控制上述任一相桥臂所对应的隔离开关断开并控制连接开关断开上述任一相桥臂的桥臂中点与驱动电机的绕组之间的连接。通过上述方式，既可以避免正直流母线和负直流母线出现直通故障，也可以避免车辆完全失去动力。

12、在一种可能的实现方式中，控制电路还可以先响应于通过三相桥臂的至少一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管的电流值大于电流阈值，控制三相桥臂处于安全保护状态。其中，该安全保护状态包括主动短路状态或全关管状态。然后，控制电路可以响应于三相桥臂处于安全保护状态达到预设时长，控制三相桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管均关断。最后，响应于上述至少一相桥臂的桥臂中点的输出电流大于设定电流值，控制上述至少一相桥臂对应的连接开关断开。通过上述方式，控制电路在确定至少一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管的电流大于电流阈值后，可以进一步验证至少一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管是否存在短路。在验证之前，控制电路可以控制驱动电机进入安全保护状态达到预设时长，以降低驱动电机产生的反电动势，保护逆变电路中的元器件。在关闭三相桥臂中的上桥臂开关管和下桥臂开关管后，如果存在至少一相桥臂中点的输出电流大于设定电流值，则可以确定该至少一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管出现短路，进而可以将至少一相桥臂对应的连接开关断开，以避免该相桥臂的短路三相电流流向驱动电机的绕组，能够对驱动电机起到保护作用。

13、在一种可能的实现方式中，控制电路还可以响应于通过三相桥臂的至少一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管的电流大于电流阈值且驱动电机的转速大于预设转速，控制三相桥臂处于安全保护状态。然后，响应于三相桥臂处于安全保护状态且驱动电机的转速降低至小于或等于预设转速，控制三相桥臂中每相桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管均关断。最后，响应于上述至少一相桥臂的桥臂中点的输出电流大于设定电流值，控制上述至少一相桥臂对应的连接开关断开。通过上述方式，控制电路再次验证至少一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管是否存在短路之前，如果驱动电机的转速大于预设转速，则需要控制三相桥臂处于安全保护状态，以降低驱动电机产生的反电动势，保护逆变电路中的元器件。

14、在一种可能的实现方式中，电机控制器用于接收扭矩控制信号并控制驱动电机输出扭矩控制信号所指示的扭矩。控制电路具体可以响应于三相桥臂的任一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管短路，控制上述任一相桥臂对应的连接开关和隔离开关断开。然后，响应于该相桥臂对应的连接开关和隔离开关断开，控制另外两相桥臂的桥臂中点输出两相交流电，该两相交流电用于驱动上述驱动电机输出扭矩。控制电路可以控制剩余两相未出现短路故障的桥臂向驱动电机的绕组输出两相交流电。该两相交流电可以驱动上述驱动电机输出所需的扭矩，以保证车辆不会失去动力。

15、在一种可能的实现方式中，在控制另外两相桥臂的桥臂中点输出两相交流电的过程中，控制电路可以响应于另外两相桥臂的中的任一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管发生预设故障时，控制剩余的桥臂处于安全保护状态。其中，上述预设故障包括短路故障、断路故障以及过温故障。上述安全保护状态包括主动短路状态或全关管状态。通过上述方式，在逆变电路向驱动电机输出两相交流电的过程中，如果输出两相交流电的两相桥臂中的任一相桥臂再次出现预设故障，则可以控制驱动电机进入安全保护状态，以确保行车安全。

16、在一种可能的实现方式中，在控制另外两相桥臂的桥臂中点输出两相交流电的过程中，控制电路可以响应于通过另外两相桥臂中的一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管的电流大于电流阈值，控制对应的一相桥臂所对应的连接开关断开并控制剩余的桥臂处于安全保护状态。该安全保护状态包括主动短路状态或全关管状态。通过上述方式，在逆变电路向驱动电机输出两相交流电的过程中，如果输出两相交流电的两相桥臂中，再次有一相桥臂的电流大于电流阈值，则可以控制出现短路故障的桥臂对应的连接开关断开。这样，该相桥臂的短路三相电流便不会流向驱动电机的绕组，能够对驱动电机起到保护作用。

17、第二方面，提供了一种动力总成，该动力总成包括驱动电机以及上述第一方面中任一种可能的实现方式中的电机控制器。该电机控制器用于对驱动电机进行控制。

18、第三方面，提供了一种电动车辆，该电动车辆包括上述第二方面中的动力总成以及动力电池。其中，上述动力电池用于为动力总成供电。

19、关于上述第二方面和第三方面的技术原理和有益效果，可以参考上述第一方面的相关描述，在此不再赘述。