CN115051615A - 一种动力总成及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种动力总成及车辆。该动力总成包括电机和电机控制器，其中，电机包括第一绕组和第二绕组，电机控制器包括控制单元、第一驱动电路和第二驱动电路。控制单元用于当电机的负载小于预设负载时，控制第一驱动电路停止工作，控制所述第二驱动电路工作；还用于当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。其中，第一驱动电路中每一相的功率器件均为绝缘栅双极型晶体管IGBT；第二驱动电路中每一相的功率器件均为宽禁带半导体器件。且第一绕组的电流密度大于第二绕组的电流密度。利用该动力总成能够提升电机控制器和电机的工作效率，进而提高电动汽车的续航能力。

Description

一种动力总成及车辆

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种动力总成及车辆。

背景技术

电动汽车中的电机控制器(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，电机控制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，由于电机控制器使用的IGBT器件的损耗较大，致使车辆行驶中电机控制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控制器的效率，影响电动汽车的续航能力。

发明内容

为了解决以上技术问题，本申请提供一种动力总成及车辆，能够提升电机控制器的效率。

第一方面，本申请提供了一种动力总成，该动力总成包括电机和电机控制器，其中，电机包括第一绕组和第二绕组，电机控制器包括控制单元、第一驱动电路和第二驱动电路。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所述第一绕组；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所述第二绕组。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，第一驱动电路中每一相的功率器件的种类相同，均为绝缘栅双极型晶体管IGBT；第二驱动电路中每一相的功率器件的种类相同，均为宽禁带半导体器件。

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控制器产生的损耗，进而提升电机控制器的效率。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。

因此该电机控制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，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。即该电机控制器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，因此提升电机控制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，第一绕组的电流密度大于第二绕组的电流密度。电机绕组的电流密度越小，则单位面积的铜耗越小。相比于第一绕组和第二绕组等电流密度分配的结构，第二绕组的电流密度较小的结构可以进一步降低电机在常用工况区的铜耗，提升效率，同时由于电流密度较小，可以降低第二绕组在长期使用的情况下的老化速度。

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，第一绕组的导体面积大于所述第二绕组的导体面积。第一绕组的电流密度大于第二绕组的电流密度，具体表现为第一绕组分配更大的槽面积(也即导体面积)、或分配更少的导体数量等。

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，第一绕组的星点和第二绕组的星点连接。星点是三相Y型连接***的中性点，即三相线Y型连接的中间点。通过第一绕组的星点和第二绕组的星点相连，可以实现升压充电以及辅助加热的功能。

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，第一绕组的星点和第二绕组的星点通过导线或开关连接。

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，电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机包括第一绕组，所述第二电机包括第二绕组。也即第一绕组和第二绕组可以分别位于不同的电机。采用两台电机各自包括一套绕组，同时两套绕组星点相连的方案，不仅使得电机和电机控制器具备了容错能力，还能够使电机和电机控制器适应不同的负载情况。

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，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。由于动力***包括了至少两个驱动电路，每个驱动结构为三相半桥结构，因此对应的电机绕组数目至少为3的N倍，N为大于或等于2的整数。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***的容错能力。

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，电机包括六相绕组，第一绕组包括六相绕组中的三相绕组，第二绕组包括六相绕组中的另外三相绕组。

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，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或氮化镓晶体管GaN。

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控制器的损耗，提升电机控制器的效率。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，在第十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控制器的损耗，提升电机控制器的效率。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，在第十一种可能的实现方式中，电机控制器还包括：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，在第十二种可能的实现方式中，电机控制器还包括：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。

第二方面，本申请还提供一种车辆，该车辆包括以上任意实现方式提供的动力总成。其中，该动力总成包括电机和电机控制器，电机包括第一绕组和第二绕组，电机控制器包括控制单元、第一驱动电路和第二驱动电路。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所述第一绕组；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所述第二绕组。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，第一驱动电路中每一相的功率器件的种类相同，均为绝缘栅双极型晶体管IGBT；第二驱动电路中每一相的功率器件的种类相同，均为宽禁带半导体器件。且第一绕组的电流密度大于第二绕组的电流密度。

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，提高电机控制器的能量转化效率。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。

同时，本申请基于第一驱动电路和第二驱动电路的情况下，还提供了电机的第一绕组和第二绕组在通流时电流密度不相等，且第一绕组的电流密度大于第二绕组的电流密度的方案。电机绕组的电流密度越小，则单位面积的铜耗越小。当车辆的电机处于轻载时，控制单元控制第二驱动电路驱动电机，同时由于第二绕组的电流密度较小(相比于第一绕组和第二绕组等电流密度分配的结构而言)，可以进一步降低常用工况区等轻载情况下的铜耗，提升效率，并且降低第二绕组在长期使用的情况下的老化速度。

当电机需要输出较大扭矩时，例如电机在达到峰值扭矩的情况下，电机的负载大于或等于预设负载，控制单元控制第一驱动电路给第一绕组供电，同时控制第二驱动电路给第二绕组供电，由于第一绕组的电流密度较大(相比于第一绕组和第二绕组等电流密度分配的结构而言)，因此温升更高。但是此种工况仅短时发生，不会长期使用，因此申请本实施例所提出的绕组分配方案可以最大化利用第一绕组和第二绕组的电流密度。

综上所述，利用本申请实施例提供的车辆，可以提升电机控制器和电机的工作效率，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动力总成的示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种动力总成的示意图；

图4为本申请实施例提供的驱动信号的示意图；

图5为本申请实施例提供的又一种动力总成的示意图；

图6为本申请实施例提供的再一种动力总成的示意图；

图7A至图7B为本申请实施例提供的动力总成的一种电路示意图；

图8A至图8B为本申请实施例提供的动力总成的另一种电路示意图；

图9为本申请实施例提供的动力总成辅助加热的一种电路示意图；

具体实施方式

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和电机控制器为例进行说明，本申请实施例不限定电机和电机控制器的具体应用场合。

在电动汽车中，动力总成包括电机和电机控制器。电机控制器的作用是从动力电池组获取电能，转换为电机需要的电流和电压，进而由电机为负载提供动力，因此，电机控制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10为三相电机，电机控制器包括IGBT三相半桥驱动电路20，IGBT三相半桥驱动电路20两端并联有滤波电容。

IGBT器件的损耗较大，导致电机控制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，本申请提供了一种包括电机和由混合功率器件组成的电机控制器的动力总成，所述电机包括第一绕组和第二绕组，所述电机控制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，能够提升电机控制器的效率，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。

本申请实施例提供了一种动力总成，下面继续以动力总成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动力总成的示意图。

动力总成包括电机控制器和电机，电机控制器包括控制单元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；电机包括第一绕组101和第二绕组102。

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的第一绕组101。

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的第二绕组102。

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。

该电机控制器的第一驱动电路201中功率器件的种类与第二驱动电路202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控制器产生的损耗，进而提升了电机控制器的效率。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NEDC(NewEuropean Driving Cycle，新欧洲驾驶周期)、WLTC(World Light Vehicle TestProcedure，全球轻型车测试规范)等常用工况工作时，例如轻踩油门踏板、车速较低等情况。

控制单元203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机达到峰值扭矩，例如重踩油门踏板、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。

综上所述，利用本申请提供的动力总成，可以根据电机负载的大小情况确定驱动电路的工作状态，能够提升电机控制器的效率。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。

下面结合具体的功率器件类型对电机控制器进行说明。

例如，第一驱动电路201的功率器件为IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，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 OxideSemiconductor，碳化硅场效应管)或氮化镓(GaN)晶体管。

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。

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连接电机的第一绕组101，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连接电机的第二绕组102，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部分202a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。

由于电机控制器包括了至少两个驱动电路，且电机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——第一绕组101和第二绕组102，第一驱动电路201驱动其中的第一绕组101，第二驱动电路202驱动其中的第二绕组102。

需要说明的是，本实施例基于第一驱动电路102和第二驱动电路202的情况下，电机的第一绕组101和第二绕组102在通流时电流密度不相等，且第一绕组101的电流密度大于第二绕组102的电流密度。具体的，较小的电流密度表现为对应的绕组分配更大的槽面积(也即导体面积)、或分配更少的导体数量等。

电机绕组的电流密度越小，则单位面积的铜耗越小。以电动汽车为例，在常用工况(NEDC/WLTC等)工作时，电机的负载小于预设负载，电机通流只需达到峰值电流的1/2以下。此时，控制单元203控制第二驱动电路202驱动电机，同时由于第二绕组102的电流密度较小(相比于第一绕组和第二绕组等电流密度分配的结构而言)，可以进一步降低常用工况区的铜耗，提升效率，并且降低第二绕组102在长期使用的情况下的老化速度。

当电机需要输出较大扭矩时，例如电机在达到峰值扭矩的情况下，电机的负载大于或等于预设负载，控制单元203控制第一驱动电路201给第一绕组101供电，同时控制第二驱动电路202给第二绕组102供电，由于第一绕组101的电流密度较大(相比于第一绕组和第二绕组等电流密度分配的结构而言)，因此温升更高。但是此种工况仅短时发生，不会长期使用，因此本实施例所提出的绕组分配方案可以最大化利用第一绕组和第二绕组的电流密度。

该电机驱动器还包括：滤波电容C1。

滤波电容C1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。

参见图3，图3为本申请实施例提供的另一种动力总成的示意图；

控制单元203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，第一组驱动信号对应第一驱动电路201，第二组驱动信号对应第二驱动电路202。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。

参见图4，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，此时只有第一驱动电路201，即SiC-MOSFET器件工作，可以降低电机控制器产生的损耗，进而提升了电机控制器的效率。

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。其中第一组驱动信号和第二组驱动信号的相位差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控制器，可以根据电机负载的大小情况确定驱动电路的工作状态，能够提升电机控制器的效率，进而延长电动汽车的车载电池(动力电池组)续航能力。此外，由于该电机控制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控制器的容错能力。

参见图5，该图为本申请实施例提供的又一种动力总成的示意图；

本实施例提供的电机控制器与图2所示动力总成的区别在于，该动力总成具体可以包括以下两个滤波电容：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。

如图所示，第一滤波电容C1连接第一驱动电路201的输入端。第二滤波电容C2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，此时电机控制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。

基于以上实施例的说明，所述第一绕组和所述第二绕组还可以具有引出星点的结构，所述引出星点的结构用于连接第一绕组的星点和第二绕组的星点。

参见图6，该图为本申请实施例提供的再一种动力总成的示意图。

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的第二绕组，即图中的三相绕组X、Y、Z。实施例二关于包括电机和由混合功率器件组成的电机控制器的动力总成用于提升效率并兼顾成本的实现方法与上述动力总成实施例相同，此处不再赘述。

需要说明的是，第一绕组101的星点和第二绕组102的星点之间使用一根导线连接，或使用开关连接，所述开关可以为继电器。其中，星点是三相Y型连接***的中性点，即三相线Y型连接的中间点。

通过第一绕组101的星点和第二绕组102的星点相连，可以实现升压充电以及辅助加热的功能。参见图7A和图7B，图7A至图7B为本申请实施例提供的动力总成一种电路示意图，为便于说明，图中仅画出了IGBT模组一侧的电感充放电工况电流示意。图7A中，充电电源的正极与动力总成的母线电压正极(BUS+)相连，充电电源的负极与第一绕组101的星点和第二绕组102的星点相连。其中电感充电时与BUS+一侧相连的三相桥臂导通，与母线电压负极(BUS-)一侧相连的三相桥臂关断，此时第一绕组11处于储能阶段。图7B中，第一绕组101与充电电源串联向动力电池放电时，将与BUS+一侧相连的三相桥臂关断，与BUS-一侧相连的三相桥臂导通，此时第一绕组101中的电流通过与BUS-一侧相连的三相桥臂续流。

参见图8A和图8B，图8A至图8B为本申请实施例提供的动力总成升压充电的另一种电路示意图，为便于说明，图中仅画出了IGBT模组一侧的电感充放电工况电流示意。图8A中，充电电源负极与动力总成的母线电压负极(BUS-)相连，充电电源的正极与第一绕组101的星点和第二绕组102的星点相连。其中电感充电时与BUS-一侧相连的三相桥臂导通，与母线电压正极(BUS+)一侧相连的三相桥臂关断，此时第一绕组201处于储能阶段。图8B中，第一绕组201与充电电源串联向动力电池放电时，将与BUS-一侧相连的三相桥臂关断，与BUS+一侧相连的三相桥臂导通，此时第一绕组201中的电流通过与BUS+一侧相连的三相桥臂续流。

为便于说明，图7A至图7B、图8A至图8B都展示的是只利用第一驱动电路，即IGBT模组进行升压充电的情况。由于第二驱动电路SiC模块与第一驱动电路IGBT模块处于并联状态，因此实际上可以根据上述相同工作原理，选择单独采用IGBT模组、单独采用SiC模组或同时使用两套模组进行升压充电工作。

参见图9，图9为本申请实施例提供的动力总成辅助加热的一种电路示意图。以电动汽车为例，由于第一绕组201的星点和第二绕组202的星点相连，因此可以利用零序电流(三相电流波形相同的电流分量，且不产生转矩)对电机进行加热，并通过电机热量收集***将产生的热量传递至电池或座舱等需要加热的车上位置。其中，所述电机热量收集***可以通过将动力总成冷却水回路与电池或座舱的冷却水回路相连构建而成。

基于上述动力总成实施例，电机可以包括第一电机和第二电机两台电机，第一电机包括第一绕组，第二电机包括第二绕组，也即第一绕组和第二绕组可以分别位于不同的电机。采用两台电机各自包括一套绕组，以及两套绕组星点相连的方案，可以兼顾升压充电及驻车辅助加热功能的实现，具体参见上述动力总成实施例，此处不再赘述。

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。

实际应用中，以上各种电机控制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。

通过增加电机的个数、相数以及驱动电路的个数，不仅使得电机和电机控制器具备了容错能力，还能够使电机和电机控制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。

基于以上实施例提供的动力总成，本申请实施例还提供了一种包括以上实施例提供的动力总成的车辆，该车辆包括动力总成，其中，动力总成具体包括电机和电机控制器，电机包括第一绕组和第二绕组，电机控制器包括控制单元、第一驱动电路和第二驱动电路。

本申请提供的车辆中包括上述任一实施例介绍的动力总成，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。该电机控制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。

电机用于为负载提供动力，电机的第一绕组和第二绕组在通流时电流密度不相等，且第一绕组的电流密度大于第二绕组的电流密度。具体的，较小的电流密度表现为对应的绕组分配更大的槽面积(也即导体面积)、或分配更少的导体数量等。

需要说明的是，第一绕组的星点和第二绕组的星点之间可以不相连，也可以使用一根导线连接，或使用开关连接，所述开关可以为继电器。

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。例如电机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。第一绕组和第二绕组还可以分别位于不同的电机。

综上所述，利用本申请提供的动力***，当应用于电动汽车时，能够提升电机控制器的效率，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***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***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 (13)

1.一种动力总成，其特征在于，包括电机和电机控制器；所述电机包括第一绕组和第二绕组，所述电机控制器包括控制单元、第一驱动电路和第二驱动电路；

所述第一驱动电路，用于将直流电逆变为交流电提供给所述第一绕组；

所述第二驱动电路，用于将直流电逆变为交流电提供给所述第二绕组；

所述控制单元，用于当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；或者当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为绝缘栅双极型晶体管IGBT；所述第二驱动电路中每一相的功率器件为宽禁带半导体器件。

2.根据权利要求1所述的动力总成，其特征在于，所述第一绕组的电流密度大于所述第二绕组的电流密度。

3.根据权利要求1或2所述的动力总成，其特征在于，所述第一绕组的导体面积大于所述第二绕组的导体面积。

4.根据权利要求1-3任一项所述的动力总成，其特征在于，所述第一绕组的星点和所述第二绕组的星点连接。

5.根据权利要求4所述的动力总成，其特征在于，所述第一绕组的星点和所述第二绕组的星点通过导线或开关连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的动力总成，其特征在于，所述电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机包括所述第一绕组，所述第二电机包括所述第二绕组。

7.根据权利要求1-6任一项所述的动力总成，其特征在于，

所述电机的绕组相数为3的N倍，所述N为大于或等于2的整数。

8.根据权利要求1-7任一项所述的动力总成，其特征在于，所述电机包括六相绕组，所述第一绕组包括所述六相绕组中的三相绕组，所述第二绕组包括所述六相绕组中的另外三相绕组。

9.根据权利要求1-8任一项所述的动力总成，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或氮化镓晶体管GaN。

10.根据权利要求1-9任一项所述的动力总成，其特征在于，还包括：滤波电容；

所述滤波电容的两端分别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。

11.根据权利要求1-9任一项所述的动力总成，其特征在于，还包括：第一滤波电容和第二滤波电容；

所述第一滤波电容连接在所述第一驱动电路的输入端；

所述第二滤波电容连接在所述第二驱动电路的输入端。

12.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1-11任一项所述的动力总成和动力电池，其中所述动力电池用于向所述电机控制器输出直流电。

13.根据权利要求12所述的车辆，其特征在于，还包括整车控制器，所述整车控制器向所述电机控制器的控制单元发送所述电机的负载。

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