CN117962629A - 具有短路隔离功能的电机控制器、动力总成及电动车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开的实施例属于新能源汽车领域，特别涉及一种具有故障隔离功能的电机控制器、动力总成及电动车辆。其中，该电机控制器包括逆变电路和控制电路，逆变电路包括三相桥臂，每相桥臂包括上桥臂开关管和下桥臂开关管，每相桥臂的桥臂中点用于通过一个开关模块连接驱动电机的一相绕组。控制电路用于控制每相桥臂对应的开关模块闭合，并控制每相桥臂的桥臂中点向驱动电机的一相绕组输出电流。在逆变电路输出电流的过程中，控制电路响应于至少一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管短路，控制该至少一相桥臂对应的开关模块断开。采用本申请，可以在电机控制器中的任一相桥臂出现短路故障后，继续控制驱动电机输出扭矩，能够提高行车安全性。

Description

具有短路隔离功能的电机控制器、动力总成及电动车辆

技术领域

本申请涉及新能源汽车领域，特别涉及一种具有短路隔离功能的电机控制器、动力总成及电动车辆。

背景技术

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器，通过控制逆变器中每个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。

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，这时为了避免损毁驱动电机，需要控制电机控制器使驱动电机进入安全保护状态，停止为电机供电。但这样也会使车辆失去动力，影响行车安全。

发明内容

本申请实施例提供了一种具有短路隔离功能的电机控制器、动力总成及电动车辆，能够提高车辆的行车安全，相应的技术方案如下：

第一方面，提供了一种具有故障隔离功能的电机控制器，该电机控制器包括逆变电路和控制电路，其中：

逆变电路包括三相桥臂，每相桥臂包括上桥臂开关管和下桥臂开关管，每相桥臂的桥臂中点用于通过一个开关模块连接驱动电机的一相绕组。

控制电路用于：控制每相桥臂对应的开关模块闭合，并控制三相桥臂的桥臂中点向驱动电机的三相绕组输出三相电流。

在逆变电路输出三相电流的过程中，控制电路响应于至少一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管短路，控制电路具体用于控制该至少一相桥臂对应的开关模块断开。

在本申请所示的方案中，当三相桥臂中出现一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管短路后，控制电路可以控制该相桥臂的桥臂中点与驱动电机绕组之间的开关模块断开。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。而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。

在一种可实现的方式中，电机控制器包括三个驱动电路，每个驱动电路用于驱动三相桥臂中的一相桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管，每个驱动电路用于接收一个电源供电，不同驱动电路用于接收不同电源供电。

在本申请所示的方案中，逆变电路的三相桥臂的驱动电流通过三个电源分别进行供电，这样在任一相桥臂短路后导致对应的电源短接后，其他两个电源还能够正常对剩余未短路的两相桥臂供电。如此可以正常的控制剩余的两相桥臂向驱动电机提供两相交流电，进而保证驱动电机的转动，能够提高车辆的行车安全。

在一种可实现的方式中，在逆变电路输出三相电流的过程中，控制电路响应于至少一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关短路，控制电路用于控制至少一相桥臂对应的电源停止供电。

在本申请所示的方案中，逆变电路中存在一相桥臂的开关管短路后，控制电路通过控制停止向该相桥臂供电，可以使得未短路的开关管关断，可以避免该未短路的开关管在导通时与短路的开关管形成通路，进而可以避免短接驱动电机，可以提高车辆的行车安全。

在一种可实现的方式中，在逆变电路输出三相电流的过程中，控制电路响应于至少一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管短路，控制电路用于输出关断信号，关断信号用于控制至少一相桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管关断。

在本申请所示的方案中，逆变电路中存在一相桥臂的开关管短路后，控制电路通过向该相桥臂的开关管输出关断信号，使得未短路的开关管关断，可以避免该未短路的开关管在导通时与短路的开关管形成通路，进而可以避免短接驱动电机，可以提高车辆的行车安全。

在一种可实现的方式中，在逆变电路用于输出三相电流的过程中，控制电路用于：先控制至少一相桥臂中未短路的上桥臂开关管或下桥臂开关管断开，再控制至少一相桥臂的对应的开关模块断开。

在本申请所示的方案中，逆变电路中存在一相桥臂的开关管短路后，控制电路可以先关断该相桥臂中未短路的开关管，防止该相桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管均导通而导致驱动电机短接。再控制至少一相桥臂的对应的开关模块断开，可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。

在一种可实现的方式中，在逆变电路用于输出所述三相电流的过程中，控制电路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，控制电路具体用于控制至少一相桥臂对应的开关模块断开。

在本申请所示的方案中，控制电路可以在检测到至少一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管的三相电流大于电流阈值后，确定至少一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管的三相电流存在短路，进而再控制至少一相桥臂对应的开关模块断开，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。

在一种可实现的方式中，在所述逆变电路输出三相电流的过程中，控制电路响应于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，控制电路具体用于控制逆变电路处于安全保护状态。

控制电路响应于控制电路控制逆变电路处于安全保护状态预设时长后，控制电路具体用于控制三相桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管均关断。

控制电路响应于通过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零，控制电路具体用于控制至少一相桥臂对应的开关模块断开。

安全保护状态包括主动短路ASC状态或全关管SPO状态。

在本申请所示的方案中，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，控制驱动电机进入安全保护状态预设时长，可以降低驱动电机产生的反电动势，以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三相电流大于零或大于电流阈值，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开关模块断开，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。

安全保护状态包括主动短路ASC(Active Short Circuit，ASC)状态以及全关管SPO(Switching Pulse Off，SPO)状态。主动短路ASC状态指的是三相桥臂的每相桥臂的上桥臂开关管全部导通或者下桥臂开关管全部导通，驱动电机的三相绕组和处于导通状态的三个上桥臂开关管或三个下桥臂开关管和三相绕组形成闭合回路。电机控制器进入主动短路保护ASC状态可以使得电机控制器以及驱动电机和动力电池隔离，保证整车高压安全，也可以使驱动电机产生反向扭矩使车辆缓慢制动，同时电机控制器进入主动短路ASC状态可以避免驱动电机产生过高的反电动势对动力电池、母线电容以及其他器件造成损坏。

全关管SPO状态指的是三相桥臂的每相桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管均关断从而使得电机控制器以及驱动电机和动力电池隔离。

在一种可实现的方式中，在逆变电路输出所述三相电流的过程中，控制电路具体用于：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三相电流大于电流阈值且驱动电机的转速大于预设转速，控制驱动电机进入安全保护状态。

在本申请所示的方案中，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，则需要控制逆变电路处于安全保护状态，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。

在一种可实现的方式中，电机控制器用于接收扭矩信号并控制驱动电机输出扭矩信号所指示的扭矩，在逆变电路输出三相电流的过程中，控制电路具体用于：响应于三相桥臂的一相桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管短路，控制至少一相桥臂对应的开关模块断开。响应于该相桥臂对应的开关模块断开，控制另外两相桥臂的桥臂中点输出两相交流电，两相交流电用于驱动该驱动电机输出扭矩，两相交流电驱动该驱动电机输出的扭矩的平均值小于扭矩信号所指示的扭矩值。

在本申请所示的方案中，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。该输出的两相交流电可以驱动车辆驱动电机输出扭矩，以保证车辆不会失去动力。不过驱动车辆的驱动电机从三相交流电更改为两相交流电，会使驱动电机一相绕组无法正常产生扭矩。因此在电机控制器在出现短路故障的桥臂后，电机控制器驱动该驱动电机输出的扭矩的平均值可小于扭矩信号所指示的扭矩值。

在一种可实现的方式中，在逆变电路用于输出两相交流电的过程中，电机控制器用于：控制驱动电机的转速小于转速预设值。

在本申请所示的方案中，为了提高电机控制器通过两相交流电驱动车辆驱动电机输出扭矩的安全性，可以控制转速小于转速预设值。转速预设值可由技术人员根据驱动电机的性能设置。驱动电机的转速小于该转速预设值的情况下，能够安全的在两相交流电的驱动下，向车辆输出扭矩。

在一种可实现的方式中，在逆变电路输出两相交流电的过程中，控制电路响应于两相桥臂的任一桥臂的上桥臂开关管或下桥臂开关管短路，控制电路用于控制驱动电机进入安全保护状态。

在本申请所示的方案中，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，再次出现短路故障，则可以控制驱动电机进入安全保护状态，以确保行车安全。

在一种可实现的方式中，在所述逆变电路输出两相交流电的过程中，控制电路用于：响应于通过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三相电流大于电流阈值，控制两相桥臂中的一相桥臂对应的开关模块断开。

在本申请所示的方案中，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，再次出现短路故障的一相桥臂，则可以控制出现短路故障的桥臂连接的开关模块断开。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。

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如上第一方面和/或第一方面中任一可实现的方式中所述电机控制器，电机控制器用于接收扭矩信号并控制驱动电机输出扭矩信号所指示的扭矩。

在一种可能的实施方式中，动力总成包括旋变传感器以及电流传感器，旋变传感器用于检测驱动电机的转速，电流传感器用于检测驱动电机的三相电流值，电机控制器用于接收来自旋变传感器的转速信号以及来自电流传感器的三相电流信号，转速信号用于指示驱动电机的转速，三相电流信号用于指示驱动电机的三相电流值。

申请第二方面提供的动力总成的有益效果如本申请第一方面提供的电机控制器的有益效果所述，这里不在赘述。

第三方面，提供了一种电动车辆，该电动车辆包括如上第二方面所述的动力总成、整车控制器以及动力电池，该动力电池用于向该动力总成供电，整车控制器用于向电机控制器发送扭矩信号。

申请第三方面提供的电动车辆的有益效果如本申请第一方面提供的电机控制器的有益效果所述，这里不在赘述。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种电机控制器的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种电机控制器的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种电机控制器的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种动力总成的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种电动车辆的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

电机控制器(Motor Control Unit，MCU)是新能源汽车中用于对驱动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器，通过控制逆变器中每个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。

在一些特殊情况下(如开关管温度过高)，桥臂上的开关管可能会出现短路的问题，这时为了避免损毁驱动电机，需要控制电机控制器使驱动电机立即进入安全保护状态，停止为电机供电。但这样也会使车辆失去动力，影响行车安全。

本申请实施例提供了一种具有故障隔离功能的电机控制器，可以在逆变器中任一相桥臂的开关管出现短路后，断开该相桥臂向驱动电机的绕组输出交流电，并可以通过剩余的两相桥臂向驱动电机的绕组输出两相交流电，以驱动电机转动。这样，在逆变器中任一相桥臂的开关管出现短路后，车辆不会失去动力，进而可以保证车辆的行车安全。

图1是本申请实施例提供的一种具有故障隔离功能的电机控制器01的结构示意图。如图1所示，该电机控制器01包括逆变电路1和控制电路2。

逆变电路1包括三相桥臂11，每相桥臂11包括上桥臂开关管111和下桥臂开关管112，每相桥臂11的桥臂中点113用于通过一个开关模块114连接驱动电机02的一相绕组。其中，每相桥臂11的上桥臂开关管111和下桥臂开关管112以及开关模块114的控制端可以均与控制电路2电性连接，控制电路2可以控制每个上桥臂开关管111、每个下桥臂开关管112以及每个开关模块114的闭合与关断。

在电机控制器01的正常工作情况下，也就是逆变电路1中不存在短路的开关管情况下，控制电路2用于控制每相桥臂11对应的开关模块114闭合，并控制三相桥臂11的桥臂中点113向驱动电机02的三相绕组输出三相电流，以使驱动电机02正常转动。

在逆变电路1正常向驱动电机02输出三相电流的过程中，控制电路2具体用于，响应于三相桥臂11的至少一相桥臂11的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112短路，控制至少一相桥臂11对应的开关模块114断开。

这样，当三相桥臂11中出现一相桥臂11的上桥臂开关管111或下桥臂开关管短路112短路后，控制电路2可以控制该相桥臂11的桥臂中点113与驱动电机02之间的开关模块114断开。该相桥臂11的短路电流便不会流向驱动电机02的绕组，能够对驱动电机02起到保护作用。而剩余两相桥臂11的桥臂中点113可以保持向驱动电机02的绕组继续输出两相交流电，以使驱动电机02缺相运行，进而可以避免装备该电机控制器01的车辆完全失去动力，能够提高车辆的行车安全。

在本申请所示的电机控制器01中，上桥臂开关管111、下桥臂开关管112以及开关模块114可以是半导体器件，例如可以为绝缘栅双极晶体管(Insulate-Gate BipolarTransistor，IGBT)、碳化硅(SiC)等。每相桥臂11可通过桥臂中点113划分为上桥臂和下桥臂，上桥臂和下桥臂中均包括功率模组，位于上桥臂的功率模组中包括上桥臂开关管111，位于下桥臂的功率模组中包括下桥臂开关管112。在功率模组中除了包括上桥臂开关管111或下桥臂开关管112之外，还可以包括检测模块(图1中未示出)，如温度检测模块、短路检测模块等。

每个功率模组中的短路检测模块可以与同一功率模组的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112串联，能够检测通过上桥臂开关管111或下桥臂开关管112的电流的电流值。短路检测模块在检测到通过上桥臂开关管111或下桥臂开关管112的电流大于设置的电流阈值时，可以向控制电路发送故障信号。

在一示例中，控制电路1响应于通过三相桥臂11的至少一相桥臂11的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112的电流大于电流阈值，控制至少一相桥臂11对应的开关模块114断开。也就是说，控制电路1接收到任一功率模组中的短路检测模块发送的故障信号后，可以确定该任一功率模组中的开关管出现短路，然后可以控制该任一功率模组所在的桥臂11连接的开关模块114断开，以使剩余两相桥臂11的桥臂中点保持向驱动电机02的绕组继续输出两相交流电。

在一示例中，在逆变电路1的三相桥臂11正常向驱动电路输出三相电流的过程中，如果三相桥臂11的至少一相桥臂11的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112短路，控制电路2用于先控制至少一相桥臂11中未短路的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112断开，再控制至少一相桥臂11的对应的开关模块114断开。

在实施中，逆变电路1中存在一相桥臂11的开关管短路后，控制电路2可以先关断该相桥臂11中未短路的开关管，防止该相桥臂11的上桥臂开关管和下桥臂开关管均导通，进而避免输入逆变电路1直流电均通过该相桥臂11流过，如此可以避免驱动电机02失去供电。在关断该相桥臂11中未短路的开关管后，控制电路2可以再控制至少一相桥臂的对应的开关模块断开，进而可以避免该相桥臂的短路电流流向驱动电机02的绕组，能够对驱动电机02起到保护作用。

图2是本申请实施例提供的一种具有故障隔离功能的电机控制器01的结构示意图。如图2所示，电机控制器01包括三个电源。逆变电路1的三相桥臂11中包括的上桥臂开关管111和下桥臂开关管112可分别由三个驱动电路3驱动，该三个驱动电路3可分别由三个电源供电。该三个电源可以是3个相互独立的供电电源，也可以是由隔离电源实现的三个电源。

其中，每个驱动电路3可分别与一个桥臂11上的两个功率模组电性连接，可用于驱动功率模组中包括的上桥臂开关管111和下桥臂开关管112，即为功率模组中的开关管提供导通所需要的压差。另外，驱动电路3还可以与对应的功率模组中的检测模块进行电性连接，可用于接收检测模块发送的信号，例如接收温度检测模块采样的检测信号，接收短路检测模块发送的故障信号等。其中，每个驱动电路3的供电相互独立，例如每个驱动电路3可以通过隔离电源进行隔离供电。也就是说，电机控制器01中的一个驱动电路3出现异常(如被短接)后，并不会影响影响其他驱动电路3对其他相桥臂11上的开关管的驱动和控制。

在图2所示的电机控制器01，由于一相桥臂的上桥臂开关管111和下桥臂开关管112接收一个电源的供电，因此在一相桥臂中的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112出现短路后，该短路的开关管可以将对其供电的电源短路，而该电源短路后，便无法正常向对应的驱动电路3供电，进而导致驱动电路无法驱动另一个未短路的开关管闭合。也就是说，在一相桥臂的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112短路后，另一个未短路的下桥臂开关管112或上桥臂开关管111，便可进入关断的状态，进而可以防止输入逆变电路1直流电直接从该相桥臂11流过，如此可以避免驱动电机02失去供电。

图3是本申请实施例提供的一种具有故障隔离功能的电机控制器01的结构示意图。如图3所示，逆变电路1的每相桥臂11中包括的上桥臂开关管111可由上桥臂驱动电路31驱动，每相桥臂11中包括的下桥臂开关管112可由下桥臂驱动电路32驱动。该六个驱动电路可分别由六个电源供电(图3中未示出)。该六个电源可以是六个相互独立的供电电源，也可以是由隔离电源实现的六个电源。

在图3所示的电机控制器01，由于每相桥臂的上桥臂开关管111和下桥臂开关管112分别接收一个电源的供电，因此在一相桥臂中的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112出现短路后，该短路的开关管并不会影响同一相桥臂11中未短路的开关管的驱动、控制。

因此，控制电路2控制出现短路故障的桥臂11中未短路的开关管断开的处理可以包括：控制电路2响应于至少一相桥臂11的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112短路，向该相桥臂的上桥臂开关管111和下桥臂开关管112分别对应的上桥臂驱动电路31和下桥臂驱动电路32输出关断信号。上桥臂驱动电路31和下桥臂驱动电路32在接收到关断信号后，可以驱动对应的上桥臂开关管111和下桥臂开关管112关断。由于上桥臂开关管111和下桥臂开关管112关断存在一个开关管短路无法正常关断，因此可以关断未短路的开关管关断。

在一种可实现方式中，对于图2和图3所示的电机控制器01，控制电路2控制出现短路故障的桥臂11中未短路的开关管断开的处理可以包括：控制电路2响应于至少一相桥臂11的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112短路，控制至少一相桥臂11对应的电源停止供电。也就是说，当控制电路2接收到一相桥臂11中的短路检测模块发送的故障信号后，可以控制对该相桥臂11的各电源停止向该相桥臂11对应的驱动电路3(或上桥臂驱动电路31和下桥臂驱动电路32)供电，进而可以控制该相桥臂11中未短路的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112断开。

为了提高检测桥臂11中的开关管出现短路的准确性，本申请实施例还提供了一种确定桥臂异常的方法，包括：

步骤S1、控制电路2响应于通过三相桥臂11的至少一相桥臂11的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112的电流大于电流阈值，控制驱动电机02进入安全保护状态。

其中，三相桥臂11的至少一相桥臂11的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112的电流大于电流阈值，可以触发对应的功率模组中短路检测模块向控制电路2发送的故障信号。为了避免故障信号属于误报，提高控制电路2确定至少一相桥臂11出现短路故障的准确性。控制电路2可以再次对逆变电路1中是否存在短路的进行验证。即可以关断逆变电路1中各相桥臂11的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112，如果存在一相桥臂11的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112短路，则可以在该相桥臂11的桥臂中点113检测到电流流过，或者检测到大于电流阈值的电流。

在驱动电机02的转速较高的情况下，驱动电机02会产生大于逆变电路1对应的输入电压的反电动势，如果此时直接关断逆变电路1中的各个开关管，则驱动电机02产生的反电动势会施加在逆变电路1上，可能会导致电机控制器01的部分元器件损坏。因此，在关断逆变电路1中的各个开关管之前，控制电路2先通过控制逆变电路1中各相桥臂11的状态，使得驱动电机02进入安全保护状态。当驱动电机02的转速降低至其产生的反电动势小于逆变电路1对应的输入电压后，控制电路2可以再关断逆变电路1中的各个开关管。

其中，控制电路2控制驱动电机02进入安全保护状态的处理可以包括：

在一种情况中，在控制电路2接收到任一桥臂11中上桥臂开关管111对应的故障信号后，控制电路2可以控制每相桥臂11的上桥臂开关管111闭合，控制每相桥臂11的下桥臂开关管112断开，以使驱动电机02进入安全保护状态。在安全保护状态中，驱动电机02可以通过各相桥臂11中的上桥臂，释放产生的反电动势。

在另一种情况中，在控制电路2接收到任一桥臂11中下桥臂开关管112对应的故障信号后，控制电路2可以控制每相桥臂11的下桥臂开关管111闭合，控制每相桥臂11的上桥臂开关管111断开，以使驱动电机02进入安全保护状态。在安全保护状态中，驱动电机02可以通过各相桥臂11中的下桥臂，释放产生的反电动势。

安全保护状态包括主动短路ASC(Active Short Circuit，ASC)状态以及全关管SPO(Switching Pulse Off，SPO)状态。主动短路ASC状态指的是三相桥臂11的每相桥臂的上桥臂开关管全部导通或者下桥臂开关管全部导通，驱动电机02的三相绕组和处于导通状态的三个上桥臂开关管或三个下桥臂开关管和三相绕组形成闭合回路。电机控制器011进入主动短路保护ASC状态可以使得电机控制器01以及驱动电机02和动力电池04隔离，保证整车高压安全，也可以使驱动电机02产生反向扭矩使车辆缓慢制动，同时电机控制器01进入主动短路ASC状态可以避免驱动电机02产生过高的反电动势对动力电池04、母线电容以及其他器件造成损坏。

全关管SPO状态指的是三相桥臂11的每相桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管均关断从而使得电机控制器01以及驱动电机02和动力电池04隔离。

另外，由于还存在功率模组中短路检测模块向控制电路2发送的故障信号时，车辆处于低速行驶的状态，也就是说驱动电机02的转速较小，产生的反电动势可能小于逆变电路1的输入电压。因此，对于该步骤S1的另一种实现方式可以是，控制电路2响应于通过三相桥臂11的至少一相桥臂11的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112的电流大于电流阈值且驱动电机02的转速大于预设转速，控制驱动电机02进入安全保护状态。其中，驱动电机02产生的反电动势与驱动电机02的转速正相关，预设转速可以由驱动电机02产生的反电动势设置，即当驱动电机02的转速大于预设转速时，该驱动电机02产生的反电动势大于逆变电路1的输入电压。

如果控制电路2响应于通过三相桥臂11的至少一相桥臂11的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112的电流大于电流阈值且驱动电机02的转速小于或等于预设转速，则可直接控制三相桥臂11的上桥臂开关管111和下桥臂开关管112均关断，并执行步骤S3。

步骤S2、控制电路2响应于控制电路控制驱动电机02进入安全保护状态预设时长后，控制三相桥臂11的上桥臂开关管111和下桥臂开关管112均关断。

其中，该预设时长可由技术人员预先设置，控制电路2控制电路控制驱动电机02进入安全保护状态，说明驱动电机02的转速高，产生的反电动势较大。因此可以等待车辆滑行预设时长，降低驱动电机02的转速后，再控制三相桥臂11的上桥臂开关管111和下桥臂开关管112均关断，进而可以防止电机控制器01中的元器件被驱动电机02产生的反电动势损坏。

或者，对于该步骤S2的另一种实现方式可以是，控制电路2响应于驱动电机02的转速小于或等于预设转速，控制三相桥臂11的上桥臂开关管111和下桥臂开关管112均关断。

或者，对于该步骤S2的另一种实现方式可以是，控制电路2响应于驱动电机02的产生的反电动势小于或等于逆变电路1的输入电压，控制三相桥臂11的上桥臂开关管111和下桥臂开关管112均关断。

在控制电路2控制控制驱动电机02进入安全保护状态后，控制电路2可以周期检测驱动电机02的转速，或者驱动电机02产生的反电动势，在确定驱动电机02的转速小于或等于预设转速，或驱动电机02的产生的反电动势小于或等于逆变电路1的输入电压后，控制三相桥臂11的上桥臂开关管111和下桥臂开关管112均关断。

步骤S3、控制电路2响应于通过至少一相桥臂11的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112的电流大于零，控制至少一相桥臂11对应的开关模块114断开。

在控制三相桥臂11的上桥臂开关管111和下桥臂开关管112均关断后，如果三相桥臂11中不存在短路故障的桥臂11，则每相桥臂11的桥臂中点113应该不会有电流流过，或者不存在较大的电流流过。因此，在电机控制器01中可以设置检测通过每个桥臂中点113电流大小的模块，如果在任一桥臂中点113检测电流流过，或者检测到流过的电流大于预设阈值，则可以确定该任一桥臂中点113所属的桥臂11确实存在短路故障。

当控制电路2再次确定三相桥臂11中存在短路故障的桥臂11后，则可以存在短路故障的桥臂11所连接的开关模块114断开。这样，该存在短路故障的桥臂11的短路电流便不会流向驱动电机02的绕组，能够对驱动电机02起到保护作用。而剩余两相桥臂11的桥臂中点113可以保持向驱动电机02的绕组继续输出两相交流电，以使驱动电机02缺相运行，进而可以避免装备该电机控制器01的车辆完全失去动力，能够提高车辆的行车安全。

在本申请提供的电机控制器01可用于接收车辆的整车控制器05发送的扭矩信号，并控制驱动电机02输出扭矩信号所指示的扭矩。

在逆变电路1用于正常通过三相桥臂11向驱动电机02输出三相电流的过程中，控制电路2具体用于：响应于三相桥臂11的一相桥臂11的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112短路，控制至少一相桥臂11对应的开关模块114断开。响应于一相桥臂11对应的开关模块114断开，控制另外两相桥臂11的桥臂中点113输出两相交流电，两相交流电用于驱动该驱动电机02输出扭矩，两相交流电驱动该驱动电机02输出的扭矩的平均值小于扭矩信号所指示的扭矩值。

在本申请提供的电机控制器01在出现短路故障的桥臂11后，控制电路2可以控制出现短路故障的桥臂11对应的开关模块114断开。然后控制剩余两相桥臂11的桥臂中点113向驱动电机02的绕组输出两相交流电。该输出的两相交流电可以驱动车辆驱动电机02输出扭矩，以保证车辆不会失去动力。驱动车辆的驱动电机02从三相交流电更改为两相交流电，也就是驱动电机02一相绕组无法正常产生扭矩。因此在电机控制器01在出现短路故障的桥臂11后，电机控制器01驱动该驱动电机02输出的扭矩的平均值小于扭矩信号所指示的扭矩值。

另外，为了进一步保证车辆的安全行驶，在控制电路2控制剩余未出现短路故障的桥臂11向驱动电机02输出两相交流电的过程中，控制电路2可以控制控制驱动电机02的转速小于转速预设值，进而保证驱动电机02的正常转动，防止驱动电机02出现故障。该转速预设值可由技术人员根据驱动电机02的性能设置。驱动电机02的转速小于该转速预设值的情况下，能够安全的在两相交流电的驱动下，向车辆输出扭矩。

在本申请提供的电机控制器01向驱动电机02提供两相交流电的过程中，如果剩余未出现短路故障的桥臂11中再次出现了短路故障的桥臂11，则相应的处理可以包括：控制电路2用于响应于两相桥臂11的中的任一桥臂11的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112短路，控制驱动电机02进入安全保护状态。

在实施中，如果剩余未出现短路故障的桥臂11中再次出现了短路故障的桥臂11，则可以再次控制驱动电机02进入安全保护状态。再次控制驱动电机02进入安全保护状态的处理可以包括：

在一种情况中，控制电路2在确定剩余向驱动电机02提供两相交流电的两相桥臂11中，再次出现存在短路故障的桥臂11，并确定再次出现的存在短路故障的桥臂11的上桥臂开关管111短路，则控制最后一个未出现短路故障的桥臂11的上桥臂开关管111闭合、下桥臂开关管112断开，以使驱动电机02进入安全保护状态。

在另一种情况中，控制电路2在确定剩余向驱动电机02提供两相交流电的两相桥臂11中，再次出现存在短路故障的桥臂11，并确定再次出现的存在短路故障的桥臂11的下桥臂开关管112短路，则控制最后一个未出现短路故障的桥臂11的下桥臂开关管112闭合、上桥臂开关管111断开，以使驱动电机02进入安全保护状态。

另外，如果剩余未出现短路故障的桥臂11中再次出现了短路故障的桥臂11，控制电路2响应于通过两相桥臂11中的一相桥臂11的上桥臂开关管111或下桥臂开关管112的电流大于电流阈值，控制两相桥臂11中的该一相桥臂11对应的开关模块114断开。

在逆变电路1向驱动电机02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11中，再次出现短路故障的一相桥臂11，则可以控制出现短路故障的桥臂11连接的开关模块断开。这样，该相桥臂11的短路电流便不会流向驱动电机02的绕组，能够对驱动电机02起到保护作用。

本申请实施例还提供了一种动力总成03，如图4所示，该动力总成03包括如上述实施例所述的电机控制器01和驱动电机02。其中，电机控制器01用于为驱动电机02三相交流电，以驱动该驱动电机02输出扭矩。

动力总成03包括旋变传感器以及电流传感器，旋变传感器用于检测驱动电机02的转速，电流传感器用于检测驱动电机02的三相电流值，电机控制器01用于接收来自旋变传感器的转速信号以及来自电流传感器的三相电流信号，转速信号用于指示驱动电机02的转速，三相电流信号用于指示驱动电机02的三相电流值。

本申请实施例还一种电动车辆，如图5所示，该电动车辆包括如图4所示的动力总成03、整车控制器05以及动力电池04。该动力电池04可用于向该动力总成03供电，整车控制器05用于向电机控制器01发送扭矩信号。

本申请中术语“至少一个”的含义是指一个或多个，本申请中术语“多个”的含义是指两个或两个以上。

以上描述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种具有短路隔离功能的电机控制器(01)，其特征在于，所述电机控制器(01)包括逆变电路(1)和控制电路(2)，其中：

所述逆变电路(1)包括三相桥臂(11)，每相桥臂(11)包括上桥臂开关管(111)和下桥臂开关管(112)，所述每相桥臂(11)的桥臂中点(113)用于通过一个开关模块(114)连接驱动电机(02)的一相绕组；

所述控制电路(2)用于：

控制所述每相桥臂(11)对应的开关模块(114)闭合，并控制所述三相桥臂(11)的桥臂中点(113)向所述驱动电机(02)的三相绕组输出三相电流；

在所述逆变电路(1)用于输出所述三相电流的过程中，所述控制电路(2)具体用于：

响应于所述三相桥臂(11)的至少一相桥臂(11)的上桥臂开关管(111)或下桥臂开关管(112)短路，控制所述至少一相桥臂(11)对应的所述开关模块(114)断开。

2.根据权利要求1所述的电机控制器(01)，其特征在于，所述电机控制器(01)包括三个驱动电路(3)，所述每个驱动电路(3)用于驱动所述三相桥臂中的一相桥臂的上桥臂开关管(111)和下桥臂开关管(112)，所述每个驱动电路(3)用于接收一个电源供电，不同所述驱动电路(3)用于接收不同所述电源供电。

3.根据权利要求2所述的电机控制器(01)，其特征在于，在所述逆变电路(1)用于输出所述三相电流的过程中，所述控制电路(2)用于：

响应于所述至少一相桥臂(11)的上桥臂开关管(111)或下桥臂开关管(112)短路，控制所述至少一相桥臂(11)对应的所述电源停止供电。

4.根据权利要求1所述的电机控制器(01)，其特征在于，在所述逆变电路(1)用于输出所述三相电流的过程中，所述控制电路(2)用于：

响应于所述至少一相桥臂(11)的上桥臂开关管(111)或下桥臂开关管(112)短路，输出关断信号，所述关断信号用于控制所述至少一相桥臂(11)的上桥臂开关管(111)和下桥臂开关管(112)关断。

5.根据权利要求1所述的电机控制器(01)，其特征在于，在所述逆变电路(1)用于输出所述三相电流的过程中，所述控制电路(2)用于：

先控制所述至少一相桥臂(11)中未短路的上桥臂开关管(111)或下桥臂开关管(112)断开，再控制所述至少一相桥臂(11)的对应的所述开关模块(114)断开。

6.根据权利要求1所述的电机控制器(01)，其特征在于，在所述逆变电路(1)用于输出所述三相电流的过程中，所述控制电路(2)具体用于：

响应于通过所述三相桥臂(11)的至少一相桥臂(11)的上桥臂开关管(111)或下桥臂开关管(112)的电流大于电流阈值，控制所述至少一相桥臂(11)对应的所述开关模块(114)断开。

7.根据权利要求1所述的电机控制器(01)，其特征在于，在所述逆变电路(1)用于输出所述三相电流的过程中，所述控制电路(2)具体用于：

响应于通过所述三相桥臂(11)的至少一相桥臂(11)的上桥臂开关管(111)或下桥臂开关管(112)的电流大于电流阈值，控制所述逆变电路(1)处于安全保护状态；

响应于所述控制电路控制所述逆变电路(1)处于所述安全保护状态预设时长后，控制所述三相桥臂(11)的上桥臂开关管(111)和下桥臂开关管(112)均关断；

响应于通过所述至少一相桥臂(11)的上桥臂开关管(111)或下桥臂开关管(112)的电流大于零，控制所述至少一相桥臂(11)对应的开关模块(114)断开；

所述安全保护状态包括主动短路ASC状态或全关管SPO状态。

8.根据权利要求1所述的电机控制器(01)，其特征在于，在所述逆变电路(1)用于输出所述三相电流的过程中，所述控制电路(2)具体用于：

响应于通过所述三相桥臂(11)的至少一相桥臂(11)的上桥臂开关管(111)或下桥臂开关管(112)的电流大于所述电流阈值且所述驱动电机(02)的转速大于预设转速，控制所述逆变电路处于所述安全保护状态；

响应于所述控制电路控制所述逆变电路处于所述安全保护状态且所述驱动电机(02)的转速降低至小于或等于所述预设转速，控制所述三相桥臂(11)中每相桥臂的上桥臂开关管(111)和下桥臂开关管(112)均关断；

响应于通过所述至少一相桥臂(11)的上桥臂开关管(111)或下桥臂开关管(112)的电流大于零，控制所述至少一相桥臂(11)对应的开关模块(114)断开。

9.根据权利要求1所述的电机控制器(01)，其特征在于，所述电机控制器(01)用于接收扭矩信号并控制所述驱动电机(02)输出所述扭矩信号所指示的扭矩，在所述逆变电路(1)用于输出所述三相电流的过程中，所述控制电路(2)具体用于：

响应于所述三相桥臂(11)的一相桥臂(11)的上桥臂开关管(111)或下桥臂开关管(112)短路，控制所述至少一相桥臂(11)对应的所述开关模块(114)断开；

响应于所述一相桥臂(11)对应的所述开关模块(114)断开，控制所述另外两相桥臂(11)的桥臂中点(113)输出两相交流电，所述两相交流电用于驱动所述驱动电机(02)输出扭矩，所述两相交流电驱动所述驱动电机(02)输出的扭矩的平均值小于所述扭矩信号所指示的扭矩值。

10.根据权利要求9所述的电机控制器(01)，其特征在于，在所述逆变电路(1)用于输出所述两相交流电的过程中，所述电机控制器(01)用于：

控制所述驱动电机(02)的转速小于所述转速预设值。

11.根据权利要求9所述的电机控制器(01)，其特征在于，在所述逆变电路(1)用于输出所述两相交流电的过程中，所述控制电路(2)用于：

响应于所述两相桥臂(11)的中的任一桥臂(11)的上桥臂开关管(111)或下桥臂开关管(112)短路，控制所述逆变电路处于安全保护状态；

所述安全保护状态包括主动短路ASC状态或全关管SPO状态。

12.根据权利要求9所述的电机控制器(01)，其特征在于，在所述逆变电路(1)用于输出所述两相交流电的过程中，所述控制电路用于：

响应于通过所述两相桥臂(11)中的一相桥臂(11)的上桥臂开关管(111)或下桥臂开关管(112)的电流大于电流阈值，控制所述两相桥臂(11)中的一相桥臂(11)对应的所述开关模块(114)断开并控制所述逆变电路处于安全保护状态，

所述安全保护状态包括主动短路ASC状态或全关管SPO状态。

13.一种动力总成(03)，其特征在于，所述动力总成(03)包括如权利要求1至12任一项所述电机控制器(01)和驱动电机(02)，所述电机控制器(01)用于接收扭矩信号并控制所述驱动电机(02)输出所述扭矩信号所指示的扭矩。

14.根据权利要求13所述的动力总成(03)，其特征在于，所述动力总成(03)包括旋变传感器以及电流传感器，所述旋变传感器用于检测所述驱动电机(02)的转速，所述电流传感器用于检测所述驱动电机(02)的三相电流值，所述电机控制器(01)用于接收来自所述旋变传感器的转速信号以及来自所述电流传感器的三相电流信号，其中：

所述转速信号用于指示所述驱动电机(02)的转速，所述三相电流信号用于指示所述驱动电机(02)的三相电流值。

15.一种电动车辆(100)，其特征在于，所述电动车辆(100)包括如权利要求13或14所述的动力总成(03)、整车控制器(05)以及动力电池(04)，所述动力电池(04)用于向所述动力总成(03)供电，所述整车控制器(05)用于向所述电机控制器(01)发送所述扭矩信号。