一种电机控制器、充电控制方法、电机及车辆与流程

1.本发明涉及充电技术领域，具体而言，涉及一种电机控制器、充电控制方法、电机及车辆。


背景技术：

2.新能源汽车的充电性能是人们购车和使用时的重要考虑因素，为了提高新能源汽车的充电效率，高电压平台在新能源汽车中的应用越来越广泛，例如部分新能源汽车已采用800v高电压平台。但是，目前市面上的大部分充电桩是针对400v电压平台的新能源汽车铺设的，其最高充电电压为750v，无法满足800v高电压平台新能源汽车的充电需求。
3.为了使高电压平台的新能源汽车能够在低电压充电桩上实现快充，目前常通过复用电机绕组作为电感，结合电机控制器对充电桩的输出电压进行升压，以对高电压平台的新能源汽车进行充电。但是，这种方式线路复杂，存在较强的电磁干扰，强电磁干扰导致电能损耗，影响设备的正常工作。


技术实现要素：

4.本发明解决的问题是如何采用低电压充电桩为高电压平台的新能源汽车进行快充，并且降低充电过程中的电磁干扰。
5.为解决上述问题，本发明提供一种电机控制器、充电控制方法、电机及车辆。
6.第一方面，本发明提供了一种电机控制器，包括充电正极接口、电池正极接口、电池负极接口、控制器本体、滤波磁环和第一电容；
7.所述电池正极接口用于连接电池的正极，并通过第一导线连接至所述第一电容的第一端；
8.所述充电正极接口用于连接充电桩的正极，并通过第二导线连接至电机绕组的第一端；
9.所述控制器本体的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述控制器本体的第二端与所述第一电容的第二端连接，所述控制器本体的第三端用于连接至所述电机绕组的第二端；
10.所述电池负极接口用于连接所述电池的负极，并通过第三导线与所述第一电容的第二端连接；
11.其中，所述第一导线、所述第二导线和所述第三导线穿过所述滤波磁环。
12.可选地，所述电机控制器还包括第二电容，所述第二电容的第一端与所述第二导线连接，所述第二电容的第二端与所述第三导线连接。
13.可选地，所述电机控制器还包括第一继电器，所述第一继电器串接在所述充电正极接口与所述第二导线之间。
14.可选地，所述电机控制器还包括充电负极接口和第二继电器，所述充电负极接口用于连接充电桩的负极，并连接至所述第二继电器的一端，所述第二继电器的另一端用于
连接所述电池的负极。
15.可选地，所述控制器本体包括三个桥臂，三个所述桥臂与三相电机绕组一一对应，每个所述桥臂的两端分别与所述第一电容的两端连接，每个所述桥臂的桥臂中点分别用于与对应的所述电机绕组的第二端连接。
16.可选地，每个所述桥臂均包括两个功率模块，第一个所述功率模块的第一端连接至所述第一电容的第一端，第一个所述功率模块的第二端与第二个所述功率模块的第一端连接作为所述桥臂中点，第二个所述功率模块的第二端连接至所述第一电容的第二端。
17.第二方面，本发明提供了一种充电控制方法，采用如第一方面所述的电机控制器，所述充电控制方法包括：
18.当充电桩的输出电压低于电池的额定充电电压时，控制控制器本体的上半桥断开以及下半桥闭合，对电机绕组充电；
19.当所述电机绕组充电完成时，控制所述控制器本体的上半桥闭合以及下半桥断开，对第一电容进行充电；
20.当所述电机绕组放电完成时，控制所述控制器本体的上半桥断开以及下半桥闭合，对所述电机绕组充电，且通过所述第一电容对所述电池充电。
21.可选地，所述充电控制方法还包括：
22.当充电桩的输出电压高于或等于所述电池的额定充电电压时，控制所述控制器本体的上半桥闭合以及下半桥断开，直接为所述电池充电。
23.第三方面，本发明提供了一种电机，包括电机本体和如第一方面所述的电机控制器。
24.第四方面，本发明提供了一种车辆，包括电池和如第三方面所述的电机。
25.本发明的电机控制器、充电控制方法、电机及车辆的有益效果是：电机控制器中增加了滤波磁环和第一电容，当充电桩的输出电压低于电池的额定充电电压时，通过电机绕组和控制器本体能够将充电桩的输出电压提升至电池的额定充电电压，为第一电容进行充电，由第一电容以额定充电电压为电池充电，以实现低电压充电桩为高电压平台的新能源汽车进行快充。并且，第一导线、第二导线和第三导线均穿过滤波磁环，充电过程中，第一导线、第二导线和第三导线上电流的向量和为零，使得滤波磁环能够有效抑制充电过程中产生的电磁干扰，进而降低电能损耗和电磁干扰对设备正常工作的影响。
附图说明
26.图1为现有技术的充电方案的结构示意图；
27.图2为本发明实施例的一种电机控制器的结构示意图；
28.图3为本发明实施例的电机控制器与电池的连接结构示意图；
29.图4为本发明实施例的一种充电控制方法的流程示意图。
30.附图标记说明：
31.10、电机绕组；20、控制器本体；30、滤波器；40、滤波磁环；50、电池。
具体实施方式
32.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明
的具体实施例做详细的说明。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
33.应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。
34.本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”；术语“可选地”表示“可选的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
35.需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
36.本发明实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
37.现有技术中，复用电机绕组作为电感，且复用电机控制器中的功率模块作为boost升压电路的功率模块，对充电桩的输出电压进行升压，以实现为高电压平台的新能源汽车进行充电。如图1所示，电机绕组10的一端与充电桩连接，另一端与控制器本体20的一端连接，控制器本体20的另一端与电池50连接。
38.其中，为了降低充电过程中的强电磁干扰，需要对充电桩输出的电流进行emc(electromagnetic compatibility，电磁兼容性)处理。如图1所示，现有技术中常通过在充电桩与电机绕组10之间、控制器本体20和电池50之间分别设置滤波器30的方式来降低电磁干扰，但是其需要设置至少两个滤波器30，导致充电系统的结构复杂、尺寸较大。
39.针对上述现有技术存在的问题，如图2和图3所示，本发明实施例提供的一种电机控制器，包括充电正极接口l+、电池正极接口e+、电池负极接口e-、控制器本体20、滤波磁环40和第一电容c1；
40.所述电池正极接口e+用于连接电池50的正极，并通过第一导线l1连接至所述第一电容c1的第一端；
41.所述充电正极接口l+用于连接充电桩的正极，并通过第二导线l2连接至电机绕组10的第一端；
42.所述控制器本体20的第一端与所述第一电容c1的第一端连接，所述控制器本体20的第二端与所述第一电容c1的第二端连接，所述控制器本体20的第三端用于连接至所述电机绕组10的第二端；
43.所述电池负极接口e-用于连接所述电池50的负极，并通过第三导线l3与所述第一电容c1的第二端连接；
44.其中，所述第一导线l1、所述第二导线l2和所述第三导线l3穿过所述滤波磁环40。
45.具体地，第一导线l1、第二导线l2和第三导线l3可以为各种导电金属制成的电线
和电缆等，也可以为实现两个物体之间导电的线路，例如电路板上的覆铜。电机绕组10可采用星形连接，三相绕组的公共端用于与充电正极接口l+连接，三相绕组的另一端用于与控制器本体20连接，即分别与控制器本体20中对应桥臂的桥臂中点连接。
46.为电池50充电时，充电桩(或电源)的正极直接与充电正极接口l+连接，充电桩(或电源)的负极可直接与电池50的负极连接。
47.本实施例中，电机控制器中增加了滤波磁环40和第一电容c1，当充电桩的输出电压低于电池50的额定充电电压时，通过电机绕组10和控制器本体20能够将充电桩的输出电压提升至电池50的额定充电电压，为第一电容c1进行充电，由第一电容c1以额定充电电压为电池50充电，以实现低电压充电桩为高电压平台的新能源汽车进行快充。并且，第一导线l1、第二导线l2和第三导线l3均穿过滤波磁环40，充电过程中，第一导线l1、第二导线l2和第三导线l3上电流的向量和为零，使得滤波磁环40能够有效抑制充电过程中产生的电磁干扰，进而降低电能损耗和电磁干扰对设备正常工作的影响。
48.可以理解的是，新能源汽车原本以电池50为能量来源，通过电机控制器控制电机，驱动车辆行驶的工作模式不受上述结构的影响。
49.可选地，所述电机控制器还包括第二电容c2，所述第二电容c2的第一端与所述第二导线l2连接，所述第二电容c2的第二端与所述第三导线l3连接。
50.本可选的实施例中，在第二导线l2和第三导线l3之间设置第二电容c2，通过滤波磁环40和第二电容c2能够抑制充电桩输出的电流的电磁干扰。
51.可选地，所述电机控制器还包括第一继电器k1，所述第一继电器k1串接在所述充电正极接口l+与所述第二导线l2之间。
52.可选地，所述电机控制器还包括充电负极接口l-和第二继电器k2，所述充电负极接口l-用于连接充电桩的负极，并连接至所述第二继电器k2的一端，所述第二继电器k2的另一端用于连接所述电池50的负极。
53.具体地，第一继电器k1用于控制充电桩的正极与电机绕组10之间的通断，第二继电器k2用于控制充电桩的负极与电池50之间的通断。当通过充电桩为电池50充电时，控制第一继电器k1和第二继电器k2导通，然后通过电机绕组10和控制器本体20升压，为电池50充电。当不对电池50充电(例如正常行车)时，控制第一继电器k1和第二继电器k2断开。
54.可选地，所述控制器本体20包括三个桥臂，三个所述桥臂与三相电机绕组10一一对应，每个所述桥臂的两端分别与所述第一电容c1的两端连接，每个所述桥臂的桥臂中点分别用于与对应的所述电机绕组10的第二端连接。
55.可选地，每个所述桥臂均包括两个功率模块，第一个所述功率模块的第一端连接至所述第一电容c1的第一端，第一个所述功率模块的第二端与第二个所述功率模块的第一端连接作为所述桥臂中点，第二个所述功率模块的第二端连接至所述第一电容c1的第二端。
56.具体地，控制器本体20包括六个功率模块，功率模块可采用igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)，分别为第一功率模块q1、第二功率模块q2、第三功率模块q3、第四功率模块q4、第五功率模块q5和第六功率模块q6，其中，第一功率模块q1与第二功率模块q2组成第一桥臂，两者的连接点为第一桥臂的桥臂中点；第三功率模块q3与第四功率模块q4组成第二桥臂，两者的连接点为第二桥臂的桥臂中点；第五功率模块
q5与第六功率模块q6组成第三桥臂，两者的连接点为第三桥臂的桥臂中点。
57.其中，与电源(充电桩或电池50)正极连接的第一功率模块q1、第三功率模块q3和第五功率模块q5组成控制器本体20的上半桥，与电源(充电桩或电池50)负极连接的第二功率模块q2、第四功率模块q4和第六功率模块q6组成控制器本体20的下半桥。
58.功率模块的上端(即靠近电源正极的一端)作为其第一端，功率模块的下端(即靠近电源负极的一端)作为其第二端，第一功率模块q1的第一端、第三功率模块q3的第一端和第五功率模块q5的第一端连接作为控制器本体20的第一端，第二功率模块q2的第二端、第四功率模块q4的第二端和第六功率模块q6的第二端连接作为控制器本体20的第二端，各个桥臂的桥臂中点作为控制器本体20的第三端。
59.本发明实施例提供的一种电机，包括电机本体和如上所述的电机控制器。
60.需要说明的是，电机本体与如上所述的电机控制器能够独立设置，也可以采用集成设计，将电机本体与电机控制器一体化设计。
61.本发明实施例提供的一种车辆，包括电池50和如上所述的电机。
62.需要说明的是，车辆中电池50与电机、电机控制器能够独立设置，也可以部分集成设计，也可以将三者集成化设计，作为一个整体。独立设计便于拆装和更换维修，但是线路结构更复杂。集成设计占据空间小、线路结构简单，但是不便于拆装和更换维修。
63.如图4所示，本发明实施例提供的一种充电控制方法，采用如上所述的电机控制器，所述充电控制方法包括：
64.当充电桩的输出电压低于电池50的额定充电电压时，控制控制器本体20的上半桥断开以及下半桥闭合，对电机绕组10充电。
65.具体地，采用上述的电机控制器和电机绕组10为车辆电池50充电时，此时电机不工作，电机绕组10作为boost升压的电感，控制器本体20的功率模块作为boost升压的igbt模块，闭合第一继电器和第二继电器。控制控制器本体20的上半桥(q1、q3和q5)断开，控制器本体20的下半桥(q2、q4和q6)闭合，充电电流从充电桩的正极流出，沿着第二导线l2经过电机绕组10(电感)和下半桥，通过第三导线l3流回充电桩的负极。此时，第一导线l1的电流为0，第二导线l2和第三导线l3电流的向量和为0，满足滤波磁环40的使用要求，能够抑制电流上的电磁干扰。
66.当所述电机绕组10充电完成时，控制所述控制器本体20的上半桥闭合以及下半桥断开，对第一电容c1进行充电。
67.具体地，电机绕组10(电感)的充电过程很短，大约几百毫秒。当电机绕组10充电完成时，控制上半桥闭合，下半桥断开，此时电机绕组10与充电桩串联，将电压提升至电池50的额定充电电压，为第一电容c1充电，例如充电桩的输出电压为400v时，充电后的电机绕组10与充电桩串联可将电压提升至800v。此时，充电电流从充电桩正极流出，沿着第二导线l2经过电机绕组10和上半桥后分流，一部分为第一电容c1充电，一部分经过第一导线l1直接给电池50充电，第一导线l1、第二导线l2和第三导线l3电流的向量和为0，满足滤波磁环40的使用要求，能够抑制电流上的电磁干扰。
68.当所述电机绕组10放电完成时，控制所述控制器本体20的上半桥断开以及下半桥闭合，对所述电机绕组10充电，且通过所述第一电容c1对所述电池50充电。
69.具体地，当电机绕组10(电感)放电结束时，控制上半桥断开，下半桥闭合，充电电
流经过电机绕组10和下半桥，再次为电机绕组10充电，形成回路1。同时第一电容c1放电为电池50充电，第一电容c1与电池50形成回路2。回路1和回路2共用第三导线l3，且两个回路在第三导线l3上的电流方向相反，此时第一导线l1、第二导线l2和第三导线l3电流的向量和为0，满足滤波磁环40的使用要求，能够抑制电流上的电磁干扰。
70.当电机绕组10充电完成时，返回上述对第一电容c1进行充电的过程，即控制控制器本体20的上半桥闭合，控制器本体20的下半桥断开，循环上述过程直至电池50电量充满，或停止充电，例如断开第一继电器和第二继电器。
71.本实施例中，当充电桩的输出电压低于电池50的额定充电电压时当充电桩的输出电压低于电池50的额定充电电压时，通过控制控制器本体20中各个功率模块的通断，为电机绕组10进行预充电，然后使得充电桩和充电后的电机绕组10串联，将充电电压提升至额定充电电压，为第一电容c1充电。由第一电容c1以额定充电电压为电池50充电，实现对高电压平台新能源汽车电池50的快充。
72.可选地，所述充电控制方法还包括：
73.当充电桩的输出电压高于或等于所述电池50的额定充电电压时，控制所述控制器本体20的上半桥闭合以及下半桥断开，直接为所述电池50充电。
74.具体地，当充电桩的输出电压不低于电池50的额定充电电压时，控制上半桥导通，下半桥断开，充电电流从充电桩的正极流出，经过第二导线l2、第一导线l1流入电池50正极，经过电池50负极流回充电桩负极。此时第三导线l3上电流为0，第一导线l1和第二导线l2电流的向量和为0，满足滤波磁环40的使用要求，能够抑制电流上的电磁干扰。
75.本可选的实施例中，在充电桩的输出电压不低于电池的额定充电电压的情况下，通过充电桩直接为电池50充电，能够保证经过滤波磁环40的所有电流的向量和为0，以满足滤波磁环40的使用要求，使得滤波磁环40能够抑制电磁干扰。
76.本发明实施例提供的一种电子设备包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上所述的充电控制方法。
77.本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的充电控制方法。
78.现将描述可以作为本发明的服务器或客户端的电子设备，其是可以应用于本发明的各方面的硬件设备的示例。电子设备旨在表示各种形式的数字电子的计算机设备，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
79.电子设备包括计算单元，其可以根据存储在只读存储器(rom)中的计算机程序或者从存储单元加载到随机访问存储器(ram)中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram中，还可存储设备操作所需的各种程序和数据。计算单元、rom以及ram通过总线彼此相连。输入/输出(i/o)接口也连接至总线。
80.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质
中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)或随机存储记忆体(random access memory，ram)等。在本技术中，所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
81.虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种电机控制器，其特征在于，包括充电正极接口、电池正极接口、电池负极接口、控制器本体(20)、滤波磁环(40)和第一电容；所述电池正极接口用于连接电池(50)的正极，并通过第一导线连接至所述第一电容的第一端；所述充电正极接口用于连接充电桩的正极，并通过第二导线连接至电机绕组(10)的第一端；所述控制器本体(20)的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述控制器本体(20)的第二端与所述第一电容的第二端连接，所述控制器本体(20)的第三端用于连接至所述电机绕组(10)的第二端；所述电池负极接口用于连接所述电池(50)的负极，并通过第三导线与所述第一电容的第二端连接；其中，所述第一导线、所述第二导线和所述第三导线穿过所述滤波磁环(40)。2.根据权利要求1所述的电机控制器，其特征在于，还包括第二电容，所述第二电容的第一端与所述第二导线连接，所述第二电容的第二端与所述第三导线连接。3.根据权利要求1或2所述的电机控制器，其特征在于，还包括第一继电器，所述第一继电器串接在所述充电正极接口与所述第二导线之间。4.根据权利要求1或2所述的电机控制器，其特征在于，还包括充电负极接口和第二继电器，所述充电负极接口用于连接充电桩的负极，并连接至所述第二继电器的一端，所述第二继电器的另一端用于连接所述电池(50)的负极。5.根据权利要求1或2所述的电机控制器，其特征在于，所述控制器本体(20)包括三个桥臂，三个所述桥臂与三相电机绕组(10)一一对应，每个所述桥臂的两端分别与所述第一电容的两端连接，每个所述桥臂的桥臂中点分别用于与对应的所述电机绕组(10)的第二端连接。6.根据权利要求5所述的电机控制器，其特征在于，每个所述桥臂均包括两个功率模块，第一个所述功率模块的第一端连接至所述第一电容的第一端，第一个所述功率模块的第二端与第二个所述功率模块的第一端连接作为所述桥臂中点，第二个所述功率模块的第二端连接至所述第一电容的第二端。7.一种充电控制方法，其特征在于，采用如权利要求1至6任一项所述的电机控制器，所述充电控制方法包括：当充电桩的输出电压低于电池(50)的额定充电电压时，控制控制器本体(20)的上半桥断开以及下半桥闭合，对电机绕组(10)充电；当所述电机绕组(10)充电完成时，控制所述控制器本体(20)的上半桥闭合以及下半桥断开，对第一电容进行充电；当所述电机绕组(10)放电完成时，控制所述控制器本体(20)的上半桥断开以及下半桥闭合，对所述电机绕组(10)充电，且通过所述第一电容对所述电池(50)充电。8.根据权利要求7所述的充电控制方法，其特征在于，所述充电控制方法还包括：当充电桩的输出电压高于或等于所述电池(50)的额定充电电压时，控制所述控制器本体(20)的上半桥闭合以及下半桥断开，直接为所述电池(50)充电。9.一种电机，其特征在于，包括电机本体和如权利要求1至6任一项所述的电机控制器。
10.一种车辆，其特征在于，包括电池(50)和如权利要求9所述的电机。

技术总结
本发明提供了一种电机控制器、充电控制方法、电机及车辆，电机控制器包括充电正极接口、电池正极接口、电池负极接口、控制器本体、滤波磁环和第一电容；电池正极接口用于连接电池的正极，并通过第一导线连接至第一电容的第一端；充电正极接口用于连接充电桩的正极，并通过第二导线连接至电机绕组的第一端；控制器本体的第一端与第一电容的第一端连接，其第二端与第一电容的第二端连接，其第三端用于连接至电机绕组的第二端；电池负极接口用于连接电池的负极，并通过第三导线与第一电容的第二端连接；第一导线、第二导线和第三导线穿过滤波磁环。本发明能够实现低电压充电桩为高电压平台的新能源汽车进行快充，降低了充电过程中的电磁干扰。磁干扰。磁干扰。


技术研发人员：刘丰 林霄喆 韩韬 于海生 陈云
受保护的技术使用者：无锡星驱科技有限公司 浙江吉利控股集团有限公司
技术研发日：2023.03.09
技术公布日：2023/6/28