电机控制器、电机控制器的控制方法、动力总成、电动车辆

技术领域

本申请涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种电机控制器、电机控制器的控制方法、动力总成、电动车辆。

背景技术

目前对动力电池加热的方式主要有正温度系数电阻(PTC)加热、电驱主动加热、高频脉冲交流电加热等方式，正温度系数电阻加热需要额外的电子器件，因此具有器件冗余、结构复杂等问题。电驱主动加热具有传热路径过长、加热效率低等问题。高频脉冲加热则采用高频脉冲交流电在动力电池的内阻上直接产生焦耳热从而快速加热动力电池。采用高频脉冲加热方式，动力电池的加热效率较高，但是当前脉冲加热方式存在加热过程中电机有非预期扭矩输出，电机噪声和震动较大等问题，同时当前的脉冲加热控制过程存在控制精确度低，控制系统鲁棒性差等问题。

发明内容

本申请提供的电机控制器、电机控制器的控制方法、动力总成以及电动车辆对脉冲加热过程中电机的直轴电流和交轴电流的闭环控制，从而提高脉冲加热过程中的系统控制精度并降低脉冲加热过程中的电机非预期扭矩输出。

第一方面，本申请提供一种脉冲加热动力电池的电机控制器。电机控制器包括逆变电路，逆变电路包括三个开关管桥臂，每个开关管桥臂的两端分别用于通过直流母线连接动力电池的正负极，三个开关管桥臂的桥臂中点分别用于连接电机的三相绕组。三个开关管桥臂的桥臂中点用于输出三相电流，三相电流用于在直流母线上产生脉冲交流电，脉冲交流电用于加热动力电池。三相电流的每相电流为单边三角波、三相电流之和为零。

本申请提供的电机控制器可以在直流母线上产生脉冲交流电以加热动力电池，本申请提供的电机控制器在产生脉冲交流电的过程中输出的三相电流为单边三角波，从而可以提升脉冲加热过程中电机绕组所储存的能量，进而提升脉冲交流电的有效值以提高动力电池的加热效率。

第一方面的一种实施方式中，电机控制器响应于一个电池加热档位指令，电机控制器用于根据一个电池加热档位指令的指示输出第一三相电流，第一三相电流用于产生第一脉冲交流电。电机控制器响应于另一个电池加热档位指令，电机控制器用于根据另一个电池加热档位指令的指示输出第二三相电流，第二三相电流用于产生第二脉冲交流。一个电池加热档位指令和另一个电池加热档位指令所指示的三相电流的直流偏置量、脉冲交流电的频率值和一个脉冲交流电的幅值中的至少一个不同，第一脉冲交流电和第二脉冲交流电的加热功率不同。

第一方面的一种实施方式中，电机控制器用于控制三相电流的交轴电流分量为零，或者用于控制三相电流驱动电机产生的扭矩值小于预设扭矩值。

本申请提供的电机控制器在脉冲加热动力电池过程中，电机控制器的逆变电路输出的三相电流的交轴电流分量为零，从而可以使得电机在脉冲加热过程中不输出扭矩，以避免由于电机输出非预期扭矩而导致的振动噪声问题。另一方面，在脉冲加热过程中，由于控制精度等各方面的原因，并不能保证电机输出的扭矩完全为零，电机输出的扭矩小于预设扭矩值，例如预设扭矩值为0.5牛米。

第一方面的一种实施方式中，电机控制器用于控制逆变电路输出的三相电流的频率等于脉冲交流电的频率。

第一方面的一种实施方式中，电机控制器用于控制三相电流产生的脉冲交流电的波形为非规则正弦波

第一方面的一种实施方式中，电机控制器响应于动力电池的温度小于第一预设温度值，电机控制器用于控制逆变电路输出第一三相电流，第一三相电流用于产生第一脉冲交流电；电机控制器响应于动力电池的温度小于第二预设温度值，电机控制器用于控制逆变电路输出第二三相电流，第二三相电流用于产生第二脉冲交流电；第二预设温度小于所述第一预设温度，所述第二脉冲交流电的频率大于所述第一脉冲交流电的频率。

动力电池温度较低时需要对动力电池进行脉冲加热，本申请提供的电机控制器可以根据动力电池的不同温度选择输出不同频率的三相电流进而产生不同频率的脉冲交流电最终可以以不同的加热功率加热动力电池。脉冲交流电的频率越高，动力电池的加热功率也越高，因此在动力电池的越低，可以采用越高的加热功率对动力电池进行加热，从而提高动力电池的加热效率。

第一方面的一种实施方式中，控制电路包括存储装置，存储装置用于存储多个预设参数组，多个预设参数组分别用于对应多个电池加热档位指令。每个预设参数组包括一个直轴电压的频率值、直轴电压的幅值及一个直轴电流给定值。任意两个预设信号组的直轴电压频率值、直轴电压幅值和直轴电流给定值中至少一个不相同，不同电池加热档位指令所指示的电池加热功率不同。

电机控制器向电机的直轴注入直轴电压信号，直轴电压为方波电压。一个直轴电压信号对应的预设参数包括一个直轴电压的频率值、一个直轴电压的幅值以及一个直轴电流给定值，不同的直轴电压的频率值、直轴电压的幅值或者直轴电流给定值对应于不同的加热功率。

第一方面的一种实施方式中，电机控制器包括条件处理模块，条件处理模块用于根据电池加热档位指令的指示输出直轴电压频率值信号和直轴电压幅值信号，直轴电压频率值信号用于指示直轴电压的频率值，直轴电压幅值信号用于指示直轴电压的幅值。

第一方面的一种实施方式中，脉冲交流电的频率随直轴电压的频率值变化。

第一方面的一种实施方式中，控制电路包括直轴电流控制模块和交轴电流控制模块。直轴电流控制模块用于接收直轴电流给定值信号和直轴电流反馈值信号并输出直轴电压偏置信号，直轴电压偏置信号用于指示直轴电压的偏置值，直轴电流给定值信号用于指示直轴电流给定值且直轴电流给定值为直流偏置。交轴电流控制模块用于接收交轴电流给定值信号和交轴电流反馈值信号并输出交轴电压信号，交轴电流给定值信号所指示的交轴电流给定值为零，交轴电流反馈值信号用于指示三相电流的交轴电流分量，交轴电压信号用于调节三相电流的交轴电流分量。交轴电流控制模块通过比较交轴电流给定值和三相电流的交轴电流反馈值大小进而确定交轴电压的大小从而实现了对于交轴电压的闭环控制，提高了交轴电压的控制精度和鲁棒性。

第一方面的一种实施方式中，直轴电流给定值信号所指示的直轴电流给定值为负直流偏置，交轴电流给定值所指示的交轴电流给定值为零。

本申请实施例中的电机控制器通过设置交轴电流给定值所指示的交轴电流给定值为零可以使得三相电流的交轴电流分量对应为零从而使得电机在脉冲加热过程中不输出扭矩。

第一方面的一种实施方式中，控制电路包括低通滤波器，低通滤波器用于过滤三相电流的的直轴电流分量反馈值的高频分量，高频分量随方波电压给定值变化。

第一方面的一种实施方式中，方波信号发生器用于根据直轴电压的频率值和直轴电压的幅值输出直轴电压给定信号，直轴电压给定信号用于指示直轴电压的频率值以及直轴电压的幅值。

第一方面的一种实施方式中，控制电路包括驱动模块，驱动模块用于根据直轴电压信号以及交轴电压信号输出驱动信号，直轴电压信号包括直轴电压给定信号、直轴电压偏置信号，驱动信号用于控制逆变电路输出三相电流。

第二方面，本申请提供一种电机控制器的控制方法，其特征在于，电机控制器包括逆变电路、母线电容，逆变电路包括三个开关管桥臂，每个开关管桥臂的两端分别用于连接母线电容两端，母线电容两端分别用于通过直流母线连接动力电池的正负极，三个开关管桥臂的桥臂中点分别用于连接电机的三相绕组。控制方法包括：

响应于一个电池加热档位指令，控制三个开关管桥臂的桥臂中点用于输出第一三相电流，第一三相电流驱动电机产生的扭矩小于预设扭矩值，三相电流用于在直流母线上产生第一脉冲交流电；

响应于另一个电池加热档位指令，三个开关管桥臂的桥臂中点用于输出第二三相电流，第二个三相电流驱动电机产生的扭矩小于预设扭矩值，第二三相电流用于在直流母线上产生第二脉冲交流电。

第一脉冲交流电和第二脉冲交流电均具有直流偏置，第一脉冲交流电和第二脉冲交流电的频率、幅值或直流偏置量的至少一个不同。

第三方面，本申请提供一种动力总成，动力总成包括电机和电机控制器，电机控制器包括直流母线和逆变电路，逆变电路包括三个开关管桥臂，每个开关管桥臂的两端分别用于通过直流母线连接动力电池的正负极，三个开关管桥臂的桥臂中点分别用于连接电机的三相绕组。三个开关管桥臂的桥臂中点用于输出三相电流，三相电流用于在直流母线上产生脉冲交流电，脉冲交流电用于加热动力电池。三相电流的每相电流为单边三角波、三相电流之和为零。

本申请第三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或者如本申请第二方面提供的电机控制器的控制方法所述，这里不再赘述。

第四方面，本申请提供一种电动车辆，电动车辆包括动力电池、车轮和如本申请第三方面所述的动力总成。动力总成的电机控制器用于接收动力电池供电驱动三相电机带动车轮或输出三相电流加热进而在直流母线上产生脉冲交流电以加热动力电池。

本申请第四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或者如本申请第三方面提供的动力总成的有益效果所述，这里不再赘述。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种电动车辆的示意图；

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一种电机控制器的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电机控制器的运行示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种电机控制器的运行示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种电机控制器的运行示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种电机控制器的运行示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种电机控制器的运行示意图；

图9为单边三角波的波形示意图；

图10为本申请实施例提供的另一种电机控制器的运行示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种动力总成的示意图；

图12为本申请实施例提供的另一种动力总成的示意图；

具体实施方式

下面结合实施方式中的附图，对本申请的具体实施方式所涉及的技术方案进行描述。在对技术方案的具体内容进行描述前，先简单说明一下本申请中所使用的术语。

说明书和权利要求书中的词语“第一、第二、第三等”或模块A、模块B、模块C等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体、步骤或部件及其组群。因此，表述“包括装置A和B的设备”不应局限为仅由部件A和B组成的设备。

本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例，但可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，能够以任何适当的方式组合各特定特征、结构或特性，如从本公开对本领域的普通技术人员显而易见的那样。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。如有不一致，以本说明书中所说明的含义或者根据本说明书中记载的内容得出的含义为准。另外，本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

电动汽车的电机一般为交流电机，而动力电池为直流源，因此通过逆变电路将动力电池输出的直流电转换为电机的三相交流电，三相交流电的坐标轴分别为U轴、V轴和W轴。交流电的三相也可以分别称为U相、V相和W相。为了简化电机分析，通常将静止的三相坐标变换为旋转的d-q坐标，这种变换即为派克变换(park transformation)。在d-q坐标系下，三个坐标轴分别称为直轴、交轴和零轴。

直轴(direct axis)又称D轴或d-axis，是由静止的U/V/W三相坐标轴经过派克变换得到的直流坐标轴。

交轴(quadrature axis)又称为Q轴或q-axis，是由静止的U/V/W三相坐标轴经过派克变换得到的时变的交流坐标轴。

零轴，又称为0轴或0-axis，是垂直于直轴和交轴所在的d-q平面的坐标轴。

具体地，派克变换的公式可以如下所示：

其中θ为d轴与U轴的夹角；I_d称为直轴电流，主要用于调节磁场；I_q称为交轴电流，主要用于调节转矩；I_0称为零序电流；I_u、I_v、I_w分别为U轴、V轴和W轴上的电流，即三相电流。

上述矩阵为三相电流变换至I_d、I_q、I_0的表达式，将该矩阵变换作逆变换则可得到从I_d、I_q、I_0变换至三相电流的表达式，此处不再赘述。

由于三相电流是与电机中的真实绕组所对应的电流，因此，向电机的直轴输出电流时，电机控制器需要通过派克变换的逆变换将I_d转换为三相电流I_u、I_v、I_w，将I_u、I_v、I_w通入电机绕组；向电机的零轴输出电流时，电机控制器需要通过派克变换的逆变换将I_0转换为三相电流I_u、I_v、I_w，将I_u、I_v、I_w通入电机绕组。

交轴电压/电流用于控制驱动电机11输出的扭矩，直轴电压/电流用于控制驱动电机11产生的磁场的方向和大小。

电动汽车包括驱动电机、电机控制器、动力电池。电机控制器接收动力电池的电能并为驱动电机供电，驱动电机用于带动电动汽车的车轮转动以使得电动汽车行驶。

温度对动力电池的影响较大。动力电池在低温下充放电会出现析锂现象，导致动力电池容量衰减甚至导致动力电池安全隐患。因此，需要先将动力电池加热至一定的温度后，才允许电动汽车行驶。

目前主要采用三种动力电池的加热方式，其中：

一种对动力电池加热的方式为利用外置的加热系统对动力电池进行加热。例如，在动力电池外设置有动力电池热回路，动力电池热回路中有携带热量的热载流体。正温度系数电阻(PTC)加热动力电池热回路中的热载流体，动力电池热回路中的热载流体将热量传导至动力电池对动力电池进行加热。上述方式由于需要先对动力电池热回路中的热载流体进行加热，再通过动力电池热回路中的热载流体对动力电池进行加热，传热路径较长，加热效率较低。

一种对动力电池加热的方式为电驱主动加热。电驱主动加热方式利用电机励磁电流在驱动电机上产生热量对动力电池进行加热。电机控制器向驱动电机输出三相交流电，三相交流电使得驱动电机的转矩为零。励磁电流在驱动电机绕组上产生热量，产生于驱动电机上的热量通过驱动电机和动力电池之间的热传导装置传导至动力电池进行加热。上述方式由于驱动电机的热量需要经过热传导装置传导至动力电池，因此上述加热方式存在传热路径长、动力电池加热速率低、加热效率低的缺点。

一种对动力电池加热的方式为高频脉冲加热。高频脉冲加热方式利用电机控制器产生的高频脉冲交流电对动力电池进行加热。电机控制器桥臂电路产生高频脉冲交流电，高频脉冲交流电通过动力电池时在动力电池内阻上产生热量进而加热动力电池。高频加热方式具有加热速率快的优点而受到广泛的重视，但是目前高频脉冲加热方式存在控制系统鲁棒性差、控制精度低以及容易产生非预期扭矩等问题。

基于此，本申请实施例提供一种电机控制器、动力总成及电动车辆。本申请实施例提供的电机控制器通过设置电机d轴电流和q轴电流闭环控制以提高高频脉冲加热系统的鲁棒性。以下结合具体的实施例对电机控制器、动力总成、电动车辆进行具体说明。

图1为本申请实施例提供的一种车辆10的示意图。参阅图1，电动车辆10包括动力总成14、动力电池13、车轮12。动力总成14用于接收动力电池13供电以驱动车轮12或者用于加热动力电池13。

图2为本申请实施例提供的动力总成14的示意图。动力总成14包括驱动电机11和电机控制器12。其中，电机控制器12接收动力电池13的直流电并将直流电转换为三相交流电后为驱动电机11供电。驱动电机11通过减速器或者变速器传动连接车轮12。在电动车辆10行驶过程中，驱动电机11的扭矩传递到车轮12上为电动车辆10提供动力。驱动电机11可以为永磁同步电机、异步电机或者电励磁电机。

图3为本申请实施例提供的电机控制器12的示意图。如图3所示，电机控制器12包括控制模块121，逆变电路122及母线电容C。母线电容C的一端用于连接动力电池13的正极，母线电容C的另一端用于连接动力电池13的负极。逆变电路122包括三个开关管桥臂，每个开关管桥臂的两端分别连接母线电容C的两端，每个开关管桥臂的桥臂中点分别用于连接驱动电机11的一相绕组。驱动电机11的转子位置信号输出端与控制电路121的信号采集端连接，逆变电路122的两端分别连接动力电池13的正极及负极，具体的，逆变电路122的一端用于通过直流母线L1连接动力电池的正极，逆变电路122的另一端用于通过直流母线L2连接动力电池的负极。下面结合具体实施例对电机控制器12进行高频脉冲加热的具体过程进行详细介绍。

在动力电池13的高频脉冲加热过程中，电机控制器121向驱动电机11输出三相电流，三相电流在直流母线上产生脉冲交流电，图4a和图4b为动力电池13脉冲加热的示意图。

在脉冲加热的第一阶段，逆变电路122用于接收动力电池放电并为电机11的绕组充电。具体的，在一种示例中，如图4a所示，逆变电路11的开关管Q1、开关管Q4，开关管Q6导通，其他开关管关断，动力电池13、逆变电路122、驱动电机11形成电池放电回路。

在脉冲加热的第二阶段，逆变电路122用于接收电机11的绕组放电并为动力电池充电。具体的，在一种示例中，如图4b所示，驱动电机的绕组11通过续流二极管D2、续流二极管D3、续流二极管D5向动力电池充电，动力电池13、逆变电路122、驱动电机11形成电池充电回路。

上述第一阶段和第二反复进行，从而在直流母线L1和直流母线L2上产生脉冲交流电，在这个过程中，动力电池13反复充放电，脉冲交流电在动力电池13的内阻上产生热量，从而从动力电池13的内部加热动力电池。

在脉冲加热过程中，逆变电路122向驱动电机输出三相电流，三相电流在直流母线L1和直流母线L2上产生脉冲交流电进而加热动力电池。为了避免在脉冲加热过程中驱动电机11产生扭矩，本申请实施例中的控制装置121控制逆变电路122输出的三相电流的交流电流分量为零。而电机控制器12向电机注入的直轴电压可以为正弦波电压，但是当驱动电机11的直轴电压为正弦波电压时，最终产生的高频脉冲交流电的波纹电流较大从而使得动力电池13的加热效率较低。本申请实施例中，电机控制器12向驱动电机输入的直轴电压为方波电压Ud，驱动电机11的直轴电压为方波电压可以有效减少母线电容C的母线电流的波纹从而提升动力电池13的加热效率。

另一方面，本申请实施例中的电机控制器12向驱动电机11输出的直轴电压为具有直流偏置的方波电压从而使得逆变电路122输出的三相电流的直轴电流分量具有直流偏置。相对于直轴电流分量没有直流偏置，具有直流偏置的直轴电流分量可以减小直流母线上的交流脉冲电的波动，提高系统可靠性。也就是说，本申请实施例中的电机控制器12向驱动电机11输出的直轴电压直轴电压给定值Ud由直轴电压给定值Ud1和直轴电压偏置值Ud2两部分组成，其中Ud1用于确定直轴电压对应的方波电压的幅值和频率，而Ud2用于确定直轴电压对应的方波电压的直流偏置量。

下面结合具体实施例对电机控制器12的具体运行过程进行详细介绍。

如图5所示，电机控制器12的控制电路121包括存储装置1211、条件处理模块1212、方波信号发生器1213、交轴电流控制模块1214、直轴电流控制模块1215以及驱动模块1216。

存储装置1211用于存储多个预设参数组，多个预设参数组分别用于对应多个电池加热档位指令。每个预设参数组包括一个直轴电压的频率值、直轴电压的幅值及一个直轴电流给定值。任意两个预设信号组的直轴电压频率值、直轴电压幅值和直轴电流给定值中至少一个不相同，不同电池加热档位指令所指示的电池加热功率不同。

直轴电压指的是在电机11的直轴电压，或者说是电机控制器12输出的三相电流的直轴电压分量。直轴电流给定值指的是给定的直轴电流的值，直轴电流给定值用于指示三相电流的偏置值，例如，直轴电流给定值可以是1A或者5A。

电池加热档位指令用于指示加热电机控制器12加热动力电池的功率，电池加热档位指令可以来自于电池管理系统。具体的，动力电池13设置有温度传感器，在电动车辆10启动之前，电池管理系统通过温度传感器监测动力电池13的温度，如果动力电池温度较低，则判断动力电池13需要加热。进一步的，电池管理系统根据电池的具体的温度来判断所需要的动力电池加热功率进而向电机控制器输出不同电池的加热档位指令。

例如，如果电池温度为-5摄氏度，电池管理系统向电机控制器输出第一电池加热档位指令，如果动力电池温度为-10摄氏度，电池管理系统向电机控制器输出第二电池加热档位指令。第一电池加热档位指令所指示的加热功率小于第二电池加热档位指令所指示的加热功率。

本申请实施例中，动力电池的加热功率和直轴电压的频率值、直轴电压的幅值及一个直轴电流给定值相关，也就是说，当直轴电压的频率值、直轴电压的幅值或者直轴电流给定值变化，对应的动力电池脉冲加热功率也会随之变化。这样，在存储装置所存储的多个预设参数组对应的动力电池脉冲加热功率也就各不同。当电机控制器接收到不同的加热档位指令，不同的加热档位指令所对应的预设参数组也就不同。

条件处理模块1212用于接收电池加热档位指令并根据加热档位指令向方波信号发生器输出方波电压幅值信号和方波电压频率信号。方波信号发生器1213根据接收到的方波电压幅值信号和方波电压频率信号向驱动模块发送方波电压给定信号Ud1。

在一种实施例中，条件处理模块1212也可以根据不同的动力电池温度向方波信号发生器1213输出不同的直轴电压幅值信号和直轴电压频率信号。例如，条件处理模块响应于动力电池的温度小于第一预设温度值，条件处理模块输出第一直轴电压频率信号，相应的，逆变电路输出第一三相电流，第一三相电流在直流母线上产生第一脉冲交流电，第一三相电流和第一脉冲交流电的频率均为第一直轴电压频率信号所指示的频率。条件处理模块1212响应于动力电池的温度小于第二预设温度值，条件处理模块1212输出第二直轴电压频率信号，相应的，逆变电路输出第二三相电流，第一三相电流在直流母线上产生第二脉冲交流电，第二三相电流和第二脉冲交流电的频率均为第一直轴电压频率信号所指示的频率。当第二预设温度小于第一预设温度，第二脉冲交流电的加热功率大于第一脉冲交流电的加热功率，使得当动力电池温度小于第二预设温度时电机控制器12以更高的加热功率加热动力电池13。

本申请实施例中，直轴电流控制模块1215用于接收直轴电流给定值信号和直轴电流馈值信号并输出直轴电压偏置信号Ud2,直轴电压偏置信号Ud2用于使得直轴电压产生过直流偏置。直轴电流给定值信号用于指示直轴电流给定值。直轴电流反馈馈值信号则是采集电机控制器12输出的三相电流并通过计算电机控制器12实际输出的三相电流中的直轴电流分量得到的

为了实现直轴电流偏置量的闭环控制，本申请实施例提供的电机控制器包括低通滤波器211，低通滤波器用于过滤掉从驱动电机11采集的直轴电流的高频分量从而可以获得驱动电机11的直轴电流中的直流偏置量，从驱动电机11采集的直轴电流信号在经过低通滤波器过滤掉其中的高频分量之后得到直轴电流反馈值信号，也就是说，直轴电流反馈值信号用于指示电机控制器12实际输出的三相电流中的直轴电流分量的低频分量。直轴电流控制模块1215比较直轴电流反馈信号和直轴电流给定信号之后得到直轴电压偏置值信号Ud2，直轴电压偏置值信号Ud2用于指示直轴电压的偏置值。

直轴电压给定信号Ud1和直轴电压偏置值信号Ud3叠加之后形成了直轴电压信号，直轴电压信号用于指示要输出的直轴电压。

图6为直轴电流控制模块1215的运行示意图。如图6所示，id为直轴电流给定信号，id'为直轴电流反馈值信号，Ud1为方波电压给定信号，Ud2为方波电压偏置信号。从图5和图6可以看出，本申请提供的电机控制器12实现了对直轴电流分量的闭环控制，从而提升了直轴电流分量控制的鲁班性和精确性。

另一方面，如图5所示，控制装置还包括交轴电流控制模块1214，交轴电流控制模块1214用于接收交轴电流给定值信号并输出交轴电压信号。本申请实施例中，交轴电流给定值信号所指示的交轴电流为0。如前所述，驱动电机11的交轴电流用于控制驱动电机输出的扭矩，在动力电池高频脉冲加热过程中，如果驱动电机11的交轴电流不为零，驱动电机11会有非预期扭矩输出，驱动电机11的非预期扭矩传导到车轮12会使得电动车辆10产生振动和噪声，影响电动车辆10的乘坐体验。

如果对驱动电机11的交轴电流进行开环控制，则难以将驱动电机11的交轴电流精确控制为零，从而使得驱动电机11容易产生非预期扭矩。因此本申请实施例提供的电机控制器12通过对驱动电机11的交轴电流进行闭环控制。具体的，如图5所示，交轴电流控制模块1214同时接收交轴电流给定值信号和交轴电流反馈信号并根据交轴电流给定值信号和交轴电流反馈信号的比较结果输出交轴电压信号Uq。其中，交轴电流给定值信号为零，交轴电流反馈信号对应逆变电路输出的三相电流中的交轴电流分量。本申请实施例提供的交轴电流控制模块1216实现了对于交轴电压的闭环控制，可以使得交轴电流被精准控制为零，提高了系统的精确性和控制鲁棒性，从而避免了驱动电机11在脉冲加热动力电池过程中的的非预期扭矩输出，提升了电动车辆10的NVH性能和驾驶舒适性。

图7为交轴电流控制模块1214的示意图。如图5所示，iq为交轴电流给定值信号所指示的交轴电流值，iq'为交轴电流反馈信号所指示的驱动电机11交轴电流。控制电路121比较iq与iq'之间的差异，PI调节器根据iq与iq'之间的差异输出调整值以及时调整向驱动模块发送的交轴电压信号，驱动模块根据调整后的交轴电压信号输出PWM控制信号以控制逆变电路122输出三相电流，三相电流的交轴电流分量为交轴电压定信号所指示的交轴电流。

如图5所示，驱动模块1216包括Park变换(Park's Transmission)模块、Park逆变换模块、Clark变换(Clark's Transmission)模块。Park变换模块用于将αβ坐标系中的两个分量转换为正交旋转坐标系(dq坐标系)下的两个分量，而与之对应，Park逆变换模块用于将正交旋转坐标系(dq坐标系)下的两个分量转换为αβ坐标系中的两个分量。克拉克变换模块用于将三相系统(abc坐标系)的时域分量转换为αβ坐标系中的两个分量。

具体的，在本申请实施例中，Park变换模块接收交轴电压信号Uq和直轴电压信号Ud，并对直轴-交轴坐标系下的信号的Uq、Ud进行派克逆变换以得到αβ坐标系下的电压信号Uα、Uβ。SVPWM模块根据Uα、Uβ信号生成PWM控制信号，PWM控制信号用于控制逆变电路的开关管的导通频率和占空比。

另一方面，电流传感器采集驱动电机11的三相电流信号ia、i b、ic，克拉克变换模块用于将三相坐标系下的电流信号ia、ib、ic转换为αβ坐标系下的电流信号iα、iβ，然后Park逆变换模块再对αβ坐标系下的电流信号iα、iβ进行Park逆变换以将αβ坐标系下的电流信号iα、iβ转换为直轴-交轴坐标系下的电流信号id、iq，iq作为交轴电流反馈信号进行输出而id在经过低通滤波器滤去高频信号分量之后作为直轴电流反馈值信号输出。

示例性的，如图8所示，图8(a)为直轴电压给定信号Ud1所指示的波形图，直轴电压给定信号Ud1用于指示直轴电压的频率和幅值。图8(b)为直轴电压偏置信号Ud2所指示的直轴偏置电压的波形图，用于指示直轴电压的直流偏置量。图8(c)为最终直轴电压信号Ud的波形图，即图8(c)的波形图是图8(a)的电压信号和图8(b)的叠加而形成的，驱动模块1216根据直轴电压信号Ud最终驱动逆变电路输出对应的三相电流。

本申请实施例中，逆变电路的三相电流的每相电流的波形均为单边三角波。单边三角波指的是驱动电机的每相电流的方向保持不变的三角波电流。本申实施例中，母线电容的充放电电流的波形为正弦波，母线电流的频率等于方波电压给定信号的频率。

图9为单边三角波的示意图。如图9所示，图9(a)中的电流始终大于零，图9(b)中的电流始终小于零。

如图10所示，图10展示了直轴电压波形、三相电流中的的U相电流以及脉冲交流电的波形示意图。本申请实施例中的直轴电压信号Ud、驱动电机的相电流以及脉冲交流电的频率均相同。但是值得注意的是，本申请实施例提供的直轴电压信号Ud和脉冲加热过程中电机控制器12的开关管的开关频率解耦，也就是说，脉冲加热过程中电机控制器12的开关管的开关频率和方波电压频率之间没有直接关系，例如，开关管的开关频率为8KHZ，方波电压频率为2000HZ。

如图11所示，本申请实施例提供的动力总成包括热交换回路15。根据电流的热效应，驱动电机11上的三相电流会使得驱动电机11的三相绕组发热，本申请实施例提供的动力总成14包括热交换回路15，热交换回路15用于将产生于驱动电机11的三相绕组上的热量传导至动力电池13以加热动力电池13。本申请实施例提供的动力总成通过设置换热回路可以将动力电池脉冲加热过程中产生于驱动电机绕组上的热量传导至动力电池从而提高能量利用效率，节约能量并提高动力电池加热效率。

在一种实施例中，如图12所示，热交换回路15包括传热介质、传热介质流动回路、液泵1501以及换热器1502。传热介质用于吸收产生于驱动电机绕组上的热量，传热介质在传热介质流动回路中流动，液泵1501用于为传热介质的流动提供动力，换热器1502用于吸收传热介质中的热量并将吸收的传热介质中的热量传导至动力电池13以加热动力电池13。

基于上述实施例，本申请实施例进一步提供一种电机控制器的控制方法，该控制方法包括：

响应于一个电池加热档位指令，控制三个开关管桥臂的桥臂中点用于输出第一三相电流，第一三相电流驱动电机产生的扭矩小于预设扭矩值，三相电流用于在直流母线上产生第一脉冲交流电；

响应于另一个电池加热档位指令，三个开关管桥臂的桥臂中点用于输出第二三相电流，第二个三相电流驱动电机产生的扭矩小于预设扭矩值，第二三相电流用于在直流母线上产生第二脉冲交流电；

第一脉冲交流电和第二脉冲交流电均具有直流偏置，第一脉冲交流电和第二脉冲交流电的频率、幅值或直流偏置量的至少一个不同。

也就是说，本申请实施例提供的电机控制器12的控制方法可以根据电池加热档位指令的不同调整逆变电路输出的第一脉冲交流电，当电机控制器12接收到的电池加热档位指令不同，相应的，逆变电路122输出的脉冲交流电的参数值也不同。电池加热档位指令和电流参数之间的关系如前所述，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：本申请中涉及的第一、第二等各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请实施例的范围，先后顺序，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。