專利名稱：用于增程器的電機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及適用于混合動(dòng)力車輛的電能控制系統(tǒng)領(lǐng)域，具體為一種用于增程器的電機(jī)控制裝置。
背景技術(shù)：
由于燃油汽車的尾氣排放造成大氣污染并引發(fā)溫室效應(yīng)，全部或部分用電能驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車得到了發(fā)展。電動(dòng)汽車有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零排放、噪音小、可實(shí)施制動(dòng)能量回收而且能源的供應(yīng)有可持續(xù)性等優(yōu)點(diǎn)，但是由于電池的瓶頸，目前的電動(dòng)汽車普遍無法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)
間續(xù)航，為了克服這個(gè)缺陷，作為一個(gè)過渡狀態(tài)的增程式電動(dòng)車得到了快速發(fā)展。增程式電動(dòng)車通過加裝增程器來配合車載動(dòng)力電池在不同工況下工作，以增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。增程器采用集成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上集成在一起，和驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間無機(jī)械連接，能降低整車的重量并可以降低行駛過程中的油耗。對(duì)于增程器的性能要求，一方面需要能提升整車系統(tǒng)的效率，另一方面還應(yīng)能減小自身的體積，同時(shí)又必須能有較大的力矩輸出以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)條件。這些性能要求互相制約，影響了增程器的使用效果，比如，整車系統(tǒng)效率的提升必須通過增加發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)力矩實(shí)現(xiàn)，而減小增程器的體積則必將使得啟動(dòng)電機(jī)的體積也同時(shí)變小從而降低啟動(dòng)電機(jī)的輸出力矩。目前的增程器啟動(dòng)電機(jī)體積小，向發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的啟動(dòng)力矩也小，難以適應(yīng)啟動(dòng)力矩較大的發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)要求。這種矛盾的情況限制了電動(dòng)汽車的使用和發(fā)展。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種體積小巧、成本低廉、啟動(dòng)性能強(qiáng)、適用范圍廣的電能控制系統(tǒng)，本實(shí)用新型公開了一種用于增程器的電機(jī)控制裝置。本實(shí)用新型通過如下技術(shù)方案達(dá)到發(fā)明目的一種用于增程器的電機(jī)控制裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)和同步電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸和同步電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接，其特征是還包括增程器控制器和直流電源，增程器控制器由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、電機(jī)控制單元和增程器控制單元組成，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過信號(hào)線和發(fā)動(dòng)機(jī)連接，電機(jī)控制單元通過信號(hào)線和同步電機(jī)連接，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和電機(jī)控制單元之間通過信號(hào)線連接，增程器控制單元通過信號(hào)線分別連接發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和電機(jī)控制單元，直流電源由低壓電池和高壓電池組成，低壓電池和高壓電池通過導(dǎo)線分別連接增程器控制器，低壓電池的電動(dòng)勢(shì)不高于12V，高壓電池的電動(dòng)勢(shì)不低于150V。所述的用于增程器的電機(jī)控制裝置，其特征是發(fā)動(dòng)機(jī)選用四沖程內(nèi)燃機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、電機(jī)控制單元和增程器控制單元內(nèi)的微處理器都選用單片機(jī)或數(shù)字信號(hào)處理器；同步電機(jī)選用永磁同步電機(jī)。本實(shí)用新型使用時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸降低轉(zhuǎn)速至停機(jī)的過程中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過轉(zhuǎn)速傳感器探知轉(zhuǎn)速低于IOOrpm時(shí)，增程器控制單元向電機(jī)控制單元發(fā)出指令，要求電機(jī)控制單元進(jìn)入曲軸位置自標(biāo)定程序，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過讀取發(fā)動(dòng)機(jī)上的曲軸位置傳感器得知曲軸轉(zhuǎn)角的瞬時(shí)值Φ從而實(shí)時(shí)掌握曲軸位置，并將此位置信息發(fā)送至電機(jī)控制單元，電機(jī)控制單元進(jìn)行位置環(huán)控制，使曲軸轉(zhuǎn)角Φ始終控制在曲軸轉(zhuǎn)角目標(biāo)值Φ*的范圍內(nèi)。對(duì)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，曲軸旋轉(zhuǎn)720°完成一個(gè)工作循環(huán)，即曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒作功一次，曲軸依靠配氣凸輪來控制進(jìn)氣門和排氣門完成進(jìn)氣沖程和排氣沖程。對(duì)于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)而言，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞位置位于接近上死點(diǎn)時(shí)，啟動(dòng)所需的力矩最大，因此，需要避免在啟動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞位置位于上死點(diǎn)，以雙缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例，這需要將發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角目標(biāo)值Φ*控制在15° 75°的范圍內(nèi)，這樣，等增程器下次啟動(dòng)時(shí)，曲軸的轉(zhuǎn)角在沖程范圍內(nèi)，啟動(dòng)力矩最小，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)力矩要求，同時(shí)也能有效降低同步電機(jī)的低速峰值力矩。本實(shí)用新型通過在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)過程中的位置控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)在下次啟動(dòng)中避開大力矩區(qū)間，減少電機(jī)啟動(dòng)力矩的電機(jī)控制裝置，通過較小的尺寸空間來設(shè)計(jì)高效增程器，實(shí)現(xiàn)了以小力矩來啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的目的。本實(shí)用新型的有益效果是I.能夠明顯減少系統(tǒng)的體積，使得產(chǎn)品能夠較好的實(shí)現(xiàn)通用性，便于設(shè)計(jì)時(shí)的靈活布置，同時(shí)，體積的減小有利于降低油耗；2.啟動(dòng)力矩小，同步電機(jī)的體積及其電機(jī)控制器的容量都可以降低，降低成本，同時(shí)降低啟動(dòng)噪音，提高駕駛舒適性。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下通過具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。實(shí)施例I一種用于增程器的電機(jī)控制裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)I、同步電機(jī)2、增程器控制器3和直流電源4，如圖I所示，具體結(jié)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸和同步電機(jī)2的轉(zhuǎn)軸通過連接盤或聯(lián)軸器連接，增程器控制器3由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元31、電機(jī)控制單元32和增程器控制單元33組成，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元31通過信號(hào)線和發(fā)動(dòng)機(jī)I連接，電機(jī)控制單元32通過信號(hào)線和同步電機(jī)2連接，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元31和電機(jī)控制單元32之間通過信號(hào)線連接，增程器控制單元33通過信號(hào)線分別連接發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元31和電機(jī)控制單元32，直流電源4由低壓電池41和高壓電池42組成，低壓電池41和高壓電池42通過導(dǎo)線分別連接增程器控制器3，低壓電池41的電動(dòng)勢(shì)不高于12V，高壓電池42的電動(dòng)勢(shì)不低于150V。本實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)I選用四沖程內(nèi)燃機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元31、電機(jī)控制單元32和增程器控制單元33內(nèi)的微處理器都選用數(shù)字信號(hào)處理器；同步電機(jī)2選用永磁同步電機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元31、電機(jī)控制單元32和增程器控制單元33都包括輸入回路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理器和輸出回路；此外，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元31還包括設(shè)于發(fā)動(dòng)機(jī)上的曲軸位置傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器可以采用旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)現(xiàn)，電機(jī)控制單元32還包括比例-積分-微分調(diào)節(jié)模塊。[0019]本實(shí)施例使用時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸降低轉(zhuǎn)速至停機(jī)的過程中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元31通過轉(zhuǎn)速傳感器探知轉(zhuǎn)速低于IOOrpm時(shí),增程器控制單元33向電機(jī)控制單元32發(fā)出指令，要求電機(jī)控制單元32進(jìn)入曲軸位置自標(biāo)定程序，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元31通過讀取發(fā)動(dòng)機(jī)上的曲軸位置傳感器得知曲軸轉(zhuǎn)角的瞬時(shí)值Φ從而實(shí)時(shí)掌握曲軸位置，并將此位置信息發(fā)送至電機(jī)控制單元32，電機(jī)控制單元32進(jìn)行位置環(huán)控制，控制步驟是將曲軸轉(zhuǎn)角目標(biāo)值Φ*的取值范圍輸入電機(jī)控制單元32并儲(chǔ)存，電機(jī)控制單元32從發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元31讀入曲軸轉(zhuǎn)角的瞬時(shí)值Φ，將曲軸轉(zhuǎn)角Φ和曲軸轉(zhuǎn)角目標(biāo)值Φ*的差值輸入比例-積分-微分調(diào)節(jié)模塊，通過比例-積分-微分調(diào)節(jié)運(yùn)算和力矩限幅運(yùn)算從而輸出力矩的計(jì)算值，將力矩的計(jì)算值減去阻力矩，即得電機(jī)控制所需的力矩。通過同步電機(jī)2向發(fā)動(dòng)機(jī)I施加這一力矩，就能使發(fā)動(dòng)機(jī)I在停機(jī)的過程中曲軸轉(zhuǎn)角Φ始終控制在曲軸轉(zhuǎn)角目標(biāo)值Φ*的范圍內(nèi)。對(duì)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，曲軸旋轉(zhuǎn)720°完成一個(gè)工作循環(huán)，即曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒作功一次，曲軸依靠配氣凸輪來控制進(jìn)氣門和排氣門完成進(jìn)氣沖程和排氣沖程。對(duì)于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)而言，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞位置位于接近上死點(diǎn)時(shí)，啟動(dòng)所需的力矩最大，因此，需要 避免在啟動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞位置位于上死點(diǎn)，以雙缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例，這需要將發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角目標(biāo)值Φ*控制在15° 75°的范圍內(nèi)。這樣，等增程器下次啟動(dòng)時(shí)，曲軸的轉(zhuǎn)角在沖程范圍內(nèi)，啟動(dòng)力矩最小，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)力矩要求，同時(shí)也能有效降低同步電機(jī)的低速峰值力矩。
權(quán)利要求1.一種用于增程器的電機(jī)控制裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)(I)和同步電機(jī)(2)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸和同步電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)軸連接，其特征是還包括增程器控制器(3)和直流電源(4)，增程器控制器(3)由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(31)、電機(jī)控制單元(32)和增程器控制單元(33)組成，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(31)通過信號(hào)線和發(fā)動(dòng)機(jī)(I)連接，電機(jī)控制單元(32)通過信號(hào)線和同步電機(jī)⑵連接，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(31)和電機(jī)控制單元(32)之間通過信號(hào)線連接，增程器控制單元(33)通過信號(hào)線分別連接發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(31)和電機(jī)控制單元(32)，直流電源(4)由低壓電池(41)和高壓電池(42)組成，低壓電池(41)和高壓電池(42)通過導(dǎo)線分別連接增程器控制器(3)，低壓電池(41)的電動(dòng)勢(shì) 不高于12V，高壓電池(42)的電動(dòng)勢(shì)不低于150V。
2.如權(quán)利要求I所述的用于增程器的電機(jī)控制裝置，其特征是發(fā)動(dòng)機(jī)(I)選用四沖程內(nèi)燃機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(31)、電機(jī)控制單元(32)和增程器控制單元(33)內(nèi)的微處理器都選用單片機(jī)或數(shù)字信號(hào)處理器；同步電機(jī)(2)選用永磁同步電機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及適用于混合動(dòng)力車輛的電能控制系統(tǒng)領(lǐng)域，具體為一種用于增程器的電機(jī)控制裝置。一種用于增程器的電機(jī)控制裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)(1)和同步電機(jī)(2)，其特征是還包括增程器控制器(3)和直流電源(4)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(31)通過信號(hào)線和發(fā)動(dòng)機(jī)(1)連接，電機(jī)控制單元(32)通過信號(hào)線和同步電機(jī)(2)連接，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(31)和電機(jī)控制單元(32)之間通過信號(hào)線連接，增程器控制單元(33)通過信號(hào)線分別連接發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(31)和電機(jī)控制單元(32)，低壓電池(41)和高壓電池(42)通過導(dǎo)線分別連接增程器控制器(3)。本實(shí)用新型體積小巧，成本低廉，啟動(dòng)性能強(qiáng)，適用范圍廣。
文檔編號(hào)B60W10/08GK202783190SQ201220253499
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者張玉柱, 李鑫, 徐性怡 申請(qǐng)人:上海大郡動(dòng)力控制技術(shù)有限公司