電動(dòng)汽車輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種電動(dòng)汽車輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，屬于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】。該系統(tǒng)包括一個(gè)逆變器與兩臺永磁同步輪邊電機(jī)。逆變器將電動(dòng)汽車上的高壓直流電源的直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能，永磁同步輪邊電機(jī)將交流電能轉(zhuǎn)換為整車需要的機(jī)械能；逆變器與永磁同步電機(jī)具有高壓電氣連接和信號連接；逆變器包括信號采集處理單元、DSP控制單元、驅(qū)動(dòng)與邏輯互鎖單元和主電路。本發(fā)明利用一個(gè)逆變器控制兩臺永磁同步輪邊電機(jī)，并實(shí)現(xiàn)兩臺永磁同步輪邊電機(jī)工作狀態(tài)的互鎖，保證了兩臺永磁同步輪邊電機(jī)以及電動(dòng)汽車整車的安全運(yùn)行，具有很好的創(chuàng)新性。
【專利說明】電動(dòng)汽車輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種電動(dòng)汽車輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，屬于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)汽車因其節(jié)能與環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前汽車技術(shù)和汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的研究重點(diǎn)。輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)是一種比較先進(jìn)的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)方式，它舍棄了傳統(tǒng)的減速器、離合器、傳動(dòng)橋等機(jī)械傳動(dòng)部件，將電機(jī)直接或通過減速器間接安裝在車輪上，在動(dòng)力配置、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、操控性能、能源利用等方面具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在:輪邊電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪，簡化了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使傳動(dòng)效率得以提高；輪邊電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力能夠直接控制，操作方便靈活，可以通過合理控制車輪的驅(qū)動(dòng)力實(shí)現(xiàn)電子差速，進(jìn)而提高整車操縱穩(wěn)定性；此外，輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)屬于多電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以使整車在動(dòng)力系統(tǒng)控制、制動(dòng)能量回饋等方面得到進(jìn)一步優(yōu)化。
[0003]輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置比較靈活，可以作為輪邊電機(jī)裝配在電動(dòng)汽車的兩個(gè)前輪、或兩個(gè)后輪、或四個(gè)車輪，相應(yīng)的使電動(dòng)汽車成為前輪驅(qū)動(dòng)、后輪驅(qū)動(dòng)或四輪驅(qū)動(dòng)。一般的輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，每個(gè)輪邊電機(jī)都配有一個(gè)逆變器，每個(gè)逆變器根據(jù)整車功率需求和駕駛員駕駛意圖控制一臺輪邊電機(jī)的工作。逆變器之間的協(xié)調(diào)工作通常由整車控制器根據(jù)整車和輪邊電機(jī)的工作狀態(tài)通過CAN總線發(fā)給逆變器相關(guān)的指令實(shí)現(xiàn)。例如，對于雙輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛，當(dāng)車輛一側(cè)輪邊電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，整車控制器首先通過CAN總線接收到的信息判斷出該輪邊電機(jī)出現(xiàn)的故障，并通過CAN總線傳達(dá)指令給該輪邊電機(jī)逆變器，讓其控制輪邊電機(jī)停止其工作，與此同時(shí)，通過CAN總線傳達(dá)指令給另一側(cè)輪邊電機(jī)逆變器去停止另一側(cè)電機(jī)工作，進(jìn)而保證整車安全。在這個(gè)過程中，由于CAN總線信息的延遲以及逆變器的相應(yīng)時(shí)間等原因都會使兩臺輪邊電機(jī)不能同步協(xié)調(diào)工作，從而對整車安全可靠運(yùn)行產(chǎn)生重大的影響。
[0004]本發(fā)明采用一個(gè)逆變器控制兩臺輪邊電機(jī)的協(xié)調(diào)工作，當(dāng)一臺輪邊電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，逆變器可以迅速做出判斷，并對兩臺輪邊電機(jī)采取相應(yīng)的動(dòng)作，不受外界以及通訊總線延遲或不同步因素的影響。因此，本發(fā)明對提高采用輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)汽車的可靠性和安全性具有重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種電動(dòng)汽車輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，可以應(yīng)用于雙輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車輛，該系統(tǒng)可以對兩臺輪邊電機(jī)進(jìn)行同步、協(xié)調(diào)控制。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明涉及的電動(dòng)汽車輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)由一個(gè)逆變器和兩臺永磁同步電機(jī)構(gòu)成。逆變器與永磁同步電機(jī)具有高壓電氣連接和信號連接。
[0007]逆變器將電動(dòng)汽車上的高壓直流電源，如燃料電池、發(fā)電機(jī)、蓄電池組或者超級電容組，輸出的直流電能轉(zhuǎn)換為永磁同步電機(jī)需要的交流電能。逆變器可以通過CAN總線接收來自電動(dòng)汽車整車控制器的控制指令。逆變器包括信號采集處理單元、DSP控制單元、驅(qū)動(dòng)與邏輯互鎖單元和主電路四個(gè)組成部分。
[0008]信號采集處理單元:用來對整車控制信號、主電路輸出相電流、永磁同步輪邊電機(jī)轉(zhuǎn)速溫度等信號的進(jìn)行采集和處理，并將處理后的信息傳送到DSP控制單元和驅(qū)動(dòng)與邏輯互鎖單元。其中整車控制信號來自整車控制器，主要反映整車運(yùn)行狀態(tài)，如當(dāng)前車速，以及駕駛員操作意圖，如方向盤轉(zhuǎn)向角度，和指令，如整車控制器根據(jù)司機(jī)踏板得到的轉(zhuǎn)矩指令等；主電路輸出相電流來自逆變器與永磁同步輪邊電機(jī)之間高壓電氣連接的電力電纜流過的電流；永磁同步輪邊電機(jī)轉(zhuǎn)速溫度信號來自永磁同步電機(jī)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)變壓器以及溫度傳感器。
[0009]DSP控制單元:由一片型號為TMS320F28335芯片為核心，根據(jù)信號采集處理單元提供的信息，采用矢量控制方法以及PI調(diào)節(jié)得到六路主電路IGBT的驅(qū)動(dòng)信號。
[0010]驅(qū)動(dòng)與邏輯互鎖單元:有兩個(gè)作用，一是DSP控制單元輸出的六路驅(qū)動(dòng)信號進(jìn)行功率放大以及整形處理；二是根據(jù)信號采集處理單元的輸出信號進(jìn)行邏輯互鎖。邏輯互鎖的作用是使兩臺永磁同步電機(jī)協(xié)調(diào)工作，尤其當(dāng)一臺永磁同步輪邊電機(jī)出現(xiàn)故障停止工作時(shí)，另一臺永磁同步輪邊電機(jī)也會停止工作。具體的邏輯互鎖控制策略如下:
[0011]當(dāng)兩臺永磁同步輪邊電機(jī)轉(zhuǎn)速的差異大于設(shè)定閾值時(shí)，封鎖12路IGBT驅(qū)動(dòng)信號。所設(shè)定的閾值由當(dāng)前車速和方向盤轉(zhuǎn)向角度決定；
[0012]當(dāng)兩臺永磁同步輪邊電機(jī)的任何一相電流超過輪邊電機(jī)最大工作相電流的120%時(shí)，同時(shí)封鎖12路IGBT驅(qū)動(dòng)信號；
[0013]當(dāng)任意一永磁同步輪邊電機(jī)的工作溫度達(dá)到或超過永磁同步輪邊電機(jī)最大允許工作溫度80%但同時(shí)低于永磁同步輪邊電機(jī)最大允許工作溫度時(shí)，DSP控制永磁同步輪邊電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為整車需求轉(zhuǎn)矩的50% ；
[0014]當(dāng)任意一永磁同步輪邊電機(jī)的工作溫度達(dá)到或超過永磁同步輪邊電機(jī)最大允許工作溫度時(shí)，封鎖12路IGBT驅(qū)動(dòng)信號。
[0015]主電路:由12個(gè)IGBT以及濾波電容構(gòu)成，根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號把整車高壓電源的直流電能逆變?yōu)閮膳_永磁同步輪邊電機(jī)需要的交流電能。
[0016]本發(fā)明與每臺輪邊電機(jī)單獨(dú)具有獨(dú)立逆變器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不同，用一個(gè)逆變器控制兩臺永磁同步輪邊電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了兩臺永磁同步輪邊電機(jī)工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)互鎖，保證了兩臺永磁同步輪邊電機(jī)以及電動(dòng)汽車整車的安全運(yùn)行，具有很好的創(chuàng)新性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1電動(dòng)汽車輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖【具體實(shí)施方式】
[0018]參照附圖，下面詳細(xì)敘述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0019]如圖1，給出了電動(dòng)汽車輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。由圖中可以看出:整個(gè)系統(tǒng)包括一個(gè)逆變器和兩臺永磁同步輪邊電機(jī)。逆變器與永磁同步電機(jī)具有高壓電氣連接和信號連接。
[0020]逆變器包括信號采集處理單元、DSP控制單元、驅(qū)動(dòng)與邏輯互鎖單元和主電路。其中，信號采集處理單元用于對整車控制信號、主電路輸出相電流、永磁同步輪邊電機(jī)轉(zhuǎn)速溫度等信號的采集和處理，并將處理后的信息傳送到DSP控制單元和驅(qū)動(dòng)與邏輯互鎖單元；DSP控制單元由一片型號為TMS320F28335芯片為核心，根據(jù)該信息采用矢量控制方法得到主電路的IGBT的驅(qū)動(dòng)信號，驅(qū)動(dòng)信號在驅(qū)動(dòng)與邏輯互鎖單元得到功率放大以及整形處理，同時(shí)根據(jù)信號采集處理單元的輸出信號進(jìn)行邏輯互鎖，并送到主電路驅(qū)動(dòng)IGBT工作；主電路由12個(gè)IGBT以及濾波電容構(gòu)成，根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號把整車高壓電源的直流電能逆變?yōu)閮膳_永磁同步輪邊電機(jī)需要的交流電能。
[0021]驅(qū)動(dòng)與邏輯互鎖單元的邏輯互鎖控制策略如下:當(dāng)兩臺永磁同步輪邊電機(jī)轉(zhuǎn)速的差異大于設(shè)定閾值時(shí)，封鎖12路IGBT驅(qū)動(dòng)信號；所設(shè)定的閾值由當(dāng)前車速和方向盤轉(zhuǎn)向角度決定；當(dāng)兩臺永磁同步輪邊電機(jī)的任何一相電流超過輪邊電機(jī)最大工作相電流的120%時(shí)，同時(shí)封鎖12路IGBT驅(qū)動(dòng)信號；當(dāng)任意一永磁同步輪邊電機(jī)的工作溫度達(dá)到或超過永磁同步輪邊電機(jī)最大允許工作溫度80%但同時(shí)低于永磁同步輪邊電機(jī)最大允許工作溫度時(shí)，DSP控制永磁同步輪邊電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為整車需求轉(zhuǎn)矩的50% ;當(dāng)任意一永磁同步輪邊電機(jī)的工作溫度達(dá)到或超過永磁同步輪邊電機(jī)最大允許工作溫度時(shí)，封鎖12路IGBT驅(qū)動(dòng)信號。
[0022]兩臺永磁同步輪邊電機(jī)將交流電能轉(zhuǎn)換為整車需要的機(jī)械能。位于兩臺永磁同步輪邊電機(jī)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)變壓器和溫度傳感器產(chǎn)生轉(zhuǎn)速溫度信號通過信號連接傳輸?shù)侥孀兤鳌?br> 【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)汽車輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，由一個(gè)逆變器與兩臺永磁同步輪邊電機(jī)組成。逆變器與每臺永磁同步輪邊電機(jī)通過三相交流電纜線以及轉(zhuǎn)速溫度信號線相連接。逆變器通過永磁同步輪邊電機(jī)的轉(zhuǎn)速溫度以及輸入相電流，采用矢量控制方式對永磁同步輪邊電機(jī)進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的電動(dòng)汽車輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，逆變器包括信號采集處理單元、DSP控制單元、驅(qū)動(dòng)與邏輯互鎖單元和主電路四個(gè)部分；信號采集處理單元用于對整車控制信號、主電路輸出相電流、永磁同步輪邊電機(jī)轉(zhuǎn)速溫度等信號的采集和處理，并將處理后的信息傳送到DSP控制單元和驅(qū)動(dòng)與邏輯互鎖單元;DSP控制單元由一片TMS320F28335芯片為核心，根據(jù)信號采集處理單元提供的信息，采用矢量控制方法得到十二路主電路IGBT的驅(qū)動(dòng)信號；DSP控制單元輸出的六路驅(qū)動(dòng)信號在驅(qū)動(dòng)與邏輯互鎖單元得到放大和處理，并送到主電路驅(qū)動(dòng)IGBT工作；驅(qū)動(dòng)信號在驅(qū)動(dòng)與邏輯互鎖單元得到功率放大以及整形處理，同時(shí)根據(jù)信號采集處理單元的輸出信號進(jìn)行邏輯互鎖；主電路由12個(gè)IGBT以及濾波電容構(gòu)成，根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號把整車高壓電源的直流電能逆變?yōu)閮膳_永磁同步輪邊電機(jī)需要的交流電能。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的電動(dòng)汽車輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，逆變器采用如下的邏輯互鎖控制策略:當(dāng)兩臺永磁同步輪邊電機(jī)轉(zhuǎn)速的差異大于設(shè)定閾值時(shí)，封鎖12路IGBT驅(qū)動(dòng)信號。所設(shè)定的閾值由當(dāng)前車速方向盤轉(zhuǎn)向角度決定；當(dāng)兩臺永磁同步輪邊電機(jī)的任何一相電流超過輪邊電機(jī)最大工作相電流的120%時(shí)，同時(shí)封鎖12路IGBT驅(qū)動(dòng)信號；當(dāng)任意一永磁同步輪邊電機(jī)的工作溫度達(dá)到或超過永磁同步輪邊電機(jī)最大允許工作溫度的80%但同時(shí)低于永磁同步輪邊電機(jī)最大允許工作溫度時(shí)，DSP控制永磁同步輪邊電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為整車需求轉(zhuǎn)矩的50% ；當(dāng)任意一永磁同步輪邊電機(jī)的工作溫度達(dá)到或超過永磁同步輪邊電機(jī)最大允許工作溫度時(shí)，封鎖12路IGBT驅(qū)動(dòng)信號。
【文檔編號】B60L15/20GK103640495SQ201310723931
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】高大威, 金振華, 胡艷東, 劉水心, 盧青春 申請人:清華大學(xué)