一種電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制裝置制造方法
【專利摘要】一種電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制裝置屬于汽車電子控制領(lǐng)域,是國家倡導(dǎo)且大力支持的技術(shù)發(fā)展方向,由設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入裝置(1)、電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前轉(zhuǎn)速傳感器(2)、電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)、電驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)輸出軸負(fù)載扭矩傳感器(4)、電驅(qū)動(dòng)調(diào)速驅(qū)動(dòng)模塊(5)組成,調(diào)節(jié)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速的同時(shí)實(shí)現(xiàn)每時(shí)每刻調(diào)控電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率與負(fù)載需求功率相匹配。在電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)調(diào)速過程中,電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制裝置根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)速、負(fù)載扭矩對(duì)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)線圈繞組供電時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié),間接實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),同時(shí)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率與負(fù)載需求功率相匹配。
【專利說明】—種電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制裝置
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本案屬汽車電子控制領(lǐng)域,是國家倡導(dǎo)且大力支持的技術(shù)發(fā)展方向。
二、【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今,世界面臨地球環(huán)境惡化難題,全世界社會(huì)精英都在關(guān)注此難題,并共同作出節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟(jì)對(duì)策。
[0003]傳統(tǒng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)使用燃油作能量原料,運(yùn)轉(zhuǎn)過程中排放的尾氣,破壞自然環(huán)境,針對(duì)這種情況,電動(dòng)汽車脫穎而出,整個(gè)社會(huì)正投入大量的人力、物力、財(cái)力做研究,并取得一些成果,電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制裝置(ECU)研究成果也出現(xiàn)欣欣向榮的喜人景象,但電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制裝置(ECU)關(guān)系到動(dòng)力電池儲(chǔ)存電能的利用,也關(guān)系到電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)能力,集中體現(xiàn)電動(dòng)汽車的動(dòng)力性、電能能耗的經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、平順性、通過性及駕駛舒適性。本案綜合考慮上述因素,提出一種電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制新思路,從電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)輸入功率與負(fù)載功率需求匹配角度考慮,設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制方案,即一種電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制裝置。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種新的電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制設(shè)計(jì)方案——一種電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制裝置,調(diào)節(jié)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速的同時(shí)實(shí)現(xiàn)每時(shí)每刻調(diào)控電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率與負(fù)載需求功率相匹配。
[0005]本案是一種電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制裝置,由設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入裝置(I)、電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前轉(zhuǎn)速傳感器(2)、電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)、電驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)輸出軸負(fù)載扭矩傳感器
(4)、電驅(qū)動(dòng)調(diào)速驅(qū)動(dòng)模塊(5)組成。
[0006]圖中,設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入裝置⑴由電動(dòng)汽車駕駛?cè)藛T控制,其功用如同傳統(tǒng)電噴燃油汽車的油門踏板,為電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)提供電動(dòng)汽車駕駛?cè)藛T設(shè)定電驅(qū)動(dòng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速信號(hào);電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前轉(zhuǎn)速傳感器(2)采集電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前實(shí)際轉(zhuǎn)速,為電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)提供電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào);電驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)輸出軸負(fù)載扭矩傳感器(4)采樣電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)負(fù)載,以負(fù)載扭矩的物理量提供給電驅(qū)動(dòng)電子控制單元
(3);電驅(qū)動(dòng)調(diào)速驅(qū)動(dòng)模塊(5)是電力電子執(zhí)行機(jī)構(gòu),接收電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)發(fā)出的占空比指令,控制電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)線圈繞組供電時(shí)間與斷電時(shí)間。
[0007]該實(shí)用新型在工作中能夠?qū)崿F(xiàn)每時(shí)每刻調(diào)控電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率與負(fù)載需求功率相匹配。
四、【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]附圖是一種電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制裝置工作原理示意圖。
五、【具體實(shí)施方式】
[0009]本案適用于開關(guān)供電類型電驅(qū)動(dòng),如電力發(fā)動(dòng)機(jī)(專利號(hào):201010171217.0)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)、無刷直流電動(dòng)機(jī)等,該類型電驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)是工作過程中電流恒定,通過調(diào)節(jié)對(duì)電驅(qū)動(dòng)線圈繞組供電時(shí)間實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電驅(qū)動(dòng)輸出功率。具體計(jì)算:假設(shè)電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前轉(zhuǎn)速為n,單位為轉(zhuǎn)/分,則電驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)周期ζ為$單位為秒,假如在電驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)周期ζ內(nèi)對(duì)電驅(qū)動(dòng)線圈繞組的供電時(shí)間為t (O < t < ζ ),單位為秒,則在電驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)周期ζ內(nèi)作用在負(fù)載上的功w為u*i* n*t,單位為焦耳,其中,U是電驅(qū)動(dòng)工作電壓,單位為伏特,I是電驅(qū)動(dòng)線圈繞組內(nèi)工作電流,單位為安培,n是電驅(qū)動(dòng)電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的效率;則在電驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)周期ξ內(nèi)電驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率P為單位為瓦,令丄為D,則在電驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)周
ζ ζ ' ζ期?內(nèi)電驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率P可表示為u*i* n*D。
[0010]D即為占空比,值域?yàn)镺彡D彡I,通過上述可知,占空比D是電驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)周期ζ內(nèi)對(duì)電驅(qū)動(dòng)線圈繞組的供電時(shí)間為t與電驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)周期ζ之比,換言之,只要知道占空比D與電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前轉(zhuǎn)速為n(電驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)周期ζ),即可知道電驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)周期ζ內(nèi)對(duì)電驅(qū)動(dòng)線圈繞組的供電時(shí)間為t,為?*ζ或
[0011]占空比D可由電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率與負(fù)載需求功率相匹配條件計(jì)算出來,占空比D是由負(fù)載需求功率決定的,模型推演過程如下:
[0012]電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車行駛時(shí),電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)通過設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入裝置(I)實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車駕駛?cè)藛T操控的預(yù)期調(diào)控目標(biāo)轉(zhuǎn)速nT,單位為轉(zhuǎn)/分;電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)通過電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前轉(zhuǎn)速傳感器(2)實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前轉(zhuǎn)速n。,單位為轉(zhuǎn)/分;電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)通過電驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)輸出軸負(fù)載扭矩傳感器
(4)實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)負(fù)載扭矩T,單位為牛.米。同時(shí),電驅(qū)動(dòng)電子控制單元
(3)根據(jù)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率與負(fù)載需求功率相匹配的最經(jīng)濟(jì)行駛條件原則通過電驅(qū)動(dòng)電子控制單元⑶實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)nT、n。、T計(jì)算占空比D (O彡D彡I),具體計(jì)算如下:
[0013]電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率Pd,單位為瓦
[0014]Pd = U*I*n*D
[0015]負(fù)載需求功率P1,單位為千瓦
[0016]P廠"τ-τ -
L J1 9549.297
[0017]電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率與負(fù)載需求功率相匹配,即
_8] iSrp丨
Πχ * T
[0019]-=----
1000 9549.297
[0020]計(jì)算占空比D
nT * T
[0021]D =-
U * I * η * 9.549297
[0022]同理,計(jì)算當(dāng)前占空比I)'
Πγ* * T
[0023]Of =---
U 小 η * 9.549297
[0024]電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)根據(jù)D、D '、nT、n。、T控制電驅(qū)動(dòng)調(diào)速驅(qū)動(dòng)模塊(5)執(zhí)行對(duì)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)線圈繞組的供電操作與斷電操作,進(jìn)而對(duì)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)進(jìn)行調(diào)速操作及調(diào)驅(qū)動(dòng)功率操作,使得電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速,使得電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率與負(fù)載需求功率相匹配。具體過程如下:
[0025]首先,計(jì)算當(dāng)前占空比與目標(biāo)占空比D絕對(duì)差值與當(dāng)前轉(zhuǎn)速nc與目標(biāo)轉(zhuǎn)速ητ絕對(duì)差值。
[0026]AD= |D ; -D
[0027]Δη= nc-nT
[0028]其次,根據(jù)T計(jì)算電動(dòng)汽車行駛過程中所允許的一次性占空比調(diào)節(jié)級(jí)距AD '與電動(dòng)汽車行駛過程中所允許的一次性轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)級(jí)距Λη '。
[0029]AD ; Kd*T
[0030]Δη' ?= γ
[0031]Kd是占空比調(diào)節(jié)級(jí)距系數(shù),Kn是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)級(jí)距系數(shù),Kd、Kn均在桌面模型標(biāo)定(calibrat1n)、臺(tái)架標(biāo)定及整車標(biāo)定中逐漸精確確定。
[0032]再次,比較AD與AD',同時(shí)比較Λη與Λη',只要AD彡AD',且
,則只需在當(dāng)前占空比基礎(chǔ)上與與當(dāng)前轉(zhuǎn)速nc基礎(chǔ)上一次性調(diào)節(jié)到目標(biāo)占空比D與目標(biāo)轉(zhuǎn)速ητ ;若AD> AV,則在當(dāng)前占空比基礎(chǔ)上分多次調(diào)節(jié)到目標(biāo)占空比D,每一次調(diào)節(jié)過程中占空比調(diào)節(jié)級(jí)距須小于或等于AD',且每一次調(diào)節(jié)后,需循環(huán)上述實(shí)施整個(gè)計(jì)算控制過程,以多次逐漸逼近目標(biāo)占空比D的方式調(diào)節(jié),總的調(diào)節(jié)次數(shù)為對(duì)取整數(shù)商加I ;若Λη > Λη ',則在當(dāng)前轉(zhuǎn)速η。基礎(chǔ)上分多次調(diào)節(jié)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速ητ,每一次調(diào)節(jié)過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)級(jí)距須小于或等于Λη',且每一次調(diào)節(jié)后,需循環(huán)上述實(shí)施整個(gè)計(jì)算控制過程,以多次逐漸逼近目標(biāo)轉(zhuǎn)速ητ的方式調(diào)節(jié),總的調(diào)節(jié)次數(shù)為對(duì)$取整數(shù)商加I;若AD>AD' , Δη > Δη ;,則分別按上述AD> ΛΣΤ和Λη> Δη ;調(diào)節(jié)方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0033]最后,根據(jù)基于當(dāng)前占空比D計(jì)算出的本次調(diào)節(jié)占空比及基于當(dāng)前轉(zhuǎn)速nc計(jì)算出的電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前旋轉(zhuǎn)周期,算出電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)為電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)線圈繞組供電時(shí)間(計(jì)算過程參閱上述相關(guān)內(nèi)容),電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)根據(jù)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)為電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)線圈繞組供電時(shí)間控制電驅(qū)動(dòng)調(diào)速驅(qū)動(dòng)模塊(5)執(zhí)行對(duì)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)線圈繞組的供電操作與斷電操作。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制裝置,其特征在于:由設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入裝置(I)、電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前轉(zhuǎn)速傳感器(2)、電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)、電驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)輸出軸負(fù)載扭矩傳感器(4)、電驅(qū)動(dòng)調(diào)速驅(qū)動(dòng)模塊(5)組成,設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入裝置(I)由電動(dòng)汽車駕駛?cè)藛T控制,為電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)提供電動(dòng)汽車駕駛?cè)藛T設(shè)定電驅(qū)動(dòng)目標(biāo)轉(zhuǎn)速信號(hào);電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前轉(zhuǎn)速傳感器(2)采集電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前實(shí)際轉(zhuǎn)速,為電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)提供電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào);電驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)輸出軸負(fù)載扭矩傳感器(4)采樣電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)負(fù)載,以負(fù)載扭矩的物理量提供給電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3);電驅(qū)動(dòng)調(diào)速驅(qū)動(dòng)模塊(5)是電力電子執(zhí)行機(jī)構(gòu),接收電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)發(fā)出的占空比指令,控制電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)線圈繞組供電時(shí)間與斷電時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制裝置,其特征在于:所述電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)周圍同時(shí)布置所述設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入裝置(I)、所述電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前轉(zhuǎn)速傳感器(2)、所述電驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)輸出軸負(fù)載扭矩傳感器(4)、所述電驅(qū)動(dòng)調(diào)速驅(qū)動(dòng)模塊(5),且所述電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)與所述設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入裝置(I)、所述電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前轉(zhuǎn)速傳感器(2)、所述電驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)輸出軸負(fù)載扭矩傳感器(4)、所述電驅(qū)動(dòng)調(diào)速驅(qū)動(dòng)模塊(5)之間分別用導(dǎo)線連接。
3.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制裝置,其特征在于:所述電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)通過所述設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入裝置(I)實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車駕駛?cè)藛T操控的預(yù)期調(diào)控目標(biāo)轉(zhuǎn)速ητ,單位為轉(zhuǎn)/分;所述電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)通過所述電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前轉(zhuǎn)速傳感器(2)實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前轉(zhuǎn)速η。,單位為轉(zhuǎn)/分;所述電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)通過所述電驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)輸出軸負(fù)載扭矩傳感器(4)實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)負(fù)載扭矩Τ,單位為牛.米,同時(shí),所述電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)根據(jù)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率與負(fù)載需求功率相匹配的最經(jīng)濟(jì)行駛條件原則通過所述電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)nT、nc、T計(jì)算占空比D(0彡D彡I)與D ' (O ^ D /彡I),占空比D計(jì)算公式是
占空比計(jì)算公式是
4.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制裝置,其特征在于:所述電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)根據(jù)D、D '、nT、n。、T控制所述電驅(qū)動(dòng)調(diào)速驅(qū)動(dòng)模塊(5)執(zhí)行對(duì)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)線圈繞組的供電操作與斷電操作,進(jìn)而對(duì)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)進(jìn)行調(diào)速操作及調(diào)驅(qū)動(dòng)功率操作,使得電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速,使得電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率與負(fù)載需求功率相匹配。
5.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制裝置,其特征在于:所述電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)每一次完成調(diào)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速與完成調(diào)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率后,須繼續(xù)循環(huán)控制模型推演整個(gè)計(jì)算控制過程,以多次逐漸逼近目標(biāo)轉(zhuǎn)速ητ和負(fù)載需求功率的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)電子控制裝置,其特征在于:所述電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)根據(jù)基于當(dāng)前占空比D計(jì)算出的本次調(diào)節(jié)占空比及基于當(dāng)前轉(zhuǎn)速nc計(jì)算出的電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前旋轉(zhuǎn)周期,算出電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)為電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)線圈繞組供電時(shí)間,為本次調(diào)節(jié)占空比與電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前旋轉(zhuǎn)周期的乘積,且所述電驅(qū)動(dòng)電子控制單元(3)根據(jù)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)當(dāng)前旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)為電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)線圈繞組供電時(shí)間控制所述電驅(qū)動(dòng)調(diào)速驅(qū)動(dòng)模塊(5)執(zhí)行對(duì)電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)線圈繞組的供電操作與斷電操作。
【文檔編號(hào)】B60L15/18GK203920462SQ201420303020
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年6月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月2日
【發(fā)明者】賈立進(jìn) 申請(qǐng)人:賈立進(jìn)