使用永磁同步電動機驅動控制系統的坡道輔助控制方法
2024-03-11 01:24:15 1
使用永磁同步電動機驅動控制系統的坡道輔助控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電動汽車技術領域，特別提供了一種使用永磁同步電動機驅動控制系統的坡道輔助控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展和需求進一步擴大，能源危機和日益嚴重的環境汙染越來越制約著人們的生活，汽車行業作為現代經濟的支柱產業，也正面臨著巨大的挑戰和考驗。新能源汽車具有零排放、噪音小、節約能源等優勢，是一種比傳統汽車更適合當代經濟和社會的交通工具，同時也是解決能源問題和環境問題的一個有效方法。
[0003]電動汽車以電能作為動力，通過電機直接驅動汽車行駛，具有提速快、穩定的優點。在電動汽車的實際駕駛環境中，出於大部分電動汽車沒有「怠速」，一旦電動汽車停在坡上再次啟動時，鬆開剎車到踩油門這段時間內車輛會後溜，如果後車跟的太近，有可能發生危險。對駕駛員及車輛安全的考慮，對電動汽車增加坡道輔助功能，可以有效地防止停在坡上的電動汽車再次啟動時後溜的可能。
[0004]現在一般的電動汽車用電機驅動控制系統大部分採用矢量控制，如圖1所示，包括電源部分(電池組)、功率單元部分(三相逆變器)、電機部分、車輛信號採集部分(檔位開關、油門踏板、剎車踏板)、控制器部分。其中電池組向三相逆變器提供直流電，經過三相逆變器後產生輸出電流來驅動電機。車輛信號採集部分作用是分別採集檔位開關、油門信號和剎車信號，並將採集到的信號傳遞給轉矩控制器。轉矩控制器主要根據當前電機轉速以及車輛信息進行電流分配、dq軸電流控制器對電機電流實現閉環控制，坐標變換單元實現三相電流到兩相靜止坐標系再到兩相旋轉坐標系的變換SVPffM控制算法將給定的電壓信號變換成PffM信號控制功率單元的開關來驅動電機。
[0005]電動汽車目前還處於發展中的階段，相關技術並不完善。目前，電動汽車坡道輔助的方法一般都是採用一旦檢測到車輛需要駐坡時就將電機的控制方式切換到轉速控制模式，由於速度控制必須有溜車行為後才會給出轉矩，因此採用該方法的坡道輔助的電動汽車都不能保證完全不溜車，只是溜車距離長短的問題，做的好的溜車短點，做的不好的溜車長點，取決於電機控制器速度環的控制質量。由此可見，目前還缺少對電動汽車的有效的坡道輔助方法。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於:針對現在電動汽車缺乏有效的坡道輔助的方法，提供一種電動汽車用永磁同步電機驅動控制器坡道輔助系統和控制方法。
[0007]為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案為:在傳統的電動汽車用永磁同步電機驅動控制器(圖1)的基礎上，增加了坡道輔助控制模塊，該坡道輔助控制模塊用於判斷什麼情況下進入坡道輔助控制模式、什麼情況下退出坡道輔助控制模式、進入坡道輔助模式後如何控制永磁同步電機以及退出坡道輔助模式後怎麼恢復車速由駕駛員通過油門踏板控制等功能。
[0008]本發明一種使用永磁同步電動機驅動控制系統的坡道輔助控制方法，具有坡道輔助控制模式，用於電動汽車坡道輔助控制，其特徵在於:所述坡道輔助控制模塊根據汽車檔位信號、油門踏板信號、剎車信號以及車輪轉向判斷車輛是否進入坡道輔助控制模式；
當汽車的檔位信號4為前進擋，但速度傳感器模塊7檢測回來的速度為負值，同時未檢測出剎車信號3和油門信號2時，坡道輔助控制模塊I開始起作用，輸出固定的空間電壓矢量和零電壓矢量和永磁電機的永磁體作用產生轉矩，防止車輛後溜；
下述情況退出坡道輔助模式:
1、坡道輔助控制模塊7處於坡道輔助狀態時，當永磁同步電機控制模塊檢測到剎車信號3，永磁電機控制器退出坡道輔助模式；
2、當油門踏板輸出的轉矩給定值大於坡道輔助模塊7的輸出轉矩給定值，永磁同步電機驅動控制退出坡道輔助模式，轉矩給定值由油門踏板給定。
[0009]所述坡道輔助控制模塊在退出坡道輔助模式時，為了防止給定轉矩階躍上升可能使車輛向前竄出，轉矩給定值不是直接由坡道輔助控制模塊的輸出直接階躍變為油門踏板的轉矩輸出，而是通過線性增加的方式實現，線性增加通過一個時間斜坡函數(y=kx+b)實現，直線的斜率k和常數項b由每款車型決定。
[0010]所述坡道輔助控制模塊根據汽車檔位信號、油門踏板信號、剎車信號以及車輪轉向判斷車輛是否進入坡道輔助控制模式。
[0011]本發明具有以下效果:
當永磁同步電機控制模塊根據汽車檔位信號和車輪轉向判斷車輛處於坡道後溜狀態，並且沒有檢測出剎車信號或者油門信號時，啟動坡道輔助控制模式，通過給定固定的空間電壓矢量和零電壓矢量共同作用防止車體後溜，避免造成人身和財產的損失。同時，當永磁同步電機控制模塊檢測到剎車信號或者油門踏板深度給定的轉矩大於坡道輔助時需要的轉矩時，永磁同步電機控制器能及時退出坡道輔助模式。當車輛退出坡道輔助模式轉矩給定值由油門踏板給定，並且轉矩給定值能線性地增加而不是階躍增加，降低汽車向前竄出的可能。
【附圖說明】
[0012]下面結合說明書附圖對本發明作進一步詳細說明:
圖1為一般電動汽車的驅動控制系統的模塊框圖；
圖2為永磁同步電動機驅動控制系統的模塊框圖；
圖3為電動汽車啟動坡道輔助控制模式的流程圖；
圖4為判斷是否退出坡道輔助控制模式的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]I坡道輔助控制模塊、2油門信號、3剎車信號、4檔位信號、5電機控制模塊、6永磁同步電機、7速度傳感器模塊。
[0014]實施例1
本實施例的目的在於:針對現在電動汽車缺乏有效的坡道輔助的方法，提供一種電動汽車用永磁同步電機驅動控制器坡道輔助系統和控制方法。
[0015]為解決上述技術問題，本實施例所採用的技術方案為:在傳統的電動汽車用永磁同步電機驅動控制器(圖1)的基礎上，增加了坡道輔助控制模塊，該坡道輔助控制模塊用於判斷什麼情況下進入坡道輔助控制模式、什麼情況下退出坡道輔助控制模式、進入坡道輔助模式後如何控制永磁同步電機以及退出坡道輔助模式後怎麼恢復車速由駕駛員通過油門踏板控制等功能。
[0016]本實施例一種使用永磁同步電動機驅動控制系統的坡道輔助控制方法，具有坡道輔助控制模式，用於電動汽車坡道輔助控制，其特徵在於:所述坡道輔助控制模塊根據汽車檔位信號、油門踏板信號、剎車信號以及車輪轉向判斷車輛是否進入坡道輔助控制模式；
當汽車的檔位信號4為前進擋，但速度傳感器模塊7檢測回來的速度為負值，同時未檢測出剎車信號3和油門信號2時，坡道輔助控制模塊I開始起作用，輸出固定的空間電壓矢量和零電壓矢量和永磁電機的永磁體作用產生轉矩，防止車輛後溜；
下述情況退出坡道輔助模式:
1、坡道輔助控制模塊7處於坡道輔助狀態時，當永磁同步電機控制模塊檢測到剎車信號3，永磁電機控制器退出坡道輔助模式；
2、當油門踏板輸出的轉矩給定值大於坡道輔助模塊7的輸出轉矩給定值，永磁同步電機驅動控制退出坡道輔助模式，轉矩給定值由油門踏板給定。
[0017]所述坡道輔助控制模塊在退出坡道輔助模式時，為了防止給定轉矩階躍上升可能使車輛向前竄出，轉矩給定值不是直接由坡道輔助控制模塊的輸出直接階躍變為油門踏板的轉矩輸出，而是通過線性增加的方式實現，線性增加通過一個時間斜坡函數(y=kx+b)實現，直線的斜率k和常數項b由每款車型決定。
[0018]所述坡道輔助控制模塊根據汽車檔位信號、油門踏板信號、剎車信號以及車輪轉向判斷車輛是否進入坡道輔助控制模式。
[0019]本實施例具有以下效果:
當永磁同步電機控制模塊根據汽車檔位信號和車輪轉向判斷車輛處於坡道後溜狀態，並且沒有檢測出剎車信號或者油門信號時，啟動坡道輔助控制模式，通過給定固定的空間電壓矢量和零電壓矢量共同作用防止車體後溜，避免造成人身和財產的損失。同時，當永磁同步電機控制模塊檢測到剎車信號或者油門踏板深度給定的轉矩大於坡道輔助時需要的轉矩時，永磁同步電機控制器能及時退出坡道輔助模式。當車輛退出坡道輔助模式轉矩給定值由油門踏板給定，並且轉矩給定值能線性地增加而不是階躍增加，降低汽車向前竄出的可能。
[0020]實施例2
參照說明書附圖2對本實施例進一步說明:
本實施例所述驅動控制器包括坡道輔助控制模塊1、油門信號2、剎車信號3、檔位信號
4、電機控制模塊5、永磁同步電機6和速度傳感器模塊7。
[0021]坡道輔助控制模塊I根據速度傳感器模塊7獲得車輪的轉向、油門信號2、檔位信號
3、剎車信號4判斷車輛是否進入坡道輔助模式;進入坡道輔助模式後，坡道輔助控制模塊I根據剎車信號4有無判斷是否退出坡道輔助模式。坡道輔助控制模塊I根據油門信號2對應的轉矩給定值和坡道輔助模塊輸出的轉矩給定值(坡道輔助模塊會根據防止車輛後溜所需的轉矩給出電機的給定轉矩)的大小判斷是否退出坡道輔助模式。坡道輔助模塊I通過給永磁電機固定的空間電壓矢量和零空間電壓矢量與永磁電機的永磁磁場相互作用產生恆定的轉矩，維持電機不轉，防止車輛後溜；油門信號2用於生成電機驅動控制器不工作於坡道輔助模式時的電機控制器模塊轉矩的給定值；電機控制模塊5用於將坡道輔助模塊生成的轉矩給定值或者油門踏板給定的轉矩值與實際轉矩值反饋值進行閉環控制調節，輸出PWM信號控制功率器件的開關來驅動電機;永磁同步電機6用於產生電動汽車運行所需的動力。速度傳感器7用於坡道輔助控制器以及電機控制器中所需速度信號的測量。
[0022]此外，本實施例還相應提供了採用上述電動汽車用電機驅動控制器進入坡道輔助控制模式(圖3)和退出坡道輔助控制模式的流程圖(圖4)。
[0023]下面參照說明書附圖3說明本實施例進入坡道輔助控制步驟:
步驟Step 301開始；
步驟Step 302，根據速度傳感器模塊7反饋回來的車輪轉速方向、檔位信號4、油門信號2以及剎車信號3判斷是否進入坡道輔助控制模式，判斷「是(Y)」進入步驟Step 303，判斷「否(N)」進入St印305；
步驟Step 303，進入坡道輔助模式，並通過永磁同步電動機控制器給永磁同步電機6提供固定的空間電壓矢量和零電壓空間矢量，保持電機不轉，防止車輛後溜；
步驟Step 304，輸出轉矩控制器的給定轉矩Tl;
步驟Step 305，電機驅動控制器不處於坡道輔助模式，根據油門踏板信號計算轉矩控制器的給定轉矩T2;
步驟Step 306，根據步驟Step 304得到的轉矩給定值Tl或者步驟Step 305得到的轉矩給定值T2，通過電機控制器輸出PffM信號控制功率單元的開關來驅動電機；
步驟Step 307，結束。
[0024]下面參照說明書附圖4說明本實施例退出坡道輔助控制步驟:
步驟Step 401，開始；
步驟Step 402，根據Step402判斷永磁同步電機驅動控制器是否處於坡道輔助控制模式，「是(Y)」進入步驟St印403，「否(N)」轉入St印409；
步驟Step 403，通過判斷是否有剎車信號，有則進入步驟Step 409，否則進入步驟Step
404；
步驟Step 404，計算坡道輔助模式時給定的轉矩控制器的給定轉矩Tl ；
步驟Step 405，根據油門踏板信號計算轉矩控制器的給定轉矩T2;
步驟Step 406，比較步驟Step 404得到的轉矩給定值Tl和步驟Step 405得到的轉矩給定值T2的大小；
步驟Step 407，根據406中比較結果，如果Τ2ΧΓ1，則進入步驟Step 408，否則轉到步驟Step 404，重新執行步驟Step 404至Step 407 ；
步驟Step 408，判斷出電機驅動控制器具備了退出坡道輔助的條件，並將轉矩給定由Tl線性地增加到T2;
步驟Step 409，電機控制器的給定轉矩由油門踏板給定；
步驟Step 410，結束。
[0025]上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
【主權項】
1.一種使用永磁同步電動機驅動控制系統的坡道輔助控制方法，具有坡道輔助控制模式，用於電動汽車坡道輔助控制，其特徵在於:所述坡道輔助控制模塊根據汽車檔位信號、油門踏板信號、剎車信號以及車輪轉向判斷車輛是否進入坡道輔助控制模式； 當汽車的檔位信號(4)為前進擋，但速度傳感器模塊(7)檢測回來的速度為負值，同時未檢測出剎車信號(3)和油門信號(2)時，坡道輔助控制模塊(I)開始起作用，輸出固定的空間電壓矢量和零電壓矢量和永磁電機的永磁體作用產生轉矩，防止車輛後溜； 下述情況其中之一退出坡道輔助模式: 1)、坡道輔助控制模塊(7)處於坡道輔助狀態時，永磁同步電機控制模塊檢測到剎車信號(3)，永磁電機控制器退出坡道輔助模式； 2)、當油門踏板輸出的轉矩給定值大於坡道輔助模塊(7)的輸出轉矩給定值，永磁同步電機驅動控制退出坡道輔助模式。2.按照權利要求1所述的使用永磁同步電動機驅動控制系統的坡道輔助控制方法，其特徵在於:所述坡道輔助控制模塊在退出坡道輔助模式時，轉矩給定值不是直接由坡道輔助控制模塊的輸出直接階躍變為油門踏板的轉矩輸出，而是通過線性增加的方式實現，線性增加通過一個時間斜坡函數y=kx+b實現。
【專利摘要】本發明一種使用永磁同步電動機驅動控制系統的坡道輔助控制方法，具有坡道輔助控制模式，用於電動汽車坡道輔助控制，其特徵在於：所述坡道輔助控制模塊根據汽車檔位信號、油門踏板信號、剎車信號以及車輪轉向判斷車輛是否進入坡道輔助控制模式；當汽車的檔位信號為前進擋，但速度傳感器模塊檢測回來的速度為負值，同時未檢測出剎車信號和油門信號時，坡道輔助控制模塊開始起作用，輸出固定的空間電壓矢量和零電壓矢量和永磁電機的永磁體作用產生轉矩，防止車輛後溜。
【IPC分類】B60L15/20
【公開號】CN105711442
【申請號】CN201610052507
【發明人】張力爭, 張志峰
【申請人】瀋陽正大自控工程有限公司