CN102082537B

CN102082537B - 一种电动汽车的电机控制方法及其控制系统

Info

Publication number: CN102082537B
Application number: CN2009101884600A
Authority: CN
Inventors: 汤小华; 杜智勇; 周永庄; 夏聪; 马辉; 程立品
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2009-11-28
Filing date: 2009-11-28
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2029-11-28
Also published as: CN102082537A

Abstract

本发明提供了一种电动汽车的电机控制方法，所述电动汽车包括：电机、离合器、变速箱和车轮，电机和变速箱通过离合器相连，变速箱还与车轮相连，其中，所述电机控制方法包括：在电动汽车正常行驶时对电机进行扭矩控制；在电动汽车换档时对电机进行转速控制。本发明还提供了一种电动汽车的电机控制系统。本发明的一种电动汽车的电机控制方法及其控制系统，通过在电动汽车正常行驶时对电机进行扭矩控制；在电动汽车换档时对电机进行转速控制，从而可以在换档时将电机的转速控制在一定的范围内而不会出现电机转速失控的现象进而造成飞车事故，因此本发明的电机控制方法及其控制系统可以实现安全换档。

Description

一种电动汽车的电机控制方法及其控制系统

技术领域

本发明涉及一种电动汽车的电机控制方法及其控制系统。

背景技术

目前大多数纯电动汽车上的动力驱动系统的结构为：动力电机直接与变速箱相连，变速箱与车轮相连，动力电机与变速箱之间没有离合器。其档位只有四档：P档(驻车档)、R档(倒档)、N档(空档)及D档(前进档)，前进档只有一个档位，在行驶过程中通过油门踏板直接控制动力电机输出功率及扭矩。

但是在车辆车身较重，行驶过程中需要输出较大扭矩(如坡度较大路况)时，前进档只有一个档位，就不足以给车辆提供足够大的扭矩输出。在这种情况下，如果在前进档中再增加几个档位，如D1档、D2档、D3档等，这样不仅在低速时能给车辆提供更大的扭矩输出，并且在高速时也可以提供更大的功率输出，因此可以明显改善车辆的动力性能。

对于这种具有多个前进档位的电动汽车，在行驶过程中换档时，首先需要将离合器分离，如果此时油门深度有一定值，电机由于处于空载状态其转速会迅速升高，有可能发生飞车现象，即当电机转速接近最高转速时在强大的离心力作用下，就会造成飞车事故。

发明内容

本发明为解决电动汽车换档时易发生飞车现象的技术问题，提供一种可安全换档的电动汽车的电机控制方法及其控制系统。

本发明一方面提供了一种电动汽车的电机控制方法，所述电动汽车包括：电机、离合器、变速箱和车轮，电机和变速箱通过离合器相连，变速箱还与车轮相连，其中，所述电机控制方法包括：在电动汽车正常行驶时对电机进行扭矩控制；在电动汽车换档时对电机进行转速控制。

进一步地，所述扭矩控制是通过以下步骤实现的：

1)检测油门深度和电机的实际转速；

2)根据油门深度对应的目标扭矩和实际转速得出所需的电机D轴和Q轴的电流Id和Iq；

3)根据电流Id和Iq进行SVPWM控制；

4)输出PWM信号控制电机输出的扭矩达到目标扭矩。

进一步地，所述转速控制是通过以下步骤实现的：

5)检测电机的实际转速；

6)判断电机的实际转速是否达到预先设定的临界转速；

7)如果电机的实际转速达到了临界转速，控制电机的转速达到预先设定的目标转速。

进一步地，所述转速控制还包括以下步骤：

8)判断是否完成换档；

9)如果已经完成换档，则开始对电机进行扭矩控制。

进一步地，所述步骤7)是通过以下步骤实现的：

7-1)对电机转速进行比例积分调节；

7-2)根据调节结果计算出所需的电机D轴和Q轴的电流Id和Iq；

7-3)根据电流Id和Iq进行SVPWM控制；

7-4)输出PWM信号控制电机的转速达到目标转速。

进一步地，所述临界转速为根据需要设定的高于正常行驶时油门深度所对应的电机转速的转速值。

进一步地，所述目标转速为根据需要设定的高于所述临界转速的转速值。

本发明另一方面提供了一种电动汽车的电机控制系统，包括信号检测模块和电机控制器，所述信号检测模块用于检测电动汽车的油门深度信号和电机的转速信号，所述电机控制器用于根据信号检测模块检测的信号在电动汽车正常行驶时对电机进行扭矩控制以及在电动汽车换档时对电机进行转速控制。

进一步地，所述信号检测模块包括油门深度传感器和旋转变压器，所述油门深度传感器用于检测电动汽车的油门深度；所述旋转变压器用于检测电机的转速。

优选地，所述电机控制器为单片机。

本发明的一种电动汽车的电机控制方法及其控制系统，通过在电动汽车正常行驶时对电机进行扭矩控制；在电动汽车换档时对电机进行转速控制，从而可以在换档时将电机的转速控制在一定的范围内而不会出现电机转速失控的现象进而造成飞车事故，因此本发明的电机控制方法及其控制系统可以实现安全换档。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电动汽车的部分示意图；

图2是本发明实施例提供的电机控制方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的电机控制方法中扭矩控制的流程图；

图4是本发明实施例提供的电机控制方法中转速控制的流程图；

图5是本发明实施例提供的电机控制方法中的控制电机转速达到目标转速的流程图；

图6是本发明实施例提供的电机控制系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

根据本发明的一种实施方式，一种电动汽车的电机控制方法，如图1所示，其中电动汽车包括：电机1、离合器2、变速箱3和车轮4，电机1和变速箱3通过离合器2相连，变速箱3还与车轮4相连，其中，电机控制方法包括：在电动汽车正常行驶时对电机1进行扭矩控制；在电动汽车换档时对电机1进行转速控制。

如图2所示，本发明的电动汽车在实际行驶时其电机控制方法如下：

首先电动汽车正常行驶，对电机1进行扭矩控制，在电动汽车的行驶过程中判断是否开始换档，如果开始换档，则对电机1进行转速控制，之后判断换档是否完成，如果已经完成换档，则电机1退出转速控制开始扭矩控制。

进一步地，如图3所示，上述的扭矩控制是通过以下步骤实现的：

1)检测电动汽车当前的油门深度和电机1的实际转速；

3)根据电流Id和Iq进行SVPWM控制；

4)输出PWM信号控制电机1输出的扭矩达到目标扭矩。

其中，油门深度、电机转速和电机的目标扭矩之间存在着对应关系，该对应关系可以根据车辆和电机1的不同而而不同，本领域技术人可以通过实验得知该对应关系，即当油门深度为某个值且电机1的转速已知时电机1的输出扭矩是已知的。

SVPWM(Space Vector Pulse Width Modul)即空间矢量脉宽调制，是一种PWM技术的调制方法。通过对电流Id和Iq进行SVPWM控制得出一个PWM信号，进而根据得出的PWM信号即电机三相占空比信号来产生电压、电流并驱动电机1转动，从而使得电机1的输出扭矩达到目标扭矩。

电机D轴和Q轴以及其电流Id和Iq属于电机底层控制，通过电机控制器的处理即可实现对电机转速、扭矩的控制，这是本领域技术人员公知的技术。

进一步地，如图4所示，上述的转速控制是通过以下步骤实现的：

5)检测电机1的实际转速；

6)判断电机1的实际转速是否达到预先设定的临界转速；

7)如果电机1的实际转速达到了临界转速，控制电机1的转速达到预先设定的目标转速。

8)判断是否完成换档；

9)如果已经完成换档，则开始对电机1进行扭矩控制。

进一步地，如图5所示，步骤7)是通过以下步骤实现的：

7-1)对电机转速进行比例积分调节；

7-2)根据调节结果计算出所需的电机D轴和Q轴的电流Id和Iq；

7-3)根据电流Id和Iq进行SVPWM控制；

7-4)输出PWM信号控制电机1的转速达到目标转速。

上述的临界转速为根据需要设定的高于正常行驶时油门深度所对应的电机转速的转速值，在车辆正常行驶时，对应于某个油门深度电机1的转速会有一定的范围，临界转速可以根据需要设定为高于该范围的一个转速值。

为了保证电机三相电流有较大的冲击和明显的发电现象，上述的目标转速为根据需要设定的高于所述临界转速的转速值。

为了防止转速差过大造成离合器2闭合时引起车辆抖动，临界转速和目标转速以及它们的差值都不宜过大，对应于不同油门深度的临界转速和目标转速的具体数值可以通过实验测得。

如图6所示，本发明还提供了一种电动汽车的电机控制系统，包括信号检测模块5和电机控制器6，信号检测模块5用于检测电动汽车的油门深度信号和电机1的转速信号，电机控制器6用于根据信号检测模块5检测的信号在电动汽车正常行驶时对电机1进行扭矩控制以及在电动汽车换档时对电机1进行转速控制。

进一步地，信号检测模块5包括油门深度传感器51和旋转变压器52，油门深度传感器51用于检测电动汽车的油门深度；旋转变压器52用于检测电机1的转速。

进一步地，电机控制器6还可以接收电动汽车的换挡信号来判断电动汽车是否开始换挡或者是否完成换挡以便于对电机做出控制。本发明判断是否进行换档或者是否完成换档可以是通过判断离合器2的分离或闭合来实现的，也可以是通过判断换档信号或者离合器控制信号来实现。

油门深度传感器51可以选用各种常用的用来检测油门深度的传感器，旋转变压器52也可以选用各种合适的型号，只要可以用来检测油门深度和电机1的转速即可。

电机控制器6可以为各种合适的数据处理装置，如单片机或者专用芯片等，优选地，电机控制器6为单片机。

根据本发明的一种实施方式，本发明的电动汽车的电机控制方法，其具体使用过程如下：

在电动汽车正常行驶时，对电机1进行扭矩控制，即按照油门踏板的油门深度来控制电机1的输出扭矩；

在电动汽车的行驶过程中判断是否有换档操作，如果开始换档则对电机1进行转速控制，从而将电机1的转速控制到目标转速，以防止飞车事故的发生。

如果换档已经完成则推出电机1的转速控制从而开始扭矩控制。

本发明的一种电动汽车的电机控制方法及其控制系统，在电动汽车正常行驶时对电机1进行扭矩控制；在电动汽车换档时对电机1进行转速控制，从而可以将电机1的转速控制到目标转速，即有效防止了电动汽车换档时电机转速突然上升进而发生飞车事故的危险状况。同时，将电机1的转速控制到目标转速还能防止电机1的转速和变速箱3之间的转速差过大进而造成车辆抖动的现象，因此可以显著提高电动汽车的乘车舒适性，同时也有助于延长电机和变速箱的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电动汽车的电机控制方法，其中所述电动汽车包括：电机、离合器、变速箱和车轮，电机和变速箱通过离合器相连，变速箱还与车轮相连，其特征在于，所述电机控制方法包括：在电动汽车正常行驶时对电机进行扭矩控制；在电动汽车换档时对电机进行转速控制，其中，

所述扭矩控制是通过以下步骤实现的：

1)检测油门深度和电机的实际转速；

3)根据电流Id和Iq进行SVPWM控制；

4)输出PWM信号控制电机输出的扭矩达到目标扭矩；

所述转速控制是通过以下步骤实现的：

5)检测电机的实际转速；

6)判断电机的实际转速是否达到预先设定的临界转速；

7)如果电机的实际转速达到了临界转速，控制电机的转速达到预先设定的目标转速；

8)判断是否完成换档；

9)如果已经完成换档，则开始对电机进行扭矩控制；

所述临界转速为根据需要设定的高于正常行驶时油门深度所对应的电机转速的转速值，所述目标转速为根据需要设定的高于所述临界转速的转速值。

2.如权利要求1所述的电机控制方法，其特征在于，所述步骤7)是通过以下步骤实现的：

7-1)对电机转速进行比例积分调节；

7-2)根据调节结果计算出所需的电机D轴和Q轴的电流Id和Iq；

7-3)根据电流Id和Iq进行SVPWM控制；

7-4)输出PWM信号控制电机的转速达到目标转速。

3.一种电动汽车的电机控制系统，其特征在于，包括信号检测模块和电机控制器，所述信号检测模块用于检测电动汽车的油门深度信号和电机的转速信号，所述电机控制器用于根据信号检测模块检测的信号在电动汽车正常行驶时对电机进行如权利要求1所述的扭矩控制以及在电动汽车换档时对电机进行如权利要求1所述的转速控制。

4.如权利要求3所述的电机控制系统，其特征在于，所述信号检测模块包括油门深度传感器和旋转变压器，所述油门深度传感器用于检测电动汽车的油门深度；所述旋转变压器用于检测电机的转速。

5.如权利要求3所述的电机控制系统，其特征在于，所述电机控制器为单片机。