CN104723901B - 一种集成转矩和驱动系统的分配控制器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成转矩和驱动系统的分配控制器及方法。分配控制器包括主控制器和多个用于驱动电机的驱动器，所述主控制器通过控制网络与多个驱动器相连；所述电机通过数据回馈线与驱动器相连。方法包括：当系统从零速启动时，主控制器将下挂的电动机全部以最大转矩输出；在整个调节运行过程中，主控制器将依照节能高效的原则，通过动态对运行能耗的测取，给出多电机的控制指令；在运行的过程中将出现制动状态，主控制器以节能高效为目的控制所有电动机同时制动或个别电动机处于滑行状态进行制动。本发明在获得指令后的瞬间，将给予多电机的各自驱动器发出转矩指令，以使多个电机同时产生最大的旋转力矩。

Description

一种集成转矩和驱动系统的分配控制器及方法

技术领域

本发明涉及动力驱动控制技术领域，特别是涉及一种集成转矩和驱动系统的分配控制器及方法。

背景技术

在直接驱动的纯电动汽车和纯电动船的设计、应用过程中，启动能力与最高速度的限定是俨然一对矛盾。

当人们追求很高的启动力矩，希望获得高速启动特性时，电机的最高速度将收到限制；设计时为了获得很高的最终转速时，启动力矩将收到限制，二者之间的矛盾将同时出现，相互制约着。

当然，为了二者都能获得理想的最佳值时，即所谓获得很大的扭矩，同时最终速度又非常之高，不是没有可能，就是需要提高电动机的功率，无论是纯电动汽车或者纯电动船，要是不考虑功率的限定条件，将是不可取的。因为，现有技术告诉我们，要是配以很高功率的电动机，在纯电系统的设计中将是不可取的，因为高功率必然是高能量和高付出作为代价的。

在新能源汽车或船舶的驱动设计中，假如为了不牺牲启动转矩或最高速度，而采用提高功率的做法，必然要加大储能设备的容量，容量加大之后的系统将变得非常的庞大，可能会造成非常的不经济和不节能。当然，加入自动变速箱也是一种方法，但是，由于变速箱的加入，必将增加不稳定和可靠性，同时又增加了效率的损耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种集成转矩和驱动系统的分配控制器及方法，能够获得较好的能耗效应和实时响应特征。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种集成转矩和驱动系统的分配控制器，包括主控制器和多个用于驱动电机的驱动器，所述主控制器通过控制网络与多个驱动器相连；所述电机通过数据回馈线与驱动器相连。

所述的集成转矩和驱动系统的分配控制器还包括运动体速度检测装置，所述运动体速度检测装置通过控制网络与主控制器相连。

所述主控制器由DSP芯片和FPGA芯片共同组成。

所述主控制器与运动体的操作器相连。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种集成转矩和驱动系统的分配控制方法，采用上述的分配控制器，主控制器对操作器给出的信息进行采集，包括：

当系统从零速启动时，主控制器将下挂的电动机全部以最大转矩输出，在最短的时间

内给出最大的扭矩，并以节能为辅助算法原则；

完成瞬间启动后将进入调节运行过程，在整个调节运行过程中，主控制器将依照节能

高效的原则，通过动态对运行能耗的测取，给出多电机的控制指令；

在运行的过程中将出现制动状态，多电机系统的制动量将依照操作者给定的制动信息实施，主控制器以节能高效为目的控制所有电动机同时制动或个别电动机处于滑行状态进行制动。

所述主控制器采集的操作器给出的信息包括速度启动、调速和制动。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明在获得指令后的瞬间，将给予多电机的各自驱动器发出转矩指令，以使多个电机同时产生最大的旋转力矩。控制器由DSP芯片和FPGA芯片构成可在毫秒的数量级完成多电机之间的转矩协调统一，这就是本控制器在电动机扭矩叠加时需要达到的控制效果

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种集成转矩和驱动系统的分配控制器，如图1所示，包括主控制器1和多个用于驱动电机6的驱动器3，所述主控制器1通过控制网络2与多个驱动器3相连；所述电机6通过数据回馈线5与驱动器3相连。

该分配控制器主要应用于动力驱动的集成电机转矩控制装置，该动力驱动的集成电机转矩控制装置中多个电动机的输出转轴通过齿轮啮合的方式带动输出轴；本申请中的主控制器用于控制所述多个电动机；当需要大功率扭矩时，主控制器将多个电动机的功率转矩同时发挥；当需要功率下降时，控制器减少投用的电动机数量。

由于多个电动机的转矩是通过齿轮实现啮合的，从机械角度而言必然会出现转矩的差异性，从转矩叠加的原理上不难发现，效果将不可能是最优的，此时，本控制器由DSP芯片和FPGA芯片共同组成，将给出调节参数指令，令其在毫秒的数量级完成多电机之间的转矩协调统一，从而本控制器在电动机扭矩叠加时的最佳控制效果。

由于电动机很多时候是运行在转矩控制模式或速度控制模式的交替中(用以获得节能效果)，因此电机通过数据回馈线与驱动器相连，电动机的速度回馈信号将给予驱动控制器，再通过控制网络传递至控制器。

在转速需要调节过程中，大多的情况如此，主控制器要指导多少电机执行、多少电机同时工作，以达到降功耗运行节能的目标。在本发明控制的连接中不难发现，下挂的驱动器都是被连接于主控制器的控制网络，每个电机的转速、转矩，都能通过控制网络将数据上传，主控制器对所获得的这些参数能进行调节。在这一过程中，主控制器将给出是多台电机同时运行或让其中的几台电机进入休眠状态，这个选项将由主控制器输出给出，其给出的目标值是经过优化后获得的，优化方式可以采用自适应算法。

所述主控制器与运动体的操作器8相连。在电动机的运转过程中，随着操纵者对操作器进行不同的操作，调节过程将一直延续。车辆或船舶进入制动过程，是所需控制的状态之一。当操纵者给出制动信息后，主控制器将依照给定量的大小，实施对驱动器的制动，由于本装置的电机采用了齿轮直接啮合的方式，因此，具有较高的能量回馈作用。利用装置上所有电动机同时进行制动并能量回馈，还是由独立电机实施制动，这取决于当时运行体的运行速度和惯量，因此所述的集成转矩和驱动系统的分配控制器还包括运动体速度检测装置，所述运动体速度检测装置7通过控制网络2与主控制器1相连，运动体速度检测装置7将数据传输到主控制器1，主控制器1则以最大的能量回馈做为制动准则。

下面说明本发明的工作流程。

1)、主控制器首先对操纵者给出的信息进行采集，其中涵盖了速度启动、调速和制动三大类。

当系统从零速启动时，为了实现系统的大扭矩作用功效，系统下挂的电动机将全部以最大转矩输出，当然在输出过程中还必须兼容了相互间电动机的调节与匹配功能，在最短的时间内给出最大的扭矩，并以节能为辅助算法原则。

2)、完成瞬间启动后，电动汽车或船舶将进入调节运行调节过程，在整个调节过程中，本控制器将依照节能高效的原则，通过动态对运行能耗的测取，给出多电机的控制指令，在这其中，会由若干电机被处于滑行状态，或阻尼制动状态(此过程为能量回收状态)。

3)、在运行的过程中，将出现制动状态，其多电机系统的制动量将依照操作者给定的制动信息实施。考虑到制动的平滑性和能耗制动的回收节能效果，有可能系统给出的是所有电动机的同时制动，也可能让个别处于滑行状态，而由其中个别的处于大制动扭矩的输出，整个控制过程以节能高效为目的。

4)、考虑到系统调节过程的动态效果和能耗相应特征，本系统对运动体速度的实施了采集输入，因为，在启动、调速和制动过程中，除了控制输出以外，其运动体的速度将对平稳性和舒适性产生影响。

Claims (4)

1.一种集成转矩和驱动系统的分配控制方法，其特征在于，采用集成转矩和驱动系统的分配控制器，所述分配控制器包括主控制器和多个用于驱动电机的驱动器，所述主控制器通过控制网络与多个驱动器相连；所述电机通过数据回馈线与驱动器相连，所述主控制器与运动体的操作器相连，主控制器对操作器给出的信息进行采集，包括：

当系统从零速启动时，主控制器将下挂的电动机全部以最大转矩输出，在最短的时间内给出最大的扭矩，并以节能为辅助算法原则；

完成瞬间启动后将进入调节运行过程，在整个调节运行过程中，主控制器将依照节能高效的原则，通过动态对运行能耗的测取，给出多电机的控制指令；

在运行的过程中将出现制动状态，多电机系统的制动量将依照操作者给定的制动信息实施，主控制器以节能高效为目的控制所有电动机同时制动或个别电动机处于滑行状态进行制动。

2.根据权利要求1所述的集成转矩和驱动系统的分配控制方法，其特征在于，所述主控制器采集的操作器给出的信息包括速度启动、调速和制动。

3.根据权利要求1所述的集成转矩和驱动系统的分配控制方法，其特征在于，所述分配控制器还包括运动体速度检测装置，所述运动体速度检测装置通过控制网络与主控制器相连。

4.根据权利要求1所述的集成转矩和驱动系统的分配控制方法，其特征在于，所述主控制器由DSP芯片和FPGA芯片共同组成。