CN106166963B - 电动汽车的电机驱动器延长续航里程的控制方法 - Google Patents

电动汽车的电机驱动器延长续航里程的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车的电机驱动器延长续航里程的控制方法，应用于电动汽车的用于控制交流电机的电机驱动器中，电机驱动器包括目标转矩生成模块和FOC控制模块，该控制方法为：目标转矩生成模块根据交流电机的转速、电动汽车的加速踏板的反馈量、电动汽车的制动踏板的开关信息、电动汽车的档位变换状态、电动汽车的电池荷电状态、交流电机的温度生成目标转矩，FOC控制模块根据目标转矩对交流电机进行状态控制和闭环矢量矩阵控制，实现节能控制和能量回收。本发明通过考虑多项参数而获得目标转矩，实现对电动汽车的控制，能够针对电动汽车的不同状态采用不同的控制，从而实现电池能量利用效率的提高，能量的回馈，延长电动汽车的行驶续航里程。

Description

电动汽车的电机驱动器延长续航里程的控制方法
技术领域
本发明涉及一种电传动汽车的电机驱动器所采用的控制方法。
背景技术
全球面临的环境和能源的压力日趋严峻，纯电动汽车作为新能源汽车的代表之一，已经成为新型交通工具发展的重要方向。尤其低速电动汽车，其控制架构较为简单，一般不含整车控制器，电机控制器既要实现驱动控制的基本功能，又要处理基本逻辑，是实现低速纯电动汽车整车优化控制和延长续航里程控制的核心部件。因此，对电机驱动器的控制方法进行优化，以进一步延长电动汽车的续航里程是当前的研发方向之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够提高电动汽车的电池能量利用效率，延长电动汽车续航里程的控制方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种电动汽车的电机驱动器延长续航里程的控制方法，应用于电动汽车的用于控制交流电机的电机驱动器中，所述电机驱动器包括目标转矩生成模块和根据所述目标转矩生成模块所生成的目标转矩控制所述交流电机的FOC控制模块，所述控制方法为：所述目标转矩生成模块时时根据所述交流电机的转速、所述电动汽车的加速踏板的反馈量、所述电动汽车的制动踏板的开关信息、所述电动汽车的档位变换状态、所述电动汽车的电池荷电状态、所述交流电机的温度生成所述目标转矩，所述FOC控制模块根据所述目标转矩对所述交流电机进行状态控制和闭环矢量矩阵控制，实现节能控制和能量回收。
优选的，当所述电动汽车稳定运行时，所述FOC控制模块基于当前的所述目标转矩控制所述交流电机处于续航状态；当所述电动汽车下坡、滑行或刹车时，所述FOC控制模块基于当前的所述目标转矩控制所述交流电机处于能量回馈状态。
进一步的，当所述电动汽车稳定运行时，所述目标转矩生成模块根据所述电动汽车的加速踏板的反馈量、所述电动汽车的电池荷电状态、所述交流电机的温度生成所述目标转矩，所述FOC控制模块根据所述目标转矩和所述交流电机的实际运行频率查找其中预存的励磁曲线而求的优化的励磁电流，从而进行所述闭环矢量矩阵控制。
进一步的，所述目标转矩TAim＝TACC*KSOC*KTem，其中TACC为基于所述电动汽车的加速踏板的反馈量得到的目标转矩，KSOC为所述电动汽车的电池荷电状态系数，其范围为0～1，KTem为所述交流电机的温度系数，其范围为0～1。
进一步的，当所述电动汽车下坡时，所述目标转矩生成模块根据所述交流电机的实际运行频率、所述电动汽车的档位变换状态、所述电动汽车的电池荷电状态、所述交流电机的温度以及预设的下坡时最大回馈力矩设定值生成所述目标转矩；当所述电动汽车滑行时，所述目标转矩生成模块根据所述交流电机的实际运行频率、所述电动汽车的加速踏板的反馈量、所述电动汽车的制动踏板的开关信息以及预设的加速踏板归零力矩设定值生成所述目标转矩；当所述电动汽车刹车时，所述目标转矩生成模块根据所述交流电机的实际运行频率、所述电动汽车的制动踏板的开关信息以及预设的加速踏板归零力矩设定值、制动力矩设定值生成所述目标转矩。
进一步的，当所述电动汽车下坡时，所述电动汽车的档位变换状态为空档或反档，所述目标转矩TAim＝TReg1*KSOC*KTem，其中，KSOC为所述电动汽车的档电池荷电状态系数，其范围为0～1，KTem为所述交流电机的温度系数，其范围为0～1，F为所述交流电机的实际运行频率，Fmin为能量回馈状态起始时所述交流电机的运行频率，Fmax为最大能量启动所述交流电机的工作频率，TReg_set1为下坡时最大回馈力矩设定值；
当所述电动汽车滑行时，所述电动汽车的加速踏板的反馈量归零，无所述电动汽车的制动踏板的开关信息，所述目标转矩TAim＝TReg2*KSOC*KTem，其中，TReg_set2为加速踏板归零力矩设定值；
当所述电动汽车刹车时，有所述电动汽车的制动踏板的开关信息，所述目标转矩TAim＝TReg3*KSOC*KTem，其中，TBrake为制动力矩设定值。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明通过综合考虑多项参数而获得目标转矩，实现对电动汽车的控制，能够针对电动汽车的不同状态采用不同的控制，从而实现电池能量利用效率的提高，能量的回馈，延长电动汽车的行驶续航里程。
附图说明
附图1为应用本发明的控制方法的电机驱动器的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：参见附图1所示，电动汽车中采用电机驱动器控制交流电机(包括交流异步电机、交流同步电机)的工作，该电机驱动器中包括目标转矩生成模块和FOC控制模块。目标转矩生成模块用于时时地产生目标转矩，电动汽车的换挡装置、加速踏板、制动踏板、测速装置相连接，因此，电动汽车的档位变换状态、加速踏板的反馈量、制动踏板的开关信息、交流电机的转速这些信息被输送至目标转矩生成模块中。目标转矩生成模块还连接了检测交流电机温度的温度监测装置，从而交流电机的温度也被送入其中。它还连接了电动汽车的电池，电池的电压经过SOC估计模块转换为电池荷电状态也送入目标转矩生成模块中。FOC控制模块用于根据目标转矩生成模块所生成的目标转矩控制交流电机。
该电机驱动器所采用的一种电动汽车的电机驱动器延长续航里程的控制方法为：目标转矩生成模块时时根据交流电机的转速、电动汽车的加速踏板的反馈量、电动汽车的制动踏板的开关信息、电动汽车的档位变换状态、电动汽车的电池荷电状态、交流电机的温度生成目标转矩。目标转矩生成模块的合成函数为TAim＝f(V,ACC,Brake,DR,SOC,Tem)，其中，V为交流电机的转速，ACC为加速踏板的反馈量，Brake为制动踏板的开关信息，DR为档位变换状态，SOC为电池荷电状态，Tem为交流电机的温度。然后，FOC控制模块根据目标转矩对交流电机进行状态控制和闭环矢量矩阵控制，实现节能控制和能量回收。
具体的，当电动汽车稳定运行时，FOC控制模块基于当前的目标转矩控制交流电机处于续航状态；当电动汽车下坡、滑行或刹车时，FOC控制模块基于当前的目标转矩控制交流电机处于能量回馈状态。
1、交流电机处于续航状态(电动模式)下延长续航里程的控制方法
目标转矩生成模块根据电动汽车的加速踏板的反馈量、电动汽车的电池荷电状态、交流电机的温度生成目标转矩TAim＝TACC*KSOC*KTem，其中TACC为基于电动汽车的加速踏板的反馈量得到的目标转矩，KSOC为电动汽车的电池荷电状态系数，其范围为0～1，KTem为交流电机的温度系数，其范围为0～1。此时，目标转矩生成模块充分考虑电动汽车传动系统效率，结合电池荷电状态和交流电机温度，尽可能保证驾驶员加速踏板力矩为前提而生成目标转矩TAim。FOC控制模块中预存有交流电机的励磁曲线Im＝f(TAim,F)，当目标转矩生成模块输出目标转矩TAim后，FOC控制模块根据目标转矩TAim和交流电机的实际运行频率F查找其中预存的励磁曲线而求的优化的励磁电流，从而对交流电机进行闭环矢量矩阵控制。当电动汽车稳定运行时，基本都处于轻载情况下，按照上述控制方法可以达到节能的效果。
2、交流电机处于能量回馈状态(发电状态)下延长续航里程的方法
(1)下坡路段的能量回馈方法
当电动汽车下坡时，电动汽车的档位变换状态为空档或反档，目标转矩生成模块根据交流电机的实际运行频率(由电机编码器反馈)、电动汽车的档位变换状态、电动汽车的电池荷电状态、交流电机的温度以及预设的下坡时最大回馈力矩设定值生成目标转矩，使交流电机工作在发电状态。
其中，F为交流电机的实际运行频率，Fmin为能量回馈状态起始时交流电机的运行频率，Fmax为最大能量启动交流电机的工作频率，TReg_set1为下坡时最大回馈力矩设定值。则目标转矩为
TAim＝TReg1*KSOC*KTem
KSOC为电动汽车的档电池荷电状态系数，其范围为0～1，KTem为交流电机的温度系数，其范围为0～1。
(2)滑行路段的能量回馈方法
当电动汽车滑行时，电动汽车的加速踏板的反馈量归零且没有电动汽车的制动踏板的开关信息，目标转矩生成模块根据交流电机的实际运行频率、电动汽车的加速踏板的反馈量、电动汽车的制动踏板的开关信息以及预设的加速踏板归零力矩设定值生成目标转矩，使交流电机工作在发电状态。
其中，F为交流电机的实际运行频率，Fmin为能量回馈状态起始时交流电机的运行频率，Fmax为最大能量启动交流电机的工作频率，TReg_set2为加速踏板归零力矩设定值。则目标转矩为
TAim＝TReg2*KSOC*KTem
KSOC为电动汽车的档电池荷电状态系数，其范围为0～1，KTem为交流电机的温度系数，其范围为0～1。
(3)刹车路段的能量回馈方法
当电动汽车刹车时，制动踏板被踏下，目标转矩生成模块根据交流电机的实际运行频率、电动汽车的制动踏板的开关信息以及预设的加速踏板归零力矩设定值、制动力矩设定值生成目标转矩，使交流电机工作在发电状态。
其中，F为交流电机的实际运行频率，Fmin为能量回馈状态起始时交流电机的运行频率，Fmax为最大能量启动交流电机的工作频率，TBrake为制动力矩设定值，则目标转矩为
TAim＝TReg3*KSOC*KTem
KSOC为电动汽车的档电池荷电状态系数，其范围为0～1，KTem为交流电机的温度系数，其范围为0～1。
对于电动汽车，其关键的部件是蓄电池，它对于电动汽车的续驶里程指标是非常重要的。因此，通过上述控制方法提高传动系统效率、回收电动汽车滑行和制动过程中的能量，在相同电池部件情况下，可延长续驶里程。通过能量回馈，可有效回收车辆滑行和制动时的动能，使车辆续驶里程增加10％～30％，提高电池能量的利用效率。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种电动汽车的电机驱动器延长续航里程的控制方法，应用于电动汽车的用于控制交流电机的电机驱动器中，所述电机驱动器包括目标转矩生成模块和根据所述目标转矩生成模块所生成的目标转矩控制所述交流电机的FOC控制模块，其特征在于：所述控制方法为：所述目标转矩生成模块时时根据所述交流电机的转速、所述电动汽车的加速踏板的反馈量、所述电动汽车的制动踏板的开关信息、所述电动汽车的档位变换状态、所述电动汽车的电池荷电状态、所述交流电机的温度生成所述目标转矩，所述FOC控制模块根据所述目标转矩对所述交流电机进行状态控制和闭环矢量矩阵控制，实现节能控制和能量回收；
当所述电动汽车稳定运行时，所述FOC控制模块基于当前的所述目标转矩控制所述交流电机处于续航状态；当所述电动汽车下坡、滑行或刹车时，所述FOC控制模块基于当前的所述目标转矩控制所述交流电机处于能量回馈状态；
当所述电动汽车下坡时，所述目标转矩生成模块根据所述交流电机的实际运行频率、所述电动汽车的档位变换状态、所述电动汽车的电池荷电状态、所述交流电机的温度以及预设的下坡时最大回馈力矩设定值生成所述目标转矩；当所述电动汽车滑行时，所述目标转矩生成模块根据所述交流电机的实际运行频率、所述电动汽车的加速踏板的反馈量、所述电动汽车的制动踏板的开关信息以及预设的加速踏板归零力矩设定值生成所述目标转矩；当所述电动汽车刹车时，所述目标转矩生成模块根据所述交流电机的实际运行频率、所述电动汽车的制动踏板的开关信息以及预设的加速踏板归零力矩设定值、制动力矩设定值生成所述目标转矩；当所述电动汽车下坡时，所述电动汽车的档位变换状态为空档或反档，所述目标转矩TAim＝TReg1*KSOC*KTem，其中，KSOC为所述电动汽车的档电池荷电状态系数，其范围为0～1，KTem为所述交流电机的温度系数，其范围为0～1，F为所述交流电机的实际运行频率，Fmin为能量回馈状态起始时所述交流电机的运行频率，Fmax为最大能量启动所述交流电机的工作频率，TReg_set1为下坡时最大回馈力矩设定值；
当所述电动汽车滑行时，所述电动汽车的加速踏板的反馈量归零，无所述电动汽车的制动踏板的开关信息，所述目标转矩TAim＝TReg2*KSOC*KTem，其中，TReg_set2为加速踏板归零力矩设定值；
当所述电动汽车刹车时，有所述电动汽车的制动踏板的开关信息，所述目标转矩TAim＝TReg3*KSOC*KTem，其中， TBrake为制动力矩设定值。
2.根据权利要求1所述的电动汽车的电机驱动器延长续航里程的控制方法，其特征在于：当所述电动汽车稳定运行时，所述目标转矩生成模块根据所述电动汽车的加速踏板的反馈量、所述电动汽车的电池荷电状态、所述交流电机的温度生成所述目标转矩，所述FOC控制模块根据所述目标转矩和所述交流电机的实际运行频率查找其中预存的励磁曲线而求的优化的励磁电流，从而进行所述闭环矢量矩阵控制；
所述目标转矩TAim＝TACC*KSOC*KTem，其中TACC为基于所述电动汽车的加速踏板的反馈量得到的目标转矩，KSOC为所述电动汽车的电池荷电状态系数，其范围为0～1，KTem为所述交流电机的温度系数，其范围为0～1。
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