CN106541852A - 电动汽车用速度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电动汽车用速度控制装置包括：误差检测器，通过对相当于车辆的最大速度的马达的转速和从马达的输出端反馈而得的当前转速进行比较，来检测误差；扭矩指令发生器，通过参考基于马达的转速的扭矩曲线和车辆的油门踩踏量，并对马达的当前转速得到反馈，来生成扭矩指令值；速度控制器，通过对误差检测器的功率进行比例积分，来生成马达的速度指令值，并通过从扭矩指令发生器接收扭矩指令值，来设定速度指令值的上限值；扭矩电流控制器，接收由速度控制器所输出的速度指令值，来将所接收的速度指令值转换为马达的驱动电流控制值，并进行输出；以及加法器，用于对扭矩电流控制器的功率和作用于车辆的外部负荷值求和，并施加于马达。

Description

电动汽车用速度控制装置

技术领域

本发明涉及电动汽车用速度控制装置，更加详细地，涉及既可保持内燃机的感性，又可防止车速在斜坡等路面异常变动的电动汽车用速度控制装置。

背景技术

近来，由于资源枯竭、能源问题、全球气候变暖和环境问题、主要国家的二氧化碳(CO₂)排放控制政策等的围绕汽车产业所发生的环境变化，致使电动汽车的必要性迅猛抬头。而且，由于世界各国争先实行汽车尾气控制政策和电动汽车普及政策，因而预计日后电动汽车的普及将会逐渐增长。

作为代替由内燃机构成的现有汽车的环保汽车，电动汽车分为电动汽车(EV，Electric Vehicle)、充电式混合动力汽车(PHEV，Plug-in EV)、混合动力汽车(HEV，Hybrid EV)、燃料电池电动汽车(FCEV，Fuel Cell Electric Vehicle)等。其中，电动汽车为纯依靠电力来驱动的电动汽车。

图1例示普通电动汽车的动力控制系统。参照图1，电子控制单元(ECU，Electronic Control Unit)100通过接收由各种传感器收集的信息和马达120的速度，来控制扭矩，并向传输控制单元(TCU,Transmission Control Unit)110传递变速器130的电磁驱动信号。作为用于控制变速器130的变速时间点和变速品质的单元，传输控制单元110根据从电子控制单元100所传递的电磁驱动信号来对变速器的电磁阀进行开闭控制，以此来执行变速，并向电子控制单元100传递变速器130的油温信息、阀门状态、故障信息等。变速器130的功率向差动齿轮140传递，电动汽车通过与差动齿轮140的两侧相连接的驱动轮150的旋转，来进行前进或后退。

其中，以往的电动汽车根据驾驶人员踩踏油门的踩踏量，从电子控制单元100向马达120传递扭矩指令值，以此来控制马达120的速度(即，转数)。并且，电子控制单元100通过对马达120的转速得到反馈，来进行与当前速度相对应的扭矩控制。如通常所知，扭矩控制容易实现，并在电动汽车中具有如同内燃机的引擎般的感性效果。

但是，当执行扭矩控制时，难以准确地控制速度。尤其，在下坡路面，尽管保持油门的踩踏量，并保持扭矩指令，但如图2中的虚线所描述，也因施加于车辆的载荷及惯性而呈现出马达120的转数增加的倾向。车速的这种异常变动现象使得在下坡路面难以低速行驶，并存在稍有不慎就可能引发安全事故的问题。

另一方面，在韩国公开特许第10-2012-0114604号中，公开了根据在电动汽车中对油门的操作程度来改变加速或减速程度的电动汽车及其速度控制方法。在上述现有文献中，根据油门或制动器的变化率来对车辆的加速程度进行可变控制，从而可以以在加速状况下快速加速，在减速状况下也可以快速减速等方式来动态地控制速度。

但是，在上述现有文献中，由于实施与对油门或制动器的操作相对应地改变扭矩变化率的控制，因而，如上所述，仍无法解决在下坡路面车速增加的现象。

现有技术文献

专利文献

(专利文献0001)韩国公开特许第10-2012-0114604号

发明内容

技术问题

本发明的目的在于，提供如下电动汽车用速度控制装置，即，以比例积分控制方式来控制速度，因而可精确地对电动汽车执行速度控制，并通过利用扭矩指令值来增加抗饱和(Anti-Windup)功能，从而既可保持内燃机的感性效果，又可防止车速在斜坡等路面异常变动。

解决问题的手段

本发明一实施例的电动汽车速度控制装置包括：误差检测器，通过对相当于车辆的最大速度的马达的转速和从上述马达的输出端反馈而得的当前转速进行比较，来检测误差；扭矩指令发生器，通过参考基于上述马达的转速的扭矩曲线和车辆的油门踩踏量，并对上述马达的当前转速得到反馈，来生成扭矩指令值；速度控制器，通过对上述误差检测器的功率进行比例积分，来生成上述马达的速度指令值，并通过从上述扭矩指令发生器接收上述扭矩指令值，来设定上述速度指令值的上限值；扭矩电流控制器，接收由上述速度控制器所输出的速度指令值，来将上述所接收的速度指令值转换为上述马达的驱动电流控制值，并进行输出；以及加法器，用于对上述扭矩电流控制器的功率和作用于上述车辆的外部负荷值求和，并施加于上述马达。

发明的效果

根据本发明的电动汽车用速度控制装置，由于以比例积分控制方式来控制速度，因而可精确地对电动汽车执行速度控制，并通过增加以利用扭矩指令值来设定速度指令值的上限值的抗饱和功能，从而具有既可保持内燃机的感性效果，又可防止车速在斜坡等路面异常变动的效果。

附图说明

图1为例示普通电动汽车的动力控制系统的框图。

图2为例示基于以往扭矩控制的转数波形的波形图。

图3为例示本发明的电动汽车的速度控制装置的框图。

图4为例示基于本发明的速度控制的转数波形的波形图。

具体实施方式

以下，参照附图，来说明本发明的具体实施例。但是，这并不是要以特定的实施方式限定本发明，而应当理解为，本发明包括包含于本发明的思想及技术范围的所有变更、等同技术方案、代替技术方案。

在说明书全文中，对具有类似的结构及动作的部分赋予相同的附图标记。并且，在本发明中所附的附图用于便于说明本发明，因而，可对其形状和相对尺度进行夸张或省略。

在具体说明实施例的过程中，省略了重复的说明或对在该技术领域中显而易见的技术的说明。并且，若在以下说明中出现某一部分“包括”其他结构要素，只要没有特别相反的记载，则意味着除了所记载的结构要素之外，还可以包括其他结构要素。

如第一、第二等的包括序数的术语可用于说明各种结构要素，但是，上述结构要素并不受上述术语的限制。上述术语仅用于对一个结构要素和其他结构要素进行区分。例如，在不脱离本发明的权利范围的情况下，第二结构要素可以被命名为第一结构要素，类似地，第一结构要素也可以被命名为第二结构要素。

图3为例示本发明的电动汽车的速度控制装置的框图，图4为例示基于本发明的速度控制的转数波形的波形图。

参照图3，本发明的速度控制装置包括误差检测器210、速度控制器220、扭矩指令发生器230、扭矩电流控制器240、加法器250及马达260。

其中，图3中所示的马达260相当于包括为了驱动电动汽车而产生旋转力的电动机在内的负荷。虽然未图示，在本实施例中，马达260可包括逆变器，上述逆变器用于将电池的直流(DC)电力转换为交流(AC)电力来驱动电动机。并且，如通常所知，马达260的后端与变速器、差动齿轮及驱动轮等动力系统相连接。

参照图3，误差发生器210通过对相当于车辆的最大速度的马达260的转速ω_max和从马达260的输出端反馈(feedback)而得的当前转速进行比较，来检测误差。向速度控制器220传递误差检测器210的功率。

速度控制器220由比例积分控制器222和速度指令限制部224构成。比例积分控制器222借助比例增益和积分增益来对由误差检测器210所生成的误差值进行放大，从而生成马达260的速度指令值。其中，利用速度指令限制部224来防止因速度误差而引起的积分饱和。

扭矩指令发生器230接收基于马达260固有的转速-扭矩曲线的相对于转速的扭矩值，并接收车辆的油门踩踏量。并且，扭矩指令发生器230通过参照上述两个值，来生成扭矩指令值，其中通过接收对马达260的当前转速ω_m的反馈，来生成扭矩指令值。向速度控制器220的速度指令限制部224传递扭矩指令值。

速度指令限制部224用于设定由比例积分控制器222所输出的速度指令值的下限值。当车辆上坡路面行驶时，速度指令值的下限值使得速度指令值保持在下限值以上，从而保证牵引力。并且，速度指令限制部224通过利用从扭矩指令发生器230接收的扭矩指令值，来设定速度指令值的上限值。像这样，通过增加利用扭矩指令值来限制速度指令值的最大值的抗饱和功能，从而防止比例积分控制器222的积分饱和，并当车辆在下坡路面行驶时，使速度指令值不超过上限值，从而可防止车速的异常变动。

扭矩电流控制器240通过接收由速度控制器220输出的速度指令值Te*(i*)，并将上述速度指令值Te*(i*)转换为马达260的电流控制值Te(i)，来进行输出。其中，由速度控制器220输出的速度指令值为扭矩值，扭矩电流控制器240向马达260的逆变器传递相当于上述扭矩值的电流指令值。假设扭矩电流控制器240的传递函数为1。

在加法器250中对由扭矩电流控制器240输出的驱动电流控制值Te(i)和作用于车辆的外部负荷值T_Load求和。作用于车辆的外部负荷值T_Load为从根据车辆的重量和车辆的行驶情况(例如，在上坡路面或下坡路面行驶的情况)来施加于车辆的惯性力矩推定值测定的负荷扭矩值。向马达260传递加法器250的功率，来控制马达260的速度。

参照图4的波形图，可知，在平地上，马达260的转数以与车辆的油门踩踏量相对应地适当得到了控制。即，执行了精确的车速控制。如图4的右侧部分所示，可确认，扭矩指令值在下坡路面接近于零(zero)，并且，通过在速度控制器220的速度指令限制部224将马达260的转数限制为规定值，从而保持规定车速。即，可防止车速在下坡路面异常变动。

在不破坏本发明的基本思想的范围内，可对在上述中所公开的发明实施多种变形例。即，应解释为上述多个实施例属于例示性的，不应解释为限定性的。因此，本发明的保护范围应根据所附的发明要求保护范围来规定，而不应由上述实施例来规定，并且，在以等同技术方案来取代所附的发明要求保护范围所限定的结构要素的情况下，应视为属于本发明的保护范围。

附图标记的说明

210：误差检测器 220：速度控制器

222：比例积分控制器 224：速度指令限制部

230：扭矩指令发生器 240：扭矩电流控制器

250：加法器 260：马达。

Claims (1)

1.一种电动汽车用速度控制装置，其特征在于，包括：

误差检测器，通过对相当于车辆的最大速度的马达的转速和从上述马达的输出端反馈而得的当前转速进行比较，来检测误差；

扭矩指令发生器，通过参考基于上述马达的转速的扭矩曲线和车辆的油门踩踏量，并对上述马达的当前转速得到反馈，来生成扭矩指令值；

速度控制器，通过对上述误差检测器的功率进行比例积分，来生成上述马达的速度指令值，并通过从上述扭矩指令发生器接收上述扭矩指令值，来设定上述速度指令值的上限值；

扭矩电流控制器，接收由上述速度控制器所输出的速度指令值，来将上述所接收的速度指令值转换为上述马达的驱动电流控制值，并进行输出；以及

加法器，用于对上述扭矩电流控制器的功率和作用于上述车辆的外部负荷值求和，并施加于上述马达。