CN106849806A - 一种电动车控制器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动车控制器及控制方法，它是基于对电机转子速度或位置的精确检测，针对电机以转矩控制为核心，功率控制和速度控制相结合的系统控制策略，提高对电流和速度的控制精度，从而保证电机控制的优越性能。基于精确的电流和磁场位置检测，实现真正的闭环矢量控制，电流和速度控制精准，不会产生较大电流尖峰，MOSFET受冲击小；过载时效率高，频繁启动和爬坡状态下效率高，发热小，配合内部温度和功率优化调节曲线，有效保护驱动器和电机免遭损坏。鉴于以上理由，本发明可以广泛用于电动车领域。

Description

一种电动车控制器及控制方法

技术领域

本发明涉及电动车领域，特别是关于一种电动车控制器及控制方法。

背景技术

随着石油资源的减少和人们环保意识的提高，电动车以其零排放、低噪音和高效率等优点而越来越受到人们的重视。电动车较内燃机车结构简单，机械传动部件少，维修保养工作量小，且电动车易于操控，电动车发展与应用前景令人瞩目。

目前，普遍采用的电动车控制器及其控制方法有以下几种：

1、有刷直流电机控制器

简单PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制技术)脉宽调速，大多采用专用芯片或模拟电路设计，价格便宜，控制简单，发展已非常成熟，但控制精度低、保护措施弱。实际应用时需要电机换向(即前进或倒车)情况下，都必须有外部装置电磁接触器，可靠性低，只能配合有刷直流串励/他励或有刷永磁电机使用。

2、基于开关霍尔的方波控制器

采用低价位的8位或16位微处理器设计，通过开关霍尔元件实现电机磁场换向和速度反馈，调节PWM占空比进行电机调速，电流环使用开环控制，控制电源多采用线性电源。这种方案技术成熟，成本低廉，但方波控制器在电流换向过程中，易产生转矩波动，电磁噪声也较大，且仅通过开关霍尔元件的六个状态进行一个磁极内的转矩控制，使得磁场控制精度低，损耗较大，效率较低，过载能力弱，对于车类负载不确定的情况下，容易导致功率器件损坏，续航里程也短。

3、基于开关霍尔的正弦波控制器

此类控制器采用类似方波控制器的硬件结构，使用矢量控制算法，通过开关霍尔元件和当前速度预估当前电角度位置，电流检测手段上各有区别：如在母线上采用单电阻采样，使用电流重构技术作为电流反馈；采用母线采样电阻和一相下桥臂采样电阻采样电流；采用两相下桥臂采样电阻采样电流；其它也有直接采样两相相电流模式。此类控制器的最大特点就是通过最简单的手段实现磁场的精确检测，达到电流的精确控制，控制效率高，转矩波动小，续航里程大大提高，但启动仍然使用方波启动，低速控制效率提高不明显。

4、基于位置传感器的正弦波控制器

此类控制器控制手段也是矢量控制技术，只是角度检测和速度反馈使用位置传感器，使得控制启动性能和低速性能得到大大提高，但车类常用传感器是旋转变压器，其可靠性高，但价格贵，也只在高速纯电动汽车和客车上得以广泛应用，三轮车和低速电动汽车上还是用不起。

综上可知，目前市场上普遍应用的控制器，采用的大多是基于开关霍尔元件作为位置传感器(只能检测换向点，不能反馈精确的转子磁场方向)的半开环正弦控制方式；控制器大都无精确的电机电流和转子角度反馈，属于半开环控制，电流尖峰大，导致MOSFET击穿概率增加；大扭矩时电机效率低，频繁启动和爬坡运行时发热量大，控制器和电机烧坏概率增加；采用旋转变压器作为位置传感器时，又价格贵，只能用在高速电动汽车和大型客车上。

当前控制器导致的电动车存在问题：1)启动不平稳，转矩控制精度低，零速或低速时不能输出大转矩；2)爬坡性能较差，且连续过载能力弱；3)续航里程不长，高效率(80％以上)范围窄；4)过温、连续过载等恶劣状态时，不能保护好电机和驱动器；5)不能实时监测母线电压和母线电流，对欠电压、母线电流过放电没有保护好。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中不能实现电机电流和速度精准控制的问题，本发明提供一种电动车控制器及控制方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种电动车控制器，其特征在于：它包括主控模块、功率模块和接口模块，且所述功率模块包括电机，所述接口模块包括电机转子传感器；所述接口模块中的所述电机转子传感器用于检测电机转子的反馈角位置θ_fb，并将该反馈角位置θ_fb信息传送给所述主控模块；所述功率模块用于向所述主控模块提供电机反馈电流I_fb，并根据所述主控模块输出的控制信号控制所述电机运转；所述主控模块包括主控单元，所述主控单元包括微分器、功率控制器、转矩处理器、比较器、速度控制器和电流控制器，且所述微分器接收所述电机转子传感器传送的反馈角位置θ_fb信息，所述电流控制器接收所述功率模块传送的电机反馈电流I_fb；所述微分器用于针对所述电机转子传感器提供的反馈角位置θ_fb信息进行微分得到反馈速度V_fb，并将反馈速度V_fb分别传送给所述功率控制器和所述速度控制器；所述功率控制器用于针对反馈速度V_fb和预先设定的功率设置值Pow_ref进行功率限制计算得到电流限制值I_limit和系数k，并将系数k传送给所述转矩处理器和将电流限制值I_l imit传送给所述比较器；所述转矩处理器根据预先设定的转矩指令T_ref结合系数k经过计算得到电流目标值I_ref，并将电流目标值I_ref传送给所述比较器；所述比较器用于比较电流目标值I_ref和电流限制值I_limit，若I_ref>I_limit，则电流环输入目标值I`_ref＝I_limit；否则I`_ref＝I_ref，比较后输出电流环输入目标值I`_ref，并将电流环输入目标值I`_ref传送给所述电流控制器；所述速度控制器用于计算预先设定的速度目标值V_ref和反馈速度V_fb的速度差值ΔV，通过速度差值ΔV计算输出电流值I，实现速度闭环控制，并将电流值I传送给所述电流控制器；所述电流控制器采用电流环输入目标值I`_ref、电流值I和电机反馈电流I_fb计算电流差值ΔI，通过电流差值ΔI计算输出驱动电压U，实现电流闭环控制；并将驱动电压U转换成电机驱动信号传送给所述功率模块，所述功率模块根据驱动信号生成电流控制电机运转。

所述电机转子传感器采用角位移传感器。

所述接口模块还包括传感器接口、功能接口和通讯接口；所述传感器接口用于与所述电机转子传感器连接，并接收所述电机转子传感器信号，并将接收的所述电机转子传感器信号传送给所述主控模块；所述功能接口用于与电动车各个功能部件连接，一方面接收电动车部件各种功能信号，并将接收的电动车部件各种功能信号传送给所述主控模块，另一方面接收所述主控模块提供的功能控制信号，输出给相应的功能部件；所述通讯接口用于与PC上位机连接，一方面接收所述PC上位机数据信号传送给所述主控模块，另一方面接收所述主控模块提供的数据信号输出给所述PC上位机。

所述控制器还包括电源模块，所述电源模块分别连接所述主控模块和所述功率模块，且为二者供电；所述电源模块包括母线电源，所述母线电源实时将母线电压信号BUS_VOR和母线电流信号BUS_CUR传送给所述主控模块；所述主控模块内预先设置母线电压范围值和母线电流最大值；当母线电压信号BUS_VOR不在母线电压范围值内，则停止或降低输出所述控制器的运行功率，实现对母线欠压或者过压保护；当母线电流信号BUS_CUR超过母线电流最大值时，对电机进行功率限制控制。

一种电动车控制器的控制方法，它包括以下步骤：1)所述功率模块将电机反馈电流I_fb反馈给主控模块中的所述电流控制器，同时所述电机转子传感器检测电机转子输出的反馈角位置θ_fb，并将反馈角位置θ_fb传送给所述微分器；2)所述微分器用于针对所述电机转子传感器提供的反馈角位置θ_fb信息进行微分得到反馈速度V_fb，并将反馈速度V_fb分别传送给所述功率控制器和所述速度控制器；3)所述功率控制器用于针对反馈速度V_fb和预先设定的功率设置值Pow_ref进行功率限制计算得到电流限制值I_limit和系数k，并将系数k传送给所述转矩处理器和将电流限制值I_limit传送给所述比较器；4)所述转矩处理器根据预先设定的转矩指令T_ref结合系数k经过计算得到电流目标值I_ref，并将电流目标值I_ref传送给所述比较器；5)所述比较器用于比较电流目标值I_ref和电流限制值I_l imit，若I_ref>I_limit，则电流环输入目标值I`_ref＝I_l imit；否则I`_ref＝I_ref，比较后输出电流环输入目标值I`_ref，并将电流环输入目标值I`_ref传送给所述电流控制器；6)所述速度控制器用于计算预先设定的速度目标值V_ref和反馈速度V_fb的速度差值ΔV，通过速度差值ΔV计算输出电流值I，实现速度闭环控制，并将电流值I传送给所述电流控制器；7)所述电流控制器采用电流环输入目标值I`_ref、电流值I和电机反馈电流I_fb计算电流差值ΔI，通过电流差值ΔI计算输出驱动电压U，实现电流闭环控制；并将驱动电压U转换成电机驱动信号传送给所述功率模块，所述功率模块根据驱动信号生成电流控制电机运转。

所述电机转子传感器采用角位移传感器。

一种电动车控制器，其特征在于：它包括主控模块、功率模块和接口模块，且所述功率模块包括电机，所述接口模块包括电机转子传感器；所述接口模块中的所述电机转子传感器用于检测电机转子的反馈速度V_fb，并将该反馈速度V_fb信息传送给所述主控模块；所述功率模块用于向所述主控模块提供电机反馈电流I_fb，并根据所述主控模块输出的控制信号控制所述电机运转；所述主控模块包括主控单元，所述主控单元包括功率控制器、转矩处理器、比较器、速度控制器和电流控制器，且所述功率控制器和所述速度控制器分别接收所述电机转子传感器传送的反馈速度V_fb，所述电流控制器接收所述功率模块传送的电机反馈电流I_fb；所述功率控制器用于针对反馈速度V_fb和预先设定的功率设置值Pow_ref进行功率限制计算得到电流限制值I_limit和系数k，并将系数k传送给所述转矩处理器和将电流限制值I_limit传送给所述比较器；所述转矩处理器根据预先设定的转矩指令T_ref结合系数k经过计算得到电流目标值I_ref，并将电流目标值I_ref传送给所述比较器；所述比较器用于比较电流目标值I_ref和电流限制值I_limit，若I_ref>I_l imit，则电流环输入目标值I`_ref＝I_limit；否则I`_ref＝I_ref，比较后输出电流环输入目标值I`_ref，并将电流环输入目标值I`_ref传送给所述电流控制器；所述速度控制器用于计算预先设定的速度目标值V_ref和反馈速度V_fb的速度差值ΔV，通过速度差值ΔV计算输出电流值I，实现速度闭环控制，并将电流值I传送给所述电流控制器；所述电流控制器采用电流环输入目标值I`_ref、电流值I和电机反馈电流I_fb计算电流差值ΔI，通过电流差值ΔI计算输出驱动电压U，实现电流闭环控制；并将驱动电压U转换成电机驱动信号传送给所述功率模块，所述功率模块根据驱动信号生成电流控制电机运转。

所述电机转子传感器采用速度传感器。

一种电动车控制器的控制方法，它包括以下步骤：1)所述功率模块将电机反馈电流I_fb反馈给主控模块的所述电流控制器，同时所述电机转子传感器检测电机转子输出的反馈速度V_fb，并将反馈速度V_fb分别传送给所述功率控制器和所述速度控制器；2)所述功率控制器用于针对反馈速度V_fb和预先设定的功率设置值Pow_ref进行功率限制计算得到电流限制值I_limit和系数k，并将系数k传送给所述转矩处理器和将电流限制值I_limit传送给所述比较器；3)所述转矩处理器根据预先设定的转矩指令T_ref结合系数k经过计算得到电流目标值I_ref，并将电流目标值I_ref传送给所述比较器；4)所述比较器用于比较电流目标值I_ref和电流限制值I_limit，若I_ref>I_limit，则电流环输入目标值I`_ref＝I_l imit；否则I`_ref＝I_ref，比较后输出电流环输入目标值I`_ref，并将电流环输入目标值I`_ref传送给所述电流控制器；5)所述速度控制器用于计算预先设定的速度目标值V_ref和反馈速度V_fb的速度差值ΔV，通过速度差值ΔV计算输出电流值I，实现速度闭环控制，并将电流值I传送给所述电流控制器；6)所述电流控制器采用电流环输入目标值I`_ref、电流值I和电机反馈电流I_fb计算电流差值ΔI，通过电流差值ΔI计算输出驱动电压U，实现电流闭环控制；并将驱动电压U转换成电机驱动信号传送给所述功率模块，所述功率模块根据驱动信号生成电流控制电机运转。

所述电机转子传感器采用速度传感器。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明电动车控制器是基于对电机转子速度或位置的精确检测，针对电机以转矩控制为核心，功率控制和速度控制相结合的系统控制策略，提高对电流和速度的控制精度，从而保证电机控制的优越性能。基于精确的电流和磁场位置检测，实现真正的闭环矢量控制，电流和速度控制精准，不会产生较大电流尖峰，MOSFET受冲击小；过载时效率高，频繁启动和爬坡状态下效率高，发热小，配合内部温度和功率优化调节曲线，有效保护驱动器和电机免遭损坏。2、本发明控制器能与高效永磁电机或开关磁阻电机配合，并可对接高性价比的磁电式编码器作为位置传感器，从而构成高性能电动车控制系统，并采用先进的闭环矢量控制方法，真正实现电动车高可靠性，高性能的目标。3、启动特性：启动平稳，转矩控制精度高，零速或低速时可输出大转矩，半坡启动能力强。4、过载特性：爬坡性能好，过载能力达到额定转矩4倍以上，且连续过载能力强。5、续航能力：续航里程长，高效率(80％以上)范围宽，且实时监测电池状态，电量优化控制。6、电流控制：过温、连续过载等恶劣状态时可自动降低输出电流，保护电机和驱动器。7、电池保护：实时监测母线电压和母线电流，对欠电压及时保护，且限制母线电流避免过放电。鉴于以上理由，本发明可以广泛用于电动车领域。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明实施例提供的一种电动车控制器原理图；

图2是图1的电机控制框图；

图3为图1的主控模块的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种电动车控制方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种电动车控制器，它包括主控模块100、功率模块200和接口模块300，且功率模块200包括电机，接口模块300包括电机转子传感器301；

接口模块300中的电机转子传感器301用于检测电机转子的反馈角位置θ_fb，并将该反馈角位置θ_fb信息传送给主控模块100；功率模块200用于向主控模块100提供电机反馈电流I_fb，并根据主控模块100输出的控制信号控制电机运转；

主控模块100包括主控单元101，主控单元101包括微分器102、功率控制器103、转矩处理器104、比较器105、速度控制器106和电流控制器107，且微分器102接收电机转子传感器301传送的反馈角位置θ_fb信息，电流控制器107接收功率模块200传送的电机反馈电流I_fb；

微分器102用于针对电机转子传感器301提供的反馈角位置θ_fb信息进行微分得到反馈速度V_fb，并将反馈速度V_fb分别传送给功率控制器103和速度控制器106；功率控制器103用于针对反馈速度V_fb和预先设定的功率设置值Pow_ref进行功率限制计算得到电流限制值I_limit和系数k，并将系数k传送给转矩处理器104和将电流限制值I_limit传送给比较器105；转矩处理器104根据预先设定的转矩指令T_ref结合系数k经过计算得到电流目标值I_ref(根据预先设定的转矩指令T_ref结合系数k经过计算得到电流目标值I_ref的过程为本领域技术人员的公知常识，其为现有技术，故不再详述)，并将电流目标值I_ref传送给比较器105；比较器105用于比较电流目标值I_ref和电流限制值I_limit，若I_ref>I_limit，则电流环输入目标值I`_ref＝I_limit；否则I`_ref＝I_ref，比较后输出电流环输入目标值I`_ref，并将电流环输入目标值I`_ref传送给电流控制器107；速度控制器106用于计算预先设定的速度目标值V_ref和反馈速度V_fb的速度差值ΔV，通过速度差值ΔV计算输出电流值I(通过预先设定的速度目标值V_ref和反馈速度V_fb的速度差值ΔV计算输出电流值I的过程为本领域技术人员的公知常识，其为现有技术，故不再详述计算过程)，实现速度闭环控制，并将电流值I传送给电流控制器107；电流控制器107采用电流环输入目标值I`_ref、电流值I和电机反馈电流I_fb计算电流差值ΔI，通过电流差值ΔI计算输出驱动电压U，实现电流闭环控制(根据电流环输入目标值I`_ref、电流值I和电机反馈电流I_fb计算电流差值ΔI，通过电流差值ΔI计算输出驱动电压U的过程为本领域技术人员的公知常识，其为现有技术，故不再详述计算过程)；并将驱动电压U转换成电机驱动信号传送给功率模块200(根据驱动电压U转换成电机驱动信号的过程为本领域技术人员的公知常识，其为现有技术，故不再详述)，功率模块200根据驱动信号生成电流控制电机运转。

上述实施例中，电机转子传感器301采用角位移传感器。

综上可知，本发明电动车控制器是基于对电机转子速度或位置的精确检测，针对电机以转矩控制为核心，功率控制和速度控制相结合的系统控制策略，提高对电流和速度的控制精度，从而保证电机控制的优越性能。基于精确的电流和磁场位置检测，实现真正的闭环矢量控制，电流和速度控制精准，不会产生较大电流尖峰，MOSFET受冲击小；过载时效率高，频繁启动和爬坡状态下效率高，发热小，配合内部温度和功率优化调节曲线，有效保护驱动器和电机免遭损坏。

本发明控制器能与高效永磁电机或开关磁阻电机配合，并可对接高性价比的磁电式编码器作为位置传感器，从而构成高性能电动车控制系统，并采用先进的闭环矢量控制方法，真正实现电动车高可靠性，高性能的目标。

如图1所示，本发明一种电动车控制器还包括指示模块400和电源模块500。

功率模块200根据电源模块500中母线电源501提供的母线电压和驱动电源502提供的驱动电压，并接收主控模块100中主控单元101提供的U+、U-、V+、V-、W+、W-等6路PWM信号，通过MOSFET、IGBT等驱动单元产生U、V、W电机驱动电流，同时将驱动异常产生的FO信号、电机驱动电流反馈I_fb信号和驱动温度检测信号T_fb提供给主控模块100。其中，电机驱动电流可以驱动高效永磁电机或开关磁阻电机。

接口模块300包括传感器接口302、功能接口303和通讯接口304，传感器接口302用于与电机转子传感器301连接，并接收电机转子传感器301的信号，经过差分、运放等处理后传送给主控模块100；功能接口303用于与电动车各个功能部件连接，一方面接收电动车部件各种功能信号，经过保护处理后传送给主控模块100，另一方面接收主控模块100提供的功能控制信号，输出给相应的功能部件；通讯接口304用于与PC上位机连接，一方面接收PC上位机数据信号传送给主控模块100，另一方面接收主控模块100提供的数据信号输出给PC上位机。其中，传感器接口302可以对接高性价比的磁电式编码器。

指示模块400包括电源指示和异常指示。电源指示接收电源模块500中主控电源503上电正常信号，以灯亮指示；异常指示接收主控模块100提供的异常信号，以灯闪烁指示。

电源模块500包括母线电源501、驱动电源502和主控电源503。母线电源501接收外部由正极P+和负极N-构成的母线电压，一方面通过DC-DC电路将母线电压分别转化成驱动电压(12V或16V)和主控电压(5V或3.3V)提供给驱动电源502和主控电源503，另一方面将母线电压经过电容单元稳压之后提供给功率模块200，同时将检测到的母线电压信号BUS_VOR和母线电流信号BUS_CUR提供给主控模块100；驱动电源502接收母线电源501提供的驱动电压，经过处理后提供给功率模块200；主控电源503接收母线电源501提供的主控电压，经过处理后分别提供给主控模块100、接口模块300和指示模块400。

主控模块100根据电源模块500中母线电源501提供的母线电流检测信号BUS_CUR和母线电压检测信号BUS_VOR，对母线电流进行监控、对母线电压进行过压或欠压控制保护；根据功率模块200提供的电机驱动电流反馈I_fb信号进行电流闭环矢量控制输出给功率模块200六路脉宽调制PWM信号，同时接收驱动异常FO信号和驱动温度检测信号T_fb分别进行异常保护和过温保护；通过接口模块300中的传感器接口302接收电机转子传感器301信号，通过功能接口303接收并控制输出电动车各功能信号，通过通讯接口304与PC上位机进行通讯；并且输出异常信号控制异常指示灯闪烁。

如图3所示，主控模块100还包括电源输入单元108、脉宽调制输出单元109、功能输入单元110、功能输出单元111、检测输入单元112、通讯单元113、存储单元114和仿真单元115。

其中，主控单元101通过ADC模块(图中未示出)将检测输入单元112的模拟电压信号转换成数字量；通过POE模块(图中未示出)接收功率模块200中驱动单元发过来的驱动异常FO信号，对驱动单元进行保护；通过IIC模块(图中未示出)与存储单元114(如EEPROM)进行数据和状态写入或读取；通过JTAG模块(图中未示出)与仿真单元115连接，实现程序代码烧录及仿真调试；通过通讯单元113串行通讯SCI模块转化成RS485或RS232通讯方式，与PC上位机或电机转子传感器301进行信息交互；通过SPI或CAN通讯模块与外部设备进行数据通讯；通过GPIO模块(图中未示出)实现功能信号的输入和输出。

电源输入单元108给主控单元101及周围信号电路供电，周围信号电路包括保护电路、滤波电路、运放电路等，此为本领域技术人员常用的技术手段，故不再详述。

脉宽调制输出单元109用于将U、V、W三相6路电压占空比PWM信号输出给功率模块200。

功能输入单元110包括：档位功能信号输入、模拟指令信号输入、电子刹车信号输入、定速巡航信号输入、驻车防盗信号输入以及其他预留功能信号输入。

功能输出单元111包括：12V或5V电源选择信号输出、异常指示信号输出以及其他预留功能信号输出。

检测输入单元112包括：电机转子检测输入、电机电流检测输入、母线电压检测输入、母线电流检测输入、电机温度检测输入和驱动温度检测输入。其中，电机转子检测输入是指通过接口模块300中传感器接口302接收过来的电机角位移传感器或速度传感器信号输入；电机电流检测输入是指功率模块200提供的电机电流反馈信号I_fb输入，该信号通常是U、V、W三相电流反馈信号或者其中任意两相反馈信号；母线电压检测输入和母线电流检测输入分别是指电源模块500中母线电源501提供的母线电压检测信号BUS_VOR和母线电流检测信号BUS_CUR输入；电机温度检测输入是指通过接口模块300中功能接口303接收的外部电机温度检测信号；驱动温度检测输入是指功率模块200中驱动单元上检测提供的温度检测输入。传感器检测输入单元112的特点是除了电机转子检测输入信号外，其他检测信号均为模拟电压信号，并输入到主控单元101的AD采样端口。

通讯单元113包括：RS-485通讯方式、RS-232通讯方式以及SPI通讯或CAN通讯方式。

存储单元114存储主控单元101的数据信息。

仿真单元115与通过JTAG模块(图中未示出)连接，实现程序代码烧录及仿真调试。

如图4所示，本发明实施例提供的一种电动车控制方法，它包括以下步骤：

1)功率模块200将电机反馈电流I_fb反馈给主控模块100中的电流控制器107，同时电机转子传感器301检测电机转子输出的反馈角位置θ_fb，并将反馈角位置θ_fb传送给微分器102；

2)微分器102用于针对电机转子传感器301提供的反馈角位置θ_fb信息进行微分得到反馈速度V_fb，并将反馈速度V_fb分别传送给功率控制器103和速度控制器106；

3)功率控制器103用于针对反馈速度V_fb和预先设定的功率设置值Pow_ref进行功率限制计算得到电流限制值I_limit和系数k，并将系数k传送给转矩处理器104和将电流限制值I_l imit传送给比较器105；

4)转矩处理器104根据预先设定的转矩指令T_ref结合系数k经过计算得到电流目标值I_ref，并将电流目标值I_ref传送给比较器105；

上述根据预先设定的转矩指令T_ref结合系数k经过计算得到电流目标值I_ref的过程为本领域技术人员的公知常识，其为现有技术，故不再详述。

5)比较器105用于比较电流目标值I_ref和电流限制值I_limit，若I_ref>I_limit，则电流环输入目标值I`_ref＝I_l imit；否则I`_ref＝I_ref，比较后输出电流环输入目标值I`_ref，并将电流环输入目标值I`_ref传送给电流控制器107；

6)速度控制器106用于计算预先设定的速度目标值V_ref和反馈速度V_fb的速度差值ΔV，通过速度差值ΔV计算输出电流值I，实现速度闭环控制，并将电流值I传送给电流控制器107；

上述通过预先设定的速度目标值V_ref和反馈速度V_fb的速度差值ΔV计算输出电流值I的过程为本领域技术人员的公知常识，其为现有技术，故不再详述计算过程。

7)电流控制器107采用电流环输入目标值I`_ref、电流值I和电机反馈电流I_fb计算电流差值ΔI，通过电流差值ΔI计算输出驱动电压U，实现电流闭环控制；并将驱动电压U转换成电机驱动信号传送给功率模块200，功率模块200根据驱动信号生成电流控制电机运转。

上述电流环输入目标值I`_ref、电流值I和电机反馈电流I_fb计算电流差值ΔI，通过电流差值ΔI计算输出驱动电压U的过程为本领域技术人员的公知常识，其为现有技术，故不再详述计算过程。上述驱动电压U转换成电机驱动信号的过程为本领域技术人员的公知常识，其为现有技术，故不再详述。

当电机转子检测传感器为速度传感器时，区别在于速度传感器输出的速度反馈信号不需要经过微分器102计算，直接作为反馈速度V_fb用于计算，即步骤1)变成：1)功率模块200将电机反馈电流I_fb反馈给主控模块100的电流控制器107，同时电机转子传感器301检测电机转子输出的反馈速度V_fb，并将反馈速度V_fb分别传送给功率控制器103和速度控制器106；步骤2)省略，后续步骤相同，故不再详述。

实施例2

本发明实施例提供的另一种电动车控制器，它包括主控模块100、功率模块200和接口模块300，且功率模块200包括电机，接口模块300包括电机转子传感器301；

接口模块300中的电机转子传感器301用于检测电机转子的反馈速度V_fb，并将该反馈速度V_fb信息传送给主控模块100；功率模块200用于向主控模块100提供电机反馈电流I_fb，并根据主控模块100输出的控制信号控制电机运转；

主控模块100包括主控单元101，主控单元101包括功率控制器103、转矩处理器104、比较器105、速度控制器106和电流控制器107，且功率控制器103和速度控制器106分别接收电机转子传感器301传送的反馈速度V_fb，电流控制器107接收功率模块200传送的电机反馈电流I_fb；

主控模块100包括主控单元101，主控单元101包括功率控制器103、转矩处理器104、比较器105、速度控制器106和电流控制器107；功率控制器103用于针对反馈速度V_fb和预先设定的功率设置值Pow_ref，进行功率限制计算得到电流限制值I_limit和系数k；主控模块100中部件的工作过程与实施例1中的功能一致，故不再详述。

上述实施例中，电机转子传感器301采用速度传感器。

本发明能够实现包括转把或踏板指令处理功能、前进/倒车/空挡档位功能、电子刹车功能、定速巡航功能、弱磁升速功能、驻车防盗功能、防倒溜功能和消除间隙功能。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动车控制器，其特征在于：它包括主控模块(100)、功率模块(200)和接口模块(300)，且所述功率模块(200)包括电机，所述接口模块(300)包括电机转子传感器(301)；

所述接口模块(300)中的所述电机转子传感器(301)用于检测电机转子的反馈角位置θ_fb，并将该反馈角位置θ_fb信息传送给所述主控模块(100)；所述功率模块(200)用于向所述主控模块(100)提供电机反馈电流I_fb，并根据所述主控模块(100)输出的控制信号控制所述电机运转；

所述主控模块(100)包括主控单元(101)，所述主控单元(101)包括微分器(102)、功率控制器(103)、转矩处理器(104)、比较器(105)、速度控制器(106)和电流控制器(107)，且所述微分器(102)接收所述电机转子传感器(301)传送的反馈角位置θ_fb信息，所述电流控制器(107)接收所述功率模块(200)传送的电机反馈电流I_fb；

所述微分器(102)用于针对所述电机转子传感器(301)提供的反馈角位置θ_fb信息进行微分得到反馈速度V_fb，并将反馈速度V_fb分别传送给所述功率控制器(103)和所述速度控制器(106)；所述功率控制器(103)用于针对反馈速度V_fb和预先设定的功率设置值Pow_ref进行功率限制计算得到电流限制值I_limit和系数k，并将系数k传送给所述转矩处理器(104)和将电流限制值I_limit传送给所述比较器(105)；所述转矩处理器(104)根据预先设定的转矩指令T_ref结合系数k经过计算得到电流目标值I_ref，并将电流目标值I_ref传送给所述比较器(105)；所述比较器(105)用于比较电流目标值I_ref和电流限制值I_limit，若I_ref>I_limit，则电流环输入目标值I`_ref＝I_limit；否则I`_ref＝I_ref，比较后输出电流环输入目标值I`_ref，并将电流环输入目标值I`_ref传送给所述电流控制器(107)；所述速度控制器(106)用于计算预先设定的速度目标值V_ref和反馈速度V_fb的速度差值ΔV，通过速度差值ΔV计算输出电流值I，实现速度闭环控制，并将电流值I传送给所述电流控制器(107)；所述电流控制器(107)采用电流环输入目标值I`_ref、电流值I和电机反馈电流I_fb计算电流差值ΔI，通过电流差值ΔI计算输出驱动电压U，实现电流闭环控制；并将驱动电压U转换成电机驱动信号传送给所述功率模块(200)，所述功率模块(200)根据驱动信号生成电流控制电机运转。

2.如权利要求1所述的一种电动车控制器，其特征在于：所述电机转子传感器(301)采用角位移传感器。

3.如权利要求1或2所述的一种电动车控制器，其特征在于：所述接口模块(300)还包括传感器接口(302)、功能接口(303)和通讯接口(304)；

所述传感器接口(302)用于与所述电机转子传感器(301)连接，并接收所述电机转子传感器(301)信号，并将接收的所述电机转子传感器(301)信号传送给所述主控模块(100)；

所述功能接口(303)用于与电动车各个功能部件连接，一方面接收电动车部件各种功能信号，并将接收的电动车部件各种功能信号传送给所述主控模块(100)，另一方面接收所述主控模块(100)提供的功能控制信号，输出给相应的功能部件；

所述通讯接口(304)用于与PC上位机连接，一方面接收所述PC上位机数据信号传送给所述主控模块(100)，另一方面接收所述主控模块(100)提供的数据信号输出给所述PC上位机。

4.如权利要求1或2所述的一种电动车控制器，其特征在于：所述控制器还包括电源模块(500)，所述电源模块(500)分别连接所述主控模块(100)和所述功率模块(200)，且为二者供电；所述电源模块(500)包括母线电源(501)，所述母线电源(501)实时将母线电压信号BUS_VOR和母线电流信号BUS_CUR传送给所述主控模块(100)；所述主控模块(100)内预先设置母线电压范围值和母线电流最大值；当母线电压信号BUS_VOR不在母线电压范围值内，则停止或降低输出所述控制器的运行功率，实现对母线欠压或者过压保护；当母线电流信号BUS_CUR超过母线电流最大值时，对电机进行功率限制控制。

5.如权利要求1所述的一种电动车控制器的控制方法，它包括以下步骤：

1)所述功率模块(200)将电机反馈电流I_fb反馈给主控模块(100)中的所述电流控制器(107)，同时所述电机转子传感器(301)检测电机转子输出的反馈角位置θ_fb，并将反馈角位置θ_fb传送给所述微分器(102)；

2)所述微分器(102)用于针对所述电机转子传感器(301)提供的反馈角位置θ_fb信息进行微分得到反馈速度V_fb，并将反馈速度V_fb分别传送给所述功率控制器(103)和所述速度控制器(106)；

3)所述功率控制器(103)用于针对反馈速度V_fb和预先设定的功率设置值Pow_ref进行功率限制计算得到电流限制值I_limit和系数k，并将系数k传送给所述转矩处理器(104)和将电流限制值I_limit传送给所述比较器(105)；

4)所述转矩处理器(104)根据预先设定的转矩指令T_ref结合系数k经过计算得到电流目标值I_ref，并将电流目标值I_ref传送给所述比较器(105)；

5)所述比较器(105)用于比较电流目标值I_ref和电流限制值I_limit，若I_ref>I_limit，则电流环输入目标值I`_ref＝I_limit；否则I`_ref＝I_ref，比较后输出电流环输入目标值I`_ref，并将电流环输入目标值I`_ref传送给所述电流控制器(107)；

6)所述速度控制器(106)用于计算预先设定的速度目标值V_ref和反馈速度V_fb的速度差值ΔV，通过速度差值ΔV计算输出电流值I，实现速度闭环控制，并将电流值I传送给所述电流控制器(107)；

7)所述电流控制器(107)采用电流环输入目标值I`_ref、电流值I和电机反馈电流I_fb计算电流差值ΔI，通过电流差值ΔI计算输出驱动电压U，实现电流闭环控制；并将驱动电压U转换成电机驱动信号传送给所述功率模块(200)，所述功率模块(200)根据驱动信号生成电流控制电机运转。

6.如权利要求5所述的一种电动车控制器的控制方法，其特征在于：所述电机转子传感器(301)采用角位移传感器。

7.一种电动车控制器，其特征在于：它包括主控模块(100)、功率模块(200)和接口模块(300)，且所述功率模块(200)包括电机，所述接口模块(300)包括电机转子传感器(301)；

所述接口模块(300)中的所述电机转子传感器(301)用于检测电机转子的反馈速度V_fb，并将该反馈速度V_fb信息传送给所述主控模块(100)；所述功率模块(200)用于向所述主控模块(100)提供电机反馈电流I_fb，并根据所述主控模块(100)输出的控制信号控制所述电机运转；

所述主控模块(100)包括主控单元(101)，所述主控单元(101)包括功率控制器(103)、转矩处理器(104)、比较器(105)、速度控制器(106)和电流控制器(107)，且所述功率控制器(103)和所述速度控制器(106)分别接收所述电机转子传感器(301)传送的反馈速度V_fb，所述电流控制器(107)接收所述功率模块(200)传送的电机反馈电流I_fb；

所述功率控制器(103)用于针对反馈速度V_fb和预先设定的功率设置值Pow_ref进行功率限制计算得到电流限制值I_limit和系数k，并将系数k传送给所述转矩处理器(104)和将电流限制值I_limit传送给所述比较器(105)；所述转矩处理器(104)根据预先设定的转矩指令T_ref结合系数k经过计算得到电流目标值I_ref，并将电流目标值I_ref传送给所述比较器(105)；所述比较器(105)用于比较电流目标值I_ref和电流限制值I_limit，若I_ref>I_limit，则电流环输入目标值I`_ref＝I_limit；否则I`_ref＝I_ref，比较后输出电流环输入目标值I`_ref，并将电流环输入目标值I`_ref传送给所述电流控制器(107)；所述速度控制器(106)用于计算预先设定的速度目标值V_ref和反馈速度V_fb的速度差值ΔV，通过速度差值ΔV计算输出电流值I，实现速度闭环控制，并将电流值I传送给所述电流控制器(107)；所述电流控制器(107)采用电流环输入目标值I`_ref、电流值I和电机反馈电流I_fb计算电流差值ΔI，通过电流差值ΔI计算输出驱动电压U，实现电流闭环控制；并将驱动电压U转换成电机驱动信号传送给所述功率模块(200)，所述功率模块(200)根据驱动信号生成电流控制电机运转。

8.如权利要求7的所述一种电动车控制器，其特征在于：所述电机转子传感器(301)采用速度传感器。

9.如权利要求7所述的一种电动车控制器的控制方法，它包括以下步骤：

1)所述功率模块(200)将电机反馈电流I_fb反馈给主控模块(100)的所述电流控制器(107)，同时所述电机转子传感器(301)检测电机转子输出的反馈速度V_fb，并将反馈速度V_fb分别传送给所述功率控制器(103)和所述速度控制器(106)；

2)所述功率控制器(103)用于针对反馈速度V_fb和预先设定的功率设置值Pow_ref进行功率限制计算得到电流限制值I_limit和系数k，并将系数k传送给所述转矩处理器(104)和将电流限制值I_limit传送给所述比较器(105)；

3)所述转矩处理器(104)根据预先设定的转矩指令T_ref结合系数k经过计算得到电流目标值I_ref，并将电流目标值I_ref传送给所述比较器(105)；

4)所述比较器(105)用于比较电流目标值I_ref和电流限制值I_limit，若I_ref>I_limit，则电流环输入目标值I`_ref＝I_limit；否则I`_ref＝I_ref，比较后输出电流环输入目标值I`_ref，并将电流环输入目标值I`_ref传送给所述电流控制器(107)；

5)所述速度控制器(106)用于计算预先设定的速度目标值V_ref和反馈速度V_fb的速度差值ΔV，通过速度差值ΔV计算输出电流值I，实现速度闭环控制，并将电流值I传送给所述电流控制器(107)；

6)所述电流控制器(107)采用电流环输入目标值I`_ref、电流值I和电机反馈电流I_fb计算电流差值ΔI，通过电流差值ΔI计算输出驱动电压U，实现电流闭环控制；并将驱动电压U转换成电机驱动信号传送给所述功率模块(200)，所述功率模块(200)根据驱动信号生成电流控制电机运转。

10.如权利要求9所述的一种电动车控制器的控制方法，其特征在于：所述电机转子传感器(301)采用速度传感器。