CN107508523B - 车辆的电机启动控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种车辆的电机启动控制方法及系统，该方法包括以下步骤：检测车辆是否存在欠压故障；如果车辆存在欠压故障，则在预设时间后，判断车辆的电池电压是否正常；如果电池电压正常，则获取电机的当前转速和对应于当前车速的电机的目标转速，并采用转速闭环控制模式控制电机的当前转速；判断电机的当前转速是否达到目标转速；如果电机的转速达到目标转速，则根据整车发送的扭矩指令控制电机的输出扭矩。本发明的方法能够避免在欠压保护过程中电机零速重启所导致的车辆急刹车现象，提高了系统的平稳性和车辆行驶的舒适度。

Description

车辆的电机启动控制方法及系统
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆的电机启动控制方法及系统。
背景技术
在行驶的车辆中，存在电池电压短暂陡降引起母线欠压现象，在欠压的条件下，电机工作电流就会增大很多，电机温度也就会升高很多，有可能造成电机烧毁。为了保护电机，车辆一般采取电机欠压保护处理机制。即在车辆行驶过程中，如果电池短暂掉电，使母线电压降到电机欠压保护点，电机控制器检测到该欠压后关断输出，上报故障，电压正常后重启，整车控制器继续给予扭矩指令，电机控制器关断后需继续响应该指令，控制电机以零速启动。
例如，当行驶车辆遇到电池掉电情况，此时母线出现短暂的欠压，电机控制器关断IGBT输出，上报故障，电压恢复后，电机控制器正常接收整车控制器发送的扭矩指令，控制电机零转速启动，而实际车速比较快，出现电机实际转速与电机控制器输出频率有速差引起负扭矩产生，电机实际输出扭矩是负值，电机发电处于制动状态，因此车辆会有刹车的感觉，降低了乘客的乘车舒适度。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种车辆的电机启动控制方法，该方法能够避免在欠压保护过程中电机零速重启所导致的车辆急刹车现象，提高了系统的平稳性和车辆行驶的舒适度。
本发明的另一个目的在于提出一种车辆的电机启动控制系统。
为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例公开了一种车辆的电机启动控制方法，包括以下步骤：检测车辆是否存在欠压故障；如果所述车辆存在欠压故障，则在预设时间后，判断车辆的电池电压是否正常；如果所述电池电压正常，则获取电机的当前转速和对应于当前车速的电机的目标转速，并采用转速闭环控制模式控制电机的当前转速；判断所述电机的当前转速是否达到所述目标转速；以及如果所述电机的转速达到所述目标转速，则根据整车发送的扭矩指令控制所述电机的输出扭矩。
根据本发明实施例的车辆的电机启动控制方法，在检测到欠压故障后，电机控制器关断输出，记录并上报故障，电池电压恢复正常后电机重启，重启时不从零速开始，检测电机的当前转速，并采用转速闭环控制模式调节电机的当前转速至目标转速后，根据整车发送的扭矩指令控制电机的输出扭矩，从而实现电机转速的平滑过渡，避免在欠压保护过程中电机零速重启所导致的车辆急刹车现象，提高了系统的平稳性和车辆行驶的舒适度消除行驶中刹车感。
另外，根据本发明上述实施例的车辆的电机启动控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，在检测到所述车辆存在欠压故障之后，还包括：判断电机的转速是否低于预设转速；如果所述电机的转速低于所述预设转速，则控制电机禁止输出扭矩。
在一些示例中，还包括：如果所述电机的转速大于或等于所述预设转速，则控制电机进入电机三相短路保护模式。
在一些示例中，所述采用转速闭环控制模式控制电机的当前转速，包括：对所述电机的当前转速进行PI控制得到对应的输出扭矩；根据所述输出扭矩通过查找扭矩与参考电流对照表分别得到d轴和q轴对应的参考电流；分别对所述d轴对应的参考电流和q轴对应的参考电流进行PI控制，以得到PWM脉宽调制波；根据所述PWM脉宽调制波控制电机的端电压，以调节电机的当前转速。
在一些示例中，还包括：监测电机的运行温度；如果所述电机的运行温度高于预设温度，则控制电机降功率运行或禁止运行。
为了实现上述目的，本发明第二方面的实施例公开了一种车辆的电机启动控制系统，包括：检测模块，所述检测模块用于检测车辆是否存在欠压故障；判断模块，所述判断模块用于在所述车辆存在欠压故障时，在预设时间后，判断所述车辆的电池电压是否正常；转速控制模块，所述转速控制模块用于在所述电池电压正常时，获取电机的当前转速和对应于当前车速的电机的目标转速，并采用转速闭环控制模式控制电机的转速；扭矩控制模块，所述扭矩控制模块用于在所述电机的当前转速达到所述目标转速时，根据整车发送的扭矩指令控制所述电机的输出扭矩。
根据本发明实施例的车辆的电机启动控制系统，在检测到欠压故障后，电机控制器关断输出，记录并上报故障，电池电压恢复正常后电机重启，重启时不从零速开始，检测电机的当前转速，并采用转速闭环控制模式调节电机的当前转速至目标转速后，根据整车发送的扭矩指令控制电机的输出扭矩，从而实现电机转速的平滑过渡，避免在欠压保护过程中电机零速重启所导致的车辆急刹车现象，提高了系统的平稳性和车辆行驶的舒适度消除行驶中刹车感。
另外，根据本发明上述实施例的车辆的电机启动控制系统还可以具有如下附加的技术特征：
在一些示例中，其中，测到所述车辆存在欠压故障之后，所述判断模块还用于判断电机的转速是否低于预设转速，所述扭矩控制模块还用于在所述电机的转速低于所述预设转速时，控制电机禁止输出扭矩。
在一些示例中，所述扭矩控制模块还用于在所述电机的转速大于或等于所述预设转速时，控制电机进入电机三相短路保护模式。
在一些示例中，所述转速控制模块用于对所述电机的当前转速进行PI控制得到对应的输出扭矩，并根据所述输出扭矩通过查找扭矩与参考电流对照表分别得到d轴和q轴对应的参考电流，并分别对所述d轴对应的参考电流和q轴对应的参考电流进行PI控制，以得到PWM脉宽调制波，并根据所述PWM脉宽调制波控制电机的端电压，以调节电机的当前转速。
在一些示例中，还包括：监测模块，所述监测模块用于监测电机的运行温度，所述扭矩控制模块还用于在所述电机的运行温度高于预设温度时，控制电机降功率运行或禁止运行。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的车辆的电机启动控制方法的流程图；
图2是根据本发明另一个实施例的车辆的电机启动控制方法的整体流程图；以及
图3是根据本发明实施例的车辆的电机启动控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图描述根据本发明实施例的车辆的电机启动控制方法及系统。
图1是根据本发明一个实施例的车辆的电机启动控制方法的流程图。图2是根据本发明另一个实施例的车辆的电机启动控制方法的整体流程图。如图1所示，并结合图2，该方法包括以下步骤：
步骤S1：检测车辆是否存在欠压故障。在具体示例中，例如通过是否检测到欠压故障flag标识符来确定车辆是否存在欠压故障。
步骤S2：如果车辆存在欠压故障，则在预设时间后，判断车辆的电池电压是否正常。
其中，预设时间T例如为预先标定的值，也即电池短暂掉电时间。也即当检测到欠压故障时，在预设时间T后，检测车辆的电池电压是否恢复正常，即欠压故障是否消失。
在本发明的一个实施例中，结合图2所示，在检测到车辆存在欠压故障后，还包括：判断电机的转速是否低于预设转速m，如果电机的转速低于预设转速m，则控制电机禁止输出扭矩。进一步地，如果电机的转速大于或等于预设转速m，则控制电机进入电机三相短路保护模式。其中，预设转速例如为预先标定的值，当电机的转速低于预设转速，则表明此时车速较低，直接关闭电机，停止输出扭矩；当电机的转速大于或等于预设转速，则表明此时车速较高，不能直接关闭电机，否则很可能会烧坏电机，因此，此时采用电机三相短路保护方法来控制电机，即电机进入电机三相短路保护模式。需要说明的是，电机三相短路保护方法为常用的电机保护技术，此处不再赘述。
步骤S3：如果电池电压正常，则获取电机的当前转速和对应于当前车速的电机的目标转速，并采用转速闭环控制模式控制电机的当前转速。
即在预设时间T后，再次检测欠压故障flag标志位，如果未检测到欠压故障，即欠压故障消失，电池电压恢复正常，则采用转速闭环控制模式来实现转速跟踪控制，也即转速PI控制。在本发明的一个实施例中，采用转速闭环控制模式控制电机的当前转速(即转速PI控制)，具体包括：对电机的当前转速进行PI控制得到对应的输出扭矩，例如记作Tqref；根据输出扭矩Tqref通过查找扭矩与参考电流对照表分别得到d轴和q轴对应的参考电流Idref和Iqref；再分别对d轴对应的参考电流和q轴对应的参考电流进行PI控制，以得到PWM脉宽调制波；根据PWM脉宽调制波控制电机的端电压，以调节电机的当前转速。其中，在该转速PI控制过程中，PI控制器的比例Kp和积分系数Ki可根据实际需求预先标定。
步骤S4：判断电机的当前转速是否达到目标转速。
步骤S5：如果电机的转速达到目标转速，则根据整车发送的扭矩指令控制电机的输出扭矩。也即，在上述的转速闭环控制模式的作用下电机的当前转速就会接近目标转速，当电机达到目标转速后，切换到电机转矩环控制，根据整车发送的扭矩指令控制电机正常输出转矩，实现电机带速启动，进而实现电机关断与重启时转速平滑过渡，消除行驶中的刹车感。
另一方面，在上述步骤S2中，如果在预设时间后，检测到电池电压还是没有恢复，也即依然存在欠压故障，则电机控制器继续关断电机，禁止扭矩输出。
进一步地，在本发明的一个实施例中，例如，该方法还包括：监测电机的运行温度；如果电机的运行温度高于预设温度，则控制电机降功率运行或禁止运行。也即监测电机是否过温运行，如果电机过温运行，则降低电机运行功率或者禁止电机运行，防止由于温度过高而损坏电机。
综上，本发明上述实施例的车辆的电机启动控制方法的原理可概述为：增加欠压保护后启动转速跟踪功能，同时采取电机过温保护，检测到欠压故障以后，电机控制器关断输出，记录并上报故障，电压恢复正常后重启，重启时不从零速开始，电机控制器采用转速闭环控制，检测电机的当前转速，输出跟随当前转速，达到目标转速，切换到转矩闭环控制，按照接收到整车的转矩指令控制系统输出，从而实现平滑过渡，消除行驶中的刹车感。
根据本发明实施例的车辆的电机启动控制方法，在检测到欠压故障后，电机控制器关断输出，记录并上报故障，电池电压恢复正常后电机重启，重启时不从零速开始，检测电机的当前转速，并采用转速闭环控制模式调节电机的当前转速至目标转速后，根据整车发送的扭矩指令控制电机的输出扭矩，从而实现电机转速的平滑过渡，避免在欠压保护过程中电机零速重启所导致的车辆急刹车现象，提高了系统的平稳性和车辆行驶的舒适度消除行驶中刹车感。
本发明的进一步实施例还提供了一种车辆的电机启动控制系统。
图3是根据本发明一个实施例的车辆的电机启动控制系统的结构框图。如图3所示，根据本发明一个实施例的车辆的电机启动控制系统100，包括：检测模块110、判断模块120、转速控制模块130和扭矩控制模块140。
其中，检测模块110用于检测车辆是否存在欠压故障。在具体示例中，例如通过是否检测到欠压故障flag标识符来确定车辆是否存在欠压故障。
判断模块120用于在车辆存在欠压故障时，在预设时间后，判断车辆的电池电压是否正常。其中，预设时间T例如为预先标定的值，也即电池短暂掉电时间。也即当检测到欠压故障时，在预设时间T后，检测车辆的电池电压是否恢复正常，即欠压故障是否消失。
转速控制模块130用于在电池电压正常时，获取电机的当前转速和对应于当前车速的电机的目标转速，并采用转速闭环控制模式控制电机的转速。
即在预设时间T后，再次检测欠压故障flag标志位，如果未检测到欠压故障，即欠压故障消失，电池电压恢复正常，则采用转速闭环控制模式来实现转速跟踪控制，也即转速PI控制。在本发明的一个实施例中，转速控制模块130用于对电机的当前转速进行PI控制得到对应的输出扭矩，并根据该输出扭矩通过查找扭矩与参考电流对照表分别得到d轴和q轴对应的参考电流，并分别对d轴对应的参考电流和q轴对应的参考电流进行PI控制，以得到PWM脉宽调制波，并根据PWM脉宽调制波控制电机的端电压，以调节电机的当前转速。其中，在该转速PI控制过程中，PI控制器的比例Kp和积分系数Ki可根据实际需求预先标定。
另一方面，如果在预设时间后，检测到电池电压还是没有恢复，也即依然存在欠压故障，则继续关断电机，禁止扭矩输出。
扭矩控制模块140用于在电机的当前转速达到目标转速时，根据整车发送的扭矩指令控制电机的输出扭矩。也即，在上述的转速闭环控制模式的作用下电机的当前转速就会接近目标转速，当电机达到目标转速后，切换到电机转矩环控制，根据整车发送的扭矩指令控制电机正常输出转矩，实现电机带速启动，进而实现电机关断与重启时转速平滑过渡，消除行驶中的刹车感。
在本发明的一个实施例中，在检测到车辆存在欠压故障后，判断模块120还用于判断电机的转速是否低于预设转速，扭矩控制模块140还用于在电机的转速低于预设转速时，控制电机禁止输出扭矩。进一步地，扭矩控制模块140还用于在电机的转速大于或等于预设转速时，控制电机进入电机三相短路保护模式。其中，预设转速例如为预先标定的值，当电机的转速低于预设转速，则表明此时车速较低，直接关闭电机，停止输出扭矩；当电机的转速大于或等于预设转速，则表明此时车速较高，不能直接关闭电机，否则很可能会烧坏电机，因此，此时采用电机三相短路保护方法来控制电机，即电机进入电机三相短路保护模式。需要说明的是，电机三相短路保护方法为常用的电机保护技术，此处不再赘述。
进一步地，在本发明的一个实施例中，该车辆的电机启动控制系统100还包括监测模块150(图中未示出)。监测模块150用于监测电机的运行温度。基于此，扭矩控制模块140还用于在电机的运行温度高于预设温度时，控制电机降功率运行或禁止运行。也即监测电机是否过温运行，如果电机过温运行，则降低电机运行功率或者禁止电机运行，防止由于温度过高而损坏电机。
综上，本发明上述实施例的车辆的电机启动控制系统的原理可概述为：增加欠压保护后启动转速跟踪功能，同时采取电机过温保护，检测到欠压故障以后，电机控制器关断输出，记录并上报故障，电压恢复正常后重启，重启时不从零速开始，电机控制器采用转速闭环控制，检测电机的当前转速，输出跟随当前转速，达到目标转速，切换到转矩闭环控制，按照接收到整车的转矩指令控制系统输出，从而实现平滑过渡，消除行驶中的刹车感。
根据本发明实施例的车辆的电机启动控制系统，在检测到欠压故障后，电机控制器关断输出，记录并上报故障，电池电压恢复正常后电机重启，重启时不从零速开始，检测电机的当前转速，并采用转速闭环控制模式调节电机的当前转速至目标转速后，根据整车发送的扭矩指令控制电机的输出扭矩，从而实现电机转速的平滑过渡，避免在欠压保护过程中电机零速重启所导致的车辆急刹车现象，提高了系统的平稳性和车辆行驶的舒适度消除行驶中刹车感。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种车辆的电机启动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测车辆是否存在欠压故障；
如果所述车辆存在欠压故障，则在预设时间后，判断车辆的电池电压是否正常；
如果所述电池电压正常，则获取电机的当前转速和对应于当前车速的电机的目标转速，并采用转速闭环控制模式控制电机的当前转速；
判断所述电机的当前转速是否达到所述目标转速；以及
如果所述电机的转速达到所述目标转速，则根据整车发送的扭矩指令控制所述电机的输出扭矩。
2.根据权利要求1所述的车辆的电机启动控制方法，其特征在于，在检测到所述车辆存在欠压故障之后，还包括：
判断电机的转速是否低于预设转速；
如果所述电机的转速低于所述预设转速，则控制电机禁止输出扭矩。
3.根据权利要求2所述的车辆的电机启动控制方法，其特征在于，还包括：
如果所述电机的转速大于或等于所述预设转速，则控制电机进入电机三相短路保护模式。
4.根据权利要求1所述的车辆的电机启动控制方法，其特征在于，所述采用转速闭环控制模式控制电机的当前转速，包括：
对所述电机的当前转速进行PI控制得到对应的输出扭矩；
根据所述输出扭矩通过查找扭矩与参考电流对照表分别得到d轴对应的参考电流和q轴对应的参考电流；
分别对所述d轴对应的参考电流和q轴对应的参考电流进行PI控制，以得到PWM波；
根据所述PWM波控制电机的端电压，以调节电机的当前转速。
5.根据权利要求1所述的车辆的电机启动控制方法，其特征在于，还包括：
监测电机的运行温度；
如果所述电机的运行温度高于预设温度，则控制电机降功率运行或禁止运行。
6.一种车辆的电机启动控制系统，其特征在于，包括：
检测模块，所述检测模块用于检测车辆是否存在欠压故障；
判断模块，所述判断模块用于在所述车辆存在欠压故障时，在预设时间后，判断所述车辆的电池电压是否正常；
转速控制模块，所述转速控制模块用于在所述电池电压正常时，获取电机的当前转速和对应于当前车速的电机的目标转速，并采用转速闭环控制模式控制电机的转速；以及
扭矩控制模块，所述扭矩控制模块用于在所述电机的当前转速达到所述目标转速时，根据整车发送的扭矩指令控制所述电机的输出扭矩。
7.根据权利要求6所述的车辆的电机启动控制系统，其特征在于，其中，测到所述车辆存在欠压故障之后，所述判断模块还用于判断电机的转速是否低于预设转速，所述扭矩控制模块还用于在所述电机的转速低于所述预设转速时，控制电机禁止输出扭矩。
8.根据权利要求7所述的车辆的电机启动控制系统，其特征在于，所述扭矩控制模块还用于在所述电机的转速大于或等于所述预设转速时，控制电机进入电机三相短路保护模式。
9.根据权利要求6所述的车辆的电机启动控制系统，其特征在于，所述转速控制模块用于对所述电机的当前转速进行PI控制得到对应的输出扭矩，并根据所述输出扭矩通过查找扭矩与参考电流对照表分别得到d轴对应的参考电流和q轴对应的参考电流，并分别对所述d轴对应的参考电流和q轴对应的参考电流进行PI控制，以得到PWM波，并根据所述PWM波控制电机的端电压，以调节电机的当前转速。
10.根据权利要求6所述的车辆的电机启动控制系统，其特征在于，还包括：
监测模块，所述监测模块用于监测电机的运行温度，所述扭矩控制模块还用于在所述电机的运行温度高于预设温度时，控制电机降功率运行或禁止运行。
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