CN107914541B

CN107914541B - 用于电动车辆的马达的集成控制方法和系统

Info

Publication number: CN107914541B
Application number: CN201710069648.8A
Authority: CN
Inventors: 权抆淳
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2017-02-08
Publication date: 2022-06-24
Anticipated expiration: 2037-02-08
Also published as: DE102017203824B4; US10343689B2; DE102017203824A1; KR101905981B1; KR20180039195A; CN107914541A; US20180099672A1

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的马达的集成控制方法，其包括：当车辆起动和通风系统开启时，通过控制器检测驱动马达的输出扭矩值和通风系统压缩机马达的输出扭矩值；当驱动马达的输出扭矩值和通风系统压缩机马达的输出扭矩值分别与预定的驱动马达扭矩参考值和压缩机马达扭矩参考值进行比较时，确定驱动马达和压缩机马达中是否发生错误；并且根据通过控制器所确定的驱动马达和压缩机马达中是否发生错误的结果来调整驱动马达或压缩机马达的输出扭矩值。

Description

用于电动车辆的马达的集成控制方法和系统

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的马达的集成控制方法和集成控制系统，其能够通过多个马达的集成控制来补偿控制每个异常的马达。

背景技术

近来，为了实现环保技术并解决诸如能源枯竭的问题，电动车辆正作为社会问题而出现。电动车辆通过使用接收来自电池的电力以输出动力的马达来驱动，因此不排放二氧化碳并降低噪声。此外，在电动车辆中使用的马达的能量效率高于发动机的能量效率。

因此，由于用于实现这种电动车辆的关键技术是电池和马达的技术，近来，已经积极地进行关于电池的重量减轻、小型化和短充电时间的研究。特别地，电池应当在最佳温度环境中使用以保持最佳性能和长寿命，应用于电动车辆的电池由于在驱动电动车辆期间产生的热量和外部温度变化而难以在最佳温度环境中使用。

因此，为了解决这些热问题，冷却系统已经应用于逆变器LDC(低压DC转换器)、OBC(车载充电器)、马达、电池等。其中，电池通过其自身的冷却系统运行，但其它马达，逆变器LDC和OBC则通过单独的冷却系统进行冷却。

冷却系统基本上配置为使得通过由控制器的控制而操作的马达的驱动来冷却动力和电子部件。更详细地，诸如马达和逆变器等的动力和电子部件在车辆起动时运行，并且来自水泵的冷却剂沿着单个冷却线循环以冷却诸如马达、逆变器等冷却目标部件，同时电动水泵根据条件来驱动。

因此，由于电动车辆的冷却系统完全由一条冷却线组成，需要一种考虑到水泵，驱动马达或使冷却线的冷却液循环的压缩机马达的集成马达控制系统。

上述内容仅旨在帮助理解本发明的背景，并且不旨在表示本发明处于本领域技术人员已知的相关技术的范围内。

发明内容

本发明的实施例涉及一种用于车辆的马达的集成控制方法和集成控制系统，其能够通过多个马达的集成控制来补偿控制每个异常的马达。本发明的实施例致力于提供一种用于车辆的马达的控制方法和控制系统，其优点在于，当在一个马达中发生错误时通过集成控制应用到车辆的马达来执行马达的补偿控制。

根据本发明的用于车辆的马达的控制方法可以包括当车辆起动和通风系统开启时通过控制器检测驱动马达的输出扭矩值和通风系统压缩机马达的输出扭矩值。通过将驱动马达的输出扭矩值与通风系统压缩机马达的输出扭矩值分别与预定的驱动马达扭矩参考值和压缩机马达扭矩参考值进行比较。由控制器来确定驱动马达和压缩机马达是否发生错误。控制器根据所确定的驱动马达和压缩机马达中是否发生错误的结果来调整驱动马达或压缩机马达的输出扭矩值。

在确定驱动马达中是否发生错误中，在等于或大于预定的第一参考时间的时间期间，如果驱动马达的输出扭矩值等于或小于驱动马达扭矩参考值，则控制器可以确定在驱动马达中发生错误。

在调整输出扭矩值中，如果根据所确定的是否发生错误的结果确定出驱动马达中发生错误，则控制器可以按照预定的第一比率来减小压缩机马达的输出扭矩值。

在确定压缩机马达中是否发生错误中，在等于或大于预定的第二参考时间的时间期间，如果压缩机马达的输出扭矩值等于或小于压缩机马达扭矩参考值，则控制器可以确定在压缩机马达中发生错误。

在调整输出扭矩值中，如果根据所确定的是否发生错误的结果确定出压缩机马达中发生了错误，则控制器可以按照预定的第二比率来减小驱动马达的输出扭矩值

在确定驱动马达中是否发生错误中，在等于或大于预定的第三参考时间的时间期间，如果驱动马达的输出扭矩值等于或大于驱动马达扭矩参考值，则控制器可以确定驱动马达中发生错误。

在调整输出扭矩值时，控制器可以通过执行驱动马达的再生制动来减小驱动马达的输出扭矩值。

控制方法可以进一步包括：当车辆起动开启时，确定在向驱动马达提供冷却剂的水泵马达和控制器之间是否发生通信错误，并且如果确定发生通信错误，则水泵马达基于其周围温度来调整自身的输出扭矩值。

在调整水泵马达的输出扭矩值中，水泵马达可以检测其周围温度，并且然后当温度小于预定的第一温度时，水泵马达可以关闭；当温度小于预定的第二温度并且等于或大于第一温度时，可以维持水泵马达的输出扭矩值，并且当温度等于或大于第二温度时，水泵马达的输出扭矩值可以增加到最大值。

根据本发明的用于车辆的马达的集成控制系统可以包括驱动马达，其驱动车辆；压缩机马达，其驱动车辆通风系统；以及控制器，其在车辆起动和通风系统开启时，检测驱动马达的输出扭矩值和通风系统压缩机马达的输出扭矩值，并通过将驱动马达的输出扭矩值和通风系统压缩机马达的输出扭矩值分别与预定的驱动马达扭矩参考值和压缩机马达扭矩参考值进行比较来确定驱动马达和压缩机马达中是否发生错误，并且根据所确定的是否发生错误的结果来调整驱动马达或压缩机马达的输出扭矩值。

如果根据确定是否发生错误的结果确定出驱动马达中发生错误，则控制器可以按照预定的第一比率来减小压缩机马达的输出扭矩值。

如果根据确定是否发生错误的结果确定出压缩机马达中发生错误，则控制器可以按照预定的第二比率来驱动马达的输出扭矩值。

用于车辆的马达的集成控制系统可以进一步包括使用于车辆的冷却剂循环的水泵马达，并且当车辆起动开启时，控制器可以确定是否发生与水泵马达的通信错误，然后如果确定发生通信错误，则调整水泵马达的输出扭矩值。

向驱动马达提供冷却剂的水泵马达可以检测其周围温度，使得当温度小于预定的第一温度时，水泵马达关闭；当温度小于预定的第二温度并且等于或大于所述第一温度的时，维持水泵马达的输出扭矩值；并且当温度等于或大于第二温度时，水泵马达的输出扭矩值增加到最大值。

根据本发明，与传统的车辆不同，可以提高用于车辆的马达的集成控制系统的可靠性，并且根据各个马达的状态，可以通过集成控制驱动马达和压缩机马达，并且同时，通过基于水泵马达的温度信号确定控制器和水泵马达之间是否发生通信错误来执行对另一个马达的补偿控制。

附图说明

从下面结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征和优点，在附图中：

图1是根据本发明的第一示例性实施例的用于车辆的马达的集成控制方法的流程图。

图2是根据本发明的第二示例性实施例的用于车辆的马达的集成控制方法的流程图。

图3是根据本发明的第三示例性实施例的用于车辆的马达的集成控制方法的流程图。

图4是根据本发明的示例性实施例的用于车辆的马达的集成控制系统的示意图。

具体实施方式

在下文中将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。

如图4所示，应用根据本发明的用于车辆的马达的集成控制方法的马达基本上包括驱动车辆的驱动马达10和驱动车辆的通风系统的压缩机马达20。此外，安装有可以同时控制驱动马达10和压缩机马达20的控制器30，并且其与常规技术的不同之处在于两个马达可以由一个控制器30来控制。(在常规中，MCU(马达控制单元)执行对操作和冷却驱动马达10的控制，并且FATC(全自动温度控制器)执行对操作和冷却通风系统压缩机马达20的控制，使得控制驱动马达10和压缩机马达20的控制器30彼此不同。)

即使控制类型复杂，但通过一个控制器30控制多个装置的集成控制具有各种优点，由此其应用受到了关注，并且特别地，最好的优点是即使当多个装置中的一个出现问题，可以通过执行另一装置的补偿控制来解决该问题。在本发明中提供了一种方法，其在驱动马达10或压缩机马达20发生错误时，通过执行无错误的马达的补偿控制来解决具有错误的装置的问题，并且具体地，图1对应于在驱动马达10发生错误的情况下所执行的控制方法，并且图2对应于在压缩机马达20发生错误的情况下所执行的控制方法。

首先，如图1所示，根据在驱动马达10发生错误的情况下所执行的马达集成控制方法，在确定驱动马达10是否发生错误之前，执行确定车辆起动和通风系统是否开启的步骤S10。在根据本发明的马达集成控制系统中，控制目标是驱动马达10和压缩机马达20，因此，驱动马达10和压缩机马达20必须被驱动以便控制它们。因此，在步骤S10，通过确定车辆起动是否开启来确定驱动马达10是否被驱动，并且通过确定通风系统是否开启来确定压缩机马达20是否被驱动。

如果根据所确定的结果来全部开启车辆的起动和通风系统，则可以通过使用驱动马达10和压缩机马达20来执行集成控制，因此，如图1所示，执行确定错误是否发生在驱动马达10中的步骤S20。在步骤S20，可以通过将驱动马达10的输出扭矩值与预定的驱动马达扭矩参考值进行比较来确定驱动马达10中是否发生错误，并且具体地，如果在等于或大于预定的第一参考时间的时间期间，驱动马达10的输出扭矩值等于或小于驱动马达扭矩参考值，则确定驱动马达10中发生错误。在这点上，根据驱动马达10的种类和设计者的需求，可以将第一参考时间和扭矩参考值预定为各种值，例如，可以将第一参考时间预定为2分钟，并且可以将扭矩参考值预定为驱动马达10的扭矩指令值的70％。(这里，扭矩指令值表示为获得用户所需的动力的驱动马达10的扭矩值)。

根据确定参考，如果确定驱动马达10中发生错误，考虑到参考扭矩的含义，这对应于将驱动马达10的错误确定为输出扭矩值没有达到用户所需的需求扭矩的情况。在这种情况下，通过增加驱动马达10的输出来解决该问题，但是在驱动马达10的供给电力受到限制的情况下，驱动马达10的输出不再增加。因此，根据本发明，控制包括在通风系统中的压缩机马达20的输出扭矩值，以便在这种情况下使其按照用于补偿控制的预定的第一比率来减小。

因此，驱动马达10的输出扭矩值可以在有限供应的电力的范围内随着压缩机马达20中减小的输出扭矩值而增加。在此，第一比率也可以根据设计者的需求而不同地预定。但是，期望第一比率预定为约20％，因为如果第一比率过大，则通风系统可能不能平稳地操作。进一步地，根据车辆温度，压缩机马达20的要求扭矩值将不同，因此，可以考虑改变第一比率的方法。

也就是说，如图1所示，通过降低压缩机马达20的输出的步骤S30，可以直观地增加驱动马达10的输出扭矩值，并且因此可以解决驱动马达10中出现的问题。

此外，在确定驱动马达10是否发生错误的步骤中，当驱动马达10的输出扭矩值不小于要求扭矩值但大于要求扭矩值时，可能发生错误。也就是说，存在由马达的旋转而产生的动力大于用户所需的动力的情况。驱动马达10的问题也可以通过如上所述的将驱动马达10的输出扭矩值与扭矩参考值进行比较的步骤来确定，并且具体地，如果在等于或大于预定的第三参考时间的时间期间，驱动马达10的输出扭矩值等于或大于驱动马达扭矩参考值，控制器15确定驱动马达10中发生错误。在这点上，根据设计者的需求，可以将第三参考时间和扭矩参考值预定为各种值，例如，可以将第三参考时间预定为5分钟，并且可以将扭矩参考值预定为110％的驱动马达10的扭矩指令值。

只是，这种情况是驱动马达10产生过大的输出扭矩的情况，因此，控制器30通过执行驱动马达10的再生制动来减小驱动马达10的输出扭矩值，并且然后将减小的输出扭矩值用来使高压电池充电，使得可以实现车辆的燃料消耗的增强。

与上述情况不同，存在驱动马达10正常并且压缩机马达20异常的情况，并且如图2所示的马达集成控制方法对应于在这种情况下执行的控制方法。在这种情况下的控制方法中，首先执行确定车辆启动和通风系统是否开启的步骤S10以确定对驱动马达10和与驱动马达10中发生错误的情况相同的压缩机马达20进行集成控制的可能性。然后，确定压缩机马达20是否异常，并且类似于确定驱动马达10是否异常的步骤，执行通过将压缩机马达20的输出扭矩值和压缩机马达20的扭矩参考值进行比较来确定压缩机马达20是否异常的步骤S40。

具体地，如果在等于或大于预定的第二参考时间的时间期间，压缩机马达20的输出扭矩值等于或小于压缩机马达扭矩参考值，则控制器30确定压缩机马达20中发生错误。在这点上，根据马达的规格和设计者的需求，可以将压缩机马达20的第二参考时间和扭矩参考值也预定为各种值。

根据在步骤S40所确定的压缩机马达20是否异常的结果确定压缩机马达20正常，可以不需要附加的补偿控制。但是，如果在压缩机马达20中发生如上所述在驱动马达10中发生的错误的情况，则需要用于解决它的控制，并且通过确定压缩机马达20是否异常的步骤S40来确定存在错误的情况也对应于由于压缩机马达20的输出扭矩值小于用户所需的需求扭矩值而发生错误的情况，因此，如图2所示，控制器30通过减小驱动马达10的输出的步骤S50按照预定的第二比率来减小驱动马达的输出扭矩值。

因此，通过补偿控制，压缩机马达20的输出扭矩值直观地增加。在这点上，根据设计者的需求，第二比率也可以预定为各种值。但是，如上所述，考虑到当驱动马达10中发生误差时，期望将压缩机马达20的输出减小约20％，期望将与压缩机马达20相比进一步影响车辆的驱动马达10的输出减小大约仅10％。

以上，证实了通过使用图1和图2的马达集成控制方法，可以实现用于车辆的马达集成控制。但是，除了驱动马达10和压缩机马达20之外，还设置有用于车辆的各种马达，并且作为马达的代表性示例，水泵马达40使得用于冷却车辆电池的冷却剂循环。

在本发明中，还提供用于集成控制水泵马达40的系统，并且水泵马达40根据其周围温度确定是否驱动，并且根据驱动马达的输出条件10或压缩机马达20的输出条件，不执行水泵马达的补偿控制，因此，如图4所示，水泵马达40以与驱动马达10和压缩机马达20相同的方式由控制器30控制，但是如图1和图2所示，不应用两图中补偿控制的概念。

但是，参考图1至图3，在执行对驱动马达10和压缩机马达20补偿控制之前，通过适当地控制水泵马达40的输出，将水泵马达40的周围温度控制为马达控制的适当温度，因此，图1和图2中的补偿控制的效率和精度可以更加改善。

将具体描述图3所示的控制水泵马达40的方法。当车辆起动开启时，水泵马达40被驱动而与车辆的通风系统无关，因此，只执行确定车辆起动是否开启的步骤S15。然后，确定在水泵马达40和控制器30之间是否发生通信错误，因为如果发生通信错误，驱动马达10和压缩机马达20的补偿控制的精度和效率肯定会劣化而且水泵马达40不能根据车辆的周围温度适当地控制。

因此，如图3所示，在确定车辆起动开启的情况下，通过确定通信是否异常的步骤S60来确定控制器30和水泵马达40之间是否发生通信错误。在控制器30和水泵马达40之间执行的通信可以通过使用诸如CAN，LIN和PWM的各种通信类型来实现，并且控制器30可以向水泵马达40传送测试信号并通过分析相对于测试信号的反馈信号而确定在控制器30和水泵马达40之间是否发生通信错误。

根据确定的结果，如果确定与水泵马达40的通信正常，则仅执行图1和图2所示的马达集成控制，但是如果确定与水泵马达40的通信异常，则如何控制水泵马达40可能成为问题。因为发生错误而停止水泵马达40可能使温度迅速升高，使得集成马达控制的可靠性劣化。因此，在本发明中，提供了一种方法，即使控制器30和水泵马达40之间发生通信错误，该方法也可以适当地调整水泵马达40的输出扭矩值的，并且图3所示的调整水泵马达40的输出的步骤S70对应于此。

具体地，在调整水泵马达40的输出的步骤S70中，水泵马达40检测自身的周围温度，并且然后当温度小于预定的第一温度时关闭水泵马达40；当温度小于预定的第二温度且等于或大于第一温度时，维持水泵马达40的输出扭矩值；并且当温度等于或大于第二温度时，水泵马达40的输出扭矩值增大到最大值。在这点上，由于应用了安装在实现用于控制水泵马达40的电路中的印刷电路板中的温度传感器(未示出)，所以水泵马达40自动地检测其周围温度。

也就是说，水泵马达40检测其周围温度，并且然后当检测到的温度低于第一温度时，水泵马达40确定不需要通过基于检测到的温度来确定车辆驱动马达的温度足够低的状态来驱动水泵马达40，使得水泵马达40关闭，以便停止对其驱动，并且当检测到的温度小于第二温度且等于或大于第一温度时，水泵马达40维持正在驱动的水泵马达40的输出扭矩值并且当检测到的温度等于或大于第二温度时，水泵马达40通过确定车辆驱动马达的温度是高温而将水泵马达40的输出扭矩值增大到最大值，使得通过冷却剂降低驱动马达的温度。在这点上，根据设计者的需求，可以将第一温度和第二温度预定为各种值，例如，可以将第一温度预定为70℃并且可以将第二温度预定为110℃。

根据本发明，即使控制器30和水泵马达40之间发生通信错误，但是对水泵马达40的控制可以通过图3所示的马达集成控制方法并根据周围温度适当地执行。

进一步地，如图4所示，根据本发明的用于车辆的马达的集成控制系统包括驱动马达10，其驱动车辆；压缩机马达20，其驱动车辆通风系统；水泵马达40，其使车辆的冷却剂循环；以及控制器30，其在车辆起动和通风系统开启时，检测驱动马达10的输出扭矩值和压缩机马达20的输出扭矩值，并且通过将驱动马达10的输出扭矩值和驱动马达10的输出扭矩分别与预定的驱动马达扭矩参考值和压缩机马达扭矩参考值进行比较来确定驱动马达10和压缩机马达20是否发生错误，并且根据所确定的是否发生错误的结果来调整驱动马达10或压缩机马达20的输出扭矩值，并且确定是否发生与水泵马达40的通信错误，以及如果确定发生了通信错误，则调整水泵马达40的输出扭矩值。

虽然为了说明的目的已经公开了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将理解到，在不脱离所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。

Claims

1.一种用于车辆的马达的集成控制方法，所述方法包括：

当车辆起动和通风系统开启时，控制器检测驱动马达的输出扭矩值和通风系统压缩机马达的输出扭矩值；

所述控制器通过将所述驱动马达的输出扭矩值和所述通风系统压缩机马达的输出扭矩值分别与驱动马达扭矩参考值和压缩机马达扭矩参考值进行比较，确定所述驱动马达和所述压缩机马达是否发生错误；以及

所述控制器根据所确定的所述驱动马达和所述压缩机马达是否发生错误的结果来调整所述驱动马达或所述压缩机马达的输出扭矩值，

其中，所述控制器根据所确定的所述驱动马达和所述压缩机马达是否发生错误的结果来调整所述驱动马达或所述压缩机马达的输出扭矩值包括：

当确定所述驱动马达发生错误时，所述控制器调整所述压缩机马达的输出扭矩值；以及

当确定所述压缩机马达发生错误时，所述控制器调整所述驱动马达的输出扭矩值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中确定是否发生错误包括：在大于或等于第一参考时间的时间期间，如果所述驱动马达的输出扭矩值等于或小于所述驱动马达扭矩参考值，则确定所述驱动马达中已发生错误。

3.根据权利要求2所述的方法，其中调整所述输出扭矩值包括：如果确定所述驱动马达中已发生错误，则将所述压缩机马达的输出扭矩值按照预定的第一比率减小。

4.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述压缩机马达是否已发生错误包括：在大于或等于第二参考时间的时间期间，如果所述压缩机马达的输出扭矩值小于或等于所述压缩机马达扭矩参考值，则确定所述压缩机马达已发生错误。

5.根据权利要求1所述的方法，其中调整所述输出扭矩值包括：如果确定所述压缩机马达已发生错误，则将所述驱动马达的输出扭矩值按照预定的第二比率减小。

6.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述驱动马达是否发生错误包括：在大于或等于第三参考时间的时间期间，如果所述驱动马达的输出扭矩值大于或等于所述驱动马达扭矩参考值，则确定所述驱动马达已发生错误。

7.根据权利要求6所述的方法，调整所述输出扭矩值包括：通过执行所述驱动马达的再生制动来减小所述驱动马达的输出扭矩值。

8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

当车辆起动开启时，确定在向所述驱动马达提供冷却剂的水泵马达和所述控制器之间是否已发生通信错误；以及

如果确定发生通信错误，则所述水泵马达基于其周围温度来调整其输出扭矩值。

9.根据权利要求8所述的方法，其中调整所述水泵马达的输出扭矩值包括：检测所述周围温度，并且然后当所述周围温度小于第一温度时，关闭所述水泵马达；当所述周围温度小于第二温度且大于或等于所述第一温度时，维持所述水泵马达的输出扭矩值；当所述周围温度大于或等于所述第二温度时，将所述水泵马达的输出扭矩值增加到最大值。

10.一种用于车辆的马达的集成控制系统，所述系统包括：

驱动马达，其配置为驱动车辆；

压缩机马达，其配置为驱动车辆通风系统；以及

控制器，其配置为当车辆起动和通风系统开启时，检测所述驱动马达的输出扭矩值和所述通风系统压缩机马达的输出扭矩值，通过将所述驱动马达的输出扭矩值和所述通风系统压缩机马达的输出扭矩值分别与驱动马达扭矩参考值和压缩机马达扭矩参考值进行比较来确定所述驱动马达和所述压缩机马达是否发生错误，并且根据所确定的是否发生错误的结果来调整所述驱动马达或所述压缩机马达的输出扭矩值，

其中，根据所确定的是否发生错误的结果来调整所述驱动马达或所述压缩机马达的输出扭矩值包括，

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器配置为如果所述结果指示所述驱动马达已发生错误，则将所述压缩机马达的输出扭矩值按照第一比率减小。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述控制器配置为如果所述结果指示所述压缩机马达中已发生错误，则将所述驱动马达的输出扭矩值按照第二比率减小。

13.根据权利要求10所述的系统，其进一步包括配置为使所述车辆的冷却剂循环的水泵马达，其中所述水泵马达配置为确定是否已发生与所述控制器的通信错误，并且然后如果确定发生通信错误，则基于其周围温度，调整其的输出扭矩值。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述水泵马达配置为检测所述周围温度，使得当所述周围温度小于第一温度时，所述水泵马达关闭；当所述周围温度小于第二温度且大于或等于第一温度时，维持所述水泵马达的输出扭矩值；并且当所述周围温度大于或等于所述第二温度时，将所述水泵马达的输出扭矩值增加到最大值。