CN109435706A

CN109435706A - 永磁同步电机一体化控制系统及方法

Info

Publication number: CN109435706A
Application number: CN201811525528.5A
Authority: CN
Inventors: 江凌; 莫玉红; 程如亮
Original assignee: CHONGQING AIMOTE AUTO PARTS Co Ltd
Current assignee: CHONGQING AIMOTE AUTO PARTS Co Ltd
Priority date: 2018-12-13
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2019-03-08

Abstract

本发明公开永磁同步电机一体化控制系统及方法，包括驾驶意图识别模块、车身信息获取模块、路况信息获取模块、VCU整车控制器、VCU扭矩检测模块、永磁同步电机一体化控制器和永磁同步电机；所述驾驶意图识别模块、车身信息获取模块、路况信息获取模块以及VCU扭矩检测模块的输出端均分别连接VCU整车控制器的输入端，所述VCU整车控制器的输出端与永磁同步电机一体化控制器的输入端连接，永磁同步电机一体化控制器的输出端与永磁同步电机的输入端连接，永磁同步电机通过调整转速实现电机扭矩的调整或实现车辆的换挡操作。本发明一体化集成电机控制器和换挡控制器，通过变速器换挡或电机转速调整满足车辆行驶需求，提高变速器使用寿命。

Description

永磁同步电机一体化控制系统及方法

技术领域

本发明涉及车辆换挡控制技术领域，特别涉及永磁同步电机一体化控制系统及方法。

背景技术

随着时代的发展和环保意识的增强，新能源车辆越来越受到人门的重视，其使用寿命和噪音的降低需要得到改善。现在市场上的新能源车辆采用的是单速比减速箱，不能根据路况和车速进行有效的转速调节，降低了变速箱的使用寿命。

新能源车辆在低速起步时，其电机扭矩大会造成离合器的快速磨损和烧蚀，因此无离合器变速控制系统可得到很好的应用，但换挡过程中电机的同步性和过程控制比较复杂和重要，容易造成换挡时间长，动力不足的问题。现有两挡变速器采用的是电机控制器和换挡控制器分别控制方式。

发明内容

为了克服现有技术中车辆换挡复杂的问题，本发明提供永磁同步电机一体化控制系统及方法，在无离合器的情况下能根据路况和车身信息实现自动换挡，提高变速器使用寿命，且一体化集成了电机控制器和换挡控制器，方便控制和安装。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

永磁同步电机一体化控制系统，包括驾驶意图识别模块、车身信息获取模块、路况信息获取模块、VCU整车控制器、VCU扭矩检测模块、永磁同步电机一体化控制器和永磁同步电机；所述驾驶意图识别模块、车身信息获取模块、路况信息获取模块以及VCU扭矩检测模块的输出端均分别连接VCU整车控制器的输入端，所述VCU整车控制器的输出端与永磁同步电机一体化控制器的输入端连接，永磁同步电机一体化控制器的输出端与永磁同步电机的输入端连接，永磁同步电机通过调整转速实现电机扭矩的调整或实现车辆的换挡操作。

优选的，所述驾驶意图识别模块，获取刹车踏板、油门踏板、方向盘转向信息，并将信息发送到所述VCU整车控制器。

优选的，所述车身信息获取模块，获取车辆车速、电机转速以及车辆负载信息，并将信息发送到所述VCU整车控制器。

优选的，所述路况信息获取模块，获取上坡路面、下坡路面、上坡弯道、下坡弯道、颠簸路面以及平路路面信息，并将信息发送到所述VCU整车控制器。

永磁同步电机一体化控制方法，VCU整车控制器根据接收的信息判断变速器换挡或电机扭矩调整，并发送信号到永磁同步电机一体化控制器，从而控制永磁同步电机进行转速调整或换挡，包括以下步骤：

a)信息采集和判断；b)变速器换挡；c)转速调整。

优选的，所述a)信息采集和判断的步骤为：

驾驶意图识别模块、车身信息获取模块以及路况信息获取模块采集第一信息，VCU扭矩检测模块采集第二信息，VCU整车控制器将第一信息和第二信息与预设信息进行对比，判断车辆进行变速器换挡或转速调整。

优选的，所述b)变速器换挡为车辆的挡位从第二挡位变化为第一挡位，具体步骤为：

VCU整车控制器发送换挡信号到永磁同步电机一体化控制器，从而控制永磁同步电机执行换挡拔叉实现变速器的摘挡，即车辆的挡位从第二挡位变化为空挡；

VCU整车控制器根据车辆目标扭矩的需求，发送换挡信号到永磁同步电机一体化控制器，从而控制永磁同步电机进行变速器的换挡，即车辆的挡位从空挡变化为第一挡位。

优选的，所述c)转速调整的步骤为：

VCU整车控制器根据车辆目标扭矩的需求发送扭矩转速调整信号到永磁同步电机一体化控制器，从而控制永磁同步电机进行电机转速的变化，实现车辆扭矩的调整。

优选的，车辆的换挡操作是通过两挡变速器的车辆控制系统模拟离合器的扭矩变化，对电机转速和扭矩进行自动调整。

综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

1.本发明采用永磁同步电机一体化控制器系统，降低了车辆换挡控制器的成本，有利于大规模应用和推广。

2.本发明采用永磁同步电机一体化控制器系统及方法，通过调整变速器转速和同步电机扭矩，实现变速器输出功率的优化，提高变速器的使用寿命。

附图说明：

图1为根据本发明示例性实施例的永磁同步电机一体化控制系统示意图。

图2为根据本发明示例性实施例的永磁同步电机一体化控制方法逻辑示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

图1示出了示例性实施例的永磁同步电机一体化控制系统示意图，包括驾驶意图识别模块1、车身信息获取模块2、路况信息获取模块3、VCU整车控制器4、VCU扭矩检测模块5、永磁同步电机一体化控制器6和永磁同步电机7；本发明中永磁同步电机一体化控制器6包括扭矩转速控制模块和换挡控制模块。

所述驾驶意图识别模块1、车身信息获取模块2、路况信息获取模块3以及VCU扭矩检测模块5的输出端均分别连接VCU整车控制器4的输入端，所述VCU整车控制器4的输出端与永磁同步电机一体化控制器6的输入端连接，永磁同步电机一体化控制器6的输出端与永磁同步电机7的输入端连接，永磁同步电机7通过调整转速实现电机扭矩的调整或实现车辆的换挡操作。

驾驶意图识别模块1用于获取驾驶员的操作信息，例如刹车、踩油门、方向盘转向等；车身信息获取模块2用于获取车辆的车速信息、电机转速信息以及车辆实际负载等；路况信息获取模块3用于获取路面信息，例如上坡路面、下坡路面、上坡弯道、下坡弯道、颠簸路面、平路路面等；VCU扭矩检测模块5用于检测车辆的扭矩；上述模块将获取的信息分别传输到VCU整车控制器4；VCU整车控制器4根据获取的信息判断车辆的扭矩需求，并通过CAN总线与永磁同步电机一体化控制器6连接，控制永磁同步电机7的转速，实现电机扭矩的调整。另外扭矩转速控制模块用于根据VCU(Vehicle control unit，车辆控制单元)目标扭矩需求(具体为车辆车轮的扭矩需求)对电机扭矩及转速进行调整；换挡控制模块用于控制车辆上的变速器进行换挡操作；图2为本发明实施例的逻辑示意图。

本实施例中，车辆变速器的挡位包括空挡、第一挡以及第二挡，所述第一挡的减速比i₁大于第二挡的减速比i₂。所述第一挡用于车辆低速行驶或爬坡，例如车速小于50km/h；所述第二挡用于车辆高速行驶，例如车速大于100km/h，可降低电机的转速，提高变速器的使用寿命，并使电机工作在高效节能区。

本实施例中，车辆换挡或VCU扭矩调整操作过程可分为以下几个步骤：a)信息采集和判断；b)变速器换挡；c)电机扭矩调整。

a)信息采集和判断

本实施例中，所述驾驶意图识别模块1、车身信息获取模块2和路况信息获取模块3分别用于采集车辆行驶过程中驾驶员操作意图、车辆本身以及路面的第一信息(踩刹车、踩油门、车辆实际负载、路面坡度、速度等)，并将第一信息传输到VCU整车控制器4；VCU扭矩检测模块5将用于采集车辆的第二信息(VCU扭矩需求，具体为车辆车轮的目标扭矩)，并将第二信息传输到VCU整车控制器4；VCU整车控制器4根据将第一信息和第二信息和预设信息进行比对，判断进行车辆变速器换挡操作或VCU扭矩调整。

例如，车辆的行驶速度从110km/h降到40km/h，即需将车辆的挡位从第二挡变化为第一挡，变速器进行换挡操作；根据情况的不同(路况或车辆的实际负重)，车辆的行驶速度从130km/h降到110km/h，即车辆不需要进行换挡，但需要对电机扭矩及转速进行调整，降低变速器的转速以匹配当前车辆行驶速度对电机扭矩的需求，同时降低了变速去的最高转速，提高了变速器的使用寿命，并减小噪音。

b)变速器换挡

VCU整车控制器4根据接收到的第一信息和预设信息判断车辆满足换挡条件，例如第一信息中车辆速度小于预设信息中的换挡车辆速度，即车辆需要进行换挡操作(车辆的挡位从第二挡变化为第一挡)，则VCU整车控制器4将会发送换挡信号到永磁同步电机一体化控制器6，从而控制永磁同步电机7执行换挡拔叉实现变速器的换挡操作，例如具体操作为：

VCU扭矩检测模块5将检测到的当前行驶中的车辆扭矩信息发送到VCU整车控制器4，VCU整车控制器4判断满足换挡条件后，发送换挡信号到永磁同步电机一体化控制器6中的换挡控制模块从而控制永磁同步电机8执行换挡拔叉实现变速器的摘挡，即车辆的挡位从第二挡变化为空挡。

车辆完成摘挡后，需要执行换挡操作，即车辆的挡位从空挡变化为第一挡。VCU扭矩检测模块5检测当前车辆的目标扭矩，VCU整车控制器4将根据接收到的目标扭矩信息发送换挡信号到永磁同步电机一体化控制器6中的换挡控制模块从而控制永磁同步电机7进行电机转速的调整，实现车辆挡位的切换，即车辆的挡位从空挡变化为第一挡。本实施例还设置有反馈换档位置传感器，用于检测变速器是否完成摘挡或换挡。

c)电机扭矩及转速调整

VCU整车控制器4根据接收到的第一信息和预设信息判断车辆不满足换挡条件时(例如第一信息中车辆速度大于预设信息中的换挡车辆速度)，即车辆挡位不需要进行调整；但车辆速度的变化会引起车辆扭矩发生变化，VCU扭矩检测模块5将第二信息发送到VCU整车控制器4，VCU整车控制器4发送扭矩转速调整信号到永磁同步电机一体化控制器6中的扭矩转速控制模块从而控制永磁同步电机7控制变速器转速的变化，实现对电机扭矩的调整，以满足速度变化后车辆行驶的扭矩需求。这样的有益效果是能根据车辆行驶速度的变化，同时对电机扭矩和转速进行适当调整，使电机处于高效率工作状态。

本实施例中，车辆的换挡操作是通过两挡变速器控制系统模拟离合器的扭矩变化从而对变速器转速和扭矩进行检测控制完成的，因此不需要传统离合器的配合，节省了换挡时间和操作步骤，提高车辆换挡动力性。

Claims

1.永磁同步电机一体化控制系统，其特征在于，包括驾驶意图识别模块、车身信息获取模块、路况信息获取模块、VCU整车控制器、VCU扭矩检测模块、永磁同步电机一体化控制器和永磁同步电机；所述驾驶意图识别模块、车身信息获取模块、路况信息获取模块以及VCU扭矩检测模块的输出端均分别连接VCU整车控制器的输入端，所述VCU整车控制器的输出端与永磁同步电机一体化控制器的输入端连接，永磁同步电机一体化控制器的输出端与永磁同步电机的输入端连接，永磁同步电机通过调整转速实现电机扭矩的调整或实现车辆的换挡操作。

2.如权利要求1所述的永磁同步电机一体化控制系统，其特征在于，所述驾驶意图识别模块，获取刹车踏板、油门踏板、方向盘转向信息，并将信息发送到所述VCU整车控制器。

3.如权利要求1所述的永磁同步电机一体化控制系统，其特征在于，所述车身信息获取模块，获取车辆车速、电机转速以及车辆负载信息，并将信息发送到所述VCU整车控制器。

4.如权利要求1所述的永磁同步电机一体化控制系统，其特征在于，所述路况信息获取模块，获取上坡路面、下坡路面、上坡弯道、下坡弯道、颠簸路面以及平路路面信息，并将信息发送到所述VCU整车控制器。

5.永磁同步电机一体化控制方法，其特征在于，VCU整车控制器根据接收的信息判断变速器换挡或电机扭矩调整，并发送信号到永磁同步电机一体化控制器，从而控制永磁同步电机进行转速调整或换挡，包括以下步骤：

a)信息采集和判断；b)变速器换挡；c)转速调整。

6.如权利要求5所述的永磁同步电机一体化控制方法，其特征在于，所述a)信息采集和判断的步骤为：

7.如权利要求5所述的永磁同步电机一体化控制方法，其特征在于，所述b)变速器换挡为车辆的挡位从第二挡位变化为第一挡位，具体步骤为：

8.如权利要求5所述的永磁同步电机一体化控制方法，其特征在于，所述c)转速调整的步骤为：

9.如权利要求5所述的永磁同步电机一体化控制方法，其特征在于，车辆的换挡操作是通过两挡变速器的车辆控制系统模拟离合器的扭矩变化，对电机转速和扭矩进行自动调整。