CN110576753B - 一种氢燃料电池汽车的电机控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种氢燃料电池汽车的电机控制方法，基于整车控制器VCU、电机控制器MCU、电机Motor和减速器实现；VCU与MCU之间通过CAN通讯网络进行信息交互，其中VCU为控制器件，MCU为执行器件，二者共同完成相应的控制过程，实现对Motor的控制；MCU接收VCU发送的控制信息，选择某种控制模式的对Motor进行相应控制，并根据VCU下发的控制指令控制Motor完成车辆行驶工作；控制信息包括带有生命呼吸帧和检验码的目标扭矩或者目标转速；某种控制模式包括扭矩控制模式和转速控制模式；同时MCU具有扭矩异常自动识别和转速异常自动识别功能。本发明提高了电机控制的安全性和可靠性，能自动识别某些异常情况，并进行合理处理，具有较强的实用性。

Description

一种氢燃料电池汽车的电机控制方法
技术领域
本发明涉及氢燃料电池汽车领域，尤其涉及一种氢燃料电池汽车的电机控制方法。
背景技术
随着新能源汽车的普及，电机及其控制器越来越多的使用在各种氢燃料电池汽车上，而电机的安全可靠地控制成为一个极其重要的课题。
在目前现有技术状态下，电机控制已经有了很多技术方案；但是，其方案或多或少都存在一些不足，本发明将在原有的电机控制策略和处理方法上提出一些改进，运用一些信息处理方法，使得电机控制更加安全可靠。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种氢燃料电池汽车的电机控制方法，相应的氢燃料电池汽车的电机控制系统包括：整车控制器VCU、电机控制器MCU、电机Motor和减速器；
MCU与Motor通过高压线束连接；
VCU与MCU之间通过CAN通讯网络进行信息交互，其中VCU为控制器件，MCU为执行器件，二者共同完成相应的控制过程，实现对Motor的控制；
MCU接收VCU发送的控制信息，选择某种控制模式的对Motor进行相应控制，并根据VCU下发的控制指令控制Motor完成车辆行驶工作；使Motor完成相应的车辆行驶工作；所述控制信息包括带有生命呼吸帧和检验码的目标扭矩或者目标转速；所述某种控制模式包括扭矩控制模式和转速控制模式；
当MCU选择的控制模式为扭矩控制模式时，MCU仅仅响应VCU发送的目标扭矩信号，根据所述目标扭矩信号，MCU控制所述电机Motor进行工作；在Motor工作过程中，MCU具有扭矩异常自动识别功能，在某些扭矩异常情况下，提高车辆的安全性；
当MCU选择的控制模式为转速控制模式时，MCU仅仅响应VCU发送的目标转速信号，根据所述目标转速信号，MCU控制Motor进行工作；在Motor工作过程中，MCU具有转速异常自动识别功能，在某些转速异常情况下，提高车辆的安全性；
MCU判断生命呼吸帧是否连续；若是，则MCU按照整车控制器VCU下发的指令执行目标扭矩或者目标转速控制；若否，则VCU下发的指令无效，并判断当前是处于扭矩控制模式还是转速控制模式；若是处于扭矩控制模式，则MCU扭矩卸载至0；若是处于转速控制模式，则MCU转速卸载至0；
MCU判断VCU发送的校验值是否等于MCU自身算出的校验值；若是，则MCU按照VCU下发的指令执行目标扭矩或者目标转速控制；若否，则VCU下发的指令无效，并判断当前是处于扭矩控制模式还是转速控制模式；若是处于扭矩控制模式，则MCU扭矩卸载至0；若是处于转速控制模式，则MCU转速卸载至0。
进一步地，所述所述生命呼吸帧为在0-15间循环计数的计数器，所述生命呼吸帧的启动初始值为0，每达到一个发送周期启动值加1，加至15后，再加1则归0，以此为循环往复进行计数；所述发送周期为某一预设时间。
进一步地，当且仅当扭矩控制有效位有效时，MCU才会响应VCU的目标扭矩，否则MCU执行目标扭矩为0；当VCU发送目标扭矩超过MCU最大输出扭矩的10％时，VCU异常，MCU将执行0扭矩输出，以提高人身安全和车辆安全；当VCU发送目标扭矩超过MCU最大输出扭矩但未超过MCU最大输出扭矩的10％时，MCU将执行最大扭矩输出；当VCU发送目标扭矩未超过MCU最大输出扭矩时，MCU执行扭矩为VCU发送的目标扭矩。
进一步地，进入转速控制模式后，当且仅当转速控制有效位有效时，MCU才会响应VCU的目标转速信号，否则MCU执行Motor转速为0；当VCU发送目标转速超过MCU最大转速的10％时，则VCU异常，MCU将自身转速降至为0，以提高人身安全和车辆行驶安全；当VCU发送目标转速超过MCU最大输出转速但未超过MCU最大输出转速的10％时，MCU将执行最大转速输出；当VCU发送目标转速未超过MCU最大输出转速时，MCU执行转速为VCU发送的目标转速。
进一步地，当所述生命呼吸帧不连续时，MCU判定VCU异常，执行扭矩为0。
进一步地，所述校验值关联生命呼吸帧、目标扭矩和目标转速，生命呼吸帧为校验值算法的输入值，用以确保数据的实时性及时变性和确保信息校验的可靠性。
进一步地，所述校验值的算法为校验值＝Byte6 XOR Byte5 XOR Byte4 XORByte3 XOR Byte2 XOR Byte1 XOR Byte0，XOR为异或逻辑算法，前七个字节均参与运算，使得一帧报文中除校验值不参与运算外，其他控制信息包括生命呼吸帧均参与运算，保证了所述控制信息的完整性和可靠性。
进一步地，只有当VCU发送的校验值与MCU接收到生命呼吸帧的数据后按照相同算法算出的校验值相等时，VCU发送的信号才是有效的，MCU才会响应VCU的控制指令，否则认为数据异常，MCU不再响应VCU的控制指令，而是以一种安全的方式将车辆停下来。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：提高了电机控制效率和电机控制的安全可靠性，具有实用性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中一种氢燃料电池汽车的电机控制方法的架构原理图；
图2是本发明实施例中扭矩控制模式和转速控制模式的工作流程图；
图3是本发明实施例中生命呼吸帧的工作流程图；
图4是本发明实施例中检验码核对的工作流程图；
图5是本发明实施例中扭矩异常自动识别的流程图；
图6是本发明实施例中转速异常自动识别的流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
为了解决现有控制方案存在的不合理性，实现更加安全可靠的电机Motor控制，本发明采用的技术方案如下：
请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6，图1是一种氢燃料电池汽车的电机控制方法的架构原理图，图2是本发明实施例中扭矩控制模式和转速控制模式的工作流程图，图3是本发明实施例中生命呼吸帧的工作流程图，图4是本发明实施例中检验码核对的工作流程图，图5是本发明实施例中扭矩异常自动识别和转速异常自动识别的流程图，图6是本发明实施例中扭矩异常自动识别和转速异常自动识别的流程图；
该种氢燃料电池汽车的电机控制方法基于整车控制器VCU、电机控制器MCU、电机Motor和减速器等控制和处理过程的部件实现；VCU与MCU之间通过CAN通讯网络进行信息的交互，其中VCU作为控制器件，MCU作为执行器件，两者共同完成相应的控制和信息处理，最终实现电机Motor的合理控制。
VCU通过采集的油门开度信号、刹车开度信号和整车状态等信息得到MCU的目标扭矩或者目标转速，并发送带有生命呼吸帧和校验码的目标扭矩或者转速给MCU，MCU根据VCU的指令经过一定的信息处理和信息校验控制电机Motor完成车辆行驶；所述整车即为氢燃料电池汽车，所述整车状态信息包括：整车中的辅助能源系统状态、电驱动系统状态、氢燃料电池系统状态和整车制动转向系统状态。
所述的电机Motor的控制模式分为两种：模式一:扭矩控制模式；模式二：转速控制模式。两种不同的模式分别应用于不同的场景，例如正常行驶、定速巡航和防溜坡功能等；
当所述的氢燃料电池汽车电机Motor控制处于模式一时，MCU会进入扭矩控制模式，只会响应扭矩信号而不会响应转速。
进入扭矩控模式后，MCU仅仅响应VCU发送的目标扭矩信号，当且仅当扭矩控制有效位有效时，MCU才会响应VCU的目标扭矩，根据所述目标扭矩信号，MCU控制所述电机Motor进行工作；在Motor工作过程中，MCU具有扭矩异常自动识别功能，在某些扭矩异常情况下，提高车辆的安全性；否则MCU执行扭矩为0。
当VCU发送目标扭矩超过MCU最大输出扭矩10％时，认为VCU异常，MCU将执行0NM扭矩输出，以提高人身安全和车辆安全；
当VCU发送目标扭矩超过MCU最大输出扭矩但未超过MCU最大输出扭矩的10％时，MCU将执行最大扭矩输出；
当VCU发送目标扭矩未超过MCU最大输出扭矩时，MCU执行扭矩为VCU发送的目标扭矩。
当所述的氢燃料电池汽车电机Motor控制处于模式二时，MCU会进入转速控制模式，只会响应转速信号而不会响应扭矩。
进入转速控制模式后，当且仅当转速控制有效位有效时，MCU才会响应VCU的目标转速，否则MCU执行转速为0。
当VCU发送目标转速超过MCU最大转速10％时，认为VCU异常，MCU将以一种合适的方式将转速降至0rpm，以提高人身安全和车辆行驶安全；
当VCU发送目标转速超过MCU最大输出转速但未超过MCU最大输出转速的10％时，MCU将执行最大转速输出；
当VCU发送目标转速未超过MCU最大输出转速时，MCU执行转速为VCU发送的目标转速。
VCU在发送控制信息中增加生命呼吸帧，MCU接收VCU发送的生命呼吸帧；
MCU判断生命呼吸帧是否连续；若是，则MCU按照整车控制器VCU下发的指令执行目标扭矩或者目标转速控制；若否，则VCU下发的指令无效，并判断当前是处于扭矩控制模式还是转速控制模式；若是处于扭矩控制模式，则MCU自身扭矩卸载至0；若是处于转速控制模式，则MCU以一种合适的方式将转速卸载至0；
当生命呼吸帧不连续时，MCU判定VCU信号异常，VCU指令无效，执行扭矩为0NM。生命呼吸帧发送方式，所述生命呼吸帧为在0-15间循环计数的计数器，所述生命呼吸帧的启动初始值为0，每达到一个发送周期启动值加1，加至15后，再加1则归0，以此为循环往复进行计数；所述发送周期为某一预设时间。
VCU在发送控制信息中增加校验码，MCU接收VCU发送的检验码；
MCU判断VCU发送的校验值(即接受值)是否等于MCU自身算出的校验值；所述校验值即为校验码；若是，则MCU按照VCU下发的指令执行目标扭矩或者目标转速控制；若否，则VCU下发的指令无效，并判断当前是处于扭矩控制模式还是转速控制模式；若是处于扭矩控制模式，则MCU自身扭矩卸载至0；若是处于转速控制模式，则MCU以一种合适的方式将转速卸载至0；
校验码信息关联生命呼吸帧、扭矩控制信息和转速控制信息等。校验码的校验值的算法为校验值＝Byte6 XOR Byte5 XOR Byte4 XORByte3 XOR Byte2 XOR Byte1 XORByte0，XOR为异或逻辑算法，前七个字节均参与运算，使得一帧报文中除校验码信息不参与运算外，其他信息包括呼吸帧均参与运算，保证了信息的完整性和可靠性。
只有当VCU发送的校验码与MCU接受到数据后按照相同算法算出的校验码相等时，MCU才会认为VCU的信号是有效的，MCU才会响应VCU的控制指令，否则认为数据异常，MCU不再响应VCU控制指令，而是以一种安全的方式将车辆停止下来。
本发明的有益效果是：提高了电机控制效率和电机控制的安全可靠性，具有实用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种氢燃料电池汽车的电机控制方法，基于整车控制器VCU、电机控制器MCU、电机Motor和减速器实现；其特征在于：
MCU与Motor通过高压线束连接；
VCU与MCU之间通过CAN通讯网络进行信息交互，其中VCU为控制器件，MCU为执行器件，二者共同完成相应的控制过程，实现对Motor的控制；
MCU接收VCU发送的控制信息，选择某种控制模式对Motor进行相应控制，并根据VCU下发的控制指令控制Motor完成车辆行驶工作；使Motor完成相应的车辆行驶工作；所述控制信息包括带有生命呼吸帧和检验码的目标扭矩或者目标转速；所述某种控制模式包括扭矩控制模式和转速控制模式；
当MCU选择的控制模式为扭矩控制模式时，MCU仅仅响应VCU发送的目标扭矩信号，根据所述目标扭矩信号，MCU控制所述电机Motor进行工作；在Motor工作过程中，MCU具有扭矩异常自动识别功能，在某些扭矩异常情况下，提高车辆的安全性；
当MCU选择的控制模式为转速控制模式时，MCU仅仅响应VCU发送的目标转速信号，根据所述目标转速信号，MCU控制Motor进行工作；在Motor工作过程中，MCU具有转速异常自动识别功能，在某些转速异常情况下，提高车辆的安全性；
MCU判断生命呼吸帧是否连续；若是，则MCU按照整车控制器VCU下发的指令执行目标扭矩或者目标转速控制；若否，则VCU下发的指令无效，并判断当前是处于扭矩控制模式还是转速控制模式；若是处于扭矩控制模式，则MCU扭矩卸载至0；若是处于转速控制模式，则MCU转速卸载至0；MCU判断VCU发送的校验值是否等于MCU自身算出的校验值；若是，则MCU按照VCU下发的指令执行目标扭矩或者目标转速控制；若否，则VCU下发的指令无效，并判断当前是处于扭矩控制模式还是转速控制模式；若是处于扭矩控制模式，则MCU扭矩卸载至0；若是处于转速控制模式，则MCU转速卸载至0；
进入扭矩控制模式后，当且仅当扭矩控制有效位有效时，MCU才会响应VCU的目标扭矩，否则MCU执行目标扭矩为0；当VCU发送目标扭矩超过MCU最大输出扭矩的10％时，VCU异常，MCU将执行0扭矩输出，以提高人身安全和车辆安全；当VCU发送目标扭矩超过MCU最大输出扭矩但未超过MCU最大输出扭矩的10％时，MCU将执行最大扭矩输出；当VCU发送目标扭矩未超过MCU最大输出扭矩时，MCU执行扭矩为VCU发送的目标扭矩；
进入转速控制模式后，当且仅当转速控制有效位有效时，MCU才会响应VCU的目标转速信号，否则MCU执行Motor转速为0；当VCU发送目标转速超过MCU最大转速的10％时，则VCU异常，MCU将转速降至为0，以提高人身安全和车辆行驶安全；当VCU发送目标转速超过MCU最大输出转速但未超过MCU最大输出转速的10％时，MCU将执行最大转速输出；当VCU发送目标转速未超过MCU最大输出转速时，MCU执行转速为VCU发送的目标转速；
所述校验值关联生命呼吸帧、目标扭矩和目标转速，生命呼吸帧为校验值算法的输入值，用以确保数据的实时性及时变性和确保信息校验的可靠性；
所述校验值的算法为校验值＝Byte6 XOR Byte5 XOR Byte4 XOR Byte3 XOR Byte2XOR Byte1 XOR Byte0，XOR为异或逻辑算法，前七个字节均参与运算，使得一帧报文中除校验值不参与运算外，其他控制信息包括生命呼吸帧均参与运算，保证了所述控制信息的完整性和可靠性；
只有当VCU发送的校验值与MCU接收到生命呼吸帧的数据后按照相同算法算出的校验值相等时，VCU发送的信号才是有效的，MCU才会响应VCU的控制指令，否则认为数据异常，MCU不再响应VCU的控制指令，而是以一种安全的方式将车辆停下来。
2.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的电机控制方法，其特征在于：所述生命呼吸帧为在0-15间循环计数的计数器，所述生命呼吸帧的启动初始值为0，每达到一个发送周期启动值加1，加至15后，再加1则归0，以此为循环往复进行计数；所述发送周期为某一预设时间。
3.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的电机控制方法，其特征在于：当所述生命呼吸帧不连续时，MCU判定VCU异常，执行扭矩为0。
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