CN115027282B - 电机控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机控制系统及方法。该系统包括：整车控制器、换挡控制器以及电机控制器；整车控制器与换挡控制器通过第一控制器局域网络CAN总线连接；换挡控制器与电机控制器通过第二CAN总线连接；换挡控制器用于通过第一CAN总线接收整车控制器的动力请求，根据动力请求确定电机的工作挡位信息，并通过第二CAN总线将工作挡位信息发送至电机控制器；换挡控制器还用于通过第一CAN总线接收整车控制器的扭矩请求，根据扭矩请求确定电机的扭矩信息，并通过第二CAN总线将扭矩信息发送至电机控制器；电机控制器用于根据工作挡位信息和扭矩信息控制电机。本发明能够对电机进行实时控制，并确保单路CAN总线上的通讯负载较低。

Description

电机控制系统及方法

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种电机控制系统及方法。

背景技术

随着社会发展，纯电动车辆和由电机驱动的混动车辆逐渐应用广泛。对于商用车领域，使用双电机多挡驱动方案正逐渐成为电驱动的主流方案。

针对多挡双电机驱动的电驱箱或电驱桥方案，双电机控制器、换挡控制器需要与整车控制器进行高频的扭矩、转速、模式的控制交互，需要占用较高的通讯负载。如果整车系统需要匹配更多动力源，当前的控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)通讯能力较难满足。

现有的技术采用整车控制器与换挡控制器、电机控制器均处于一路CAN总线上的方案，其会占用较高的通讯负载，不利于后续实现更多动力源的控制。

发明内容

本发明提供了一种电机控制系统及方法，以实现对电机进行实时控制，同时确保单路CAN总线上占用较低的通讯负载。

第一方面，本发明实施例提供了一种电机控制系统，包括：整车控制器、换挡控制器以及电机控制器；所述整车控制器与所述换挡控制器通过第一CAN总线连接；所述换挡控制器与所述电机控制器通过第二CAN总线连接；

所述换挡控制器用于通过所述第一CAN总线接收所述整车控制器的动力请求，根据所述动力请求确定电机的工作挡位信息，并通过所述第二CAN总线将所述工作挡位信息发送至所述电机控制器；

所述换挡控制器还用于通过所述第一CAN总线接收所述整车控制器的扭矩请求，根据所述扭矩请求确定电机的扭矩信息，并通过所述第二CAN总线将所述扭矩信息发送至所述电机控制器；

所述电机控制器用于根据所述工作挡位信息和所述扭矩信息控制电机。

本发明实施例提供了一种电机控制系统及方法，该系统包括：整车控制器、换挡控制器以及电机控制器；整车控制器与换挡控制器通过第一CAN总线连接；换挡控制器与电机控制器通过第二CAN总线连接；换挡控制器用于通过第一CAN总线接收整车控制器的动力请求，根据动力请求确定电机的工作挡位信息，并通过第二CAN总线将工作挡位信息发送至电机控制器；换挡控制器还用于通过第一CAN总线接收整车控制器的扭矩请求，根据扭矩请求确定电机的扭矩信息，并通过第二CAN总线将扭矩信息发送至电机控制器；电机控制器用于根据工作挡位信息和扭矩信息控制电机。通过上述电机控制系统，能够实现对多档位电机进行实时控制，同时确保单路CAN总线上占用较低的通讯负载，提高了电驱系统的可靠性和高效性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例一提供的一种电机控制系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例一提供的一种基于动力请求进行换挡操作的流程示意图；

图3是根据本发明实施例二提供的一种电机控制系统的结构示意图；

图4是根据本发明实施例三提供的一种电机控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种电机控制系统的结构示意图，本实施例可适用于基于汽车CAN总线控制多挡电机系统的情况。

如图1所示，该电机控制系统的具体结构包括：

整车控制器110、换挡控制器120以及电机控制器130；整车控制器110与换挡控制器120通过第一CAN总线140连接；换挡控制器120与电机控制器130通过第二CAN总线150连接；

换挡控制器120用于通过第一CAN总线140接收整车控制器110的动力请求，根据动力请求确定电机的工作挡位信息，并通过第二CAN总线150将工作挡位信息发送至电机控制器130；

换挡控制器120还用于通过第一CAN总线140接收整车控制器110的扭矩请求，根据扭矩请求确定电机的扭矩信息，并通过第二CAN总线150将扭矩信息发送至电机控制器130；

电机控制器130用于根据工作挡位信息和扭矩信息控制电机。

其中，整车控制器110可以认为是整个汽车的核心控制部件，相当于汽车的指挥管理中心。整车控制器110可以根据驾驶员要求、车辆状态等工况做出相应判断，并控制汽车的各部件控制器的动作，驱动汽车正常行驶。换挡控制器120可以接收整车控制器110通过第一CAN总线140发送的请求信息，然后通过第二CAN总线150将请求信息发送至电机控制器130，进而通过电机控制器130来控制电机的工作状态。电机可以是单个电机，也可以是双电机，也可以是多个，本发明实施例以双电机为例进行说明。电机控制器130可以认为是汽车整个制动系统的控制中心，其可以控制电机按照设定的方向、速度、角度等进行工作。

具体的，换挡控制器120可以用于接收整车控制器110发送的动力请求，然后基于车速、油门踏板和换挡模式等对双电机合理工作挡位计算，换挡控制器120基于计算出的合理工作挡位信息，对两个电机工作模式的切换进行控制管理，以实现双电机换挡过程控制；换挡控制器120接收整车控制器110的扭矩请求，对双电机进行扭矩分配计算，将计算出的双电机扭矩发送给电机控制器130，电机控制器130接收换挡控制器120发出的扭矩命令请求，以实现对双电机总成的动力输出、转速响应的控制，同时将自身输出扭矩反馈给换挡控制器120，换挡控制器120将双电机的扭矩转发给整车控制器110。

其中，以双电机为例，换挡控制器120可以通过第一CAN总线140接收整车控制器110的扭矩请求，根据扭矩请求对双电机进行扭矩分配计算，将计算出的双电机扭矩(即确定的扭矩信息)通过第二CAN总线150发送给电机控制器130。

相比现有技术的整车控制器与换挡控制器、双电机控制器均处于一路CAN总线上的方案，上述电机控制系统，能够实现对多档位电机进行实时控制，且通过两种CAN总线分担通讯负载，确保了单路CAN总线上占用较低的通讯负载，提高了电驱系统的可靠性和高效性。

可选的，整车控制器110与换挡控制器120之间通过第一CAN总线140基于第一报文标识的报文通信；换挡控制器120与电机控制器130通过第二CAN总线150基于第二报文标识的报文通信。

其中，报文标识可以定义相应的报文的含义，即每个报文标识对应有自己的具体含义。示例性的，第一CAN总线上的整车控制器110有发送报文标识：101,102；接收报文标识202，302；换挡控制器120有发送报文标识201，202；接收报文标识101、303。如果整车控制器110发送了报文标识为101的一条报文，此时换挡控制器120有接收为101的报文标识，那么换挡控制器120就可以接收到这条报文。

可选的，电机控制器130用于控制至少两个电机，每个电机对应于一个设备地址；换挡控制器120用于向电机控制器130的每个设备地址发送相应的工作挡位信息和扭矩信息。

具体的，以双电机控制器为例，其控制两个电机，具有两个不同的设备地址，换挡控制器120通过向两个不同的设备地址发送报文来发送相应的工作挡位信息和扭矩信息，进而控制双电机是否工作、以什么模式进行工作以及每个电机需要输出多大的扭矩。

可选的，电机控制器130通过一路高压输入电路与车辆的动力电池连接；

电机控制器130通过高压三相电输出电路与电机连接；

其中，电机的数量为至少一个，单个电机对应于一路高压三相电输出电路。

具体的，当电机数量为两个时，电机控制器130设有一路高压输入电路，以及两路高压三相电输出电路(U/V/W)，高压输入电路与车辆的动力电池相连，两路高压三相电输出电路分别与两电机相连，即每个电机对应于一路高压三相电输出电路，有几个电机就有几路高压三相电输出电路。

可选的，电机的数量为一个或多个；单个电机对应于两个挡位或者四个挡位。其中，挡位可以是1挡、2挡、3挡或者4挡，也可以是1/2挡、2/3挡或3/4挡等。

可选的，电机控制器130用于根据工作挡位信息和扭矩信息控制每个电机的在挡状态，并根据车速调整在挡电机的挡位。

其中，在挡状态可以认为是电机正在以某一挡位工作的状态，如电机以2挡在挡驱动。

具体的，因为挡位需和车速相匹配，所以需要根据车速调整在挡电机的挡位是，例如，若电机目前以1档在挡驱动，当车速超过30千米每小时，需控制电机换挡以实现2挡在挡驱动；若电机目前以3档在挡驱动，当车速超过60千米每小时，需控制电机换挡以实现3挡在挡驱动等等，可根据实际车速来调整电机的挡位。

具体的，图2为本发明实施例提供的一种基于动力请求进行换挡操作的流程示意图。如图2所示，该操作流程包括：

S20、判断整车控制器的动力请求值是否较大，若是，则执行S210；若否，则执行S220。

具体的，整车控制器基于驾驶员的动力请求情况，发送给换挡控制器动力请求值；换挡控制器基于整车控制器的动力请求值判定较大动力、较小动力请求情况。

S210、控制电机换挡实现1挡在挡驱动。

S220、控制电机换挡实现1/2挡在挡驱动。

S211、步骤S210之后，判断车速是否超过三十千米每小时，若是，则执行S212；若否，则执行S213。

S212、控制电机换挡实现2挡在挡驱动。

S213、控制单电机进行动力输出。

S214、步骤S212之后，判断车速是否超过六十千米每小时，若是，则执行S215；若否，则执行S216。

S215、控制电机换挡实现3挡在挡驱动。

S216、控制单电机进行动力输出。

S217、步骤S215之后，判断车速是否超过八十千米每小时，若是，则执行S219；若否，则执行S218。

S218、控制单电机进行动力输出。

S219、控制电机换挡实现4挡在挡驱动，控制单电机进行动力输出。

S221、步骤S220之后，判断车速是否超过四十千米每小时，若是，则执行S223；若否，则执行S222。

S222、控制双电机进行动力输出。

S223、控制电机换挡实现2/3挡在挡驱动。

S224、步骤S223之后，判断车速是否超过七十千米每小时，若是，则执行S226；若否，则执行S225。

S225、控制双电机进行动力输出。

S226、控制电机换挡实现3/4挡在挡驱动，控制双电机进行动力输出。

具体的，当系统判定为较大动力的情况时，如驾驶员踩了油门踏板需要提高车速，此时控制双电机均在挡，以进行并行驱动。当系统判定为较小动力的情况时，如驾驶员踩了刹车或减速踏板，此时控制单电机在挡，进行单电机驱动。当车速逐渐提高，达到指定车速时，进行双电机的依次换挡，以实现系统高效性。

本发明实施例提供了一种电机控制系统，能够实现对多档位电机进行实时控制，相比现有技术的整车控制器与换挡控制器、双电机控制器均处于一路CAN总线上的方案，本发明通过两种CAN总线分担通讯负载，确保了单路CAN总线上占用较低的通讯负载，提高了电驱系统的可靠性和高效性。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的一种电机控制系统的结构示意图，本实施例在上述各实施例的基础上进一步优化。需要说明的是，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述任意实施例。如图3所示，该电机控制系统包括：

整车控制器110、换挡控制器120以及电机控制器130；整车控制器110与换挡控制器120通过第一CAN总线140连接；换挡控制器120与电机控制器130通过第二CAN总线150连接；

换挡控制器120用于通过第一CAN总线140接收整车控制器110的动力请求，根据动力请求确定电机的工作挡位信息，并通过第二CAN总线150将工作挡位信息发送至电机控制器130；

换挡控制器120还用于通过第一CAN总线140接收整车控制器110的扭矩请求，根据扭矩请求确定电机的扭矩信息，并通过第二CAN总线150将扭矩信息发送至电机控制器130；

130电机控制器用于根据工作挡位信息和扭矩信息控制电机。

可选的，电机控制系统还包括：多合一高压控制器160；

多合一高压控制器160与整车控制器110通过第一CAN总线140连接；

多合一高压控制器160用于通过第一CAN总线140接收整车控制器的电控指令，并根据电控指令对车辆的高压电动附件进行供电以及高压上电控制。

其中，多合一高压控制器160可以认为是一体化多合一的高压控制器，其能够按照整车控制器110发出的指令实现对高压电动附件的供电控制及电池高压上电的控制。

可选的，电机控制系统还包括：电池管理控制器180；

电池管理控制器180与整车控制器110通过第一CAN总线140连接；

电池管理控制器180用于根据车辆的绝缘阻值、电池组状态、电池单体数据以及高压继电器工作状态确定电池信息，并通过第一CAN总线140将电池信息发送给与第一CAN总线140连接的控制器。

其中，电池组状态可以包括：电池组温度、电池组荷电状态、电池组安全状态等。电池组由多个电池单体组成。电池单体数据可以是电池单体的电压数据、电池单体的容量数据等。高压继电器工作状态主要是指输入信号对线圈的作用状态，线圈不通电时：所有常开触点断开，所有常闭触点闭合，线圈通电时：所有常开触点闭合，所有常闭触电断开。电池信息可以包括：电池电压、电池使用寿命、电池充放电温度等。

具体的，电池管理控制器180可以采集整车的绝缘阻值、电池组的基本状态、各个电池单体的数据、高压继电器的工作状态来计算电池相关状态、电池故障等级等，并发送给第一CAN总线上的相关控制器。

可选的，电机控制系统还包括：驾驶交互器件170；

驾驶交互器件170与整车控制器110通过第一CAN总线140连接；

驾驶交互器件170用于接收驾驶员的驾驶操作信息，并通过第一CAN总线140将驾驶操作信息发送给整车控制器110。

其中，驾驶交互器件170可以包括各种手柄、踏板，例如换挡手柄、制动踏板、油门踏板等，也可以包括一些驾驶操作的按键，比如现在有的车辆挡位是旋钮、按键形式的。驾驶操作信息可以认为是驾驶员的动作信息，如踩油门踏板、踩制动踏板，操作换挡手柄等。

本发明实施例提供了一种电机控制系统，能够实现对多档位电机进行实时控制，相比现有技术的整车控制器与换挡控制器、双电机控制器均处于一路CAN总线上的方案，本发明通过两种CAN总线分担通讯负载，确保了单路CAN总线上占用较低的通讯负载，提高了电驱系统的可靠性和高效性。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的一种电机控制方法的流程图。如图4所示，该方法包括：

S310、整车控制器通过第一CAN总线向换挡控制器发送动力请求和扭矩请求。

具体的，整车控制器可以基于驾驶员的动力请求情况以及汽车的负载能力(即扭矩)来通过第一CAN总线向换挡控制器发送动力请求和扭矩请求。

S320、换挡控制器根据所述动力请求确定电机的工作挡位信息，并根据所述扭矩请求确定电机的扭矩信息。

具体的，当动力请求值较大时，可提高电机的工作挡位，降低电机的扭矩。如果电机控制系统中包含双电机，则此时可以控制双电机均在挡，以进行并行驱动。当动力请求值较小时，可降低电机的工作挡位，提高电机的扭矩，此时可以控制单电机在挡，进行单电机驱动。

S330、所述换挡控制器通过第二CAN总线将所述工作挡位信息和所述扭矩信息发送至电机控制器。

S340、所述电机控制器根据所述工作挡位信息和所述扭矩信息控制电机。

具体的，当驾驶员踩了油门踏板，可认为此时动力请求值较大，车速变快，扭矩变小，控制电机的工作挡位从低档位调整到高挡位，控制双电机均在挡，以进行并行驱动。当动力请求值较小时，如驾驶员踩了刹车踏板，此时车速降低，控制电机的工作挡位从高档位调整到低挡位，控制单电机在挡，进行单电机驱动。

需要说明的是，在功率固定的条件下扭矩与发动机转速成反比关系，转速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽车在一定范围内的负载能力。

可选的，电机的数量为至少一个；单个电机对应于两个挡位或者四个挡位。

可选的，电机控制器用于根据工作挡位信息和扭矩信息控制每个电机的在挡状态，并根据车速调整在挡电机的挡位。

具体的，当车速逐渐提高，达到指定车速时，进行双电机的依次换挡，以实现系统高效性。

可选的，电机控制器用于控制至少两个电机，每个电机对应于一个设备地址；换挡控制器用于向电机控制器的每个设备地址发送相应的工作挡位信息和扭矩信息。

可选的，多合一高压控制器通过第一CAN总线接收整车控制器的电控指令，并根据电控指令对车辆的高压电动附件进行供电以及高压上电控制。

可选的，电池管理控制器根据车辆的绝缘阻值、电池组状态、电池单体数据以及高压继电器工作状态确定电池信息，并通过第一CAN总线将电池信息发送给与第一CAN总线连接的控制器。

可选的，驾驶交互器件可以接收驾驶员的驾驶操作信息，并通过第一CAN总线将驾驶操作信息发送给整车控制器。

可选的，整车控制器与换挡控制器之间通过第一CAN总线基于第一报文标识的报文通信；换挡控制器与电机控制器通过第二CAN总线基于第二报文标识的报文通信。

本发明实施例的技术方案，利用整车控制器通过第一CAN总线向换挡控制器发送动力请求和扭矩请求；然后换挡控制器根据动力请求确定电机的工作挡位信息，并根据扭矩请求确定电机的扭矩信息；接着换挡控制器通过第二CAN总线将工作挡位信息和扭矩信息发送至电机控制器；最后电机控制器根据工作挡位信息和扭矩信息控制电机。通过上述电机控制方法，能够实现对多档位电机进行实时控制，同时确保单路CAN总线上占用较低的通讯负载，提高了电驱系统的可靠性和高效性。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电机控制系统，其特征在于，包括：整车控制器、换挡控制器以及电机控制器；所述整车控制器与所述换挡控制器通过第一CAN总线连接；所述换挡控制器与所述电机控制器通过第二CAN总线连接；

所述换挡控制器用于通过所述第一CAN总线接收所述整车控制器的动力请求，根据所述动力请求，基于车速、油门踏板和换挡模式进行计算确定电机的工作挡位信息，对所述电机的工作模式的切换进行控制管理，并通过所述第二CAN总线将所述工作挡位信息发送至所述电机控制器；

所述换挡控制器还用于通过所述第一CAN总线接收所述整车控制器的扭矩请求，根据所述扭矩请求，对所述电机进行扭矩分配计算确定所述电机的扭矩信息，并通过所述第二CAN总线将所述扭矩信息发送至所述电机控制器；

所述电机控制器用于根据所述工作挡位信息和所述扭矩信息控制电机；

所述整车控制器与所述换挡控制器之间通过所述第一CAN总线基于第一报文标识的报文通信；所述换挡控制器与所述电机控制器通过所述第二CAN总线基于第二报文标识的报文通信；

所述电机控制器还用于控制至少两个电机，每个所述电机对应于一个设备地址；

所述换挡控制器还用于向所述电机控制器的每个设备地址发送相应的所述工作挡位信息和所述扭矩信息；

所述电机控制器通过一路高压输入电路与车辆的动力电池连接；

所述电机控制器通过高压三相电输出电路与所述电机连接；

其中，所述电机的数量为至少一个，单个所述电机对应于一路所述高压三相电输出电路；单个所述电机对应于两个挡位或者四个挡位；

所述电机控制器还用于根据所述工作挡位信息和所述扭矩信息控制每个所述电机的在挡状态，并根据所述车速调整在挡电机的挡位；

其中，当判断所述整车控制器的动力请求值大于或等于预设值时，控制双电机均在挡；当判断所述整车控制器的动力请求值小于预设值时，控制单电机在挡；当所述车速逐渐提高，达到预设车速时，进行双电机的依次换挡。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：多合一高压控制器；

所述多合一高压控制器与所述整车控制器通过所述第一CAN总线连接；

所述多合一高压控制器用于通过所述第一CAN总线接收所述整车控制器的电控指令，并根据所述电控指令对车辆的高压电动附件进行供电以及高压上电控制。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：电池管理控制器；

所述电池管理控制器与所述整车控制器通过所述第一CAN总线连接；

所述电池管理控制器用于根据车辆的绝缘阻值、电池组状态、电池单体数据以及高压继电器工作状态确定电池信息，并通过所述第一CAN总线将所述电池信息发送给与所述第一CAN总线连接的控制器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：驾驶交互器件；

所述驾驶交互器件与所述整车控制器通过所述第一CAN总线连接；

所述驾驶交互器件用于接收驾驶员的驾驶操作信息，并通过所述第一CAN总线将所述驾驶操作信息发送给所述整车控制器。

5.一种电机控制方法，其特征在于，由如权利要求1-4中任一项所述的一种电机控制系统执行，包括：

整车控制器通过第一CAN总线向换挡控制器发送动力请求和扭矩请求；

所述换挡控制器根据所述动力请求确定电机的工作挡位信息，并根据所述扭矩请求确定电机的扭矩信息；

所述换挡控制器通过第二CAN总线将所述工作挡位信息和所述扭矩信息发送至电机控制器；

所述电机控制器根据所述工作挡位信息和所述扭矩信息控制电机。