CN1986308B - 一种弱混合轿车用电机控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及弱度混合动力轿车用电机控制系统，包括包含有电机控制单元的整车控制单元、逆变器、低压蓄电池、电机、电机驱动硬件部分构成，电机控制单元对电机实施速度模式、怠速模式、发电模式以及关闭模式控制；电机控制器根据整车控制单元发出的起动请求命令，由电机起动发动机；起动时，由低压蓄电池通过逆变器进入三相绕组向电机供电；实现了电机预设的功能要求，改善燃油消耗达4-7％，在保证驾驶舒适性的同时，又能实现节能环保的功效。

Description

一种弱混合轿车用电机控制系统
技术领域
本发明涉及弱度混合动力轿车用电机控制系统，特别是带驱动启动电机的混合动力汽车的控制。
背景技术
目前，汽车行业的高速发展和石油能源的短缺的矛盾日益突出，人们追求汽车大排量和低污染之间存在难以调和的矛盾。因此，高效、节能、环保的清洁汽车就成为汽车行业的发展趋势。混合动力汽车因其兼有电动车的低排放优点与内燃机汽车的高比能量优点而越来越受到关注，成为目前阶段竟相研发的新型车辆之一。弱度混合车辆由于其结构相对简单，对原车的改动最小，因此最易实现。其关键部分是将原来单纯的发电机用集发电与电动于一体的电机代替，以实现怠速时停止和启动发动机的功能，从而达到节省油耗的目的。因此在弱度混合动力车上，电机及电机控制系统成为直接影响混合动力汽车动力性和燃油经济性的重要部分。
发明内容
本发明的目的就是提供一种弱混合轿车用电机控制系统，对车辆实施启动\停止发动机、对电机的速度、电机发电\电动模式切换控制，改善车辆的能耗性能。
为实现上述目的，本发明提供的弱混合轿车用电机控制系统，包括包含有电机控制单元的整车控制单元、逆变器、低压蓄电池、电机、电机驱动硬件部分构成，电机控制单元对电机实施速度模式、怠速模式、发电模式以及关闭模式控制；电机控制器根据整车控制单元发出的起动请求命令，起动电机，从而起动发动机；起动时，由低压蓄电池通过逆变器进入三相绕组向电机供电；发电时，根据对低压蓄电池电压的监测值及发动机转速查表得出励磁电流的大小，由励磁电路给电机供电进行发电，所述的发电模式由发电控制模块控制，当电机顺利启动发动机后，电机进入怠速模式，随着发动机转速的增大，电机需要调整其工作状态，当发动机转速介于启动转速和怠速转速时，电机切换到发电模式；所述的关闭模式电机的场绕组和电机相绕组均关闭，电机停止工作。
本控制系统成功的实现了对于改型电机的控制，且由于采用高性能的驱动装置和合理的系统构架，保证了信号的正确采集和处理，实现了电机预设的功能要求，改善燃油消耗达4-7％，在保证驾驶舒适性的同时，又能实现节能环保的功效。
附图概述
图1是混合动力车整车基本原理结构框图；
图2是电机的转子上永磁体安装示意图；
图3是系统控制流程图；
图4是电机速度控制模式时的控制逻辑框图；
图5是发电励磁电流控制流程图；
图6是电机工作模式及其在各模式间的切换关系图。
具体实施方式
本发明中的电机控制系统主要由包含有电机控制单元的整车控制单元10、逆变器20、低压蓄电池30、电机40、电机驱动硬件部分等主要部分构成。根据混合动力汽车运行工况的要求，电机主要工作在以下几个模式：
所述的速度模式由速度控制模块控制，此时电机作为电动机工作。启动时，该电机快速启动发动机，当发动机转速达到启动转速时，发动机开始供油，弥补汽油机启动时经济性差、排放高的缺点。整个过程由速度控制闭环保证电机在极短的时间内重新启动发动机，当转子加速到需求转速时，将保持在这个速度下，且不会产生负扭矩，当转速高于需求转速时，自动关闭PWM驱动。
所述的怠速模式控制由怠速控制模块控制，这种模式是处在速度模式和发电模式转换中的一个过渡过程，此时，没有扭矩产生，逆变器是关闭的，也没有电流流过三相绕组。
所述的发电模式由发电控制模块控制，当电机顺利启动发动机后，电机进入怠速模式，随着发动机转速的增大，电机需要调整其工作状态。当发动机转速介于启动转速和怠速转速时，电机切换到发电模式。
关闭模式：电机的场绕组和三相绕组都是关闭的，电机处于不工作状态。
此外，该系统还具有对自身的保护系统，包括：欠电压保护、过电压保护、硬件驱动过热保护以及电机的过热保护等功能。
具体实施方式
图1是混合动力车整车基本结构。本发明应用于弱混合动力车电机控制系统，由混合动力用电机40、混合动力用发动机50、皮带传动机构、低压蓄电池30等构成。在整车定义的某一温度下，任何情况下不能由电机40启动。在所定义温度以上，在整车进入怠速停机重起时，在整车控制单元10没有监测到错误信息的情况下，由电机40起动。在整车运行过程中，电机40的作用与传统车中的发电机作用相同。起动时，电机控制器根据整车控制单元10发出的起动请求命令，起动电机40，从而起动发动机50。起动时，由低压蓄电池30通过逆变器20进入三相绕组向电机40供电；发电时，根据对电池电压的监测值及发动机50转速查表得出励磁电流的大小，由专门的励磁电路给电机40供电进行发电。整车及发动机的控制分别由整车控制单元10和发动机控制单元完成。
图2所示为本电机的转子结构。本专利中的电机，包括端盖、定子铁心、爪极、磁场绕组、转子磁轭、转子轴，该转子在传统爪极电机转子的结构上做了改良，增加了永磁体成分，通过永磁体磁场与主励磁磁场共同作用，在不增大励磁电流的情况下增大了电机的气隙磁密，提高了电机的出力和效率为提高电机扭矩，在传统电机两爪极间加入永磁体41，以增强转子磁场。
如图3所示，系统开始时会监测系统有无故障，若有故障，如：皮带打滑、过电压、过电流等故障，则进入故障处理模块，若无故障发生，则进入模式控制，根据相应的条件判断是该进行发电还是驱动。然后退出。
图4为该混合动力车速度控制模式的原理框图，图中左侧阴影部分即在处理器板上实现的功能，主要由五个模块组成。
模式控制模块接收整车起动请求、整车状态信息及电流反馈信号、过载监测信号、门驱动错误信号，根据发动机转速及直流母线电压信号，判断当前情况应该采用何种子控制模式，120°导通还是180°导通模式，并将子控制模式的信号输出到电机驱动专用芯片及整车控制单元10中，同时将起动需求速度输出给速度控制模块。
速度控制模块内部采用PI控制算法，以保证实际起动速度与所需相差不大，并对所输出的速度大小进行限制，使电机在不超过最大起动速度的情况下起动，若超过该速度则应停止起动。为达到控制精度，必须接收由专用芯片提供的电机转速及方向信号。
电流控制模块接收来自速度控制模块的速度信号，查表得出为满足该速度应该提供的电流值。同时监测实际电流值，采用PI控制，得出实际控制量，并对应成控制电压信号输出给控制单元中。
过载监测模块主要实现对于过载监测信号真实性的判断。如采用：当连续采集到5次过载监测信号则认为电机确实过载，并将过载信号输出给模式处理模块，在模式处理模块中进行电机模式判断。
设置励磁电流模块主要实现励磁电流大小的设定。在起动时也即速度模式控制下，励磁电流采用所允许的最大值，以期获得最大的起动扭矩。励磁电流需求信号输出给硬件励磁电流控制器，然后由硬件向励磁电路提供所需的电流。
电机驱动专用芯片即电机控制单元，主要接收来自处理器板的控制电压信号、模式需求信号及来自霍尔传感器的位置信号，同时监测实际电流大小。该芯片经过自身内部集成的算法，根据电机控制单元接收的控制电压信号、模式需求信号和位置信号输出PWM控制信号给门驱动电路，以给三相绕组提供电流。同时将位置信号处理成速度及方向信号反馈给处理器板中的速度控制模块。同样的，它也会监测电流信号，以避免硬件过热。其内部集成有保护电路及故障监测模块。
图5所示为发电励磁电流控制流程图。电机发电模式控制策略与传统电机最大的不同是通过“软件计算励磁电流占空比从而获得所需电压的方式”来取代传统的调压器。首先根据电池的温度查表得出发电电压的需求值，然后通过PI控制算法获得相应的励磁电流。同时根据电机转速及逆变器温度及上一时刻的励磁电流大小获得当前最大励磁电流允许值。比较PI算法输出的励磁电流值与最大允许值后输出控制励磁电流值。这样既可以减少硬件器件又可以提高控制精度。
图6为电机控制系统可以实现的电机控制模式，以及各个模式之间的切换关系。电机不能直接由速度控制模式或发电模式转换为关闭模式，也不能直接在速度控制模式和发电模式之间进行切换。图6中实线箭头表示可操作的转换，虚线箭头表示错误的转换。
为改善电动机的驱动性能，在电机的爪极上加贴永磁体41。对电机的控制由电机控制单元实现，该部分与整车控制单元10集成在一起，根据整车控制单元10的指令控制电机的工作状态。各控制器间通过控制器局域网CAN通讯。为保证电机正常工作，应为整车配置可充放电次数及性能更为优越的电池系统。

Claims (8)

1.一种弱混合轿车用电机控制系统，其特征在于：包括包含有电机控制单元的整车控制单元(10)、逆变器(20)、低压蓄电池(30)、电机(40)、电机驱动硬件部分构成，电机控制单元对电机(40)实施速度模式、怠速模式、发电模式以及关闭模式控制；电机控制单元根据整车控制单元发出的起动请求命令，起动电机(40)，从而起动发动机(50)；起动时，由低压蓄电池(30)通过逆变器(20)进入三相绕组向电机(40)供电；发电时，根据对低压蓄电池(30)电压的监测值及发动机(50)转速查表得出励磁电流的大小，由励磁电路给电机(40)供电进行发电，所述的发电模式由发电控制模块控制，当电机顺利启动发动机后，电机进入怠速模式，随着发动机转速的增大，电机需要调整其工作状态，当发动机转速介于启动转速和怠速转速时，电机切换到发电模式；所述的关闭模式电机的场绕组和电机相绕组均关闭，电机停止工作；
所述的速度模式由速度控制模块控制，电机(40)作为电动机工作，启动时，电机(40)快速启动发动机(50)，当发动机(50)转速达到启动转速时，发动机(50)开始供油，当转子加速到需求转速时，将保持在这个速度下，保持正扭矩，当转速高于需求转速时，自动关闭PWM驱动。
2.根据权利要求1所述的弱混合轿车用电机控制系统，其特征在于：所述的怠速模式控制由怠速控制模块控制，是处在速度模式和发电模式转换中的一个过渡过程，此时扭矩为零，逆变器关闭，三相绕组无电流流过。
3.根据权利要求1所述的弱混合轿车用电机控制系统，其特征在于：控制系统还包括模式控制模块，模式控制模块接收整车起动请求、整车状态信息及电流反馈信号、过载监测信号、门驱动错误信号，根据发动机转速及直流母线电压信号，判断当前情况应该采用何种子控制模式，120°导通还是180°导通模式，并将子控制模式的信号输出到电机控制单元及整车控制单元(10)中，同时将起动需求速度输出给速度控制模块。
4.根据权利要求1或3所述的弱混合轿车用电机控制系统，其特征在于：所述的速度控制模块内部采用PI控制算法，对所输出的速度大小进行限制，使电机在不超过最大起动速度的情况下起动，若超过该速度则应停止起动。
5.根据权利要求4所述的弱混合轿车用电机控制系统，其特征在于：电流控制模块接收来自速度控制模块的速度信号，查表得出为满足该速度应该提供的电流值，同时监测实际电流值，采用PI控制，得出控制量，并对应成控制电压信号输出给电机控制单元及整车控制单元(10)。
6.根据权利要求3所述的弱混合轿车用电机控制系统，其特征在于：过载监测模块对过载监测信号真实性的判断，当连续采集到3～5次过载监测信号则认为电机确实过载，并将过载信号输出给模式控制模块，在模式控制模块中进行电机模式判断。
7.根据权利要求1所述的弱混合轿车用电机控制系统，其特征在于：励磁电流模块对励磁电流大小的设定，速度控制模式下，励磁电流采用所允许的最大值，励磁电流需求信号输出给励磁电流控制器，然后向励磁电路提供所需的电流。
8.根据权利要求1所述的弱混合轿车用电机控制系统，其特征在于：电机控制单元接收来自整车控制单元(10)的控制电压信号、模式需求信号及来自霍尔传感器的位置信号，监测实际电流大小，根据电机控制单元接收的控制电压信号、模式需求信号和位置信号输出PWM控制信号给驱动电路向三相绕组提供电流，将位置信号处理成速度及方向信号反馈给速度控制模块。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101173050B1 (ko) * 2009-12-04 2012-08-13 기아자동차주식회사 전동식 오일펌프의 구동 제어 장치 및 방법
CN102803038B (zh) * 2010-03-31 2015-05-20 本田技研工业株式会社 混合动力车辆
CN101865775B (zh) * 2010-05-31 2011-11-09 重庆长安汽车股份有限公司 一种弱混合动力发动机可靠性试验系统
CN102529947B (zh) * 2010-12-29 2015-06-17 上海汽车集团股份有限公司 一种混合动力系统的控制方法
US9114803B2 (en) * 2011-02-03 2015-08-25 Suzuki Motor Corporation Drive control apparatus for providing drive control to a hybrid electric vehicle, and hybrid electric vehicle
US9102334B2 (en) 2012-10-29 2015-08-11 Deere & Company Methods and apparatus to control motors
DE102013013954A1 (de) * 2013-08-21 2015-02-26 Audi Ag Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug
CN103552447B (zh) * 2013-10-12 2016-05-18 奇瑞汽车股份有限公司 一种提升驾乘舒适性的混动四驱系统及其控制方法
CN104149776B (zh) * 2014-08-27 2016-06-22 安徽江淮汽车股份有限公司 一种混合动力汽车系统及其控制方法
CN104879229B (zh) * 2015-06-02 2017-07-04 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种发动机电子怠速控制方法及控制系统
CN109094564B (zh) * 2018-09-30 2020-01-14 安徽江淮汽车集团股份有限公司 混合动力换挡控制系统
CN109339960B (zh) * 2018-11-27 2020-12-29 义乌吉利发动机有限公司 一种调控发动机怠速转速的方法和装置
CN112821823B (zh) * 2021-01-08 2022-12-06 东风商用车有限公司 汽车智能发电机输出电流闭环控制方法及系统
CN113665499B (zh) * 2021-08-31 2024-06-14 中国第一汽车股份有限公司 一种电动汽车能量管理系统及控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2372176Y (zh) * 1999-03-18 2000-04-05 万德鸿 混合动力电动摩托车
CN1271988A (zh) * 1999-04-22 2000-11-01 株式会社美姿把 起动发电机

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2372176Y (zh) * 1999-03-18 2000-04-05 万德鸿 混合动力电动摩托车
CN1271988A (zh) * 1999-04-22 2000-11-01 株式会社美姿把 起动发电机

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2006-25595A 2006.01.26
JP特开2006-312455A 2006.11.16

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