[發(fā)明專利]電動汽車輪邊電機驅(qū)動控制系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103640495B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高大威;金振華;胡艷東;劉水心;盧青春
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: B60L15/20
• 分類號: B60L15/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

一種電動汽車輪邊電機驅(qū)動控制系統(tǒng)，屬于電動汽車驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電動汽車因其節(jié)能與環(huán)保的優(yōu)點，成為當(dāng)前汽車技術(shù)和汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的研究重點。輪邊電機驅(qū)動是一種比較先進的電動汽車驅(qū)動方式，它舍棄了傳統(tǒng)的減速器、離合器、傳動橋等機械傳動部件，將電機直接或通過減速器間接安裝在車輪上，在動力配置、傳動結(jié)構(gòu)、操控性能、能源利用等方面具有獨特的技術(shù)優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：輪邊電機直接驅(qū)動車輪，簡化了傳動機構(gòu)，使傳動效率得以提高；輪邊電機的驅(qū)動力能夠直接控制，操作方便靈活，可以通過合理控制車輪的驅(qū)動力實現(xiàn)電子差速，進而提高整車操縱穩(wěn)定性；此外，輪邊電機驅(qū)動系統(tǒng)屬于多電機驅(qū)動系統(tǒng)，可以使整車在動力系統(tǒng)控制、制動能量回饋等方面得到進一步優(yōu)化。

輪邊電機驅(qū)動系統(tǒng)布置比較靈活，可以作為輪邊電機裝配在電動汽車的兩個前輪、或兩個后輪、或四個車輪，相應(yīng)的使電動汽車成為前輪驅(qū)動、后輪驅(qū)動或四輪驅(qū)動。一般的輪邊電機驅(qū)動系統(tǒng)中，每個輪邊電機都配有一個逆變器，每個逆變器根據(jù)整車功率需求和駕駛員駕駛意圖控制一臺輪邊電機的工作。逆變器之間的協(xié)調(diào)工作通常由整車控制器根據(jù)整車和輪邊電機的工作狀態(tài)通過CAN總線發(fā)給逆變器相關(guān)的指令實現(xiàn)。例如，對于雙輪邊電機驅(qū)動的車輛，當(dāng)車輛一側(cè)輪邊電機出現(xiàn)故障時，整車控制器首先通過CAN總線接收到的信息判斷出該輪邊電機出現(xiàn)的故障，并通過CAN總線傳達指令給該輪邊電機逆變器，讓其控制輪邊電機停止其工作，與此同時，通過CAN總線傳達指令給另一側(cè)輪邊電機逆變器去停止另一側(cè)電機工作，進而保證整車安全。在這個過程中，由于CAN總線信息的延遲以及逆變器的相應(yīng)時間等原因都會使兩臺輪邊電機不能同步協(xié)調(diào)工作，從而對整車安全可靠運行產(chǎn)生重大的影響。

本發(fā)明采用一個逆變器控制兩臺輪邊電機的協(xié)調(diào)工作，當(dāng)一臺輪邊電機出現(xiàn)故障時，逆變器可以迅速做出判斷，并對兩臺輪邊電機采取相應(yīng)的動作，不受外界以及通訊總線延遲或不同步因素的影響。因此，本發(fā)明對提高采用輪邊電機驅(qū)動系統(tǒng)的電動汽車的可靠性和安全性具有重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種電動汽車輪邊電機驅(qū)動控制系統(tǒng)，可以應(yīng)用于雙輪驅(qū)動的電動車輛，該系統(tǒng)可以對兩臺輪邊電機進行同步、協(xié)調(diào)控制。

為達到上述目的，本發(fā)明涉及的電動汽車輪邊電機驅(qū)動控制系統(tǒng)由一個逆變器和兩臺永磁同步電機構(gòu)成。逆變器與永磁同步電機具有高壓電氣連接和信號連接。

逆變器將電動汽車上的高壓直流電源，如燃料電池、發(fā)電機、蓄電池組或者超級電容組，輸出的直流電能轉(zhuǎn)換為永磁同步電機需要的交流電能。逆變器可以通過CAN總線接收來自電動汽車整車控制器的控制指令。逆變器包括信號采集處理單元、DSP控制單元、驅(qū)動與邏輯互鎖單元和主電路四個組成部分。

信號采集處理單元：用來對整車控制信號、主電路輸出相電流、永磁同步輪邊電機轉(zhuǎn)速溫度等信號的進行采集和處理，并將處理后的信息傳送到DSP控制單元和驅(qū)動與邏輯互鎖單元。其中整車控制信號來自整車控制器，主要反映整車運行狀態(tài)，如當(dāng)前車速，以及駕駛員操作意圖，如方向盤轉(zhuǎn)向角度，和指令，如整車控制器根據(jù)司機踏板得到的轉(zhuǎn)矩指令等；主電路輸出相電流來自逆變器與永磁同步輪邊電機之間高壓電氣連接的電力電纜流過的電流；永磁同步輪邊電機轉(zhuǎn)速溫度信號來自永磁同步電機內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)變壓器以及溫度傳感器。

DSP控制單元：由一片型號為TMS320F28335芯片為核心，根據(jù)信號采集處理單元提供的信息，采用矢量控制方法以及PI調(diào)節(jié)得到六路主電路IGBT的驅(qū)動信號。

驅(qū)動與邏輯互鎖單元：有兩個作用，一是DSP控制單元輸出的六路驅(qū)動信號進行功率放大以及整形處理；二是根據(jù)信號采集處理單元的輸出信號進行邏輯互鎖。邏輯互鎖的作用是使兩臺永磁同步電機協(xié)調(diào)工作，尤其當(dāng)一臺永磁同步輪邊電機出現(xiàn)故障停止工作時，另一臺永磁同步輪邊電機也會停止工作。具體的邏輯互鎖控制策略如下：

當(dāng)兩臺永磁同步輪邊電機轉(zhuǎn)速的差異大于設(shè)定閾值時，封鎖12路IGBT驅(qū)動信號。所設(shè)定的閾值由當(dāng)前車速和方向盤轉(zhuǎn)向角度決定；

當(dāng)兩臺永磁同步輪邊電機的任何一相電流超過輪邊電機最大工作相電流的120％時，同時封鎖12路IGBT驅(qū)動信號；

當(dāng)任意一永磁同步輪邊電機的工作溫度達到或超過永磁同步輪邊電機最大允許工作溫度80％但同時低于永磁同步輪邊電機最大允許工作溫度時，DSP控制永磁同步輪邊電機的輸出轉(zhuǎn)矩為整車需求轉(zhuǎn)矩的50％；

當(dāng)任意一永磁同步輪邊電機的工作溫度達到或超過永磁同步輪邊電機最大允許工作溫度時，封鎖12路IGBT驅(qū)動信號。