[發明專利]基于FPGA技術具有容錯能力的電子差速器控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201410397466.X
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN104192207A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 徐回;李衛民;胡悅;潘云龍;張海寧;相臣
• 申請（專利權）人: 濟寧中科先進技術研究院有限公司
• 主分類號: B62D15/00
• 分類號: B62D15/00;B60W10/12
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 馬俊榮

技術領域

本發明提供一種基于FPGA技術具有容錯能力的電子差速器控制系統及其控制方法，屬于電子差速器控制系統及其控制方法領域。

背景技術

電動汽車是基于電力驅動的道路行駛車輛，電力驅動系統是電動汽車的核心技術，包括電機驅動系統，傳動系統和車輪。電機驅動系統又包含了電機，功率變換器，電控制器。直流電機由于機械特性能夠很好地適應牽引力的需要，并且易于控制，早期在電動汽車中被廣泛應用，但是隨著效率，功率密度，穩定性，維護成本等的要求越來越高以及新技術的發展，永磁同步電機(PSM)正在逐步取代直流電機。為了能夠提高由PSM驅動的電動汽車的動態性能，技術人員和研究人員正在努力嘗試使用矢量控制方法，但是矢量控制需要復雜的在線協同通信，才能對于磁通量控制和轉矩控制之間的交互作用進行解耦，進而對于永磁同步電機實行快速的轉矩控制，因此這種控制方法通常需要消耗大量的計算時間，并且對于控制芯片的要求非常高。而轉矩控制則不需要大量的在線計算就可以對電機實現快速的轉矩控制。電機的控制方式會影響整個系統的穩定性，復雜的控制方法如矢量控制在實際的運作過程中會消耗大量的計算時間，降低反應的靈敏度，而簡單的控制方法如轉速控制又會影響控制的精度，因此選用合適的電機以及控制方法將會直接影響整個控制系統的控制精度和可靠性。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于FPGA技術具有容錯能力的電子差速器控制系統，結構簡單，控制方式簡單，可靠性高，控制精度高。

本發明目的在于提供一種基于FPGA技術具有容錯能力的電子差速器控制系統的控制方法，控制簡單，抗干擾能力強。

本發明所述的基于FPGA技術具有容錯能力的電子差速器控制系統，包括四輪電動車，四輪電動車設有電池和兩個輪轂電機，設有驅動控制芯片，電池通過驅動控制芯片連接到兩個輪轂電機的控制系統，四輪電動車方向盤與油門處設有位置傳感器，兩個輪轂電機內也設有位置傳感器，位置傳感器通過模數轉換模塊連接到驅動控制芯片。

所述的基于FPGA技術具有容錯能力的電子差速器控制系統，本發明中使用的車輛為后輪驅動，都單獨有輪轂電機驅動，使用轉矩控制控制兩個電機，兩前輪為轉向輪，驅動控制芯片通過位置傳感器獲得方向盤和油門的數據，并根據方向盤和油門的數據計算出參考的速度差，再通過輪轂電機內的位置傳感器獲得兩個輪轂電機的實際轉速數據，并根據實際轉速數據計算出實際速度差，并將實際速度差與參考速度差做比較，并取出差值，計算成補償轉矩，傳輸給輪轂電機控制系統，兩個輪轂電機的控制系統分別將補償轉矩與驅動控制芯片根據轉向角和角速度測出的參考轉矩進行相加或相減，使兩個驅動輪的速度得到補償，電子差速器是整個控制模塊中最重要的一個部分，電子差速器的控制策略是基于預測在車輪行駛時兩個驅動輪之間的速度差。速度差由式確定，δ是方向盤的轉角，ω_right和ω_leftt分別對應左右車輪的角速度，基于實際角速度和方向盤轉角按上式所給的數學關系計算兩個車輪的角速度差，測量到的角速度差與參考值進行比較，誤差信號傳遞給驅動控制芯片，產生補償轉矩。這個轉矩值與傳遞到驅動輪分配的參考轉矩進行合成，即為實際的分配轉矩，該過程控制方式簡單，可靠性高，控制精度高。

所述的基于FPGA技術具有容錯能力的電子差速器控制系統，驅動控制芯片包括控制單元和參數識別單元，控制單元包括電機控制器、電子差速器和運算器，兩個電機控制器均連接到電子差速器，兩個電機控制器的輸出端通過模數轉換模塊連接到輪轂電機，參數識別單元輸出端連接到電子差速器。

所述的基于FPGA技術具有容錯能力的電子差速器控制系統，四輪電動車方向盤與油門處位置傳感器通過模數轉換模塊連接到運算器，兩個輪轂電機內的位置傳感器通過模數轉換模塊連接到參數識別單元。

所述的基于FPGA技術具有容錯能力的電子差速器控制系統，電機控制器設有PI控制器。

所述的基于FPGA技術具有容錯能力的電子差速器控制系統，輪轂電機為容錯交流異步電機。

所述的基于FPGA技術具有容錯能力的電子差速器控制系統，位置傳感器為電位器。