CN101549631B - 一种纯电动车的动力***及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纯电动车的动力***及其运作方法,包括交流永磁同步电机PMSM和电机控制***,其中,电机控制***采用数字信号处理数字信号处理(Digital Signal Processing)DSP芯片;通过整车控制器控制动力***在禁止模式、零扭矩模式、速度模式、扭矩模式、报警模式、故障模式共六种模式之间控制转换。
Description
技术领域
本发明涉及轿车动力***,具体涉及一种纯电动车的动力***及其运行方法。
背景技术
目前,人们日益重视对环境的保护和能源的有效、合理使用。因此,高效、节能、环保的纯电动汽车成为汽车行业发展趋势之一。纯电动驱动***能做到低能耗和零排放的目的,极具市场化前景。在轿车中应用,受到安装空间的限制,对电机驱动***的体积尺寸要求苛刻,而在现有技术中,无法实现对电驱动***的控制和保护,从而也就无法确保纯电动轿车电驱动***的正常可靠运行,同时保证驾驶的舒适性。
发明内容
本发明的目的在于一种纯电动车的动力***及其运作方法,包括交流永磁同步电机PMSM和电机控制***,其中,电机控制***采用数字信号处理数字信号处理(Digital Signal Processing)DSP芯片;通过整车控制器控制动力***在禁止模式、零扭矩模式、速度模式、扭矩模式、报警模式、故障模式共六种模式之间控制转换。
在纯电动汽车驱动***中一般采用正弦波永磁同步电机,它具有运行可靠、体积小、质量轻、损耗少、效率高以及形状和尺寸灵活多样等显著优点,不仅能驱动整车,而且能通过制动能量回收对电池充电,在本纯电动轿车电机控制***中,采用Ti公司的DSP芯片,将DSP的高速运算能力与面向电机的高效控制能力集于一体。为了保证纯电动车电机驱动***的正常可靠运行,采用了六种运行工作模式。
具体技术方案如下:
一种纯电动车的动力***,包括交流永磁同步电机PMSM和电机控制***,其中,电机控制***采用数字信号处理数字信号处理(Digital SignalProcessing)DSP芯片。
所述交流永磁同步电机可以进行正常扭矩驱动、低速行进、再生制动能量回收、提供驱动电源。
电机控制***进行控制从而实现所述正常扭矩驱动、低速行进、再生制动能量回收、提供驱动电源。
所述交流永磁同步电机具有六种运行模式,分别为:禁止、零扭矩、速度、扭矩、故障和报警模式。
整车控制器对所述六种运行模式进行控制并进行控制转换。
一种纯电动车的动力***的运行方法,其特征在于,通过整车控制器控制动力***在禁止模式、零扭矩模式、速度模式、扭矩模式、报警模式、故障模式共六种模式之间控制转换。
在禁止模式下,PWM门驱动输出和逆变器是禁止的,故障均被清除;当检测到的电流小于标定限制,控制***清除电流硬件闭锁;当检测到的温度在标定的范围内,清除过温硬件闭锁;电机控制***正常上电后首先进入禁止模式。
零扭矩模式为速度模式和扭矩模式的转换过渡模式,在零扭矩模式下,逆变器正常工作,电机被控制提供零扭矩输出,在高速时,需要电机绕组中的弱磁电流以压制反电动势。
在速度模式下,车辆处于低速运行状态,主要用于档位处于前进档,电子油门为零时的车辆起步;电机控制***控制环调节电机扭矩以达到使电机运行在指定的速度,该扭矩不能变为负值,当电机被驱动到比要求速度更高的转速,控制扭矩被钳制为零。
在扭矩模式下,当整车正常驱动,电机运行在该模式,该模式提供驱动扭矩和再生制动功能,扭矩控制是电机矢量控制的核心部分,对电机需求扭矩指令来自整车控制器的CAN信息;当电机控制***得到的电机扭矩超过电机提供最大扭矩,该扭矩指令被钳制为最大扭矩值;为抵消反电动势对电机的影响,能达到需求的扭矩,在高速时应用弱磁控制,电机控制***控制环调节扭矩保持到指令值。
在报警模式下,逆变器正常工作,当电机控制***检测到电机定子和逆变器温度在一限定范围内时扭矩被限制在一定的范围内。
在故障模式下,逆变器和PWM门驱动均被禁止。
当发生传感器故障、门驱动故障、逆变器故障、过温故障、过压故障、过流故障中的一项或几项,电机控制***进入故障模式,进入故障模式后必须通过对电机控制***复位来实现对故障的清除。
电机当前模式下,初始化所有的输入输出,初始化CAN通信,电机控制***进入禁止模式。
禁止模式下,当整车控制器检测整车状态正常,和/或电机控制***检测电机***状态正常,和/或整车控制器允许逆变器正常工作且请求进入零扭矩模式,和/或档位处于空档,则进入零扭矩模式。
零扭矩模式下,当档位处于前进档,和/或驾驶员没有对电子油门踏板进行操作,和/或整车控制器请求电机进入低转速运行状态,和/或整车低速起步,和/或驾驶员对电子油门进行操作,整车控制器请求电机控制***进入零扭矩模式,当进入零扭矩模式后整车控制器请求电机控制***进入扭矩模式。
零扭矩模式/速度模式下,当档位处于前进档或者倒车档,和/或驾驶员对电子油门进行操作,整车控制器请求电机控制***进入扭矩模式;当电机温度或者逆变器温度达到一定温度范围,则对扭矩请求进行限制,防止电机或者逆变器过温使***进入故障模式。
与目前现有技术相比,本发明通过电机控制***的六种运行模式之间的切换实现对电驱动***的控制和保护,通过对纯电动轿车电机控制***的六种运行模式,实现纯电动轿车电驱动***的正常可靠运行,同时保证驾驶的舒适性。
附图说明
图1为模式转换示意图;
图中:1.电机当前模式,2.禁止模式,3.零扭矩模式,4.速度模式,5.扭矩模式,6.故障模式
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述,其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
本实施例中纯电动轿车***是采用交流永磁同步电机(PMSM),它主要提供四种功能:
1、正常扭矩驱动;
2、低速行进;
3、再生制动能量回收;
4、提供驱动电源。
这些功能的实现通过电机的控制模块实现。在本纯电动轿车***中,电机有如下六种运行模式,这六种模式之间的控制转换通过整车控制器的指令来实现。
(1)禁止
(2)零扭矩
(3)速度
(4)扭矩
(5)故障
(6)报警
其中零扭矩,速度,扭矩,报警为主要有效的控制方式。在禁止和故障模式下逆变器是禁止的。六种模式具体如下:
1.电机控制***禁止模式
在禁止模式下PWM门驱动输出和逆变器是禁止的。任何故障都被清除;如果检测到的电流小于标定限制的话,控制***会清除电流硬件闭锁;如果检测到的温度在标定的范围内,清除过温硬件闭锁。电机控制***正常上电后首先会进入禁止模式。
2.零扭矩模式
逆变器能正常工作,电机被控制提供零扭矩输出,在高速时,需要电机绕组中的弱磁电流以压制反电动势。因此零扭矩模式为速度模式和扭矩模式转换过渡模式,为电机运行提供可靠保障。模式转换如下图1所示:不满足下图1转换路径的都被认为是故障。
3.速度模式
该模式只被用在车辆低速运行状态,主要用于档位处于前进档,电子油门为零时的车辆起步;电机控制模块控制环调节电机扭矩以达到使电机运行在指定的速度,这个扭矩不能变为负值,如果电机被驱动到比要求速度更高的转速时,控制扭矩将会钳制为零。
4.扭矩模式
当整车正常驱动的情况下,电机运行在扭矩模式。此模式提供驱动扭矩和再生制动功能,扭矩控制是此电机矢量控制的核心部分;对电机需求扭矩指令来自整车控制器的CAN信息;如果电机控制***得到的电机扭矩超过电机提供最大扭矩,这个扭矩指令会被钳制为最大扭矩值。为了抵消反电动势对电机的影响,能达到需求的扭矩,在高速时应用弱磁控制方法。电机控制***控制环会调节扭矩保持到指令值。
5.报警模式
在此模式下逆变器正常工作;当电机控制***检测到电机定子和逆变器温度在某一限定范围内时扭矩请求会限制在一定的范围内。
6.故障模式
在此模式下逆变器和PWM门驱动都被禁止。
故障模式是针对***故障例如:传感器故障、门驱动故障、逆变器故障、过温故障、过压故障、过流故障等用来保护电驱动控制***硬件和电机。如果DSP检测到与控制器硬件相关的故障。比如:逆变器出错、门驱动电源故障等。DSP不会控制逆变器并且不会产生驱动信号。DSP会把故障信号通过CAN传给整车控制器,整车控制器会对硬件作出相应的动作直到***复位为止。
结合附图1以及六种模式,其转换方式和条件如下:
a.当前运行电机控制***程序;初始化所有的输入输出;初始化CAN通信;电机控制***进入禁止模式;任何故障都被清除;如果检测到的电流小于标定限制的话,控制***会清除电流硬件闭锁;如果检测到的温度在标定的范围内,清除过温硬件闭锁。
b.整车控制器检测整车状态正常;电机控制***检测电机***状态正常;整车控制器允许逆变器正常工作且请求进入零扭矩模式;档位处于空档。
c.档位处于前进档;驾驶员没有对电子油门踏板进行操作;整车控制器请求电机进入低转速运行状态;整车低速起步;当驾驶员对电子油门进行操作,整车控制器请求电机控制***进入零扭矩模式,成功进入零扭矩模式后整车控制器请求电机控制***进入扭矩模式。
d.档位处于前进档或者倒车档;驾驶员对电子油门进行操作;整车控制器请求电机控制***进入扭矩模式;当电机温度或者逆变器温度达到一定温度范围后,对扭矩请求进行限制,防止电机或者逆变器过温使***进入故障模式。
e.发生传感器故障、门驱动故障、逆变器故障、过温故障、过压故障、过流故障情况下,电机控制***进入故障模式;进入故障模式后必须通过对电机控制***复位来实现对故障的清除。
f.发生传感器故障、门驱动故障、逆变器故障、过温故障、过压故障、过流故障情况下,电机控制***进入故障模式;进入故障模式后必须通过对电机控制***复位来实现对故障的清除。
g.发生传感器故障、门驱动故障、逆变器故障、过温故障、过压故障、过流故障情况下,电机控制***进入故障模式;进入故障模式后必须通过对电机控制***复位来实现对故障的清除。
h.发生传感器故障、门驱动故障、逆变器故障、过温故障、过压故障、过流故障情况下,电机控制***进入故障模式;进入故障模式后必须通过对电机控制***复位来实现对故障的清除。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进,或未经改进直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种纯电动车的动力***的运行方法,其特征在于,所述纯电动车的动力***包括交流永磁同步电机PMSM和电机控制***,其中,所述电机控制***采用数字信号处理DSP芯片,其进行控制从而实现正常扭矩驱动、低速行进、再生制动能量回收、提供驱动电源;所述交流永磁同步电机可以进行正常扭矩驱动、低速行进、再生制动能量回收、提供驱动电源,其具有六种运行模式,分别为:禁止、零扭矩、速度、扭矩、故障和报警模式,整车控制器对所述六种运行模式进行控制并进行控制转换;
通过整车控制器控制动力***在禁止模式、零扭矩模式、速度模式、扭矩模式、报警模式、故障模式共六种模式之间控制转换,其中,
在禁止模式下,PWM门驱动输出和逆变器是禁止的,故障均被清除;当检测到的电流小于标定限制,控制***清除电流硬件闭锁;当检测到的温度在标定的范围内,清除过温硬件闭锁;电机控制***正常上电后首先进入禁止模式;
零扭矩模式为速度模式和扭矩模式的转换过渡模式,在零扭矩模式下,逆变器正常工作,电机被控制提供零扭矩输出,在高速时,需要电机绕组中的弱磁电流以压制反电动势;
在速度模式下,车辆处于低速运行状态,主要用于档位处于前进档,电子油门为零时的车辆起步;电机控制***控制环调节电机扭矩以达到使电机运行在指定的速度,该扭矩不能变为负值,当电机被驱动到比要求速度更高的转速,控制扭矩被钳制为零;
在扭矩模式下,当整车正常驱动,电机运行在该模式,该模式提供驱动扭矩和再生制动功能,扭矩控制是电机矢量控制的核心部分,对电机需求扭矩指令来自整车控制器的CAN信息;当电机控制***得到的电机扭矩超过电机提供最大扭矩,该扭矩指令被钳制为最大扭矩值;为抵消反电动势对电机的影响,能达到需求的扭矩,在高速时应用弱磁控制,电机控制***控制环调节扭矩保持到指令值;
在报警模式下,逆变器正常工作,当电机控制***检测到电机定子和逆变器温度在一限定范围内时扭矩被限制在一定的范围内;
在故障模式下,逆变器和PWM门驱动均被禁止。
2.如权利要求1所述纯电动车的动力***的运行方法,其特征在于,当发生传感器故障、门驱动故障、逆变器故障、过温故障、过压故障、过流故障中的一项或几项,电机控制***进入故障模式,进入故障模式后必须通过对电机控制***复位来实现对故障的清除。
3.如权利要求1所述纯电动车的动力***的运行方法,其特征在于,电机当前模式下,初始化所有的输入输出,初始化CAN通信,电机控制***进入禁止模式。
4.如权利要求1所述纯电动车的动力***的运行方法,其特征在于,禁止模式下,当整车控制器检测整车状态正常,和/或电机控制***检测电机***状态正常,和/或整车控制器允许逆变器正常工作且请求进入零扭矩模式,和/或档位处于空档,则进入零扭矩模式。
5.如权利要求1所述纯电动车的动力***的运行方法,其特征在于,零扭矩模式下,当档位处于前进档,和/或驾驶员没有对电子油门踏板进行操作,和/或整车控制器请求电机进入低转速运行状态,和/或整车低速起步,和/或驾驶员对电子油门进行操作,整车控制器请求电机控制***进入零扭矩模式,当进入零扭矩模式后整车控制器请求电机控制***进入扭矩模式。
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