CN102710195B - 电动汽车防倒滑电机驱动控制器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车防倒滑电机驱动控制器，属电动汽车电器制造领域，本发明包括：含有电枢和励磁线圈的机；电枢开关；电枢电流释放开关；励磁线圈驱动电路；电机转速传感器；控制器；电池；还包括用于检测所述电枢正向或反向电流的电流传感器，该电流传感器的输入端与所述的电枢串联后与所述的电枢电流释放开关输出端并联，所述电流传感器的输出端与所述的控制器连接。本发明还公开了一种电动汽车防倒滑电机驱动的控制方法。本发明能有效的避免在机械刹车失灵或没有使用机械刹车的情况下车辆的倒滑，具有提高电动车的安全性能、延长刹车片寿命的有益效果。

Description

电动汽车防倒滑电机驱动控制器及控制方法

技术领域

本发明涉及一种电动汽车防倒滑电机驱动控制器及控制方法，属电动汽车电器制造领域。

背景技术

车辆在上坡过程中，如果松开加速踏板，车辆有可能因为重力而自由倒滑，现有技术通常通过刹车和手刹等形式来控制车辆倒滑，而且通过刹车来控制时，还必须人为踩刹车踏板来控制，由此将增加对刹车片的磨损，如果刹车失灵，车辆将自由倒滑，有可能发生安全事故。

CN201587499U公开了一种车用单向制动装置，该发明涉及的是适合电动车、机动车在上坡路上行驶失去动力后,防止车溜坡（倒滑）的一种车用单向制动装置，该发明通过机械结构解决溜坡问题。

CN101817313A公开了一种电动车坡道安全起步控制***，包括整车控制器、驱动电机控制器、自动变速控制器和手柄档位采集***，其中所述的整车控制器计算车辆加速度，然后计算出坡道信息，进而计算出转矩信息，并将计算所得的转矩信息发给驱动电机控制器，驱动电机控制器向驱动电机发出转矩指令，驱动电机输出相应转矩，该***通过相关控制算法解决溜坡（倒滑）问题，不需增加硬件及机械***。

现有技术中，图1为常用的电动汽车电机驱动控制器电路原理图，该控制器包括：电机，电机含有电枢M和励磁线圈L，电枢开关Q6，其选用NMOS管，输出端与电枢M串联，电枢电流释放开关Q5，其选用NMOS管，输出端与电枢M并联；励磁线圈驱动电路由第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4组成，第一开关至第四开关均选用NMOS管，其中，第一开关Q1的漏极连接电池正极B+，第二开关的漏极连接电池正极B+，第三开关Q3的漏极连接第一开关Q1的源极，该连接点还作为励磁线圈驱动电路的一个输出端与励磁线圈L连接，第三开关Q3的源极连接电池负极B-，第四开关Q4的漏极连接第二开关Q2的源极，该连接点还作为励磁线圈驱动电路的另一个输出端与励磁线圈L连接，第四开关Q4的源极连接电池负极B-；第一开关Q1至第四开关Q4的栅极以及电枢电流释放开关Q5的栅极、电枢开关Q6的栅极分别与控制器连接，电池正极B+与电枢电流释放开关Q5的漏极连接，电池负极B-与电枢开关Q6的源极连接。

该控制器的工作原理如下：当电机处在正转的正常工作驱动状态时，第一开关Q1和第四开关Q3关闭，第二开关Q2和第三开关Q3导通，励磁线圈L加一个励磁电流，然后开通电枢开关Q6斩波，此时电枢M中的电流流动如图中实线箭头所示，电枢M电流切割励磁磁场，产生驱动力矩，推动电机转动。此时电枢电流释放开关Q5可以完全关断，也可处于与电枢开关Q6互补的开关状态。当电机处于再生制动时，电枢开关Q6可全关断（也可以和电枢电流释放开关Q5互补开关），这时电机电枢M中的反电动势，通过电枢电流释放开关Q5斩波升压（Boost），即使在很低惯性转速的情况下，也能利用反电动势对电池B进行充电，从而达到能量再生回馈及制动的功能，此时电流的流向如图1虚线箭头所示，点划线箭头为电枢电流释放开关Q5开通时的Boost回路；当第二开关Q2和第三开关Q3关闭，第一开关Q1和第四开关Q4导通时，电机反转，其它工作原理相同。

利用现有电路，当电动汽车发生倒滑时，选择合适的励磁线圈L的电流流向可以改变电机的旋转方向，因此可以防止倒滑。

发明内容

本发明提供了一种电动汽车防倒滑电机驱动控制器及控制方法，当车辆停在上坡时，刹车失效的情况下，或者没有使用刹车也能阻止车辆倒滑，本发明通过增加硬件及增加软件程序解决车辆倒滑问题，该控制方法与现有技术中已有的控制方法不同。

本发明的技术方案是：

一种电动汽车防倒滑电机驱动控制器，包括：

电机，所述的电机含有电枢和励磁线圈；

电枢开关，其输出端与所述电枢串联；

电枢电流释放开关，其输出端与所述电枢并联；

励磁线圈驱动电路，其输出端与所述的励磁线圈连接，用于向所述的励磁线圈提供正向或反向驱动电流；

电机转速传感器；

控制器，其分别与电枢开关的控制端、电枢电流释放开关的控制端、励磁线圈驱动电路的控制端、电机转速传感器连接；

电池，其分别向所述的电枢、励磁线圈驱动电路、电机转速传感器、控制器供电；

其特征是：还包括用于检测所述电枢正向或反向电流的电流传感器，该电流传感器的输入端与所述的电枢串联后与所述的电枢电流释放开关输出端并联，所述电流传感器的输出端与所述的控制器连接。

该技术方案的工作原理是：

在停车状态时，如果控制器检测到车速信号，则证明车子此时处于不受控的滑行关态；假设为不能判断方向，则我们不知道此时电机的转向，第一步，控制器在励磁线圈上随意加一个方向的励磁电流，电枢将会在励磁磁场下产生电动势，如所加励磁电流的方向正确，电流从电枢出发经电流传感器、电枢电流释放开关再回到电枢的路径流动，从而电机转动，可以防止电动车倒滑，电流传感器检测到该电流的信号输出到控制器，由控制器的软件进行判断并输出下一步控制信号；

假设电枢产生的电动势与上述情况相反，由于此时控制器处于停机状态，电枢电流释放开关截止，则该电枢上的电动势不能产生电流，此时可以确认第一步所加励磁电流的方向是错误的，这就需要我们加与之前相反的励磁电流，从而在电枢上产生相反的磁场，和相反的电动势，从而产生电枢电流。

一旦控制器检测到电枢有电流时，表示此时励磁电流的方向是正确的，则可以通过调节励磁电流的大小来控制电动势的大小以及电枢电流的大小，从而达到控制车辆滑行速度在一定的范围内。

控制励磁线圈产生正反向电流的励磁线圈驱动电路为现有技术，但控制励磁线圈驱动电路工作的控制器输出的软件程序有所不同。

应该说明的是，电机此时的工作状态是把滑行的势能转化成了电枢电流释放开关及电机内部的损耗，不过作为一种非正常情况下的保护，也是切实可行的，通常开关管的电流负载能力应能满足要求。

由于控制器内的软件程序，增加了控制方法，通过上述硬件配合软件可以实现阻止车辆倒滑。

一种电动汽车防倒滑电机驱动的控制方法，在电动汽车停车无驱动电流的前提下，首先通过检测确定是否有车速，如果“是”加一个励磁电流，然后通过电枢电流判断车辆是否处在倒滑的状态，如果“不是”处在防倒滑状态，电流传感器检测到的电枢电流为零，则加一个反方向励磁电流；如果是处在防倒滑状态，电流传感器检测到的电枢电流不为零，则调节励磁电流，使得电机转速在允许范围内，从而达到防倒滑的目的。

本发明一种电动汽车防倒滑电机驱动控制器及控制方法，在车辆停在半坡时，如果机械刹车失灵，或没有使用机械刹车的情况下，能有效的避免车辆的倒滑，具有提高电动车的安全性能、延长刹车片寿命的有益效果。

附图说明

图1为现有技术电动汽车电机驱动控制器的电路原理图。

图2为本发明电动汽车防倒滑电机驱动控制器的电路原理图。

图3为本发明电动汽车防倒滑电机驱动控制方法的流程图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的说明：

如图2所示，一种电动汽车防倒滑电机驱动控制器，该控制器包括：电机，电机含有电枢M和励磁线圈L，电枢M、电流传感器S的输入端、电枢开关Q6的输出端串联后与电池连接，电枢M、电流传感器S的输入端串联后还与电枢电流释放开关Q5的输出端并联，电枢开关Q6、电枢电流释放开关Q5均选用NMOS管，励磁线圈驱动电路由第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4组成，第一开关至第四开关均选用NMOS管，其中，第一开关Q1的漏极连接电池正极B+，第二开关Q2的漏极连接电池正极B+，第三开关Q3的漏极连接第一开关Q1的源极，该连接点还作为励磁线圈驱动电路的一个输出端与励磁线圈L连接，第三开关Q3的源极连接电池负极B-，第四开关Q4的漏极连接第二开关Q2的源极，该连接点还作为励磁线圈驱动电路的另一个输出端与励磁线圈L连接，第四开关Q4的源极连接电池负极B-；第一开关Q1至第四开关Q4的栅极以及电枢电流释放开关Q5的栅极、电枢开关Q6的栅极分别与控制器连接，电池正极B+与电枢电流释放开关Q5的漏极连接，电池负极B-与电枢开关Q6的源极连接。

本实施例的电机转速传感器与控制器连接并由电池供电。

本实施例通过电机转速传感器及轮胎尺寸可以在控制器MCU中计算出车速。

当第一开关Q1和第四开关Q4导通时，励磁线圈获得电流，如果所加的励磁电流方向正确，则电流传感器S有电流流过，电机处于防倒滑状态，图中实线箭头所示，否则，电流传感器S无电流流过。

当第一开关Q1和第四开关Q4导通时，励磁线圈获得电流，如果所加的励磁电流方向错误，则电流传感器S无电流流过，电机处于非防倒滑状态，则控制器关闭第一开关Q1和第四开关Q4，开通第二开关Q2和第三开关Q3，励磁线圈获得电流，电流传感器S有电流流过，电机处于防倒滑状态，图中虚线箭头所示。

由于本发明新增的电流传感器S可以检测正反方向的电流，不影响现有技术的使用。

相应的，如图3所示，一种电动汽车防倒滑电机驱动控制方法的流程图，当电动车停在上坡路段时，电机不转，如果因手刹失灵，或没有拉手刹，车子会发生倒滑，此时,按如下步骤判断：

步骤S1：检测是否有车速，如果是；

步骤S2：加一个励磁电流；

步骤S3：电枢电流是否处于防倒滑工作状态，如果是；

步骤S4：调节励磁电流；

步骤S5：判断电机转速是否在允许范围内，如果是；

步骤S6：保持励磁电流。

其中，如果电流传感器的电流不为零则判断电枢电流处于防倒滑工作状态，否则，电枢电流处于非防倒滑工作状态。

当步骤S1通过检测没有车速时则继续检测；

当步骤S3电枢电流不处于防倒滑工作状态时则执行；

步骤S31：加一个与步骤S2反方向的励磁电流，并继续执行步骤S3；

当步骤S5的电机转速不在允许范围内时则执行步骤S4。

需要说明的是，步骤S4：调节励磁电流，从小逐步加大，当励磁电流较小时，由于电动车所停的上坡的坡度大小不一样，电动车载重不一样，有可能无法阻止车子倒滑，此时，需要逐步加大励磁电流，当励磁电流太大时，有可能车子向前开动，所以必须检测电机转速是否在允许的范围内，最佳的电机转速为接近零，不断的调节励磁电流并保持该电流在一定范围内才能达到目的。同时也应实时监控电枢电流，避免电枢电流超过电机及控制器开关管的设定极限值。

由于本发明的控制方法，是在控制器关闭电枢开关的前提下使用，不会影响正常车辆行驶时，原有控制程序的执行。

需要说明的是，所述的励磁电流所产生的电枢电流与正常行驶时经电枢开关控制的电枢电流在方法上有较大的区别，安全性能方面本发明要高很多。

Claims (2)

1.一种电动汽车防倒滑电机驱动控制方法，其特征包括如下步骤：

(1)检测是否有车速，如果否重复步骤(1)，如果是；

(2)加一个励磁电流；

(3)判断电枢电流是否处于防倒滑工作状态，如果否，加一个与步骤(2)反方向的励磁电流，如果是；

(4)调节励磁电流；

(5)判断电机转速是否在允许范围内，如果否，重复步骤(4)，如果是；

(6)保持励磁电流，执行步骤(5)。

2.如权利要求1所述的电动汽车防倒滑电机驱动控制方法，其特征是：步骤(3)中，如果电流传感器的电流不为零则判断电枢电流处于防倒滑工作状态，否则，电枢电流处于非防倒滑工作状态。