CN107031454A - 纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法及装置 - Google Patents

纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法，该方法包括：在纯电动汽车处于坡道加速或者堵转工况时，获取电机转速；设定IGBT开关的频率，根据所述电机转速的大小，设定对应的IGBT开关的频率，且IGBT开关的频率随所述电机转速的增大而增大。上述方法在纯电动汽车处于坡道加速或堵转状态时，根据电机转速的大小，设定对应的IGBT开关的频率，降低了IGBT开关的损耗，减小了IGBT开关损坏的几率，提高了汽车行驶的安全性。另外，本发明公开了一种纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制装置。

Description

纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法及装置
技术领域
本发明涉及纯电动汽车驱动电机技术领域，尤其涉及一种纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法及装置。
背景技术
纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。电动汽车的组成包括：电力驱动及控制***、驱动力传动等机械***、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制***是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制***由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。
然而在纯电动汽车处于坡道加速或者堵转工况时，电机的控制策略变得尤为重要。一般要求电机输出峰值转矩，电机转速低，相应的电流幅值也达到峰值，而此时绝缘栅双极型晶体管(简称IGBT)处于较高的开关频率，相应的IGBT开关损耗也很大，会造成IGBT温度迅速上升。特别在反复爬坡，长时间坡道加速或者堵转状态下，甚至可能造成IGBT的烧毁，对行驶安全造成隐患，安全性下降。目前，当汽车处于上述工况时，电机的控制策略为不变频，因此，整车***的安全性无法得到保障。
综上所述，如何解决纯电动汽车处于坡道加速或者堵转工况时，行驶的安全性下降的问题，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法及装置，当纯电动汽车处于坡道加速或者堵转工况时，以提高行驶的安全性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法，该方法包括步骤如下:
在纯电动汽车处于坡道加速或者堵转工况时，获取电机转速；
设定IGBT开关的频率，根据所述电机转速的大小，设定对应的IGBT开关的频率，且IGBT开关的频率随所述电机转速的增大而增大。
优选地，所述设定对应的IGBT开关的频率，具体设定方法为：当0rpm≤|N|＜175rpm时，IGBT开关的频率设定为2khz；当175rpm≤|N|＜225rpm时，IGBT开关的频率设定为2.5khz；当225rpm≤|N|＜275rpm时，IGBT开关的频率设定为4khz；当275rpm≤|N|＜325rpm时，IGBT开关的频率设定为5khz；当325rpm≤|N|＜375rpm时，IGBT开关的频率设定为6.25khz；当375rpm≤|N|≤425rpm时，IGBT开关的频率设定为8khz；当|N|＞425rpm时，IGBT开关的频率设定为10khz。
优选地，在完成获取电机转速的步骤之后，还包括判断电机转速的步骤，具体为：如果电机转速不大于预设转速V0时，则等待至预设时间阈值后，再判断电机的转速，如果电机转速仍不大于预设转速V0，则判断为堵转状态，停止对所述IGBT开关的扭矩输出，并卸载汽车动力；如果电机转速大于预设转速V0，则判断为低速大转矩输出状态。
优选地，所述预设时间阈值为5秒，所述预设转速V0为50rpm。
优选地，在完成所述获取电机转速步骤之后，还包括标定最大可用转矩值的步骤，根据电机转速的大小，标定对应的最大可用转矩值，且所述标定对应的最大可用转矩值随所述电机转速的增大而增大。。
优选地，所述标定对应的最大可用转矩值，具体标定方法为：当0rpm≤|N|＜100rpm时，标定最大可用转矩值为87.5％的最大转矩；当100rpm≤|N|＜200rpm时，标定最大可用转矩值为87.5％～95％的最大转矩；当200rpm≤|N|＜450rpm时，标定最大可用转矩值为95％的最大转矩；当450rpm≤|N|≤500rpm时，标定最大可用转矩值为95％～100％的最大转矩；当|N|＞500rpm时，标定最大可用转矩值为100％的最大转矩，其中，|N|代表的是电机转速。
相比于背景技术中所介绍的内容，上述纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法，在纯电动汽车处于坡道加速或堵转状态时，根据电机转速的大小，设定对应的IGBT开关的频率，降低了IGBT开关的损耗，减小了IGBT开关损坏的几率，提高了汽车行驶的安全性。
本发明还提供了一种纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制装置，包括用于检测电机转速的速度传感器和用于调节IGBT开关的频率的控制器，所述速度传感器与所述控制器连接，所述控制器根据所述电机转速的大小对所述IGBT开关的频率，进行调节，且所述IGBT开关的频率随所述电机转速增大而增大。
优选地，所述设定IGBT开关的频率，具体设定为：当0rpm≤|N|＜175rpm时，IGBT开关的频率设定为2khz；当175rpm≤|N|＜225rpm时，IGBT开关的频率设定为2.5khz；当225rpm≤|N|＜275rpm时，IGBT开关的频率设定为4khz；当275rpm≤|N|＜325rpm时，IGBT开关的频率设定为5khz；当325rpm≤|N|＜375rpm时，IGBT开关的频率设定为6.25khz；当375rpm≤|N|≤425rpm时，IGBT开关的频率设定为8khz；当|N|＞425rpm时，IGBT开关的频率设定为10khz。
优选地，所述控制器还具有判断转速的功能，所述判断功能具体为：如果电机转速不大于预设转速V0时，则等待至预设时间阈值后，再判断电机的转速，如果电机转速仍不大于预设转速V0，则判断为堵转状态，停止对所述IGBT开关的扭矩输出，并卸载汽车动力；如果电机转速大于预设转速V0，则判断为低速大转矩输出状态。
优选地，所述预设时间阈值为5秒，所述预设转速V0为50rpm。
优选地，所述控制器还具有根据电机转速的大小，标定对应的最大可用转矩值的功能，且所述标定对应的最大可用转矩值随所述电机转速的增大而增大。
优选地，所述标定对应的最大可用转矩值，具体标定为：当0rpm≤|N|＜100rpm时，标定最大可用转矩值为87.5％的最大转矩；当100rpm≤|N|＜200rpm时，标定最大可用转矩值为87.5％～95％的最大转矩；当200rpm≤|N|＜450rpm时，标定最大可用转矩值为95％的最大转矩；当450rpm≤|N|≤500rpm时，标定最大可用转矩值为95％～100％的最大转矩；当|N|＞500rpm时，标定最大可用转矩值为100％的最大转矩，其中，|N|代表的是电机转速。
由于上述纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制装置采用了上述纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法，而上述方法具有上述技术效果，采用了上述方法的装置也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法流程图；
图2为本发明实施例提供的纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制原理图；
图3为本发明实施例提供的电机转速与IGBT开关的频率的对应图；
图4为本发明实施例提供的电机转速与最大可用转矩的对应图。
上图1中，获取电机转速100、设定IGBT开关的频率200。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法及装置，当纯电动汽车处于坡道加速或者堵转工况时，以提高行驶的安全性。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1-4所示，本发明实施例提供的纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法，该方法包括:
在纯电动汽车处于坡道加速或者堵转工况时，获取电机转速100；
设定IGBT开关的频率200，根据电机转速的大小，设定对应的IGBT开关的频率，且IGBT开关的频率随电机转速的增大而增大。
相比于背景技术中所介绍的内容，上述纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法，在纯电动汽车处于坡道加速或堵转状态时，根据电机转速的大小，设定对应的IGBT开关的频率，降低了IGBT开关的损耗，减小了IGBT开关损坏的几率，提高了汽车行驶的安全性。
进一步地，上述设定对应的IGBT开关的频率，具体设定方法为：当0rpm≤|N|＜175rpm时，IGBT开关的频率设定为2khz；当175rpm≤|N|＜225rpm时，IGBT开关的频率设定为2.5khz；当225rpm≤|N|＜275rpm时，IGBT开关的频率设定为4khz；当275rpm≤|N|＜325rpm时，IGBT开关的频率设定为5khz；当325rpm≤|N|＜375rpm时，IGBT开关的频率设定为6.25khz；当375rpm≤|N|≤425rpm时，IGBT开关的频率设定为8khz；当|N|＞425rpm时，IGBT开关的频率设定为10khz，其中，|N|代表电机转速。通过按照采取上述细分IGBT变频段区间的策略，使得每次的调整梯度相对较小，并且通过大量试验证明，当电机处于低速运转时(一般指电机处于500rpm以下)，采取上述策略，IGBT开关的烧毁率明显降低，进一步增加了整车***的安全性。当然可以理解的是上述取值仅仅是本发明实施例的一种优选的举例，还可以选取其他数值。
进一步地，该方法在完成获取电机转速100后，还包括判断电机转速的步骤，具体为：如果电机转速不大于预设转速V0时，则等待至预设时间阈值后，再判断电机的转速，如果电机转速仍不大于预设转速V0，则判断为堵转状态，停止对IGBT开关的扭矩输出，并卸载汽车动力；如果电机转速大于预设转速V0，则判断为低速大转矩输出状态。通过上述判断电机转速的步骤，可以判断出汽车状态为堵转状态还是低速大转矩输出状态，并且当处于堵转状态时，停止对IGBT开关的扭矩输出，并卸载汽车动力，对电机***起到保护作用。
进一步地，上述预设时间阈值为5秒，预设转速V0为50rpm。即判断电机转速300具体为：如果电机转速不大于50rpm，则等待5秒后，再判断电机的转速，如果电机转速仍不大于50rpm，则判断为堵转状态，停止对IGBT开关的扭矩输出，并卸载汽车动力；如果电机转速大于50rpm，则判断为低速大转矩输出状态。当然可以理解是上述预设时间阈值为5秒和预设转速V0仅仅是本发明实施例优选的一种举例，上述预设时间阈值为5秒还可以是其他时间值；同时预设转速V0还可以本领域技术人员根据对应电机得出的其他转速值。
进一步地，在完成获取电机转速100步骤之后，还包括标定最大可用转矩值，根据电机转速的大小，标定对应的最大可用转矩值，且标定对应的最大可用转矩值随电机转速的增大而增大。通过上述标定最大可用转矩值，根据不同的电机转速，调整电机能够输出的最大转矩，进一步降低了IGBT损坏的机率。
进一步地，上述标定对应的最大可用转矩值，具体标定方法为：当0rpm≤|N|＜100rpm时，标定最大可用转矩值为87.5％的最大转矩；当100rpm≤|N|＜200rpm时，标定最大可用转矩值为87.5％～95％的最大转矩；当200rpm≤|N|＜450rpm时，标定最大可用转矩值为95％的最大转矩；当450rpm≤|N|≤500rpm时，标定最大可用转矩值为95％～100％的最大转矩；当|N|＞500rpm时，标定最大可用转矩值为100％的最大转矩，其中，|N|代表的是电机转速。
当然可以理解的是上述最大可用转矩值的标定值仅仅是本发明实施例的一种优选的举例，还可以是其他数值。
需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，应用本方法需要在电动汽车的电机控制器软件中增加根据电机转速设置不同的IGBT开关频率的模块。
本发明还提供了一种纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制装置，包括用于检测电机转速的速度传感器和用于调节IGBT开关的频率的控制器，速度传感器与控制器连接，控制器根据电机转速的大小对IGBT开关的频率进行调节，且IGBT开关的频率随电机转速增大而增大。
进一步，上述设定IGBT开关的频率，更优选的设定为：当0rpm≤|N|＜175rpm时，IGBT开关的频率设定为2khz；当175rpm≤|N|＜225rpm时，IGBT开关的频率设定为2.5khz；当225rpm≤|N|＜275rpm时，IGBT开关的频率设定为4khz；当275rpm≤|N|＜325rpm时，IGBT开关的频率设定为5khz；当325rpm≤|N|＜375rpm时，IGBT开关的频率设定为6.25khz；当375rpm≤|N|≤425rpm时，IGBT开关的频率设定为8khz；当|N|＞425rpm时，IGBT开关的频率设定为10khz其中，|N|代表的是电机转速。通过按照采取上述细分IGBT变频段区间的策略，使得每次的调整梯度相对较小，并且通过大量试验证明，当电机处于低速运转时(一般指电机处于500rpm以下)，采取上述策略，IGBT开关的烧毁率明显降低，进一步增加了整车***的安全性。当然可以理解的是上述取值仅仅是本发明实施例的一种优选的举例，还可以选取其他数值。
上述控制器还具有判断转速的功能，判断功能具体为：如果电机转速不大于预设转速50rpm时，则等待5秒后，再判断电机的转速，如果电机转速仍不大于预设转速50rpm，则判断为堵转状态，停止对IGBT开关的扭矩输出，并卸载汽车动力；如果电机转速大于预设转速50rpm，则判断为低速大转矩输出状态。当然上述预设转速50rpm和预设时间阈值5秒，仅仅是一种优选的举例，还可以是其他数值。
上述控制器还具有根据电机转速的大小，标定对应的最大可用转矩值的功能，且标定对应的最大可用转矩值随电机转速的增大而增大。具体标定为：当0rpm≤|N|＜100rpm时，标定最大可用转矩值为87.5％的最大转矩；当100rpm≤|N|＜200rpm时，标定最大可用转矩值为87.5％～95％的最大转矩；当200rpm≤|N|＜450rpm时，标定最大可用转矩值为95％的最大转矩；当450rpm≤|N|≤500rpm时，标定最大可用转矩值为95％～100％的最大转矩；当|N|＞500rpm时，标定最大可用转矩值为100％的最大转矩，其中，|N|代表的是电机转速。
可以理解的是，上述控制器为实现上述功能，一般包括采集单元、处理单元和调节单元；其中，采集单元，用于采集电机转速信息，并将电机转速信息传递给控制单元；处理单元，用于根据电机转速信息获取对应的IGBT开关的频率的设定值，并将设定值发送给调节单元；调节单元，用于按照设定值对IGBT开关的频率进行调节。
由于上述纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制装置采用了上述纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法，而上述方法具有上述技术效果，采用了上述方法的装置也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
需要说明的是，上述纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法及装置，还可以应用于平路工况。
以上对本发明所提供的纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法、***及装置进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制方法，其特征在于，该方法包括:
在纯电动汽车处于坡道加速或者堵转工况时，获取电机转速(100)；
设定IGBT开关的频率(200)，根据所述电机转速的大小，设定对应的IGBT开关的频率，且IGBT开关的频率随所述电机转速的增大而增大。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定IGBT开关的频率(200)，具体设定方法为：当0rpm≤|N|＜175rpm时，IGBT开关的频率设定为2khz；当175rpm≤|N|＜225rpm时，IGBT开关的频率设定为2.5khz；当225rpm≤|N|＜275rpm时，IGBT开关的频率设定为4khz；当275rpm≤|N|＜325rpm时，IGBT开关的频率设定为5khz；当325rpm≤|N|＜375rpm时，IGBT开关的频率设定为6.25khz；当375rpm≤|N|≤425rpm时，IGBT开关的频率设定为8khz；当|N|＞425rpm时，IGBT开关的频率设定为10khz。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在完成获取电机转速(100)的步骤之后，还包括判断电机转速的步骤，具体为：如果电机转速不大于预设转速V0时，则等待至预设时间阈值后，再判断电机的转速，如果电机转速仍不大于预设转速V0，则判断为堵转状态，停止对所述IGBT开关的扭矩输出，并卸载汽车动力；如果电机转速大于预设转速V0，则判断为低速大转矩输出状态。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设时间阈值为5秒，所述预设转速V0为50rpm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在完成所述获取电机转速(100)的步骤之后，还包括标定最大可用转矩值的步骤，根据电机转速的大小，标定对应的最大可用转矩值，且所述标定对应的最大可用转矩值随所述电机转速的增大而增大。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述标定对应的最大可用转矩值，具体标定方法为：当0rpm≤|N|＜100rpm时，标定最大可用转矩值为87.5％的最大转矩；当100rpm≤|N|＜200rpm时，标定最大可用转矩值为87.5％～95％的最大转矩；当200rpm≤|N|＜450rpm时，标定最大可用转矩值为95％的最大转矩；当450rpm≤|N|≤500rpm时，标定最大可用转矩值为95％～100％的最大转矩；当|N|＞500rpm时，标定最大可用转矩值为100％的最大转矩，其中，|N|代表的是电机转速。
7.一种纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制装置，其特征在于，包括用于检测电机转速的速度传感器和用于调节IGBT开关的频率的控制器，所述速度传感器与所述控制器连接，所述控制器根据所述电机转速的大小对所述IGBT开关的频率进行调节，且所述IGBT开关的频率随所述电机转速增大而增大。
8.如权利要求7所述的纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制装置，其特征在于，所述设定IGBT开关的频率，具体设定为：当0rpm≤|N|＜175rpm时，IGBT开关的频率设定为2khz；当175rpm≤|N|＜225rpm时，IGBT开关的频率设定为2.5khz；当225rpm≤|N|＜275rpm时，IGBT开关的频率设定为4khz；当275rpm≤|N|＜325rpm时，IGBT开关的频率设定为5khz；当325rpm≤|N|＜375rpm时，IGBT开关的频率设定为6.25khz；当375rpm≤|N|≤425rpm时，IGBT开关的频率设定为8khz；当|N|＞425rpm时，IGBT开关的频率设定为10khz。
9.如权利要求7所述的纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制装置，其特征在于，所述控制器还具有判断转速的功能，所述判断功能具体为：如果电机转速不大于预设转速V0时，则等待至预设时间阈值后，再判断电机的转速，如果电机转速仍不大于预设转速V0，则判断为堵转状态，停止对所述IGBT开关的扭矩输出，并卸载汽车动力；如果电机转速大于预设转速V0，则判断为低速大转矩输出状态。
10.如权利要求9所述的纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制装置，其特征在于，所述预设时间阈值为5秒，所述预设转速V0为50rpm。
11.如权利要求7所述的纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制装置，其特征在于，所述控制器还具有根据电机转速的大小，标定对应的最大可用转矩值的功能，且所述标定对应的最大可用转矩值随所述电机转速的增大而增大。
12.如权利要求11所述的纯电动汽车用电机坡道加速及堵转控制装置，其特征在于，所述标定对应的最大可用转矩值，具体标定为：当0rpm≤|N|＜100rpm时，标定最大可用转矩值为87.5％的最大转矩；当100rpm≤|N|＜200rpm时，标定最大可用转矩值为87.5％～95％的最大转矩；当200rpm≤|N|＜450rpm时，标定最大可用转矩值为95％的最大转矩；当450rpm≤|N|≤500rpm时，标定最大可用转矩值为95％～100％的最大转矩；当|N|＞500rpm时，标定最大可用转矩值为100％的最大转矩，其中，|N|代表的是电机转速。
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