專利名稱：一種集成整車控制功能的電機(jī)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車控制技術(shù)中的控制系統(tǒng)，尤其是涉及純電動(dòng)汽車的一種電機(jī) 控制器。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展，交通工具不但對(duì)環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重，對(duì)能源的消耗 比例也日趨增大。因此現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)對(duì)新能源汽車行業(yè)的研發(fā)越來越重視，目前新能源汽車 大多為純電動(dòng)汽車。純電動(dòng)汽車的電機(jī)控制系統(tǒng)是關(guān)鍵之一。當(dāng)前的現(xiàn)狀是，電機(jī)供應(yīng)商提 供電機(jī)控制器，由整車廠家開發(fā)整車控制器。兩個(gè)控制器通過汽車CAN總線通訊，控制電機(jī) 運(yùn)行。如中國(guó)專利公開號(hào)CN101565003A發(fā)明專利公開的“一種電動(dòng)汽車的電機(jī)控制器及其 控制方法”，整車控制器通過汽車CAN總線通訊搜集電子踏板狀態(tài)、電機(jī)運(yùn)行模式、電機(jī)供電 使能、扭矩等信號(hào)，整車控制器將電機(jī)運(yùn)行模式請(qǐng)求指令，與電機(jī)運(yùn)行模式、電機(jī)供電使能、 扭矩等信號(hào)通過汽車CAN總線通訊輸入電機(jī)控制器的單片機(jī)，單片機(jī)運(yùn)算輸出控制電機(jī)運(yùn) 行。電子踏板狀態(tài)、電機(jī)運(yùn)行模式等多路信號(hào)通過CAN總線與整車控制器通訊，整車控制器 又與電機(jī)控制器CAN總線通訊，多次通訊傳輸影響到電機(jī)控制器的響應(yīng)速度，對(duì)電機(jī)控制 會(huì)滯后。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，減少電機(jī)控制器與整車控制器CAN總線通訊環(huán)節(jié)，本 實(shí)用新型旨在提供一種集成整車控制功能的電機(jī)控制器。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案 實(shí)現(xiàn)的一種集成整車控制功能的電機(jī)控制器，包括主控制電路、預(yù)充電路和逆變電路，電 子油門踏板和電子制動(dòng)踏板傳感器、鑰匙信號(hào)傳感器與主控制電路的輸入端相連，電池管 理系統(tǒng)通過CAN傳輸與主控制電路相連，主控制電路的第一輸出端與逆變電路相連，逆變 電路與電機(jī)相連，主控制電路的第二輸出端與預(yù)充電路相連；電機(jī)控制器與整車控制器為 一體減少了 CAN總線通訊環(huán)節(jié)，響應(yīng)速度更快控制更加可靠。電機(jī)控制和整車控制一體設(shè) 計(jì)制造，降低了開發(fā)和制造成本，同時(shí)，也減少了線束的使用。作為優(yōu)選，主控制電路包括數(shù)據(jù)處理器、開關(guān)量調(diào)理器、模擬量調(diào)理器、脈寬調(diào)制 器、數(shù)字測(cè)速模塊、CAN總線接口，數(shù)據(jù)處理器為DSP微處理器。作為優(yōu)選，開關(guān)量調(diào)理器與數(shù)據(jù)處理器的I/O 口連接；模擬量調(diào)理器與數(shù)據(jù)處理 器的AD 口連接；CAN總線接口與數(shù)據(jù)處理器的CAN 口連接；脈寬調(diào)制器與數(shù)據(jù)處理器的PMW 口連接；測(cè)速模塊與數(shù)據(jù)處理器的SPI串口連接。電子踏板狀態(tài)信號(hào)、電機(jī)運(yùn)行模式、電機(jī)供電使能、扭矩等信號(hào)數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的輸 入口傳入主控制電路，主控制電路經(jīng)過DSP微處理器運(yùn)算再輸出控制電機(jī)，電機(jī)控制器集 成了汽車集成控制器的功能。DSP微處理器能實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，響應(yīng)快，相應(yīng)地電機(jī) 控制器對(duì)電機(jī)控制更及時(shí)。作為優(yōu)選，電機(jī)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、溫度傳感器，旋轉(zhuǎn)變壓器通過數(shù)字測(cè)速模塊與數(shù)據(jù)處理器相連，溫度傳感器通過模擬量調(diào)理器與數(shù)據(jù)處理器相連；旋轉(zhuǎn)變壓器、 溫度傳感器將電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)反饋給數(shù)據(jù)處理器對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)行閉環(huán)控制。作為優(yōu)選，預(yù)充電路通過逆變電路與電機(jī)連接，預(yù)充電路的電容與動(dòng)力電池并聯(lián)； 預(yù)充電路消除了電機(jī)上高壓和下高壓的浪涌沖擊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果是1、將純電動(dòng)車上的整車控制器和電機(jī)控制器集成在一起，減少了電機(jī)控制器與整 車控制器CAN總線通訊環(huán)節(jié)，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，有效地降低了控制器開發(fā)成本和 線束成本。2、電機(jī)控制器具備整車控制功能，能夠根據(jù)整車需要按不同工況提供驅(qū)動(dòng)力矩， 對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制。

附圖1為本實(shí)用新型一種集成整車控制功能的電機(jī)控制器的方框圖；附圖2為本實(shí)用新型一種集成整車控制功能的電機(jī)控制器的控制流程圖。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實(shí)施例1 如圖1所示，本實(shí)用新型一種集成整車控制功能的電機(jī)控制器，主要包括主控制 電路1、預(yù)充電路2和逆變電路3。主控制電路1采集的電子油門踏板和制動(dòng)踏板傳感器7信號(hào)為模擬信號(hào)，該模擬 信號(hào)通過模擬量調(diào)理器13轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入數(shù)據(jù)處理器11。系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定，當(dāng)油門踏板 行程為零時(shí)，電機(jī)輸出扭矩為零；油門踏板行程最大時(shí)，電機(jī)輸出扭矩為最大扭矩，存入數(shù) 據(jù)處理器11。主控制電路1的開關(guān)量調(diào)理器12接收汽車鑰匙傳感器6信號(hào)調(diào)理成開關(guān)信號(hào)后 輸入數(shù)據(jù)處理器11。鑰匙位于ACC檔為電機(jī)待機(jī)狀態(tài)；鑰匙位于ACC—ON檔為預(yù)充電控制 狀態(tài)；鑰匙位于ON檔為電機(jī)控制狀態(tài)。主控制電路1的CAN總線接口 16與電池管理系統(tǒng)5進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。電池管理系 統(tǒng)5將動(dòng)力電池8的電壓、充放電能力、電池荷電狀況等信息通過CAN通訊傳送給主控制電 路1存入數(shù)據(jù)處理器11。電機(jī)4的旋轉(zhuǎn)變壓器42信號(hào)通過開關(guān)量調(diào)理器12處理后輸入數(shù)據(jù)處理器11 ；電 機(jī)4的溫度傳感器43信號(hào)通過數(shù)字測(cè)速模塊15處理后輸入數(shù)據(jù)處理器11。處理后的旋轉(zhuǎn) 變壓器42信號(hào)、溫度傳感器43信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)41運(yùn)行反饋信號(hào)存入據(jù)處理器11。輸入的電子油門踏板和制動(dòng)踏板傳感器7信號(hào)、鑰匙傳感器6信號(hào)、電池管理系統(tǒng) 5數(shù)據(jù)和電機(jī)4的旋轉(zhuǎn)變壓器42信號(hào)、溫度傳感器43信號(hào)與預(yù)先設(shè)定數(shù)據(jù)在主控制電路1 的數(shù)據(jù)處理器11綜合運(yùn)算。數(shù)據(jù)處理器11的DSP微處理器通過電子油門踏板信號(hào)、制動(dòng) 踏板信號(hào)、鑰匙位置、電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速、估計(jì)轉(zhuǎn)矩、電池的狀態(tài)、故障等級(jí)等信息判斷電機(jī)的 運(yùn)行狀態(tài)然后輸出。數(shù)據(jù)處理器11將信號(hào)輸出給脈寬調(diào)制器14，脈寬調(diào)制器14將輸入信 號(hào)調(diào)理成六路PWM波形輸出給逆變電路3對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)41進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制。數(shù)據(jù)處理器11輸出給預(yù)充電路2，當(dāng)鑰匙從ACC檔轉(zhuǎn)換到ON檔，預(yù)充電路2控制動(dòng)力電池8對(duì)預(yù)充電路2的 電容21充電對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)41上高壓電；鑰匙從ON檔轉(zhuǎn)換到ACC檔，預(yù)充電路2控制電容21 放電對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)41上低壓電；保證控制器1和電機(jī)4在高低壓變換瞬間的安全。如圖2所示，集成整車控制功能的電機(jī)控制器上電初始化完成后，處理CAN總線信 號(hào)。然后集成整車控制功能的電機(jī)控制器進(jìn)行鑰匙位置判斷。有以下三種情況第一種情況鑰匙處于ACC檔，即為電機(jī)待機(jī)狀態(tài)。則主控制電路1的各變量進(jìn)行 初始化，電機(jī)4上低壓電，處于待機(jī)狀態(tài)。第二種情況鑰匙處于ACC—ON檔，即為預(yù)充電控制狀態(tài)。如果判定鑰匙從ACC檔 轉(zhuǎn)到ON檔，則預(yù)充電路2控制動(dòng)力電池8對(duì)預(yù)充電路2的電容21充電，使控制器、驅(qū)動(dòng)電 機(jī)41上高壓電。如果判定鑰匙從ON檔轉(zhuǎn)到ACC檔，則預(yù)充電路2對(duì)電容21放電，使控制 器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)41上低壓電。第三種情況鑰匙處于ON檔，即為電機(jī)控制狀態(tài)。主控制電路1進(jìn)行踏板互鎖控制。主控制電路1將采集到電子油門踏板和制動(dòng)踏 板傳感器7信號(hào)通過模擬量調(diào)理器13轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并判斷油門踏板還是制動(dòng)踏板為 主，作為踏板互鎖控制數(shù)據(jù)寄存在數(shù)據(jù)處理器11中。主控制電路1將電機(jī)4的旋轉(zhuǎn)變壓器42信號(hào)通過開關(guān)量調(diào)理器12處理后作為電 機(jī)4的當(dāng)前轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)寄存在數(shù)據(jù)處理器11中；電機(jī)4的溫度傳感器43信號(hào)通過數(shù)字測(cè)速 模塊15處理后作為電機(jī)4的當(dāng)前估計(jì)轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)寄存在數(shù)據(jù)處理器11中。主控制電路1將通過CAN總線接口 16與電池管理系統(tǒng)5通訊的數(shù)據(jù)作為當(dāng)前電 池的狀態(tài)數(shù)據(jù)寄存在數(shù)據(jù)處理器11中。主控制電路1進(jìn)行電機(jī)的運(yùn)行模式判定。數(shù)據(jù)處理器11通過電子油門踏板信號(hào)、 制動(dòng)踏板信號(hào)、鑰匙位置、電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速、估計(jì)轉(zhuǎn)矩、電池的狀態(tài)、故障等級(jí)等信息，判斷 電機(jī)4的運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)表述 待機(jī)電機(jī)等待指令驅(qū)動(dòng)汽車行進(jìn)；驅(qū)動(dòng)電機(jī)正在驅(qū)動(dòng)汽車行進(jìn)；發(fā)電汽車減速時(shí)電機(jī)能量回收；限轉(zhuǎn)矩汽車行進(jìn)中由于溫度超標(biāo)等原因限制轉(zhuǎn)矩加大；停機(jī)由于電機(jī)故障不能運(yùn)行。主控制電路1進(jìn)行電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩控判定。數(shù)據(jù)處理器11根據(jù)電機(jī)4的運(yùn)行狀 況判定驅(qū)動(dòng)電機(jī)41能夠達(dá)到最大的轉(zhuǎn)矩。主控制電路1進(jìn)行動(dòng)力電池8的充放電能力估計(jì)。數(shù)據(jù)處理器11通過對(duì)CAN通 訊電路8傳輸?shù)碾姵毓芾硐到y(tǒng)5提供的電池荷電判斷，將判斷結(jié)果轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電機(jī)41能提 供的最大轉(zhuǎn)矩的信號(hào)。主控制電路1的數(shù)據(jù)處理器11對(duì)以上信息綜合判斷，得到驅(qū)動(dòng)電機(jī)41的輸出轉(zhuǎn) 矩將信號(hào)輸出給脈寬調(diào)制器14。脈寬調(diào)制器14通過矢量控制算法得到六路PWM波形傳輸 給逆變電路3，逆變電路3輸出控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)41運(yùn)行。電機(jī)4的旋轉(zhuǎn)變壓器42，溫度傳感器43將驅(qū)動(dòng)電機(jī)41運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)反饋給數(shù)據(jù) 處理器11，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)41進(jìn)行閉環(huán)控制。
權(quán)利要求一種集成整車控制功能的電機(jī)控制器，包括主控制電路(1)、預(yù)充電路(2)和逆變電路(3)，其特征在于電子油門踏板和電子制動(dòng)踏板傳感器(7)、鑰匙信號(hào)傳感器(6)與主控制電路(1)的輸入端相連，電池管理系統(tǒng)(5)通過汽車CAN總線傳輸與主控制電路(1)相連，主控制電路(1)的第一輸出端與逆變電路(3)相連，逆變電路(3)與電機(jī)(4)相連， 所述的主控制電路(1)的第二輸出端與預(yù)充電路(2)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成整車控制功能的電機(jī)控制器，其特征在于所述的 主控制電路(1)包括數(shù)據(jù)處理器(11)、開關(guān)量調(diào)理器(12)、模擬量調(diào)理器(13)、脈寬調(diào)制器 (14)、數(shù)字測(cè)速模塊(15)、CAN總線接口(16)，所述的數(shù)據(jù)處理器(11)為DSP微處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種集成整車控制功能的電機(jī)控制器，其特征在于所述的 開關(guān)量調(diào)理器(12)與數(shù)據(jù)處理器(11)的I/O 口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種集成整車控制功能的電機(jī)控制器，其特征在于所述的 模擬量調(diào)理器(13)與數(shù)據(jù)處理器(11)的AD 口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種集成整車控制功能的電機(jī)控制器，其特征在于所述的 CAN總線接口( 16 )與數(shù)據(jù)處理器(11)的CAN 口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種集成整車控制功能的電機(jī)控制器，其特征在于所述的 脈寬調(diào)制器(14)與數(shù)據(jù)處理器(11)的PMW 口連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種集成整車控制功能的電機(jī)控制器，其特征在于所述的 測(cè)速模塊(15)與數(shù)據(jù)處理器(11)的SPI串口連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種集成整車控制功能的電機(jī)控制器，其特征在于所 述的電機(jī)(4)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)(41)、旋轉(zhuǎn)變壓器(42)、溫度傳感器(43)，所述的旋轉(zhuǎn)變壓器 (42)通過所述的數(shù)字測(cè)速模塊(15)與數(shù)據(jù)處理器(11)相連，所述的溫度傳感器(43)通過 所述的模擬量調(diào)理器(13)與數(shù)據(jù)處理器(11)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成整車控制功能的電機(jī)控制器，其特征在于所述的 預(yù)充電路(2)通過逆變電路(3)與電機(jī)(4)連接，預(yù)充電路(2)的電容(21)與動(dòng)力電池(8) 并聯(lián)。
專利摘要目前純電動(dòng)汽車的電機(jī)控制器和整車控制器分別設(shè)計(jì)制造，相互間通過CAN總線通訊聯(lián)系。本實(shí)用新型提供一種集成整車控制功能的電機(jī)控制器，技術(shù)方案如下電子油門踏板和電子制動(dòng)踏板傳感器、鑰匙信號(hào)傳感器與主控制電路的輸入端相連，電池管理系統(tǒng)通過CAN傳輸與主控制電路相連，主控制電路的第一輸出端與逆變電路相連，逆變電路與電機(jī)相連，主控制電路的第二輸出端與預(yù)充電路相連。本實(shí)用新型有益效果整車控制器和電機(jī)控制器集成在一起，減少了兩個(gè)控制器間CAN通訊環(huán)節(jié)，提高控制系統(tǒng)的可靠性，降低了控制器成本。具備整車控制功能，根據(jù)整車需要按不同工況，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制。
文檔編號(hào)B60L15/20GK201721348SQ201020201389
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者丁勇, 孫文凱, 李書福, 李傳海, 楊健, 由毅, 趙福全, 郭永斌, 陳啟苗 申請(qǐng)人:浙江吉利汽車研究院有限公司;浙江吉利控股集團(tuán)有限公司