專(zhuān)利名稱：一種電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器、系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器、系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)控制方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車(chē)已經(jīng)成為人們生活中必不可少的工具之一，汽車(chē)行業(yè)己經(jīng)成為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。但是汽車(chē)的發(fā)展離不開(kāi)地球上有限的能源，隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，能源消費(fèi)不斷增長(zhǎng)，能源危機(jī)日益嚴(yán)重，同時(shí)由于能源的使用帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。電動(dòng)車(chē)具有污染小、噪音小、節(jié)約能源，結(jié)構(gòu)、控制和維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，是解決環(huán)境問(wèn)題和能源問(wèn)題的一個(gè)有效途徑。目前，一般的電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)如圖1所示，至少包括電池組10、三相逆變器20、電機(jī)30、油門(mén)踏板40、制動(dòng)踏板50、檔位開(kāi)關(guān)60、信號(hào)采集單元70、驅(qū)動(dòng)控制器80和傳感器90。其中，電池組10用于為三相逆變器20提供直流電，經(jīng)過(guò)三相逆變器20進(jìn)行逆變后產(chǎn)生輸出電流以驅(qū)動(dòng)電機(jī)30。信號(hào)采集單元70則用于分別采集油門(mén)踏板40、制動(dòng)踏板50和檔位開(kāi)關(guān)60的油門(mén)信號(hào)、剎車(chē)信號(hào)和檔位信號(hào)，并將采集到的數(shù)據(jù)傳送給驅(qū)動(dòng)控制器80。傳感器90安裝的電機(jī)30處，用于采集電機(jī)30運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際速度和位置信號(hào)給驅(qū)動(dòng)控制器80。采集的油門(mén)信號(hào)、剎車(chē)信號(hào)、檔位信號(hào)可以直接輸入至驅(qū)動(dòng)控制器80，或經(jīng)由整車(chē)控制器通過(guò)CAN通信輸入至驅(qū)動(dòng)控制器80。驅(qū)動(dòng)控制器80根據(jù)采集的油門(mén)信號(hào)、剎車(chē)信號(hào)、檔位信號(hào)和電機(jī)30運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際速度和位置信號(hào)等，給定轉(zhuǎn)矩電流is，并生成對(duì)應(yīng)的PWM信號(hào)給三相逆變器20進(jìn)行逆變以驅(qū)動(dòng)電機(jī)30。一般采用的電機(jī)控制方法是基于磁場(chǎng)定向的矢量控制方法，如圖2所示為常規(guī)的電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)控制器的模塊框圖。該驅(qū)動(dòng)控制器80至少包括速度控制模塊81和PWM輸出模塊82。其中。速度控制模塊81用于生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值，PWM輸出模塊82用于根據(jù)速度控制模塊81生成的 轉(zhuǎn)矩電流的給定值與實(shí)際電流反饋值進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制產(chǎn)生PWM信號(hào)給三相逆變器20驅(qū)動(dòng)電機(jī)30運(yùn)轉(zhuǎn)。該P(yáng)WM輸出模塊82又可進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)矩電流分配、電流閉環(huán)控制和空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)控制的各個(gè)功能單元。其中，速度控制模塊81 一般根據(jù)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)PI調(diào)節(jié)后生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值is。該驅(qū)動(dòng)控制器80還包括其它常規(guī)模塊，例如根據(jù)采集的油門(mén)信號(hào)、剎車(chē)信號(hào)和檔位信號(hào)計(jì)算電機(jī)的給定參數(shù)的模塊，這些模塊屬于本領(lǐng)域基礎(chǔ)技術(shù)人員熟知的驅(qū)動(dòng)控制器80的功能構(gòu)成模塊，在此不再贅述。由于電動(dòng)車(chē)的發(fā)展還處于起步階段，還缺乏針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的有效的防溜坡控制技術(shù)，因此亟待針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)控制器和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以解決電動(dòng)汽車(chē)的防溜坡問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有電動(dòng)汽車(chē)缺乏有效的防溜坡技術(shù)的缺陷，提供一種電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器、系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)控制方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器，所述驅(qū)動(dòng)控制器至少包括速度控制模塊和PWM輸出模塊，所述速度控制模塊用于生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值，所述PWM輸出模塊用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩電流的給定值與實(shí)際電流反饋值進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制生成PWM信號(hào)給三相逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)控制器還包括溜位判斷模塊；所述溜位判斷模塊用于判斷電動(dòng)汽車(chē)是否處于溜位狀態(tài)，是則計(jì)算電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差；所述速度控制模塊用于根據(jù)所述溜位判斷模塊的判斷結(jié)果，在電動(dòng)汽車(chē)不處于溜位狀態(tài)時(shí)執(zhí)行正常模式，根據(jù)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)PI調(diào)節(jié)后生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值；在電動(dòng)汽車(chē)處于溜位狀態(tài)時(shí)啟動(dòng)防溜坡模式將電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速設(shè)置為零，并根據(jù)所述電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值。在根據(jù)本發(fā)明所述的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器中，所述速度控制模塊包括正常速度控制單元和防溜坡速度控制單元；所述正常速度控制單元用于根據(jù)所述溜位判斷模塊的判斷結(jié)果，在電動(dòng)汽車(chē)不處于溜位狀態(tài)時(shí)，根據(jù)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)PI調(diào)節(jié)后生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值；所述防溜坡速度控制單元用于根據(jù)所述溜位判斷模塊的判斷結(jié)果，在電動(dòng)汽車(chē)處于溜位狀態(tài)時(shí)啟動(dòng)防溜坡模式將電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速設(shè)置為零，并根據(jù)所述電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值。在根據(jù)本發(fā)明所述的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器中，所述防溜坡速度控制單元根據(jù)所述電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值具體為:計(jì)算所述電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速的閉環(huán)ro調(diào)節(jié)值，將所述溜位位置偏差的PI調(diào)節(jié)值與所述閉環(huán)ro調(diào)節(jié)值進(jìn)行加權(quán)耦合輸出作為轉(zhuǎn)矩電流的給定值。在根據(jù)本發(fā)明所述的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器中，所述防溜坡速度控制單元根據(jù)所述電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值具體為:計(jì)算所述電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速的閉環(huán)PI調(diào)節(jié)值，將所述溜位位置偏差的PI調(diào)節(jié)值與所述閉環(huán)PI調(diào)節(jié)值進(jìn)行加權(quán)耦合輸出作為轉(zhuǎn)矩電流的給定值。在根據(jù)本發(fā)明所述的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器中，所述溜位位置偏差的PI調(diào)節(jié)值在進(jìn)行加權(quán)耦合前先經(jīng)二次或者三次方調(diào)節(jié)。在根據(jù)本發(fā)明所述的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器中，所述溜位判斷模塊通過(guò)以下方式判斷電動(dòng)汽車(chē)是否處于溜位狀態(tài):通過(guò)傳感器獲取電機(jī)的實(shí)際位置，并與前一次讀取的電機(jī)的實(shí)際位置比較判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，如果與獲取的檔位信號(hào)對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向一致則判斷電動(dòng)汽車(chē)不處于溜位狀態(tài)，否則判斷電動(dòng)汽車(chē)處于溜位狀態(tài)，并在獲取的油門(mén)信號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩電流的給定值大于當(dāng)前所述速度控制模塊啟動(dòng)防溜坡模式生成的轉(zhuǎn)矩電流的給定值時(shí)判斷電動(dòng)汽車(chē)退出溜位狀態(tài)。本發(fā)明還提供了一種電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)至少包括電池組、三相逆變器、電機(jī)、油門(mén)踏板、制動(dòng)踏板、檔位開(kāi)關(guān)、信號(hào)采集單元、驅(qū)動(dòng)控制器和傳感器；其中驅(qū)動(dòng)控制器為如上所述的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器。 本發(fā)明還提供了一種電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制方法，包括速度控制步驟和PWM輸出步驟，所述速度控制步驟用于生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值，所述PWM輸出步驟用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩電流的給定值與實(shí)際電流反饋值進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制生成PWM信號(hào)給三相逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；所述電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)方法還包括在所述速度轉(zhuǎn)換步驟之前執(zhí)行的溜位判斷步驟；所述溜位判斷步驟用于判斷電動(dòng)汽車(chē)是否處于溜位狀態(tài)，是則計(jì)算電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差，并啟動(dòng)防溜坡速度控制步驟；否則啟動(dòng)正常速度控制步驟；所述速度控制步驟進(jìn)一步包括:正常速度控制步驟，用于根據(jù)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)PI調(diào)節(jié)后生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值；以及防溜坡速度控制步驟，用于將電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速設(shè)置為零，并根據(jù)所述電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值。在根據(jù)本發(fā)明所述的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制方法中，所述防溜坡速度控制步驟中根據(jù)所述電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值具體為:計(jì)算所述電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速的閉環(huán)ro調(diào)節(jié)值，將所述溜位位置偏差的Pi調(diào)節(jié)值與所述閉環(huán)ro調(diào)節(jié)值進(jìn)行加權(quán)耦合輸出作為轉(zhuǎn)矩電流的給定值；或者計(jì)算所述電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速的閉環(huán)pi調(diào)節(jié)值，將所述溜位位置偏差的pi調(diào)節(jié)值與所述閉環(huán)pi調(diào)節(jié)值進(jìn)行加權(quán)耦合輸出作為轉(zhuǎn)矩電流的給定值。在根據(jù)本發(fā)明所述的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制方法中，所述溜位位置偏差的PI調(diào)節(jié)值在進(jìn)行加權(quán)耦合前先經(jīng)二次或者三次方調(diào)節(jié)。在根據(jù)本發(fā)明所述 的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制方法中，所述溜位判斷步驟中判斷電動(dòng)汽車(chē)是否處于溜位狀態(tài)的步驟具體為:通過(guò)傳感器獲取電機(jī)的實(shí)際位置，并與前一次讀取的電機(jī)的實(shí)際位置比較判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，如果與獲取的檔位信號(hào)對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向一致則判斷電動(dòng)汽車(chē)不處于溜位狀態(tài)，否則判斷電動(dòng)汽車(chē)處于溜位狀態(tài)，并在獲取的油門(mén)信號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩電流的給定值大于當(dāng)前所述速度控制模塊啟動(dòng)防溜坡模式生成的轉(zhuǎn)矩電流的給定值時(shí)判斷電動(dòng)汽車(chē)退出溜位狀態(tài)。實(shí)施本發(fā)明的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器、系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)控制方法，具有以下有益效果:本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)判斷電動(dòng)汽車(chē)是否處于溜位狀態(tài)，是則啟動(dòng)防溜坡模式，將電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速設(shè)置為零，并計(jì)算電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差以確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值，能夠逐漸加大輸出力矩，直至力矩平衡，有效地防止了溜坡。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:圖1是現(xiàn)有的電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的模塊框圖；圖2是現(xiàn)有的電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)控制器的模塊框圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器的模塊框圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器在正常模式時(shí)控制結(jié)構(gòu)圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器在防溜坡模式時(shí)速度控制模塊的控制結(jié)構(gòu)圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖3，為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器的模塊框圖。如圖3所示，該驅(qū)動(dòng)控制器80至少包括溜位判斷模塊83、速度控制模塊81和PWM輸出模塊82。其中，溜位判斷模塊83用于判斷電動(dòng)汽車(chē)是否處于溜位狀態(tài)，是則計(jì)算電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差。速度控制模塊81用于生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值。具體地，速度控制模塊81用于根據(jù)溜位判斷模塊83的判斷結(jié)果，在電動(dòng)汽車(chē)不處于溜位狀態(tài)時(shí)執(zhí)行正常模式，即根據(jù)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速nMf和實(shí)際轉(zhuǎn)速η進(jìn)行閉環(huán)PI (相位滯后校正)調(diào)節(jié)后生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值is。該部分功能可以具體通過(guò)速度控制模塊81的正常速度控制單元實(shí)現(xiàn)。速度控制模塊81在電動(dòng)汽車(chē)處于溜位狀態(tài)時(shí)啟動(dòng)防溜坡模式，即將電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速nMf設(shè)置為零，并根據(jù)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速η和電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差△ X確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值is。該部分功能可以具體通過(guò)速度控制模塊81的防溜坡速度控制單元實(shí)現(xiàn)。速度控制模塊81在啟動(dòng)防溜坡模式后主要是通過(guò)控制逐漸加大輸出力矩，直至力矩平衡。PWM輸出模塊82用于根據(jù)速度控制模塊81生成的轉(zhuǎn)矩電流的給定值is與實(shí)際電流反饋值進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制生成PWM信號(hào)給三相逆變器20驅(qū)動(dòng)電機(jī)30運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明涉及的驅(qū)動(dòng)控制器可以使用型號(hào)為T(mén)MS320F28232的高性能數(shù)字信號(hào)處理器。本發(fā)明涉及的電機(jī)可以為交流異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)。本發(fā)明涉及的電機(jī)的編碼器有ABZ三相編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器和霍爾元件。本發(fā)明涉及的電動(dòng)汽車(chē)儲(chǔ)能裝置即電池組10可以為動(dòng)力蓄電池或超 級(jí)電容。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，溜位判斷模塊83可以進(jìn)一步包括:溜位判斷單元和溜位位置偏差計(jì)算單元。其中，溜位判斷單元用于判斷電動(dòng)汽車(chē)是否處于溜位狀態(tài)。具體地，溜位判斷單元可以在電動(dòng)汽車(chē)處于非空擋時(shí)，通過(guò)傳感器90獲取電機(jī)的實(shí)際位置，判斷電動(dòng)汽車(chē)是否處于溜位狀態(tài)。該傳感器90可以為旋轉(zhuǎn)變壓器和光電編碼盤(pán)等位置傳感器。溜位判斷單元將獲取的電機(jī)的實(shí)際位置，并與前一次讀取的電機(jī)的實(shí)際位置比較判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，如果與獲取的檔位信號(hào)對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向一致則判斷電動(dòng)汽車(chē)不處于溜位狀態(tài)，否則判斷電動(dòng)汽車(chē)處于溜位狀態(tài)，并在獲取的油門(mén)信號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩電流的給定值大于當(dāng)前速度控制模塊啟動(dòng)防溜坡模式生成的轉(zhuǎn)矩電流的給定值時(shí)判斷電動(dòng)汽車(chē)退出溜位狀態(tài)。例如，溜位判斷單元將定時(shí)讀取電機(jī)的實(shí)際位置，通過(guò)讀取當(dāng)前實(shí)際位置與前一次讀取的實(shí)際位置進(jìn)行比較可以快速判斷出電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。當(dāng)檔位信號(hào)位于前進(jìn)檔時(shí)，溜位判斷單元如果判斷出電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與前進(jìn)檔的所需的電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不一致時(shí)，則認(rèn)為汽車(chē)出現(xiàn)溜位狀況，需要啟動(dòng)防溜坡模式。進(jìn)入防溜坡模式后，直到用戶踩油門(mén)深度對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩電流的給定值大于防溜坡模式調(diào)節(jié)出的1時(shí)則退出防溜坡模式。這樣就實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)防后溜。倒檔時(shí)同樣處理，可以實(shí)現(xiàn)防前溜。此外，可在電動(dòng)汽車(chē)提供開(kāi)關(guān)或觸摸屏功能選項(xiàng)，以便用戶自己選擇或取消防溜坡功能，即根據(jù)用戶的選擇確定是否啟用溜位判斷模塊83。溜位判斷模塊83的溜位位置偏差計(jì)算單元可以通過(guò)以下方式計(jì)算電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差。溜位位置偏差計(jì)算單元在初始判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與檔位信號(hào)對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向不一致的瞬間記錄下之時(shí)電機(jī)的實(shí)際位置作為防溜坡模式下的給定位置。在進(jìn)入防溜坡模式后，可以計(jì)算電機(jī)實(shí)時(shí)的實(shí)際位置與該給定位置的偏差作為溜位位置偏差Λχ。
請(qǐng)參閱圖4，為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器在正常模式時(shí)控制結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，首先，由速度控制模塊81的正常速度控制單元根據(jù)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速nMf和實(shí)際轉(zhuǎn)速η進(jìn)行閉環(huán)PI調(diào)節(jié)后生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值is。隨后，由PWM輸出模塊82用于根據(jù)速度控制模塊81生成的轉(zhuǎn)矩電流的給定值is經(jīng)過(guò)控制運(yùn)算生成PWM信號(hào)給三相逆變器20驅(qū)動(dòng)電機(jī)30運(yùn)轉(zhuǎn)。具體地，PWM輸出模塊82可進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)矩電流分配、電流閉環(huán)控制和SVPWM控制的各個(gè)功能單元。首先對(duì)轉(zhuǎn)矩電流的給定值is進(jìn)行MTPA (最大轉(zhuǎn)矩電流比)電流分配，生成電流環(huán)的d軸電流給定值id—和電流環(huán)的q軸電流給定值ItLrefO電流環(huán)的d軸電流給定值id—和電流環(huán)的q軸電流給定值iq—是通過(guò)傳感器采集到電機(jī)實(shí)際的三相電流，并經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換得到的。電流環(huán)的d軸電流給定值id Mf再與實(shí)際d軸電流反饋id進(jìn)行求差運(yùn)算后送入傳遞函數(shù)Gi (S)得到d軸電壓給定值ud %。傳遞函數(shù)Gi(S)可以是任意的控制算法，通常都是PI調(diào)節(jié)。同樣，電流環(huán)的q軸電流給定值1。#再與實(shí)際q軸電流反饋i,進(jìn)行求差運(yùn)算后送入傳遞函數(shù)Gi (S)得到q軸電壓給定值uq—ref。d軸電壓給定值Ud %和q軸電壓給定值uq Mf經(jīng)過(guò)派克(Park)逆變換后生成α軸電壓給定值ua—M;^P β軸電壓給定值ue—raf。再對(duì)a軸電壓給定值ua—和β軸電壓給定值U0jlrf進(jìn)行空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)得到PWM信號(hào)給三相逆變器。請(qǐng)參閱圖5，為根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器在防溜坡模式時(shí)速度控制模塊的控制結(jié)構(gòu)圖。如圖5所示，首先 ，速度控制模塊81在啟動(dòng)防溜坡模式時(shí)，即防溜坡速度控制單元通過(guò)圖5的方式確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值。隨后，再由PWM輸出模塊82根據(jù)該轉(zhuǎn)矩電流的給定值is執(zhí)行如圖4中MTPA變換后續(xù)的控制過(guò)程，生成PWM信號(hào)控制三相逆變器。防溜坡速度控制單元將電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速nMf設(shè)置為零，并計(jì)算電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速nMf和實(shí)際轉(zhuǎn)速η的閉環(huán)H)(相位超前校正)調(diào)節(jié)值，同時(shí)對(duì)溜位位置偏差Λ X的PI調(diào)節(jié)值經(jīng)三次方后與前述閉環(huán)H)調(diào)節(jié)值進(jìn)行加權(quán)耦合輸出作為轉(zhuǎn)矩電流的給定值is。其中，ω是加權(quán)數(shù)，ω的取值范圍是0〈ω〈1。因?yàn)轵?qū)動(dòng)控制器O將定時(shí)讀取電機(jī)的實(shí)際位置信號(hào)的時(shí)間間隔是微秒級(jí)的，因此出現(xiàn)溜位狀態(tài)時(shí)可以迅速判斷，并通過(guò)速度H)控制方式和位置PI控制方式快速平衡作出調(diào)節(jié)。在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，圖5中的ro控制方式也可以使用PI控制方式，雖然防溜坡模式中速度ro控制較PI控制有一定優(yōu)勢(shì)，但速度PI方式也能實(shí)現(xiàn)較為不錯(cuò)的效果。在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，圖5中對(duì)溜位位置偏差ΛΧ的PI調(diào)節(jié)值進(jìn)行三次方的運(yùn)算環(huán)節(jié)也可以省去，或者使用二次方替代，如果使用二次方，則必須對(duì)溜位位置偏差ΛΧ的PI調(diào)節(jié)值進(jìn)行符號(hào)判斷，以該符號(hào)的正負(fù)作為二次方的符號(hào)。在此進(jìn)行三次方或者二次方調(diào)節(jié)的目的是提高位置PI對(duì)溜位位置偏差ΛΧ的調(diào)節(jié)精度。比如在相同PI參數(shù)下，未經(jīng)三次方的控制可能后溜10厘米車(chē)才停止，但經(jīng)三次方的控制可能只后溜了I厘米車(chē)就平穩(wěn)了。在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，也可以通過(guò)增加位置PI的Kp值(S卩比例系數(shù))和Ki值(即積分系數(shù))的方法來(lái)提高位置偏差的調(diào)節(jié)精度。但相對(duì)而言三次方運(yùn)算的調(diào)節(jié)精度更容易實(shí)現(xiàn)。因此，不論預(yù)先對(duì)溜位位置偏差A(yù)x的PI調(diào)節(jié)值進(jìn)行兩次方、三次方或者不作運(yùn)算直接將位置的PI調(diào)節(jié)值與轉(zhuǎn)速的ro調(diào)節(jié)值加權(quán)耦合，都屬于本專(zhuān)利保護(hù)的范圍。本發(fā)明還相應(yīng)提供了一種電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其包括如圖1所示的電池組
10、三相逆變器20、電機(jī)30、油門(mén)踏板40、制動(dòng)踏板50、檔位開(kāi)關(guān)60、信號(hào)采集單元70、驅(qū)動(dòng)控制器80和傳感器90。本發(fā)明提供的電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于驅(qū)動(dòng)控制器80采用前述電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器80實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)參照結(jié)合圖3-圖5對(duì)驅(qū)動(dòng)控制器80的具體描述。請(qǐng)參閱圖6，為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制方法的流程圖。常規(guī)電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制方法至少速度控制步驟和PWM輸出步驟，其中，速度控制步驟用于生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值，PWM輸出步驟用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩電流的給定值與實(shí)際電流反饋值進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制生成PWM信號(hào)給三相逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。而本發(fā)明提供的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)方法還包括在速度轉(zhuǎn)換步驟之前執(zhí)行的溜位判斷步驟。如圖6所示，本發(fā)明提供的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制方法開(kāi)始于部長(zhǎng)S601:隨后，在步驟S602中，執(zhí)行溜位判斷步驟，用于判斷電動(dòng)汽車(chē)是否處于溜位狀態(tài)，是則執(zhí)行步驟S603計(jì)算電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差，并啟動(dòng)防溜坡速度控制步驟S604 ;否則啟動(dòng)正常速度控制步驟S605。該溜位判斷步驟的具體實(shí)現(xiàn)方式與前述溜位判斷模塊83相同。即該溜位判斷步驟首先通過(guò)傳感器獲取電機(jī)的實(shí)際位置，并與前一次讀取的電機(jī)的實(shí)際位置比較判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，如果與獲取的檔位信號(hào)對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向一致則判斷電動(dòng)汽車(chē)不處于溜位狀態(tài)，否則判斷電動(dòng)汽車(chē)處于溜位狀態(tài)，并在獲取的油門(mén)信號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩電流的給定值大于當(dāng)前所述速度控制模塊啟動(dòng)防溜坡模式生成的轉(zhuǎn)矩電流的給定值時(shí)判斷電動(dòng)汽車(chē)退出溜位狀態(tài)。該溜位判斷步驟在初始判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與檔位信號(hào)對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向不一致的瞬間記錄下之時(shí)電機(jī)的實(shí)際位置作為防溜坡模式下的給定位置。在進(jìn)入防溜坡模式后，可以計(jì)算當(dāng)前電機(jī)的實(shí)際位置與該給定位置的偏差作為溜位位置偏差Λχ。在步驟S604中，執(zhí)行防溜坡速度控制步驟，由于電動(dòng)汽車(chē)處于溜位狀態(tài)因而啟動(dòng)防溜坡模式，即將電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速nMf設(shè)置為零，并根據(jù)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速η和電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差A(yù)x確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值is。該防溜坡速度控制步驟主要是在啟動(dòng)防溜坡模式后主要是通過(guò)控制逐漸加大輸出力矩，直至力矩平衡。該防溜坡速度控制步驟的具體實(shí)現(xiàn)方式與前述速度控制模塊81的防溜坡控制單元相同，也可以采用圖5中的邏輯控制實(shí)現(xiàn)，如將電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速nMf設(shè)置為零，并計(jì)算電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速nMf和實(shí)際轉(zhuǎn)速η的閉環(huán)H)調(diào)節(jié)值，同時(shí)對(duì)溜位位置偏差A(yù)x的PI調(diào)節(jié)值經(jīng)三次方后與前述閉環(huán)H)調(diào)節(jié)值進(jìn)行加權(quán)耦合輸出作為轉(zhuǎn)矩電流的給定值is。同樣也可以將H)調(diào)節(jié)修改為PI調(diào)節(jié)，將三次方運(yùn)算省略或者用二次方運(yùn)算替代。在步驟S605中，執(zhí)行正常速度控制步驟，由于電動(dòng)汽車(chē)不處于溜位狀態(tài)因而執(zhí)行正常模式，即根據(jù)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速nMf和實(shí)際轉(zhuǎn)速η進(jìn)行閉環(huán)PI調(diào)節(jié)后生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值is。該正常速度控制步驟的具體實(shí)現(xiàn)方式與前述速度控制模塊81的正常速度控制單元相同，也可以采用圖4中的邏輯控制實(shí)現(xiàn)。最后，在步驟S606中，執(zhí)行PWM輸出步驟用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩電流的給定值與實(shí)際電流反饋值進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制生成PWM信號(hào)給三相逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。該P(yáng)WM輸出步驟的具體實(shí)現(xiàn)方式與前述PWM輸出模塊82相同。應(yīng)該說(shuō)明地是，本發(fā)明提供的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)控制方法所采用的原理和流程相同，因此對(duì)電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器的各個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)闡述也適用于電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)控制方法。本發(fā)明是根據(jù)特定實(shí)施例進(jìn)行描述的，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白在不脫離本發(fā)明范圍時(shí)，可進(jìn)行各種變化 和等同替換。此外，為適應(yīng)本發(fā)明技術(shù)的特定場(chǎng)合或材料，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行諸多修改而不脫離其保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明并不限于在此公開(kāi)的特定實(shí)施例，而包括所有落入到權(quán)利要 求保護(hù)范圍的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器，所述驅(qū)動(dòng)控制器至少包括速度控制模塊和PWM輸出模塊，所述速度控制模塊用于生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值，所述PWM輸出模塊用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩電流的給定值與實(shí)際電流反饋值進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制生成PWM信號(hào)給三相逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)控制器還包括溜位判斷模塊； 所述溜位判斷模塊用于判斷電動(dòng)汽車(chē)是否處于溜位狀態(tài)，是則計(jì)算電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差； 所述速度控制模塊用于根據(jù)所述溜位判斷模塊的判斷結(jié)果，在電動(dòng)汽車(chē)不處于溜位狀態(tài)時(shí)執(zhí)行正常模式，根據(jù)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)相位滯后校正調(diào)節(jié)后生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值；在電動(dòng)汽車(chē)處于溜位狀態(tài)時(shí)啟動(dòng)防溜坡模式將電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速設(shè)置為零，并根據(jù)所述電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于，所述速度控制模塊包括正常速度控制單元和防溜坡速度控制單元； 所述正常速度控制單元用于根據(jù)所述溜位判斷模塊的判斷結(jié)果，在電動(dòng)汽車(chē)不處于溜位狀態(tài)時(shí)，根據(jù)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)相位滯后校正調(diào)節(jié)后生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值； 所述防溜坡速度控制單元用于根據(jù)所述溜位判斷模塊的判斷結(jié)果，在電動(dòng)汽車(chē)處于溜位狀態(tài)時(shí)啟動(dòng)防溜坡模式將電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速設(shè)置為零，并根據(jù)所述電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于，所述防溜坡速度控制單元根據(jù)所述電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值具體為: 計(jì)算所述電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速的閉環(huán)ro調(diào)節(jié)值，將溜位位置偏差的Pi調(diào)節(jié)值與所述閉環(huán)ro調(diào)節(jié)值進(jìn) 行加權(quán)耦合輸出作為轉(zhuǎn)矩電流的給定值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于，所述防溜坡速度控制單元根據(jù)所述電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值具體為: 計(jì)算所述電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速的閉環(huán)PI調(diào)節(jié)值，將溜位位置偏差的PI調(diào)節(jié)值與所述閉環(huán)PI調(diào)節(jié)值進(jìn)行加權(quán)耦合輸出作為轉(zhuǎn)矩電流的給定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于，所述溜位位置偏差的PI調(diào)節(jié)值在進(jìn)行加權(quán)耦合前先經(jīng)二次或者三次方調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器，其特征在于，所述溜位判斷模塊通過(guò)以下方式判斷電動(dòng)汽車(chē)是否處于溜位狀態(tài):通過(guò)傳感器獲取電機(jī)的實(shí)際位置，并與前一次讀取的電機(jī)的實(shí)際位置比較判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，如果與獲取的檔位信號(hào)對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向一致則判斷電動(dòng)汽車(chē)不處于溜位狀態(tài)，否則判斷電動(dòng)汽車(chē)處于溜位狀態(tài)，并在獲取的油門(mén)信號(hào)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩電流的給定值大于當(dāng)前所述速度控制模塊啟動(dòng)防溜坡模式生成的轉(zhuǎn)矩電流的給定值時(shí)判斷電動(dòng)汽車(chē)退出溜位狀態(tài)。
7.一種電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)至少包括電池組、三相逆變器、電機(jī)、油門(mén)踏板、制動(dòng)踏板、檔位開(kāi)關(guān)、信號(hào)采集單元、驅(qū)動(dòng)控制器和傳感器；其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)控制器為權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器。
8.—種電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制方法，包括速度控制步驟和PWM輸出步驟，所述速度控制步驟用于生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值，所述PWM輸出步驟用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)矩電流的給定值與實(shí)際電流反饋值進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制生成PWM信號(hào)給三相逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；其特征在于，所述電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)方法還包括在所述速度轉(zhuǎn)換步驟之前執(zhí)行的溜位判斷步驟； 所述溜位判斷步驟用于判斷電動(dòng)汽車(chē)是否處于溜位狀態(tài)，是則計(jì)算電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差，并啟動(dòng)防溜坡速度控制步驟；否則啟動(dòng)正常速度控制步驟； 所述速度控制步驟進(jìn)一步包括: 正常速度控制步驟，用于根據(jù)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)相位滯后校正調(diào)節(jié)后生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值； 防溜坡速度控制步驟，用于將電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速設(shè)置為零，并根據(jù)所述電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制方法，其特征在于，所述防溜坡速度控制步驟中根據(jù)所述電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值具體為: 計(jì)算所述電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速的閉環(huán)ro調(diào)節(jié)值，將溜位位置偏差的Pi調(diào)節(jié)值與所述閉環(huán)ro調(diào)節(jié)值進(jìn)行加權(quán)耦合輸出作為轉(zhuǎn)矩電流的給定值；或者 計(jì)算所述電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速的閉環(huán)pi調(diào)節(jié)值，將溜位位置偏差的pi調(diào)節(jié)值與所述閉環(huán)pi調(diào)節(jié)值進(jìn)行加權(quán)耦合輸出作為轉(zhuǎn)矩電流的給定值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制方法，其特征在于:所述溜位位置偏差的PI調(diào)節(jié)值在進(jìn) 行加權(quán)耦合前先經(jīng)二次或者三次方調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制器，該驅(qū)動(dòng)控制器至少包括速度控制模塊和PWM輸出模塊；所述驅(qū)動(dòng)控制器還包括溜位判斷模塊，用于判斷電動(dòng)汽車(chē)是否處于溜位狀態(tài)，是則計(jì)算電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差；所述速度控制模塊用于在電動(dòng)汽車(chē)不處于溜位狀態(tài)時(shí)根據(jù)電機(jī)的給定轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行閉環(huán)PI調(diào)節(jié)后生成轉(zhuǎn)矩電流的給定值給PWM輸出模塊，否則根據(jù)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和電動(dòng)汽車(chē)的溜位位置偏差確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值。本發(fā)明還提供了一種電動(dòng)汽車(chē)防溜坡驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)控制方法。本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)判斷電動(dòng)汽車(chē)是否處于溜位狀態(tài)，是則啟動(dòng)防溜坡模式計(jì)算溜位位置偏以確定轉(zhuǎn)矩電流的給定值，否則進(jìn)行正常模式控制，有效地防止了溜坡。
文檔編號(hào)B60L15/20GK103213516SQ201310127899
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月12日
發(fā)明者陳明 申請(qǐng)人:蘇州匯川技術(shù)有限公司, 蘇州默納克控制技術(shù)有限公司, 深圳市匯川技術(shù)股份有限公司