本發(fā)明涉及電動(dòng)車領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種電動(dòng)車控制器及控制方法。

背景技術(shù)：

隨著石油資源的減少和人們環(huán)保意識(shí)的提高，電動(dòng)車以其零排放、低噪音和高效率等優(yōu)點(diǎn)而越來(lái)越受到人們的重視。電動(dòng)車較內(nèi)燃機(jī)車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械傳動(dòng)部件少，維修保養(yǎng)工作量小，且電動(dòng)車易于操控，電動(dòng)車發(fā)展與應(yīng)用前景令人矚目。

目前，普遍采用的電動(dòng)車控制器及其控制方法有以下幾種：

1、有刷直流電機(jī)控制器

簡(jiǎn)單PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制技術(shù))脈寬調(diào)速，大多采用專用芯片或模擬電路設(shè)計(jì)，價(jià)格便宜，控制簡(jiǎn)單，發(fā)展已非常成熟，但控制精度低、保護(hù)措施弱。實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要電機(jī)換向(即前進(jìn)或倒車)情況下，都必須有外部裝置電磁接觸器，可靠性低，只能配合有刷直流串勵(lì)/他勵(lì)或有刷永磁電機(jī)使用。

2、基于開(kāi)關(guān)霍爾的方波控制器

采用低價(jià)位的8位或16位微處理器設(shè)計(jì)，通過(guò)開(kāi)關(guān)霍爾元件實(shí)現(xiàn)電機(jī)磁場(chǎng)換向和速度反饋，調(diào)節(jié)PWM占空比進(jìn)行電機(jī)調(diào)速，電流環(huán)使用開(kāi)環(huán)控制，控制電源多采用線性電源。這種方案技術(shù)成熟，成本低廉，但方波控制器在電流換向過(guò)程中，易產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，電磁噪聲也較大，且僅通過(guò)開(kāi)關(guān)霍爾元件的六個(gè)狀態(tài)進(jìn)行一個(gè)磁極內(nèi)的轉(zhuǎn)矩控制，使得磁場(chǎng)控制精度低，損耗較大，效率較低，過(guò)載能力弱，對(duì)于車類負(fù)載不確定的情況下，容易導(dǎo)致功率器件損壞，續(xù)航里程也短。

3、基于開(kāi)關(guān)霍爾的正弦波控制器

此類控制器采用類似方波控制器的硬件結(jié)構(gòu)，使用矢量控制算法，通過(guò)開(kāi)關(guān)霍爾元件和當(dāng)前速度預(yù)估當(dāng)前電角度位置，電流檢測(cè)手段上各有區(qū)別：如在母線上采用單電阻采樣，使用電流重構(gòu)技術(shù)作為電流反饋；采用母線采樣電阻和一相下橋臂采樣電阻采樣電流；采用兩相下橋臂采樣電阻采樣電流；其它也有直接采樣兩相相電流模式。此類控制器的最大特點(diǎn)就是通過(guò)最簡(jiǎn)單的手段實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)的精確檢測(cè)，達(dá)到電流的精確控制，控制效率高，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小，續(xù)航里程大大提高，但啟動(dòng)仍然使用方波啟動(dòng)，低速控制效率提高不明顯。

4、基于位置傳感器的正弦波控制器

此類控制器控制手段也是矢量控制技術(shù)，只是角度檢測(cè)和速度反饋使用位置傳感器，使得控制啟動(dòng)性能和低速性能得到大大提高，但車類常用傳感器是旋轉(zhuǎn)變壓器，其可靠性高，但價(jià)格貴，也只在高速純電動(dòng)汽車和客車上得以廣泛應(yīng)用，三輪車和低速電動(dòng)汽車上還是用不起。

綜上可知，目前市場(chǎng)上普遍應(yīng)用的控制器，采用的大多是基于開(kāi)關(guān)霍爾元件作為位置傳感器(只能檢測(cè)換向點(diǎn)，不能反饋精確的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向)的半開(kāi)環(huán)正弦控制方式；控制器大都無(wú)精確的電機(jī)電流和轉(zhuǎn)子角度反饋，屬于半開(kāi)環(huán)控制，電流尖峰大，導(dǎo)致MOSFET擊穿概率增加；大扭矩時(shí)電機(jī)效率低，頻繁啟動(dòng)和爬坡運(yùn)行時(shí)發(fā)熱量大，控制器和電機(jī)燒壞概率增加；采用旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置傳感器時(shí)，又價(jià)格貴，只能用在高速電動(dòng)汽車和大型客車上。

當(dāng)前控制器導(dǎo)致的電動(dòng)車存在問(wèn)題：1)啟動(dòng)不平穩(wěn)，轉(zhuǎn)矩控制精度低，零速或低速時(shí)不能輸出大轉(zhuǎn)矩；2)爬坡性能較差，且連續(xù)過(guò)載能力弱；3)續(xù)航里程不長(zhǎng)，高效率(80％以上)范圍窄；4)過(guò)溫、連續(xù)過(guò)載等惡劣狀態(tài)時(shí)，不能保護(hù)好電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器；5)不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母線電壓和母線電流，對(duì)欠電壓、母線電流過(guò)放電沒(méi)有保護(hù)好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中不能實(shí)現(xiàn)電機(jī)電流和速度精準(zhǔn)控制的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種電動(dòng)車控制器及控制方法來(lái)解決上述問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種電動(dòng)車控制器，其特征在于：它包括主控模塊、功率模塊和接口模塊，且所述功率模塊包括電機(jī)，所述接口模塊包括電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器；所述接口模塊中的所述電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器用于檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的反饋角位置θ_fb，并將該反饋角位置θ_fb信息傳送給所述主控模塊；所述功率模塊用于向所述主控模塊提供電機(jī)反饋電流I_fb，并根據(jù)所述主控模塊輸出的控制信號(hào)控制所述電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；所述主控模塊包括主控單元，所述主控單元包括微分器、功率控制器、轉(zhuǎn)矩處理器、比較器、速度控制器和電流控制器，且所述微分器接收所述電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器傳送的反饋角位置θ_fb信息，所述電流控制器接收所述功率模塊傳送的電機(jī)反饋電流I_fb；所述微分器用于針對(duì)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器提供的反饋角位置θ_fb信息進(jìn)行微分得到反饋速度V_fb，并將反饋速度V_fb分別傳送給所述功率控制器和所述速度控制器；所述功率控制器用于針對(duì)反饋速度V_fb和預(yù)先設(shè)定的功率設(shè)置值Pow_ref進(jìn)行功率限制計(jì)算得到電流限制值I_limit和系數(shù)k，并將系數(shù)k傳送給所述轉(zhuǎn)矩處理器和將電流限制值I_l imit傳送給所述比較器；所述轉(zhuǎn)矩處理器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)矩指令T_ref結(jié)合系數(shù)k經(jīng)過(guò)計(jì)算得到電流目標(biāo)值I_ref，并將電流目標(biāo)值I_ref傳送給所述比較器；所述比較器用于比較電流目標(biāo)值I_ref和電流限制值I_limit，若I_ref>I_limit，則電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref＝I_limit；否則I`_ref＝I_ref，比較后輸出電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref，并將電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref傳送給所述電流控制器；所述速度控制器用于計(jì)算預(yù)先設(shè)定的速度目標(biāo)值V_ref和反饋速度V_fb的速度差值ΔV，通過(guò)速度差值ΔV計(jì)算輸出電流值I，實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制，并將電流值I傳送給所述電流控制器；所述電流控制器采用電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref、電流值I和電機(jī)反饋電流I_fb計(jì)算電流差值ΔI，通過(guò)電流差值ΔI計(jì)算輸出驅(qū)動(dòng)電壓U，實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)控制；并將驅(qū)動(dòng)電壓U轉(zhuǎn)換成電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送給所述功率模塊，所述功率模塊根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電流控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

所述電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器采用角位移傳感器。

所述接口模塊還包括傳感器接口、功能接口和通訊接口；所述傳感器接口用于與所述電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器連接，并接收所述電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器信號(hào)，并將接收的所述電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器信號(hào)傳送給所述主控模塊；所述功能接口用于與電動(dòng)車各個(gè)功能部件連接，一方面接收電動(dòng)車部件各種功能信號(hào)，并將接收的電動(dòng)車部件各種功能信號(hào)傳送給所述主控模塊，另一方面接收所述主控模塊提供的功能控制信號(hào)，輸出給相應(yīng)的功能部件；所述通訊接口用于與PC上位機(jī)連接，一方面接收所述PC上位機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)傳送給所述主控模塊，另一方面接收所述主控模塊提供的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出給所述PC上位機(jī)。

所述控制器還包括電源模塊，所述電源模塊分別連接所述主控模塊和所述功率模塊，且為二者供電；所述電源模塊包括母線電源，所述母線電源實(shí)時(shí)將母線電壓信號(hào)BUS_VOR和母線電流信號(hào)BUS_CUR傳送給所述主控模塊；所述主控模塊內(nèi)預(yù)先設(shè)置母線電壓范圍值和母線電流最大值；當(dāng)母線電壓信號(hào)BUS_VOR不在母線電壓范圍值內(nèi)，則停止或降低輸出所述控制器的運(yùn)行功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)母線欠壓或者過(guò)壓保護(hù)；當(dāng)母線電流信號(hào)BUS_CUR超過(guò)母線電流最大值時(shí)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行功率限制控制。

一種電動(dòng)車控制器的控制方法，它包括以下步驟：1)所述功率模塊將電機(jī)反饋電流I_fb反饋給主控模塊中的所述電流控制器，同時(shí)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出的反饋角位置θ_fb，并將反饋角位置θ_fb傳送給所述微分器；2)所述微分器用于針對(duì)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器提供的反饋角位置θ_fb信息進(jìn)行微分得到反饋速度V_fb，并將反饋速度V_fb分別傳送給所述功率控制器和所述速度控制器；3)所述功率控制器用于針對(duì)反饋速度V_fb和預(yù)先設(shè)定的功率設(shè)置值Pow_ref進(jìn)行功率限制計(jì)算得到電流限制值I_limit和系數(shù)k，并將系數(shù)k傳送給所述轉(zhuǎn)矩處理器和將電流限制值I_limit傳送給所述比較器；4)所述轉(zhuǎn)矩處理器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)矩指令T_ref結(jié)合系數(shù)k經(jīng)過(guò)計(jì)算得到電流目標(biāo)值I_ref，并將電流目標(biāo)值I_ref傳送給所述比較器；5)所述比較器用于比較電流目標(biāo)值I_ref和電流限制值I_l imit，若I_ref>I_limit，則電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref＝I_l imit；否則I`_ref＝I_ref，比較后輸出電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref，并將電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref傳送給所述電流控制器；6)所述速度控制器用于計(jì)算預(yù)先設(shè)定的速度目標(biāo)值V_ref和反饋速度V_fb的速度差值ΔV，通過(guò)速度差值ΔV計(jì)算輸出電流值I，實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制，并將電流值I傳送給所述電流控制器；7)所述電流控制器采用電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref、電流值I和電機(jī)反饋電流I_fb計(jì)算電流差值ΔI，通過(guò)電流差值ΔI計(jì)算輸出驅(qū)動(dòng)電壓U，實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)控制；并將驅(qū)動(dòng)電壓U轉(zhuǎn)換成電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送給所述功率模塊，所述功率模塊根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電流控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

所述電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器采用角位移傳感器。

一種電動(dòng)車控制器，其特征在于：它包括主控模塊、功率模塊和接口模塊，且所述功率模塊包括電機(jī)，所述接口模塊包括電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器；所述接口模塊中的所述電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器用于檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的反饋速度V_fb，并將該反饋速度V_fb信息傳送給所述主控模塊；所述功率模塊用于向所述主控模塊提供電機(jī)反饋電流I_fb，并根據(jù)所述主控模塊輸出的控制信號(hào)控制所述電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；所述主控模塊包括主控單元，所述主控單元包括功率控制器、轉(zhuǎn)矩處理器、比較器、速度控制器和電流控制器，且所述功率控制器和所述速度控制器分別接收所述電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器傳送的反饋速度V_fb，所述電流控制器接收所述功率模塊傳送的電機(jī)反饋電流I_fb；所述功率控制器用于針對(duì)反饋速度V_fb和預(yù)先設(shè)定的功率設(shè)置值Pow_ref進(jìn)行功率限制計(jì)算得到電流限制值I_limit和系數(shù)k，并將系數(shù)k傳送給所述轉(zhuǎn)矩處理器和將電流限制值I_limit傳送給所述比較器；所述轉(zhuǎn)矩處理器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)矩指令T_ref結(jié)合系數(shù)k經(jīng)過(guò)計(jì)算得到電流目標(biāo)值I_ref，并將電流目標(biāo)值I_ref傳送給所述比較器；所述比較器用于比較電流目標(biāo)值I_ref和電流限制值I_limit，若I_ref>I_l imit，則電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref＝I_limit；否則I`_ref＝I_ref，比較后輸出電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref，并將電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref傳送給所述電流控制器；所述速度控制器用于計(jì)算預(yù)先設(shè)定的速度目標(biāo)值V_ref和反饋速度V_fb的速度差值ΔV，通過(guò)速度差值ΔV計(jì)算輸出電流值I，實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制，并將電流值I傳送給所述電流控制器；所述電流控制器采用電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref、電流值I和電機(jī)反饋電流I_fb計(jì)算電流差值ΔI，通過(guò)電流差值ΔI計(jì)算輸出驅(qū)動(dòng)電壓U，實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)控制；并將驅(qū)動(dòng)電壓U轉(zhuǎn)換成電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送給所述功率模塊，所述功率模塊根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電流控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

所述電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器采用速度傳感器。

一種電動(dòng)車控制器的控制方法，它包括以下步驟：1)所述功率模塊將電機(jī)反饋電流I_fb反饋給主控模塊的所述電流控制器，同時(shí)所述電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出的反饋速度V_fb，并將反饋速度V_fb分別傳送給所述功率控制器和所述速度控制器；2)所述功率控制器用于針對(duì)反饋速度V_fb和預(yù)先設(shè)定的功率設(shè)置值Pow_ref進(jìn)行功率限制計(jì)算得到電流限制值I_limit和系數(shù)k，并將系數(shù)k傳送給所述轉(zhuǎn)矩處理器和將電流限制值I_l imit傳送給所述比較器；3)所述轉(zhuǎn)矩處理器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)矩指令T_ref結(jié)合系數(shù)k經(jīng)過(guò)計(jì)算得到電流目標(biāo)值I_ref，并將電流目標(biāo)值I_ref傳送給所述比較器；4)所述比較器用于比較電流目標(biāo)值I_ref和電流限制值I_limit，若I_ref>I_limit，則電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref＝I_l imit；否則I`_ref＝I_ref，比較后輸出電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref，并將電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref傳送給所述電流控制器；5)所述速度控制器用于計(jì)算預(yù)先設(shè)定的速度目標(biāo)值V_ref和反饋速度V_fb的速度差值ΔV，通過(guò)速度差值ΔV計(jì)算輸出電流值I，實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制，并將電流值I傳送給所述電流控制器；6)所述電流控制器采用電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref、電流值I和電機(jī)反饋電流I_fb計(jì)算電流差值ΔI，通過(guò)電流差值ΔI計(jì)算輸出驅(qū)動(dòng)電壓U，實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)控制；并將驅(qū)動(dòng)電壓U轉(zhuǎn)換成電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送給所述功率模塊，所述功率模塊根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電流控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

所述電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器采用速度傳感器。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明電動(dòng)車控制器是基于對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子速度或位置的精確檢測(cè)，針對(duì)電機(jī)以轉(zhuǎn)矩控制為核心，功率控制和速度控制相結(jié)合的系統(tǒng)控制策略，提高對(duì)電流和速度的控制精度，從而保證電機(jī)控制的優(yōu)越性能?；诰_的電流和磁場(chǎng)位置檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)真正的閉環(huán)矢量控制，電流和速度控制精準(zhǔn)，不會(huì)產(chǎn)生較大電流尖峰，MOSFET受沖擊??；過(guò)載時(shí)效率高，頻繁啟動(dòng)和爬坡?tīng)顟B(tài)下效率高，發(fā)熱小，配合內(nèi)部溫度和功率優(yōu)化調(diào)節(jié)曲線，有效保護(hù)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)免遭損壞。2、本發(fā)明控制器能與高效永磁電機(jī)或開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)配合，并可對(duì)接高性價(jià)比的磁電式編碼器作為位置傳感器，從而構(gòu)成高性能電動(dòng)車控制系統(tǒng)，并采用先進(jìn)的閉環(huán)矢量控制方法，真正實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車高可靠性，高性能的目標(biāo)。3、啟動(dòng)特性：?jiǎn)?dòng)平穩(wěn)，轉(zhuǎn)矩控制精度高，零速或低速時(shí)可輸出大轉(zhuǎn)矩，半坡啟動(dòng)能力強(qiáng)。4、過(guò)載特性：爬坡性能好，過(guò)載能力達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩4倍以上，且連續(xù)過(guò)載能力強(qiáng)。5、續(xù)航能力：續(xù)航里程長(zhǎng)，高效率(80％以上)范圍寬，且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)，電量?jī)?yōu)化控制。6、電流控制：過(guò)溫、連續(xù)過(guò)載等惡劣狀態(tài)時(shí)可自動(dòng)降低輸出電流，保護(hù)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器。7、電池保護(hù)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母線電壓和母線電流，對(duì)欠電壓及時(shí)保護(hù)，且限制母線電流避免過(guò)放電。鑒于以上理由，本發(fā)明可以廣泛用于電動(dòng)車領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電動(dòng)車控制器原理圖；

圖2是圖1的電機(jī)控制框圖；

圖3為圖1的主控模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電動(dòng)車控制方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

實(shí)施例1

如圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電動(dòng)車控制器，它包括主控模塊100、功率模塊200和接口模塊300，且功率模塊200包括電機(jī)，接口模塊300包括電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器301；

接口模塊300中的電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器301用于檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的反饋角位置θ_fb，并將該反饋角位置θ_fb信息傳送給主控模塊100；功率模塊200用于向主控模塊100提供電機(jī)反饋電流I_fb，并根據(jù)主控模塊100輸出的控制信號(hào)控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；

主控模塊100包括主控單元101，主控單元101包括微分器102、功率控制器103、轉(zhuǎn)矩處理器104、比較器105、速度控制器106和電流控制器107，且微分器102接收電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器301傳送的反饋角位置θ_fb信息，電流控制器107接收功率模塊200傳送的電機(jī)反饋電流I_fb；

微分器102用于針對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器301提供的反饋角位置θ_fb信息進(jìn)行微分得到反饋速度V_fb，并將反饋速度V_fb分別傳送給功率控制器103和速度控制器106；功率控制器103用于針對(duì)反饋速度V_fb和預(yù)先設(shè)定的功率設(shè)置值Pow_ref進(jìn)行功率限制計(jì)算得到電流限制值I_limit和系數(shù)k，并將系數(shù)k傳送給轉(zhuǎn)矩處理器104和將電流限制值I_limit傳送給比較器105；轉(zhuǎn)矩處理器104根據(jù)預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)矩指令T_ref結(jié)合系數(shù)k經(jīng)過(guò)計(jì)算得到電流目標(biāo)值I_ref(根據(jù)預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)矩指令T_ref結(jié)合系數(shù)k經(jīng)過(guò)計(jì)算得到電流目標(biāo)值I_ref的過(guò)程為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，其為現(xiàn)有技術(shù)，故不再詳述)，并將電流目標(biāo)值I_ref傳送給比較器105；比較器105用于比較電流目標(biāo)值I_ref和電流限制值I_limit，若I_ref>I_limit，則電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref＝I_limit；否則I`_ref＝I_ref，比較后輸出電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref，并將電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref傳送給電流控制器107；速度控制器106用于計(jì)算預(yù)先設(shè)定的速度目標(biāo)值V_ref和反饋速度V_fb的速度差值ΔV，通過(guò)速度差值ΔV計(jì)算輸出電流值I(通過(guò)預(yù)先設(shè)定的速度目標(biāo)值V_ref和反饋速度V_fb的速度差值ΔV計(jì)算輸出電流值I的過(guò)程為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，其為現(xiàn)有技術(shù)，故不再詳述計(jì)算過(guò)程)，實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制，并將電流值I傳送給電流控制器107；電流控制器107采用電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref、電流值I和電機(jī)反饋電流I_fb計(jì)算電流差值ΔI，通過(guò)電流差值ΔI計(jì)算輸出驅(qū)動(dòng)電壓U，實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)控制(根據(jù)電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref、電流值I和電機(jī)反饋電流I_fb計(jì)算電流差值ΔI，通過(guò)電流差值ΔI計(jì)算輸出驅(qū)動(dòng)電壓U的過(guò)程為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，其為現(xiàn)有技術(shù)，故不再詳述計(jì)算過(guò)程)；并將驅(qū)動(dòng)電壓U轉(zhuǎn)換成電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送給功率模塊200(根據(jù)驅(qū)動(dòng)電壓U轉(zhuǎn)換成電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的過(guò)程為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，其為現(xiàn)有技術(shù)，故不再詳述)，功率模塊200根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電流控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

上述實(shí)施例中，電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器301采用角位移傳感器。

綜上可知，本發(fā)明電動(dòng)車控制器是基于對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子速度或位置的精確檢測(cè)，針對(duì)電機(jī)以轉(zhuǎn)矩控制為核心，功率控制和速度控制相結(jié)合的系統(tǒng)控制策略，提高對(duì)電流和速度的控制精度，從而保證電機(jī)控制的優(yōu)越性能。基于精確的電流和磁場(chǎng)位置檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)真正的閉環(huán)矢量控制，電流和速度控制精準(zhǔn)，不會(huì)產(chǎn)生較大電流尖峰，MOSFET受沖擊??；過(guò)載時(shí)效率高，頻繁啟動(dòng)和爬坡?tīng)顟B(tài)下效率高，發(fā)熱小，配合內(nèi)部溫度和功率優(yōu)化調(diào)節(jié)曲線，有效保護(hù)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)免遭損壞。

本發(fā)明控制器能與高效永磁電機(jī)或開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)配合，并可對(duì)接高性價(jià)比的磁電式編碼器作為位置傳感器，從而構(gòu)成高性能電動(dòng)車控制系統(tǒng)，并采用先進(jìn)的閉環(huán)矢量控制方法，真正實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車高可靠性，高性能的目標(biāo)。

如圖1所示，本發(fā)明一種電動(dòng)車控制器還包括指示模塊400和電源模塊500。

功率模塊200根據(jù)電源模塊500中母線電源501提供的母線電壓和驅(qū)動(dòng)電源502提供的驅(qū)動(dòng)電壓，并接收主控模塊100中主控單元101提供的U+、U-、V+、V-、W+、W-等6路PWM信號(hào)，通過(guò)MOSFET、IGBT等驅(qū)動(dòng)單元產(chǎn)生U、V、W電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)將驅(qū)動(dòng)異常產(chǎn)生的FO信號(hào)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流反饋I_fb信號(hào)和驅(qū)動(dòng)溫度檢測(cè)信號(hào)T_fb提供給主控模塊100。其中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流可以驅(qū)動(dòng)高效永磁電機(jī)或開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。

接口模塊300包括傳感器接口302、功能接口303和通訊接口304，傳感器接口302用于與電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器301連接，并接收電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器301的信號(hào)，經(jīng)過(guò)差分、運(yùn)放等處理后傳送給主控模塊100；功能接口303用于與電動(dòng)車各個(gè)功能部件連接，一方面接收電動(dòng)車部件各種功能信號(hào)，經(jīng)過(guò)保護(hù)處理后傳送給主控模塊100，另一方面接收主控模塊100提供的功能控制信號(hào)，輸出給相應(yīng)的功能部件；通訊接口304用于與PC上位機(jī)連接，一方面接收PC上位機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)傳送給主控模塊100，另一方面接收主控模塊100提供的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出給PC上位機(jī)。其中，傳感器接口302可以對(duì)接高性價(jià)比的磁電式編碼器。

指示模塊400包括電源指示和異常指示。電源指示接收電源模塊500中主控電源503上電正常信號(hào)，以燈亮指示；異常指示接收主控模塊100提供的異常信號(hào)，以燈閃爍指示。

電源模塊500包括母線電源501、驅(qū)動(dòng)電源502和主控電源503。母線電源501接收外部由正極P+和負(fù)極N-構(gòu)成的母線電壓，一方面通過(guò)DC-DC電路將母線電壓分別轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)電壓(12V或16V)和主控電壓(5V或3.3V)提供給驅(qū)動(dòng)電源502和主控電源503，另一方面將母線電壓經(jīng)過(guò)電容單元穩(wěn)壓之后提供給功率模塊200，同時(shí)將檢測(cè)到的母線電壓信號(hào)BUS_VOR和母線電流信號(hào)BUS_CUR提供給主控模塊100；驅(qū)動(dòng)電源502接收母線電源501提供的驅(qū)動(dòng)電壓，經(jīng)過(guò)處理后提供給功率模塊200；主控電源503接收母線電源501提供的主控電壓，經(jīng)過(guò)處理后分別提供給主控模塊100、接口模塊300和指示模塊400。

主控模塊100根據(jù)電源模塊500中母線電源501提供的母線電流檢測(cè)信號(hào)BUS_CUR和母線電壓檢測(cè)信號(hào)BUS_VOR，對(duì)母線電流進(jìn)行監(jiān)控、對(duì)母線電壓進(jìn)行過(guò)壓或欠壓控制保護(hù)；根據(jù)功率模塊200提供的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流反饋I_fb信號(hào)進(jìn)行電流閉環(huán)矢量控制輸出給功率模塊200六路脈寬調(diào)制PWM信號(hào)，同時(shí)接收驅(qū)動(dòng)異常FO信號(hào)和驅(qū)動(dòng)溫度檢測(cè)信號(hào)T_fb分別進(jìn)行異常保護(hù)和過(guò)溫保護(hù)；通過(guò)接口模塊300中的傳感器接口302接收電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器301信號(hào)，通過(guò)功能接口303接收并控制輸出電動(dòng)車各功能信號(hào)，通過(guò)通訊接口304與PC上位機(jī)進(jìn)行通訊；并且輸出異常信號(hào)控制異常指示燈閃爍。

如圖3所示，主控模塊100還包括電源輸入單元108、脈寬調(diào)制輸出單元109、功能輸入單元110、功能輸出單元111、檢測(cè)輸入單元112、通訊單元113、存儲(chǔ)單元114和仿真單元115。

其中，主控單元101通過(guò)ADC模塊(圖中未示出)將檢測(cè)輸入單元112的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；通過(guò)POE模塊(圖中未示出)接收功率模塊200中驅(qū)動(dòng)單元發(fā)過(guò)來(lái)的驅(qū)動(dòng)異常FO信號(hào)，對(duì)驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行保護(hù)；通過(guò)IIC模塊(圖中未示出)與存儲(chǔ)單元114(如EEPROM)進(jìn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)寫(xiě)入或讀??；通過(guò)JTAG模塊(圖中未示出)與仿真單元115連接，實(shí)現(xiàn)程序代碼燒錄及仿真調(diào)試；通過(guò)通訊單元113串行通訊SCI模塊轉(zhuǎn)化成RS485或RS232通訊方式，與PC上位機(jī)或電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器301進(jìn)行信息交互；通過(guò)SPI或CAN通訊模塊與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；通過(guò)GPIO模塊(圖中未示出)實(shí)現(xiàn)功能信號(hào)的輸入和輸出。

電源輸入單元108給主控單元101及周圍信號(hào)電路供電，周圍信號(hào)電路包括保護(hù)電路、濾波電路、運(yùn)放電路等，此為本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的技術(shù)手段，故不再詳述。

脈寬調(diào)制輸出單元109用于將U、V、W三相6路電壓占空比PWM信號(hào)輸出給功率模塊200。

功能輸入單元110包括：檔位功能信號(hào)輸入、模擬指令信號(hào)輸入、電子剎車信號(hào)輸入、定速巡航信號(hào)輸入、駐車防盜信號(hào)輸入以及其他預(yù)留功能信號(hào)輸入。

功能輸出單元111包括：12V或5V電源選擇信號(hào)輸出、異常指示信號(hào)輸出以及其他預(yù)留功能信號(hào)輸出。

檢測(cè)輸入單元112包括：電機(jī)轉(zhuǎn)子檢測(cè)輸入、電機(jī)電流檢測(cè)輸入、母線電壓檢測(cè)輸入、母線電流檢測(cè)輸入、電機(jī)溫度檢測(cè)輸入和驅(qū)動(dòng)溫度檢測(cè)輸入。其中，電機(jī)轉(zhuǎn)子檢測(cè)輸入是指通過(guò)接口模塊300中傳感器接口302接收過(guò)來(lái)的電機(jī)角位移傳感器或速度傳感器信號(hào)輸入；電機(jī)電流檢測(cè)輸入是指功率模塊200提供的電機(jī)電流反饋信號(hào)I_fb輸入，該信號(hào)通常是U、V、W三相電流反饋信號(hào)或者其中任意兩相反饋信號(hào)；母線電壓檢測(cè)輸入和母線電流檢測(cè)輸入分別是指電源模塊500中母線電源501提供的母線電壓檢測(cè)信號(hào)BUS_VOR和母線電流檢測(cè)信號(hào)BUS_CUR輸入；電機(jī)溫度檢測(cè)輸入是指通過(guò)接口模塊300中功能接口303接收的外部電機(jī)溫度檢測(cè)信號(hào)；驅(qū)動(dòng)溫度檢測(cè)輸入是指功率模塊200中驅(qū)動(dòng)單元上檢測(cè)提供的溫度檢測(cè)輸入。傳感器檢測(cè)輸入單元112的特點(diǎn)是除了電機(jī)轉(zhuǎn)子檢測(cè)輸入信號(hào)外，其他檢測(cè)信號(hào)均為模擬電壓信號(hào)，并輸入到主控單元101的AD采樣端口。

通訊單元113包括：RS-485通訊方式、RS-232通訊方式以及SPI通訊或CAN通訊方式。

存儲(chǔ)單元114存儲(chǔ)主控單元101的數(shù)據(jù)信息。

仿真單元115與通過(guò)JTAG模塊(圖中未示出)連接，實(shí)現(xiàn)程序代碼燒錄及仿真調(diào)試。

如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電動(dòng)車控制方法，它包括以下步驟：

1)功率模塊200將電機(jī)反饋電流I_fb反饋給主控模塊100中的電流控制器107，同時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器301檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出的反饋角位置θ_fb，并將反饋角位置θ_fb傳送給微分器102；

2)微分器102用于針對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器301提供的反饋角位置θ_fb信息進(jìn)行微分得到反饋速度V_fb，并將反饋速度V_fb分別傳送給功率控制器103和速度控制器106；

3)功率控制器103用于針對(duì)反饋速度V_fb和預(yù)先設(shè)定的功率設(shè)置值Pow_ref進(jìn)行功率限制計(jì)算得到電流限制值I_limit和系數(shù)k，并將系數(shù)k傳送給轉(zhuǎn)矩處理器104和將電流限制值I_l imit傳送給比較器105；

4)轉(zhuǎn)矩處理器104根據(jù)預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)矩指令T_ref結(jié)合系數(shù)k經(jīng)過(guò)計(jì)算得到電流目標(biāo)值I_ref，并將電流目標(biāo)值I_ref傳送給比較器105；

上述根據(jù)預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)矩指令T_ref結(jié)合系數(shù)k經(jīng)過(guò)計(jì)算得到電流目標(biāo)值I_ref的過(guò)程為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，其為現(xiàn)有技術(shù)，故不再詳述。

5)比較器105用于比較電流目標(biāo)值I_ref和電流限制值I_limit，若I_ref>I_limit，則電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref＝I_l imit；否則I`_ref＝I_ref，比較后輸出電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref，并將電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref傳送給電流控制器107；

6)速度控制器106用于計(jì)算預(yù)先設(shè)定的速度目標(biāo)值V_ref和反饋速度V_fb的速度差值ΔV，通過(guò)速度差值ΔV計(jì)算輸出電流值I，實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制，并將電流值I傳送給電流控制器107；

上述通過(guò)預(yù)先設(shè)定的速度目標(biāo)值V_ref和反饋速度V_fb的速度差值ΔV計(jì)算輸出電流值I的過(guò)程為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，其為現(xiàn)有技術(shù)，故不再詳述計(jì)算過(guò)程。

7)電流控制器107采用電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref、電流值I和電機(jī)反饋電流I_fb計(jì)算電流差值ΔI，通過(guò)電流差值ΔI計(jì)算輸出驅(qū)動(dòng)電壓U，實(shí)現(xiàn)電流閉環(huán)控制；并將驅(qū)動(dòng)電壓U轉(zhuǎn)換成電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送給功率模塊200，功率模塊200根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成電流控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

上述電流環(huán)輸入目標(biāo)值I`_ref、電流值I和電機(jī)反饋電流I_fb計(jì)算電流差值ΔI，通過(guò)電流差值ΔI計(jì)算輸出驅(qū)動(dòng)電壓U的過(guò)程為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，其為現(xiàn)有技術(shù)，故不再詳述計(jì)算過(guò)程。上述驅(qū)動(dòng)電壓U轉(zhuǎn)換成電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的過(guò)程為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，其為現(xiàn)有技術(shù)，故不再詳述。

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子檢測(cè)傳感器為速度傳感器時(shí)，區(qū)別在于速度傳感器輸出的速度反饋信號(hào)不需要經(jīng)過(guò)微分器102計(jì)算，直接作為反饋速度V_fb用于計(jì)算，即步驟1)變成：1)功率模塊200將電機(jī)反饋電流I_fb反饋給主控模塊100的電流控制器107，同時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器301檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出的反饋速度V_fb，并將反饋速度V_fb分別傳送給功率控制器103和速度控制器106；步驟2)省略，后續(xù)步驟相同，故不再詳述。

實(shí)施例2

本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種電動(dòng)車控制器，它包括主控模塊100、功率模塊200和接口模塊300，且功率模塊200包括電機(jī)，接口模塊300包括電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器301；

接口模塊300中的電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器301用于檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的反饋速度V_fb，并將該反饋速度V_fb信息傳送給主控模塊100；功率模塊200用于向主控模塊100提供電機(jī)反饋電流I_fb，并根據(jù)主控模塊100輸出的控制信號(hào)控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；

主控模塊100包括主控單元101，主控單元101包括功率控制器103、轉(zhuǎn)矩處理器104、比較器105、速度控制器106和電流控制器107，且功率控制器103和速度控制器106分別接收電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器301傳送的反饋速度V_fb，電流控制器107接收功率模塊200傳送的電機(jī)反饋電流I_fb；

主控模塊100包括主控單元101，主控單元101包括功率控制器103、轉(zhuǎn)矩處理器104、比較器105、速度控制器106和電流控制器107；功率控制器103用于針對(duì)反饋速度V_fb和預(yù)先設(shè)定的功率設(shè)置值Pow_ref，進(jìn)行功率限制計(jì)算得到電流限制值I_limit和系數(shù)k；主控模塊100中部件的工作過(guò)程與實(shí)施例1中的功能一致，故不再詳述。

上述實(shí)施例中，電機(jī)轉(zhuǎn)子傳感器301采用速度傳感器。

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)包括轉(zhuǎn)把或踏板指令處理功能、前進(jìn)/倒車/空擋檔位功能、電子剎車功能、定速巡航功能、弱磁升速功能、駐車防盜功能、防倒溜功能和消除間隙功能。

以上僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。