纯电动汽车用电机控制器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种纯电动汽车用电机控制器及其控制方法，在上述纯电动汽车用电机控制器及其控制方法中，由于采用母线电压极性校正系统，所述控制器在收到车辆准备运行信号时，通过充电电阻回路使电机控制器开关电源部分工作，所述充电回路接收车辆准备运行信号，在充电电压达到开关电源正常工作后，电机控制器检测主回路母线电压直至0.7电池电压，并切除充电回路，系统进入正常运行状态；采用了热管换热器，该结构散热器省去了传统控制器普遍使用的电子风扇，解决了由于风扇损坏导致控制器的损毁；采用此控制方法后，电机控制器依据所采集的车辆运行数据与当前驾驶员驾驶意图能更好的决定主驱动电机的工作状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电气自动化领域中的电机控制器及其控制方法，具体涉及一种纯电动 汽车用电机控制器及其控制方法。
技术介绍
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。电动汽车的优点是它本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量 换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口 密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物 较容易，也已有了相关技术。电动汽车的组成包括电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任 务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大 不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动 汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。电动汽车的动力由电机提供，对电机控制的性能 直接影响汽车的性能指标和安全性。三相交流感应电机经过上百年在工业领域的应用，结 构安全可靠、价格低廉、生产技术比较成熟，大部分研发人员直接将工业变频器应用于电动 汽车电机控制，由于技术要求和工作工况均有较大差异，主要表现在散热结构和方式、整体 结构抗振动能力、电磁辐射干扰汽车零部件正常通讯、与现有汽车油门信号不兼容、故障代 码与传统车辆仪表不匹配以及高压电源正负极易接错，导致控制系统庞大复杂，安全性差。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种纯电动汽车用电机控制器，其能以简单的结 构来实现有效的防止高压直流母线接反所引发的短路等安全问题，而且又较强的散热功 能，加强了电机控制器的防护，同时使得车辆操控信号与控制器匹配的更好。本专利技术另一个要解决的技术问题是提供一种纯电动汽车用电机控制器的控制方 法，其能以简单有效的方法根据纯电动汽车的特殊使用工况，提出控制系统结构和控制策 略，满足纯电动汽车用电机驱动控制系统的需求。对于本专利技术所述的一种纯电动汽车用电机控制器来说，上述技术问题是通过如下 技术方案进行解决的一种纯电动汽车用电机控制器，包括中央处理器、主电容预充电电 路、行车参数采集模块、车速给定模块、电流采集模块，所述控制器回路还包括温度采集模 块、动力电池管理系统及母线电压极性校正系统，各模块均与中央处理器电气连接，各模块 工作时序由中央处理器控制，所述动力电池与电机控制器之间有母线电压极性校正系统， 经过母线电压极性校正系统之后的动力电池串接充电电路，由中央处理器控制充电电路的 切除。对于本专利技术所述的纯电动汽车用电机控制器的控制方法，其技术问题是通过如下 技术方案进行解决的一种采用权利要求1所述的纯电动汽车用电机控制器的控制方法，第一步，启动电机控制器，动力电池对控制器主回路充电，中央处理器进行系统资源初始化 并检测母线电压，母线电压达到设定值时闭合主接触器，断开充电电路，同时采集车辆行驶 状态参数；第二步，进入中断子程序，保护中断现场，读取电流、电压、转矩、码盘信号的转换 值；第三步，进入转差解释程序，计算转差角度并查表求得转差角对应的余弦值，根据电机 的参数计算得到交直轴磁链分量；第四步，对电机模型进行2/3，3/2坐标变换，求得A、B、C 三相电压参考值，根据三相电流的给定值与实际值比较，修正电压给定，该修正值用以计算 PWM占空比；第五步，恢复现场，完成一次电机控制。作为本专利技术所述纯电动汽车用电机控制器的一种优选方案，所述中央处理器与供 电电源分成至少两个独立的板卡，所述控制器回路还设置有故障诊断模块。作为本专利技术所述纯电动汽车用电机控制器的一种优选方案，所述MCU具有8路AD 转换通道，10路数字I/O 口，6路PWM输出控制口，1路CAN通讯口，1路RS232通讯口。作为本专利技术所述纯电动汽车用电机控制器的一种优选方案，所述控制器采用环形 热管散热器散热，安装时散热器面朝上，所述散热器底板为铜板，其一面与功率模块固定， 另一面与热管直接相连，所述热管每个自成回路，铝制翅片串接所有热管，所述热管中的冷 媒为纯水。作为上述控制方法的一种优选方案，所述用于断开充电电路的电压设定值设定为 0.7倍额定母线电压。作为上述控制方法的一种优选方案，所述温度采集模块将电机和电机控制器温度 送达中央处理器，中央处理器根据温度数据决定电机控制器的功率大小。作为上述控制方法的一种优选方案，所述车速给定模块接收0. 1 4. 7V电压量和 怠速开关动作时序作为车辆加速依据。在上述中，由于采用母线电压极性校正系 统，所述控制器在收到车辆准备运行信号时，通过充电电阻回路使电机控制器开关电源部 分工作，所述充电回路接收车辆准备运行信号，在充电电压达到开关电源正常工作后，电机 控制器检测主回路母线电压直至0.7电池电压，并切除充电回路，系统进入正常运行状态； 采用了热管换热器，该结构散热器省去了传统控制器普遍使用的电子风扇，解决了由于风 扇损坏导致控制器的损毁；采用此控制方法后，电机控制器依据所采集的车辆运行数据与 当前驾驶员驾驶意图能更好的决定主驱动电机的工作状态。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步详细说 明。图1为本专利技术所述电机控制器原理框图。图2本专利技术所述电机控制器中高压母线接线及预充电原理图。图3为本专利技术所述电机控制器的软件流程图。图4为本专利技术所述电机控制器的散热器结构示意图。具体实施例方式图1示出了本专利技术的电机控制器原理框图，图2本专利技术所述电机控制器中高压母4线接线及预充电原理图。根据图1、2可知，在动力电池和控制器相联接的位置增加母线电 压极性校正系统和预充电电路。同时控制器内部电路包括MCU、电压电流采集电路模块、行 车参数采集模块、车速给定模块、电机及控制器温度采集模块、IGBT驱动模块、通讯模块， MCU模块电路与供电电源板各自独立设计板卡，便于安装和解决电磁干扰问题，所有模块均 与MCU实现电气隔离连接，车速给定模块采用0. 1 4. 7V模拟电压加怠速开关。车速给定 模块输出小于0. IV且车速测速不为零时，控制器以15%额定力矩回收能量，刹车信号采用 开关量，刹车系统动作时控制器以大于35%额定力矩回收能量。故障诊断模块在系统上电 工作后开始工作，检查怠速开关与模拟电压工作逻辑一致、检查蓄电池电压正常、检查主接 触器工作正常、检查过流正常，否则报警并停止电机功率输出。从动力电池连接的直流电压 通过直流继电器1和继电器2与预充电电路相连，所述充电电路与电机控制器开关电源部 分相连，所述控制器在收到车辆准备运行信号时，通过充电电阻回路使电机控制器开关电 源部分工作，所述充电回路接收车辆准备运行信号，在充电电压达到开关电源正常工作后， 电机控制器检测主回路母线电压直至0.7电池电压，并切除充电回路，系统进入正常运行 状态。本专利技术电机控制器根据纯电动汽车运行技术工况和异步电机的控制要求，中央处 理器MCU采用美国TI公司TMS320LFM0X，该芯片采用静态CMOS技术，指令周期33ns，提供 CAN2.0总线技术，多路AD转换模块和普通数字I/O 口。该芯片可以实现电机转差频率矢量 控制程序运算，电机三相电流采集，直流母线电压、电流采集，12路PWM驱动信号产生，控制 器IGBT模块温度和电机温度采集，外部加速器信号采集，行车制动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯电动汽车用电机控制器，包括中央处理器、主电容预充电电路、行车参数采集模块、车速给定模块、电流采集模块，其特征在于：所述控制器回路还包括温度采集模块、动力电池管理系统及母线电压极性校正系统，各模块均与中央处理器电气连接，各模块工作时序由中央处理器控制，所述动力电池与电机控制器之间有母线电压极性校正系统，经过母线电压极性校正系统之后的动力电池串接充电电路，由中央处理器控制充电电路的切除。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁元章，韩丙乾，
申请(专利权)人：丁元章，
类型：发明
国别省市：32