专利名称：一种集成整车控制功能的电机控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车控制技术中的控制系统，尤其是涉及纯电动汽车的一种电机 控制器。
背景技术：
随着我国汽车工业的发展，交通工具不但对环境的污染日趋严重，对能源的消耗 比例也日趋增大。因此现阶段国内对新能源汽车行业的研发越来越重视，目前新能源汽车 大多为纯电动汽车。纯电动汽车的电机控制系统是关键之一。当前的现状是，电机供应商提 供电机控制器，由整车厂家开发整车控制器。两个控制器通过汽车CAN总线通讯，控制电机 运行。如中国专利公开号CN101565003A发明专利公开的“一种电动汽车的电机控制器及其 控制方法”，整车控制器通过汽车CAN总线通讯搜集电子踏板状态、电机运行模式、电机供电 使能、扭矩等信号，整车控制器将电机运行模式请求指令，与电机运行模式、电机供电使能、 扭矩等信号通过汽车CAN总线通讯输入电机控制器的单片机，单片机运算输出控制电机运 行。电子踏板状态、电机运行模式等多路信号通过CAN总线与整车控制器通讯，整车控制器 又与电机控制器CAN总线通讯，多次通讯传输影响到电机控制器的响应速度，对电机控制 会滞后。
发明内容为了克服现有技术的缺陷，减少电机控制器与整车控制器CAN总线通讯环节，本 实用新型旨在提供一种集成整车控制功能的电机控制器。本实用新型是通过以下技术方案 实现的一种集成整车控制功能的电机控制器，包括主控制电路、预充电路和逆变电路，电 子油门踏板和电子制动踏板传感器、钥匙信号传感器与主控制电路的输入端相连，电池管 理系统通过CAN传输与主控制电路相连，主控制电路的第一输出端与逆变电路相连，逆变 电路与电机相连，主控制电路的第二输出端与预充电路相连；电机控制器与整车控制器为 一体减少了 CAN总线通讯环节，响应速度更快控制更加可靠。电机控制和整车控制一体设 计制造，降低了开发和制造成本，同时，也减少了线束的使用。作为优选，主控制电路包括数据处理器、开关量调理器、模拟量调理器、脉宽调制 器、数字测速模块、CAN总线接口，数据处理器为DSP微处理器。作为优选，开关量调理器与数据处理器的I/O 口连接；模拟量调理器与数据处理 器的AD 口连接；CAN总线接口与数据处理器的CAN 口连接；脉宽调制器与数据处理器的PMW 口连接；测速模块与数据处理器的SPI串口连接。电子踏板状态信号、电机运行模式、电机供电使能、扭矩等信号数据通过相应的输 入口传入主控制电路，主控制电路经过DSP微处理器运算再输出控制电机，电机控制器集 成了汽车集成控制器的功能。DSP微处理器能实时进行数字信号处理，响应快，相应地电机 控制器对电机控制更及时。作为优选，电机包括驱动电机、旋转变压器、温度传感器，旋转变压器通过数字测速模块与数据处理器相连，温度传感器通过模拟量调理器与数据处理器相连；旋转变压器、 温度传感器将电机的运行状态反馈给数据处理器对驱动电机实行闭环控制。作为优选，预充电路通过逆变电路与电机连接，预充电路的电容与动力电池并联； 预充电路消除了电机上高压和下高压的浪涌冲击。与现有技术相比，本实用新型有益效果是1、将纯电动车上的整车控制器和电机控制器集成在一起，减少了电机控制器与整 车控制器CAN总线通讯环节，提高了控制系统的可靠性，有效地降低了控制器开发成本和 线束成本。2、电机控制器具备整车控制功能，能够根据整车需要按不同工况提供驱动力矩， 对驱动电机实现转矩闭环控制。
附图1为本实用新型一种集成整车控制功能的电机控制器的方框图；附图2为本实用新型一种集成整车控制功能的电机控制器的控制流程图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。实施例1 如图1所示，本实用新型一种集成整车控制功能的电机控制器，主要包括主控制 电路1、预充电路2和逆变电路3。主控制电路1采集的电子油门踏板和制动踏板传感器7信号为模拟信号，该模拟 信号通过模拟量调理器13转换成数字信号输入数据处理器11。系统预先设定，当油门踏板 行程为零时，电机输出扭矩为零；油门踏板行程最大时，电机输出扭矩为最大扭矩，存入数 据处理器11。主控制电路1的开关量调理器12接收汽车钥匙传感器6信号调理成开关信号后 输入数据处理器11。钥匙位于ACC档为电机待机状态；钥匙位于ACC—ON档为预充电控制 状态；钥匙位于ON档为电机控制状态。主控制电路1的CAN总线接口 16与电池管理系统5进行数据通讯。电池管理系 统5将动力电池8的电压、充放电能力、电池荷电状况等信息通过CAN通讯传送给主控制电 路1存入数据处理器11。电机4的旋转变压器42信号通过开关量调理器12处理后输入数据处理器11 ；电 机4的温度传感器43信号通过数字测速模块15处理后输入数据处理器11。处理后的旋转 变压器42信号、温度传感器43信号作为驱动电机41运行反馈信号存入据处理器11。输入的电子油门踏板和制动踏板传感器7信号、钥匙传感器6信号、电池管理系统 5数据和电机4的旋转变压器42信号、温度传感器43信号与预先设定数据在主控制电路1 的数据处理器11综合运算。数据处理器11的DSP微处理器通过电子油门踏板信号、制动 踏板信号、钥匙位置、电机的当前转速、估计转矩、电池的状态、故障等级等信息判断电机的 运行状态然后输出。数据处理器11将信号输出给脉宽调制器14，脉宽调制器14将输入信 号调理成六路PWM波形输出给逆变电路3对驱动电机41进行转矩控制。数据处理器11输出给预充电路2，当钥匙从ACC档转换到ON档，预充电路2控制动力电池8对预充电路2的 电容21充电对驱动电机41上高压电；钥匙从ON档转换到ACC档，预充电路2控制电容21 放电对驱动电机41上低压电；保证控制器1和电机4在高低压变换瞬间的安全。如图2所示，集成整车控制功能的电机控制器上电初始化完成后，处理CAN总线信 号。然后集成整车控制功能的电机控制器进行钥匙位置判断。有以下三种情况第一种情况钥匙处于ACC档，即为电机待机状态。则主控制电路1的各变量进行 初始化，电机4上低压电，处于待机状态。第二种情况钥匙处于ACC—ON档，即为预充电控制状态。如果判定钥匙从ACC档 转到ON档，则预充电路2控制动力电池8对预充电路2的电容21充电，使控制器、驱动电 机41上高压电。如果判定钥匙从ON档转到ACC档，则预充电路2对电容21放电，使控制 器、驱动电机41上低压电。第三种情况钥匙处于ON档，即为电机控制状态。主控制电路1进行踏板互锁控制。主控制电路1将采集到电子油门踏板和制动踏 板传感器7信号通过模拟量调理器13转换成数字信号，并判断油门踏板还是制动踏板为 主，作为踏板互锁控制数据寄存在数据处理器11中。主控制电路1将电机4的旋转变压器42信号通过开关量调理器12处理后作为电 机4的当前转速数据寄存在数据处理器11中；电机4的温度传感器43信号通过数字测速 模块15处理后作为电机4的当前估计转矩数据寄存在数据处理器11中。主控制电路1将通过CAN总线接口 16与电池管理系统5通讯的数据作为当前电 池的状态数据寄存在数据处理器11中。主控制电路1进行电机的运行模式判定。数据处理器11通过电子油门踏板信号、 制动踏板信号、钥匙位置、电机的当前转速、估计转矩、电池的状态、故障等级等信息，判断 电机4的运行状态。运行状态表述 待机电机等待指令驱动汽车行进；驱动电机正在驱动汽车行进；发电汽车减速时电机能量回收；限转矩汽车行进中由于温度超标等原因限制转矩加大；停机由于电机故障不能运行。主控制电路1进行电机的最大转矩控判定。数据处理器11根据电机4的运行状 况判定驱动电机41能够达到最大的转矩。主控制电路1进行动力电池8的充放电能力估计。数据处理器11通过对CAN通 讯电路8传输的电池管理系统5提供的电池荷电判断，将判断结果转化为驱动电机41能提 供的最大转矩的信号。主控制电路1的数据处理器11对以上信息综合判断，得到驱动电机41的输出转 矩将信号输出给脉宽调制器14。脉宽调制器14通过矢量控制算法得到六路PWM波形传输 给逆变电路3，逆变电路3输出控制驱动电机41运行。电机4的旋转变压器42，温度传感器43将驱动电机41运行状态信号反馈给数据 处理器11，对驱动电机41进行闭环控制。
权利要求一种集成整车控制功能的电机控制器，包括主控制电路(1)、预充电路(2)和逆变电路(3)，其特征在于电子油门踏板和电子制动踏板传感器(7)、钥匙信号传感器(6)与主控制电路(1)的输入端相连，电池管理系统(5)通过汽车CAN总线传输与主控制电路(1)相连，主控制电路(1)的第一输出端与逆变电路(3)相连，逆变电路(3)与电机(4)相连， 所述的主控制电路(1)的第二输出端与预充电路(2)相连。
2.根据权利要求1所述的一种集成整车控制功能的电机控制器，其特征在于所述的 主控制电路(1)包括数据处理器(11)、开关量调理器(12)、模拟量调理器(13)、脉宽调制器 (14)、数字测速模块(15)、CAN总线接口(16)，所述的数据处理器(11)为DSP微处理器。
3.根据权利要求2所述的一种集成整车控制功能的电机控制器，其特征在于所述的 开关量调理器(12)与数据处理器(11)的I/O 口连接。
4.根据权利要求2所述的一种集成整车控制功能的电机控制器，其特征在于所述的 模拟量调理器(13)与数据处理器(11)的AD 口连接。
5.根据权利要求2所述的一种集成整车控制功能的电机控制器，其特征在于所述的 CAN总线接口( 16 )与数据处理器(11)的CAN 口连接。
6.根据权利要求2所述的一种集成整车控制功能的电机控制器，其特征在于所述的 脉宽调制器(14)与数据处理器(11)的PMW 口连接。
7.根据权利要求2所述的一种集成整车控制功能的电机控制器，其特征在于所述的 测速模块(15)与数据处理器(11)的SPI串口连接。
8.根据权利要求1或2所述的一种集成整车控制功能的电机控制器，其特征在于所 述的电机(4)包括驱动电机(41)、旋转变压器(42)、温度传感器(43)，所述的旋转变压器 (42)通过所述的数字测速模块(15)与数据处理器(11)相连，所述的温度传感器(43)通过 所述的模拟量调理器(13)与数据处理器(11)相连。
9.根据权利要求1所述的一种集成整车控制功能的电机控制器，其特征在于所述的 预充电路(2)通过逆变电路(3)与电机(4)连接，预充电路(2)的电容(21)与动力电池(8) 并联。
专利摘要目前纯电动汽车的电机控制器和整车控制器分别设计制造，相互间通过CAN总线通讯联系。本实用新型提供一种集成整车控制功能的电机控制器，技术方案如下电子油门踏板和电子制动踏板传感器、钥匙信号传感器与主控制电路的输入端相连，电池管理系统通过CAN传输与主控制电路相连，主控制电路的第一输出端与逆变电路相连，逆变电路与电机相连，主控制电路的第二输出端与预充电路相连。本实用新型有益效果整车控制器和电机控制器集成在一起，减少了两个控制器间CAN通讯环节，提高控制系统的可靠性，降低了控制器成本。具备整车控制功能，根据整车需要按不同工况，对驱动电机实现转矩闭环控制。
文档编号B60L15/20GK201721348SQ201020201389
公开日2011年1月26日 申请日期2010年5月25日 优先权日2010年5月25日
发明者丁勇, 孙文凯, 李书福, 李传海, 杨健, 由毅, 赵福全, 郭永斌, 陈启苗 申请人:浙江吉利汽车研究院有限公司;浙江吉利控股集团有限公司