专利名称：基于整车控制策略的电动汽车驱动器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及电动汽车，尤其涉及一种基于整车控制策略的电动汽车驱动器及其控制方法
背景技术：
电动汽车的唯一能源为蓄电池，所以具有高效、节能和低噪音等特点，对于解决当今传统汽车所带来的污染环境和能源短缺的问题具有非常重要的意义。电动汽车通过电动机将电能转化为机械能，在运行中接近“零排放”。发展纯电动汽车为解决城市环境污染提供了一条新的途径。发展纯电动汽车可以使城市干道的噪音得到有效的降低，达到国家噪音控制标准；发展纯电动汽车更重要的意义在于节省燃油，减少排放，对保证国家未来的能源安全与经济安全具有重要的战略意义。同时发展纯电动汽车将对调整国家产业结构、提高重点领域的创新能力和市场竞争能力，促进经济社会协调发展产生深远影响。现代电动汽车的研究开发是一项复杂的系统工程，它的理论基础是将汽车技术、 电机技术、驱动技术、电力电子技术、能源存储技术和现代控制理论有机地结合起来，实现系统的集成优化。电动汽车整车控制系统其关键应用技术可归纳为三个主要部分驱动电机及其控制技术、整车控制技术和电池能量管理技术。整车控制从全局的角度出发协调和控制汽车各部件的工作状态，从而达到整车性能设计目标。整车控制器作为控制车内电子、电气的中心，是整车驱动控制策略基础，对整车驾驶性能的提高、能量利用优化有着重要影响。而整车驱动控制策略对车辆驾驶动力性有重大影响，是纯电动汽车整车控制器技术研究的重要内容。作为整车系统的驱动控制部分，要求电动汽车驱动器应具有尽可能高的转矩密度、良好的转矩控制能力、高可靠性及在宽车速范围内的高效率；同时，电动汽车驱动器还应保证在满足车辆动力学性能的前提下，使动力蓄电池放电电流最小。电动汽车电机驱动功能的实现涉及电机、电力电子、微处理器、蓄电池、控制理论等多学科技术领域，是赶超世界汽车先进水平的核心技术。目前，在国外，纯电动汽车整车控制器主要用于结构复杂的四轮驱动纯电动汽车和轮毂电机纯电动汽车中，其作用是协调2个或2个以上电机控制器同步工作。对于结构简单的单电机驱动的纯电动汽车，通常由电机控制器实现扭矩控制和再生制动控制等功能， 没有设计整车控制器。而在国内，整车控制器与电机控制器往往是分开设计，通过CAN总线通讯来协调同步工作。如图1，整个电动汽车驱动控制系统包括依次连接的充电接触器模块100、电机控制器200和整车控制器300 ；
充电接触器模块100包括充电接触器101、过流保险丝102、二极管103和充电电阻 104，二极管103和充电电阻104串联再与充电接触器101并联后又与过流保险丝102串联；
电机控制器200包括电容201、逆变单元202和电机控制单元203，电容201与逆变单元202并联后再与电机控制单元203连接；
整车控制器300包括加速踏板301、加速/转矩曲线单元302、制动踏板303、制动/电流曲线单元304和整车控制单元305，加速踏板301、加速/转矩曲线单元302和整车控制单元305依次连接，制动踏板303、制动/电流曲线单元304和整车控制单元305依次连接。由于整个电动汽车驱动控制系统由三个独立的控制单元组成，存在系统结构复杂，安装调试不便，而且整车控制器300与电机控制器200之间依靠CAN通讯连接，传输数据量大，可靠性和实时性差。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种基于整车控制策略的电动汽车驱动器及其控制方法。本发明的目的是这样实现的
一、基于整车控制策略的电动汽车驱动器(简称驱动器)
电动汽车驱动器包括充电接触器、过流保险丝、二极管、充电电阻、电容，逆变单元、油门踏板、刹车踏板、制动/电流曲线单元、加速/功率曲线单元、电机和整车控制单元和输入输出单元；
二极管和充电电阻串联再与充电接触器连接又与过流保险丝一端连接，保险丝另一端分别与电容、逆变单元连接，实现电动汽车驱动器上电缓冲和隔离功能；
加速踏板、加速/功率曲线单元和电机和整车控制单元依次连接，制动踏板、制动/电流曲线单元和电机和整车控制单元依次连接，电机和整车控制单元分别与逆变单元、输入输出单元互联，实现整车驱动和控制功能。 二、基于整车控制策略的电动汽车驱动器的控制方法(简称控制方法) 本控制方法包括下列步骤
①上电自检测电机控制系统和相关标定及配置参数；
②利用CAN通讯检测外部系统，如仪表控制器，电池管理系统，空调等；
③与电池管理系统通讯或自行估算电池的实时SOC电量值，确定当前状态下电池能输出的最大功率；
④检测电动汽车的档位和钥匙信号，确认挂档成功后吸合充电接触器，进入待机状
态；
⑤待加速踏板踩下或松开制动踏板时，驱动器驱动电机旋转，按起步模式输出转矩，待电机达到一定转速后转入功率控制模式，按踏板位置与电机输出功率对应标定曲线输出；
⑥如制动踏板踩下，控制电机磁场反向旋转，进入发电模式，电池充电电流大小根据踏板位置和汽车速度标定给出；
⑦实时监测电池电压，输出电流，汽车速度相关信息，做出整车综合控制决策；
⑧实时CAN通讯，监控电池管理系统，灯光仪表和空调相关设备，相互传递信息，完成整车控制功能。 本发明具有下列优点和积极效果
1、在驱动器内集成了充电接触器模块、电机控制器和整车控制器，系统结构紧凑，故障率低，重量轻，可靠性好；2、在汽车起步时采用转矩控制模式，待汽车达到一定速度后，转入功率控制模式，符合人体感受曲线，同时也限制了电池的输出功率，延长电池使用寿命；
3、本发明设计了丰富的外部控制接口，便于与各种电动车型配套使用，如纯电动汽车、 混合动力汽车、电动三轮车和电瓶车。4、本发明可适用于各种三相感应电机，如直流无刷电动机，交流异步电动机和永磁同步电动机。
图1是现有电动汽车驱动控制系统的结构方框图； 图2是本发明电动汽车驱动器的结构方框图3是车辆理想动力输出特征曲线图； 图4是本发明驱动器的应用接线图； 图5是本发明驱动器软件控制流程图； 图中
1000—电动汽车驱动器；
100—充电接触器模块，
101—充电接触器，102—熔断保险丝，103—二极管， 104—充电电阻；
200—电机控制器，
201—电容，202—逆变单元， 203—电机控制单元；
300—整车控制器
301—加速踏板，302—加速/转矩曲线单元， 303—制动踏板， 304—制动/电流曲线单元， 305—整车控制单元，306—加速/功率曲线单元， 307—电机和整车控制单元，308—输入输出单元； 2000—电机。
具体实施例方式下面结合附图及实施例详细说明 一、电动汽车驱动器
1、总体结构
如图2，电动汽车驱动器包括充电接触器101、过流保险丝102、二极管103、充电电阻 104、电容201，逆变单元202、油门踏板301、刹车踏板303、制动/电流曲线单元304、加速/ 功率曲线单元306、电机和整车控制单元307和输入输出单元308 ；
二极管103和充电电阻104串联再与充电接触器101连接又与过流保险丝102 —端连接，保险丝102另一端分别与电容201、逆变单元202连接，实现电动汽车驱动器1000上电缓冲和隔离功能；
加速踏板301、加速/功率曲线单元306和电机和整车控制单元307依次连接，制动踏板303、制动/电流曲线单元304和电机和整车控制单元307依次连接，电机和整车控制单元307分别与逆变单元202、输入输出单元308互联，实现整车驱动和控制功能。2、功能块
1)充电接触器101
充电接触器101是一种常用产品。
在汽车停止运行的泊车状态时，切断动力电池与外部所有的高压连接，节约能耗， 并防止人员触电，在电机驱动之前，接通主电高压回路。2)熔断保险丝102
熔断保险丝102是一种常用产品。在驱动器发生短路故障时，熔断保险丝102避免动力电池故障放电而损坏。3) 二极管 103
二极管103是一种常用产品。防止安装驱动器时，电源正负极接错，烧毁驱动器。4)充电电阻104
充电电阻104是一种常用产品。由于在驱动器内部有大容量电解电容，在充电接触器101闭合前先将充电接触器 101两端充到相等电压，避免高压上电瞬间的大电流冲击，防止驱动器损坏。5)电容 201
电容201是一种大容量电解电容。起平滑滤波作用，减小输入直流电压波动。6)逆变器 202
逆变器202是一种电流转换器。起功率变换作用，将输入的直流电转变成三相交流电输出给驱动电机。7)加速踏板301
通过脚踏方式调节踏板位置，来改变汽车速度。在汽车正常运行时，根据踏板位置和标定功率对应的曲线，查询电机的给定输出功率。8)制动踏板303
汽车减速或停车时使用，反映驾驶员的制动或停车意图。9)制动电流/曲线单元304
制动电流/曲线单元304是一种在汽车正常运行时，根据电机速度、踏板位置和标定制动电流对应的三维表。其功能是查询电机的制动电流，即在制动状态时，电池的充电电流大小。10)加速/功率曲线单元306
加速/功率曲线单元306是一种在汽车正常运行时，根据加速踏板位置和标定电机输出功率对应的二维曲线，由事前测试标定得出，在实际使用中不断根据踏板当前位置查询该曲线得出整车需求功率。其功能是查询电机的给定输出功率。11)电机和整车控制单元307
电机和整车控制单元307是整个控制器的运算处理核心，根据具体控制策略来驱动电机旋转，或制动反馈电流，同时还要与外围装置和 控制器相互通讯，进行系统监控和处理。其硬件配置由32位数字信号处理器TMS320F28035和相关外围电路组成。12)输入输出单元308
输入输出单元308是一种用于其它外部信号与电机和整车控制单元307的接口电路， 如CAN通信、变速箱档位和离合器信号，或者上位机监控通讯等。二、电动汽车驱动器具体实现方式 1、电动汽车驱动器实现以下几个功能
本发明的电动汽车驱动器由充电接触器模块、整车控制器和电机控制器三部分组合而成，主要能实现以下几个功能 1)驱动控制功能
加速踏板和制动踏板是纯电动汽车中最主要的输入信号，驾驶员通过对这两个踏板进行操作，将驾驶员内心的操作意图传递给车辆，然后电动汽车的动力电机必须根据驾驶员的操作意图输出驱动力矩或是制动力矩。因此，驱动器要采集踏板信息、车辆状态、道路及环境状况，解析出驾驶员的操作意图，并将其转化为对动力电机的力矩输出需求，驱动电机并闭环控制力矩输出，以满足驾驶工况要求。2)制动能量回馈控制
纯电动汽车以电机作为唯一的动力输出源，电机除了有电动机的功能外，还具有发电机的功能当驾驶员的意图是驱动车辆前行时，电机就当电动机使用；当驾驶员的意图是对车辆进行减速，电机就可以当发电机使用，利用电动汽车的制动能量发电，同时能量存储在储能装置中，当满足一定条件时，将能量反充给动力电池组。在这个过程中，驱动器根据加速踏板和制动踏板的开度，以及当前车速和动力电池的荷电状态(State Of Charge, SOC)来判断某一时刻是否进行制动能量回收，如果可以，回收部分制动能量。计算公式如下
制动力矩=制动功率/电机转速=电机发电功率/电机发电效率/电机转速 3)整车能量优化管理
在纯电动汽车中，动力电池是提供能量的唯一来源，电池除了给动力驱动系统供电以夕卜，还需要给其他车载电控单元提供能量。因此为了获得最大的车辆行驶里程，电动汽车驱动器将负责车辆的能量优化管理，以获得最佳的能量利用率，延长电动汽车的续驶里程。驱动器一方面在不同的电池荷电量的状态下，会有不同的最大驱动功率的限制；另一方面，会通过监测电池电流的变化，不断的修正驱动力矩。4)故障诊断与处理
连续监视整车电气设备和各控制系统，进行故障诊断，存储故障代码，供维修和例行检查时使用。根据故障内容，及时进行相应安全保护处理。对故障进行分级处理，对于一些小故障，能够维持车辆的最基本驾驶，保障车辆行驶到最近维修站进行维修。对于重大故障， 则可以断开主接触器，整车断电停止工作以保证人车安全。5) CAN网络管理和车辆状态监视
驱动器作为信息控制中心，负责组织信息传输，网络状态监控，网络节点管理，信息优先权的动态分配，网络故障诊断和处理等功能。驱动器通过传感器和CAN总线，检测车辆状态及其各子系统状态信息，驱动显示仪表，将状态信息和故障诊断信息经过显示仪表显示出来。显示内容包括车速、里程、电机的转速、温度、电池的电量、电压、电流和故障信息。6)控制参数的在线标定
标定是指根据整车性能要求，修改调整或者优化控制器内部参数的过程。由于纯电动汽车采用基于CAN总线的分布式控制系统，整车驱动控制系统的性能依赖于预先存储在电控单 元内部的各种参数(例如电机最大期望输出转矩参数，最大期望输出功率参数等)，这些最优参数需要与整车配合进行大量的道路试验才能获取。因此，基于CAN总线的在线标定方法成为整车驱动控制系统开发的一个重要环节。2、电动汽车工作状态
从整个电动汽车运行系统的角度将运行工况设计为11种工作状态。电动汽车驱动器采集钥匙信号、故障信息、电机和电池状态信息及汽车运行状况，判断系统的运行模式以及系统工况彼此之间的切换，每个状态的具体含义如下 1)停车状态
纯电动汽车处于停车状态，此时系统的充电接触器断电，系统中各个节点停止运行。2)充电状态
当纯电动汽车在停车状态下，插上充电插头或者按下充电按钮时，驱动器控制组合仪表显示电池充电状态，并对电池工作状态进行实时监测；并强制断开系统的主接触器。3)自检状态
在驱动器确认拔掉充电插头后，拨动汽车钥匙到指定位置时，这时系统中各个节点进入上电自检状态，通过CAN总线查询和管理外部控制单元。4)待机状态
在挡位开关挂入倒挡或前进挡后，系统充电接触器闭合，形成主供电回路，等待加速踏板或制动踏板动作信号。5)起步状态
起步模式是指车辆已经启动，档位挂在驱动档，加速踏板开度为零的运行模式。此时驱动器的转矩指令为起车小转矩。该转矩事先整车标定好，主要功能是如果在平直路面上行驶，可以使车辆保持一个恒定起车速度前行，如果在坡道上，则防止起车时车辆倒溜。在起步模式下车辆最终以恒定速度行驶，并且车速有一个最大值，若车速超过这个值，则电机停止转矩的输出。 6)运行状态
正常运行模式是指车辆处于驱动使能状态下，整车动力系统能够无故障运行，保障车辆正常行驶。此时整车控制策略根据加速踏板开度、车速和其他传感器，来确定发送给驱动器的转矩指令，控制电机的输出功率以实现动力性目标。在正常驱动模式下有一个最大行驶车速。7)倒车状态
倒车状态基本与运行状态相同，只是转矩和速度的给定值均小于运行状态，这是考虑到倒车的安全性和低车速要求，具体比例由整车标定后给出。8)回馈制动状态
由于电机既可以作电动机，又可以作发电机。电动汽车在保持传统燃油汽车的制动系统的情况下，刹车时通过合理的载荷分配比例系数，电机输出制动力矩，进入发电状态，有效的吸收车辆刹车时的动量，产生的电能给动力电池充电，增加能量的利用率，故电动汽车具有制动能量回馈的状态。
9)紧急制动状态
紧急制动时，驱动器停止发电程序，进入机械制动程序，驱动器停止回馈电流。
10)跛行状态
驱动器检测到非严重故障后报警(报警灯闪烁、通过CAN总线发送相关的报警信息，通知其他的节点)，当车辆还可以继续行驶时不需要紧急停车，驱动器根据故障等级，对需求转矩进行限制，输出转矩维持车辆慢行到附近维修站。而且在电 池能量不足的异常情况下， 避免突然切断电源停车，让电动汽车跛行回家充电。
11)重大故障状态
当电动汽车驱动器检测到严重故障时，输出报警(紧急情况采用紧急呼叫指令通知其他节点)，必要时切断主回路电源，系统全面停车停机并提示报警信息。3、电动汽车整车控制策略
根据驾驶员的操作和当前的整车及部件工作的状况，在能保证安全和动力性要求的前提下代替驾驶员选择尽可能优化的工作条件，合理的控制能量的流动输出，以达到最佳经济性，实现整车动力系统控制的算法称为驱动控制策略。由于纯电动汽车的电驱动控制系统包括电机、功率转换器、动力电池、蓄电池、离合器、变速器等，是一个集成电气、电子、化学、机械系统的非线性动态系统，如何使这些部件协调、有效地工作，就是一个很棘手的问题。此外，不同的驾驶员不同的驾驶习惯和风格， 从而对车辆有不同的需求，这些都给驾驶意图的判断和整车控制策略的设计增加了难度。总之，驱动控制策略是一个涉及到复杂问题决策和非线性时变控制系统的规划问题，完成驱动控制策略的设计，对于保障整车驾驶的加速性和可靠性具有重大意义。本发明电动汽车整车控制策略如下
1)加速转矩控制策略
加速控制策略直接影响整车驾驶的动力性和舒适性。加速踏板开度与加速函数关系形成不同的加速控制策略。汽车在运动过程中，主要承受来自3个方面的阻力，即车轮的阻力Fr，汽车迎风阻力Fd，爬坡阻力Fg，和汽车的驱动力Fa构成汽车的动力学平衡方程
Fa=Fr+Fg+Fd 其中Fa=M*a=M*dv/dt M汽车的重量
Fr=M*g*u*C0Sau道路的摩擦阻力系数，g重力加速度常量
Fd=Cd*A*VZCd风阻系数，A汽车的迎风面积，V车速
Fg=M*g*sinaa ^ij^iS
从车辆的角度来说，理想的动力输出特性曲线应是在全车速范围内可以保持恒功率输出，输出转矩随车速地上升呈双曲线趋势下降，如图3。而电动机正好具有很逼近汽车理想运行特性的转矩一转速输出特性，即输出恒功率特性。因此本发明采用了加速踏板位置与电机输出功率的对应曲线作为加速控制策略。从加速踏板采集的0-5V信号经过标定程序的转换得到相对踏板位置的比率，对于电动汽车的加速特性就取决于以加速踏板信号为变量的电机输出功率曲线函数的特性Y=f (Acc)，函数关系可以是线性的，也可以是曲线。线性函数关系处理比较简单，但是在汽车的加速性上偏慢，复杂的函数关系在处理的过程中计算量过大，该曲线函数通过整车标定测试和归一化处理后得出。2)制动能量回馈控制
制动能量回馈控制的原则是在最大程度提高能量回馈的同时，确保电制动与机械制动的协调控制，以保证汽车制动力的要求。可见纯电动汽车在驱动轮上的制动力随着制动踏板行程的增加而增长，在踏板行程小于20%时，仅电制动力作用，大于20%以后，机械制动与电制动共同作用，当电制动力饱和后，便保持恒定输出。当制动踏板的行程达到约80%时， 进入紧急制动时，电制动扭矩经过低通滤波提前平滑下降直至为零。从电机动力特性的角度来看，电制动状态下电机的扭矩特性与驱动状态一致，方向相反。3)驱动转矩的功率限制策略
该策略是为了保护能源系统、电机驱动系统及整车安全运行。在能源系统能量不足时，若整车控制器强制按照驾驶员期望转矩，极易引起能源系统自保高压断电或损坏能源系统，造成事故，因此在这种情况下必须限制电机输出转矩。 驱动转矩的功率限制策略实时根据高压子系统状态，计算蓄电池功率、电机功率及高压辅助系统消耗功率，上策是通过减少高压辅助系统能量供给来最大可能满足驾驶员动力需求，若仍然能量供需不平衡，下策就是限制电机功率需求。如果驱动电机过载，发热量增加， 引起温升过大，从而导致电机驱动系统自保而清除转矩需求或烧毁电机驱动系统，造成事故。因此驱动转矩的功率限制策略从过载倍数和过载时间两个方面加以控制。过载倍数与加速踏板开度呈线性关系，当加速踏板开度超过设定开度阈值，电机过载运行，满足驾驶员急加速需求。过载时间根据电机温度特性确定，驱动器采集电机温度，并根据设定的电机温度过高阈值限制过载转矩。在过载限制电机输出功率下降过程中，为避免电机转速和转矩有较大波动，电机功率呈线性函数下降。4)辅助驱动控制策略
本项目车上开发的辅助驱动功能是为了模拟传统轿车所具有的驱动功能，以确保驾驶感觉和习惯的一致性。如怠速爬行功能是模拟带液力变矩器、自动变速器的传统轿车在停车状态下驾驶员释放制动踏板、不踩加速踏板汽车也会缓慢向前爬行的过程。驻坡功能用于车辆坡道起步，在驾驶员松开制动踏板到踩下加速踏板的过程中提供驻坡转矩，短时间内防止车辆倒溜，实现平稳起步。驻坡转矩是怠速爬行转矩在负车速段的延伸。驻坡功能运行可标定时间内，若驾驶员没有反倒溜动作，则取消驻坡转矩。怠速爬行时，车辆行驶阻力矩与怠速爬行转矩平衡点，即为车辆怠速爬行速度。跛行回家转矩与SOC相关，当 SOC很低时，能源系统能量不足，跛行回家功能激活，确保车辆能够缓慢回家。5)高速弱磁控制策略
永磁同步电机在基速以上调速采用了超前角弱磁调速控制方案，通过考察电机运行过程中系统电机端电压对变流器直流母线电压的利用率来控制超前相位角的大小。该方案不仅解决了电流调节器高速时易饱和而导致不可控的问题，实现了电动汽车用永磁同步电机在高倍基速以上的稳定运行，而且降低了整个控制方案的电压等级，从而降低了工业应用成本。4、电动汽车驱动器软件设计除了硬件的合理设计外，软件及其可靠性的设计也占很重要的作用。软件一旦失效，将很可能造成灾难性后果。电动汽车驱动器的可靠性直接影响到整个电控单元的可靠性和汽车行驶的安全性。合理的软件设计能大大减少开发的时间，提高效率，并能提高控制器的电磁兼容性和可靠性。 为了满足扩展和维护的需要，软件采用了分层的模块化体系结构。整个软件由一系列具有标准结构的软件功能模块构成，所有软件模块分成两个层次管理层、应用层。管理层履行整车层次的控制管理、故障诊断和通信管理高层次决策，其算法不涉及任何硬件操作，与硬件无关。管理层的决策结果输出到数据池由应用层模块取出执行，或者直接调用应用层模块来执行。管理层主要包括工况判断、各工况下的控制量计算、故障诊断、网络通讯管理模块。应用层由算法库和操作库构成。算法库包括一组底层算法模块。操作库包括一组中断服务程序和一些涉及I/O操作的处理模块，它们是系统功能的最终执行者，通过调用底层算法模块和硬件接口模块，执行管理层的所有决策结果。其中最主要的是电机驱动与控制模块，其它任务还包括仪表驱动模块、车速测量模块、继电器驱动模块以及指示灯闪烁模块等。如图6，本发明驱动器软件控制流程包括下列步骤； 第1、上电自检测驱动器各模块功能A ；
第2、CAN通讯查询整车配置参数和功能B ；
第3、如有电池管理系统，实时查询电池SOC值，如没有，驱动器根据简易算法估算电池 SOC值，决定电池最大输出功率C ；
第4、如有档位信号和点火钥匙信号，进入待机状态D ； 第5、当加速踏板踏下，进入运行状态模式E ； 第6、根据踏板位置得出电机给定输出功率F ； 第7、当制动踏板踏下，进入制动状态模式G ； 第8、根据踏板位置得出电机给定反馈电流H ； 第9、驱动器控制电机，闭环按给定值输出I ；
第10、监测电池电压，输出电流，汽车速度相关信息，做出整车综合控制决策J ； 第11、与外部控制器CAN通讯，传递整车控制决策信息K ；
第12、CAN通讯检测外部控制器状态，检测驱动器的硬件状态，给出错误处理措施和信息L ；
返回第3步骤循环执行各相关步骤，实现整车和电机控制功能。
权利要求
1.一种基于整车控制策略的电动汽车驱动器(1000)，其特征在于电动汽车驱动器包括充电接触器(101)、过流保险丝(102)、二极管(103)、充电电阻 (104)、电容(201)，逆变单元(202)、油门踏板(301)、刹车踏板(303)、制动/电流曲线单元 (304)、加速/功率曲线单元(306)、电机和整车控制单元(307)和输入输出单元(308)；二极管(103)和充电电阻(104)串联再与充电接触器(101)连接又与过流保险丝(102) 一端连接，保险丝(102)另一端分别与电容(201)、逆变单元(202)连接，实现电动汽车驱动器(1000)上电缓冲和隔离功能；加速踏板(301)、加速/功率曲线单元(306)和电机和整车控制单元(307)依次连接， 制动踏板(303)、制动/电流曲线单元(304)和电机和整车控制单元(307)依次连接，电机和整车控制单元(307)分别与逆变单元(202)、输入输出单元(308)互联，实现整车驱动和控制功能。
2.按权利要求1所述的电动汽车驱动器，其特征在于制动电流/曲线单元(304)是一种在汽车正常运行时，根据电机速度、踏板位置和标定制动电流对应的三维表。
3.按权利要求1所述的电动汽车驱动器，其特征在于加速/功率曲线单元(306)是一种在汽车正常运行时，根据加速踏板位置和标定电机输出功率对应的二维曲线。
4.按权利要求1所述的电动汽车驱动器，其特征在于电机和整车控制单元(307)是整个控制器的运算处理核心，根据具体控制策略来驱动电机旋转，或制动反馈电流，同时还要与外围装置和控制器相互通讯，进行系统监控和处理；其硬件配置由32位数字信号处理器TMS320F28035和相关外围电路组成。
5.按权利要求1所述的电动汽车驱动器的控制方法，其特征在于包括下列步骤①上电自检测电机控制系统和相关标定及配置参数；②利用CAN通讯检测外部系统，如仪表控制器，电池管理系统，空调等；③与电池管理系统通讯或自行估算电池的实时SOC电量值，确定当前状态下电池能输出的最大功率；④检测电动汽车的档位和钥匙信号，确认挂档成功后吸合充电接触器，进入待机状态；⑤待加速踏板踩下或松开制动踏板时，驱动器驱动电机旋转，按起步模式输出转矩，待电机达到一定转速后转入功率控制模式，按踏板位置与电机输出功率对应标定曲线输出；⑥如制动踏板踩下，控制电机磁场反向旋转，进入发电模式，电池充电电流大小根据踏板位置和汽车速度标定给出；⑦实时监测电池电压，输出电流，汽车速度相关信息，做出整车综合控制决策；⑧实时CAN通讯，监控电池管理系统，灯光仪表和空调相关设备，相互传递信息，完成整车控制功能。
6.按权利要求5所述的电动汽车驱动器的控制方法，其特征在于驱动器软件控制流程包括下列步骤；第1、上电自检测驱动器各模块功能(A)；第2、CAN通讯查询整车配置参数和功能(B)；第3、如有电池管理系统，实时查询电池SOC值，如没有，驱动器根据简易算法估算电池 SOC值，决定电池最大输出功率(C)；第4、如有档位信号和点火钥匙信号，进入待机状态(D)； 第5、当加速踏板踏下，进入运行状态模式(E)； 第6、根据踏板位置得出电机给定输出功率(F)； 第7、当制动踏板踏下，进入制动状态模式(G)； 第8、根据踏板位置得出电机给定反馈电流(H)； 第9、驱动器控制电机，闭环按给定值输出(I)；第10、监测电池电压，输出电流，汽车速度相关信息，做出整车综合控制决策(J)； 第11、与外部控制器CAN通讯，传递整车控制决策信息(K)；第12、CAN通讯检测外部控制器状态，检测驱动器的硬件状态，给 出错误处理措施和信息L ；返回第3步骤循环执行各相关步骤，实现整车和电机控制功能。
全文摘要
本发明公开了一种基于整车控制策略的电动汽车驱动器及其控制方法，涉及一种电动汽车。电动汽车驱动器的结构是二极管和充电电阻串联再与充电接触器连接又与过流保险丝一端连接，保险丝另一端分别与电容、逆变单元连接，实现驱动器上电缓冲和隔离功能；加速踏板、加速/功率曲线单元和电机和整车控制单元依次连接，制动踏板、制动/电流曲线单元和电机和整车控制单元依次连接，电机和整车控制单元分别与逆变单元、输入输出单元互联，实现整车驱动和控制功能。本发明在汽车起步时采用转矩控制模式，待汽车达到一定速度后，转入功率控制模式，符合人体感受曲线；结构紧凑，故障率低，重量轻，可靠性好。
文档编号B60R16/02GK102343875SQ20111019712
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月13日 优先权日2011年7月13日
发明者张昌青, 王和平, 阮浩 申请人:武汉市菱电汽车电子有限责任公司