本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車，特別是指汽車集成式電控系統(tǒng)和電控方法。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車已經(jīng)成為了人們生活必不可少的一部分，但是傳統(tǒng)的燃油汽車對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，因此純電動(dòng)汽車取代燃油汽車是未來的發(fā)展方向。

近年來隨著國家對新能源汽車產(chǎn)業(yè)的支持力度增加，新能源汽車行業(yè)得到長足的進(jìn)步，新能源汽車產(chǎn)銷兩旺。但是市場上新能源汽車基本上都是配置傳統(tǒng)分立式的整車控制器、電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)等系統(tǒng)部件，各系統(tǒng)部件相互之間缺乏一種協(xié)調(diào)控制和整車狀態(tài)有效的融合，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與控制器分離，造成系統(tǒng)效率較低，整車電磁干擾嚴(yán)重，成本極高，越來越不適應(yīng)將來新能源汽車電控系統(tǒng)智能化控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的主要目的在于提供一種集合駕駛意圖、車輛狀況和電池系統(tǒng)狀況等作出智能化反饋控制的新能源汽車集成式電控系統(tǒng)和電控方法。

本發(fā)明提供了一種新能源汽車集成式電控系統(tǒng)，其包括：駕駛意圖模塊，其與汽車的制動(dòng)踏板、油門踏板、檔位電連接，用于采集制動(dòng)踏板、油門踏板、檔位的數(shù)據(jù)信息，通過匯總所述數(shù)據(jù)反饋駕駛?cè)藛T的駕駛意圖；

整車狀態(tài)模塊，其與車門、安全帶、電機(jī)、儀表盤電連接，并采集相應(yīng)控制信息確定車輛的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)；

電池系統(tǒng)模塊，采集電池系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)并反饋電池系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；

中央處理模塊，與駕駛意圖模塊、整車狀態(tài)模塊和電池系統(tǒng)模塊電性連接，通過對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，生成控制指令；

整車控制模塊，與集成式電控系統(tǒng)電連接，根據(jù)集成式電控系統(tǒng)輸出的控制指令驅(qū)動(dòng)車輛的相應(yīng)部件。

優(yōu)選地，所述集成式電控系統(tǒng)還進(jìn)一步包括控制器局域網(wǎng)絡(luò)通訊模塊(can)，其與車輛的儀表和各功能模塊電連接，以實(shí)現(xiàn)信號傳遞和指令控制。

優(yōu)選地，所述集成式電控系統(tǒng)還進(jìn)一步包括電機(jī)和驅(qū)動(dòng)控制模塊，驅(qū)動(dòng)控制模塊根據(jù)控制指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，使得車輛按照駕駛意圖前進(jìn)或后退。

優(yōu)選地，所述集成式電控系統(tǒng)還進(jìn)一步包括回饋控制模塊，回饋控制模塊通過檢測制動(dòng)踏板信號大小，輸出負(fù)力矩，回饋控制模塊控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)回饋電流大小，從而控制回饋能量。

優(yōu)選地，所述電池系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)包括電池的電壓、電流、溫度、單體電壓、壓差。

優(yōu)選地，所述控制指令包括驅(qū)動(dòng)控制指令、制動(dòng)回饋控制指令、故障保護(hù)控制指令，當(dāng)汽車處于前進(jìn)檔位狀態(tài)，駕駛?cè)藛T踩下加速油門踏板，驅(qū)動(dòng)控制接收到該油門信號，即發(fā)送驅(qū)動(dòng)控制指令，輸出正力矩，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，車輛前進(jìn)；當(dāng)汽車處于前進(jìn)行駛狀態(tài)，駕駛?cè)藛T踩下制動(dòng)踏板，制動(dòng)回饋控制接收到該制動(dòng)踏板信號，即發(fā)送制動(dòng)回饋控制指令，輸出負(fù)力矩，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)制動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流反相，車輛減速；當(dāng)電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障狀態(tài)，即發(fā)送故障保護(hù)控制指令，發(fā)出故障指令，車輛減速或停止。

一種新能源汽車集成式電控方法，其包括以下步驟：

步驟1)整車上電后，系統(tǒng)各模塊自檢；

步驟2)整車狀態(tài)模塊和電池系統(tǒng)模塊分別將自檢狀態(tài)反饋至整車控制模塊，整車控制模塊根據(jù)各模塊的自檢狀態(tài)進(jìn)行上電控制，若自檢正常，則整車控制模塊發(fā)送強(qiáng)電上電指令給電池系統(tǒng)模塊，電池系統(tǒng)模塊收到上電指令后，吸合主繼電器，給電控系統(tǒng)提供強(qiáng)電；

步驟3)集成式電控系統(tǒng)根據(jù)駕駛意圖模塊采集到制動(dòng)踏板、油門踏板和檔位的信息變化，分析駕駛?cè)说目刂埔鈭D，產(chǎn)生控制指令驅(qū)動(dòng)車輛改變運(yùn)行狀態(tài)；

步驟4)中央處理模塊根據(jù)整車狀態(tài)模塊所采集的車速、電助力轉(zhuǎn)向(eps)、車身控制模塊(bcm)、電池管理系統(tǒng)(bms)，確定整車狀態(tài)，電控系統(tǒng)根據(jù)控制意圖和整車狀態(tài)，輸出相應(yīng)的控制邏輯，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

所述集成式電控系統(tǒng)中設(shè)定四種工作模式：停機(jī)模式、倒車模式、待機(jī)模式、驅(qū)動(dòng)模式。

所述集成式電控系統(tǒng)中設(shè)定有保護(hù)控制，分別對整車控制模塊、驅(qū)動(dòng)控制模塊和電池系統(tǒng)模塊進(jìn)行分級保護(hù)控制，一級為嚴(yán)重故障保護(hù)，電控系統(tǒng)必須停止運(yùn)行，重新上電才能恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)；二級為一般故障保護(hù)，電控系統(tǒng)線性調(diào)低電機(jī)的功率，二級故障消除后，線性調(diào)高電機(jī)功率，恢復(fù)電控系統(tǒng)功能。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明新能源汽車集成式電控系統(tǒng)，針對傳統(tǒng)新能源汽車電控系統(tǒng)分立式控制的諸多缺陷，采用將新能源汽車用電機(jī)、電機(jī)控制器、整車控制器、電源控制系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集成控制。通過該集成式電控系統(tǒng)采集整車油門、檔位、踏板等信息，高速數(shù)字處理芯片(dsp)采集電機(jī)參數(shù)、車輛參數(shù)、電池參數(shù)，采集電池電量、電壓、溫度等信息，判斷電池系統(tǒng)狀態(tài)；采用can通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與各集成模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，使用集成式電控系統(tǒng)控制算法，實(shí)時(shí)計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩，并對驅(qū)動(dòng)電機(jī)、整車部件、電源系統(tǒng)進(jìn)行集成式控制，達(dá)到新能源車高效運(yùn)行、集成式控制、故障診斷與報(bào)警等實(shí)時(shí)處理。通過集合駕駛意圖模塊、整車狀態(tài)模塊、電池系統(tǒng)模塊所反饋的駕駛意圖信息、車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)和電池狀態(tài)數(shù)據(jù)等，傳輸至整車控制模塊進(jìn)行匯集整理，按設(shè)定的邏輯生成控制指令，自動(dòng)反饋驅(qū)動(dòng)電機(jī)、風(fēng)扇、水泵等部件適當(dāng)調(diào)節(jié)，以達(dá)到適度的運(yùn)行狀態(tài)，提高整車驅(qū)動(dòng)效率和整車智能化控制水平。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種新能源汽車集成式電控系統(tǒng)的模塊框圖；

圖2為本發(fā)明一種新能源汽車集成式電控系統(tǒng)的工作原理圖；

圖3為本發(fā)明一種新能源汽車集成式電控系統(tǒng)的電機(jī)工作原理圖；

圖4為本發(fā)明一種新能源汽車集成式電控系統(tǒng)的上電流程圖。

具體實(shí)施方式

參照圖1-4所示，本發(fā)明提供了一種新能源汽車集成式電控系統(tǒng)，其包括：駕駛意圖模塊1，其與汽車的制動(dòng)踏板、油門踏板、檔位電連接，用于采集制動(dòng)踏板、油門踏板、檔位的數(shù)據(jù)信息，通過匯總所述數(shù)據(jù)反饋駕駛?cè)藛T的駕駛意圖；

整車狀態(tài)模塊2，其與車門、安全帶、電機(jī)、儀表盤電連接，并采集相應(yīng)控制信息確定車輛的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)；

電池系統(tǒng)模塊3，采集電池系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)并反饋電池系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；

中央處理模塊4，與駕駛意圖模塊1、整車狀態(tài)模塊2和電池系統(tǒng)模塊3電性連接，通過對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，生成控制指令；

整車控制模塊5，與中央處理模塊4電連接，根據(jù)中央處理模塊4輸出的控制指令驅(qū)動(dòng)車輛的相應(yīng)部件。

其中，駕駛意圖模塊1通過與汽車的制動(dòng)踏板、油門踏板、檔位電連接，采集制動(dòng)踏板、油門踏板、檔位等的數(shù)據(jù)信息，即當(dāng)駕駛?cè)四_踩上制動(dòng)踏板時(shí)，與駕駛意圖模塊與電連接的制動(dòng)踏板感應(yīng)到觸動(dòng)狀態(tài)，即可傳輸至駕駛意圖模塊1，反饋駕駛?cè)瞬葎x車需要減速。同樣地，油門踏板感應(yīng)到觸動(dòng)狀態(tài)，即可傳輸至駕駛意圖模塊1，反饋駕駛?cè)瞬扔烷T需要加速；當(dāng)改變檔位，如由p檔變換為r檔或d檔時(shí)，傳輸至駕駛意圖模塊1，反饋電動(dòng)汽車進(jìn)入可行駛狀態(tài)，前進(jìn)或后退準(zhǔn)備狀態(tài)。將這些對駕駛部件的操控動(dòng)作匯總反饋至駕駛意圖模塊，反映為駕駛行動(dòng)意圖。

整車狀態(tài)模塊2，直接反應(yīng)車輛當(dāng)前模塊的當(dāng)前狀態(tài)，其與車門、安全帶、電機(jī)、儀表盤電連接，并采集相應(yīng)控制信息確定車輛的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，通過整車狀態(tài)模塊2連接儀表盤顯示車門的開閉狀態(tài)、安全帶是否有合閉，電機(jī)是否有啟動(dòng)，儀表盤的車速和各燈開啟狀態(tài)等，將整車的各部分狀況進(jìn)行匯總。

電池系統(tǒng)模塊3，采集電池系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)并反饋電池系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，所述電池系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)包括電池的電壓、電流、溫度、單體電壓、壓差，即時(shí)了解電池系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，能對電池運(yùn)行狀況及時(shí)掌控，避免發(fā)生漏電、短路、突然升壓或降壓等問題，保護(hù)電動(dòng)汽車的各部件的性能穩(wěn)定。

中央處理模塊4，與駕駛意圖模塊1、整車狀態(tài)模塊2和電池系統(tǒng)模塊3電性連接，通過對所述駕駛意圖反饋數(shù)據(jù)、整車狀態(tài)反饋數(shù)據(jù)和電池系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，生成控制指令。所述控制指令包括電控制指令、驅(qū)動(dòng)控制指令、制動(dòng)回饋控制指令、故障保護(hù)控制指令。

整車控制模塊5，與中央處理模塊4電連接，根據(jù)中央處理模塊4輸出的控制指令驅(qū)動(dòng)車輛的相應(yīng)部件。所述整車控制模塊5與冷卻風(fēng)扇、冷卻水泵、空調(diào)、ptc(負(fù)溫度系統(tǒng))、dc/dc轉(zhuǎn)換器、充電繼電器等部件電連接，采集儀表控制信息、車速、電助力轉(zhuǎn)向(eps)、車身控制模塊(bcm)、電池管理系統(tǒng)(bms)信息等確定整車狀態(tài)，電控系統(tǒng)根據(jù)控制意圖和整車狀態(tài)，輸出相應(yīng)的控制邏輯，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

其中，電助力轉(zhuǎn)向(eps)包含有轉(zhuǎn)向角度數(shù)據(jù)；車身控制模塊(bcm)包含有車門、車燈等數(shù)據(jù)；bms是電池管理系統(tǒng)，包含有電池電壓、電流、溫度、壓差等數(shù)據(jù)。通過控制指令對相應(yīng)的部件進(jìn)行自動(dòng)化操控，智能化操作，根據(jù)駕駛意圖和整車狀況，輸出相應(yīng)的控制邏輯，控制電機(jī)等各部件運(yùn)轉(zhuǎn)，智能化地對車的部件進(jìn)行調(diào)節(jié)。

所述中央處理模塊4還進(jìn)一步包括通訊模塊6，其與車輛的儀表和各功能模塊電連接，以實(shí)現(xiàn)信號傳遞和指令控制。

所述集成式電控系統(tǒng)還進(jìn)一步包括電機(jī)7和驅(qū)動(dòng)控制模塊8，驅(qū)動(dòng)控制模塊8根據(jù)控制指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)7運(yùn)行，使得車輛按照駕駛意圖前進(jìn)或后退。

所述集成式電控系統(tǒng)還進(jìn)一步包括回饋控制模塊9。

所述電機(jī)7與驅(qū)動(dòng)控制模塊8和回饋控制模塊9電連接，電機(jī)中的u、v、w動(dòng)力線在集成式電控系統(tǒng)內(nèi)部，通過金屬材料屏蔽，減少電磁干擾，提高整車性能，能夠減少u、v、w動(dòng)力線的長度，便于整車布置安裝。

本發(fā)明還提供了一種新能源汽車集成式電控方法，其包括以下步驟：

步驟1)整車上電后，系統(tǒng)各模塊自檢；

步驟2)整車狀態(tài)模塊和電池系統(tǒng)模塊分別將自檢狀態(tài)反饋至整車控制模塊，整車控制模塊根據(jù)各模塊的自檢狀態(tài)進(jìn)行上電控制，若自檢正常，則整車控制模塊發(fā)送強(qiáng)電上電指令給電池系統(tǒng)模塊，電池系統(tǒng)模塊收到上電指令后，吸合主繼電器，給電控系統(tǒng)提供強(qiáng)電；

步驟3)集成式電控系統(tǒng)根據(jù)駕駛意圖模塊采集到制動(dòng)踏板、油門踏板和檔位的信息變化，分析駕駛?cè)说目刂埔鈭D，產(chǎn)生控制指令驅(qū)動(dòng)車輛改變運(yùn)行狀態(tài)；

步驟4)中央處理模塊根據(jù)整車狀態(tài)模塊所采集的車速、電助力轉(zhuǎn)向(eps)、車身控制模塊(bcm)、電池管理系統(tǒng)(bms)，確定整車狀態(tài)，電控系統(tǒng)根據(jù)控制意圖和整車狀態(tài)，輸出相應(yīng)的控制邏輯，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

所述集成式電控系統(tǒng)中設(shè)定四種工作模式：停機(jī)模式、倒車模式、待機(jī)模式、驅(qū)動(dòng)模式。當(dāng)處于停機(jī)模式時(shí)，電控系統(tǒng)處于停機(jī)狀態(tài)，不會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)前進(jìn)或后退；當(dāng)處于倒車模式時(shí)，倒車力矩通過油門踏板開度進(jìn)行控制，并限制最高電機(jī)轉(zhuǎn)速；當(dāng)處于待機(jī)模式時(shí)，踩制動(dòng)或油門踏板，電機(jī)不會(huì)輸出扭矩；當(dāng)處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，驅(qū)動(dòng)力矩大小由油門踏板開度進(jìn)行控制。四個(gè)模式之間的相互轉(zhuǎn)換通過檔位和制動(dòng)踏板開度進(jìn)行控制。當(dāng)電控系統(tǒng)處于倒車模式或驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，電控系統(tǒng)通過油門開度大小，根據(jù)電機(jī)map圖，電控系統(tǒng)輸出相應(yīng)的扭矩指令，驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊依據(jù)扭矩指令，采用矢量控制算法，mtpa算法和弱磁控制算法，分別控制id和iq電流，從而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。map是指電機(jī)的輸出扭矩、轉(zhuǎn)速、效率的分布圖；mtpa是指最大扭矩電流比；id是指電機(jī)直軸電流；iq是指電機(jī)交軸電流。

所述集成式電控系統(tǒng)中設(shè)定有保護(hù)控制，分別對整車控制模塊、驅(qū)動(dòng)控制模塊和電池系統(tǒng)模塊進(jìn)行分級保護(hù)控制，一級為嚴(yán)重故障保護(hù)，電控系統(tǒng)必須停止運(yùn)行，重新上電才能恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)；二級為一般故障保護(hù)，電控系統(tǒng)線性調(diào)低電機(jī)的功率，防止功率降低過快影響駕駛舒適度，二級故障消除后，電控系統(tǒng)采用線性調(diào)高電機(jī)功率，恢復(fù)電控系統(tǒng)功能，以提高駕駛舒適度和駕駛感受。當(dāng)電機(jī)過熱、電控系統(tǒng)過流、過壓、功率器件損壞、電池管理系統(tǒng)故障、電池電壓過低、過溫、電池壓差過大、電流過大等情況，將啟動(dòng)故障保護(hù)模式。

以下簡述整車控制原理。整車上電后，集成式電控系統(tǒng)進(jìn)行自檢、電機(jī)控制模塊自檢、整車控制模塊自檢、電池系統(tǒng)模塊自檢、其它模塊自檢；自檢通過后，電機(jī)控制模塊、整車控制模塊、電池模塊分別發(fā)送自檢狀態(tài)給電控系統(tǒng)，電控系統(tǒng)根據(jù)自檢狀態(tài)進(jìn)行上電控制。驅(qū)動(dòng)控制模塊對電機(jī)旋變狀態(tài)、電機(jī)溫度、igbt溫度、電機(jī)電流零位、電壓零位等初始參數(shù)進(jìn)行自檢；整車控制模塊對油門踏板信號、制動(dòng)踏板信號、檔位信號、真空泵真空度信號等參數(shù)進(jìn)行自檢；電池系統(tǒng)模塊對初始電壓、電流、單體電壓、單體壓差、溫度、絕緣電阻進(jìn)行自檢；所有子系統(tǒng)自檢完成后，將通過通訊模塊發(fā)送ready信號給電控系統(tǒng)，電控系統(tǒng)接收到各子系統(tǒng)ready信號后，發(fā)送上強(qiáng)電指令給電池系統(tǒng)，這樣集成式電控系統(tǒng)上電過程完成。如果自檢正常，電控系統(tǒng)發(fā)送強(qiáng)電上電指令給電池系統(tǒng)，電池系統(tǒng)接收到該指令后，吸合主繼電器，給電控系統(tǒng)提供強(qiáng)電，上電過程完成。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制工作原理：

驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要采用mtpa和弱磁控制。具體來說是采用失量控制算法采集電機(jī)三相輸出電流、旋變位置和旋轉(zhuǎn)角速度，通過clark、park和反park變換，分別控制id、iq電流，從而控制igbt的通斷，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。其中，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行于恒轉(zhuǎn)矩模式，輸入指令電流，計(jì)算電機(jī)電流最大時(shí)，電流轉(zhuǎn)矩最大比曲線與電流極限圓的交點(diǎn)確定id、iq電流，從而實(shí)現(xiàn)mtpa控制；弱磁控制是輸入指令電流和電機(jī)端電壓，當(dāng)電機(jī)進(jìn)入弱磁區(qū)時(shí)，電機(jī)端電壓與給定電壓進(jìn)行pi調(diào)節(jié)，自動(dòng)輸出一個(gè)負(fù)的id1電流，并與原來的id電流疊加，從而進(jìn)行弱磁控制。

本發(fā)明新能源汽車集成式電控系統(tǒng)，針對傳統(tǒng)新能源汽車電控系統(tǒng)分立式控制的諸多缺陷，采用將新能源汽車用電機(jī)、電機(jī)控制器、整車控制器、電源控制系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集成控制。通過該集成式電控系統(tǒng)采集整車油門、檔位、踏板等信息，高速數(shù)字處理芯片(dsp)采集電機(jī)參數(shù)、車輛參數(shù)、電池參數(shù)，采集電池電量、電壓、溫度等信息，判斷電池系統(tǒng)狀態(tài)；采用can通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與各集成模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，使用集成式電控系統(tǒng)控制算法，實(shí)時(shí)計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩，并對驅(qū)動(dòng)電機(jī)、整車部件、電源系統(tǒng)進(jìn)行集成式控制，達(dá)到新能源車高效運(yùn)行、集成式控制、故障診斷與報(bào)警等實(shí)時(shí)處理。通過集合駕駛意圖模塊、整車狀態(tài)模塊、電池系統(tǒng)模塊所反饋的駕駛意圖信息、車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)和電池狀態(tài)數(shù)據(jù)等，傳輸至整車控制模塊進(jìn)行匯集整理，按設(shè)定的邏輯生成控制指令，自動(dòng)反饋驅(qū)動(dòng)電機(jī)、風(fēng)扇、水泵等部件適當(dāng)調(diào)節(jié)，以達(dá)到適度的運(yùn)行狀態(tài)，提高整車驅(qū)動(dòng)效率和整車智能化控制水平。