一種具有復(fù)合再生制動功能的純電動汽車電機(jī)控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電動汽車控制領(lǐng)域，特別涉及一種純電動汽車復(fù)合再生制動控制系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 縱觀歷史，電動汽車的發(fā)展先于傳統(tǒng)燃油車的發(fā)展，但由于電動汽車的續(xù)駛里程 短，充電時(shí)間長，車載電源安全性差等問題，電動汽車發(fā)展了一段時(shí)間便被人們拋之腦后， 逐漸被燃油車所取代。由于近年來能源危機(jī)、環(huán)境污染等問題的不斷加重，各國也開始重視 電動汽車的研發(fā)。電動汽車在城市工況運(yùn)行時(shí)，制動比較頻繁，損失了很多能量，如果根據(jù) 電動汽車的自身特點(diǎn)，電機(jī)在汽車制動過程中可以轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)運(yùn)用，將汽車的制動能量 轉(zhuǎn)化為電能回充進(jìn)車載電源中，便可提高電動汽車的續(xù)駛里程。
[0003] 汽車的運(yùn)行工況復(fù)雜，單一的再生制動系統(tǒng)無法滿足汽車制動力的需求，通常采 用機(jī)械制動與再生制動配合使用，但兩者若不協(xié)調(diào)，不但滿足不了汽車的制動力需求，而且 無法有效地回收制動能量。目前國內(nèi)學(xué)者在機(jī)械制動與再生制動的協(xié)調(diào)控制方面研究很 多，也在這方面取得了優(yōu)秀的成果，但少有學(xué)者在兩種制動系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)上單獨(dú)對 再生制動系統(tǒng)提出優(yōu)化。事實(shí)上，電動汽車的能量回收系統(tǒng)是建立在再生制動系統(tǒng)的基礎(chǔ) 上，對再生制動系統(tǒng)的單獨(dú)優(yōu)化能夠更大限度的提升汽車制動能量的回收效率，增加電動 汽車的續(xù)駛里程。
[0004] 在現(xiàn)有的理論和技術(shù)方面，發(fā)明專利申請?zhí)枮?201410064957. 2"的發(fā)明專利，通 過提出機(jī)械制動與再生制動的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制策略在滿足汽車制動力需求的前提下來盡可 能多地回收汽車的制動能量，但并沒有在此基礎(chǔ)上對再生系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化來提高制動能量的 回收效率。發(fā)明專利申請?zhí)枮?201310526454. 8"的發(fā)明專利旨在克服傳統(tǒng)再生制動與機(jī) 械制動的自身缺點(diǎn)，將兩者優(yōu)點(diǎn)綜合，提出了一種機(jī)械電氣復(fù)合的制動裝置及方法，但并未 涉及輪轂電機(jī)制動能量回收方面的策略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在提供一種具有復(fù)合再生制動功能的純電動汽車電機(jī)控制器，通過對純 電動汽車電機(jī)控制器硬件電路的設(shè)計(jì)以及對汽車制動中再生制動部分控制策略的設(shè)計(jì)，不 但改善了汽車制動能量的回收效率，同時(shí)有效的提高了整車再生制動系統(tǒng)的制動性能。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是純電動汽車電機(jī)控制器硬件部分包 括預(yù)充/放電電路、過流過壓保護(hù)模塊、M0SFET并聯(lián)隔離驅(qū)動電路、雙轉(zhuǎn)子位置信號校驗(yàn)電 路、主控隔離供電電路以及隔離CAN通訊電路等。
[0007] 其中，控制器設(shè)計(jì)預(yù)充/放電電路由能耗電阻以及信號控制開關(guān)組構(gòu)成用于保護(hù) 電池及母線電路；過流過壓保護(hù)模塊以防系統(tǒng)啟動期間產(chǎn)生較大電流破壞系統(tǒng)元器件；在 功率電路設(shè)計(jì)中M0SFET并聯(lián)隔離驅(qū)動電路為了降低單顆M0SFET的功率損耗，采用M0SFET 并聯(lián)方式；雙轉(zhuǎn)子位置信號校驗(yàn)電路采用兩組霍爾傳感器，一組霍爾傳感器進(jìn)行檢測，另一 組霍爾傳感器對電機(jī)轉(zhuǎn)子位置校驗(yàn)提高檢測精度，同時(shí)兼有故障容錯功能；主控隔離供電 電路由外部電源供電有效地減小了電路干擾；隔離CAN通訊電路采用光耦隔離電路將CAN 收發(fā)模塊與主控最小電路進(jìn)行隔離，有效減小了CAN通訊電路外部干擾。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了復(fù)合再生制動控制策略。當(dāng)汽車發(fā)生制動時(shí)，通 過制動踏板位移值判定制動強(qiáng)度，根據(jù)電池管理系統(tǒng)采集電池信息得到當(dāng)前電池的S0C值 以及電池溫度，根據(jù)輪速傳感器采集輪速，然后通過整車通訊網(wǎng)絡(luò)將制動踏板位移行程值、 輪速以及電池S0C值，電池溫度等傳送給整車控制器，整車控制器先根據(jù)當(dāng)前制動踏板位 移值計(jì)算得到當(dāng)前制動強(qiáng)度，根據(jù)當(dāng)前輪速信號估算得到當(dāng)前車速，再根據(jù)當(dāng)前制動強(qiáng)度、 車速、電池S0C值以及電池溫度等，判定是否采用所述再生制動控制策略。
[0009] 所述復(fù)合再生制動控制策略包括半橋斬波回饋制動控制策略以及全橋斬波回饋 制動控制策略兩種方式，當(dāng)汽車發(fā)生制動時(shí)，整車控制器以制動強(qiáng)度Z以及電池S0C值判 定，根據(jù)制動強(qiáng)度切換閾值策略及電池S0C切換閾值策略對再生制動控制策略和其它制動 控制策略進(jìn)行切換。當(dāng)汽車進(jìn)入再生制動控制策略時(shí)，電機(jī)控制器以當(dāng)前車速值來判定，根 據(jù)車速切換閾值策略對再生制動的半橋斬波回饋制動策略、全橋斬波回饋制動策略和其它 制動控制策略進(jìn)行切換。
[0010] 所述半橋斬波回饋制動策略是通過PWM波交替調(diào)節(jié)上/下不同橋臂功率逆變開關(guān) 管的開關(guān)順序，每次僅調(diào)制上、下橋臂中的一個功率逆變開關(guān)管。
[0011] 所述全橋斬波回饋制動策略是通過PWM波同時(shí)調(diào)節(jié)上/下不同橋臂功率逆變開關(guān) 管的開關(guān)順序，每次調(diào)制上、下橋臂中的兩個功率逆變開關(guān)管。
[0012] 所述其它制動控制策略為再生制動與機(jī)械制動復(fù)合制動控制策略或者純機(jī)械制 動控制策略。
[0013] 所述復(fù)合再生制動控制系統(tǒng)采用純電動汽車電機(jī)作為再生制動控制裝置的制動 功能電機(jī)，再生制動信號通過來自地面的制動力經(jīng)輪胎等作用于電機(jī)轉(zhuǎn)子上來拖動電機(jī)轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生感應(yīng)電流，汽車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，回收至車載電源中。
[0014] 所述復(fù)合再生制動控制策略的兩種回饋制動控制策略都是基于純電動汽車電機(jī) 控制器通過PWM波來控制純電動汽車電機(jī)驅(qū)動器中功率逆變開關(guān)管的開關(guān)順序得以實(shí)現(xiàn)。
[0015]所述整車控制器、電機(jī)控制器以及電池管理系統(tǒng)通過CAN總線進(jìn)行信息交互，整 車控制器負(fù)責(zé)整個動力系統(tǒng)的控制與協(xié)調(diào)；
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：
[0017] 1、控制器硬件設(shè)計(jì)在保證功能齊全的情況下，對各功能電路進(jìn)行強(qiáng)弱電的隔離優(yōu) 化，減小功率電路干擾，增強(qiáng)硬件電路穩(wěn)定性；
[0018] 2、結(jié)合半橋斬波回饋制動控制策略與全橋斬波回饋制動控制策略在不同車速下 能量回收效率的優(yōu)缺點(diǎn)，通過實(shí)時(shí)車速來切換采用全橋或半橋斬波回饋制動控制策略，能 有效的提高電動汽車制動能量回收的效率；
[0019] 3、所述半橋斬波回饋制動控制策略不同于傳統(tǒng)的半橋斬波回饋制動控制策略僅 調(diào)制上橋臂或下橋臂的功率逆變開關(guān)管，本專利中半橋斬波回饋制動控制策略是采用PWM 波交替調(diào)節(jié)上/下不同橋臂功率逆變開關(guān)管的開關(guān)順序，這種做法有效地降低了電機(jī)在回 饋制動過程中的轉(zhuǎn)矩脈動，同時(shí)改善了車載電源的充電環(huán)境。
【附圖說明】：
[0020] 圖1是本發(fā)明的純電動汽車電機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖。
[0021] 圖2是本發(fā)明的復(fù)合再生制動控制策略圖。
[0022] 圖3是本發(fā)明中功率逆變電路硬件結(jié)構(gòu)圖。
[0023] 圖4是本發(fā)明半橋斬波回饋制動控制策略上/下橋臂功率逆變開關(guān)管的開關(guān)順序 框圖。
[0024] 圖5是本發(fā)明全橋斬波回饋制動控制策略上/下橋臂功率逆變開關(guān)管的開關(guān)順序 框圖。
[0025] 圖6是本發(fā)明的電機(jī)控制器采集得到的霍爾信號解算程序流程圖。
[0026]圖7是本發(fā)明所述實(shí)施例中本專利中提出的復(fù)合再生制動控制策略與全橋斬波、 半橋斬波制動控制策略兩種單一制動控制策略的仿真效果對比圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0027] 下面結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明硬件設(shè)計(jì)部分的工作原理及實(shí)施方式：
[0028] 圖1是本發(fā)明的純電動汽車電機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖，包括：預(yù)充/放電電路 (1)、M0SFET并聯(lián)隔離驅(qū)動電路（2)、雙轉(zhuǎn)子位置信號校驗(yàn)電路（3)、過流過壓保護(hù)模塊（4)、 主控隔離供電電路（5)以及隔離CAN通訊電路（6);其中，預(yù)充/放電電路（1)、M0SFET并 聯(lián)隔離驅(qū)動電路（2)、雙轉(zhuǎn)子位置信號校驗(yàn)電路（3)、過流過壓保護(hù)模塊（4)、主控隔離供電 電路（5)以及隔離CAN通訊電路（6)內(nèi)嵌在各輪驅(qū)動控制器中；兩組霍爾傳感器位于純電 動汽車電機(jī)中，CAN總線用于整車控制器與其它子模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0029] 控制器設(shè)計(jì)預(yù)充/放電電路（1)由能耗電阻以及信號控制開關(guān)組構(gòu)成用于保護(hù)電 池及母線電路；過流過壓保護(hù)模塊（4)以防系統(tǒng)啟動期間產(chǎn)生較大電流破壞系統(tǒng)元器件； 在功率電路設(shè)計(jì)中M0SFET并聯(lián)隔離驅(qū)動電路（2)為了降低單顆M0SFET的功率損耗，采用 M0SFET并聯(lián)方式；雙轉(zhuǎn)子位置信號校驗(yàn)電路（3)采用兩組霍爾傳感器，一組霍爾傳感器進(jìn) 行檢測，另一組霍爾傳感器對電機(jī)轉(zhuǎn)子位置校驗(yàn)提高檢測精度，同時(shí)兼有故障容錯功能；主 控隔離供電電路（5)由外部電源供電，極大減小了電路干擾；隔離CAN通訊電路（6)采用光 耦隔離電路將CAN收發(fā)模塊與主控最小電路進(jìn)行隔離，有效減小了CAN通訊電路外部干擾。
[0030] 圖2是本發(fā)明的復(fù)合再生制動控制策略圖。通過制動踏板位移值判定制動強(qiáng)度， 根據(jù)電池管理系統(tǒng)采集電池信息得到當(dāng)前電池的S0C值以及電池溫度，根據(jù)輪速傳感器采 集輪速，然后通過整車通訊網(wǎng)絡(luò)將制動踏板位移值、輪速以及電池S0C值，電池溫度等傳送 給整車控制器，整車控制器先根據(jù)當(dāng)前制動踏板位移值計(jì)算得到當(dāng)前制動強(qiáng)度，根據(jù)當(dāng)前 輪速信號估算得到當(dāng)前車速，再根據(jù)當(dāng)前制動強(qiáng)度、車速、電池S0C值以及電池溫度等，判 定是否采用所述復(fù)合再生制動控制策略。
[0031] 當(dāng)汽車發(fā)生制動時(shí)，整車控制器根據(jù)制動強(qiáng)度以及電池S0C值判定，當(dāng)制動強(qiáng)度Z