專利名稱：電動汽車防倒滑電機(jī)驅(qū)動控制器及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動汽車防倒滑電機(jī)驅(qū)動控制器及控制方法，屬電動汽車電器制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
車輛在上坡過程中，如果松開加速踏板，車輛有可能因為重力而自由倒滑，現(xiàn)有技術(shù)通常通過剎車和手剎等形式來控制車輛倒滑，而且通過剎車來控制時，還必須人為踩剎車踏板來控制，由此將增加對剎車片的磨損，如果剎車失靈，車輛將自由倒滑，有可能發(fā)生安全事故。CN201587499U公開了一種車用單向制動裝置，該發(fā)明涉及的是適合電動車、機(jī)動車在上坡路上行駛失去動力后，防止車溜坡(倒滑)的一種車用單向制動裝置，該發(fā)明通過 機(jī)械結(jié)構(gòu)解決溜坡問題。CN101817313A公開了一種電動車坡道安全起步控制系統(tǒng)，包括整車控制器、驅(qū)動電機(jī)控制器、自動變速控制器和手柄檔位采集系統(tǒng)，其中所述的整車控制器計算車輛加速度，然后計算出坡道信息，進(jìn)而計算出轉(zhuǎn)矩信息，并將計算所得的轉(zhuǎn)矩信息發(fā)給驅(qū)動電機(jī)控制器，驅(qū)動電機(jī)控制器向驅(qū)動電機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)矩指令，驅(qū)動電機(jī)輸出相應(yīng)轉(zhuǎn)矩，該系統(tǒng)通過相關(guān)控制算法解決溜坡(倒滑)問題，不需增加硬件及機(jī)械系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)中，圖I為常用的電動汽車電機(jī)驅(qū)動控制器電路原理圖，該控制器包括電機(jī)，電機(jī)含有電樞M和勵磁線圈L,電樞開關(guān)Q6,其選用NMOS管，輸出端與電樞M串聯(lián)，電樞電流釋放開關(guān)Q5，其選用NMOS管，輸出端與電樞M并聯(lián)；勵磁線圈驅(qū)動電路由第一開關(guān)Q1、第二開關(guān)Q2、第三開關(guān)Q3、第四開關(guān)Q4組成，第一開關(guān)至第四開關(guān)均選用NMOS管，其中，第一開關(guān)Ql的漏極連接電池正極B+，第二開關(guān)的漏極連接電池正極B+，第三開關(guān)Q3的漏極連接第一開關(guān)Ql的源極，該連接點還作為勵磁線圈驅(qū)動電路的一個輸出端與勵磁線圈L連接，第三開關(guān)Q3的源極連接電池負(fù)極B-，第四開關(guān)Q4的漏極連接第二開關(guān)Q2的源極，該連接點還作為勵磁線圈驅(qū)動電路的另一個輸出端與勵磁線圈L連接，第四開關(guān)Q4的源極連接電池負(fù)極B-;第一開關(guān)Ql至第四開關(guān)Q4的柵極以及電樞電流釋放開關(guān)Q5的柵極、電樞開關(guān)Q6的柵極分別與控制器連接，電池正極B+與電樞電流釋放開關(guān)Q5的漏極連接，電池負(fù)極B-與電樞開關(guān)Q6的源極連接。該控制器的工作原理如下當(dāng)電機(jī)處在正轉(zhuǎn)的正常工作驅(qū)動狀態(tài)時，第一開關(guān)Ql和第四開關(guān)Q3關(guān)閉，第二開關(guān)Q2和第三開關(guān)Q3導(dǎo)通，勵磁線圈L加一個勵磁電流，然后開通電樞開關(guān)Q6斬波，此時電樞M中的電流流動如圖中實線箭頭所示，電樞M電流切割勵磁磁場，產(chǎn)生驅(qū)動力矩，推動電機(jī)轉(zhuǎn)動。此時電樞電流釋放開關(guān)Q5可以完全關(guān)斷，也可處于與電樞開關(guān)Q6互補的開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)電機(jī)處于再生制動時，電樞開關(guān)Q6可全關(guān)斷(也可以和電樞電流釋放開關(guān)Q5互補開關(guān))，這時電機(jī)電樞M中的反電動勢，通過電樞電流釋放開關(guān)Q5斬波升壓(Boost)，即使在很低慣性轉(zhuǎn)速的情況下，也能利用反電動勢對電池B進(jìn)行充電，從而達(dá)到能量再生回饋及制動的功能，此時電流的流向如圖I虛線箭頭所示，點劃線箭頭為電樞電流釋放開關(guān)Q5開通時的Boost回路；當(dāng)?shù)诙_關(guān)Q2和第三開關(guān)Q3關(guān)閉，第一開關(guān)Ql和第四開關(guān)Q4導(dǎo)通時，電機(jī)反轉(zhuǎn)，其它工作原理相同。利用現(xiàn)有電路，當(dāng)電動汽車發(fā)生倒滑時，選擇合適的勵磁線圈L的電流流向可以改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，因此可以防止倒滑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種電動汽車防倒滑電機(jī)驅(qū)動控制器及控制方法，當(dāng)車輛停在上坡時，剎車失效的情況下，或者沒有使用剎車也能阻止車輛倒滑，本發(fā)明通過增加硬件及增加軟件程序解決車輛倒滑問題，該控制方法與現(xiàn)有技術(shù)中已有的控制方法不同。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種電動汽車防倒滑電機(jī)驅(qū)動控制器，包括電機(jī)，所述的電機(jī)含有電樞和勵磁線圈；電樞開關(guān)，其輸出端與所述電樞串聯(lián)；電樞電流釋放開關(guān)，其輸出端與所述電樞并聯(lián)；勵磁線圈驅(qū)動電路，其輸出端與所述的勵磁線圈連接，用于向所述的勵磁線圈提供正向或反向驅(qū)動電流；電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器；控制器，其分別與電樞開關(guān)的控制端、電樞電流釋放開關(guān)的控制端、勵磁線圈驅(qū)動電路的控制端、電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器連接；電池，其分別向所述的電樞、勵磁線圈驅(qū)動電路、電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、控制器供電；其特征是還包括用于檢測所述電樞正向或反向電流的電流傳感器，該電流傳感器的輸入端與所述的電樞串聯(lián)后與所述的電樞電流釋放開關(guān)輸出端并聯(lián)，所述電流傳感器的輸出端與所述的控制器連接。該技術(shù)方案的工作原理是在停車狀態(tài)時，如果控制器檢測到車速信號，則證明車子此時處于不受控的滑行關(guān)態(tài)；假設(shè)為不能判斷方向，則我們不知道此時電機(jī)的轉(zhuǎn)向，第一步，控制器在勵磁線圈上隨意加一個方向的勵磁電流，電樞將會在勵磁磁場下產(chǎn)生電動勢，如所加勵磁電流的方向正確，電流從電樞出發(fā)經(jīng)電流傳感器、電樞電流釋放開關(guān)再回到電樞的路徑流動，從而電機(jī)轉(zhuǎn)動，可以防止電動車倒滑，電流傳感器檢測到該電流的信號輸出到控制器，由控制器的軟件進(jìn)行判斷并輸出下一步控制信號；假設(shè)電樞產(chǎn)生的電動勢與上述情況相反，由于此時控制器處于停機(jī)狀態(tài)，電樞電流釋放開關(guān)截止，則該電樞上的電動勢不能產(chǎn)生電流，此時可以確認(rèn)第一步所加勵磁電流的方向是錯誤的，這就需要我們加與之前相反的勵磁電流，從而在電樞上產(chǎn)生相反的磁場，和相反的電動勢，從而產(chǎn)生電樞電流。一旦控制器檢測到電樞有電流時，表示此時勵磁電流的方向是正確的，則可以通過調(diào)節(jié)勵磁電流的大小來控制電動勢的大小以及電樞電流的大小，從而達(dá)到控制車輛滑行 速度在一定的范圍內(nèi)?？刂苿畲啪€圈產(chǎn)生正反向電流的勵磁線圈驅(qū)動電路為現(xiàn)有技術(shù)，但控制勵磁線圈驅(qū)動電路工作的控制器輸出的軟件程序有所不同。
應(yīng)該說明的是，電機(jī)此時的工作狀態(tài)是把滑行的勢能轉(zhuǎn)化成了電樞電流釋放開關(guān)及電機(jī)內(nèi)部的損耗，不過作為一種非正常情況下的保護(hù)，也是切實可行的，通常開關(guān)管的電流負(fù)載能力應(yīng)能滿足要求。由于控制器內(nèi)的軟件程序，增加了控制方法，通過上述硬件配合軟件可以實現(xiàn)阻止車輛倒滑。一種電動汽車防倒滑電機(jī)驅(qū)動的控制方法，在電動汽車停車無驅(qū)動電流的前提下，首先通過檢測確定是否有車速，如果“是”加一個勵磁電流，然后通過電樞電流判斷車輛是否處在倒滑的狀態(tài)，如果“不是”處在防倒滑狀態(tài)，電流傳感器檢測到的電樞電流為零，則加一個反方向勵磁電流；如果是處在防倒滑狀態(tài)，電流傳感器檢測到的電樞電流不為零，則調(diào)節(jié)勵磁電流，使得電機(jī)轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)，從而達(dá)到防倒滑的目的。本發(fā)明一種電動汽車防倒滑電機(jī)驅(qū)動控制器及控制方法，在車輛停在半坡時，如果機(jī)械剎車失靈，或沒有使用機(jī)械剎車的情況下，能有效的避免車輛的倒滑，具有提高電動車的安全性能、延長剎車片壽命的有益效果。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)電動汽車電機(jī)驅(qū)動控制器的電路原理圖。圖2為本發(fā)明電動汽車防倒滑電機(jī)驅(qū)動控制器的電路原理圖。圖3為本發(fā)明電動汽車防倒滑電機(jī)驅(qū)動控制方法的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明 如圖2所示，一種電動汽車防倒滑電機(jī)驅(qū)動控制器，該控制器包括電機(jī)，電機(jī)含有電樞M和勵磁線圈L,電樞M、電流傳感器S的輸入端、電樞開關(guān)Q6的輸出端串聯(lián)后與電池連接，電樞M、電流傳感器S的輸入端串聯(lián)后還與電樞電流釋放開關(guān)Q5的輸出端并聯(lián)，電樞開關(guān)Q6、電樞電流釋放開關(guān)Q5均選用NMOS管，勵磁線圈驅(qū)動電路由第一開關(guān)Q1、第二開關(guān)Q2、第三開關(guān)Q3、第四開關(guān)Q4組成，第一開關(guān)至第四開關(guān)均選用NMOS管，其中，第一開關(guān)Ql的漏極連接電池正極B+，第二開關(guān)Q2的漏極連接電池正極B+，第三開關(guān)Q3的漏極連接第一開關(guān)Ql的源極，該連接點還作為勵磁線圈驅(qū)動電路的一個輸出端與勵磁線圈L連接，第三開關(guān)Q3的源極連接電池負(fù)極B-，第四開關(guān)Q4的漏極連接第二開關(guān)Q2的源極，該連接點還作為勵磁線圈驅(qū)動電路的另一個輸出端與勵磁線圈L連接，第四開關(guān)Q4的源極連接電池負(fù)極B-;第一開關(guān)Ql至第四開關(guān)Q4的柵極以及電樞電流釋放開關(guān)Q5的柵極、電樞開關(guān)Q6的柵極分別與控制器連接，電池正極B+與電樞電流釋放開關(guān)Q5的漏極連接，電池負(fù)極B-與電樞開關(guān)Q6的源極連接。本實施例的電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器與控制器連接并由電池供電。本實施例通過電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器及輪胎尺寸可以在控制器MCU中計算出車速。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)Ql和第四開關(guān)Q4導(dǎo)通時，勵磁線圈獲得電流，如果所加的勵磁電流方向正確，則電流傳感器S有電流流過，電機(jī)處于防倒滑狀態(tài)，圖中實線箭頭所示，否則，電流傳感器S無電流流過。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)Ql和第四開關(guān)Q4導(dǎo)通時，勵磁線圈獲得電流，如果所加的勵磁電流方向錯誤，則電流傳感器S無電流流過，電機(jī)處于非防倒滑狀態(tài)，則控制器關(guān)閉第一開關(guān)Ql和第四開關(guān)Q4，開通第二開關(guān)Q2和第三開關(guān)Q3，勵磁線圈獲得電流，電流傳感器S有電流流過，電機(jī)處于防倒滑狀態(tài)，圖中虛線箭頭所示。由于本發(fā)明新增的電流傳感器S可以檢測正反方向的電流，不影響現(xiàn)有技術(shù)的使用。相應(yīng)的，如圖3所示，一種電動汽車防倒滑電機(jī)驅(qū)動控制方法的流程圖，當(dāng)電動車停在上坡路段時，電機(jī)不轉(zhuǎn)，如果因手剎失靈，或沒有拉手剎，車子會發(fā)生倒滑，此時，按如下步驟判斷步驟SI :檢測是否有車速，如果是； 步驟S2 :加一個勵磁電流；步驟S3 :電樞電流是否處于防倒滑工作狀態(tài)，如果是；步驟S4 :調(diào)節(jié)勵磁電流；步驟S5 :判斷電機(jī)轉(zhuǎn)速是否在允許范圍內(nèi)，如果是；步驟S6:保持勵磁電流。其中，如果電流傳感器的電流不為零則判斷電樞電流處于防倒滑工作狀態(tài)，否則，電樞電流處于非防倒滑工作狀態(tài)。當(dāng)步驟SI通過檢測沒有車速時則繼續(xù)檢測；當(dāng)步驟S3電樞電流不處于防倒滑工作狀態(tài)時則執(zhí)行；步驟S31 :加一個與步驟S2反方向的勵磁電流，并繼續(xù)執(zhí)行步驟S3 ；當(dāng)步驟S5的電機(jī)轉(zhuǎn)速不在允許范圍內(nèi)時則執(zhí)行步驟S4。需要說明的是,步驟S4 :調(diào)節(jié)勵磁電流,從小逐步加大，當(dāng)勵磁電流較小時，由于電動車所停的上坡的坡度大小不一樣，電動車載重不一樣，有可能無法阻止車子倒滑，此時，需要逐步加大勵磁電流，當(dāng)勵磁電流太大時，有可能車子向前開動，所以必須檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速是否在允許的范圍內(nèi)，最佳的電機(jī)轉(zhuǎn)速為接近零，不斷的調(diào)節(jié)勵磁電流并保持該電流在一定范圍內(nèi)才能達(dá)到目的。同時也應(yīng)實時監(jiān)控電樞電流，避免電樞電流超過電機(jī)及控制器開關(guān)管的設(shè)定極限值。 由于本發(fā)明的控制方法，是在控制器關(guān)閉電樞開關(guān)的前提下使用，不會影響正常車輛行駛時，原有控制程序的執(zhí)行。 需要說明的是，所述的勵磁電流所產(chǎn)生的電樞電流與正常行駛時經(jīng)電樞開關(guān)控制的電樞電流在方法上有較大的區(qū)別，安全性能方面本發(fā)明要高很多。
權(quán)利要求
1.一種電動汽車防倒滑電機(jī)驅(qū)動控制器，包括 電機(jī)，所述的電機(jī)含有電樞和勵磁線圈； 電樞開關(guān)，其輸出端與所述電樞串聯(lián)； 電樞電流釋放開關(guān)，其輸出端與所述電樞并聯(lián)； 勵磁線圈驅(qū)動電路，其輸出端與所述的勵磁線圈連接，用于向所述的勵磁線圈提供正向或反向驅(qū)動電流； 電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器； 控制器，其分別與電樞開關(guān)的控制端、電樞電流釋放開關(guān)的控制端、勵磁線圈驅(qū)動電路的控制端、電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器連接； 電池，其分別向所述的電樞、勵磁線圈驅(qū)動電路、電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、控制器供電； 其特征是還包括用于檢測所述電樞正向或反向電流的電流傳感器，該電流傳感器的輸入端與所述的電樞串聯(lián)后與所述的電樞電流釋放開關(guān)輸出端并聯(lián)，所述電流傳感器的輸出端與所述的控制器連接。
2.一種電動汽車防倒滑電機(jī)驅(qū)動控制方法，其特征包括如下步驟 (1)檢測是否有車速，如果否重復(fù)步驟(I)，如果是； (2)加一個勵磁電流； (3)判斷電樞電流是否處于防倒滑工作狀態(tài)，如果否，加一個與步驟(2)反方向的勵磁電流，如果是； (4)調(diào)節(jié)勵磁電流； (5)判斷電機(jī)轉(zhuǎn)速是否在允許范圍內(nèi)，如果否，重復(fù)步驟(4)，如果是； (6 )保持勵磁電流，執(zhí)行步驟(5 )。
3.如權(quán)利要求2所述的電動汽車防倒滑電機(jī)驅(qū)動控制方法，其特征是步驟(3)中，如果電流傳感器的電流不為零則判斷電樞電流處于防倒滑工作狀態(tài)，否則，電樞電流處于非防倒滑工作狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動汽車防倒滑電機(jī)驅(qū)動控制器，屬電動汽車電器制造領(lǐng)域，本發(fā)明包括含有電樞和勵磁線圈的機(jī)；電樞開關(guān)；電樞電流釋放開關(guān)；勵磁線圈驅(qū)動電路；電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器；控制器；電池；還包括用于檢測所述電樞正向或反向電流的電流傳感器，該電流傳感器的輸入端與所述的電樞串聯(lián)后與所述的電樞電流釋放開關(guān)輸出端并聯(lián)，所述電流傳感器的輸出端與所述的控制器連接。本發(fā)明還公開了一種電動汽車防倒滑電機(jī)驅(qū)動的控制方法。本發(fā)明能有效的避免在機(jī)械剎車失靈或沒有使用機(jī)械剎車的情況下車輛的倒滑，具有提高電動車的安全性能、延長剎車片壽命的有益效果。
文檔編號H02P7/285GK102710195SQ20121016706
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者葉剛, 朱旌銘, 朱麟趾 申請人:寧波云控電氣有限公司