[发明专利]电动汽车轮边电机驱动控制系统

说明书

技术领域

一种电动汽车轮边电机驱动控制系统，属于电动汽车驱动技术领域。

背景技术

电动汽车因其节能与环保的优点，成为当前汽车技术和汽车工业可持续发展的研究重点。轮边电机驱动是一种比较先进的电动汽车驱动方式，它舍弃了传统的减速器、离合器、传动桥等机械传动部件，将电机直接或通过减速器间接安装在车轮上，在动力配置、传动结构、操控性能、能源利用等方面具有独特的技术优势，主要表现在：轮边电机直接驱动车轮，简化了传动机构，使传动效率得以提高；轮边电机的驱动力能够直接控制，操作方便灵活，可以通过合理控制车轮的驱动力实现电子差速，进而提高整车操纵稳定性；此外，轮边电机驱动系统属于多电机驱动系统，可以使整车在动力系统控制、制动能量回馈等方面得到进一步优化。

轮边电机驱动系统布置比较灵活，可以作为轮边电机装配在电动汽车的两个前轮、或两个后轮、或四个车轮，相应的使电动汽车成为前轮驱动、后轮驱动或四轮驱动。一般的轮边电机驱动系统中，每个轮边电机都配有一个逆变器，每个逆变器根据整车功率需求和驾驶员驾驶意图控制一台轮边电机的工作。逆变器之间的协调工作通常由整车控制器根据整车和轮边电机的工作状态通过CAN总线发给逆变器相关的指令实现。例如，对于双轮边电机驱动的车辆，当车辆一侧轮边电机出现故障时，整车控制器首先通过CAN总线接收到的信息判断出该轮边电机出现的故障，并通过CAN总线传达指令给该轮边电机逆变器，让其控制轮边电机停止其工作，与此同时，通过CAN总线传达指令给另一侧轮边电机逆变器去停止另一侧电机工作，进而保证整车安全。在这个过程中，由于CAN总线信息的延迟以及逆变器的相应时间等原因都会使两台轮边电机不能同步协调工作，从而对整车安全可靠运行产生重大的影响。

本发明采用一个逆变器控制两台轮边电机的协调工作，当一台轮边电机出现故障时，逆变器可以迅速做出判断，并对两台轮边电机采取相应的动作，不受外界以及通讯总线延迟或不同步因素的影响。因此，本发明对提高采用轮边电机驱动系统的电动汽车的可靠性和安全性具有重大的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车轮边电机驱动控制系统，可以应用于双轮驱动的电动车辆，该系统可以对两台轮边电机进行同步、协调控制。

为达到上述目的，本发明涉及的电动汽车轮边电机驱动控制系统由一个逆变器和两台永磁同步电机构成。逆变器与永磁同步电机具有高压电气连接和信号连接。

逆变器将电动汽车上的高压直流电源，如燃料电池、发电机、蓄电池组或者超级电容组，输出的直流电能转换为永磁同步电机需要的交流电能。逆变器可以通过CAN总线接收来自电动汽车整车控制器的控制指令。逆变器包括信号采集处理单元、DSP控制单元、驱动与逻辑互锁单元和主电路四个组成部分。

信号采集处理单元：用来对整车控制信号、主电路输出相电流、永磁同步轮边电机转速温度等信号的进行采集和处理，并将处理后的信息传送到DSP控制单元和驱动与逻辑互锁单元。其中整车控制信号来自整车控制器，主要反映整车运行状态，如当前车速，以及驾驶员操作意图，如方向盘转向角度，和指令，如整车控制器根据司机踏板得到的转矩指令等；主电路输出相电流来自逆变器与永磁同步轮边电机之间高压电气连接的电力电缆流过的电流；永磁同步轮边电机转速温度信号来自永磁同步电机内部的旋转变压器以及温度传感器。

DSP控制单元：由一片型号为TMS320F28335芯片为核心，根据信号采集处理单元提供的信息，采用矢量控制方法以及PI调节得到六路主电路IGBT的驱动信号。

驱动与逻辑互锁单元：有两个作用，一是DSP控制单元输出的六路驱动信号进行功率放大以及整形处理；二是根据信号采集处理单元的输出信号进行逻辑互锁。逻辑互锁的作用是使两台永磁同步电机协调工作，尤其当一台永磁同步轮边电机出现故障停止工作时，另一台永磁同步轮边电机也会停止工作。具体的逻辑互锁控制策略如下：

当两台永磁同步轮边电机转速的差异大于设定阈值时，封锁12路IGBT驱动信号。所设定的阈值由当前车速和方向盘转向角度决定；

当两台永磁同步轮边电机的任何一相电流超过轮边电机最大工作相电流的120％时，同时封锁12路IGBT驱动信号；

当任意一永磁同步轮边电机的工作温度达到或超过永磁同步轮边电机最大允许工作温度80％但同时低于永磁同步轮边电机最大允许工作温度时，DSP控制永磁同步轮边电机的输出转矩为整车需求转矩的50％；

当任意一永磁同步轮边电机的工作温度达到或超过永磁同步轮边电机最大允许工作温度时，封锁12路IGBT驱动信号。