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CN100999189B - 混合动力用电机控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合动力车用电机控制装置，适于控制功能要求较复杂的混合动力电机，本电机控制装置包括电机控制器、Inverter电机驱动器、高压动力蓄电池，混合动力电机控制器和整车控制器布置在同一块电路板上，电机控制器上有SPI接口和双CAN总线接口，电机控制器和整车控制器之间采用SPI接口和CAN接口连接，由于电机控制器和整车控制器布置在同一块电路板上，采用SPI通讯接口，具有更高的通讯速率；控制器之间的通讯是通过印刷线来连接，在保证控制器出厂前焊接可靠后，将具有非常高的连接可靠性。

Description

混合动力用电机控制装置
技术领域
本发明涉及电动汽车或混合动力汽车用电机控制系统，实现对混合汽车电动机启停\速度\扭矩控制以及电动模式\发电模式的快速切换，系统的自身安全保护措施。
背景技术
目前，汽车行业的高速发展和石油能源短缺的矛盾日益突出，人们追求汽车大排量和低污染之间存在难以调和的矛盾。因此，高效、节能、环保的清洁汽车就成为汽车行业的发展趋势。混合动力汽车因其兼有电动车的低排放优点与内燃机汽车的高比能量优点而越来越受到关注，成为目前阶段竟相研发的新型车辆之一。在混合动力车上，电机系统是除发动机之外的另一个动力系统，其性能的优劣直接影响混合动力汽车的动力性和燃油经济性。作为混合动力汽车上的另一套动力系统，其运行的可靠性也将直接影响汽车运行的可靠性。在以往的设计中，主要有两种实现方法，一种是电机控制器与整车控制器分开布置，之间通过控制电缆相连接，实现通讯控制，采用这中方法，由于连接控制器之间存在着相对较长的通讯电缆，两个控制器之间的通讯存在着一定的风险。另外一种是将电机控制器和整车控制器用同一个CPU来实现，采用这种方案，CPU既要处理大量的电机控制要求还要处理整车控制的指令，这样CPU的负担一直很重。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合动力车用电机控制装置，适于控制功能要求较复杂的混合动力电机控制，实现对混合动力车载电机的启停、速度、扭矩控制，以及发电模式和电动模式的快速切换的控制。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种混合动力用电机控制装置，本装置包括电机控制器、Inverter电机驱动器、高压动力蓄电池，混合动力电机控制器和整车控制器布置在同一块电路板上，电机控制器上有SPI接口和双CAN总线接口，电机控制器和整车控制器之间采用SPI接口和CAN接口连接，其中电机控制器通过SPI总线接收整车控制器的指令，所述的电机控制器和整车控制器之间有CAN总线进行通讯，以完成通过SPI总线接收到整车控制器控制指令的数据效验，以及将本电机控制装置的状态反馈给整车控制器。
由上述技术方案可知，由于电机控制器和整车控制器布置在同一块电路板上，采用SPI通讯接口，具有更高的通讯速率；控制器之间的通讯是通过印刷线来连接，在保证控制器出厂前焊接可靠后，将具有非常高的连接可靠性。因此，本发明提供的混合动力车用电机控制装置既有高性能又有较高的可靠性。
附图概述
图1是混合动力车动力总成结构示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是在电动模式下可以实现的电机控制模式及各个模式之间的切换关系示意图。
具体实施方式
如图2所示，混合动力用电机控制装置包括电机控制器10、Inverter电机驱动器40、高压动力蓄电池50，混合动力电机控制器10和整车控制器20布置在同一块电路板30上，电机控制器10上有SPI接口和双CAN总线接口，电机控制器10和整车控制器20之间采用SPI接口和CAN接口连接，其中电机控制器10通过SPI总线接收整车控制器20的指令，电机控制器10和整车控制器20之间有CAN总线进行通讯，以完成通过SPI总线接收到整车控制器20控制指令的数据效验，以及将本电机控制装置的状态反馈给整车控制器20。这种数据通讯方式，保证整车控制器能够时时监控电机系统状态，同时完成发动机和电机扭矩分配的控制指令的发送，从而提高混合动力车的控制性能和数据通讯的可靠性。
在本发明中混合动力电机控制器10采用一个高性能的电机控制芯片作为电机控制系统的控制核心，并且所采用的电机控制芯片具有SPI接口和双CAN总线接口，这样可以保证电机控制器10接收来的指令的可靠性和正确性。由于电机控制器10和整车控制器20布置在同一块电路板上，采用SPI通讯接口，具有更高的通讯速率；控制器之间的通讯是通过印刷线来连接，在保证控制器出厂前焊接可靠后，将具有非常高的连接可靠性；此外，电机控制器10和整车控制器20布置在同一块电路板上，所述的电机控制器10与整车控制器20共用同一个供电电源模块，这样在保证高性能高可靠性的前提下，一定程度上降低了混合动力车的成本。
电机控制器10与整车控制器20与inverter电机驱动器40安放在同一个控制箱中，这样降低了与整车控制器20和电机驱动器10之间连接通讯出现故障的风险。
电机控制器10与inverter电机驱动器40配合对电机处在电动模式下对速度控制状态、扭矩控制状态、怠速状态以及关闭状态实施状态控制和切换。具体说明如下：
速度控制状态：在发动机快速启动时，电机控制系统根据电机速度要求调整电机的驱动扭矩，但是控制驱动扭矩不会出现负值。电机系统进行速度控制时，要求快速响应实现速度要求。
扭矩控制状态：在电动机为混合动力汽车提供辅助驱动力时，电机控制系统根据扭矩需求来控制电机的输出扭矩，但是速度不会出现负值。如果电机控制扭矩出现负值要求时，电机控制系统将把电机的扭矩控制钳制在零扭矩状态下。扭矩控制时，同样需要电机控制系统具有快速响应的特性。
怠速状态：这种模式是处在速度模式和扭矩模式转换中间的一个过渡过程，在电机器控制下，inverter是关闭的，没有电流流过电机绕组。
关闭状态：电机的场绕组和电机相绕组都是关闭的，电机处于不工作状态。
所述的电机控制器10与inverter电机驱动器40配合并根据整车行驶状态以及高压动力蓄电池50的状态对电机的电动模式和发电模式实施切换控制，所述的电机控制器10一方面通过SPI总线接收来自整车控制器的切换指令要求，另一方面通过整车CAN总线接收来自电池管理系统的充电指令的要求进行发电模式的切换。

Claims (5)

1.一种混合动力用电机控制装置，其特征在于：本装置包括电机控制器(10)、Inverter电机驱动器(40)、高压动力蓄电池(50)，混合动力电机控制器(10)和整车控制器(20)布置在同一块电路板(30)上，电机控制器(10)上有SPI接口和双CAN总线接口，电机控制器(10)和整车控制器(20)之间采用SPI接口和CAN接口连接，其中电机控制器(10)通过SPI总线接收整车控制器(20)的指令，所述的电机控制器(10)和整车控制器(20)之间有CAN总线进行通讯，以完成通过SPI总线接收到整车控制器(20)控制指令的数据效验，以及将本电机控制装置的状态反馈给整车控制器(20)。
2.根据权利要求1所述的混合动力用电机控制装置，其特征在于：所述的电机控制器(10)与整车控制器(20)共用同一个供电电源模块。
3.根据权利要求1所述的混合动力用电机控制装置，其特征在于：电机控制器(10)与整车控制器(20)与inverter电机驱动器(40)安放在同一个控制箱中。
4.根据权利要求1所述的混合动力用电机控制装置，其特征在于：电机控制器(10)与inverter电机驱动器(40)配合对电机处在电动模式下对速度控制状态、扭矩控制状态、怠速状态以及关闭状态实施状态控制和切换；
所述的速度控制状态是指在发动机快速启动时，本电机控制装置根据电机速度要求调整电机的驱动扭矩，同时控制驱动扭矩不会出现负值；
所述的扭矩控制状态是指在电机为混合动力汽车提供辅助驱动力时，本电机控制装置根据扭矩需求来控制电机的输出扭矩，同时控制速度不会出现负值，当电机的驱动扭矩出现负值要求时，本电机控制装置将把电机的扭矩控制钳制在零扭矩状态下；
所述的怠速状态是处在速度控制状态和扭矩控制状态转换中间的一个过渡过程，此时在电机控制器(10)的控制下，Inverter电机驱动器(40)是关闭的，没有电流流过电机绕组；
所述的关闭状态是指电机的场绕组和电机相绕组都是关闭的，电机处于不工作状态。
5.根据权利要求1所述的混合动力用电机控制装置，其特征在于：所述的电机控制器(10)与inverter电机驱动器(40)配合并根据整车行驶状态以及高压动力蓄电池(50)的状态对电机的电动模式和发电模式实施切换控制，所述的电机控制器(10)一方面通过SPI总线接收来自整车控制器的切换指令要求，另一方面通过整车CAN总线接收来自电池管理系统的充电指令的要求进行发电模式的切换。
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