[发明专利]一种四轮独立驱动电动汽车用无刷直流电机控制器及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体为一种四轮独立驱动电动汽车用无刷直流电机控制器及控制方法。

背景技术

现有的电动汽车采用中置电机通过机械传动装置驱动四个车轮，所述的中置电机采用永磁同步电机或异步电机，其结构复杂、传动效率低，车体重，行驶量程短。

四轮独立驱动电动汽车采用轮毂电机直接驱动车轮的分布式驱动形式，即电机直接安装在车轮内，驱动车轮前进，使电动汽车成为四轮独立驱动。这种结构可去掉复杂的变速装置、机械差速器、半轴等传动系部件，不仅简化了底盘结构，而且降低了整车质量，提高传动效率，有助于提高电动汽车的续驶里程，是电动汽车发展的新方向。

四轮独立驱动电动汽车的控制系统要比集中驱动的电动汽车控制系统复杂，系统不但对电机控制器的功能、可靠性和安全性有较高的要求，还要求电机控制器配合整车控制器实现四轮电子差速等功能，目前尚无成型产品。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种功能完善、接口方便，具有很高的可靠性和实用性，可提高电动汽车乘坐的舒适性及在转弯时的操控性能，减少制动响应时间，减轻电动汽车的整车质量，提高续行里程的四轮独立驱动电动汽车用无刷直流电机控制器及控制方法。

本发明的技术解决方案是：

一种四轮独立驱动电动汽车用无刷直流电机控制器，包括控制单元、通信单元，通过驱动电路与控制单元连接的功率转换单元，所述功率转换单元包括逆变电路和主接触器电路，所述逆变电路采用三相全桥结构，在控制单元的输入接口接有电流检测电路、电池电压检测电路、转子位置检测电路，其特殊之处是，逆变电路中的功率开关管由多个N沟道耗尽型功率MOS管并联组成，在控制单元的输入接口还接有用来检测电机温度及逆变电路中功率开关管温度的温度检测电路和用来检测电源短路信号的短路检测电路，所述的驱动电路是由集成驱动芯片和电流均衡电路组成。

上述的电流均衡电路是由接在集成驱动芯片上桥臂PWM驱动输出端的上桥臂驱动电阻、与上桥臂驱动电阻并联的上桥臂关闭二极管、通过上桥臂驱动电阻分别与上桥臂MOS管栅级连接的栅极驱动电阻、接在集成驱动芯片下桥臂PWM驱动输出端的下桥臂驱动电阻、与下桥臂驱动电阻并联的下桥臂关闭二极管、通过下桥臂驱动电阻分别与下桥臂MOS管栅级连接的栅极驱动电阻及分别接在栅级驱动电阻和集成驱动芯片电源参考端的滤波电容组成。

一种四轮独立驱动电动汽车用无刷直流电机控制器的控制方法，其特殊之处是，

1、采用控制单元通过CAN总线接收整车控制器的控制指令，所述整车控制器的控制指令包括控制模式、方向、目标转速值和目标电流值，所述的控制模式是指转速控制模式和电流控制模式；

2、控制单元通过电流检测电路、电池电压检测电路、温度检测电路、转子位置检测电路和短路检测电路将母线电流和电机相电流、蓄电池电压、电机温度及通过驱动电路接在控制单元和无刷直流电机之间的逆变电路中功率开关管温度信号、电机转子位置、电源短路信号进行实时检测；

3、控制单元根据所述控制指令和实时检测的信号值，调节驱动电路输出的驱动信号，所述的驱动信号是占空比可调的PWM信号；控制单元按照整车控制器发来的控制模式通过所述驱动信号驱动逆变电路来控制无刷直流电机的转速或电流，从而实现对由控制器和无刷直流电机构成的电机控制系统的闭环控制；

4、当目标转速值小于实际转速值并且转速差值超过设定值时，控制单元启动电子防抱死制动控制程序，根据转速差值的大小控制所述功率开关管开关顺序和开关时间来释放无刷直流电机的电能，调节制动力的强弱；

5、控制单元通过CAN总线将电机的状态信号或故障信号发送给整车控制器。

上述的四轮独立驱动电动汽车用无刷直流电机控制器的控制方法，在电流控制模式下，控制单元按所述目标电流值调节驱动信号占空比时采用积分分离的PI控制算法，按电流环单闭环控制电机输出转矩的大小。

上述的四轮独立驱动电动汽车用无刷直流电机控制器的控制方法，在转速控制模式下，由控制单元实现无刷直流电机转速环和电流环的全数字双闭环控制；目标转速值与实际转速值形成偏差，经转速PID调节后产生电流参考量，它与实际相电流形成的偏差经电流调节后形成驱动信号占空比的控制量，实现电动机的速度控制。