电机控制系统和方法以及电动车辆与流程

1.本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种电机控制系统，以及电机控制方法和电动车辆。


背景技术：

2.目前，电动车辆的发展越来越快，纯电动车辆的动力源基本上都是电机驱动，混动车辆也存在电机驱动系统。电机驱动的控制在车辆应用领域不仅考虑功能性能，更多的考虑安全性和可靠性，避免非预期的状态出现。在电机控制器设计过程中，一般将电机控制器作为一个自我完善的控制系统来对待，整车控制器vcu主要是发送扭矩使能和需求扭矩指令给电机控制器mcu，而对于扭矩输出和其他指令由电机控制器自行进行判断，降低了整车控制安全等级。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种电机控制系统，该电机控制系统可以增加更多的电机控制路径，提高整车控制的安全等级。
4.本发明第二个目的在于提出一种电机控制方法。
5.本发明第三个目的在于提出一种电动车辆。
6.为了达到上述目的，本发明第一方面实施例的电机控制系统，包括：电机控制器；整车控制器，用于获取车辆状态信息，并在根据所述车辆状态信息确定动力输出异常时，输出动力切断指令；动力传输开关装置，与所述整车控制器连接，用于接收到所述动力切断指令时断开，以切断电机动力输出。
7.根据本发明实施例的电机控制系统，增加了整车控制器对电机驱动控制的动力切断路径，由整车控制器根据车辆状态信息确定动力传输异常时，控制动力传输开关装置断开，切断电机动力输出，即整车控制器参与电机动力输出控制，从整车角度保证动力输出的安全性，从而使电控系统更为可靠，提高整车控制安全等级。
8.为了达到上述目的，本发明第二方面实施例的电机控制方法，包括：整车控制器获取车辆状态信息；所述整车控制器根据所述车辆状态信息判断动力输出是否异常；如果是，控制动力传输开关装置断开，以切断电机动力输出。
9.根据本发明实施例的电机控制方法，通过整车控制器参与电机扭矩输出控制，增加了整车控制对电驱动系统的动力切断路径，从整车角度保证动力输出的安全性，从而使电控系统更为可靠。
10.为了达到上述目的，本发明第三方面实施例的电动车辆，包括电机和权利要求1-6任一项所述的电机控制系统，所述电机控制系统用于对所述电机进行控制。
11.根据本发明实施例的电动车辆，通过采用上面实施例的电机控制系统，借助整车控制器来增加了一层电机动力输出控制路径，提高整车控制安全等级。
12.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
13.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
14.图1是现有技术的电机控制系统的拓扑示意图；
15.图2是根据本发明的一个实施例电机控制系统的拓扑示意图；
16.图3是根据本发明的另一个实施例的电机控制系统的拓扑示意图；
17.图4是根据本发明的一个实施例的电机控制方法的流程图；
18.图5是根据本发明的一个实施例的电动车辆的框图。
具体实施方式
19.下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
20.图1是现有的电机控制系统的典型拓扑结构，其中，整车控制器仅仅起到发送扭矩需求指令和扭矩使能的作用，对于电机具体的动力输出控制，完全由电机控制器本身的检测机制来控制。为了达到更高的安全等级，采用图1所示的电机控制系统，需要更多的检测机制和冗余机制，代价比较大。因此，本发明实施例中，借助整车控制器的综合判断再增加一层路径，提高整车控制的安全等级。
21.下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的电机控制系统。
22.图1是根据本发明的一个实施例的电机控制系统的电路拓扑的示意图，如图1所示，本发明实施例的电机控制系统1包括电机控制器10、整车控制器20和动力传输开关装置30。
23.其中，电机控制器10可以按照自身的检测机制来控制电机，例如获取电流、电压、角度信号，来进行驱动控制，在根据检测信号判断异常时，则可以控制功率模块停止扭矩输出，提高安全。
24.在本发明实施例中，整车控制器20用于获取车辆状态信息，并在根据车辆状态信息确定动力输出异常时，输出动力切断指令。
25.具体地，车辆状态信息可以包括车辆的各种运行检测数据和各个期间反馈的故障数据，例如，整车控制器20可以获取车辆的各种传感器信息例如加速度传感器、雷达检测、毫米波检测等智能检测信息，以及整车故障信息例如包括电机控制器10的故障信息、转向控制器的故障信息等。整车控制器20根据车辆状态信息进行运行状态判断，在判断动力控制异常例如电机控制器10故障或者运行状态与动力驱动不符或者非预期动力驱动状态时，认为动力输出异常，则输出动力切断指令。即言，本发明实施例中，整车控制器20不仅发送扭矩使能和需求扭矩给电机控制器10，而是参与电机动力输出的控制。
26.动力传输开关装置30与整车控制器20连接，用于接收到动力切断指令时断开，以切断电机动力输出。其中，动力传输开关装置30设置在电机动力传输路径上，在动力输出正常时，动力传输开关装置30处于关闭状态，不影响电机动力传输，在接收到动力切断指令
时，动力传输开关装置30断开，切断电机动力输出。在实施例中，动力传输开关装置30可以设置在电机控制信号输入侧也可以设置在动力输出侧，都可以实现切断电机动力输出的作用。
27.本发明实施例的电机控制系统1，增加了整车控制器20对电机驱动控制的动力切断路径，由整车控制器20根据车辆状态信息确定动力传输异常时，控制动力传输开关装置30断开，切断电机动力输出，即整车控制器20参与电机动力输出控制，从整车角度保证动力输出的安全性，从而使电控系统更为可靠，提高整车控制安全等级。
28.进一步地，如图2所示，本发明实施例的动力传输开关装置30可以包括三相接触器，三相接触器连接在电机控制器10与电机9之间,即整车控制器20在动力传输异常时，控制三相接触器(30)断开，即通过控制三相接触器(30)将动力电机和电机控制切断，从而关闭动力电机的供电电源，来切断电机9动力输出。
29.具体地，电机控制器10包括电机控制单元11和驱动单元12，车辆状态信息至少包括电机控制单元11的故障信号或驱动单元12的故障信号。电机控制器10正常控制电机时，电机控制单元11获取电压、电流、角度等信息，根据获取的信息生成6路pwm信号传输给驱动单元12，进而驱动单元12进行处理，输出pwm信号给功率模块13，功率模块13输出三相控制信号给电机9,实现电机9驱动控制。电机控制单元11和驱动单元12发生故障时，将故障信号反馈给整车控制器20。
30.在一些实施例中，整车控制器20在接收到电机控制单元11的故障信号或驱动单元12的故障信号时，即电机控制信号异常，确定动力输出异常，则输出动力切断指令，进而控制三相接触器(30)断开。
31.例如图2所示，整车控制器20可以检测电机控制单元11的故障信号fault_control和驱动单元12的故障信号fault_drv，当整车控制器20检测到故障信号后，可以通过信号fs_signal切断动力系统中的主接触器即三相接触器(30)，以断开电机9与电机控制器10间的电气连接，从而切断驱动电机9的动力输出，从而保证整车的动力安全。
32.在另一些实施例中，整车控制器20还用于根据车辆状态信息确定车辆非预期加速运行时，确定动力输出异常。具体地，如图2所示，整车控制器20也根据自身加速度传感器、雷达检测、毫米波检测等智能检测信息，判断出非预期的加速状态时，例如车辆当前速度增大与电机输出扭矩不符，或者，车辆加速度偏离加速指令确定加速值等，可以通过发出信号fs_signal切断动力系统中的主接触器即三相接触器(30)，以断开电机9与电机控制器10间的电气连接，从而切断驱动电机9的动力输出，从而保证整车的动力安全。
33.进一步地，整车控制器通过can(controller area network，控制器局域网络)总线或硬线与电机控制器连接，即可以通过can总线传输指令，也可以通过硬线直接将控制信号发送给电机控制器10；整车控制器20还用于在控制动力传输开关装置30例如三相接触器断开后，发送母线供电电源断开指令至电机控制器10，以切断电机控制器10的供电，从而关闭动力电源到电机控制器10直接的电力传输，提高安全性。
34.在另一些实施例中，如图3所示，动力传输开关装置30包括离合器，例如电磁式的离合器，离合器(30)设置在电机9与车辆的变速箱8之间。即在电机9与变速箱8之间串入离合器(30)，通过控制离合器(30)将动力电机9和变速箱8之间的动力传输切断，从而断开动力传递。
35.具体地，参照图3所示，整车控制器20可以检测电机控制单元11的故障信号fault_control和驱动单元12的故障信号fault_drv，当整车控制器20检测到故障信号后，可以通过发送信号fs_signal给离合器(30)，切断动力传动系统中的离合器(30)的动力传递，以断开电机9与变速箱8之间的传动连接，从而切断驱动电机9的动力输出，保证整车的动力安全。
36.或者，整车控制器20也根据自身加速度传感器、雷达检测、毫米波检测等智能检测信息，判断出非预期的加速状态时，可以通过发送信号fs_signal切断动力传动系统中的离合器(30)的动力传递，以断开电机9与变速箱8之间的传动连接，从而切断驱动电机9的动力输出，从而保证整车的动力安全。
37.进一步地，电机控制器10包括母线供电电源，母线供电电源用于给电机控制单元11和驱动单元12供电。整车控制器20可以通过can线传输指令，也可以通过硬线直接将控制信号传输到电机控制器10。整车控制器20控制离合器(30)分离后，发出断开电机控制器10母线供电电源指令，从而关闭动力电源到电机控制器10直接的电力传输，提高安全。
38.总的来说，通过整车控制器20对电驱动系统的安全切换路径，可以提供更高整车安全等级，减少对电机控制器10安全等级的依赖，从整车角度尽可能的保障车辆的安全运行。避免因电机控制器10本身不能正常检测出非预期加速等故障，充分利用整车控制器20的智能检测信息，增强车辆的安全运行时间和运行可靠性。
39.下面参照附图4描述根据本发明第二方面实施例的电机控制方法。
40.图4是根据本发明的一个实施例的电机控制方法的流程图，如图4所示，本发明实施例的电机控制方法至少包括以下步骤，具体如下。
41.s1,整车控制器获取车辆状态信息。
42.s2,整车控制器根据车辆状态信息判断动力传输是否异常，如果是，进入步骤s3,否则返回步骤s1。
43.在实施例中，整车控制器接收到电机控制器的电机控制单元或驱动单元的故障信号时，确定动力输出异常，或者，整车控制器根据车辆状态信息确定车辆非预期加速运行时，确定动力输出异常。
44.s3，控制动力传输开关装置断开，以切断电机动力输出。
45.其中，动力传输开关装置可以如图2或3所示，可以包括设置在电机控制信号输入侧的开关装置，或者，设置在电机动力输出侧的离合装置。
46.根据本发明实施例的电机控制方法，通过整车控制器参与电机扭矩输出控制，增加了整车控制对电驱动系统的动力切断路径，从整车角度保证动力输出的安全性，从而使电控系统更为可靠。
47.进一步地，本发明实施例的电机控制方法还包括：整车控制器在控制动力传输开关装置断开后，发送母线供电电源断开指令至电机控制器，以切断电机控制器的供电，以关闭动力电源到电机控制器直接的电力传输，提高安全性。
48.简言之，本发明实施例的电机控制系统和方法，借助整车控制器的综合判断增加了一层电机动力控制路径，则可以提高整车控制的安全等级。
49.基于上面实施例的电机控制系统和方法，本发明第三方面实施例提出了一种电动车辆。
50.图5是根据本发明的一个实施例的电动车辆的框图，如图5所示，本发明实施例的电动车辆100包括电机9和上面实施例的电机控制系统1，其中，电机控制系统1的拓扑和结构可以参照上面实施例的说明。通过该电机控制系统对电机进行控制。
51.根据本发明实施例的电动车辆100，通过采用上面实施例的电机控制系统1，借助整车控制器来增加了一层电机动力输出控制路径，提高整车控制安全等级。
52.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
53.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。