阅读说明：本技术 电动车控制方法及电动车控制器 (Electric vehicle control method and electric vehicle controller ) 是由 陈清付 梁英杰 谢欣 于 2019-11-01 设计创作，主要内容包括：本发明实施例公开了一种电动车控制方法及电动车控制器。该方法包括：接收到用户的启动信号时,根据启动信号输出包括正向驱动信号和反向驱动信号的第一启动驱动信号,第一启动驱动信号的占空比与启动信号的占空比相同,反向驱动信号施加给电机的电流方向与正向驱动信号施加给电机的电流方向相反；在向电机施加正向驱动信号时采样电机悬空相的第一反电动势,以及在施加反向驱动信号时采样电机悬空相的第二反电动势；根据第一反电动势与第二反电动势的差值输出第二启动驱动信号。根据这两个反电动势的差值的变化趋势得到准确的换相时刻并施加启动信号,让电机稳定启动。解决了现有技术中使用过零检测法产生驱动信号时出现电机控制失步的问题。(The embodiment of the invention discloses an electric vehicle control method and an electric vehicle controller. The method comprises the following steps: when a starting signal of a user is received, outputting a first starting driving signal comprising a forward driving signal and a reverse driving signal according to the starting signal, wherein the duty ratio of the first starting driving signal is the same as that of the starting signal, and the direction of current applied to the motor by the reverse driving signal is opposite to that of current applied to the motor by the forward driving signal; sampling a first back electromotive force of the motor suspension phase when the forward driving signal is applied to the motor, and sampling a second back electromotive force of the motor suspension phase when the reverse driving signal is applied; and outputting a second starting driving signal according to the difference value of the first counter electromotive force and the second counter electromotive force. And obtaining accurate phase change time according to the change trend of the difference value of the two back electromotive forces, and applying a starting signal to stably start the motor. The problem of motor control step out when using zero cross detection method to produce drive signal among the prior art is solved.)

电动车控制方法及电动车控制器

技术领域

本发明实施例涉及电动车控制技术，尤其涉及一种电动车控制方法及电动车控制器。

背景技术

现有的电动车无霍尔控制方法是反电动势过零点检测法，通过检测电机转动所产生的反电动势趋势来控制驱动，这种方式不能应用于电动车后退启动的情况，后退启动时反电动势波形会出现畸变，这种畸变会导致电机控制失步，以致于启动失败。

发明内容

本发明实施例提供一种电动车控制方法及电动车控制器，以实现稳定启动电动车，尤其是在电动车后退时稳定启动电动车。

第一方面，本发明实施例提供了一种电动车控制方法，所述电动车配置有无霍尔电机和电动车控制器，所述电动车控制器控制所述电机驱动所述电动车，所述方法由所述电动车控制器执行，所述方法包括：

接收到用户的启动信号时，根据所述启动信号输出包括正向驱动信号和反向驱动信号的第一启动驱动信号，其中，所述第一启动驱动信号的占空比与所述启动信号的占空比相同，所述反向驱动信号施加给电机的电流方向与所述正向驱动信号施加给电机的电流方向相反；

在向所述电机施加所述正向驱动信号时采样所述电机悬空相的第一反电动势，以及在施加所述反向驱动信号时采样所述电机悬空相的第二反电动势；

根据所述第一反电动势与所述第二反电动势的差值输出第二启动驱动信号。

第二方面，本发明实施例还提供了所述电动车配置有无霍尔电机，所述电动车控制器控制所述电机驱动所述电动车，所述电动车控制器包括：

第一启动驱动信号输出模块，接收到用户的启动信号时，根据所述启动信号输出包括正向驱动信号和反向驱动信号的第一启动驱动信号，其中，所述第一启动驱动信号的占空比与所述启动信号的占空比相同，所述反向驱动信号施加给电机的电流方向与所述正向驱动信号施加给电机的电流方向相反；

反电动势采样模块，用于在向所述电机施加所述正向驱动信号时采样所述电机悬空相的第一反电动势，以及在施加所述反向驱动信号时采样所述电机悬空相的第二反电动势；

第二启动驱动信号输出模块，用于根据所述第一反电动势与所述第二反电动势的差值输出第二启动驱动信号。

本发明实施例通过在获取到用户发出的启动信号时，输出具有正向驱动信号和反向驱动信号的第一启动驱动信号，并在向电机施加正向驱动信号和反向驱动信号期间，分别采样电机的悬空相的反电动势，得到两个稳定的反电动势信号，再根据这两个反电动势的差值的变化趋势得到准确的换相时刻，准确地向电机施加启动信号，让电机稳定启动。减少了电动车后退启动时的电机噪声，解决了现有技术中使用过零检测法产生驱动信号时出现电机控制失步的问题，使得无霍尔电动车在后退时稳定地启动。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种电动车控制方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的一种电动车控制方法的流程图；

图3是本发明实施例三提供的一种电动车控制方法的流程图；

图4是本发明实施例四提供的一种电动车控制器的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种电动车控制方法的流程图，本实施例可适用于电动车启动的情况，例如，电动车由永磁同步电机驱动，该电动车在斜坡后退过程中尚未停稳即开始启动的情况，该方法可以由电动车控制器来执行，具体包括如下步骤：

S110、接收到用户的启动信号时，根据所述启动信号输出包括正向驱动信号和反向驱动信号的第一启动驱动信号，其中，所述第一启动驱动信号的占空比与所述启动信号的占空比相同，所述反向驱动信号施加给电机的电流方向与所述正向驱动信号施加给电机的电流方向相反。

其中，用户的启动信号是用户发出的期望驱动信号，用于让电动车按照该期望驱动信号进行启动，例如，用户通过转动控制手柄，向电动车控制器发送该启动信号，用户对控制手柄的转动程度，表征了用户期望的启动信号的强度，也即期望电动车以何种速度进行启动。第一启动驱动信号包括正向驱动信号和反向驱动信号，正向驱动信号和反向驱动信号是指能够让电机得到方向相反的工作电流的驱动信号。即正向驱动信号与反向驱动信号在作用于电机后，会在电机的定子绕组中产生方向相反的电流信号。例如，在一个PWM信号周期内，向电机的定子绕组施加正向驱动信号后，电流方向从A相流向B相，那么在向电机的定子绕组施加反向驱动信号后，电流方向即为从B相流向A相。通过向电机施加包括正向驱动信号和反向驱动信号的第一启动驱动信号，可以实现在一个电气周期内，电机同时具有正向驱动和反向驱动。

第一启动驱动信号是正向驱动信号与反向驱动信号叠加后的总输出信号。第一启动驱动信号的占空比与启动信号信号的占空比相同，即该单次总输出的信号强度与用户期望的启动信号的信号强度相同。

在用户发出的启动信号的基础上，通过增加预设增量的占空比得到该正向驱动信号，相应地，该反向驱动信号的占空比需要与该正向驱动信号的增量占空比保持相同，以使得正向驱动信号与反向驱动信号叠加后输出的第一启动驱动信号的占空比与用户发出的启动信号的占空比一致。例如，若计算出用户发出的启动信号的占空比为M0，那么在进行第一启动驱动信号输出时，可以在一个PWM周期内，增大正向驱动信号的占空比M，同时导入占空比M的反向驱动信号，使得总输出保持M0不变。该预设增量根据用户发出的启动信号进行设定，以使得在增加该预设增量后，向电机施加的正向驱动信号的占空比不小于电动车启动时电机的最低启动电流的占空比。例如，用户发出的启动信号的占空比为20％，而电动车启动的最低驱动信号的占空比为30％，那么导入预设增量时，需要使得所输出的正向驱动信号的占空比不低于30％，以能正常启动电动车。

该第一启动驱动信号可以通过控制驱动电路的开关管的导通方式得到，并且输出正向驱动信号和反向驱动信号的顺序可以调整。例如，可以先输出正向驱动信号，再输出反向驱动信号；或者在正向驱动信号的输出期间，输出反向驱动信号等。本实施例对于正向驱动信号和反向驱动信号的输出顺序及输出方式不作限定。

S120、在向所述电机施加所述正向驱动信号时采样所述电机悬空相的第一反电动势，以及在施加所述反向驱动信号时采样所述电机悬空相的第二反电动势。

其中，在向电机的定子绕组施加电信号时，电信号所产生的磁场会驱动电机的转子转动，同时，电机转动在电机内部产生变化的磁场，在该变化的磁场作用下，电机的每相定子绕组都会感应出反电动势。

相应地，在向电机施加正向驱动信号和向电机施加反向驱动信号时，会分别在定子绕组上感应出反电动势。因为悬空相的反电动势与悬空相的相电压有着直接的对应关系，因而可以通过检测悬空相的相电压来获取到该悬空相稳定的反电动势。通过在向电机施加正向驱动信号期间和反向驱动信号期间，分别采样悬空相的相电压，可以得到稳定的第一反电动势和稳定的第二反电动势。

S130、根据所述第一反电动势与所述第二反电动势的差值输出第二启动驱动信号。

其中，第一反电动势与第二反电动势的差值反映了第一反电动势和第二反电动势的变化趋势，根据该变化趋势，可以准确地判断电机的换相时刻，从而可以稳定地向电机施加对应的驱动信号，即第二启动驱动信号，让电机稳定启动电动车。

在电机型号确定的情况下，第一反电动势和第二反电动势的变化趋势具有确定的规律性，具体地，当电动车由后退转为前进时，该差值逐渐减小，在减小到一个临界值时转为衡量，该临界值的时间节点对应着换相时刻，因而通过监控该差值的变化趋势，获取该差值信号变化过程中的临界值，即可获取到准确的对电机进行换相的时间节点，从而稳定地根据电机转子位置来给定相应的驱动信号，减小电动车后退启动的电机噪声，使得无霍尔电动车在斜坡后退时稳定地启动，同时也大幅度地降低了由于控制失步所出现的安全风险。

第一反电动势和第二反电动势差值的变化临界点与电机的功率参数有着对应关系，因而在电机型号确定的情况下，根据电机的功率参数可以确定出该临界点，从而得到对应于该电机的换相时刻。

该电动车控制器方法的工作原理是：通过改变向驱动电机的启动驱动信号的输出方式，制造悬空相的相压差，并根据相压差的大小判断电机的换相时刻，从而准确地根据电机的换相时刻向电机施加启动信号，稳定启动电动车。

本实施例的技术方案，通过在获取到用户发出的启动信号时，输出具有正向驱动信号和反向驱动信号的第一启动驱动信号，并在向电机施加正向驱动信号和反向驱动信号期间，分别采样电机的悬空相的反电动势，得到两个稳定的反电动势信号，再根据这两个反电动势的差值的变化趋势得到准确的换相时刻，准确地向电机施加启动信号，让电机稳定启动。解决了现有技术中使用过零检测法产生驱动信号时出现电机控制失步的问题，以及电机控制失步导致的启动噪声过大和在斜坡后退启动时电动车失控向后滑行的问题，使得无霍尔电动车在后退时稳定地启动。

在上述技术方案的基础上，在电机启动后，可以使用过零检测法确定电机的换相时刻，响应用户的加减档指令，向电机稳定施加驱动信号，让电机按照用户的指令稳定运行。可选的，该方法包括：获取电机悬空相的第三反电动势；根据所述第三反电动势确定所述电机的换相时刻，在所述换相时刻向所述电机施加目标驱动信号。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种电动车控制方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上进行了优化，该方法可适用于电动车正常启动和后退启动的情况，具体地，该方法包括：

S210、接收到用户的启动信号时，根据所述启动信号输出包括正向驱动信号和反向驱动信号的第一启动驱动信号，其中，所述第一启动驱动信号的占空比与所述启动信号的占空比相同，所述反向驱动信号施加给电机的电流方向与所述正向驱动信号施加给电机的电流方向相反。

S220、在向所述电机施加所述正向驱动信号时采样所述电机悬空相的第一反电动势，以及在施加所述反向驱动信号时采样所述电机悬空相的第二反电动势。

S230、根据所述第一反电动势与所述第二反电动势的差值输出第二启动驱动信号。

其中，第一反电动势和第二反电动势的差值反映了第一反电动势和第二反电动势的变化趋势，根据该变化趋势可以确定对电机的换相时刻。该过程具体包括：

S231、若所述差值逐渐增加，则在所述差值大于第一设定阈值时，输出驱动所述电机正转的第二启动驱动信号。

其中，若差值逐渐增加，则表明电动车是处于正常启动状态，例如，电动车由静止开始启动的状态。此时，电动车控制器置位前进逻辑。第一设定阈值的时间节点对应着电机正转的换相时刻，当差值增加到第一设定阈值时，电动车控制器按照电机正转方向的换相逻辑向电机施加驱动信号，让电机转子正转到下一个位置，从而在电动车正常启动时向电机施加准确的控制信号，使得电动车得以正常启动。第一设定阈值根据电机的功率参数进行具体确定。

S232、若所述差值逐渐减小，则在所述差值小于第二设定阈值时，输出驱动所述电机反转的第二启动驱动信号。

其中，当差值逐渐变小时，则表明电动车正处于后退过程中，且尚未停稳，例如，电动车正处于斜坡后退中。此时，电动车控制器置位后退逻辑。第二设定阈值的时间节点对应着电机在后退过程中的换相时刻，当差值缩小到第二设定阈值时，电动车控制器按照电机反转方向的换相逻辑向电机施加驱动信号，让电机转子反转到下一个位置，使得电动车在后退过程中得以正常启动。不同电机，该第二设定阈值根据电机的功率参数进行调整。

S233、若所述差值不发生变化，则等待设定时间后输出驱动所述电机正转的第二启动驱动信号。

其中，当第一反电动势和第二反电动势的差值没有变化时，表明电动车正处于后退转前进的状态，此时电动车控制器置位后退转前进逻辑，电动车控制器等待设定时间，设定时间到达的时刻对应着电机的换相时刻，且换相逻辑为电机反转切换至正转的换相逻辑。因而，在该设定时间到达时，电动车控制器向电机施加准确的控制信号，使得电动车得以在后退转前进的过程中正常启动。该设定时间为电动车从后退状态切换到前进状态所需要的时间，不同型号或者不同生产工艺的电机，该切换时间有所不同，在电机型号确定的情况下，该设定时间可以通过实测得到。

本实施例的技术方案，通过向电机施加具有正向驱动信号和反向驱动信号的启动驱动信号，并在施加正向驱动信号和返向驱动信号期间分别采样电机的悬空相的反电动势，获得两个稳定的反电动势信号，根据这两个反电动势信号的差值判断电机的换相时刻，当该差值呈增加趋势，则在差值增加到第一设定阈值时，按照电机正转的换相逻辑向电机施加换相信号；当该差值呈减小趋势，则在差值减小到第二设定阈值时，按照电机反转的换相逻辑向电机施加换相信号；当差值不发生变化时，表明电动车处于后退转前进的过渡状态，在电机由后退状态切换至前进状态的时间到达时，按照电机正转的逻辑向电机施加换相信号。本实施例通过对差值的变化趋势进行细化，分别获取到电机在不同状态下的换相时刻，并施加对应的换相驱动信号，使得电机得以正常启动电动车。

实施例三

图3是本发明实施例三提供的一种电动车控制方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上进行了优化，该方法具体包括：

S310、控制器接收用户的启动指令。

S320、计算当前输出信号的总占空比M0。

其中，当前输出信号是指用户发出的启动信号，例如，用户通过转动调试手柄发出该启动信号。

S330、增大正向占空比M，并导入等量反向占空比M，保持总输出的占空比为MO。

S340、分别检测正向驱动信号和反向驱动信号的悬空相电压，记为V1和V2。

其中，悬空相电压表征了悬空相的反电动势，因而V1和V2的变化趋势反映了悬空相的变化趋势。

S350、将正向驱动信号的悬空相电压V1和反向驱动信号的悬空相电压V2作差，得到悬空相电压差，记为ERR。

S360、判断ERR是否发生变化。

S361、若ERR未发生变化，则置位后退切换前进的逻辑。

S362、若后退切换前进标志位被置起，且标志位置起时间大于1.5ms，则电机驱动需要从正转方向换相逻辑转换到反转方向换相逻辑。

其中，1.5ms为该型号电机驱动时，电动车由后退状态切换至前进状态所需要的时间。

S370、若ERR发生变化，判断ERR是否逐渐变大。

S371、若ERR逐渐增大，则置位前进逻辑。

S372、判断ERR是否超过阈值P1。

其中，阈值P1为最大设定值的80％，最大设定值根据电极的功率进行设定。

S373、若ERR超过阈值P1，则电机驱动为正转方向的换相逻辑。

S380、若ERR发生变化，判断ERR是否逐渐减小。

S381、若ERR逐渐减少，则置位后退逻辑。

S382、判断ERR是否小于阈值P2，其中，P2根据电机的功率进行设定。

S383、若ERR小于阈值P2，则电机驱动为反转方向的换相逻辑。

S390、启动完成。

本实施例的技术方案，通过结合具体的电机，对电动车启动过程中的换相时刻进行具体介绍，使得电机能够得到准确的换相信号，从而稳定启动电动车。

实施例四

图4是本发明实施例四提供的一种电动车控制器的结构框图，该电动车控制器用于控制电机驱动电动车，该电动车控制器包括：第一启动驱动信号输出模块410，反电动势采样模块420和第二启动驱动信号输出模块430，其中：

第一启动驱动信号输出模块410，接收到用户的启动信号时，根据启动信号输出包括正向驱动信号和反向驱动信号的第一启动驱动信号，其中，第一启动驱动信号的占空比与启动信号的占空比相同，反向驱动信号施加给电机的电流方向与正向驱动信号施加给电机的电流方向相反；

反电动势采样模块420，用于在向电机施加正向驱动信号时采样电机悬空相的第一反电动势，以及在施加反向驱动信号时采样电机悬空相的第二反电动势；

第二启动驱动信号输出模块430，用于根据第一反电动势与第二反电动势的差值输出第二启动驱动信号。

可选的，第一启动驱动信号输出模块410包括：

占空比计算单元，用于确定启动信号的占空比；

正向驱动信号输出单元，用于根据所述启动信号的占空比输出占空比具有预设增量的正向驱动信号；

反向驱动信号输出单元，用于输出占空比为所述预设增量的反向驱动信号。

可选的，上述正向驱动信号输出单元中的正向驱动信号的占空比不小于电动车启动时电机的最低启动电流的占空比。

可选的，第二启动驱动信号输出模块430包括：

第一启动驱动信号输出单元，用于若差值逐渐增加，则在差值大于第一设定阈值时，输出驱动电机正转的启动驱动信号；

第二启动驱动信号输出单元，用于若差值逐渐减小，则在差值小于第二设定阈值时，输出驱动电机反转的启动驱动信号。

第三启动驱动信号输出单元，用于若差值不发生变化，则等待设定时间后输出驱动电机正转的启动驱动信号。

可选的，第三启动驱动信号输出单元中，设定时间为电动车从后退状态切换到前进状态所需要的时间。

可选的，反电动势采样模块420，还用于在电动车启动后，获取电机悬空相的第三反电动势。

在上述技术方案的基础上，该电动车控制器还包括：目标驱动信号输出模块，用于根据第三反电动势确定电机的换相时刻，在换相时刻向电机施加目标驱动信号。

本发明实施例所提供的电动车控制器可执行本发明任意实施例提供的电动车控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。本实施例中未详尽描述的内容可以参考本发明任意方法实施例中的描述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。