CN105539197A - 电动车、电动车电机控制器及其控制方法和装置 - Google Patents

电动车、电动车电机控制器及其控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了电动车、电动车电机控制器及其控制方法和装置，该控制方法包括：获取电动车的电机转速；根据预先设定好的电机转速与目标开关频率的对应关系，确定当前电机转速下对应的目标开关频率；其中，所述对应关系的设置要求包括：将电动车的电机转速范围划分成多个转速段，以及为平均转速越低的转速段分配越低的目标开关频率；将电动车电机控制器功率器件的开关频率调节为所述当前电机转速下对应的目标开关频率，从而减小了电动车电机控制器功率器件的开关损耗，有效节约了电池电量，提升了电动车续航里程。

Description

电动车、电动车电机控制器及其控制方法和装置
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及电动车、电动车电机控制器及其控制方法和装置。
背景技术
电动车以电池作为能量来源，但由于电池存储电量有限致使电动车续航里程受到了很大限制。如何提升电动车续航里程，已成为电动车行业亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了电动车、电动车电机控制器及其控制方法和装置，以减小电动车电机控制器功率器件的开关损耗，从而有效节约电池电量，提升电动车续航里程。
一种电动车电机控制器的控制方法，包括：
获取电动车的电机转速；
根据预先设定好的电机转速与目标开关频率的对应关系，确定当前电机转速下对应的目标开关频率；其中，所述对应关系的设置要求包括：将电动车的电机转速范围划分成多个转速段，以及为平均转速越低的转速段分配越低的目标开关频率；
将电动车电机控制器功率器件的开关频率调节为所述当前电机转速下对应的目标开关频率。
其中，所述将电动车的电机转速范围划分成多个转速段，包括：将电动车的电机转速范围均匀地划分成多个转速段。
可选地，所述对应关系的设置要求还包括：在各目标开关频率的切换点处设置回差。
其中，所述获取电动车的电机转速，包括：
根据电机位置传感器的输出信号来计算得到电动车的电机转速；
或者，根据电机的状态方程来求解得到电动车的电机转速。
一种电动车电机控制器的控制装置，包括：
转速获取单元，用于获取电动车的电机转速；
对应关系存储单元，用于存储预先设定好的电机转速与目标开关频率的对应关系；其中，所述对应关系的设置要求包括：将电动车的电机转速范围划分成多个转速段，以及为平均转速越低的转速段分配越低的目标开关频率；
频率确定单元，用于根据所述对应关系存储单元中存储的对应关系，确定当前电机转速下对应的目标开关频率；
频率调节单元，用于将电动车电机控制器功率器件的开关频率调节为所述当前电机转速下对应的目标开关频率。
其中，所述将电动车的电机转速范围划分成多个转速段，包括：将电动车的电机转速范围均匀地划分成多个转速段。
可选地，所述对应关系的设置要求还包括：在各目标开关频率的切换点处设置回差。
其中，所述转速获取单元为根据电机位置传感器的输出信号来计算得到电动车的电机转速的单元；或者，所述转速获取单元为根据电机的状态方程来求解得到电动车的电机转速的单元。
一种电动车电机控制器，包括如上述公开的任一种控制装置。
一种电动汽车，包括如上述公开的任一种电动车电机控制器。
从上述的技术方案可以看出，由于随着电机转速逐渐升高，过低的电机控制器功率器件开关频率会降低电机矢量控制精度，因而本发明根据电机转速实时调节电机控制器功率器件的开关频率，高转速段仍采用高开关频率，平均转速越低的转速段则采用越低的开关频率，由此实现在不影响全转速范围内的电机矢量控制精度的前提下，尽量降低电机控制器功率器件的开关损耗，从而节约电池电量，提升电动车续航里程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种电动车电机控制器的控制方法流程图；
图2为本发明实施例公开的一种电动车电机控制器的控制装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明实施例公开了一种电动车电机控制器的控制方法，以减小电动车电机控制器功率器件的开关损耗，从而有效节约电池电量，提升电动车续航里程，包括：
步骤101：获取电动车的电机转速；
其中，获取电动车电机转速的方式，可以是通过测速计直接测量得到电机转速；也可以是通过一定方式计算得到电机转速，如根据电机位置传感器的输出信号来计算得到电动车的电机转速，或者，根据电机的状态方程来求解得到电动车的电机转速。
步骤102：根据预先设定的电机转速与目标开关频率的对应关系，确定当前电机转速下对应的目标开关频率；
其中，所述对应关系的设置要求包括：将电动车的电机转速范围划分成多个转速段，以及为平均转速越低的转速段分配越低的目标开关频率。
步骤103：将电动车电机控制器功率器件的开关频率调节为所述当前电机转速下对应的目标开关频率。
本实施例旨在根据电机转速来实时调节电机控制器功率器件的开关频率，平均转速越低的转速段采用越低的开关频率，以实现在不影响电机矢量控制精度的前提下，尽量降低电机控制器功率器件的开关损耗，从而节约电池电量，提升电动车续航里程。下面，对本实施例的技术方案进行详述。
已知电机控制器是电动车上的重要部件，其功能在于：通过调节输出PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)波的占空比来实时调节输出电压的幅值、频率和相位，从而有效控制电机的输出转矩和转速。电机控制器可以说是电动车上的主要电能转换装置，减小电机控制器功率器件的开关损耗，有助于提高电机控制器的电能转换效率，进而减小电动车电池电量损耗，提升电动车续航里程。基于此，本实施例将减小电机控制器功率器件的开关损耗作为提升电动车续航里程的切入点进行分析研究。
降低电机控制器功率器件的开关频率，是减小电机控制器功率器件的开关损耗的一种手段。但是，随着电机转速逐渐升高，过低的开关频率会导致THDI(TotalHarmonicCurrentDistortion，电流总谐波畸变率)值迅速变大以及对输出电流控制能力的下降，从而降低电机矢量控制精度。因此，传统技术为保证全转速范围内的电机矢量控制精度，只得将电机控制器功率器件的开关频率设置得很大，使之足以满足最高转速下的电机矢量控制精度要求，但必然的，此时电机控制器功率器件的开关损耗也会很大。
而本实施例为了能够在保证全转速范围内的电机矢量控制精度的情况下，减小电机控制器功率器件的开关损耗，本实施例不再将电机控制器功率器件的开关频率设置为一恒定值，而是根据电机转速来实时调节电机控制器功率器件的开关频率，具体为：
预先把电动车的电机转速范围划分为n段；然后，给每一转速段单独分配一个目标开关频率(所述目标开关频率，即在该转速段内为保证电机矢量控制精度而允许的电机控制器功率器件开关频率的最低值)，由于随着电机转速逐渐升高，过低的开关频率会降低电机矢量控制精度，因而平均转速越高的转速段要分配的目标开关频率越高，如表1所示，其中，ω为电机转速(ω1<ω2<ω3……<ωn，ωn为电机最高转速)、f为开关频率(f1<f2<f3……<fn)。
表1-转速段与开关频率对应关系表
转速段 转速段1 转速段2 转速段3 转速段4 …… 转速段n
电机转速ω 0～ω1 ω1～ω2 ω2～ω3 ω3～ω4 …… ωn-1～ωn
开关频率f f1 f2 f3 f4 …… fn
那么，在电动车行驶过程中，仅需根据电机实时转速将电机控制器功率器件的开关频率调整为其应达到的目标开关频率，即可在不影响全转速范围内的电机矢量控制精度的前提下，尽量降低电机控制器功率器件的开关损耗。并且，由于电动车大部分时间都是行驶在中低速状态的，因此相较于现有技术，本实施例降低电动车电机控制器功率器件开关损耗的效果可以说是非常显著的，这极大程度的节约了电池电量，提升了电动车续航里程。
其中，为了防止在一个转速点处频繁切换开关频率，本实施例还可以在各目标开关频率的切换点处设置回差Δω。例如，电机转速从ω1升到ω2时，开关频率由f1变为f2；当电机转速由ω2降到ω1时，开关频率并不由f2变为f1，而是直至电机转速降低到ω1-Δω时，开关频率才由f2变为f1，从而防止电机转速在ω1处波动时，开关频率在f1和f2间频繁切换。
另外，考虑到电机转速与目标开关频率的对应关系是近似呈线性分布的，因此本实施例推荐把电机转速从零速到最高转速ωn均匀地划分为n段，但并不局限。
此外，参见图2，本发明实施例还公开了一种电动车电机控制器的控制装置，以减小电动车电机控制器功率器件的开关损耗，从而有效节约电池电量，提升电动车续航里程，包括：
转速获取单元100，用于获取电动车的电机转速；
对应关系存储单元200，用于存储预先设定好的电机转速与目标开关频率的对应关系；其中，所述对应关系的设置要求包括：将电动车的电机转速范围划分成多个转速段，以及为平均转速越低的转速段分配越低的目标开关频率；
频率确定单元300，用于根据对应关系存储单元200中存储的对应关系，确定当前电机转速下对应的目标开关频率；
频率调节单元400，用于将电动车电机控制器功率器件的开关频率调节为当前电机转速下对应的目标开关频率。
其中，所述将电动车的电机转速范围划分成多个转速段，可以是将电动车的电机转速范围均匀地划分成多个转速段，但并不局限、
可选的，所述对应关系的设定要求，还包括：在各目标开关频率的切换点处设置回差。
其中，转速获取单元100为根据电机位置传感器的输出信号来计算得到电动车的电机转速的单元；或者，转速获取单元100为根据电机的状态方程来求解得到电动车的电机转速的单元。
此外，本发明实施例还公开了一种电动车电机控制器，它包括上述公开的任一种控制装置，以实现减小电动车电机控制器功率器件的开关损耗，节约电池电量，提升电动车续航里程。
此外，本发明实施例公开了一种电动车，它包括上述公开的任一种电动车电机控制器，以实现减小电动车电机控制器功率器件的开关损耗，节约电池电量，提升电动车续航里程。
综上所述，由于随着电机转速逐渐升高，过低的电机控制器功率器件开关频率会降低电机矢量控制精度，因而本发明根据电机转速实时调节电机控制器功率器件的开关频率，高转速段仍采用高开关频率，平均转速越低的转速段则采用越低的开关频率，由此实现在不影响全转速范围内的电机矢量控制精度的前提下，尽量降低电机控制器功率器件的开关损耗，从而节约电池电量，提升电动车续航里程。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电动车电机控制器的控制方法，其特征在于，包括：
获取电动车的电机转速；
根据预先设定好的电机转速与目标开关频率的对应关系，确定当前电机转速下对应的目标开关频率；其中，所述对应关系的设置要求包括：将电动车的电机转速范围划分成多个转速段，以及为平均转速越低的转速段分配越低的目标开关频率；
将电动车电机控制器功率器件的开关频率调节为所述当前电机转速下对应的目标开关频率。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述将电动车的电机转速范围划分成多个转速段，包括：将电动车的电机转速范围均匀地划分成多个转速段。
3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述对应关系的设置要求还包括：在各目标开关频率的切换点处设置回差。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述获取电动车的电机转速，包括：
根据电机位置传感器的输出信号来计算得到电动车的电机转速；
或者，根据电机的状态方程来求解得到电动车的电机转速。
5.一种电动车电机控制器的控制装置，其特征在于，包括：
转速获取单元，用于获取电动车的电机转速；
对应关系存储单元，用于存储预先设定好的电机转速与目标开关频率的对应关系；其中，所述对应关系的设置要求包括：将电动车的电机转速范围划分成多个转速段，以及为平均转速越低的转速段分配越低的目标开关频率；
频率确定单元，用于根据所述对应关系存储单元中存储的对应关系，确定当前电机转速下对应的目标开关频率；
频率调节单元，用于将电动车电机控制器功率器件的开关频率调节为所述当前电机转速下对应的目标开关频率。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述将电动车的电机转速范围划分成多个转速段，包括：将电动车的电机转速范围均匀地划分成多个转速段。
7.根据权利要求5或6所述的控制装置，其特征在于，所述对应关系的设置要求还包括：在各目标开关频率的切换点处设置回差。
8.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述转速获取单元为根据电机位置传感器的输出信号来计算得到电动车的电机转速的单元；或者，所述转速获取单元为根据电机的状态方程来求解得到电动车的电机转速的单元。
9.一种电动车电机控制器，其特征在于，包括如权利要求5-8中任一项所述的控制装置。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求9所述的电动车电机控制器。
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