CN106374795A - 一种电机转矩的控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机转矩的控制方法及装置，涉及电机技术领域，其方法包括：通过解析驾驶员发出的对电动车电机电流进行控制的控制指令，获取驾驶员期望的目标转矩；根据预置的电动车电机转速与最高效率转矩的关系表，查找当前电机转速的最高效率转矩；根据所述目标转矩和当前电机转速的最高效率转矩，确定电动车电机转矩输出方式；根据电动车电机转矩输出方式的确定结果，对电动车电机电流进行相应控制，以输出相应转矩。本发明不增加系统复杂度，不添加额外部件的基础上，实现电机运转效率的提高。

Description

一种电机转矩的控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电机转矩的控制方法及装置。
背景技术
目前很多电机采用了电机控制器及变流器，通过对电机电流的控制实现间接对电机输出扭矩的控制。可实现在电机输出能力范围内任意转速下任意转矩的输出。
电机由于铜耗、铁耗、机械损耗等因素会造成电机的效率的降低，不同转速不同输出转矩下电机的输出效率不同，将转速、转矩分别作为横纵坐标可绘制电机效率分布图，如图1所示。
不同品质的电机的高效区范围大小不同。绝大多数电机高效区在中等转速中等转矩范围的区域，而低转矩下能量损耗较高。
发明内容
根据本发明实施例提供的方案解决的技术问题是电机在连续低转矩区输出效率低。
根据本发明实施例提供的一种电机转矩的控制方法，包括：
通过解析驾驶员发出的对电动车电机电流进行控制的控制指令，获取驾驶员期望的目标转矩；
根据预置的电动车电机转速与最高效率转矩的关系表，查找当前电机转速的最高效率转矩；
根据所述目标转矩和当前电机转速的最高效率转矩，确定电动车电机转矩输出方式；
根据电动车电机转矩输出方式的确定结果，对电动车电机电流进行相应控制，以输出相应转矩。
优选地，所述根据所述目标转矩和当前电机转速的最高效率转矩，确定电动车电机转矩输出方式包括：
将所述目标转矩和当前电机转速的最高效率转矩进行比较；
若目标转矩低于当前电机转速的最高效率转矩，则确定电动车电机转矩输出方式为间歇高效转矩输出方式；
若目标转矩不低于当前电机转速的最高效率转矩，则确定电动车电机转矩输出方式为连续转矩输出方式。
优选地，所述根据电动车电机转矩输出方式的确定结果，对电动车电机电流进行相应控制以输出相应转矩包括：
当电动车电机转矩输出方式被确定为间歇高效转矩输出方式时，根据当前电机转速的最高效率转矩与电机电流的对应关系，确定用于实现最高效率转矩的电机驱动电流；
通过间歇输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行，使电动车电机间歇地高效地输出电机转矩。
优选地，所述通过间歇输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行包括：
根据当前电机转速的最高效率转矩和目标转矩，确定最高效率转矩的占空比；
通过按照所确定的最高效率转矩占空比周期性输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行。
优选地，所述根据电动车电机转矩输出方式的确定结果，对电动车电机电流进行相应控制以输出相应转矩包括：
当电动车电机转矩输出方式被确定为连续转矩输出方式时，根据当前电机转矩与电机电流的对应关系，确定当前电机转矩的电机驱动电流；
通过连续输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行，使电动车电机连续输出电机转矩。
优选地，所述预置的电动车电机转速与最高效率转矩的关系表包括：
根据电动车电机各转速下的电机效率分布图，确定电动车电机各转速下的最高效率转矩；
通过将每个电动车电机转速与其最高效率转矩进行绑定，建立电动车电机转速与最高效率转矩的关系表。
根据本发明实施例提供的一种电机转矩的控制装置，包括：
获取模块，用于通过解析驾驶员发出的对电动车电机电流进行控制的控制指令，获取驾驶员期望的目标转矩；
查找模块，用于根据预置的电动车电机转速与最高效率转矩的关系表，查找当前电机转速的最高效率转矩；
确定模块，用于根据所述目标转矩和当前电机转速的最高效率转矩，确定电动车电机转矩输出方式；
控制模块，用于根据电动车电机转矩输出方式的确定结果，对电动车电机电流进行相应控制，以输出相应转矩。
优选地，所述确定模块包括：
比较单元，用于将所述目标转矩和当前电机转速的最高效率转矩进行比较；
确定单元，用于当目标转矩低于当前电机转速的最高效率转矩，则确定电动车电机转矩输出方式为间歇高效转矩输出方式，以及当目标转矩不低于当前电机转速的最高效率转矩，则确定电动车电机转矩输出方式为连续转矩输出方式。
优选地，所述控制模块包括：
第一控制单元，用于当电动车电机转矩输出方式被确定为间歇高效转矩输出方式时，根据当前电机转速的最高效率转矩与电机电流的对应关系，确定用于实现最高效率转矩的电机驱动电流，并通过间歇输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行，使电动车电机间歇地高效地输出电机转矩。
优选地，所述控制模块包括：
第二控制单元，用于当电动车电机转矩输出方式被确定为连续转矩输出方式时，根据当前电机转矩与电机电流的对应关系，确定当前电机转矩的电机驱动电流，并通过连续输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行，使电动车电机连续输出电机转矩。
根据本发明实施例提供的方案，不增加任何硬件成本，并提高了电机效率且减少了耗能。
附图说明
图1是现有技术提供的电机效率分布图；
图2是本发明实施例提供的一种电机转矩的控制方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的一种电机转矩的控制装置的示意图；
图4是本发明实施例提供的电机间歇输出转矩示意图；
图5是本发明实施例提供的电机转矩范围及最高效率转矩示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图2是本发明实施例提供的一种电机转矩的控制方法的流程图，如图2所示，包括：
步骤S101：通过解析驾驶员发出的对电动车电机电流进行控制的控制指令，获取驾驶员期望的目标转矩；
步骤S102：根据预置的电动车电机转速与最高效率转矩的关系表，查找当前电机转速的最高效率转矩；
步骤S103：根据所述目标转矩和当前电机转速的最高效率转矩，确定电动车电机转矩输出方式；
步骤S104：根据电动车电机转矩输出方式的确定结果，对电动车电机电流进行相应控制，以输出相应转矩。
其中，所述根据所述目标转矩和当前电机转速的最高效率转矩，确定电动车电机转矩输出方式包括：将所述目标转矩和当前电机转速的最高效率转矩进行比较；若目标转矩低于当前电机转速的最高效率转矩，则确定电动车电机转矩输出方式为间歇高效转矩输出方式；若目标转矩不低于当前电机转速的最高效率转矩，则确定电动车电机转矩输出方式为连续转矩输出方式。
其中，所述根据电动车电机转矩输出方式的确定结果，对电动车电机电流进行相应控制以输出相应转矩包括：当电动车电机转矩输出方式被确定为间歇高效转矩输出方式时，根据当前电机转速的最高效率转矩与电机电流的对应关系，确定用于实现最高效率转矩的电机驱动电流；通过间歇输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行，使电动车电机间歇地高效地输出电机转矩。具体地说，所述通过间歇输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行包括：根据当前电机转速的最高效率转矩和目标转矩，确定最高效率转矩的占空比；通过按照所确定的最高效率转矩占空比周期性输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行。
其中，所述根据电动车电机转矩输出方式的确定结果，对电动车电机电流进行相应控制以输出相应转矩包括：当电动车电机转矩输出方式被确定为连续转矩输出方式时，根据当前电机转矩与电机电流的对应关系，确定当前电机转矩的电机驱动电流；通过连续输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行，使电动车电机连续输出电机转矩。
其中，所述预置的电动车电机转速与最高效率转矩的关系表包括：根据电动车电机各转速下的电机效率分布图，确定电动车电机各转速下的最高效率转矩；通过将每个电动车电机转速与其最高效率转矩进行绑定，建立电动车电机转速与最高效率转矩的关系表。
图3是本发明实施例提供的一种电机转矩的控制装置的示意图，如图3所示，包括：获取模块201，用于通过解析驾驶员发出的对电动车电机电流进行控制的控制指令，获取驾驶员期望的目标转矩；查找模块202，用于根据预置的电动车电机转速与最高效率转矩的关系表，查找当前电机转速的最高效率转矩；确定模块203，用于根据所述目标转矩和当前电机转速的最高效率转矩，确定电动车电机转矩输出方式；控制模块204，用于根据电动车电机转矩输出方式的确定结果，对电动车电机电流进行相应控制，以输出相应转矩。
其中，所述确定模块203包括：比较单元，用于将所述目标转矩和当前电机转速的最高效率转矩进行比较；确定单元，用于当目标转矩低于当前电机转速的最高效率转矩，则确定电动车电机转矩输出方式为间歇高效转矩输出方式，以及当目标转矩不低于当前电机转速的最高效率转矩，则确定电动车电机转矩输出方式为连续转矩输出方式。
其中，所述控制模块204包括：第一控制单元，用于当电动车电机转矩输出方式被确定为间歇高效转矩输出方式时，根据当前电机转速的最高效率转矩与电机电流的对应关系，确定用于实现最高效率转矩的电机驱动电流，并通过间歇输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行，使电动车电机间歇地高效地输出电机转矩；第二控制单元，用于当电动车电机转矩输出方式被确定为连续转矩输出方式时，根据当前电机转矩与电机电流的对应关系，确定当前电机转矩的电机驱动电流，并通过连续输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行，使电动车电机连续输出电机转矩。
本发明利用间歇的高转矩代替连续低转矩，利用高转矩下效率比低转矩高的特性，让电机始终或处于高效区工作或停止，如图4所示。当扭矩的变化对转速影响不大时，等效转矩等于实际输出转矩*实际输出转矩的占空比。低转矩输出时，可通过改变高转矩的输出时间的占空比来控制输出的等效转矩。
本发明以永磁同步电机为例，先根据电机的效率分布图找到电机各转速下效率最高的转矩点，如图5所示，在目标转矩高于效率最高转矩时通过电机控制器的程序为电机连续输出电流，使得电机连续运转；当目标转矩较低时，以效率最高的扭矩进行间歇输出，使电机尽可能多的在高效区工作。即可以通过电机控制器的程序控制交、直轴电流的变化，使电机以几毫秒的时间为周期，一个周期内的部分时间按照高效率转矩大小输出且高于目标转矩的转矩，部分时间使电机输出扭矩为0(即空转状态)。这样，以整体的工作周期来看电机等效于在进行低转矩输出，而所消耗的电能将减少。
其中，在实际使用中要考虑转矩间歇输出时带来的转矩波动造成的影响，如频繁变化的转矩对电机及驱动的部件寿命的影响；电机作为汽车驱动电机时转矩波动对乘坐舒适性的影响等。可采用一些方法来降低转矩的波动(增加飞轮等惯性负载、柔性联轴器等)。
根据本发明实施例提供的方案，不增加系统复杂度，不添加额外部件的基础上，实现电机运转效率的提高。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电机转矩的控制方法，其特征在于，包括：
通过解析驾驶员发出的对电动车电机电流进行控制的控制指令，获取驾驶员期望的目标转矩；
根据预置的电动车电机转速与最高效率转矩的关系表，查找当前电机转速的最高效率转矩；
根据所述目标转矩和当前电机转速的最高效率转矩，确定电动车电机转矩输出方式；
根据电动车电机转矩输出方式的确定结果，对电动车电机电流进行相应控制，以输出相应转矩。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述目标转矩和当前电机转速的最高效率转矩，确定电动车电机转矩输出方式包括：
将所述目标转矩和当前电机转速的最高效率转矩进行比较；
若目标转矩低于当前电机转速的最高效率转矩，则确定电动车电机转矩输出方式为间歇高效转矩输出方式；
若目标转矩不低于当前电机转速的最高效率转矩，则确定电动车电机转矩输出方式为连续转矩输出方式。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据电动车电机转矩输出方式的确定结果，对电动车电机电流进行相应控制以输出相应转矩包括：
当电动车电机转矩输出方式被确定为间歇高效转矩输出方式时，根据当前电机转速的最高效率转矩与电机电流的对应关系，确定用于实现最高效率转矩的电机驱动电流；
通过间歇输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行，使电动车电机间歇地高效地输出电机转矩。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述通过间歇输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行包括：
根据当前电机转速的最高效率转矩和目标转矩，确定最高效率转矩的占空比；
通过按照所确定的最高效率转矩占空比周期性输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行。
5.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据电动车电机转矩输出方式的确定结果，对电动车电机电流进行相应控制以输出相应转矩包括：
当电动车电机转矩输出方式被确定为连续转矩输出方式时，根据当前电机转矩与电机电流的对应关系，确定当前电机转矩的电机驱动电流；
通过连续输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行，使电动车电机连续输出电机转矩。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述预置的电动车电机转速与最高效率转矩的关系表包括：
根据电动车电机各转速下的电机效率分布图，确定电动车电机各转速下的最高效率转矩；
通过将每个电动车电机转速与其最高效率转矩进行绑定，建立电动车电机转速与最高效率转矩的关系表。
7.一种电机转矩的控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于通过解析驾驶员发出的对电动车电机电流进行控制的控制指令，获取驾驶员期望的目标转矩；
查找模块，用于根据预置的电动车电机转速与最高效率转矩的关系表，查找当前电机转速的最高效率转矩；
确定模块，用于根据所述目标转矩和当前电机转速的最高效率转矩，确定电动车电机转矩输出方式；
控制模块，用于根据电动车电机转矩输出方式的确定结果，对电动车电机电流进行相应控制，以输出相应转矩。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述确定模块包括：
比较单元，用于将所述目标转矩和当前电机转速的最高效率转矩进行比较；
确定单元，用于当目标转矩低于当前电机转速的最高效率转矩，则确定电动车电机转矩输出方式为间歇高效转矩输出方式，以及当目标转矩不低于当前电机转速的最高效率转矩，则确定电动车电机转矩输出方式为连续转矩输出方式。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：
第一控制单元，用于当电动车电机转矩输出方式被确定为间歇高效转矩输出方式时，根据当前电机转速的最高效率转矩与电机电流的对应关系，确定用于实现最高效率转矩的电机驱动电流，并通过间歇输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行，使电动车电机间歇地高效地输出电机转矩。
10.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：
第二控制单元，用于当电动车电机转矩输出方式被确定为连续转矩输出方式时，根据当前电机转矩与电机电流的对应关系，确定当前电机转矩的电机驱动电流，并通过连续输出所述电机驱动电流，驱动所述电动车电机运行，使电动车电机连续输出电机转矩。
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