CN106428200B - 多相电机控制方法、控制器及多相电机电动转向泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的多相电机电动转向泵系统，采用多相电机，相当于2个或2个以上三相电机独立工作，当其中1个电机故障时，另外的电机可正常运行，起到了良好的冗余保护功能，保证了多相电机电动转向泵系统的正常工作。本发明同时提供了完善的多相电机控制方法及控制器，根据车辆的当前运行参数，计算多相电机的当前目标转速和当前目标功率，采用自适应输出功率控制，确定当前所需的三相电机数量，达到最优的能效控制，同时，监测三相电机的转速，当三相电机的当前转速与当前目标转速存在偏差时，对三相电机的转速进行校正，直到当前转速与当前目标转速相同，形成闭环控制，提高了多相电机的控制精度。

Description

多相电机控制方法、控制器及多相电机电动转向泵系统

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，更具体地，本发明涉及一种多相电机控制方法、控制器及多相电机电动转向泵系统。

背景技术

电动助力转向系统是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统，驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转矩电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力。汽车不转向时，电子控制单元向电动机控制器发出指令，电动机输出待机扭矩，保证基本的转向助力扭矩需求。

现在电动汽车的电动助力转向泵驱动电机多采用三相异步交流电机，少部分采用三相永磁同步电机，且占用比例逐渐升高。电动助力转向泵驱动电机采用三相绕组，若出现电机过载导致电机被烧坏时，整个电动助力转向泵系统失效，整车失去转向助力。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多相电机控制方法、控制器及多相电机电动转向泵系统，

一种多相电机控制方法，所述方法应用于多相电机控制器，所述方法包括：

获取车辆的当前运行参数，并计算多相电机需要输出的当前目标功率；

确定输出所述当前目标功率所需的三相电机的数量，并控制相应数量的三相电机输出所述当前目标功率；所述多相电机包括2个或2个以上的三相电机；

根据所述当前运行参数计算所述多相电机的当前目标转速；

监测所述三相电机的转速，得到所述三相电机的当前转速；

判断所述当前转速与所述当前目标转速是否存在偏差；若是，对所述三相电机的转速进行校正，直到所述当前转速与所述当前目标转速相同。

优选的，所述获取车辆的当前运行参数，并计算多相电机需要输出的当前目标功率，包括：

获取车辆的当前运行参数中的方向盘转速和转向泵回路油压；

根据所述方向盘转速，计算转向泵流量；

根据所述转向泵流量和所述转向泵回路油压，计算所述多相电机需要输出的当前目标功率。

优选的，所述根据所述当前运行参数计算所述多相电机的当前目标转速，包括：

获取车辆的当前运行参数中的方向盘转速和车速；

调用预设的方向盘转速-车速-电机转速MAP；

根据所述MAP确定所述当前运行参数对应的多相电机的当前目标转速。

优选的，所述方法还包括：

获取多相电机的温度和电机控制器的温度；

当所述多相电机的温度大于第一预设值和/或所述电机控制器的温度大于第二预设值时，降低所述多相电机的输出功率，直到所述多相电机的温度不大于所述第一预设值且所述电机控制器的温度不大于所述第二预设值。

优选的，所述方法还包括：

获取直流母线电流值；

当所述直流母线电流值大于第三预设值时，降低所述多相电机的输出功率，直到所述直流母线电流值不大于所述第三预设值。

一种多相电机控制器，所述多相电机控制器包括：

获取单元，用于获取车辆的当前运行参数，并计算多相电机需要输出的当前目标功率；

确定单元，用于确定输出所述当前目标功率所需的三相电机的数量，并控制相应数量的三相电机输出所述当前目标功率；所述多相电机包括2个或2个以上的三相电机；

计算单元，用于根据所述当前运行参数计算所述多相电机的当前目标转速；

监测单元，用于监测所述三相电机的转速，得到所述三相电机的当前转速；

判断单元，用于判断所述当前转速与所述当前目标转速是否存在偏差；若是，对所述三相电机的转速进行校正，直到所述当前转速与所述当前目标转速相同。

优选的，所述获取单元包括：

第一获取子单元，用于获取车辆的当前运行参数中的方向盘转速和转向泵回路油压；

第一计算子单元，用于根据所述方向盘转速，计算转向泵流量；

第二计算子单元，用于根据所述转向泵流量和所述转向泵回路油压，计算所述多相电机需要输出的当前目标功率。

优选的，所述计算单元包括：

第二获取子单元，用于获取车辆的当前运行参数中的方向盘转速和车速；

调用子单元，用于调用预设的方向盘转速-车速-电机转速MAP；

确定子单元，用于根据所述MAP确定所述当前运行参数对应的多相电机的当前目标转速。

优选的，所述多相电机控制器还包括：

过热保护控制单元，用于获取多相电机的温度和电机控制器的温度；当所述多相电机的温度大于第一预设值和/或所述电机控制器的温度大于第二预设值时，降低所述多相电机的输出功率，直到所述多相电机的温度不大于所述第一预设值且所述电机控制器的温度不大于所述第二预设值。

优选的，所述多相电机控制器还包括：

过流保护控制单元，用于获取直流母线电流值；当所述直流母线电流值大于第三预设值时，降低所述多相电机的输出功率，直到所述直流母线电流值不大于所述第三预设值。

一种多相电机电动转向泵系统，所述系统包括：动力电池、多相电机控制器、多相电机和转向油泵；

所述动力电池输出端连接所述多相电机控制器的直流母线端，为所述多相电机控制器供电；

上述的多相电机控制器；

所述多相电机通过输出轴连接所述转向油泵，带动所述转向油泵转动形成转向泵回路油压，为多相电机电动转向泵提供助力。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明提供的多相电机电动转向泵系统，采用多相电机，相当于2个或2个以上三相电机独立工作，当其中1个电机故障时，另外的电机可正常运行，起到了良好的冗余保护功能，保证了多相电机电动转向泵系统的正常工作。本发明同时提供了完善的多相电机控制方法及控制器，根据车辆的当前运行参数，计算多相电机的当前目标转速和当前目标功率，采用自适应输出功率控制，确定当前所需的三相电机数量，达到最优的能效控制，同时，监测三相电机的转速，当三相电机的当前转速与当前目标转速存在偏差时，对三相电机的转速进行校正，直到当前转速与当前目标转速相同，形成闭环控制，提高了多相电机的控制精度。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种多相电机控制方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种多相电机控制方法的又一方法流程图；

图3为本发明实施例公开的一种多相电机控制器的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的另一种多相电机控制器的结构示意图；

图5为本发明实施例公开的一种多相电机电动转向泵系统机构示意图。

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。

请参阅图1，本实施例公开了一种多相电机控制方法，所述方法应用于多相电机控制器，具体包括以下步骤：

步骤S101：获取车辆的当前运行参数，并计算多相电机需要输出的当前目标功率；

具体的，车辆的当前运行参数包括：方向盘转速、车速、转向泵回路油压等。

步骤S102：确定输出所述当前目标功率所需的三相电机的数量，并控制相应数量的三相电机输出所述当前目标功率；所述多相电机包括2个或2个以上的三相电机；

需要说明的是，本实施例中采用多相绕组，绕组成套数量大于3，常用的多相电机为六相电机和九相电机，相当于2个或2个以上的三相电机，每个三相电机独立工作。

本实施例采用自适应功率控制，根据当前车辆的运行参数确定多相电机需要输出的当前目标功率，若当前需要输出功率的需求较小，如整车高速行驶时，可以只使1个三相电机工作，从而达到最优的能效控制。

步骤S103：根据所述当前运行参数计算所述多相电机的当前目标转速；

具体的，方向盘转速越大，对多相电机转速的需求越大，车速越大，相应的需要多相电机转速减小，当前方向盘转速和车速唯一确定多相电机的当前目标转速，保证建立一定的转向泵回路油压，从而保持在不同方向盘转速和车速情况下，转向助力扭矩在合理舒适的范围内。

步骤S104：监测所述三相电机的转速，得到所述三相电机的当前转速；

可以理解的是，在实际车辆的运行过程中，根据车辆的当前运行参数对应一个多相电机的当前目标转速，三相电机还存在一个实际的当前转速，当前目标转速与实际的当前转速可能相同也可能不同。

步骤S105：判断所述当前转速与所述当前目标转速是否存在偏差；若是，对所述三相电机的转速进行校正，直到所述当前转速与所述当前目标转速相同。

需要说明的是，当当前转速与当前目标转速存在偏差时，说明多相电机的实际转速不能满足转速需求，需要通过比例积分等调节电机控制器的参数，对多相电机转速进行校正，形成闭环控制，提高电机转速输出的精度。

可以理解的是，当当前转速与当前目标转速不存在偏差时，说明多相电机的实际转速能满足转速需求，此时不需要对多相电机的转速进行校正。

具体的，步骤S101：获取车辆的当前运行参数，并计算多相电机需要输出的当前目标功率，具体执行过程如下：

获取车辆的当前运行参数中的方向盘转速和转向泵回路油压；

根据所述方向盘转速，计算转向泵流量；

根据所述转向泵流量和所述转向泵回路油压，计算所述多相电机需要输出的当前目标功率。

具体的，方向盘转速和转向泵流量成正比，S/Q＝k，其中，S为方向盘转速，Q为转向泵流量，k为比例系数。

当前目标功率P＝Qp/60，其中，p为转向泵回路油压，单位为MPa。

具体的，步骤S103：根据所述当前运行参数计算所述多相电机的当前目标转速，具体执行过程如下：

获取车辆的当前运行参数中的方向盘转速和车速；

调用预设的方向盘转速-车速-电机转速MAP；

根据所述MAP确定所述当前运行参数对应的多相电机的当前目标转速。

需要说明的是，所述预设的方向盘转速-车速-电机转速MAP是预先设定的，设定所述MAP的原则是：方向盘转速越大，电机转速需求越大；车速越大，电机转速需求越小。通过查询所述MAP获取当前运行参数对应的多相电机的当前目标转速。

请参阅图2，所述方法还包括：

步骤S106：获取多相电机的温度和多相电机控制器的温度；当所述多相电机的温度大于第一预设值和/或所述多相电机控制器的温度大于第二预设值时，降低所述多相电机的输出功率，直到所述多相电机的温度不大于所述第一预设值且所述多相电机控制器的温度不大于所述第二预设值。

需要说明的是，步骤S106为过热保护控制，根据多相电机的温度和电机控制器的温度，判断多相电机和电机控制器是否过热，只要多相电机温度或多相电机控制器的温度超过各自的预设值时，就降低多相电机的输出功率，直到多相电机温度和多相电机控制器的温度都恢复正常。过热保护控制可保证系统在额定工况下运行，保证了系统的安全运行。

步骤S107：获取直流母线电流值；当所述直流母线电流值大于第三预设值时，降低所述多相电机的输出功率，直到所述直流母线电流值不大于所述第三预设值。

需要说明的是，步骤S107为过流保护控制，根据直流母线电流值判断多相电机是否过载，当直流母线电流值大于第三预设值时，即认为多相电机过载，降低所述多相电机的输出功率，直到直流母线电流值不大于所述第三预设值。过流保护控制保证了系统在额定电流下运行，保障了系统的安全运行。

基于上述实施例公开的多相电机控制方法，请参阅图3，本实施例对应公开了一种多相电机控制器，具体包括：

获取单元101，用于获取车辆的当前运行参数，并计算多相电机需要输出的当前目标功率；

确定单元102，用于确定输出所述当前目标功率所需的三相电机的数量，并控制相应数量的三相电机输出所述当前目标功率；所述多相电机包括2个或2个以上的三相电机；

计算单元103，用于根据所述当前运行参数计算所述多相电机的当前目标转速；

监测单元104，用于监测所述三相电机的转速，得到所述三相电机的当前转速；

判断单元105，用于判断所述当前转速与所述当前目标转速是否存在偏差；若是，对所述三相电机的转速进行校正，直到所述当前转速与所述当前目标转速相同。

请参阅图4，所述获取单元101包括：

第一获取子单元108，用于获取车辆的当前运行参数中的方向盘转速和转向泵回路油压；

第一计算子单元109，用于根据所述方向盘转速，计算转向泵流量；

第二计算子单元110，用于根据所述转向泵流量和所述转向泵回路油压，计算所述多相电机需要输出的当前目标功率。

所述计算单元103包括：

第二获取子单元111，用于获取车辆的当前运行参数中的方向盘转速和车速；

调用子单元112，用于调用预设的方向盘转速-车速-电机转速MAP；

确定子单元113，用于根据所述MAP确定所述当前运行参数对应的多相电机的当前目标转速。

所述多相电机控制器还包括：

过热保护控制单元106，用于获取多相电机的温度和电机控制器的温度；当所述多相电机的温度大于第一预设值和/或所述电机控制器的温度大于第二预设值时，降低所述多相电机的输出功率，直到所述多相电机的温度不大于所述第一预设值且所述电机控制器的温度不大于所述第二预设值。

过流保护控制单元107，用于获取直流母线电流值；当所述直流母线电流值大于第三预设值时，降低所述多相电机的输出功率，直到所述直流母线电流值不大于所述第三预设值。

基于上述实施例公开的多相电机控制器，请参阅图5，本实施例公开了一种多相电机电动转向泵系统，所述系统包括：动力电池201、多相电机控制器202、多相电机203和转向油泵204；

所述动力电池201输出端连接所述多相电机控制器202的直流母线端，为所述多相电机控制器202供电；

所述多相电机203通过输出轴连接所述转向油泵204，带动所述转向油泵204转动形成转向泵回路油压，为多相电机电动转向泵提供助力。

本实施例提供的多相电机电动转向泵系统，采用多相电机，相当于2个或2个以上三相电机独立工作，当其中1个电机故障时，另外的电机可正常运行，起到了良好的冗余保护功能，保证了多相电机电动转向泵系统的正常工作。多相电机转向泵系统还包括多相电机控制器，根据车辆的当前运行参数，计算多相电机的当前目标转速和当前目标功率，采用自适应输出功率控制，确定当前所需的三相电机数量，达到最优的能效控制，同时，监测三相电机的转速，当三相电机的当前转速与当前目标转速存在偏差时，对三相电机的转速进行校正，直到当前转速与当前目标转速相同，形成闭环控制，提高了多相电机的控制精度。

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的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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 (11)

1.一种多相电机控制方法，其特征在于，所述方法应用于多相电机控制器，所述方法包括：

获取车辆的当前运行参数，并根据所述当前运行参数计算多相电机需要输出的当前目标功率；

确定输出所述当前目标功率所需的三相电机的数量，并控制相应数量的三相电机输出所述当前目标功率；所述多相电机包括2个或2个以上的三相电机；

根据所述当前运行参数计算所述多相电机的当前目标转速；

监测所述三相电机的转速，得到所述三相电机的当前转速；

判断所述当前转速与所述当前目标转速是否存在偏差；若是，对所述三相电机的转速进行校正，直到所述当前转速与所述当前目标转速相同。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取车辆的当前运行参数，并根据所述当前运行参数计算多相电机需要输出的当前目标功率，包括：

获取车辆的当前运行参数中的方向盘转速和转向泵回路油压；

根据所述方向盘转速，计算转向泵流量；

根据所述转向泵流量和所述转向泵回路油压，计算所述多相电机需要输出的当前目标功率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前运行参数计算所述多相电机的当前目标转速，包括：

获取车辆的当前运行参数中的方向盘转速和车速；

调用预设的方向盘转速-车速-电机转速MAP；

根据所述MAP确定所述当前运行参数对应的多相电机的当前目标转速。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取多相电机的温度和电机控制器的温度；

当所述多相电机的温度大于第一预设值和/或所述电机控制器的温度大于第二预设值时，降低所述多相电机的输出功率，直到所述多相电机的温度不大于所述第一预设值且所述电机控制器的温度不大于所述第二预设值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取直流母线电流值；

当所述直流母线电流值大于第三预设值时，降低所述多相电机的输出功率，直到所述直流母线电流值不大于所述第三预设值。

6.一种多相电机控制器，其特征在于，所述多相电机控制器包括：

获取单元，用于获取车辆的当前运行参数，并根据所述当前运行参数计算多相电机需要输出的当前目标功率；

确定单元，用于确定输出所述当前目标功率所需的三相电机的数量，并控制相应数量的三相电机输出所述当前目标功率；所述多相电机包括2个或2个以上的三相电机；

计算单元，用于根据所述当前运行参数计算所述多相电机的当前目标转速；

监测单元，用于监测所述三相电机的转速，得到所述三相电机的当前转速；

判断单元，用于判断所述当前转速与所述当前目标转速是否存在偏差；若是，对所述三相电机的转速进行校正，直到所述当前转速与所述当前目标转速相同。

7.根据权利要求6所述的多相电机控制器，其特征在于，所述获取单元包括：

第一获取子单元，用于获取车辆的当前运行参数中的方向盘转速和转向泵回路油压；

第一计算子单元，用于根据所述方向盘转速，计算转向泵流量；

第二计算子单元，用于根据所述转向泵流量和所述转向泵回路油压，计算所述多相电机需要输出的当前目标功率。

8.根据权利要求6所述的多相电机控制器，其特征在于，所述计算单元包括：

第二获取子单元，用于获取车辆的当前运行参数中的方向盘转速和车速；

调用子单元，用于调用预设的方向盘转速-车速-电机转速MAP；

确定子单元，用于根据所述MAP确定所述当前运行参数对应的多相电机的当前目标转速。

9.根据权利要求6所述的多相电机控制器，其特征在于，所述多相电机控制器还包括：

过热保护控制单元，用于获取多相电机的温度和电机控制器的温度；当所述多相电机的温度大于第一预设值和/或所述电机控制器的温度大于第二预设值时，降低所述多相电机的输出功率，直到所述多相电机的温度不大于所述第一预设值且所述电机控制器的温度不大于所述第二预设值。

10.根据权利要求6所述的多相电机控制器，其特征在于，所述多相电机控制器还包括：

过流保护控制单元，用于获取直流母线电流值；当所述直流母线电流值大于第三预设值时，降低所述多相电机的输出功率，直到所述直流母线电流值不大于所述第三预设值。

11.一种多相电机电动转向泵系统，其特征在于，所述系统包括：动力电池、权利要求6～10任一项所述的多相电机控制器、多相电机和转向油泵；

所述动力电池输出端连接所述多相电机控制器的直流母线端，为所述多相电机控制器供电；

所述多相电机通过输出轴连接所述转向油泵，带动所述转向油泵转动形成转向泵回路油压，为多相电机电动转向泵提供助力。