CN106712650B - 电机扭矩的控制方法、控制系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机扭矩的控制方法、控制系统及车辆，控制方法包括：预设不同母线电压下电机转速和电机输出扭矩之间的对应关系，进而建立最大输出扭矩模型；获取外部输入的命令扭矩；根据当前母线电压、当前电机转速和最大输出扭矩模型得到最大第一扭矩；获取电机温度和逆变器温度；根据最大第一扭矩、电机温度和逆变器温度计算限制扭矩；取命令扭矩和限制扭矩中的较小值为第一输出扭矩。本发明具有如下优点：通过对电机温度、逆变器温度、母线电压、整车控制器命令扭矩的解析，即能保证电机控制器在母线电压、电机及逆变器温度在安全范围内工作，又能计算出电机控制器在当前工况下能够安全输出的最大目标扭矩，提高电机控制器的工作效率。

Description

电机扭矩的控制方法、控制系统及车辆

技术领域

本发明涉及电机控制领域，具体涉及一种电机扭矩的控制方法、控制系统及车辆。

背景技术

以往的电机扭矩解析策略通常采用电机控制器在接收整车控制器的命令扭矩后，通过温度对扭矩的限值算法，再输出扭矩。其工作原理如图1所示，电机控制器103接收到整车控制器101的命令扭矩Tq_cmd后，根据温度传感器组102中的温度传感器采集电机温度Temp_motor、逆变器温度Temp_inv对扭矩命令Tq_cmd进行解析，当电机温度Temp_motor或者逆变器温度Temp_inv超过设定最大温度阈值时，温度对扭矩限制算法模块会对命令扭矩进行调整，然后输出扭矩Tq_out。

以往的命令扭矩解析策略，仅仅通过温度对扭矩进行限制运算，并未考虑母线电压对控制器扭矩输出的影响。因此，在母线电压不稳定的情况下，会对电机的扭矩输出特性造成很大的影响，不能保证输出合理的最大输出扭矩，从而减小了电机控制器控制目标扭矩的精度，降低了电机工作效率。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种电机扭矩的控制方法。

本发明的第二个目的在于提出一种电机扭矩的控制系统。

本发明的第三个目的在于提出一种车辆。

为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例公开了一种电机扭矩的控制方法，包括以下步骤：预设不同母线电压等级下电机转速和电机输出扭矩之间的对应关系，并根据所述对应关系建立最大输出扭矩模型；获取外部输入的命令扭矩；获取当前母线电压和当前电机转速；根据所述当前母线电压、所述当前电机转速和所述最大输出扭矩模型得到最大第一扭矩；获取电机温度和逆变器温度；根据所述最大第一扭矩、所述电机温度和所述逆变器温度计算限制扭矩；以及取所述命令扭矩和所述限制扭矩中的较小值作为第一输出扭矩。

根据本发明实施例的电机扭矩的控制方法，通过对电机温度、逆变器温度、母线电压、整车控制器命令扭矩的解析，即能保证电机控制器在母线电压、电机及逆变器温度在安全范围内进行工作，又能计算出电机控制器在当前工况下能够安全输出的最大目标扭矩，提高电机控制器的工作效率。

另外，根据本发明上述实施例的电机扭矩的控制方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，还包括以下步骤：预设在不同母线电压的电压等级下电机转速和输出功率之间的最大输出功率模型；在所述获取当前母线电压和当前电机转速之后还包括以下步骤：根据所述当前母线电压、所述当前电机转速和所述最大输出功率模型得到最大功率；根据所述最大功率和所述当前的电机转速计算最大第二扭矩；在所述取所述命令扭矩和所述限制扭矩中的较小值作为第一输出扭矩之后还包括以下步骤：取所述最大第二扭矩和所述第一输出扭矩中的较小值最为第二输出扭矩。

进一步地，所述最大第一扭矩、所述电机温度和所述逆变器温度根据以下公式计算所述限制扭矩：Tq_out＝K_temp*Tq_DC_out，其中，Tq_out为所述限制扭矩，Tq_DC_out为最大第一扭矩，K_temp为对应电机温度Temp_motor、逆变器温度Temp_inv不同等级下的系数，取值范围为(0，1)。

进一步地，所述最大功率和所述当前的电机转速根据以下公式计算所述最大第二扭矩：Tq_Max_out＝C*PWR_DC_out*K_dc/Motor_speed，其中，Tq_Max_out为最大第二扭矩，C为常数，PWR_DC_out为最大功率，Motor_speed为所述当前电机转速，K_dc是对应母线电压的计算系数，取值范围为(0，1)。

进一步地，所述母线电压通过电压传感器采集，所述电机转速通过速度传感器采集，所述电机温度和所述逆变器温度根据相应设置的温度传感器分别采集。

为了实现上述目的，本发明的第二方面的实施例公开了一种电机扭矩的控制系统，包括：命令扭矩输入模块，用于接收外部输入命令扭矩；母线电压获取装置，设置在母线上，用于采集所述母线的母线电压信号；电机转速获取装置，用于获取电机转速信号；最大第一扭矩计算模块，与所述母线电压获取装置和电机转速获取装置相连，用于根据所述母线电压信号、电机转速信号计算最大第一扭矩；电机温度获取装置，用于获取电机温度；逆变器温度获取装置，用于获取逆变器温度；限制扭矩计算模块，与所述最大输出扭矩计算模块、所述电机温度获取装置和所述逆变器温度获取装置相连，用于根据所述最大第一扭矩、所述电机温度和所述逆变器温度计算限制扭矩；以及比较模块，与所述命令扭矩输入模块和所述限制扭矩计算模块相连，用于在所述命令扭矩和所述限制扭矩中取较小值作为第一输出扭矩。

根据本发明实施例的电机扭矩的控制系统，通过对电机温度、逆变器温度、母线电压、整车控制器命令扭矩的解析，即能保证电机控制器在母线电压、电机及逆变器温度在安全范围内进行工作，又能计算出电机控制器在当前工况下能够安全输出的最大目标扭矩，提高电机控制器的工作效率。

另外，根据本发明上述实施例的电机扭矩的控制系统，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，还包括：最大第二扭矩计算模块，与所述母线电压获取装置、所述电机转速获取装置连接，用于根据当前的母线电压、电机转速计算最大功率；并根据最大功率和所述当前的电机转速计算最大第二扭矩；所述比较模块还与所述最大第二扭矩计算模块相连，用于在第一输出扭矩和所述最大第二扭矩中取较小值作为第二输出扭矩。

进一步地，所述母线电压获取装置为电压传感器，所述电机转速获取装置为速度传感器，所述电机温度获取装置为第一温度传感器，所述逆变器温度获取装置为第二温度传感器。

进一步地，还包括：反馈模块，用于将所述第二输出扭矩进行反馈。

为了实现上述目的，本发明的第三方面的实施例公开了一种车辆，包括上述实施例的电机扭矩的控制系统。

根据本发明实施例的车辆，通过对电机温度、逆变器温度、母线电压、整车控制器命令扭矩的解析，即能保证电机控制器在母线电压、电机及逆变器温度在安全范围内进行工作，又能计算出电机控制器在当前工况下能够安全输出的最大目标扭矩，提高电机控制器的工作效率。

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

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：

图1是现有技术的电机扭矩控制原理图；

图2是本发明一个实施例的电机扭矩的控制方法的流程图；

图3是本发明一个实施例的电机扭矩的控制系统的结构示意图；

图4是本发明一个实施例的不同电压等级下速度与扭矩关系的示意图；

图5是本发明一个实施例的不同电压等级下速度与功率关系的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

以下结合附图描述根据本发明实施例的电机扭矩的控制方法。

请参考图2和图3，一种电机扭矩的控制方法，包括以下步骤：

预设不同母线电压等级下电机转速和电机输出扭矩之间的对应关系，并根据对应关系建立最大输出扭矩模型。

具体地，如图4所示，建立输入不同电压等级下扭矩与电机转速Motor_speed关系表。

获取外部输入的命令扭矩Tq_cmd。

获取当前母线电压DC_voltage和当前电机转速Motor_speed。在本发明的一个实施例中，母线电压DC_voltage通过电压传感器采集，电机转速Motor_speed通过速度传感器采集。

根据当前的母线电压DC_voltage、当前的电机转速Motor_speed和最大输出扭矩模型得到最大第一扭矩Tq_DC_out。

具体地，首先选择DC_voltage电压值对应的电压等级，然后通过查表的方法，计算出当前母线电压DC_voltage及电机转速Motor_speed工况下，电机控制器能输出的最大第一扭矩Tq_DC_out。

获取电机温度Temp_motor和逆变器温度Temp_inv。在本发明的一个实施中，电机温度Temp_motor和逆变器温度Temp_inv根据相应设置的温度传感器分别采集。

根据最大第一扭矩Tq_DC_out、电机温度Temp_motor和逆变器温度Temp_inv计算限制扭矩Tq_out。

在本发明的一个实施例中，最大第一扭矩Tq_DC_out、电机温度Temp_motor和逆变器温度Temp_inv根据以下公式计算限制扭矩Tq_out：

Tq_out＝K_temp*Tq_DC_out

其中，K_temp为对应电机温度Temp_motor、逆变器温度Temp_inv不同等级下的系数，取值范围为(0，1)。

取命令扭矩Tq_cmd和限制扭矩Tq_out中的较小值作为第一输出扭矩。

通过本实施例上述步骤，可以实现电机控制器在不同母线电压等级、逆变器及电机温度等级条件下，解析出最大的目标扭矩输出，保证了电机控制器转矩控制精度的同时，提高了电机的工作效率。

为了跟进一步提升电机控制器转矩的控制精度，本实施例的电机扭矩的控制方法还可以包括以下步骤：

预设在不同母线电压DC_voltage的电压等级下电机转速Motor_speed和输出功率之间的最大输出功率模型。

具体地，如图5所示，输入不同的母线电压DC_voltage和电机转速Motor_speed建立不同电压等级下速度与扭矩关系表，上述速度与扭矩关系表根据台架测试得出。

根据当前母线电压DC_voltage、当前电机转速Motor_speed和最大输出功率模型得到最大功率PWR_DC_out。

具体的，通过选择DC_voltage电压值对应的电压等级，然后通过查表的方法，计算出当前母线电压DC_voltage及电机转速Motor_speed工况下，电机控制器能输出的最大功率PWR_DC_out。

根据最大功率PWR_DC_out和当前的电机转速Motor_speed计算最大第二扭矩Tq_Max_out。

在本发明的一个实施例中，最大功率PWR_DC_out和当前的电机转速Motor_speed根据以下公式计算最大第二扭矩Tq_Max_out：

Tq_Max_out＝C*PWR_DC_out*K_dc/Motor_speed

其中，C为常数，在本发明的一个示例中，C取9550，K_dc是对应母线电压的计算系数，取值范围为(0，1)。

取最大第二扭矩Tq_Max_out和第一输出扭矩中的较小值最为第二输出扭矩，即为最终的电机控制器在当前工况下能够安全输出的最大目标扭矩Tq_ref。

以下结合附图描述根据本发明实施例的电机扭矩的控制系统。

请再次参考图3，电机扭矩的控制系统包括：命令扭矩输入模块201和电机控制器202。电机控制器202包括母线电压获取装置2021、电机转速获取装置2022、最大第一扭矩计算模块2023、温度采集模块2024、限制扭矩计算模块2025和比较模块2026。温度采集模块2024包括电机温度获取装置和逆变器温度获取装置。

具体地，命令扭矩输入模块201，用于接收外部输入命令扭矩Tq_cmd。在本发明的一个实施例中，命令扭矩输入模块201为整车控制器。

母线电压获取装置2021，设置在母线上，用于采集母线的母线电压信号。在本发明的一个实施例中，母线电压获取装置2021为电压传感器。

电机转速获取装置2022，用于获取电机转速信号。在本发明的一个实施例中，电机转速获取装置2022为转速传感器。

最大第一扭矩计算模块2023，与母线电压获取装置和电机转速获取装置相连，用于根据母线电压信号、电机转速信号计算最大第一扭矩Tq_DC_out。计算的方式与上述实施例相同，不再赘述。

电机温度获取装置，用于获取电机温度Temp_motor。在本发明的一个实施例中，采用第一温度传感器获取电机温度Temp_motor。

逆变器温度获取装置，用于获取逆变器温度Temp_inv。在本发明的一个实施例中，采用第二温度传感器获取逆变器温度Temp_inv。

限制扭矩计算模块2025，与最大第一扭矩计算模块2023、电机温度获取装置和逆变器温度获取装置相连，用于根据最大第一扭矩Tq_DC_out、电机温度Temp_motor和逆变器温度Temp_inv计算限制扭矩Tq_out。计算方法与上述实施例相同，不再赘述。

比较模块2026，与命令扭矩输入模块201和限制扭矩计算模块2025相连，用于在命令扭矩Tq_cmd和限制扭矩Tq_out中取较小值作为第一输出扭矩。

在本发明的一个实施例中，还包括：最大第二扭矩计算模块2027，与母线电压获取装置2021和电机转速获取装置2022连接，用于根据当前的母线电压DC_voltage、电机转速Motor_speed计算最大功率PWR_DC_out，并根据最大功率PWR_DC_out和当前的电机转速Motor_speed计算最大第二扭矩Tq_Max_out。计算方式与上述实施例相同，不在赘述。

在本发明的一个实施例中，比较模块2026还与最大第二扭矩计算模块2027相连，用于在第一输出扭矩和最大第二扭矩Tq_Max_out中取较小值作为第二输出扭矩Tq_ref，即电机控制器在当前工况下能够输出的最大目标扭矩值Tq_ref。

本发明的还提出了一种车辆，包括上述实施例的电机扭矩的控制系统。

另外，本发明实施例的电机扭矩的控制方法、控制系统和车辆的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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限定。

Claims (8)

1.一种电机扭矩的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

预设不同母线电压等级下电机转速和电机输出扭矩之间的对应关系，并根据所述对应关系建立最大输出扭矩模型；

预设在不同母线电压的电压等级下电机转速和输出功率之间的最大输出功率模型；

获取外部输入的命令扭矩；

获取当前母线电压和当前电机转速；

根据所述当前母线电压、所述当前电机转速和所述最大输出扭矩模型得到最大第一扭矩；

获取电机温度和逆变器温度；

根据所述最大第一扭矩、所述电机温度和所述逆变器温度计算限制扭矩；以及

取所述命令扭矩和所述限制扭矩中的较小值作为第一输出扭矩；

根据所述当前母线电压、所述当前电机转速和所述最大输出功率模型得到最大功率；

根据所述最大功率和所述当前的电机转速计算最大第二扭矩；

取所述最大第二扭矩和所述第一输出扭矩中的较小值作为第二输出扭矩。

2.根据权利要求1所述的电机扭矩的控制方法，其特征在于，所述最大第一扭矩、所述电机温度和所述逆变器温度根据以下公式计算所述限制扭矩：

Tq_out＝K_temp*Tq_DC_out

其中，Tq_out为所述限制扭矩，Tq_DC_out为最大第一扭矩，K_temp为对应电机温度Temp_motor、逆变器温度Temp_inv不同等级下的系数，取值范围为(0，1)。

3.根据权利要求1所述的电机扭矩的控制方法，其特征在于，所述最大功率和所述当前的电机转速根据以下公式计算所述最大第二扭矩：

Tq_Max_out＝C*PWR_DC_out*K_dc/Motor_speed

其中，Tq_Max_out为最大第二扭矩，C为常数，PWR_DC_out为最大功率，Motor_speed为所述当前电机转速，K_dc是对应母线电压的计算系数，取值范围为(0，1)。

4.根据权利要求1所述的电机扭矩的控制方法，其特征在于，所述母线电压通过电压传感器采集，所述电机转速通过速度传感器采集，所述电机温度和所述逆变器温度根据相应设置的温度传感器分别采集。

5.一种电机扭矩的控制系统，其特征在于，包括：

命令扭矩输入模块，用于接收外部输入命令扭矩；

母线电压获取装置，设置在母线上，用于采集所述母线的母线电压信号；

电机转速获取装置，用于获取电机转速信号；

最大第一扭矩计算模块，与所述母线电压获取装置和电机转速获取装置相连，用于根据所述母线电压信号、电机转速信号计算最大第一扭矩；

最大第二扭矩计算模块，与所述母线电压获取装置、所述电机转速获取装置连接，用于根据当前的母线电压、电机转速计算最大功率；并根据最大功率和所述当前的电机转速计算最大第二扭矩；

电机温度获取装置，用于获取电机温度；

逆变器温度获取装置，用于获取逆变器温度；

限制扭矩计算模块，与所述最大输出扭矩计算模块、所述电机温度获取装置和所述逆变器温度获取装置相连，用于根据所述最大第一扭矩、所述电机温度和所述逆变器温度计算限制扭矩；以及

比较模块，与所述命令扭矩输入模块和所述限制扭矩计算模块相连，用于接收所述命令扭矩，并在所述命令扭矩和所述限制扭矩中取较小值作为第一输出扭矩，在所述第一输出扭矩和所述最大第二扭矩中取较小值作为第二输出扭矩。

6.根据权利要求5所述的电机扭矩的控制系统，其特征在于，所述母线电压获取装置为电压传感器，所述电机转速获取装置为速度传感器，所述电机温度获取装置为第一温度传感器，所述逆变器温度获取装置为第二温度传感器。

7.根据权利要求5所述的电机扭矩的控制系统，其特征在于，还包括：

反馈模块，用于将所述第二输出扭矩进行反馈。

8.一种车辆，其特征在于，包括权利要求5-7任一所述的电机扭矩的控制系统。