CN107479367A - 电机的控制方法、系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机的控制方法、系统及车辆。该方法包括：检测电机的扭矩；检测电机转子的转速；根据电机的扭矩和电机转子的转速查询预设的电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线以得到电机转子的温度；根据电机转子的温度对电机的扭矩进行调整，其中，电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线包括电机的扭矩、电机转子的转速和电机转子的温度之间的对应关系。本发明的方法可以准确地预测出电机的性能指标，从而可以更好地发挥出电机的效率，有效提升车辆的动力性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种电机的控制方法、系统及车辆。
背景技术
永磁同步电机较异步电机具有功率密度大、效率高、体积小等优点，在电动汽车领域应用上越来越广泛。为了更好的发挥永磁同步电机的性能，需要根据永磁同步电机相关参数(例如电机定子、转子的温度)对其自身的扭矩进行调整。
相关技术中，通常是根据电机定子的温度对其自身的扭矩进行调整，而忽略了电机转子的温度对扭矩的影响。这是由于永磁同步电机的定子温度可以通过埋置温度传感器检测得到，进而对电机的扭矩进行调整，然而永磁同步电机的转子主要由磁钢及永磁体构成，由于其转子本身的结构特点，无法在其内部埋置温度传感器而实时监控转子温度，因此，相关技术中，通常忽略了电机转子的温度对扭矩的影响，对电机控制扭矩的计算产生较大偏差，影响电机系统效率。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种电机的控制方法。该方法可以准确地预测出电机的性能指标，从而可以更好地发挥出电机的效率，有效提升车辆的动力性。
本发明的第二个目的在于提出一种电机的控制系统。
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的控制方法，包括以下步骤：检测电机的扭矩；检测电机转子的转速；根据所述电机的扭矩和所述电机转子的转速查询预设的电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线以得到所述电机转子的温度；根据所述电机转子的温度对所述电机的扭矩进行调整，其中，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线包括电机的扭矩、电机转子的转速和电机转子的温度之间的对应关系。
根据本发明实施例的电机的控制方法，可以准确地预测出电机的性能指标，从而可以更好地发挥出电机的效率，有效提升车辆的动力性。
在一些示例中，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线预先标定得到，标定过程具体包括：获取电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的仿真数据，其中，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线包括电机定子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线以及电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线；通过台架实验测量出电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的测试数据；根据所述测试数据对所述仿真数据进行修正，以得到电机热模型，其中，所述电机热模型包括电机在不同温度下与电机扭矩的关系。
在一些示例中，还包括：将所述电机热模型应用在车辆上，以根据环境温度进一步修正所述仿真数据，并根据修正后的仿真数据对所述电机进行标定。
在一些示例中，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的仿真数据通过软件仿真分析得到。
在一些示例中，所述通过台架实验测量出电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的测试数据，包括：通过台架实验向电机定子和电机转子中预埋多个温度传感器，以测量电机定子温度以及电机转子温度；根据所述电机定子温度以及电机转子温度得到电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的测试数据。
在一些示例中，当根据电机转子温度得到电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线时，进一步包括：拖动所述电机运行，以得到电机转子在不同温度下对应的反电动势；根据电机转子在不同温度下对应的反电动势计算出相应的磁通量；根据所述磁通量得到电机转子温度得到电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线。
在一些示例中，还包括：根据标定数据预测出预定时间后电机的实际输出扭矩。
本发明的第二方面的实施例公开了一种电机的控制系统，包括：检测模块，用于检测电机的扭矩以及检测电机转子的转速；控制模块，用于根据所述电机的扭矩和所述电机转子的转速查询预设的电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线以得到所述电机转子的温度，并根据所述电机转子的温度对所述电机的扭矩进行调整，其中，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线包括电机的扭矩、电机转子的转速和电机转子的温度之间的对应关系。
根据本发明实施例的电机的控制系统，可以准确地预测出电机的性能指标，从而可以更好地发挥出电机的效率，有效提升车辆的动力性。
在一些示例中，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线预先通过标定模块标定得到，所述标定模块用于：获取电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的仿真数据，其中，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线包括电机定子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线以及电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线；通过台架实验测量出电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的测试数据；根据所述测试数据对所述仿真数据进行修正，以得到电机热模型，其中，所述电机热模型包括电机在不同温度下与电机扭矩的关系；将所述电机热模型应用在车辆上，以根据环境温度进一步修正所述仿真数据，并根据修正后的仿真数据对所述电机进行标定。
在一些示例中，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的仿真数据通过软件仿真分析得到。
在一些示例中，所述标定模块用于：通过台架实验向电机定子和电机转子中预埋多个温度传感器，以测量电机定子温度以及电机转子温度；根据所述电机定子温度以及电机转子温度得到电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的测试数据。
在一些示例中，当根据电机转子温度得到电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线时，所述标定模块用于：拖动所述电机运行，以得到电机转子在不同温度下对应的反电动势；根据电机转子在不同温度下对应的反电动势计算出相应的磁通量；根据所述磁通量得到电机转子温度得到电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线。
本发明的第三方面的实施例公开了一种车辆，包括：根据上述的第二方面的实施例所述的电机的控制系统。该车辆可以准确地预测出电机的性能指标，从而可以更好地发挥出电机的效率，有效提升车辆的动力性。
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
本发明的上述的或附加的方面和优点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是根据本发明一个实施例的电机的控制方法的流程图；
图2是根据本发明另一个实施例的电机的控制方法的流程图；以及
图3是根据本发明另一个实施例的电机的控制系统的结构框图。
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。
以下结合附图描述根据本发明实施例的电机的控制方法、系统及车辆。
图1是根据本发明一个实施例的电机的标定控制的流程图。如图1所示，并结合图2，根据本发明一个实施例的电机的控制方法，包括如下步骤：
S101：检测电机的扭矩。
S102：检测电机转子的转速。
S103：根据电机的扭矩和电机转子的转速查询预设的电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线以得到电机转子的温度。
S104：根据电机转子的温度对电机的扭矩进行调整。
例如：电机转子的温度较高时，需要对电机的扭矩进行适当的降低限制，即：限制电机的扭矩，控制电机适当的限扭矩输出。
其中，电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线包括电机的扭矩、电机转子的转速和电机转子的温度之间的对应关系。
具体而言，电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线预先标定得到，标定过程具体包括：
获取电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的仿真数据，其中，电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线包括电机定子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线以及电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线。
在本发明的一个实施例中，仿真数据可以通过仿真软件得到，即：通过软件仿真分析得到电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的仿真数据，仿真数据包括了电机定子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线和电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线。
通过台架实验测量出电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的测试数据。
具体地，包括：通过台架实验向电机定子和电机转子中预埋多个温度传感器，以测量电机定子温度以及电机转子温度；根据电机定子温度以及电机转子温度得到电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的测试数据。
进一步而言，当根据电机转子温度得到电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线时，包括：拖动所述电机运行，以得到电机转子在不同温度下对应的反电动势；根据电机转子在不同温度下对应的反电动势计算出相应的磁通量；根据所述磁通量得到电机转子温度得到电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线。
例如：制作一台带有多个无线温度传感器的样机，在其电机定子表面布置多个无线传感器，转子上布置多个无线温度传感器，进而，可采集不同环境温度下、不同扭矩下，定子和转子的温度。
以电机定子上布置12个无线传感器，转子上布置8个无线温度传感器为例，则通过电机冷却系统可以设置电机定子、转子在不同冷却温度下运行，得到定子在不同温度下与扭矩的相关曲线。通过如测试功率的设备拖动被测的电机，可得到转子在不同温度下对应的反电动势的数值，计算出电机磁通量，即可得到转子温度对应不同磁通量的表格，从而绘制出转子在不同温度下与扭矩的相关曲线。
根据测试数据对仿真数据进行修正，以得到电机热模型，其中，电机热模型包括电机在不同温度下与电机扭矩的关系。
即：根据定子在不同温度下与扭矩的相关曲线的测试数据优化定子在不同温度下与扭矩的相关曲线的仿真数据，并根据转子在不同温度下与扭矩的相关曲线的测试数据优化转子在不同温度下与扭矩的相关曲线的仿真数据。
将电机热模型应用在车辆上，以根据环境温度进一步修正仿真数据，并根据修正后的仿真数据对电机进行标定。
具体而言，将电机热模型对应温度曲线与扭矩的关系，放置在电机控制器软件代码监控模块中使用，在整车上应用时，由于电机定子内部埋置温度传感器，结合电机热模型及实际的环境温度(如夏季、冬季整车实际情况)修订定子在不同温度下与扭矩的相关曲线的仿真数据，电机控制器通过实时采集电机的三相电流、扭矩、转速等参数，能够准确的判断出电机不同温度对扭矩的影响。
标定完成后，在后续的应用中，可以根据标定数据预测出预定时间后电机的实际输出扭矩。如图2所示，整车应用时通过通讯总线把当前的实际扭矩发送给整车控制器，由整车控制器根据电机系统的扭矩与温度、时间的关系预测电机系统在预定时间后(如10秒、20秒或者30秒)的爬坡、加速超车等相关性能，进而保证电机系统运行在较高的映射曲线范围内运行，从电机系统效率优化方面提高整车的续航里程。
本发明实施例的电机的控制方法，可以通过软件仿真分析出电机定子在不同温度下与扭矩的关系曲线，台架标定时通过埋置无线传感器测量出电机定子在不同温度下与扭矩的关系曲线，进而修订仿真相关数据，通过软件仿真分析出电机转子在不同温度下与扭矩的关系曲线，台架标定时通过埋置无线传感器测量出电机转子在不同温度下与电机磁通量的关系，进而修订仿真相关数据，根据整车夏季及冬季等的实际环境温度对仿真相关数据进一步修正。进而，可以通过仿真及实验验证电机在不同温度下的温度与扭矩的相关曲线，从而绘制出电机在不同温度下、不同电压下的电机外特性及效率一系列曲线，在电机控制器的软件模型上实时监控电机的运行状态，整车控制器根据相关的曲线进行系数修订，预知电机系统的性能指标，更好地提高整车的动力性。
根据本发明实施例的电机的控制方法，可以准确地预测出电机的性能指标，从而可以更好地发挥出电机的效率，有效提升车辆的动力性。
图3是根据本发明一个实施例的电机的控制系统的结构框图。如图3所示，根据本发明一个实施例的电机的控制系统300，包括：检测模块310和控制模块320。
其中，检测模块310用于检测电机的扭矩以及检测电机转子的转速；控制模块320用于根据所述电机的扭矩和所述电机转子的转速查询预设的电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线以得到所述电机转子的温度，并根据所述电机转子的温度对所述电机的扭矩进行调整，其中，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线包括电机的扭矩、电机转子的转速和电机转子的温度之间的对应关系。
具体地，电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线预先通过标定模块(途中没有示出)标定得到，标定模块用于获取电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的仿真数据，其中，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线包括电机定子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线以及电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线；通过台架实验测量出电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的测试数据；根据所述测试数据对所述仿真数据进行修正，以得到电机热模型，其中，所述电机热模型包括电机在不同温度下与电机扭矩的关系；将所述电机热模型应用在车辆上，以根据环境温度进一步修正所述仿真数据，并根据修正后的仿真数据对所述电机进行标定。
在本发明的一个实施例中，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的仿真数据通过软件仿真分析得到。
在本发明的一个实施例中，标定模块用于：通过台架实验向电机定子和电机转子中预埋多个温度传感器，以测量电机定子温度以及电机转子温度；根据所述电机定子温度以及电机转子温度得到电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的测试数据。
进一步地，当根据电机转子温度得到电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线时，标定模块用于：拖动所述电机运行，以得到电机转子在不同温度下对应的反电动势；根据电机转子在不同温度下对应的反电动势计算出相应的磁通量；根据所述磁通量得到电机转子温度得到电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线。
在本发明的一个实施例中，还包括：预测模块(图3中没有示出)，预测模块用于根据标定数据预测出预定时间后电机的实际输出扭矩。
根据本发明实施例的电机的控制系统，可以准确地预测出电机的性能指标，从而可以更好地发挥出电机的效率，有效提升车辆的动力性。
需要说明的，本发明实施例的电机的控制系统的具体实现方式与本发明实施例的电机的控制方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。
进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，包括：根据上述任意一个实施例中的电机的控制系统。该车辆例如为纯电动汽车。该车辆可以准确地预测出电机的性能指标，从而可以更好地发挥出电机的效率，有效提升车辆的动力性。
另外，根据本发明实施例的车辆的其他构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。
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是必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种电机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测电机的扭矩；
检测电机转子的转速；
根据所述电机的扭矩和所述电机转子的转速查询预设的电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线以得到所述电机转子的温度；
根据所述电机转子的温度对所述电机的扭矩进行调整，
其中，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线包括电机的扭矩、电机转子的转速和电机转子的温度之间的对应关系。
2.根据权利要求1所述的电机的控制方法，其特征在于，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线预先标定得到，标定过程具体包括：
获取电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的仿真数据，其中，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线包括电机定子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线以及电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线；
通过台架实验测量出电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的测试数据；
根据所述测试数据对所述仿真数据进行修正，以得到电机热模型，其中，所述电机热模型包括电机在不同温度下与电机扭矩的关系。
3.根据权利要求2所述的电机的控制方法，其特征在于，还包括：
将所述电机热模型应用在车辆上，以根据环境温度进一步修正所述仿真数据，并根据修正后的仿真数据对所述电机进行标定。
4.根据权利要求2所述的电机的控制方法，其特征在于，所述通过台架实验测量出电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的测试数据，包括：
通过台架实验向电机定子和电机转子中预埋多个温度传感器，以测量电机定子温度以及电机转子温度；
根据所述电机定子温度以及电机转子温度得到电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的测试数据。
5.根据权利要求4所述的电机的控制方法，其特征在于，当根据电机转子温度得到电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线时，进一步包括：
拖动所述电机运行，以得到电机转子在不同温度下对应的反电动势；
根据电机转子在不同温度下对应的反电动势计算出相应的磁通量；
根据所述磁通量得到电机转子温度得到电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线。
6.一种电机的控制系统，其特征在于，包括：
检测模块(310)，用于检测电机的扭矩以及检测电机转子的转速；
控制模块(320)，用于根据所述电机的扭矩和所述电机转子的转速查询预设的电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线以得到所述电机转子的温度，并根据所述电机转子的温度对所述电机的扭矩进行调整，其中，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线包括电机的扭矩、电机转子的转速和电机转子的温度之间的对应关系。
7.根据权利要求6所述的电机的控制系统，其特征在于，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线预先通过标定模块标定得到，所述标定模块用于：
获取电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的仿真数据，其中，所述电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线包括电机定子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线以及电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线；
通过台架实验测量出电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的测试数据；
根据所述测试数据对所述仿真数据进行修正，以得到电机热模型，其中，所述电机热模型包括电机在不同温度下与电机扭矩的关系；
将所述电机热模型应用在车辆上，以根据环境温度进一步修正所述仿真数据，并根据修正后的仿真数据对所述电机进行标定。
8.根据权利要求7所述的电机的控制系统，其特征在于，所述标定模块用于：
通过台架实验向电机定子和电机转子中预埋多个温度传感器，以测量电机定子温度以及电机转子温度；
根据所述电机定子温度以及电机转子温度得到电机在不同温度下与电机扭矩的关系曲线的测试数据。
9.根据权利要求8所述的电机的控制系统，其特征在于，当根据电机转子温度得到电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线时，所述标定模块用于：
拖动所述电机运行，以得到电机转子在不同温度下对应的反电动势；
根据电机转子在不同温度下对应的反电动势计算出相应的磁通量；
根据所述磁通量得到电机转子温度得到电机转子在不同温度下与电机扭矩的关系曲线。
10.一种车辆，其特征在于，包括：根据权利要求6-9任一项所述的电机的控制系统。
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Denomination of invention: Motor control method, system and vehicle Effective date of registration: 20211213 Granted publication date: 20210514 Pledgee: BEIJING AUTOMOTIVE GROUP Co.,Ltd. Pledgor: Borgward Automotive (China) Co., Ltd. Registration number: Y2021990001167 |
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Date of cancellation: 20231201 Granted publication date: 20210514 Pledgee: BEIJING AUTOMOTIVE GROUP Co.,Ltd. Pledgor: Beijing baowo Automobile Co.,Ltd.|Borgward Automotive (China) Co., Ltd. Registration number: Y2021990001167 |
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