CN107834918B - 一种轮毂电机的位置校准方法及设备 - Google Patents

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    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings

Abstract

本申请的目的是提供一种轮毂电机的位置校准方法及设备，本申请当驱动轮毂电机转动时，通过轮毂电机上安装的旋转变压器获取轮毂电机的转子位置信号，由于轮毂电机中安装了旋转变压器，提高了对轮毂电机的转子的位置分辨率；通过轮毂电机连接的电机相线获取轮毂电机的磁钢片产生的反电动势信号；基于转子位置信号和反电动势信号，对该转子进行位置校准，得到轮毂电机对应的位置校准结果；将位置校准结果保存至轮毂电机中，以使基于所述位置校准结果对轮毂电机进行位置补偿，能够基于该位置校准结果对所述轮毂电机中的磁钢片的安装不均匀导致的位置偏差进行补偿，进而实现对轮毂电机的转子的位置补偿，从而使轮毂电机得到更好的电机控制性能。

Description

一种轮毂电机的位置校准方法及设备
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种轮毂电机的位置校准方法及设备。
背景技术
由于世界环境与能源问题，电动汽车以及混合动力汽车经过几年的研发，各个国家已经相当重视。在对于动力系统中追求良好的动力性能以及爬坡性能，又能够尽量少的占用空间，轮毂电机因结构简单，体积小，安装方便，又具有很好的性能当仁不让的成为主流产品发展方向。但是现有的轮毂电机采用霍尔传感器对轮毂电机的转子进行位置检测，由于霍尔传感器的精度比较低，导致轮毂电机在负载比较大时启动困难，又由于轮毂电机的磁钢安装不均匀导致轮毂电机无法启动，甚至导致启动失效。
发明内容
本申请的一个目的是提供一种轮毂电机的位置校准方法及设备，以解决现有技术中轮毂电机的转子的位置偏差和轮毂电机启动困难的问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种轮毂电机的位置校准方法，其中，所述方法包括：
当驱动轮毂电机转动时，通过所述轮毂电机上安装的旋转变压器获取所述轮毂电机的转子位置信号，并通过所述轮毂电机连接的电机相线获取所述轮毂电机的磁钢片产生的反电动势信号；
基于所述转子位置信号和所述反电动势信号，对所述轮毂电机的转子进行位置校准，得到所述轮毂电机对应的位置校准结果；
将所述位置校准结果保存至所述轮毂电机的驱动器中。
进一步地，上述轮毂电机的位置校准方法中，所述基于所述转子位置信号和所述反电动势信号，对所述轮毂电机的转子进行位置校准，得到所述轮毂电机对应的位置校准结果，包括：
基于所述转子位置信号确定所述轮毂电机的转子的理论位置；
基于所述反电动势信号确定所述转子的实际位置；
基于所述理论位置和所述实际位置对所述转子进行位置校准，得到所述轮毂电机的位置校准结果，以使基于所述位置校准结果对所述轮毂电机进行位置补偿。
进一步地，上述轮毂电机的位置校准方法中，所述基于所述转子位置信号确定所述轮毂电机的转子的理论位置，包括：
对所述转子位置信号进行解码，得到解码后的转子位置信号；
基于所述解码后的转子位置信号确定所述轮毂电机的转子的理论位置。
进一步地，上述轮毂电机的位置校准方法中，所述基于所述反电动势信号确定所述转子的实际位置，包括：
对所述反电动势信号进行处理，并通过预设的坐标变换算法和预设的角度算法对处理后的反电动势信号进行位置计算，得到所述转子的实际位置。
根据本申请的另一方面，还提供了一种轮毂电机的位置校准设备，其中，所述设备包括：
获取装置，用于当驱动轮毂电机转动时，通过所述轮毂电机上安装的旋转变压器获取所述轮毂电机的转子位置信号，并通过所述轮毂电机连接的电机相线获取所述轮毂电机的磁钢片产生的反电动势信号；
校准装置，用于基于所述转子位置信号和所述反电动势信号，对所述轮毂电机的转子进行位置校准，得到所述轮毂电机对应的位置校准结果；
保存装置，用于将所述位置校准结果保存至所述轮毂电机的驱动器中，以使基于所述位置校准结果对所述轮毂电机进行位置补偿。
进一步地，上述轮毂电机的位置校准设备中，所述校准装置用于：
基于所述转子位置信号确定所述轮毂电机的转子的理论位置；
基于所述反电动势信号确定所述转子的实际位置；
基于所述理论位置和所述实际位置对所述转子进行位置校准，得到所述轮毂电机的位置校准结果。
进一步地，上述轮毂电机的位置校准设备中，所述校准装置用于：
对所述转子位置信号进行解码，得到解码后的转子位置信号；
基于所述解码后的转子位置信号确定所述轮毂电机的转子的理论位置。
进一步地，上述轮毂电机的位置校准设备中，所述校准装置用于：
对所述反电动势信号进行处理，并通过预设的坐标变换算法和预设的角度算法对处理后的反电动势信号进行位置计算，得到所述转子的实际位置。
根据本申请的另一方面，还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现如上所述的轮毂电机的位置校准方法。
根据本申请的另一方面，还提供了一种用于轮毂电机的位置校准的设备，其中，该设备包括：
一个或多个处理器；以及
存储有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令在被执行时使所述处理器执行如上所述的轮毂电机的位置校准方法的操作。
与现有技术相比，本申请通过当驱动轮毂电机转动时，通过所述轮毂电机上安装的旋转变压器获取所述轮毂电机的转子位置信号，由于所述轮毂电机中安装了旋转变压器，提高了对所述轮毂电机的转子的位置分辨率；并通过所述轮毂电机连接的电机相线获取所述轮毂电机的磁钢片产生的反电动势信号；基于所述转子位置信号和所述反电动势信号的结合，对所述轮毂电机的转子进行位置校准，得到所述轮毂电机对应的位置校准结果；将所述位置校准结果保存至所述轮毂电机的驱动器中，以使基于所述位置校准结果对所述轮毂电机进行位置补偿，使得后续轮毂电机启动后，能够基于该位置校准结果对所述轮毂电机中的磁钢片的安装不均匀导致的位置偏差进行补偿，进而实现对轮毂电机的转子的位置补偿，从而使轮毂电机得到更好的电机控制性能。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1a和图1b示出本申请一个方面的一种安装有旋转变压器的轮毂电机的结构示意图；
图2示出本申请一实施例中的一种轮毂电机的位置校准方法的流程示意图；
图3示出本申请一实施例中的一种用于轮毂电机的位置校准的控制器与安装有旋转变压器的轮毂电机之间的系统连接示意图；
图4示出本申请一实施例中的一种轮毂电机的位置校准方法的以实际校准场景示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述。
图1a和图1b示出本申请一个方面的一种安装有旋转变压器的轮毂电机的结构示意图，其中，该轮毂电机包括转子1、与所述转子1连接的定子2，所述轮毂电机上安装有旋转变压器3，所述旋转变压器3与所述定子2连接，所述转子1上组合安装有磁钢片4，其中磁钢片4的N-S相邻，图1a和图1b中所示的安装有旋转变压器的轮毂电机为一台16极对磁钢片的轮毂电机，由于轮毂电机的磁钢片的材料和生产组装等原因，导致在对轮毂电机的磁钢片的实际组装过程中导致磁钢片安装不均匀，会出现如图1a和图1b中所示的磁钢片自检的间隙不一致的情况，为了解决由于磁钢片安装不均匀导致产生的反电动势信号计算得到的转子的实际位置的偏差，本申请采用如图2所示的一种轮毂电机的位置校准方法，实现对轮毂电机中的转子的位置偏差的补偿，以提高轮毂电机的电机输出性能。
图2示出本申请一实施例中的一种轮毂电机的位置校准方法的流程示意图，应用于对安装有旋转变压器的轮毂电机进行位置校准的控制器22 端，其中，该控制器22与安装有旋转变压器3的轮毂电机21之间的系统连接如图3所示，图2中的轮毂电机的位置校准方法包括：获取装置、校准装置和保存装置，其中，具体包括：
所述获取装置当驱动轮毂电机转动时，通过如图3中所示的所述轮毂电机21上安装的旋转变压器3获取所述轮毂电机的转子位置信号23，由于所述轮毂电机中安装了旋转变压器3，提高了对所述轮毂电机21的转子的位置分辨率，例如，图1a和图1b中的16极对的轮毂电机，使用现有技术中的霍尔传感器的位置分辨率是96/转(60°/step)，本申请采用安装的旋转变压器之后得到的位置分辨率至少可以达到16384/转(0.35°/step)，从而通过安装有旋转变压器提高了对所述轮毂电机的转子的位置分辨率；所述获取装置还通过如图3中所示的所述轮毂电机21连接的电机相线24获取所述轮毂电机21的磁钢片产生的反电动势信号；所述校准装置基于所述转子位置信号和所述反电动势信号的结合，对所述轮毂电机的转子进行位置校准，得到所述轮毂电机对应的位置校准结果；所述保存装置将所述位置校准结果保存至所述轮毂电机的驱动器中，以使基于所述位置校准结果对所述轮毂电机进行位置补偿，使得后续轮毂电机启动后，能够基于该位置校准结果对所述轮毂电机中的磁钢片的安装不均匀导致的位置偏差进行补偿，进而实现对轮毂电机的转子的位置补偿，从而使轮毂电机得到更好的电机输出性能。
本申请一实施例中的一种轮毂电机的位置校准方法中，所述校准装置基于所述转子位置信号和所述反电动势信号，对所述轮毂电机的转子进行位置校准，得到所述轮毂电机对应的位置校准结果，包括：
基于所述转子位置信号确定所述轮毂电机的转子的理论位置，其中，基于所述转子位置信号计算得到所述轮毂电机的转子的理论位置的具体包括：先对所述转子位置信号进行解码，得到解码后的转子位置信号，并基于解码后的转子位置信号确定所述轮毂电机的转子的理论位置，例如将转子位置信号解码为能够识别出每对极对所对应的磁钢片的实际旋转角度，如图4中所示的横向理论值，即为旋转变压器和转子上的磁钢片安装处于均匀理想状态下得到的每对极对的旋转角度(360°)，基于该旋转角度能够得到转子的理论位置。
接着，所述校准装置基于所述反电动势信号确定所述转子的实际位置；具体包括：对所述反电动势信号进行处理，并通过预设的坐标变换算法和预设的角度算法对处理后的反电动势信号进行位置计算，得到所述转子的实际位置。需要说明的是，当旋转变压器和转子上的磁钢片安装处于均匀理想中状态下，通过旋转变压器输出的旋转信号计算得到的所述轮毂电机的转子的位置和通过所述磁钢片绕绕组旋转产生的反电动势信号计算得到的所述轮毂电机的转子的位置是相同的(理想状态下)，由于安装有旋转变压器的轮毂电机中的旋转变压器的性能保持不变，在实际组装轮毂电机时，由于磁钢片安装不均匀性导致的转子的实际位置偏差，所述校准装置可以通过转子位置信号的解码和计算得到的转子的理论位置来对所述磁钢片产生的反电动势信号计算的到的转子的实际位置进行校准，得到所述轮毂电机的位置校准结果，以便后续使用该轮毂电机时对由于磁钢片安装不均匀导致的转子位置偏差进行补偿，从而提高轮毂电机的电机输出性能。
本申请一实施例中的一种轮毂电机的位置校准方法中，所述保存装置将所述轮毂电机的位置校准结果保存至所述轮毂电机中后，当再次驱动所述轮毂电机后，所述轮毂电机能够调用所述位置校准结果对所述轮毂电机进行位置补偿，例如，如图4中所述的横向直线用于指示在安装有旋转变压器的轮毂电机处于理想状态下(磁钢片的安装均匀)，通过旋转信号和反电动势信号计算得到的转子上的每对极对(磁钢片N-S相邻为一对极对)的旋转角度为360°，图4中的柱状图用于指示对所述轮毂电机进行实际驱动之后进行转子的实际位置测量得到的位置校准结果，由于安装有旋转变压器的轮毂电机中的转子上的磁钢片安装确定后，基于对位置进行校准的位置校准结果可以对每次驱动的轮毂电机进行补偿，将位置校准结果写入并保存至所述轮毂电机的电机控制算法中，以便驱动轮毂电机时能够弥补因轮毂电机的材料、生产组装及转子上的磁钢片安装间隙不均匀导致的磁钢片充磁性能差异和磁钢片的实际位置偏差，从而提高该轮毂电机的电机输出性能。
本申请一实施例中的一种轮毂电机的位置校准设备，应用于对安装有旋转变压器的轮毂电机进行位置校准的控制器22端，其中，该控制器22 与安装有旋转变压器3的轮毂电机21之间的系统连接如图3所示，本申请一实施例中的轮毂电机的位置校准设备包括：获取装置、校准装置和保存装置，其中，具体包括：
所述获取装置用于：当驱动轮毂电机转动时，通过如图3中所示的所述轮毂电机21上安装的旋转变压器3获取所述轮毂电机的转子位置信号 23，由于所述轮毂电机中安装了旋转变压器3，提高了对所述轮毂电机21 的转子的位置分辨率，例如，图1a和图1b中的16极对的轮毂电机，使用现有技术中的霍尔传感器的位置分辨率是96/转(60°/step)，本申请采用安装的旋转变压器之后得到的位置分辨率至少可以达到16384/转(0.35°/step)，从而通过安装有旋转变压器提高了对所述轮毂电机的转子的位置分辨率；所述获取装置还用于通过如图3中所示的所述轮毂电机21连接的电机相线 24获取所述轮毂电机21的磁钢片产生的反电动势信号；所述校准装置基于所述转子位置信号和所述反电动势信号的结合，对所述轮毂电机的转子进行位置校准，得到所述轮毂电机对应的位置校准结果；所述保存装置用于：将所述位置校准结果保存至所述轮毂电机的驱动器中，以使基于所述位置校准结果对所述轮毂电机进行位置补偿，使得后续轮毂电机启动后，能够基于该位置校准结果对所述轮毂电机中的磁钢片的安装不均匀导致的位置偏差进行补偿，进而实现对轮毂电机的转子的位置补偿，从而使轮毂电机得到更好的电机输出性能。
本申请一实施例中的一种轮毂电机的位置校准方法中，所述校准装置用于：
基于所述转子位置信号确定所述轮毂电机的转子的理论位置，其中，基于所述转子位置信号计算得到所述轮毂电机的转子的理论位置的具体包括：先对所述转子位置信号进行解码，得到解码后的转子位置信号，并基于解码后的转子位置信号确定所述轮毂电机的转子的理论位置，例如将转子位置信号解码为能够识别出每对极对所对应的磁钢片的实际旋转角度，如图4中所示的横向理论值，即为旋转变压器和转子上的磁钢片安装处于均匀理想状态下得到的每对极对的旋转角度(360°)，基于该旋转角度能够得到转子的理论位置。
接着，所述校准装置用于：基于所述反电动势信号确定所述转子的实际位置；具体包括：对所述反电动势信号进行处理，并通过预设的坐标变换算法和预设的角度算法对处理后的反电动势信号进行位置计算，得到所述转子的实际位置。需要说明的是，当旋转变压器和转子上的磁钢片安装处于均匀理想中状态下，通过旋转变压器输出的旋转信号计算得到的所述轮毂电机的转子的位置和通过所述磁钢片绕绕组旋转产生的反电动势信号计算得到的所述轮毂电机的转子的位置是相同的(理想状态下)，由于安装有旋转变压器的轮毂电机中的旋转变压器的性能保持不变，在实际组装轮毂电机时，由于磁钢片安装不均匀性导致的转子的实际位置偏差，所述校准装置可以通过转子位置信号的解码和计算得到的转子的理论位置来对所述磁钢片产生的反电动势信号计算的到的转子的实际位置进行校准，得到所述轮毂电机的位置校准结果，以便后续使用该轮毂电机时对由于磁钢片安装不均匀导致的转子位置偏差进行补偿，从而提高轮毂电机的电机输出性能。
本申请一实施例中的一种轮毂电机的位置校准方法中，所述保存装置将所述轮毂电机的位置校准结果保存至所述轮毂电机中后，当再次驱动所述轮毂电机后，所述轮毂电机能够调用所述位置校准结果对所述轮毂电机进行位置补偿，例如，如图4中所述的横向直线用于指示在安装有旋转变压器的轮毂电机处于理想状态下(磁钢片的安装均匀)，通过旋转信号和反电动势信号计算得到的转子上的每对极对(磁钢片N-S相邻为一对极对)的旋转角度为360°，图4中的柱状图用于指示对所述轮毂电机进行实际驱动之后进行转子的实际位置测量得到的位置校准结果，由于安装有旋转变压器的轮毂电机中的转子上的磁钢片安装确定后，基于对位置进行校准的位置校准结果可以对每次驱动的轮毂电机进行补偿，将位置校准结果写入并保存至所述轮毂电机的电机控制算法中，以便驱动轮毂电机时能够弥补因轮毂电机的材料、生产组装及转子上的磁钢片安装间隙不均匀导致的磁钢片充磁性能差异和磁钢片的实际位置偏差，从而提高该轮毂电机的电机输出性能。
综上所述，本申请通过当驱动轮毂电机转动时，通过所述轮毂电机上安装的旋转变压器获取所述轮毂电机的转子位置信号，由于所述轮毂电机中安装了旋转变压器，提高了对所述轮毂电机的转子的位置分辨率；并通过所述轮毂电机连接的电机相线获取所述轮毂电机的磁钢片产生的反电动势信号；基于所述转子位置信号和所述反电动势信号的结合，对所述轮毂电机的转子进行位置校准，得到所述轮毂电机对应的位置校准结果；将所述位置校准结果保存至所述轮毂电机的驱动器中，以使基于所述位置校准结果对所述轮毂电机进行位置补偿，使得后续轮毂电机启动后，能够基于该位置校准结果对所述轮毂电机中的磁钢片的安装不均匀导致的位置偏差进行补偿，进而实现对轮毂电机的转子的位置补偿，从而使轮毂电机得到更好的电机输出性能。
需要注意的是，本申请可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施，例如，可采用专用集成电路(ASIC)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一个实施例中，本申请的软件程序可以通过处理器执行以实现上文所述步骤或功能。同样地，本申请的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中，例如，RAM存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本申请的一些步骤或功能可采用硬件来实现，例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。
另外，本申请的一部分可被应用为计算机程序产品，例如计算机程序指令，当其被计算机执行时，通过该计算机的操作，可以调用或提供根据本申请的方法和/或技术方案。而调用本申请的方法的程序指令，可能被存储在固定的或可移动的记录介质中，和/或通过广播或其他信号承载媒体中的数据流而被传输，和/或被存储在根据所述程序指令运行的计算机设备的工作存储器中。在此，根据本申请的一个实施例包括一个装置，该装置包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发该装置运行基于前述根据本申请的多个实施例的方法和/或技术方案。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (8)

1.一种轮毂电机的位置校准方法，其中，所述方法包括：
当驱动轮毂电机转动时，通过所述轮毂电机上安装的旋转变压器获取所述轮毂电机的转子位置信号，并通过所述轮毂电机连接的电机相线获取所述轮毂电机的磁钢片产生的反电动势信号；
基于所述转子位置信号和所述反电动势信号，对所述轮毂电机的转子进行位置校准，得到所述轮毂电机对应的位置校准结果，包括：
基于所述转子位置信号确定所述轮毂电机的转子的理论位置；基于所述反电动势信号确定所述转子的实际位置；基于所述理论位置和所述实际位置对所述转子进行位置校准，得到所述轮毂电机的位置校准结果；
将所述位置校准结果保存至所述轮毂电机的驱动器中，以使基于所述位置校准结果对所述轮毂电机进行位置补偿。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述转子位置信号确定所述轮毂电机的转子的理论位置，包括：
对所述转子位置信号进行解码，得到解码后的转子位置信号；
基于所述解码后的转子位置信号确定所述轮毂电机的转子的理论位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于所述反电动势信号确定所述转子的实际位置，包括：
对所述反电动势信号进行处理，并通过预设的坐标变换算法和预设的角度算法对处理后的反电动势信号进行位置计算，得到所述转子的实际位置。
4.一种轮毂电机的位置校准设备，其中，所述设备包括：
获取装置，用于当驱动轮毂电机转动时，通过所述轮毂电机上安装的旋转变压器获取所述轮毂电机的转子位置信号，并通过所述轮毂电机连接的电机相线获取所述轮毂电机的磁钢片产生的反电动势信号；
校准装置，用于基于所述转子位置信号和所述反电动势信号，对所述轮毂电机的转子进行位置校准，得到所述轮毂电机对应的位置校准结果，以使基于所述位置校准结果对所述轮毂电机进行位置补偿，其中，所述校准装置还用于：基于所述转子位置信号确定所述轮毂电机的转子的理论位置；基于所述反电动势信号确定所述转子的实际位置；基于所述理论位置和所述实际位置对所述转子进行位置校准，得到所述轮毂电机的位置校准结果；
保存装置，用于将所述位置校准结果保存至所述轮毂电机的驱动器中。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述校准装置用于：
对所述转子位置信号进行解码，得到解码后的转子位置信号；
基于所述解码后的转子位置信号确定所述轮毂电机的转子的理论位置。
6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述校准装置用于：
对所述反电动势信号进行处理，并通过预设的坐标变换算法和预设的角度算法对处理后的反电动势信号进行位置计算，得到所述转子的实际位置。
7.一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现如权利要求1至3中任一项所述的方法。
8.一种用于轮毂电机的位置校准的设备，其中，该设备包括：
一个或多个处理器；以及
存储有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令在被执行时使所述处理器执行如权利要求1至3中任一项所述方法的操作。
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