CN107834934B - 电动汽车及其旋转变压器初始位置自动校正方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电动汽车的旋转变压器初始位置自动校正方法，包括：使电机处于空转状态；按照预设持续时间周期性检测电机的反电动势信号和旋转变压器位置信号；计算N1个周期内反电动势信号与所述旋转变压器位置信号的偏差平均值θ1，以及Nn个周期内反电动势信号与所述旋转变压器位置信号的偏差平均值θn；当|θ1‑θn|＜θ0时，调整旋转变压器的初始位置，且调整角度为：θ＝(θ1+θn)/2；其中，θ0为许用偏差值。本发明通过在电机空转时检测其反电动势信号和旋转变压器位置信号的偏差，并据此对旋转变压器的初始位置进行校正调整，保证旋转变压器的位置精度要求，降低了旋转变压器初始位置的安装精度要求和生产成本，提高了电机转矩输出精度。

Description

电动汽车及其旋转变压器初始位置自动校正方法和系统
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电动汽车的旋转变压器初始位置自动校正方法。本发明还涉及一种电动汽车的旋转变压器初始位置自动校正系统和一种电动汽车。
背景技术
随着化工能源的不断枯竭，环境污染的加剧，电动汽车在市场上使用日趋广泛。驱动电机与电机控制器作为电动汽车不可缺少的系统部件，为整车提供驱动力。
电动汽车用永磁同步电机的控制通常采用的矢量控制技术需要准确的电机转子位置来判断电机磁极所在位置，进而实现转矩的精确控制。电机转子位置测量越精确，电机转矩控制器精度也就越高。通常情况下，电动汽车用永磁同步电机的转子位置是由旋转变压器进行测量。旋转变压器的初始位置与电机磁极位置对应，当电机旋转后，通过读取旋转变压器的实时位置，即可知道电机磁极的位置。
在电动汽车动力系统中，特别是混合动力汽车动力系统中，整车对电机转矩精度要求越来越高。目前为了达到较高的转矩控制器精度，需反复调整旋转变压器位置，以便使旋转变压器的初始位置与电机磁极位置保持一致，整个过程效率极低。在现有技术中，测量旋转变压器初始位置的方法，在其测量过程中均要求电机和控制器在测试台架上进行一对一测试，在安装电机旋转变压器时，必须进行初始位置测试和调整，保证安装位置具有较高精度。如此，在电机出厂前必然会耗费大量时间和精力用于电机旋转变压器的安装操作，增加了人工成本，降低了生产效率。并且，在测试台架上进行测试时，当测试数量较多时，容易出现测试偏差，造成旋转变压器的初始位置一致性不好的问题。
因此，如何在实现旋转变压器的初始位置的精确校正的同时，降低电机出厂时的安装精度要求，提高生产效率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动汽车的旋转变压器初始位置自动校正方法，能够在实现旋转变压器的初始位置的精确校正的同时，降低电机出厂时的安装精度要求，无需进行旋转变压器的台架测试，提高生产效率。本发明的另一目的是提供一种电动汽车的旋转变压器初始位置自动校正系统和一种电动汽车。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电动汽车的旋转变压器初始位置自动校正方法，包括：
使电机处于空转状态；
按照预设持续时间周期性检测电机的反电动势信号和旋转变压器位置信号；
计算N1个周期内所述反电动势信号与所述旋转变压器位置信号的偏差平均值θ1，以及Nn个周期内所述反电动势信号与所述旋转变压器位置信号的偏差平均值θn；
当|θ1-θn|＜θ0时，调整旋转变压器的初始位置，且调整角度为：
θ＝(θ1+θn)/2；其中，θ0为许用偏差值。
优选地，检测电机的反电动势信号具体包括：
检测电机转子位置，并以此计算电机转速；
将电机转速代入预设计算公式计算电机的反电动势。
优选地，检测电机转子位置具体包括：
采集电机转子位置信号，并对其通过硬件解码。
优选地，使电机处于空转状态，具体包括：
使整车加速至预设车速后通过整车控制器将变速器与驱动轮的连接断开。
优选地，使电机处于空转状态，具体包括：
通过整车控制器将变速器与驱动轮的连接断开，并控制发动机拖动电机转动达到目标转速。
优选地，使电机处于空转状态，具体包括：
通过整车控制器将变速器与驱动轮的连接断开，同时通过整车控制器将发动机与电机的连接断开，再通过电机控制器使电机转动达到目标转速。
优选地，调整旋转变压器的初始位置后，还包括：
通过电机控制器储存旋转变压器调整后的初始位置。
本发明还提供一种电动汽车的旋转变压器初始位置自动校正系统，包括：
空转模块，用于使电机处于空转状态；
检测模块，用于按照预设持续时间周期性检测电机的反电动势信号和旋转变压器位置信号；
计算模块，用于计算N1个周期内所述反电动势信号与所述旋转变压器位置信号的偏差平均值θ1，以及Nn个周期内所述反电动势信号与所述旋转变压器位置信号的偏差平均值θn；
控制模块，用于当|θ1-θn|＜θ0时，调整旋转变压器的初始位置，且调整角度为θ＝(θ1+θn)/2；其中，θ0为许用偏差值。
优选地，所述检测模块具体包括：
第一位置获取模块，用于获取电机转子位置信号，并以此计算电机转速；
反电动势计算模块，用于将电机转速代入预设计算公式计算电机的反电动势；
第二位置获取模块，用于获取旋转变压器位置信号。
本发明还提供一种电动汽车，包括如上述两项中任一项所述的旋转变压器初始位置自动校正系统。
本发明所提供的电动汽车的旋转变压器初始位置自动校正方法，主要包括四个步骤，在第一个步骤中，首先使电机进入空转(无负载)状态，如此避免外加扭矩的干扰和影响。在第二个步骤中，首先检测旋转变压器位置信号，确定旋转变压器位置，然后考虑到电机空转后，在电机磁极位置对应的线圈内会产生感应电动势，也就是反电动势，如此可检测该产生的反电动势信号，并且，电机在空转过程中，反电动势及旋转变压器位置均是按照周期性变化，因此可按照预设持续时间进行周期性检测。在第三个步骤中，需要采样进行反电动势信号与旋转变压器位置信号的角度偏差计算，为确保精度，首先计算N1个周期内反电动势信号与旋转变压器位置信号的偏差平均值θ1，然后计算Nn个周期内反电动势信号与旋转变压器位置信号的偏差平均值θn。在第四个步骤中，当判断出|θ1-θn|＜θ0时，说明此时反电动势信号与旋转变压器位置信号的偏差处于预设的许用范围，以此时的偏差进行旋转变压器的初始位置调整时，可靠度较高，足以保证调整精确度。之后即可对旋转变压器的初始位置进行调整，且调整角度为θ＝(θ1+θn)/2。综上，本发明所提供的电动汽车的旋转变压器初始位置自动校正方法，无需在电机出厂时对电机和旋转变压器进行台架测试，只需在电机安装完成后，通过在电机空转时检测其反电动势信号和旋转变压器位置信号的偏差，并据此对旋转变压器的初始位置进行校正调整，即可保证旋转变压器的初始位置与电机磁极位置的对应精度，相比于现有技术，克服了电机出厂时，旋转变压器初始位置一致性较差的问题，同时降低了旋转变压器初始位置的安装精度要求，提高了电机转矩输出精度，降低了生产成本。
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为本发明所提供的一种具体实施方式的流程图；
图2为本发明所提供的一种具体实施方式的模块图；
图3为本发明所提供的一种具体实施方式中电动汽车的动力系统结构示意图。
其中，图2中：
空转模块—1，检测模块—2，计算模块—3，控制模块—4，第一位置获取模块—201，反电动势计算模块—202，第二位置获取模块—203。
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。
请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的流程图。
在本发明所提供的一种具体实施方式中，电动汽车的旋转变压器初始位置自动校正方法，主要包括四个步骤，分别为：S1、使电机处于空转状态；S2、按照预设持续时间周期性检测电机的反电动势信号和旋转变压器位置信号；S3、计算N1个周期内所述反电动势信号与所述旋转变压器位置信号的偏差平均值θ1，以及Nn个周期内所述反电动势信号与所述旋转变压器位置信号的偏差平均值θn；S4、当|θ1-θn|＜θ0时，调整旋转变压器的初始位置，且调整角度为：θ＝(θ1+θn)/2；其中，θ0为许用偏差值。
在第一个步骤中，首先使电机进入空转(无负载)状态，如此避免外加扭矩的干扰和影响。在第二个步骤中，首先检测旋转变压器位置信号，确定旋转变压器位置，然后考虑到电机空转后，在电机磁极位置对应的线圈内会产生感应电动势，也就是反电动势，如此可检测该产生的反电动势信号，并且，电机在空转过程中，反电动势及旋转变压器位置均是按照周期性变化，因此可按照预设持续时间进行周期性检测。
在第三个步骤中，需要采样进行反电动势信号与旋转变压器位置信号的角度偏差计算，为确保精度，首先计算N1个周期内反电动势信号与旋转变压器位置信号的偏差平均值θ1，然后计算Nn个周期内反电动势信号与旋转变压器位置信号的偏差平均值θn。
在第四个步骤中，当判断出|θ1-θn|＜θ0时，说明此时反电动势信号与旋转变压器位置信号的偏差处于预设的许用范围，以此时的偏差进行旋转变压器的初始位置调整时，可靠度较高，足以保证调整精确度。之后即可对旋转变压器的初始位置进行调整，且调整角度为θ＝(θ1+θn)/2。
综上，本实施例所提供的电动汽车的旋转变压器初始位置自动校正方法，无需在电机出厂时对电机和旋转变压器进行台架测试，只需在电机安装完成后，通过在电机空转时检测其反电动势信号和旋转变压器位置信号的偏差，并据此对旋转变压器的初始位置进行校正调整，即可保证旋转变压器的初始位置与电机磁极位置的对应精度，相比于现有技术，克服了电机出厂时，旋转变压器初始位置一致性较差的问题，同时降低了旋转变压器初始位置的安装精度要求，提高了电机转矩输出精度，降低了生产成本。
此外，在检测电机的反电动势信号时，由于电机的反电动势主要由转子角速度、转子磁体产生的磁场、定子绕组的匝数和气隙决定，同时当电机设计完毕后，转子磁场、定子绕组的匝数和气隙都是确定的，因此唯一决定反电动势的因数是转子角速度，即电机转速。因此，本实施例中，可首先检测电机转子位置，然后对检测的电机转子位置按照本领域计算公式进行微分再乘以转换系数即可计算得到电机转速。电机转速获取后，即可直接代入预设的计算公式计算电机的反电动势信号。
进一步的，在检测电机转子位置时，首先可通过旋转变压器采集电机转子位置信号，然后再通过解码芯片等部件对该信号进行解码，即可获取电机转子位置。
另外，对于纯电动汽车而言，若要使其电机处于空转状态，可首先踩踏加速踏板，使得整车加速达到预设车速，然后再通过整车控制器(ECU)控制电机控制器进入旋转变压器初始位置自动校正模式，同时将变速器与驱动轮的连接断开，此时电机空转，车辆处于滑行状态，可有效避免外加转矩的干扰和影响。
对于混合动力电动汽车而言，若要使其电机处于空转状态，可首先通过整车控制器将变速器与驱动轮的连接断开，并保持发送机与电机之间的连接耦合状态，然后控制发送机转速提高并拖动电机转送达到目标转速，此时电机控制器进入旋转变压器初始位置自动校正模式，电机空转。
不仅如此，对于混合动力电动汽车而言，若要使其电机处于空转状态，还可以首先通过整车控制器使变速器与驱动轮的连接断开，并同时使发送机与电机的耦合连接断开，然后直接控制电机进入转速控制模式，使其转速迅速提高至目标转故事，之后电机控制器进入旋转变压器初始位置自动校正模式，电机空转。
进一步的，为方便在电机出厂后在后续的维护作业中对旋转变压器的初始位置进行校正，可在完成旋转变压器的初始位置调整校正后，通过电机控制器储存旋转变压器调整后的初始位置。如此，当电动汽车在正常使用过程中，电机转矩的控制精度较低时，即可直接从电机控制器中调用已储存的旋转变压器的初始位置，即可轻松顺利地完成校正。
如图2所示，图2为本发明所提供的一种具体实施方式的模块图。
本实施例还提供一种电动汽车的旋转变压器初始位置自动校正系统，主要包括空转模块1、检测模块2、计算模块3和控制模块4。
其中，空转模块1主要用于使电机处于空转状态，针对电动汽车的类型不同，可具有不同的实施方式，前述内容中已经论述，此处不再赘述。
检测模块2主要用于按照预设持续时间周期性检测电机的反电动势信号和旋转变压器位置信号，其检测方式与前述相关内容相同，此处不再赘述。
计算模块3主要用于计算N1个周期内反电动势信号与旋转变压器位置信号的偏差平均值θ1，以及Nn个周期内反电动势信号与旋转变压器位置信号的偏差平均值θn。
控制模块4主要用于当判断出|θ1-θn|＜θ0时，调整旋转变压器的初始位置，且调整量为θ＝(θ1+θn)/2。
电动汽车的旋转变压器初始位置自动校正系统，其校正方法与前述相关内容相同，此处不再赘述。
在关于检测模块2的一种优选实施例中，该检测模块2具体可包括第一位置获取模块201、反电动势计算模块202和第二位置获取模块203。其中，第一位置获取模块201主要用于获取电机转子位置信号，并以此计算电机转速；反电动势计算模块202与第一位置获取模块201信号连接，主要用于根据其计算结果代入预设计算公式计算电机的反电动势；第二位置获取模块203主要用于获取旋转变压器位置信号。
本实施例还提供一种电动汽车，主要包括动力系统和旋转变压器初始位置自动校正系统，其中，该旋转变压器初始位置自动校正系统与上述相关内容相同，此处不再赘述。
如图3所示，图3为本发明所提供的一种具体实施方式中电动汽车的动力系统结构示意图。本实施例中的电动汽车，其动力系统主要包括发动机、与发动机动力耦合的电机、与电机相连的变速器，以及与变速器的输出端相连的驱动轮。其中，发动机与电机之间、速器与驱动轮之间均可通过离合器控制连接状态的通断。
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 (10)

1.一种电动汽车的旋转变压器初始位置自动校正方法，其特征在于，包括：
使电机处于空转状态；
按照预设持续时间周期性检测电机的反电动势信号和旋转变压器位置信号；
计算N1个周期内所述反电动势信号与所述旋转变压器位置信号的角度偏差平均值θ1，以及Nn个周期内所述反电动势信号与所述旋转变压器位置信号的角度偏差平均值θn；
当|θ1-θn|＜θ0时，调整旋转变压器的初始位置，且调整角度为：
θ＝(θ1+θn)/2；其中，θ0为许用角度偏差值。
2.根据权利要求1所述的旋转变压器初始位置自动校正方法，其特征在于，检测电机的反电动势信号具体包括：
检测电机转子位置，并以此计算电机转速；
将电机转速代入预设计算公式计算电机的反电动势。
3.根据权利要求2所述的旋转变压器初始位置自动校正方法，其特征在于，检测电机转子位置具体包括：
采集电机转子位置信号，并对其通过硬件解码。
4.根据权利要求3所述的旋转变压器初始位置自动校正方法，其特征在于，使电机处于空转状态，具体包括：
使整车加速至预设车速后通过整车控制器将变速器与驱动轮的连接断开。
5.根据权利要求3所述的旋转变压器初始位置自动校正方法，其特征在于，使电机处于空转状态，具体包括：
通过整车控制器将变速器与驱动轮的连接断开，并控制发动机拖动电机转动达到目标转速。
6.根据权利要求3所述的旋转变压器初始位置自动校正方法，其特征在于，使电机处于空转状态，具体包括：
通过整车控制器将变速器与驱动轮的连接断开，同时通过整车控制器将发动机与电机的连接断开，再通过电机控制器使电机转动达到目标转速。
7.根据权利要求1-6任一项所述的旋转变压器初始位置自动校正方法，其特征在于，调整旋转变压器的初始位置后，还包括：
通过电机控制器储存旋转变压器调整后的初始位置。
8.一种电动汽车的旋转变压器初始位置自动校正系统，其特征在于，包括：
空转模块，用于使电机处于空转状态；
检测模块，用于按照预设持续时间周期性检测电机的反电动势信号和旋转变压器位置信号；
计算模块，用于计算N1个周期内所述反电动势信号与所述旋转变压器位置信号的角度偏差平均值θ1，以及Nn个周期内所述反电动势信号与所述旋转变压器位置信号的角度偏差平均值θn；
控制模块，用于当|θ1-θn|＜θ0时，调整旋转变压器的初始位置，且调整量为θ＝(θ1+θn)/2；其中，θ0为许用角度偏差值。
9.根据权利要求8所述的旋转变压器初始位置自动校正系统，其特征在于，所述检测模块具体包括：
第一位置获取模块，用于获取电机转子位置信号，并以此计算电机转速；
反电动势计算模块，用于将电机转速代入预设计算公式计算电机的反电动势；
第二位置获取模块，用于获取旋转变压器位置信号。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的旋转变压器初始位置自动校正系统。
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