CN108054968B - 一种新能源汽车的开环控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种新能源汽车的开环控制方法，包括如下步骤：S110：定义电压输入初值uq0，按照预设函数关系：ωi＝awi+buq+T输入到电机中。S120：计算和测量出电机的转矩T以及转速ω。S130：按照指标函数：E＝max(ω/T)，在同一个节点按照上述指标函数不断搜索并更新参数权重wi。S140：记录并存储每个节点满足指标函数的转矩Ti以及转速ωi。S150：采用最小二乘法拟合各个节点(Ti/ωi)，得到目标映射关系：uq＝iq(Ti/ωi)。S160：根据当前转速、当前转速以及所述目标映射关系，得到目标电压。本发明的新能源汽车的开环控制方法，能够减少电机电流传感器，降低硬件成本，可以适应不同功率的电机检测控制，具有较大的柔性，减少开发成本。

Description

一种新能源汽车的开环控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车驱动器控制技术领域，特别是涉及一种新能源汽车的开环控制方法。
背景技术
传统燃油车对环境的污染以及消耗不可再生资源，催生了新能源汽车。而新能源汽车的电机控制系统是核心部件，决定着新能源汽车的性能以及成本。由于新能源汽车是新兴市场需求产品，目前的电机控制系统都是由通用的电机控制器经过简单的外形改造而成，而传统通用电机控制系统造价昂贵，限制其大批量应用。此外，市场上还没有针对新能源汽车开发专用的电机控制系统。
现有新能源汽车驱动器的三闭环控制方案包括扭矩控制、速度控制和电流控制。其中的扭矩控制，扭力反馈信号是通过扭矩传感器采集；速度反馈信号是通过旋转编码器得到相应的反馈速度；电流信号则是采用霍尔传感器采集电机三相电流。三环反馈信息的采集传感器成本占了整个驱动器成本的一半，而三相电机的三个电流传感器占最大的成本。因此，如何减少三相电机的电流传感器的使用，使得整个驱动器的成本大大减少，从而提高产品的价格竞争力是本领域技术人员需要解决的问题。
进一步地，在传统工艺中，控制器对电机工作的控制需要依赖电流传感器对电机工作电流的实时数据，再根据电机工作电流的实时数据得到目标电压，以根据目标电压的实时数据来控制电机的工作状态。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够在通过扭力反馈值得到目标电压的新能源汽车的开环控制方法及其系统，能够减少对电流传感器的依赖。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种新能源汽车的开环控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S110：定义电压输入初值uq0，按照预设函数关系：ωi＝awi+buq+T输入到电机中；
S120：计算和测量出电机的转矩T以及转速ω；
S130：按照指标函数：E＝max(ω/T)，在同一个节点按照上述指标函数不断搜索并更新参数权重wi；
S140：记录并存储每个节点满足指标函数的转矩Ti以及转速ωi；
S150：采用最小二乘法拟合各个节点(Ti/ωi)，得到目标映射关系：uq＝iq(Ti/ωi)；
S160：根据当前转速、当前转速以及所述目标映射关系，得到目标电压。
在其中一个实施例中，所述新能源汽车的开环控制方法用于使用在三相交流电机中。
在其中一个实施例中，所述转矩T由转矩传感器测量得到。
在其中一个实施例中，所述转速ω由转速传感器测量得到。
本发明的新能源汽车的开环控制方法，能达到以下的效果：
(1)、减少电机电流传感器，降低硬件成本；
(2)、伺服电机控制板的硬件电路更为简洁，提高产品可靠性；
(3)、可以适应不同功率的电机检测控制，具有较大的柔性，减少开发成本。
附图说明
图1为通用新能源汽车闭环驱动系统结构示意图；
图2为新能源汽车的开环驱动系统结构示意图；
图3为本发明的新能源汽车的开环控制方法的流程图；
图4为本发的新能源汽车的开环控制方法的闭环控制算法的原理图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图3所示，一种新能源汽车的开环控制方法，包括如下步骤：
S110：定义电压输入初值uq0，按照预设函数关系：ωi＝awi+buq+T输入到电机中；
S120：计算和测量出电机的转矩T以及转速ω；
S130：按照指标函数：E＝max(ω/T)，在同一个节点按照上述指标函数不断搜索并更新参数权重wi；
S140：记录并存储每个节点满足指标函数的转矩Ti以及转速ωi；
S150：采用最小二乘法拟合各个节点(Ti/ωi)，得到目标映射关系：uq＝iq(Ti/ωi)；
S160：根据当前转速、当前转速以及所述目标映射关系，得到目标电压。
在本实施方式中，所述新能源汽车的开环控制方法用于使用在三相交流电机中。所述转矩T由转矩传感器测量得到。所述转速ω由转速传感器测量得到。
如图1所示，为通用新能源汽车闭环驱动系统结构示意图。图2为新能源汽车的开环驱动系统结构示意图。
图2少了电机三相电流检测模块以及对应坐标变换模块，如图1所示的模块1和模块2以及电流控制器。
如图2所示，一种新能源汽车的开环驱动系统10，包括：扭矩控制模块100、速度控制模块200、坐标变换模块300、脉宽调速模块400、电机转角微分模块500、逆变器600、编码器700及电机800。
所述扭矩控制模块的输入端与所述电机连接，所述扭矩控制模块的输出端与所述速度控制模块连接；
所述坐标变换模块的输入端与所述速度控制模块连接，所述坐标变换模块的输出端与所述脉宽调速模块的输入端连接；
所述脉宽调速模块的输出端与所述逆变器连接，所述逆变器与所述电机连接，所述电机通过所述编码器与所述坐标变换模块连接；
所述编码器的输出端与所述电机转角微分模块的连接，所述电机转角微分模块的输出端与所述速度控制模块连接。
在本实施例中，所述电机为永磁同步电机。所述扭矩控制模块包括扭矩控制器。所述速度控制模块为速度控制器。
所述扭矩控制模块用于对电机实时扭矩进行闭环控制；速度控制模块用于对电机转速实时闭环控制。
逆变器用于把直流电(VDC)转换成电机三相电。编码器用于测量电机角度。
由图1可以看出，传统的电机驱动系统中，速度控制器输出的Iq值，经过电流控制器调节后输出Uq。而图2所示的开环驱动系统中，没有了电流控制器，则要实现Iq到Uq的转化，才能达到较好的控制性能。本发明提出以下的闭环控制算法：
uq＝iq(T,ω)
即建立电机转矩T以及转速ω与输入电压uq的映射关系。
如图4所示，为闭环控制算法原理图，图4中的上图w1-n表示权重。
算法实现步骤如下：
第一步：定义电压输入初值uq0，并按以下等式输入到电机；
ωi＝awi+buq+T
第二步：计算和测量出电机的转矩T以及转速ω；
第三步：定义以下指标函数：
E＝max(ω/T)
在同一个节点按照上述指标函数不断搜索并更新参数权重wi；
第四步：记录并存储每个节点满足指标函数的转矩Ti以及转速ωi；
第五步：采用最小二乘法拟合各个节点(Ti/ωi)，得到以下映射关系
uq＝iq(Ti/ωi)(i＝1,2,..n)
因此，电机在运行过程中，就能根据上述映射关系实时得到每个转速和转矩对应的输入电压。
本发明的新能源汽车的开环控制方法，能达到以下的效果：
(1)、减少电机电流传感器，降低硬件成本；
(2)、伺服电机控制板的硬件电路更为简洁，提高产品可靠性；
(3)、可以适应不同功率的电机检测控制，具有较大的柔性，减少开发成本。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种新能源汽车的开环控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S110：定义电压输入初值uq0，按照预设函数关系：ωi＝awi+buq+T输入到电机中；其中，T为电机转矩；ωi为第i个时间节点的电机转速；uq为输入电压，同时为q轴电压；a为速度增益；b为输入电压增益；wi为第i个时间节点的电机权重速度；
S120：计算和测量出电机的转矩T以及转速ω；
S130：按照指标函数：E＝max(ω/T)，在同一个节点按照上述指标函数不断搜索并更新参数权重wi；
S140：记录并存储每个节点满足指标函数的转矩Ti以及转速ωi；
S150：采用最小二乘法拟合各个节点(Ti/ωi)，得到目标映射关系：uq＝iq(Ti/ωi)；其中，iq为速度控制器输出的电流值，同时为q轴电流；
S160：根据当前转速、当前转速以及所述目标映射关系，得到目标电压。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车的开环控制方法，其特征在于，所述新能源汽车的开环控制方法用于使用在三相交流电机中。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车的开环控制方法，其特征在于，所述转矩T由转矩传感器测量得到。
4.根据权利要求1所述的新能源汽车的开环控制方法，其特征在于，所述转速ω由转速传感器测量得到。
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