CN109305050A - 控制方法、电机控制器、电动汽车及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制方法、电机控制器、电动汽车及计算机可读存储介质。控制方法包括步骤：接收扭矩控制指令，并根据扭矩控制指令确定目标扭矩；获取当前转速，并根据当前转速及预设表单查询与目标扭矩对应的目标电压及目标电流；根据目标电压调整电机控制器的MOS管的输出电压；获取电机控制器输出的实际电流，并判断实际电流与目标电流是否一致；若实际电流与目标电流不一致，则计算实际电流与目标电流的电流差；根据电流差调整MOS管的输出电压以使电流差小于或等于预设阈值。这样电机控制器输出的实际电流与目标电流基本一致，可避免因电流过大导致电机系统中的损耗大、电机系统的效率偏低的问题。

Description

控制方法、电机控制器、电动汽车及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种控制方法、电机控制器、电动汽车及计算机可读存储介质。

背景技术

电动汽车行车过程中，整车控制器根据当前的车速和加速踏板开度计算出当前车辆所需的目标扭矩，电机控制器接收到整车控制器发送的目标扭矩后，根据电机控制器内部一设定好的“扭矩—电流—相电压”对应关系表，调整功率器件mos管的占空比，实现电机控制控制器的输出三相线电压和线电流大小，从而达到输出整车控制器指令的目标扭矩的目的。但是实际应用中，初次调节mos管占空比之后，得到的实际电流很可能大于“扭矩—电流—相电压”对应关系表中与目标扭矩对应的电流，容易导致电机系统中的损耗大，电机系统的效率偏低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种控制方法、电机控制器、电动汽车及计算机可读存储介质，旨在解决扭矩调节过程中，实际电流大于目标扭矩对应的电流导致电机系统中的损耗大，电机系统效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种控制方法，用于电动汽车的电机控制器，所述控制方法包括步骤：

接收扭矩控制指令，并根据所述扭矩控制指令确定目标扭矩；

获取当前转速，并根据当前转速及预设表单查询与所述目标扭矩对应的目标电压及目标电流；

根据所述目标电压调整所述电机控制器的MOS管的输出电压；

获取所述电机控制器输出的实际电流，并判断所述实际电流与所述目标电流是否一致；

若所述实际电流与所述目标电流不一致，则计算实际电流与目标电流的电流差；

根据所述电流差调整所述MOS管的输出电压以使所述电流差小于或等于预设阈值。

优选地，所述根据所述电流差调整所述MOS管的输出电压以使所述电流差小于或等于预设阈值的步骤包括：

获取所述电机控制器的MOS管输出的实际电压；

将所述电流差为0时对应的电压作为理想电压，并计算理想电压与实际电压的差值得到电压差；

根据电压差调整所述MOS管的输出电压至理想电压。

优选地，所述将所述电流差为0时对应的电压作为理想电压，并计算理想电压与实际电压的差值得到电压差的步骤包括：

获取所述电动汽车的电机的电机线束的电阻Rs、电感Ld、Lq和磁通量Ψf；

将所述目标电流为分解为两个空间矢量Id和Iq，其中Id用于产生磁场，Iq用于产生扭矩，将所述实际电流分解为与所述Id和Iq对应的两个空间矢量Id’和Iq’，将所述理想电压分解为与所述Id和Iq对应的两个空间矢量Ud和Uq，将所述实际电压分解为与所述Id和Iq对应的两个空间矢量Ud’和Uq’；

通过以下算法计算所述理想电压：

Ud＝Id*Rs-ω(Iq*Lq)，Uq＝Iq*Rs+ω(Id*Ld+Ψf)，其中ω为所述转速；

计算理想电压与实际电压的差值得到电压差。

优选地，所述根据所述电压差调整所述MOS管的输出电压至理想电压的步骤包括：

根据所述电压差调整所述MOS管的占空比以调整所述MOS管的输出电压至理想电压。

本发明还通过一种电机控制器，用于电动汽车，所述电机控制器包括MOS管、处理器和存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的控制程序，其中所述控制程序被所述处理器执行时，实现以下步骤：

接收扭矩控制指令，并根据所述扭矩控制指令确定目标扭矩；

获取当前转速，并根据当前转速及预设表单查询与所述目标扭矩对应的目标电压及目标电流；

根据所述目标电压调整所述MOS管的输出电压；

获取所述电机控制器输出的实际电流，并判断所述实际电流与所述目标电流是否一致；

若所述实际电流与所述目标电流不一致，则计算实际电流与目标电流的电流差；

根据所述电流差调整所述MOS管的输出电压以使所述电流差小于或等于预设阈值。

优选地，所述控制程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：

获取所述电机控制器的MOS管输出的实际电压；

将所述电流差为0时对应的电压作为理想电压，并计算理想电压与实际电压的差值得到电压差；

根据电压差调整所述MOS管的输出电压至理想电压。

优选地，所述控制程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：

获取所述电动汽车的电机的电机线束的电阻Rs、电感Ld、Lq和磁通量Ψf；

将所述目标电流为分解为两个空间矢量Id和Iq，其中Id用于产生磁场，Iq用于产生扭矩，将所述实际电流分解为与所述Id和Iq对应的两个空间矢量Id’和Iq’，将所述理想电压分解为与所述Id和Iq对应的两个空间矢量Ud和Uq，将所述实际电压分解为与所述Id和Iq对应的两个空间矢量Ud’和Uq’；

通过以下算法计算所述理想电压：

Ud＝Id*Rs-ω(Iq*Lq)，Uq＝Iq*Rs+ω(Id*Ld+Ψf)，其中ω为所述转速；

计算理想电压与实际电压的差值得到电压差。

优选地，所述控制程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：

根据所述电压差调整所述MOS管的占空比以调整所述MOS管的输出电压至理想电压。

本发明还提供一种电动汽车，包括动力电池、电机和上述任一项所述的电机控制器，所述电机控制器连接所述动力电池和所述电机，所述电机控制器根据扭矩控制指令控制MOS管调整输出电压以输出与所述扭矩控制指令对应的电流至所述电机。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有控制程序，其中所述控制程序被处理器执行时，实现上述任一项所述的控制方法的步骤。

本发明实施例的技术方案中，先根据当前转速及预设表单得到与目标扭矩对应的目标电压及目标电流，然后根据目标电压调整电机控制器的输出电压之后，获取电机控制器输出的实际电流，并根据实际电流与目标电路的电流差，再次调整输出电压，以使得电流差小于或等于预设阈值。也即电机控制器输出的实际电流与目标电流基本一致。这样可避免因电流过大导致电机系统中的损耗大、电机系统的效率偏低的问题。

附图说明

图1为本发明实施例方案中涉及的电动汽车的硬件结构示意图；

图2为本发明控制方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明控制方法第二实施例的流程示意图；

图4为本发明控制方法第三实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例涉及的控制方法主要应用于电动汽车的电机控制器。

参照图1，电机控制器10包括MOS管11、处理器12和存储器13、以及存储在存储器13上并可被处理器12执行的控制程序，其中控制程序被处理器12执行时，实现以下步骤：

接收扭矩控制指令，并根据扭矩控制指令确定目标扭矩；

获取当前转速，并根据当前转速及预设表单查询与目标扭矩对应的目标电压及目标电流；

根据目标电压调整电机控制器10的MOS管11的输出电压；

获取电机控制器10输出的实际电流，并判断实际电流与目标电流是否一致；

若实际电流与目标电流不一致，则计算实际电流与目标电流的电流差；

根据电流差调整MOS管11的输出电压以使电流差小于或等于预设阈值。

在某些实施例中，控制程序被处理器12执行时，还实现以下步骤：

获取电机控制器10的MOS管11输出的实际电压；

将电流差为0时对应的电压作为理想电压，并计算理想电压与实际电压的差值得到电压差；

根据电压差调整MOS管11的输出电压至理想电压。

在某些实施例中，控制程序被处理器12执行时，还实现以下步骤：

获取电动汽车的电机的电机线束的电阻Rs、电感Ld、Lq和磁通量Ψf；

将目标电流为分解为两个空间矢量Id和Iq，其中Id用于产生磁场，Iq用于产生扭矩，将实际电流分解为与Id和Iq对应的两个空间矢量Id’和Iq’，将理想电压分解为与Id和Iq对应的两个空间矢量Ud和Uq，将实际电压分解为与Id和Iq对应的两个空间矢量Ud’和Uq’；

通过以下算法计算理想电压：

Ud＝Id*Rs-ω(Iq*Lq)，Uq＝Iq*Rs+ω(Id*Ld+Ψf)，其中ω为转速；

计算理想电压与实际电压的差值得到电压差。

本发明还提供一种电动汽车，电动汽车包括动力电池20、电机30和上述一实施例的电机控制器10，电机控制器10连接动力电池20和电机30，电机控制器10根据扭矩控制指令控制MOS管11调整输出电压以输出与扭矩控制指令对应的电流至电机30。

电动汽车还包括整车控制器40，整车控制器40与电机控制器10连接，整车控制器40发送扭矩控制指令至电机控制器10。

基于上述电机控制器10及电动汽车的硬件结构，提出本发明控制方法的各个实施例。

本发明提供一种电机控制器10的控制方法，用于调节电动汽车的电机30的扭矩。

请参阅图2，在本发明一实施例中，控制方法包括以下步骤：

S11：接收扭矩控制指令，并根据扭矩控制指令确定目标扭矩；

本发明的控制方法由电动汽车的电机控制器10执行。电机控制器10包括处理器12及与处理器12连接的MOS管11。MOS管11的输入端连接电动汽车的动力电池20，输出端连接电动汽车的电机30。当用户驾驶电动汽车时，会执行相应的驾驶操作，电动汽车的整车控制器40根据驾驶操作、当前车速和加速踏板开度得到目标扭矩，并根据目标扭矩发出扭矩控制指令至电机控制器10的处理器12，扭矩控制指令包括目标扭矩，电机控制器10的处理器12接收扭矩控制指令之后，根据扭矩控制指令确定目标扭矩。

S12：获取当前转速，并根据当前转速及预设表单查询与目标扭矩对应的目标电压及目标电流；

当前转速为电机30的转速。预设表单为电机控制器10的处理器12内部设定好的“扭矩—电流—相电压”对应关系表。需通过将电机控制器10的电流调整至目标电流以使电机控制器10输出与目标扭矩对应的电流至电动汽车的电机，并使得电机30输出目标扭矩。

S13：根据目标电压调整电机控制器10的MOS管11的输出电压；

根据查表得到的目标电压，电压从动力电池20输出至电机控制器10的MOS管11。通过控制电机控制器10的MOS管11的占空比，将电机控制器10的MOS管11的输出电压调至目标电压。

S14：获取电机控制器10输出的实际电流，并判断实际电流与目标电流是否一致；

步骤S13中，初次调整输出电压之后，由于调节得到的实际电压值很可能并不是目标电压，因此得到的实际电流，也很可能不是目标电流。因此，需判断实际电流与目标电流是否一致。如果实际电流与目标电流一致，则说明电机控制器10的实际电流已满足使电动汽车的电机输出目标扭矩的要求。

S15：若实际电流与目标电流不一致，则计算实际电流与目标电流的电流差；

S16：根据电流差调整MOS管11的输出电压以使电流差小于或等于预设阈值。

如果实际电流与目标电流不一致，则需要继续调整电机控制器10的MOS管11的输出电压。可根据目标电流与实际电流的电流差，通过电压补偿法，调整电机控制器10的MOS管11的输出电压，以使得电流差小于或等于预设阈值，也即电机控制器10输出的实际电流与目标电流基本一致，再将MOS管11的输出的电流输出至电机以使得电机输出目标扭矩。预设阈值可以为0，预设阈值为0时，则表示需将实际电流调整至与目标电流完全一致。但是可能出现无法将实际电流调至与目标电流完全一致的情况，也可以将预设阈值设为其他值。预设阈值可根据扭矩调整所要求的精度确定。

本发明实施例的技术方案中，先根据当前转速及预设表单得到与目标扭矩对应的目标电压及目标电流，然后根据目标电压调整电机控制器10的输出电压之后，获取电机控制器10输出的实际电流，并根据实际电流与目标电路的电流差，再次调整输出电压，以使得电流差小于或等于预设阈值。也即电机控制器10输出的实际电流与目标电流基本一致。这样可避免因电流过大导致电机系统中的损耗大、电机系统的效率偏低的问题。

请参阅图3，基于上述实施例，步骤S16包括：

S161：获取电机控制器10的MOS管11输出的实际电压；

根据目标电压调节电机控制器10的MOS管11的占空比之后，得到的实际电压不一定是目标电压，需获取电机控制器10的实际电压，以便根据实际电压继续调整电机控制器10的MOS管11的输出电压以使得电流差小于或等于预设阈值。

S162：将电流差为0时对应的电压作为理想电压，并计算理想电压与实际电压的差值得到电压差；

电流差为0时，也即实际电流与目标电流一致时，这时电机控制器10可输出与目标电流一致的电流至电动汽车的电机30，以使得电机30输出目标扭矩。将电流差为0时对应的电压作为理想电压，并计算理想电压与实际电压的差值得到电压差，以便于根据电压差继续调整电机控制器10的MOS管11的输出电压以使得电流差小于或等于预设阈值。

S163：根据电压差调整输出电压至理想电压。

得到实际电压与目标电压的电压差之后，根据电压差，通过PI算法利用电压补偿法调整电机控制器10的MOS管11的占空比以调整所述MOS管的的输出电压。

如此，根据电压差调整输出电压至理想电压，使得实际电流与目标电流一致。从而可避免因电流过大导致电机系统中的损耗大。

请参阅图3及图4，基于上述实施例，步骤S162包括步骤：

S1621：获取电动汽车的电机30的电机线束的电阻Rs、电感Ld、Lq和磁通量Ψf；

电机线束的电阻Rs、电感Ld、Lq和磁通量Ψf为定值，可存储在电机控制器10的存储器13。需要计算理想电压时，可电机控制器10的处理器12可直接从电机控制器10的存储器13读取电机线束的电阻Rs、电感Ld、Lq和磁通量Ψf。

S1622：将目标电流为分解为两个空间矢量Id和Iq，其中Id用于产生磁场，Iq用于产生扭矩，将实际电流分解为与Id和Iq对应的两个空间矢量Id’和Iq’，将理想电压分解为与Id和Iq对应的两个空间矢量Ud和Uq，将实际电压分解为与Id和Iq对应的两个空间矢量Ud’和Uq’；

为了使电机控制器10更准确地控制电机30，将目标电流分解为两个空间矢量Id和Iq，其中Id用于产生磁场，Iq用于产生扭矩。那么对应地，将实际电流、实际电压和理想电压也分解为d和q方向的两个矢量，这样便于计算电压差，并根据电压差调整电机控制器10的MOS管11的输出电压。

S1623：通过以下算法计算理想电压：

Ud＝Id*Rs-ω(Iq*Lq)，Uq＝Iq*Rs+ω(Id*Ld+Ψf)，其中ω为当前转速；

S1624：计算理想电压与实际电压的差值得到电压差。

将Ud’与Ud的差值△Ud、和Uq’与Uq的差值△Uq的差值作为电压差。

如此，通过空间矢量分解的方法，将目标电流分解为两个空间矢量Id和Iq，并根据Id和Iq计算理想电压并得到电压差△Ud和△Uq，然后根据△Ud和△Uq调整电机控制器10的MOS管11的输出电压，这样得到的电机控制器10的MOS管11输出的实际电流更准确，有助于更准确地控制电机30输出目标扭矩。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质。

本发明计算机可读存储介质上存储有控制程序，计算机可读存储介质上存储有控制程序，其中控制程序被处理器执行时，实现如下控制方法的步骤：

接收扭矩控制指令，并根据扭矩控制指令确定目标扭矩；

获取当前转速，并根据当前转速及预设表单查询与目标扭矩对应的目标电压及目标电流；

根据目标电压调整电机控制器10的MOS管11的输出电压；

获取电机控制器10输出的实际电流，并判断实际电流与目标电流是否一致；

若实际电流与目标电流不一致，则计算实际电流与目标电流的电流差；

根据电流差调整MOS管11的输出电压以使电流差小于或等于预设阈值。

进一步地，控制程序被处理器执行时，还实现如下控制方法的步骤：

获取电机控制器10的MOS管11输出的实际电压；

将电流差为0时对应的电压作为理想电压，并计算理想电压与实际电压的差值得到电压差；

根据电压差调整MOS管11的输出电压至理想电压。

进一步地，控制程序被处理器执行时，还实现如下控制方法的步骤：

获取电动汽车的电机的电机线束的电阻Rs、电感Ld、Lq和磁通量Ψf；

将目标电流为分解为两个空间矢量Id和Iq，其中Id用于产生磁场，Iq用于产生扭矩，将实际电流分解为与Id和Iq对应的两个空间矢量Id’和Iq’，将理想电压分解为与Id和Iq对应的两个空间矢量Ud和Uq，将实际电压分解为与Id和Iq对应的两个空间矢量Ud’和Uq’；

通过以下算法计算理想电压：

Ud＝Id*Rs-ω(Iq*Lq)，Uq＝Iq*Rs+ω(Id*Ld+Ψf)，其中ω为转速；

计算理想电压与实际电压的差值得到电压差。

进一步地，控制程序被处理器执行时，还实现如下控制方法的步骤：

根据电压差调整所述MOS管的占空比以调整MOS管的输出电压至理想电压。

其中，控制程序被执行时所实现的方法可参照本发明控制方法的各个实施例，此处不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种控制方法，用于控制电动汽车的电机控制器，其特征在于，所述控制方法包括步骤：

接收扭矩控制指令，并根据所述扭矩控制指令确定目标扭矩；

获取当前转速，并根据当前转速及预设表单查询与所述目标扭矩对应的目标电压及目标电流；

根据所述目标电压调整所述电机控制器的MOS管的输出电压；

获取所述电机控制器输出的实际电流，并判断所述实际电流与所述目标电流是否一致；

若所述实际电流与所述目标电流不一致，则计算实际电流与目标电流的电流差；

根据所述电流差调整所述MOS管的输出电压以使所述电流差小于或等于预设阈值。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述电流差调整所述MOS管的输出电压以使所述电流差小于或等于预设阈值的步骤包括：

获取所述电机控制器的MOS管输出的实际电压；

将所述电流差为0时对应的电压作为理想电压，并计算理想电压与实际电压的差值得到电压差；

根据所述电压差调整所述MOS管的输出电压至理想电压。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述将所述电流差为0时对应的电压作为理想电压，并计算理想电压与实际电压的差值得到电压差的步骤包括：

获取所述电动汽车的电机的电机线束的电阻Rs、电感Ld、Lq和磁通量Ψf；

将所述目标电流为分解为两个空间矢量Id和Iq，其中Id用于产生磁场，Iq用于产生扭矩，将所述实际电流分解为与所述Id和Iq对应的两个空间矢量Id’和Iq’，将所述理想电压分解为与所述Id和Iq对应的两个空间矢量Ud和Uq，将所述实际电压分解为与所述Id和Iq对应的两个空间矢量Ud’和Uq’；

通过以下算法计算所述理想电压：

Ud＝Id*Rs-ω(Iq*Lq)，Uq＝Iq*Rs+ω(Id*Ld+Ψf)，其中ω为所述转速；

计算理想电压与实际电压的差值得到电压差。

4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述电压差调整所述MOS管的输出电压至理想电压的步骤包括：

根据所述电压差调整所述MOS管的占空比以调整所述MOS管的输出电压至理想电压。

5.一种电机控制器，用于电动汽车，其特征在于，所述电机控制器包括MOS管、处理器和存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的控制程序，其中所述控制程序被所述处理器执行时，实现以下步骤：

接收扭矩控制指令，并根据所述扭矩控制指令确定目标扭矩；

获取当前转速，并根据当前转速及预设表单查询与所述目标扭矩对应的目标电压及目标电流；

根据所述目标电压调整所述MOS管的输出电压；

获取所述电机控制器输出的实际电流，并判断所述实际电流与所述目标电流是否一致；

若所述实际电流与所述目标电流不一致，则计算实际电流与目标电流的电流差；

根据所述电流差调整所述MOS管的输出电压以使所述电流差小于或等于预设阈值。

6.根据权利要求5所述的电机控制器，其特征在于，所述控制程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：

获取所述电机控制器的MOS管输出的实际电压；

将所述电流差为0时对应的电压作为理想电压，并计算理想电压与实际电压的差值得到电压差；

根据所述电压差调整所述MOS管的输出电压至理想电压。

7.根据权利要求6所述的电机控制器，其特征在于，所述控制程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：

获取所述电动汽车的电机的电机线束的电阻Rs、电感Ld、Lq和磁通量Ψf；

将所述目标电流为分解为两个空间矢量Id和Iq，其中Id用于产生磁场，Iq用于产生扭矩，将所述实际电流分解为与所述Id和Iq对应的两个空间矢量Id’和Iq’，将所述理想电压分解为与所述Id和Iq对应的两个空间矢量Ud和Uq，将所述实际电压分解为与所述Id和Iq对应的两个空间矢量Ud’和Uq’；

通过以下算法计算所述理想电压：

Ud＝Id*Rs-ω(Iq*Lq)，Uq＝Iq*Rs+ω(Id*Ld+Ψf)，其中ω为所述转速；

计算理想电压与实际电压的差值得到电压差。

8.根据权利要求6所述的电机控制器，其特征在于，所述控制程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：

根据所述电压差调整所述MOS管的占空比以调整所述MOS管的输出电压至理想电压。

9.一种电动汽车，其特征在于，包括动力电池、电机和权利要求5-8任一项所述的电机控制器，所述电机控制器连接所述动力电池和所述电机，所述电机控制器根据所述扭矩控制指令控制MOS管调整输出电压以输出与所述扭矩控制指令对应的电流至所述电机。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有控制程序，其中所述控制程序被处理器执行时，实现权利要求1至4中任一项所述的控制方法的步骤。