CN110995099B

CN110995099B - 基于查表和闭环控制的电机发热控制方法、控制器及系统

Info

Publication number: CN110995099B
Application number: CN201911360119.9A
Authority: CN
Inventors: 董继维; 徐斌; 王乃瑞; 张闯
Original assignee: Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd; Zhejiang Jizhi New Energy Automobile Technology Co Ltd
Current assignee: Chongqing Ruilan Automobile Research Institute Co ltd; Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2021-04-27
Anticipated expiration: 2039-12-25
Also published as: CN110995099A

Abstract

本发明提供了一种基于查表和闭环控制的电机发热控制方法、控制器及系统，属于电机控制领域。该电机发热控制方法包括：根据电机的目标发热功率和实际发热功率实时获取闭环控制方式所对应的直轴电流增量；根据所述电机的目标扭矩和实际转速查询预先标定的表一获取对应的直轴电流查表值；根据所述直轴电流增量和所述直轴电流查表值获取所述电机的目标直轴电流；根据所述目标直轴电流和所述目标扭矩查询预先标定的表二获取对应的目标交轴电流，以按所述目标直轴电流和所述目标交轴电流给所述电机通入电流。本发明的电机发热控制方法能够实现电机发热功率的连续控制以及电机发热功率和扭矩的同时控制。

Description

基于查表和闭环控制的电机发热控制方法、控制器及系统

技术领域

本发明涉及电机控制领域，特别是涉及一种基于查表和闭环控制的电机发热控制方法、控制器及系统。

背景技术

通过电机控制可以使得电机在输出扭矩不变的情况下调节电机的输入电流，由于电机的发热功率与电流直接相关，因而通过对电机输入电流的控制也就可以实现对电机发热功率的控制。

目前国外特斯拉的部分车型上已经实现通过控制电机的发热功率并利用此部分发热功率用于向乘员舱或动力电池加热。但目前尚无在控制扭矩不变的情况下调节电机发热功率的方法。

考虑到电机参数的非线性，目前部分电机控制器供应商采用查表的方式去得到不同目标转矩和不同转速下的直轴电流目标值和交轴电流目标值。由于此表按照效率最优目标进行整理得到，仅按照此表进行电机控制时，可以实现电机扭矩的精确控制，但无法实现对电机发热功率的调节和控制。

另外有种在目前电机控制的基础上，通过标定形成多张不同发热功率下的数据表格，然后根据不同的目标发热功率查找相应的表格，得到相应的直轴电流和交轴电流，但此控制方式存在无法实现对发热功率的连续控制，且无法消除电机参数变化及干扰对发热功率的影响，且增加了标定工作量。

因此目前的电机控制方法无法实现电机发热功率的连续控制。

发明内容

本发明的一个目的是提供基于查表法和闭环控制的电机发热控制方法，能够实现电机发热功率的连续控制。

本发明一个进一步的目的是要实现电机发热功率和扭矩的同时控制。

本发明另一个进一步的目的是要减少查表数据量和标定工作量。

本发明再一个进一步的目的是要减小参数变化或干扰等对发热功率的影响。

特别地，本发明提供了一种基于查表和闭环控制的电机发热控制方法，包括以下步骤：

根据电机的目标发热功率和实际发热功率实时获取闭环控制方式所对应的直轴电流增量；

根据所述电机的目标扭矩和实际转速查询预先标定的表一获取对应的直轴电流查表值；

根据所述直轴电流增量和所述直轴电流查表值获取所述电机的目标直轴电流；

根据所述目标直轴电流和所述目标扭矩查询预先标定的表二获取对应的目标交轴电流，以按所述目标直轴电流和所述目标交轴电流给所述电机通入电流。

可选地，所述表一通过以下步骤获得：

对所述电机进行试验标定，以获取所述电机在不同转速和不同扭矩下对应的效率最优时的直轴电流和交轴电流；

将试验所得数据进行整理以获取记载有转速、扭矩和直轴电流对应关系的所述表一。

可选地，所述表二通过以下步骤获得：

将试验所得数据进行整理以获取记载有扭矩、直轴电流和交流电流对应关系的所述表二。

可选地，根据电机的目标发热功率和实际发热功率实时获取闭环控制方式所对应的直轴电流增量之前，还包括：

接收整车控制器发来的所述目标发热功率和所述目标扭矩；

计算实际发热功率；

采集所述电机的实际转速。

可选地，根据所述直轴电流增量和所述直轴电流查表值获取所述电机的目标直轴电流，包括：

取所述直轴电流增量和所述直轴电流查表值的和作为所述目标直轴电流。

特别地，本发明还提供了一种电机控制器，包括处理器和存储器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时用于实现根据上述任一项所述的电机发热控制方法。

特别地，本发明还提供了一种电机控制系统，包括动力电池、整车控制器、电机和上述的电机控制器，其中，

所述动力电池与所述电机控制器电连接，用于为所述电机控制器供电；

所述整车控制器与所述电机控制器信号连接，用于发送所述目标扭矩和目标发热功率给所述电机控制器；

所述电机控制器与所述电机相连，用于将计算得出的所述目标直轴电流和所述目标交轴电流给所述电机通入电流。

可选地，所述整车控制器用于根据整车的加热需求计算生成所述目标发热功率。

通过本发明的控制方法：

1)通过闭环控制调节直轴电流能够实现对发热功率的控制，通过第二次查表能够实现对扭矩的控制，因此本发明可以实现同时满足目标扭矩和目标发热功率。

2)由于电机发热功率的控制采用闭环控制，因此可以实现发热功率在一定范围内的连续控制。

3)由于电机发热功率的控制采用闭环控制，当电机发热功率变化时能够通过闭环控制对直轴电流进行相应调节，减小电机参数变化及干扰对发热功率的影响。

4)本发明能够充分利用标定过程中的全部数据，而不需要额外增加标定工作。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的电机发热控制方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的电机发热控制方法的原理图；

图3是根据本发明一个实施例的电机控制系统的连接示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的电机发热控制方法的流程图。图2是根据本发明一个实施例的电机发热控制方法的原理图。如图1所示，也可以参见图2，本发明提供了一种基于查表和闭环控制的电机发热控制方法，其一般性地可以包括以下步骤：

S10：根据电机3的目标发热功率PhRef和实际发热功率PhAct实时获取闭环控制方式所对应的直轴电流增量DeltaId。目标发热功率PhRef是指根据整车的加热需求计算生成的发热功率值，也就是通过本控制方法后期望电机3达到的发热功率值。

S20：根据电机3的目标扭矩TeRef和实际转速WeAct查询预先标定的表一6获取对应的直轴电流查表值IdCmd1。

S30：根据直轴电流增量DeltaId和直轴电流查表值IdCmd1获取电机3的目标直轴电流IdCmd2。即取直轴电流增量DeltaId和直轴电流查表值IdCmd1的和作为目标直轴电流IdCmd2。本步骤可以通过图2中的加法器7执行。

S40：根据目标直轴电流IdCmd2和目标扭矩TeRef查询预先标定的表二8获取对应的目标交轴电流IqCmd2，以按目标直轴电流IdCmd2和目标交轴电流IqCmd2给电机3通入电流。

本实施例中通过对目标发热功率PhRef进行闭环控制，通过两次查表得到满足目标直轴电流IdCmd2和目标扭矩TeRef的目标交轴电流IqCmd2。通过本实施例的控制方法：1)通过闭环控制调节直轴电流能够实现对发热功率的控制，通过第二次查表能够实现对扭矩的控制，因此本发明可以实现同时满足目标扭矩TeRef和目标发热功率PhRef。2)由于电机发热功率的控制采用闭环控制，因此可以实现发热功率在一定范围内的连续控制。3)由于电机发热功率的控制采用闭环控制，当电机发热功率变化时能够通过闭环控制对直轴电流进行相应调节，减小电机参数变化及干扰对发热功率的影响。

S10中的闭环控制可以通过发热控制器5执行。发热控制器5根据目标发热功率PhRef和实际发热功率PhAct通过闭环控制产生直轴电流增量DeltaId。由于电机控制时直轴电流工作在负半轴即为负值，当实际发热功率PhAct小于目标发热功率PhRef时，负方向增大直轴电流增量DeltaId，当实际发热功率PhAct大于目标发热功率PhRef时，负方向减小直轴电流增量DeltaId，当实际发热功率PhAct等于目标发热功率PhRef时，维持当前直轴电流增量DeltaId。

另一个实施例中，表一6和表二8通过以下步骤获得：

对电机3进行试验标定，以获取电机3在不同转速和不同扭矩下对应的效率最优时的直轴电流和交轴电流；

将试验所得数据进行整理以获取记载有转速、扭矩和直轴电流对应关系的表一6；

将试验所得数据进行整理以获取记载有扭矩、直轴电流和交流电流对应关系的表二8。

表一6的部分数据摘录如下表1所示，Tq表示扭矩、W为转速，中间的数据对应为直轴电流。

表1

表二8的部分数据摘录如下表2所示，Tq表示扭矩、Id为直轴电流，中间的数据对应为交轴电流。

表2

现有技术中通过不同发热功率表格查表的方法没有闭环控制，是根据不同的转速、转矩、目标发热功率PhRef形成多张表格，例如0.5kW发热功率时不同转速与扭矩对应的Id、Iq有两张表格，1kW发热功率时不同转速与扭矩对应的Id、Iq有两张表格。如果发热功率最大为4kW，目标发热功率PhRef变化步长0.5kW，则需要16张表格；

而本实施例中表二8为根据不同的直轴电流和交轴电流对应的扭矩整理形成的，表一6为根据不同的直轴电流和交轴电流对应的扭矩以总电流最小为目标形成的，因而本发明能够充分利用标定过程中的全部数据，而不需要额外增加标定工作。

一个实施例中，S10之前还包括：

S2：接收整车控制器4发来的目标发热功率PhRef和目标扭矩TeRef。整车控制器4根据整车的加热需求计算生成目标发热功率PhRef、根据整车的扭矩需求计算成功目标扭矩TeRef，并发送至电机控制器2。

S4：计算实际发热功率PhAct。实际发热功率PhAct为电机控制器2根据采集到的电压、电流、扭矩、转速等信息计算得出。具体地，通过电机控制器2的输入功率减去机械输出功率，输入功率为直流侧输入电压乘以电流，机械功率为输出扭矩乘以角速度。

S6：采集电机3的实际转速WeAct。例如通过转速传感器直接采集获得。

S2、S4和S6不限定其执行顺序，给出了目标发热功率PhRef、目标扭矩TeRef、实际发热功率PhAct、实际转速WeAct的来源或计算方式。

本发明还提供了一种电机控制器2，包括处理器和存储器，存储器内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时用于实现上述任一个实施例中的电机发热控制方法。

图3是根据本发明一个实施例的电机控制系统的连接示意图。如图3所示，本发明还提供了一种电机控制系统，包括动力电池1、整车控制器4、电机3和上述实施例中的电机控制器2。动力电池1与电机控制器2电连接，用于为电机控制器2供电，即高压直流电。整车控制器4与电机控制器2信号连接，用于发送目标扭矩TeRef和目标发热功率PhRef给电机控制器2。电机控制器2与电机3相连，用于将计算得出的目标直轴电流IdCmd2和目标交轴电流IqCmd2给电机3通入电流。可选地，整车控制器4用于根据整车的加热需求计算生成目标发热功率PhRef。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims

1.一种基于查表和闭环控制的电机发热控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据所述目标直轴电流和所述目标扭矩查询预先标定的表二获取对应的目标交轴电流，以按所述目标直轴电流和所述目标交轴电流给所述电机通入电流；

所述表一通过以下步骤获得：

2.根据权利要求1所述的电机发热控制方法，其特征在于，所述表二通过以下步骤获得：

3.根据权利要求1所述的电机发热控制方法，其特征在于，根据电机的目标发热功率和实际发热功率实时获取闭环控制方式所对应的直轴电流增量之前，还包括：

接收整车控制器发来的所述目标发热功率和所述目标扭矩；

计算实际发热功率；

采集所述电机的实际转速。

4.根据权利要求1所述的电机发热控制方法，其特征在于，根据所述直轴电流增量和所述直轴电流查表值获取所述电机的目标直轴电流，包括：

5.一种电机控制器，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时用于实现根据权利要求1-4中任一项所述的电机发热控制方法。

6.一种电机控制系统，其特征在于，包括动力电池、整车控制器、电机和权利要求5所述的电机控制器，其中，

7.根据权利要求6所述的电机控制系统，其特征在于，

所述整车控制器用于根据整车的加热需求计算生成所述目标发热功率。