CN112060923B - 电驱动系统的效率提升方法、装置及介质、电机控制器 - Google Patents

电驱动系统的效率提升方法、装置及介质、电机控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电驱动系统的效率提升方法、装置及介质、电机控制器。其中，效率提升方法包括：获取驾驶员需求扭矩指令；获取电驱动系统的母线电压，并获取电机的温度；根据驾驶员需求扭矩指令、母线电压和电机的温度获取电机的d轴电流和q轴电流，并根据电机的d轴电流和q轴电流对所述电机进行控制。该效率提升方法，根据电驱动系统的母线电压与电机温度对电机进行控制，可实现在动力电池电压全范围段进行精确电机控制，进而可提升电驱动系统的效率，降低整车能量消耗，提高整车续航里程。

Description

电驱动系统的效率提升方法、装置及介质、电机控制器
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种电驱动系统的效率提升方法、装置以及介质、电机控制器。
背景技术
电驱动系统是电动汽车能量消耗最大的系统，因此，降低电驱动系统的能量消耗很有意义。而目前，电驱动系统的控制方案一般仅根据电压对电机进行控制，能耗较大。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种电动汽车的电驱动系统的效率提升方法，以提升电驱动系统的效率，降低整车能量消耗，提高整车续航里程。
本发明的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
本发明的第三个目的在于提出一种电机控制器。
本发明的第四个目的在于提出一种电动汽车的电驱动系统的效率提升装置。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电动汽车的电驱动系统的效率提升方法，所述方法包括以下步骤：获取驾驶员需求扭矩指令；获取所述电驱动系统的母线电压，并获取电机的温度；根据所述驾驶员需求扭矩指令、所述母线电压和所述电机的温度获取所述电机的d轴电流和q轴电流，并根据所述电机的d轴电流和q轴电流对所述电机进行控制。
本发明实施例的电动汽车的电驱动系统的效率提升方法，通过获取与驾驶员需求扭矩、电驱动系统的母线电压和电机的温度相对应的电机的d轴电流和q轴电流，并根据d轴电流和q轴电流对电机进行控制。由此，根据电驱动系统的母线电压与电机温度对电机进行控制，可实现在动力电池电压全范围段进行精确电机控制，进而可提升电驱动系统的效率，降低整车能量消耗，提高整车续航里程。
另外，本发明上述的电动汽车的电驱动系统的效率提升方法还可以具有如下附加的技术特征。
根据本发明的一个实施例，所述电动汽车的电驱动系统的效率提升方法还包括：所述电驱动系统中存储有电压-温度-扭矩-电机控制电流表，其中，根据所述驾驶员需求扭矩指令、所述母线电压和所述电机的温度，通过查询所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表以获取所述电机的d轴电流和q轴电流。
根据本发明的一个实施例，所述电动汽车的电驱动系统的效率提升方法还包括：所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表根据以下步骤标定生成：S1，对电机进行台架标定，以获取多个目标电压；S2，在所述电机的全转速扭矩范围内获取多个转速标定点；S3，在每个目标电压下，标定不同电机温度下每个转速标定点的电机d轴电流和q轴电流，以使所述电驱动系统的效率最优，并生成多个表格Table_u1、Table_u2、Table_u3、…、Table_uN；S4，根据多个表格Table_u1、Table_u2、Table_u3、…、Table_uN生成所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表。
根据本发明的一个实施例，所述电动汽车的电驱动系统的效率提升方法还包括：在生成所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表时，针对非目标电压，采用线性插值的方式计算不同电机温度下每个转速标定点的电机d轴电流和q轴电流。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有电动汽车的电驱动系统的效率提升程序，该电驱动系统的效率提升程序被处理器执行时实现上述的电动汽车的电驱动系统的效率提升方法。
本发明实施例的计算机可读存储介质，在其上存储的有电动汽车的电驱动系统的效率提升程序被处理器执行时，可实现提升电驱动系统的效率，降低整车能量消耗，提高整车续航里程。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电机控制器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的电动汽车的电驱动系统的效率提升程序，所述处理器执行所述电驱动系统的效率提升程序时，实现上述的电动汽车的电驱动系统的效率提升方法。
本发明实施例的电机控制器，在执行上述的电动汽车的电驱动系统的效率提升程序时，可实现提升电驱动系统的效率，降低整车能量消耗，提高整车续航里程。
为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种电动汽车的电驱动系统的效率提升装置，包括：扭矩指令获取模块，用于获取驾驶员需求扭矩指令；电压获取模块，用于获取所述电驱动系统的母线电压；温度获取模块，用于获取电机的温度；控制模块，用于根据所述驾驶员需求扭矩指令、所述母线电压和所述电机的温度获取所述电机的d轴电流和q轴电流，并根据所述电机的d轴电流和q轴电流对所述电机进行控制。
本发明实施例的电动汽车的电驱动系统的效率提升装置，通过扭矩指令获取模块、电压获取模块、温度获取模块获取驾驶员需求扭矩指令、电驱动系统的母线电压、电机的温度，并通过控制模块获取对应的电机的d轴电流和q轴电流，并根据电机的d轴电流和q轴电流对电机进行控制。由此，根据电驱动系统的母线电压与电机温度对电机进行控制，可实现在动力电池电压全范围段进行精确电机控制，进而可提升电驱动系统的效率，降低整车能量消耗，提高整车续航里程。
另外，本发明上述实施例的电动汽车的电驱动系统的效率提升装置还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述电动汽车的电驱动系统的效率提升装置还包括：所述电驱动系统中存储有电压-温度-扭矩-电机控制电流表，其中，所述控制模块根据所述驾驶员需求扭矩指令、所述母线电压和所述电机的温度，通过查询所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表以获取所述电机的d轴电流和q轴电流。
根据本发明的一个实施例，所述电动汽车的电驱动系统的效率提升装置还包括：所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表根据以下步骤标定生成：S1，对电机进行台架标定，以获取多个目标电压；S2，在所述电机的全转速扭矩范围内获取多个转速标定点；S3，在每个目标电压下，标定不同电机温度下每个转速标定点的电机d轴电流和q轴电流，以使所述电驱动系统的效率最优，并生成多个表格Table_u1、Table_u2、Table_u3、…、Table_uN；S4，根据多个表格Table_u1、Table_u2、Table_u3、…、Table_uN生成所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表。
根据本发明的一个实施例，所述电动汽车的电驱动系统的效率提升装置还包括：在生成所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表时，针对非目标电压，采用线性插值的方式计算不同电机温度下每个转速标定点的电机d轴电流和q轴电流。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明一个实施例的电动汽车的电驱动系统的效率提升方法的流程图；
图2是本发明另一个实施例的电动汽车的电驱动系统的效率提升方法的流程图；
图3是本发明实施例的电动汽车的电驱动系统的效率提升装置的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的电驱动系统的效率提升方法、装置以及介质、电机控制器。
图1是本发明一个实施例的电动汽车的电驱动系统的效率提升方法的流程图。
如图1所示，电动汽车的电驱动系统的效率提升方法包括以下步骤：
S11，获取驾驶员需求扭矩指令。
可选地，可通过整车控制器根据加速踏板的开度计算需求扭矩，并生成驾驶员需求扭矩指令，进而通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)将驾驶员需求扭矩指令发送给驱动电机控制器。
S12，获取电驱动系统的母线电压，并获取电机的温度。
可选地，可通过驱动电机控制器采集电驱动系统的母线电压，可在电机上设置相应的温度传感器，以采集电机的温度。
S13，根据驾驶员需求扭矩指令、母线电压和电机的温度获取电机的d轴电流和q轴电流，并根据电机的d轴电流和q轴电流对电机进行控制。
在本发明的实施例中，电驱动系统中存储有电压-温度-扭矩-电机控制电流表。
具体地，电驱动系统根据驾驶员需求扭矩指令、母线电压和电机的温度，通过查询电压-温度-扭矩-电机控制电流表以获取电机的d轴电流和q轴电流，进而根据电机的d轴电流和q轴电流对电机进行控制。
作为一个示例，如图2所示，上述的电压-温度-扭矩-电机控制电流表根据以下步骤标定生成：
S21，对电机进行台架标定，以获取多个目标电压；
具体地，可标定多个电压U1、U2、U3、…、UN。例如，可标定电池电压范围内最高电压U1、额定电压U2、最低电压U3。
S22，在电机的全转速扭矩范围内获取多个转速标定点；
例如，可以标定电机转速100rpm、1N·m为第一个标定点，电机转速200rpm、1N·m为第二个标定点，电机转速300rpm、1N·m为第三个标定点…。
S23，在每个目标电压下，标定不同电机温度下每个转速标定点的电机d轴电流和q轴电流，以使电驱动系统的效率最优，并生成多个表格Table_u1、Table_u2、Table_u3、…、Table_uN；
具体地，可通过控制环境温度、冷却水流量和温度、电机工作时间等保证电机恒温。作为一个示例，可以保证电机温度为T1，在温度T1下标定使电驱动系统的效率最优的与上述转速标定点对应的电机d轴电流和q轴电流，制作成表格Table1。
进一步地，可采用上述方法，制作电机温度为T2、T3、…、TN对应的表格Table2、Table3、…、TableN。使用上述Table1、Table2、Table3、…、TableN得到表格Table_u1。
具体地，在上述使用表格Table1、Table2、Table3、…、TableN得到表格Table_u1的过程中，若电机温度为标定温度点，则直接使用测量得到的表格，若电机温度为非标定温度点，则利用标定温度点测量得到的表格，通过matlab拟合得到非标定温度点的数值。
S24，根据多个表格Table_u1、Table_u2、Table_u3、…、Table_uN生成电压-温度-扭矩-电机控制电流表。
可选地，在生成电压-温度-扭矩-电机控制电流表时，针对非目标电压，采用线性插值的方式计算不同电机温度下每个转速标定点的电机d轴电流和q轴电流，可通过matlab计算非目标电压处的每个转速标定点的电机d轴电流和q轴电流。
综上，本发明实施例的电动汽车的电驱动系统的效率提升方法，根据电驱动系统的母线电压与电机温度对电机进行控制，可实现在动力电池电压全范围段进行精确电机控制，进而可提升电驱动系统的效率，降低整车能量消耗，提高整车续航里程。
进一步地，本发明提出一种计算机可读存储介质。
在本发明实施例中，计算机可读存储介质上存储有电动汽车的电驱动系统的效率提升程序，该电驱动系统的效率提升程序被处理器执行时实现上述的电动汽车的电驱动系统的效率提升方法。
本发明实施例的计算机可读存储介质，在其上存储的电动汽车的电驱动系统的效率提升程序被处理器执行时，可实现，提升电驱动系统的效率，降低整车能量消耗，提高整车续航里程。
进一步地，本发明提出了一种电机控制器。
在本发明实施例中，电机控制器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的电动汽车的电驱动系统的效率提升程序，所述处理器执行所述电驱动系统的效率提升程序时，实现上述的电动汽车的电驱动系统的效率提升方法。
本发明实施例的电机控制器，通过实现上述的电动汽车的电驱动系统的效率提升方法，可实现提升电驱动系统的效率，降低整车能量消耗，提高整车续航里程。
图3是本发明实施例的电动汽车的电驱动系统的效率提升装置的结构框图。
如图3所示，该电动汽车的电驱动系统的效率提升装置100包括扭矩指令获取模块101、电压获取模块102、温度获取模块103、控制模块104。
具体地，扭矩指令获取模块101，用于获取驾驶员需求扭矩指令；电压获取模块102，用于获取电驱动系统的母线电压；温度获取模块103，用于获取电机的温度；控制模块104，用于根据驾驶员需求扭矩指令、母线电压和电机的温度获取所机的d轴电流和q轴电流，并根据电机的d轴电流和q轴电流对电机进行控制。
该电动汽车的电驱动系统的效率提升装置，可实现提升电驱动系统的效率，降低整车能量消耗，提高整车续航里程。
在本发明一个实施例中，控制模块104具体用于：根据所述驾驶员需求扭矩指令、母线电压和所述电机的温度，通过查询所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表以获取所述电机的d轴电流和q轴电流。
进一步地，电压-温度-扭矩-电机控制电流表根据以下步骤标定生成：S21，对电机进行台架标定，以获取多个目标电压；S22，在电机的全转速扭矩范围内获取多个转速标定点；S23，在每个目标电压下，标定不同电机温度下每个转速标定点的电机d轴电流和q轴电流，以使电驱动系统的效率最优，并生成多个表格Table_u1、Table_u2、Table_u3、…、Table_uN；S24，根据多个表格Table_u1、Table_u2、Table_u3、…、Table_uN生成电压-温度-扭矩-电机控制电流表。
其中，在生成电压-温度-扭矩-电机控制电流表时，针对非目标电压，采用线性插值的方式计算不同电机温度下每个转速标定点的电机d轴电流和q轴电流。从而，匹配整车工况下所有的电压与温度温度，在电池电压与电机温度全范围段进行精确电机控制。
需要说明的是，本发明实施例的电动汽车的电驱动系统的效率提升装置的其他具体实施方式，可以参见上述实施例的电动汽车的电驱动系统的效率提升方法。
综上，本发明实施例的电动汽车的电驱动系统的效率提升装置，根据电驱动系统的母线电压与电机温度对电机进行控制，可实现在动力电池电压全范围段进行精确电机控制，进而可提升电驱动系统的效率，降低整车能量消耗，提高整车续航里程。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种电动汽车的电驱动系统的效率提升方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取驾驶员需求扭矩指令；
获取所述电驱动系统的母线电压，并获取电机的温度；
根据所述驾驶员需求扭矩指令、所述母线电压和所述电机的温度获取所述电机的d轴电流和q轴电流，并根据所述电机的d轴电流和q轴电流对所述电机进行控制；
所述电驱动系统中存储有电压-温度-扭矩-电机控制电流表，其中，根据所述驾驶员需求扭矩指令、所述母线电压和所述电机的温度，通过查询所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表以获取所述电机的d轴电流和q轴电流；
所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表根据以下步骤标定生成：
S1，对电机进行台架标定，以获取多个目标电压；
S2，在所述电机的全转速扭矩范围内获取多个转速标定点；
S3，在每个目标电压下，标定不同电机温度下每个转速标定点的电机d轴电流和q轴电流，以使所述电驱动系统的效率最优，并生成多个表格Table_u1、Table_u2、Table_u3、…、Table_uN；
S4，根据多个表格Table_u1、Table_u2、Table_u3、…、Table_uN生成所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表。
2.如权利要求1所述的电动汽车的电驱动系统的效率提升方法，其特征在于，在生成所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表时，针对非目标电压，采用线性插值的方式计算不同电机温度下每个转速标定点的电机d轴电流和q轴电流。
3.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有电动汽车的电驱动系统的效率提升程序，该电驱动系统的效率提升程序被处理器执行时实现如权利要求1-2中任一项所述的电动汽车的电驱动系统的效率提升方法。
4.一种电机控制器，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的电动汽车的电驱动系统的效率提升程序，所述处理器执行所述电驱动系统的效率提升程序时，实现如权利要求1-2中任一项所述的电动汽车的电驱动系统的效率提升方法。
5.一种电动汽车的电驱动系统的效率提升装置，其特征在于，包括：
扭矩指令获取模块，用于获取驾驶员需求扭矩指令；
电压获取模块，用于获取所述电驱动系统的母线电压；
温度获取模块，用于获取电机的温度；
控制模块，用于根据所述驾驶员需求扭矩指令、所述母线电压和所述电机的温度获取所述电机的d轴电流和q轴电流，并根据所述电机的d轴电流和q轴电流对所述电机进行控制；
所述电驱动系统中存储有电压-温度-扭矩-电机控制电流表，其中，所述控制模块根据所述驾驶员需求扭矩指令、所述母线电压和所述电机的温度，通过查询所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表以获取所述电机的d轴电流和q轴电流；
所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表根据以下步骤标定生成：
S1，对电机进行台架标定，以获取多个目标电压；
S2，在所述电机的全转速扭矩范围内获取多个转速标定点；
S3，在每个目标电压下，标定不同电机温度下每个转速标定点的电机d轴电流和q轴电流，以使所述电驱动系统的效率最优，并生成多个表格Table_u1、Table_u2、Table_u3、…、Table_uN；
S4，根据多个表格Table_u1、Table_u2、Table_u3、…、Table_uN生成所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表。
6.如权利要求5所述的电动汽车的电驱动系统的效率提升装置，其特征在于，在生成所述电压-温度-扭矩-电机控制电流表时，针对非目标电压，采用线性插值的方式计算不同电机温度下每个转速标定点的电机d轴电流和q轴电流。
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