CN112332733A - 提升电机转矩精度的方法、电机控制器及动力总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提升电机转矩精度的方法，用于电机及配套的电机控制器的运行控制，包括：电机控制器控制电机以预设运行参数闭环运行，并获取电机的第一反馈参数；比较第一反馈参数与目标参数，如果第一反馈参数与目标参数不相等，通过调整电机的电机参数，使得第一反馈参数与目标参数相等；电机控制器获取所述第一反馈参数与所述目标参数相等时的电机参数并替换电机控制器保存的初始电机参数。本发明不仅可减小或消除因电机旋变安装的误差导致的转矩精度不足，还能够减小或消除霍尔传感器的误差对转矩的影响，从而达到提高电机转矩精度的目的。

Description

提升电机转矩精度的方法、电机控制器及动力总成

技术领域

本发明涉及电机控制领域，尤其是涉及一种提升电机转矩精度的方法、电机控制器及动力总成。

背景技术

在电动汽车领域，常以永磁同步电机作为驱动电机，但电机旋变安装的误差以及电流霍尔传感器都会影响到最终电机的转矩精度。并且由于在批量制造过程中不可避免的存在电机旋变安装与电流霍尔参数的不一致性，导致最终电机的批量转矩精度也存在误差。为了提高永磁同步电机的转矩精度，现有技术是对旋变安装零点位置进行标定，具体方法是在低速零转矩(即电机交轴和直轴的电流为零)时，读取电机交轴和直轴的电压，通过反正切方法计算获得旋转变压器零点参数位置。

但是，现有技术的方法只能标定出电机旋变安装的误差，却不能反映和消除电流霍尔传感器产生的误差，而在电机运行过程中电流霍尔传感器的增益误差和采样延迟误差都会影响到电机的转矩精度，因此批量生成的电机转矩精度仍然不高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种提升电机转矩精度的方法，能够消除旋变安装和电流霍尔传感器的所有误差，提升电机转矩精度。

本发明还提出一种提升电机转矩精度的电机控制器及动力总成。

第一方面，本发明的一个实施例提供了提升电机转矩精度的方法，所述方法用于电机及配套的电机控制器的运行控制，所述方法包括由所述电机控制器执行的以下步骤：

所述电机控制器控制所述电机以预设运行参数闭环运行，并获取所述电机的第一反馈参数；所述电机控制器比较所述第一反馈参数与目标参数，如果所述第一反馈参数与所述目标参数不相等，通过调整所述电机的电机参数，使得所述第一反馈参数与所述目标参数相等；获取所述电机控制器在所述第一反馈参数与所述目标参数相等时的电机参数，并替换所述电机控制器初始的电机参数。

本发明实施例的提升电机转矩精度的方法至少具有如下有益效果，本实施例的提升电机转矩精度的方法通过控制电机运行在预设运行参数下，获取电机在该工况条件下的第一反馈参数，然后调整电机的电机参数使得第一反馈参数与目标参数相同，并获取和记录下当前时刻的电机参数并写入电机控制器或替换电机控制器原来保存的初始电机参数，然后根据调整后的电机参数对电机转矩进行修正。本发明实施例将电机的第一反馈参数直接调整到目标参数，例如将电机的反馈电流调整到标准电流的大小，不仅可减小或消除因电机旋变安装误差导致的转矩精度不足，还能够减小或消除电流霍尔传感器的误差对转矩的影响，从而达到提高电机转矩精度的目的。

进一步，所述提升电机转矩的方法还包括以下步骤：

选择标准电机以及与所述标准电机配套的标准电机控制器；所述标准电机控制器控制所述标准电机以预设运行参数闭环运行；获取所述标准电机的第二反馈参数作为所述目标参数。

进一步，所述电机参数包括旋转变压器零点参数。

进一步，所述电机参数包括电流采样延迟时间参数。

进一步，所述电机参数包括电流采样增益参数。

进一步，所述预设运行参数包括预设转速和预设转矩，且所述预设转速高于所述电机的额定转速，所述预设转矩大于所述电机的额定转矩；在所述电机控制器以所述预设转速和预设转矩控制所述电机闭环运行时，所述电机的d轴电流和q轴电流的工作点位于电压极限椭圆范围内。

进一步，所述电机的第一反馈参数包括所述电机的d轴电流反馈值，所述目标参数包括d轴电流目标值；所述通过调整所述电机的电机参数，使得所述第一反馈参数与所述目标参数相等，包括：通过PI调节方式调整所述电机参数，使所述d轴电流反馈值自适应调节至所述d轴电流目标值。

进一步，所述通过PI调节方式调整所述电机参数，使所述d轴电流反馈值自适应调节至所述d轴电流目标值，包括：

通过调整所述旋转变压器零点参数改变所述d轴电流反馈值的大小；

使用以下计算式获得所述旋转变压器零点参数的调节量：

其中，所述Δθ为所述旋转变压器零点的调节量，K_p为比例调节系数，K_i为积分调节系数，s为积分算子，i_dref为d轴电流目标值，i_dreal为d轴电流反馈值。

第二方面，本发明的一个实施例提供了一种电机控制器，包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可以在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的提电机升转矩精度的方法的步骤。

第三方面，本发明的一个实施例提供了一种动力总成，包括电机以及如上所述的电机控制器。

附图说明

图1是电机在同一转矩下电机电流与电机转速的变化关系示意图；

图2是本发明实施例中提升电机转矩精度的方法的一具体实施例流程示意图；

图3是图1中步骤S2的一具体实施例流程示意图；

图4是图1中步骤S2的参数调整的一具体实施例流程示意图；

图5是本发明实施例中提升电机转矩精度的系统的一具体实施例模块框图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在电动汽车等应用场合的电机运行控制中，通常先标定出电机的d轴、q轴电流与转矩和磁链的对应关系，在电机运行过程中根据当前的给定转矩和实际磁链查找到期望的d轴和q轴电流，作为电流环的给定。在相同给定转矩下，查表磁链的变化也会引起d轴和q轴给定电流的变化。同时，如果电机的旋转变压器零点参数、和电流霍尔的延迟与增益存在误差，那么在弱磁区的电压极限圆会发生变化，使得查表磁链发生变化。所以，可以通过弱磁区d轴、q轴给定电流的偏差来反映旋变安装及电流霍尔的偏差。

如图1所示，展示了在同一个转矩给定下，随着磁链的变化，电机的d轴和q轴电流工作点的变化曲线。在非弱磁区，电流工作点一直维持在A点，即等转矩线与MTPA(最大转矩电流比控制)曲线的交点；随着转速的升高，对应的磁链也在逐渐减小，此时电流工作点沿着等转矩线从A点移动到B点，AB段的电流对应的输出转矩保持不变；若转速继续升高(对应着磁链继续减小)，则此时等转矩线上的所有点都不满足电压极限圆的限制，电流工作点只能沿着MTPV(最大转矩电压比控制)曲线从B点移动到C点。可以看到，在AB段，d轴电流id随磁链单调变化：磁链越大，则id越大。

本发明实施例通过在弱磁区调制电机参数(例如旋转变压器零点参数或者电流霍尔参数等)，让电流工作点落在期望值上面，从而来保证转矩精度。

参照图2，示出了本发明实施例提升电机转矩精度的方法的流程示意图。本发明实施例的方法用于电机及配套的电机控制器的运行控制，包括由电机控制器执行的以下步骤：

步骤S1，电机控制器控制电机以预设运行参数闭环运行，并获取电机的第一反馈参数。上述预设运行参数使电机运行于弱磁区，在弱磁区的电流对磁链变化最为敏感，即选定在该区域的电机运行参数作为预设运行参数。

在本发明的一个实施例中，上述预设运行参数包括预设转速和预设转矩。为使电机运行于弱磁区，预设转速和预设转矩需要满足以下条件：预设转速高于所述电机的额定转速，预设转矩大于电机的额定转矩；并且预设转速不能过高，在电机控制器以预设转速和预设转矩控制电机闭环运行时，电机的d轴电流和q轴电流的工作点位于电压极限圆范围内。

步骤S2，电机控制器比较第一反馈参数与目标参数，如果第一反馈参数与目标参数不相等，通过调整电机的电机参数，使得第一反馈参数与目标参数相等。

步骤S3，获取电机控制器在第一反馈参数与目标参数相等时的电机参数并替换电机控制器保存的初始电机参数。

本实施例的提升电机转矩精度的方法通过控制电机运行在特定的工况条件(即预设运行参数)下，获取电机在该工况条件下的第一反馈参数(如反馈电流等)，然后调整电机参数使得第一反馈参数与目标参数相同，记录下当前时刻的电机参数并写入电机控制器或替换电机控制器保存的初始电机参数(即电机控制初始的电机参数)，然后根据当前时刻的电机参数来修正电机转矩。本发明实施例将电机的第一反馈参数直接调整到目标参数，如通过将电机的反馈电流调整到标准电流的大小，不仅减小或消除了因电机旋变安装误差导致的转矩精度不足，还能够减小或消除电流霍尔传感器的误差对转矩的影响，从而达到提高电机转矩精度的目的。

在本发明的一个实施例中，上述步骤S2中的电机参数包括以下一个或多个：旋转变压器零点参数(电机旋变安装时的零点位置)、电流采样延迟时间参数和电流采样增益参数，调整以上各个电机参数，都能改变电机的反馈电流的大小。

参考图3，在本发明的一个实施例中，上述目标参数按照以下步骤获得：

步骤S21，选择标准电机以及与标准电机配套的标准电机控制器。

步骤S22，标准电机控制器控制标准电机以预设运行参数闭环运行。

具体地，本实施例的标准电机和标准电机控制器的各项参数已经过校准，能够运行在接近理想状态下。通过选择标准电机与标准电机控制器进行组合，并使标准电机在标准电机控制器的控制下以预设转矩和预设转速闭环运行，从而标准电机以标准方式运行，其各项反馈参数也接近期望值。

步骤S22，获取标准电机的第二反馈参数作为目标参数。

其中，标准电机的第二反馈参数按照以下方法获取：通过标准电机控制器使得标准电机以预设转速和预设转矩运行，在标准电机运行稳定后，记录下在预设转速和预设转矩下的标准电机的第二反馈参数(如电流或电压等)，并将该反馈参数写入普通电机控制器中作为目标参数。

当然，在实际应用中，上述目标参数也可通过其他方式获取，例如通过建立理想模型计算获得。在获取目标参数后，即可利用该目标参数对普通的电机控制器与普通电机组合(即未经过校准的电机控制器和电机的组合)进行校准。在校准时，使电机控制器控制电机运行在与标准电机相同的预设转速和预设转矩下，然后获取电机的第一反馈参数(如电机的电压或电流)，并调整电机参数使电机的第一反馈参数达到目标参数。

在本发明实施例的电机的第一反馈参数包括电机的d轴电流反馈值，目标参数包括d轴电流目标值，具体地，该d轴电流目标值可以为上述步骤S22中获取的标准电机的反馈电流的d轴分量。相应地，调整电机参数，使电机的第一反馈参数达到标准电机的目标参数，具体实现过程如下：

参考图4，本实施例以电机参数为旋转变压器零点参数为例来描述具体实现过程。通过PI调节方式调整旋转变压器零点参数(电流采样延迟时间参数或电流采样增益参数)，使电机的d轴电流反馈值自适应调节至d轴电流目标值。具体地，通过调整所述旋转变压器零点参数改变所述d轴电流反馈值的大小，使用以下计算式获得所述旋转变压器零点参数的调节量：

其中，Δθ为所述旋转变压器零点参数的调节量，K_p为比例调节系数，K_i为积分调节系数，s为积分算子，i_dref为d轴电流目标值，i_dreal为电机的d轴电流反馈值。

本实施例选择标准电机与标准控制器进行组合，标准电机控制器控制标准电机运行在预设转速和预设转矩下，标准电机运行稳定后，获取标准电机的电流作为目标参数；然后在选择任意的电机和电机控制器组合，并使电机运行在与标准电机同样的预设转速和预设转矩下，在电机运行稳定后，同样获取电机的电流作为该电机的第一反馈参数；调整电机的旋转变压器零点参数使得电机的第一反馈参数达到目标参数，并将使第一反馈参数与目标参数相等的旋转变压器零点参数写入电机控制器中对电机转矩进行修正，从而达到提升电机转矩精度的目的。

本发明实施例的转矩提升方法可以应用于任意的电机和电机控制器组合，可以实现电机批量生产时转矩精度的提升，不仅提高电机生产的工作效率，还能够有效的减小或消除现有技术中电机旋变安装和电流霍尔传感对转矩精度的影响。

参考图5，是本发明另一个实施例的提升电机转矩精度的系统，本实施的系统用于电机1及配套的电机控制器2的运行控制，具体地，本实施例的系统包括电机1及与电机配套的电机控制器2，且电机控制器2包括运行控制单元21和参数修正单元22。

其中，运行控制单元21，用于以预设运行参数控制电机闭环运行，并调整电机参数，使电机1的第一反馈参数达到目标参数；参数修正单元22，用于将电机1的第一反馈参数达到目标参数时的电机参数写入电机控制中或替换电机控制器2中的原先保存的初始电机参数。

具体地，电机参数包括旋转变压器零点参数、电流采样延迟时间参数和电流采样增益参数中的一个或者多个；预设运行参数包括预设转速和预设转矩，且预设转速高于电机1的额定转速，预设转矩大于电机1的额定转矩；电机1的第一反馈参数包括电机1的d轴电流反馈值，目标参数包括d轴电流目标值。

本发明实施例系统通过电机控制器2的运行控制单元21使得电机1运行在预设转矩和预设转速下，采集此时电机1的第一反馈参数(如电流值)，并通过调整电机1的电机参数(如旋转变压器零点参数)使得电机1的第一反馈参数与目标参数(标准电机运行在同样转矩和转速下的反馈电流)相等，并将此时的旋转变压器零点参数写入参数修正单元22或替换原来的初始旋转变压器零点参数，并根据该旋转变压器零点参数对电机1进行修正，从而削弱或消除各因素(包括电机旋变安装与霍尔误差)对电机转矩精度的影响，达到提升转矩精度的目的。

本实施例中的提升电机转矩精度的系统与上述图1-4对应实施例中的提升电机转矩精度的方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本系统的实施例中均对应适用，这里不再赘述。

本发明另一个实施例的电机控制器2，包括存储器、处理器及存储在存储器中并可以在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上所述的提升电机升转矩精度的方法的步骤。

本实施例中的电机控制器2与上述图1-4对应实施例中的提升电机转矩精度的方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本电机控制器2的实施例中均对应适用，这里不再赘述。

本发明另一个实施例的动力总成，本实施例的动力总成包括电机以及如上所述的电机控制器。

本实施例中的动力总成与上述图1-4对应实施例中的提升电机转矩精度的方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理器中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的提升电机转矩精度的方法、电机控制器及动力总成，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的位提升电机转矩精度的系统实施例仅仅是示意性的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理器中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或界面切换设备、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种提升电机转矩精度的方法，所述方法用于电机及配套的电机控制器的运行控制，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

所述电机控制器控制所述电机以预设运行参数闭环运行，并获取所述电机的第一反馈参数；

所述电机控制器比较所述第一反馈参数与目标参数，如果所述第一反馈参数与所述目标参数不相等，通过调整所述电机的电机参数，使得所述第一反馈参数与所述目标参数相等；

获取所述电机控制器在所述第一反馈参数与所述目标参数相等时的电机参数，并替换所述电机控制器初始的电机参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

选择标准电机以及与所述标准电机配套的标准电机控制器；

所述标准电机控制器控制所述标准电机以所述预设运行参数闭环运行；

获取所述标准电机的第二反馈参数作为所述目标参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电机参数包括旋转变压器零点参数。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电机参数包括电流采样延迟时间参数。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电机参数包括电流采样增益参数。

6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述预设运行参数包括预设转速和预设转矩，且所述预设转速高于所述电机的额定转速，所述预设转矩大于所述电机的额定转矩；

在所述电机控制器以所述预设转速和预设转矩控制所述电机闭环运行时，所述电机的d轴电流和q轴电流的工作点位于电压极限椭圆范围内。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一反馈参数包括所述电机的d轴电流反馈值，所述目标参数包括d轴电流目标值；

所述通过调整所述电机的电机参数，使得所述第一反馈参数与所述目标参数相等，包括：通过PI调节方式调整所述电机参数，使所述d轴电流反馈值自适应调节至所述d轴电流目标值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过PI调节方式调整所述电机参数，使所述d轴电流反馈值自适应调节至所述d轴电流目标值，包括：

通过调整所述旋转变压器零点参数改变所述d轴电流反馈值的大小；

使用以下计算式获得所述旋转变压器零点参数的调节量：

其中，所述Δθ为所述旋转变压器零点的调节量，K_p为比例调节系数，K_i为积分调节系数，s为积分算子，i_dref为d轴电流目标值，i_dreal为d轴电流反馈值。

9.一种电机控制器，包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可以在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述提升电机转矩精度的方法的步骤。

10.一种动力总成，包括电机，其特征在于，还包括如权利要求9所述的电机控制器。

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