CN112606700A - 一种氢能汽车无直流电流传感器电机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氢能汽车无直流电流传感器电机系统，包括：低压输入电源，高压输入电源，驱动电机，功率板，控制板，驱动电机采集电路和电机高压三相线束；低压输入电源与控制板电性连接，为控制板提供驱动所需的电能；高压输入电源与功率板电气连接，通过功率板进行逆变将输入的直流电转变为交流电源使驱动电机工作；功率板通过电机高压三相线束与驱动电机电气连接；驱动电机采集电路采集驱动电机的转速、电流、电压信息，并传递至控制板；控制板与功率板电性连接。提供的有益效果是：取消直流霍尔传感器，降低系统成本，可移植到相应的其它各个电机控制系统，可移植性强、稳定性好，工况覆盖面广，能很好的适用于各种不同的工况，适用性广。

Description

一种氢能汽车无直流电流传感器电机系统
技术领域
本发明涉及汽车智能系统领域，尤其涉及一种氢能汽车无直流电流传感器电机系统。
背景技术
随着汽车的普及，消费者对氢能汽车的性能要求越来越高。一般汽车电机控制系统包括直流电流传感器，其成本高、电路复杂、重量大。
发明内容
有鉴于此，为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种氢能汽车无直流电流传感器电机系统及电流算法，较原来的控制系统具有成本低，体积减小，竞争性强，电流计算精度高等优点。
在原来的电机控制系统基础上，去除直流电流传感器，减小了电机控制器的重量，降低了电机控制器的成本，同时提高了产品的竞争力。
在原来电机控制系统基础上，去除直流电流传感器，减少电机控制器内部零件布置数量，同时减少了采集电路的数量，节省了电机控制PCB的材料和电路回路数量，优化了控制器板路。
本发明提出的一种氢能汽车无直流电流传感器电机系统，具体包括以下：
低压输入电源，高压输入电源，驱动电机，功率板，控制板，驱动电机采集电路和电机高压三相线束；
所述低压输入电源与所述控制板电性连接，为所述控制板提供驱动所需的电能；
所述高压输入电源与所述功率板电气连接，通过功率板进行逆变将输入的直流电转变为交流电源使驱动电机工作；
所述功率板通过电机高压三相线束与所述驱动电机电气连接；
所述驱动电机采集电路采集所述驱动电机的转速、电流、电压信息，并传递至所述控制板；
所述控制板与所述功率板电性连接；
系统原理如下：
控制板根据整车命令驱动所述功率板将高压输入电源的直流电进行逆变，得到交流电源；交流电源通过电机高压三相线束使驱动电机工作；
所述驱动电机采集电路采集所述驱动电机的转速、电流、电压信息，并传输至所述控制板；
控制板根据驱动电机信息，得到电机转速和扭矩，完成电机的控制。
进一步地，所述驱动电机采集电路包括：电机转速采集模块、电机电压采集模块和电机电流采集模块，分别用于采集驱动电机的转速、电压、电流。
进一步地，所述控制板包括：电机扭矩状态数据库、电机输出功率计算模块、电机扭矩转速对应效率数据库；
所述电机扭矩状态数据库，根据驱动电机的电流和电压，查找得到对应的电机扭矩；
所述电机输出功率计算模块，根据电机的转速和扭矩，计算得到电机的输出功率；
所述电机扭矩转速对应效率数据库，根据电机的扭矩和转速得到电机能量转换效率。
进一步地，所述驱动电机控制器包括：电机控制器输出功率模块、电机控制器矩转速对应效率数据库、电机控制器输入功率模块、电机控制器母线电压采集模块、电机控制器输入电流模块。
进一步地，所述电机控制器输出功率模块根据电机的能量转化效率计算出电机控制器输出功率；
所述电机控制器扭矩转速对应效率数据库，根据电机的扭矩和转速，得到电机控制器的能量转化效率；
所述电机控制器输入功率模块，根据电机控制器的能量转化效率计算出电机控制器输入功率；
所述电机控制器母线电压采集模块采集电机控制器的直流母线电压值；
所述电机控制器输入电流模块通过电机控制器输入功率和电机控制器的直流母线电压值通过计算得到电机控制器输入直流电流。
驱动电机控制器的输入电流计算过程如下：
步骤一、驱动电机采集电路根据所述电机转速采集模块采集的电机转速电信息获取电机的转速，同时控制板根据电机扭矩状态数据库获取电机的扭矩；
步骤二、控制板通过获取来的电机扭矩和电机转速，经过电机输出功率算法模块，算出电机输出功率；
步骤三、电机控制器输出功率模块根据电机输出功率和电机扭矩转速对应效率数据库，经过电机控制器输出功率算法模块，算出电机控制器输出功率；
步骤四、电机控制器输入功率模块根据电机控制器输出功率和电机控制器扭矩转速对应效率数据库，经过电机控制器输入功率算法模块，算出电机控制器输入功率；
步骤五、电机控制器输入电流模块根据电机控制器输入功率和电机控制器母线电压采集模块中的电机控制器母线电压值，经过电机控制器输入电流模块，算出电机控制器输入电流。
其中，电机扭矩状态数据库，电机扭矩转速对应效率数据库和电机控制器矩转速对应效率数据库相关数据通过对系统进行台架测试获取。
本发明提供的有益效果是：取消直流霍尔传感器，降低系统成本，可移植到相应的其它各个电机控制系统，可移植性强、稳定性好，工况覆盖面广，能很好的适用于各种不同的工况，适用性广。
附图说明
图1是本发明一种氢能汽车无直流电流传感器电机系统结构图；
图2是驱动电机控制器输入电流计算流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，一种氢能汽车无直流电流传感器电机系统，包括以下：
低压输入电源1，高压输入电源2，驱动电机5，功率板6，控制板7，驱动电机采集电路8和电机高压三相线束9；
与传统的电机系统相比，本发明去掉了高压输入电源端的直流电流传感器和相关的采集以及电源线束。
所述低压输入电源1与所述控制板7电性连接，为所述控制板7提供驱动所需的电能；
所述高压输入电源2与所述功率板6电气连接，通过功率板6进行逆变将输入的直流电转变为交流电源使驱动电机5工作；
所述功率板7通过电机高压三相线束9与所述驱动电机5电气连接；
所述驱动电机采集电路8采集所述驱动电机5的转速、电流、电压信息，并传递至所述控制板7；
所述控制板7与所述功率板6电性连接；
系统原理如下：
控制板7根据整车命令驱动所述功率板6将高压输入电源2的直流电进行逆变，得到交流电源；交流电源通过电机高压三相线束9使驱动电机5工作；
所述驱动电机采集电路8采集所述驱动电机5的转速、电流、电压信息，并传输至所述控制板7；
控制板7根据驱动电机5信息，得到电机转速和扭矩，完成电机的控制。
所述驱动电机采集电路8包括：电机转速采集模块、电机电压采集模块和电机电流采集模块，分别用于采集驱动电机5的转速、电压、电流。
所述控制板7包括：电机扭矩状态数据库、电机输出功率计算模块、电机扭矩转速对应效率数据库；
所述电机扭矩状态数据库，根据驱动电机5的电流和电压，查找得到对应的电机扭矩；
所述电机输出功率计算模块，根据电机的转速和扭矩，计算得到电机的输出功率；P1＝T*n/9550,其中P为电机输出功率，单位：千瓦KW，T为电机输出扭矩，单位：牛米NM，n为电机输出转速，单位：rpm。
所述电机扭矩转速对应效率数据库，根据电机的扭矩和转速得到电机能量转换效率。
所述驱动电机控制器包括：电机控制器输出功率模块、电机控制器矩转速对应效率数据库、电机控制器输入功率模块、电机控制器母线电压采集模块、电机控制器输入电流模块。
所述电机控制器输出功率模块根据电机的能量转化效率计算出电机控制器输出功率；
电机控制器输出功率P2＝P1/k1；k1为电机能量转换效率MAP图，通过实验测试获得；P1为前文所述电机输出功率。
所述电机控制器扭矩转速对应效率数据库，根据电机的扭矩和转速，得到电机控制器的能量转化效率；
所述电机控制器输入功率模块，根据电机控制器的能量转化效率计算出电机控制器输入功率；
电机控制器输入功率P3＝P2/k2；k2为电机控制器能量转换效率MAP图，由实验测试获得；
所述电机控制器母线电压采集模块采集电机控制器的直流母线电压值；
所述电机控制器输入电流模块通过电机控制器输入功率和电机控制器的直流母线电压值通过计算得到电机控制器输入直流电流。
电机控制器输入直流电流I1＝1000*P3/U1；U1为电机控制器输入电压，由电机控制器采集得到；
请参考图2，图2是驱动电机控制器输入电流计算流程图；驱动电机控制器的输入电流计算过程如下：
步骤一、驱动电机采集电路8根据所述电机转速采集模块采集的电机转速电信息获取电机的转速，同时控制板7根据电机扭矩状态数据库获取电机的扭矩；
步骤二、控制板7通过获取来的电机扭矩和电机转速，经过电机输出功率算法模块，算出电机输出功率；
步骤三、电机控制器输出功率模块根据电机输出功率和电机扭矩转速对应效率数据库，经过电机控制器输出功率算法模块，算出电机控制器输出功率；
步骤四、电机控制器输入功率模块根据电机控制器输出功率和电机控制器扭矩转速对应效率数据库，经过电机控制器输入功率算法模块，算出电机控制器输入功率；
步骤五、电机控制器输入电流模块根据电机控制器输入功率和电机控制器母线电压采集模块中的电机控制器母线电压值，经过电机控制器输入电流模块，算出电机控制器输入电流。
其中，电机扭矩状态数据库，电机扭矩转速对应效率数据库和电机控制器矩转速对应效率数据库相关数据通过对系统进行台架测试获取；
以上仅为解释本发明用，并不用以进行限制。
本发明提供的有益效果是：取消直流霍尔传感器，降低系统成本，可移植到相应的其它各个电机控制系统，可移植性强、稳定性好，工况覆盖面广，能很好的适用于各种不同的工况，适用性广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种氢能汽车无直流电流传感器电机系统，其特征在于：包括：
低压输入电源(1)，高压输入电源(2)，驱动电机(5)，功率板(6)，控制板(7)，驱动电机采集电路(8)和电机高压三相线束(9)；
所述低压输入电源(1)与所述控制板(7)电性连接，为所述控制板(7)提供驱动所需的电能；
所述高压输入电源(2)与所述功率板(6)电气连接，通过功率板(6)进行逆变将输入的直流电转变为交流电源使驱动电机(5)工作；
所述功率板(7)通过电机高压三相线束(9)与所述驱动电机(5)电气连接；
所述驱动电机采集电路(8)采集所述驱动电机(5)的转速、电流、电压信息，并传递至所述控制板(7)；
所述控制板(7)与所述功率板(6)电性连接；
系统原理如下：
控制板(7)根据整车命令驱动所述功率板(6)将高压输入电源(2)的直流电进行逆变，得到交流电源；交流电源通过电机高压三相线束(9)使驱动电机(5)工作；
所述驱动电机采集电路(8)采集所述驱动电机(5)的转速、电流、电压信息，并传输至所述控制板(7)；
控制板(7)根据驱动电机(5)信息，得到电机转速和扭矩，完成电机的控制。
2.如权利要求1所述的氢能汽车无直流电流传感器电机系统，其特征在于：
所述驱动电机采集电路(8)包括：电机转速采集模块、电机电压采集模块和电机电流采集模块，分别用于采集驱动电机(5)的转速、电压、电流。
3.如权利要求1所述的氢能汽车无直流电流传感器电机系统，其特征在于：
所述控制板(7)包括：电机扭矩状态数据库、电机输出功率计算模块、电机扭矩转速对应效率数据库；
所述电机扭矩状态数据库，根据驱动电机(5)的电流和电压，查找得到对应的电机扭矩；
所述电机输出功率计算模块，根据电机的转速和扭矩，计算得到电机的输出功率；
所述电机扭矩转速对应效率数据库，根据电机的扭矩和转速得到电机能量转换效率。
4.如权利要求1所述的氢能汽车无直流电流传感器电机系统，其特征在于：所述控制板(7)和所述功率板(6)共同构成驱动电机控制器。
5.如权利要求4所述的氢能汽车无直流电流传感器电机系统，其特征在于：所述驱动电机控制器包括：电机控制器输出功率模块、电机控制器矩转速对应效率数据库、电机控制器输入功率模块、电机控制器母线电压采集模块、电机控制器输入电流模块。
6.如权利要求5所述的氢能汽车无直流电流传感器电机系统，其特征在于：
所述电机控制器输出功率模块根据电机的能量转化效率计算出电机控制器输出功率；
所述电机控制器扭矩转速对应效率数据库，根据电机的扭矩和转速，得到电机控制器的能量转化效率；
所述电机控制器输入功率模块，根据电机控制器的能量转化效率计算出电机控制器输入功率；
所述电机控制器母线电压采集模块采集电机控制器的直流母线电压值；
所述电机控制器输入电流模块通过电机控制器输入功率和电机控制器的直流母线电压值通过计算得到电机控制器输入直流电流。
7.如权利要求6所述的氢能汽车无直流电流传感器电机系统，其特征在于：
驱动电机控制器的输入电流计算过程如下：
步骤一、驱动电机采集电路(8)根据所述电机转速采集模块采集的电机转速电信息获取电机的转速，同时控制板(7)根据电机扭矩状态数据库获取电机的扭矩；
步骤二、控制板(7)通过获取来的电机扭矩和电机转速，经过电机输出功率算法模块，算出驱动电机(5)输出功率；
步骤三、电机控制器输出功率模块根据电机输出功率和电机扭矩转速对应效率数据库，经过电机控制器输出功率算法模块，算出驱动电机控制器输出功率；
步骤四、电机控制器输入功率模块根据电机控制器输出功率和电机控制器扭矩转速对应效率数据库，经过电机控制器输入功率算法模块，算出驱动电机控制器输入功率；
步骤五、电机控制器输入电流模块根据电机控制器输入功率和电机控制器母线电压采集模块中的电机控制器母线电压值，经过电机控制器输入电流模块，算出驱动电机控制器输入电流。
其中，电机扭矩状态数据库，电机扭矩转速对应效率数据库和电机控制器矩转速对应效率数据库相关数据通过对系统进行台架测试获取。
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