CN114123917A - 电机零扭矩控制方法及相关设备 - Google Patents

Abstract

本说明书涉及车辆开发测试领域，更具体地说，本发明涉及一种电机零扭矩控制方法及相关设备，上述电机零扭矩控制方法，包括：获取车辆状态；当上述车辆为滑行状态的情况下，检测电机的扭矩；当上述电机的扭矩不为零的情况下，控制电机控制器的IGBT功率模块断开，以此来限制三项电流的输出至电机，从而使得电机的输出扭矩为0，避免了环境温度、标定精度和成耦合减速箱等因素对车辆滑行零扭矩的影响，在车辆滑行阻力测试中，不会受到扭矩波动阻力的干扰，使得测试数据更加精准。相比于现有的台架标定法，无需标定各个转速下电机零扭矩的电流值，可节省时间，缩短研发周期，方便后续整车动力性与经济性研究。

Description

电机零扭矩控制方法及相关设备

技术领域

本说明书涉及车辆开发测试领域，更具体地说，本发明涉及一种电机零扭矩控制方法及相关设备。

背景技术

在新能源汽车的开发过程中，对能耗、续航里程、动力性能、经济性能的研究均是建立在滑行阻力试验的基础前提下的。在新能源汽车滑行试验中，通过采集空档滑行过程中的时间和车速，进一步处理获取车辆在滑行过程中的阻力和滑行车速之间的函数关系。汽车滑行阻力主要包括滚动阻力和空气阻力，但在实际滑行状态中，由于传统电机零扭矩控制精度不足，汽车滑行阻力中还包括零扭矩波动阻力，其导致滑行阻力波动大、滑行阻尼曲线离散型大，最终导致滑行阻力实验难以通过。

目前，常用的零扭矩控制方法是先通过台架标定各转速下电机零扭矩的电流值，将其写入电机控制器。当电机控制器接收到VCU发送的零扭矩指令时，查找并根据标定电流值驱动电机。但该方法输出扭矩受电机及环境温度、标定精度影响大、且新能源汽车上电驱动总成耦合减速箱，实际扭矩输出难以稳定在0Nm。

因此，有必要提出一种电机零扭矩控制方法，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，第一方面，本发明提出一种电机零扭矩控制方法，上述方法包括：

获取车辆状态；

当上述车辆为滑行状态的情况下，检测电机的扭矩；

当上述电机的扭矩不为零的情况下，控制电机控制器的IGBT功率模块断开。

可选的，上述当上述电机的扭矩不为零时，控制电机控制器的IGBT功率模块断开的步骤包括：

获取动力电池的高压继电器的状态；

当上述高压继电器处于闭合的情况下，断开上述高压继电器，再控制上述IGBT功率模块断开。

可选的，上述当上述高压继电器处于闭合的情况下，断开上述高压继电器，再控制上述IGBT功率模块断开的步骤包括：

获取上述车辆的反电动势；

比较上述反电动势和额定母线电压，当上述反电动势超过上述额定母线电压时，断开上述高压继电器。

可选的，上述获取上述车辆的反电动势的步骤包括：

获取上述车辆的转速，根据上述转速确定上述反电动势。

可选的，上述转速和上述反电动势成正比关系。

第二方面，本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现第一方面上述任一项所述的基于移动平台的目标轨迹确定方法。

第三方面，本发明还提出一种控制装置，包括：

存储器，存储有计算机程序；

处理器，执行上述计算机程序；

其中，上述处理器在执行上述计算机程序时，实现上述任一项所述的电机零扭矩控制方法。

第四方面，本发明还提出一种电驱动系统，包括：

电机；

动力电池，上述动力电池连接于上述电机，用于为上述电机提供高压电；

电机控制器，连接于上述电机；

上述的控制装置，上述控制装置基于上述电机扭矩值，控制上述动力电池和上述电机控制器的工作状态。

可选的，上述电机控制器包括：

IGBT功率模块，上述IGBT功率模块包括多个开关管，多个上述开关管分别连接于上述电机。

可选的，上述动力电池包括：高压继电器，电连接于上述电机。

综上，本方案通过获取车辆状态，当上述车辆为滑行状态的情况下，检测电机的扭矩，当上述电机的扭矩不为零的情况下，控制电机控制器的IGBT功率模块断开，以此来限制三项电流的输出至电机，从而使得电机的输出扭矩稳定为0，避免了环境温度、标定精度和成耦合减速箱等因素对车辆滑行零扭矩的影响，在车辆滑行阻力测试中，不会受到扭矩波动阻力的干扰，使得测试数据更加精准。相比于现有的台架标定法，无需标定各个转速下电机零扭矩的电流值，可节省时间，缩短研发周期，方便后续整车动力性与经济性研究。

本发明的电机零扭矩控制方法，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种电机零扭矩控制方法流程示意图；

图2为本申请实施例提供的计算机可读存储介质的结构框图；

图3为本申请实施例提供的控制装置的结构框图；

图4为本申请实施例提供的一种电驱动系统的结构示意图。

其中，图4中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

200电驱动系统，210电机，220动力电池，221高压继电器，230电机控制器，231开关管。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种基于移动平台的目标轨迹确定方法及相关设备，综合了容积卡尔曼算法和交互式多模型算法的优点，既能减弱噪声对运动轨迹确定的影响，又能对运动轨迹复杂、机动性强的目标进行精准的追踪。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1，为本申请实施例提供的一种电机零扭矩控制方法流程示意图，具体可以包括：

S110、获取车辆状态；

具体地，根据测试车辆的当前档位来获取车辆的状态。

S120、当上述车辆为滑行状态的情况下，检测电机的扭矩；

具体地，在车辆的滑行试验中，当获取到车辆的状态处于N档即滑行状态时，检测电机的扭矩，可以理解的是，由于车辆滑行的过程中，受到电机的型号、工作状态及环境温度等因素的影响，实际扭矩输出难以稳定在0N.m。滑行阻力试验中难免会受到扭矩波动阻力的影响，因此，需要检测出电机当前的扭矩，以便于后续对扭矩做出调整。

S130、当上述电机的扭矩不为零的情况下，控制电机控制器的IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor绝缘栅双极型晶体管)功率模块断开。

在检测出电机当前的扭矩不为零时，通过控制电机控制器的IGBT功率模块断开来使得电机的扭矩稳定为0。具体地，电机控制器通过IGBT功率模块调节PWM(Pulse widthmodulation多种脉冲宽度调节)占空比，从而控制三相电流的输出，从而驱动电机，当检测出电机当前的扭矩不为零时，控制IGBT功率模块关闭，使得没有三相电流输出至电机，电机的输出扭矩稳定为0。

综上，此方法通过控制IGBT功率模块来控制电机的扭矩，从而使得电机的扭矩为0，避免了环境温度、标定精度和成耦合减速箱等因素对车辆滑行零扭矩的影响，在车辆滑行阻力测试中，不会受到扭矩波动阻力的干扰，使得测试数据更加精准。相比于现有的台架标定法，无需标定各个转速下电机零扭矩的电流值，可节省时间，缩短研发周期，方便后续整车动力性与经济性研究。

示例性的，可选用扭矩传感器对电机的扭矩进行检测。

可以理解的是，在滑行试验中，通过采集空档滑行过程中的时间和车速，进一步处理获取车辆在滑行过程中的阻力和滑行车速之间的函数关系。从而进一步地对能耗、续航里程、动力性能、经济性能进行研究。

在一些示例中，上述当上述电机的扭矩不为零的情况下，控制电机控制器的IGBT功率模块断开的步骤包括：

获取动力电池的高压继电器的状态；当上述高压继电器处于闭合的情况下，断开上述高压继电器，再控制上述IGBT功率模块断开。

具体地，在检测出电机的扭矩不为零的情况下，在控制电机控制器的IGBT功率模块断开之前，获取动力电池的高压继电器的当前状态，当检测到高压继电器的当前状态为闭合时，先将高压继电器断开，再控制上述IGBT功率模块断开。当检测到高压继电器的当前状态为断开时，直接控制上述IGBT功率模块断开。可以理解的是，电机旋转时会产生反电动势，当反电动势超过额定母线电压时，会产生不可控整流。不可控整流反向对动力电池进行充电，会存在烧毁IGBT功率模块的三极管的风险，甚至使得动力电池过充等情况发生，造成设备损坏。因此，先将高压继电器断开，可降低反电动势，使其不会超过额定母线电压，减少上述风险情况发生，以对试验设备进行保护，提高使用寿命。

在一些示例中，上述当上述高压继电器处于闭合的情况下，断开上述高压继电器，再控制上述IGBT功率模块断开的步骤包括：获取上述车辆的反电动势；比较上述反电动势和额定母线电压，当上述反电动势超过上述额定母线电压时，断开上述高压继电器。

具体地，在获取车辆的反电动势后，通过对比反电动势和额定母线电压，来决定是否断开高压继电器。当反电动势超过上述额定母线电压时，断开上述高压继电器，当反电动势不超过上述额定母线电压时，保持上述高压继电器闭合。以避免产生不可控整流，反向对动力电池进行充电的情况发生，以对试验设备进行保护，提高使用寿命。

示例性的，在IGBT功率模块断开，保证电机的扭矩稳定为0后，继续通过BMS(Battery Management System电池管理系统)检测高压继电器的状态，当高压继电器处于闭合状态时，保持闭合状态直至滑行结束，当高压继电器处于断开状态时，说明反电动势仍超过额定母线电压，需要继续降低反电动势直至其不超过额定母线电压，再将高压继电器闭合。避免动力电池长期处于关闭状态，对突发事件反应不及时的情况发生，提高安全性。

在一些示例中，上述获取上述车辆的反电动势的步骤包括：获取上述车辆的转速，根据上述转速确定上述反电动势。

具体地，车辆的反电动势可根据车辆的转速获得，只需要测得车辆当前的转速即可推算出车辆当前的反电动势，可以理解的是，可根据不同的转速，对电机的反电动势提前进行标定，可确定转速与反电动势的对应关系。并可根据对应关系将标定数据做成数表，写入MCU(Microcontroller Unit微控制单元)中，方便后续测试调取，提高测试效率，缩短开发周期。

在一些示例中，上述转速和上述反电动势成正比关系。

可以理解的是，电机的转速越快，电机的反电动势越大，转速和反电动势成正比关系。在滑行阻力测试开始时，车辆的车速一般在千米每小时以上，电机的转速过高，此时，反电动势超过额定母线电压，此时断开高压继电器，在稳定电机零扭矩的同时，避免产生不可控整流。在滑行的过程中，车速降低，电机的转速也降低，进而电机的反电动势也降级，当反电动势不超过额定母线电压时，即可闭合高压继电器，以保证动力电池为电机进行供电，以随时响应，提高安全性。

如图2所示，根据本申请实施例的第二方面提出了一种计算机可读存储介质401，计算机可读存储介质401存储有计算机程序402，实现上述任一技术方案的电机零扭矩的控制方法。

本申请实施例提供的计算机可读存储介质401，在车辆启动后，获取车辆的状态，当上述车辆为滑行状态的情况下，检测电机的扭矩，当上述电机的扭矩不为零的情况下，控制电机控制器的IGBT功率模块断开，以此来限制三项电流的输出至电机，从而使得电机的输出扭矩稳定为0，避免了环境温度、标定精度和成耦合减速箱等因素对车辆滑行零扭矩的影响，在车辆滑行阻力测试中，不会受到扭矩波动阻力的干扰，使得测试数据更加精准。相比于现有的台架标定法，无需标定各个转速下电机零扭矩的电流值，可节省时间，缩短研发周期，方便后续整车动力性与经济性研究。

基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施场景所述的方法。

如图3所示，根据本申请实施例的第三方面提出了一种控制装置500，包括：存储器501，存储有计算机程序；处理器502，执行计算机程序；其中，处理器502在执行计算机程序时，实现上述任一技术方案的电机零扭矩的控制方法。

本申请实施例提供的控制装置500，在车辆启动后，获取车辆的状态，当上述车辆为滑行状态的情况下，检测电机的扭矩，当上述电机的扭矩不为零的情况下，控制电机控制器的IGBT功率模块断开，以此来限制三项电流的输出至电机，从而使得电机的输出扭矩稳定为0，避免了环境温度、标定精度和成耦合减速箱等因素对车辆滑行零扭矩的影响，在车辆滑行阻力测试中，不会受到扭矩波动阻力的干扰，使得测试数据更加精准。相比于现有的台架标定法，无需标定各个转速下电机零扭矩的电流值，可节省时间，缩短研发周期，方便后续整车动力性与经济性研究。

在一些示例中，该控制装置500还可以包括用户接口、网络接口、摄像头、射频(Radio Frequency，RF)电路，传感器、音频电路、WI-FI模块等等。用户接口可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)等，可选用户接口还可以包括USB接口、读卡器接口等。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)等。

在示例性实施例中，控制装置500还可以包括、输入输出接口和显示设备，其中，各个功能单元之间可以通过总线完成相互间的通信。该存储器存储有计算机程序，处理器，用于执行存储器上所存放的程序，执行上述实施例中的方法。

上述存储介质中还可以包括操作系统、网络通信模块。操作系统是管理上述方法的实体设备硬件和软件资源的程序，支持信息处理程序以及其它软件和/或程序的运行。网络通信模块用于实现存储介质内部各组件之间的通信，以及与信息处理实体设备中其它硬件和软件之间通信。

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本申请可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，也可以通过硬件实现。

如图4所示，根据本申请实施例的第四方面提出了一种电驱动系统200，包括：电机210；动力电池220，上述动力电池220连接于上述电机210，用于为上述电机210提供高压电；电机控制器230，连接于上述电机210；上述的控制装置，上述控制装置基于上述电机210扭矩值，控制上述动力电池220和上述电机控制器230的工作状态。

具体地，电驱动系统200设置有电机210、动力电池220和电机控制器230，其中，动力电池220连接于电机210，用于为上述电机210提供高压电；电机控制器230连接于电机210，电机控制器230可通过调节PWM占空比来控制输入电机210的三相电流，以调节电机210的扭矩，避免了电机210扭矩受到环境温度、标定精度和成耦合减速箱等因素的影响，保证在车辆滑行阻力试验中，电机210稳定在零扭矩状态。

可以理解的是，当控制装置获取到车辆的扭矩值后，当判断出车辆的扭矩不为零时，控制装置控制电机控制器230，以调节输入电机210的三相电流值，使得输入电机210的三相电流值为零，从而使得电机210的扭矩为零，使得车辆滑行阻力测试数据更加精准，并且在测试中，不会受到扭矩波动阻力的干扰，使得测试数据更加精准。相比于现有的台架标定法，无需标定各个转速下电机210零扭矩的电流值，可节省时间，缩短研发周期，方便后续整车动力性与经济性研究。

如图4所示，上述电机控制器230包括：IGBT功率模块，上述IGBT功率模块包括多个开关管231，多个上述开关管231分别连接于上述电机210。

具体地，电机控制器230设置有IGBT功率模块，通过IGBT功率模块来控制输入电机210的三相电流，进一步地，IGBT功率模块设置有多个开关管231，多个开关管231分别连接于电机210，并且可单独调节每个开关管231的开闭状态来调节输入至电机210的三相电流值，当多个开关管231全部断开时，输入电机210的三相电流值为零，从而使得电机210的扭矩为零，使得车辆滑行阻力测试数据更加精准。

可以理解的是，通过控制装置来控制多个开关管231的开闭。

如图4所示，上述动力电池220包括：高压继电器221，电连接于上述电机210。

具体地，动力电池220设置有高压继电器221，高压继电器221电连接于电机210，以控制动力电池220对电机210的供电情况，当高压继电器221闭合时，动力电池220对电机210进行供电，当高压继电器221断开时，动力电池220停止对电机210进行供电。

可以理解的是，控制装置根据获取到的车辆转速，确定车辆当前的反电动势，当反电动势超过额定母线电压时，控制装置控制高压继电器221断开，动力电池220停止对电机210进行供电。当反电动势不超过额定母线电压时，控制装置控制高压继电器221闭合，动力电池220对电机210进行供电。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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单元必须具有特定的方向、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。在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”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实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种电机零扭矩控制方法，其特征在于，包括：

获取车辆状态；

当所述车辆为滑行状态的情况下，检测电机的扭矩；

当所述电机的扭矩不为零的情况下，控制电机控制器的IGBT功率模块断开。

2.根据权利要求1所述的电机零扭矩控制方法，其特征在于，所述当所述电机的扭矩不为零的情况下，控制电机控制器的IGBT功率模块断开的步骤包括：

获取动力电池的高压继电器的状态；

当所述高压继电器处于闭合的情况下，断开所述高压继电器，再控制所述IGBT功率模块断开。

3.根据权利要求2所述的电机零扭矩控制方法，其特征在于，所述当所述高压继电器处于闭合的情况下，断开所述高压继电器，再控制所述IGBT功率模块断开的步骤包括：

获取所述车辆的反电动势；

比较所述反电动势和额定母线电压，当所述反电动势超过所述额定母线电压时，断开所述高压继电器。

4.根据权利要求3所述的电机零扭矩控制方法，其特征在于，所述获取所述车辆的反电动势的步骤包括：

获取所述车辆的转速，根据所述转速确定所述反电动势。

5.根据权利要求4所述的电机零扭矩控制方法，其特征在于，

所述转速和所述反电动势成正比关系。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的电机零扭矩控制方法。

7.一种控制装置，其特征在于，包括：

存储器，存储有计算机程序；

处理器，执行所述计算机程序；

其中，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至5中任一项所述的电机零扭矩控制方法。

8.一种电驱动系统，其特征在于，包括：

电机；

动力电池，所述动力电池连接于所述电机，用于为所述电机提供高压电；

电机控制器，连接于所述电机；

如权利要求7所述的控制装置，所述控制装置基于所述电机扭矩值，控制所述动力电池和所述电机控制器的工作状态。

9.根据权利要求8所述的电驱动系统，其特征在于，所述电机控制器包括：

IGBT功率模块，所述IGBT功率模块包括多个开关管，多个所述开关管分别连接于所述电机。

10.根据权利要求9所述的电驱动系统，其特征在于，所述动力电池包括：

高压继电器，电连接于所述电机。

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