CN115940731A - 电机效率优化方法、装置、车辆及可读存储介质 - Google Patents

电机效率优化方法、装置、车辆及可读存储介质 Download PDF

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CN115940731A CN202210887753.3A CN202210887753A CN115940731A CN 115940731 A CN115940731 A CN 115940731A CN 202210887753 A CN202210887753 A CN 202210887753A CN 115940731 A CN115940731 A CN 115940731A
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Abstract

本公开涉及一种电机效率优化方法、装置、车辆及可读存储介质，涉及电机技术领域。该方法包括：获取转矩指令和电机转速，所述转矩指令包括转矩值；基于所述转矩值和所述电机转速获取转矩分量电流，并根据所述转矩分量电流获取铁耗分量电流；通过所述转矩分量电流和所述铁耗分量电流确定目标总电流，并基于所述目标总电流控制所述电机转动。本申请通过利用转矩分量电流和铁耗分量电流来确定目标总电流能够有效提高电机驱动的效率。

Description

电机效率优化方法、装置、车辆及可读存储介质
技术领域
本公开涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机效率优化方法、装置、车辆及可读存储介质。
背景技术
随着能源危机和空气污染加剧，电动汽车作为下一代新能源的驱动者，前景被广泛看好，而电机作为电动汽车的心脏，无疑决定了电动汽车的续航里程、动力性能等关键指标。电机效率是目前最为重要的电机性能指标之一，故在电动汽车行驶过程中如何优化电机效率是亟待解决的技术问题。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种电机效率优化方法、装置、车辆及可读存储介质。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种电机效率优化方法，所述方法应用于车辆，所述车辆包括电机，该方法包括：
获取转矩指令和电机转速，转矩指令包括转矩值；
基于转矩值和电机转速获取转矩分量电流，并根据转矩分量电流获取铁耗分量电流；
通过转矩分量电流和铁耗分量电流确定目标总电流，并基于目标总电流控制电机转动。
可选地，转矩分量电流包括直轴转矩分量电流和交轴转矩分量电流，基于转矩值和电机转速获取转矩分量电流，包括：
基于转矩值和电机转速从目标二维表中查找直轴转矩分量电流；
根据直轴转矩分量电流和转矩值获取交轴转矩分量电流。
可选地，铁耗分量电流包括直轴铁耗分量电流和交轴铁耗分量电流，根据转矩分量电流获取铁耗分量电流，包括：
获取电机的电角速度；
基于电角速度和交轴转矩分量电流确定直轴铁耗分量电流，并基于电角速度和直轴转矩分量电流确定交轴铁耗分量电流。
可选地，目标总电流包括直轴总电流和交轴总电流，通过转矩分量电流和铁耗分量电流确定目标总电流，包括：
获取直轴转矩分量电流和直轴铁耗分量电流的和，并将直轴转矩分量电流和直轴铁耗分量电流的和作为直轴总电流；
获取交轴转矩分量电流和交轴铁耗分量电流的和，并将交轴转矩分量电流和交轴铁耗分量的和作为交轴总电流。
可选地，所述方法还包括：
基于转矩分量电流获取直轴定子电压和交轴定子电压；
根据直轴定子电压和交轴定子电压确定电机的调制度；
若电机的调制度小于或等于预设阈值，则通过效率最优控制策略控制电机转动，效率最优控制策略中控制电机转动的电流是基于转矩分量电流和铁耗分量电流确定。
可选地，所述方法还包括：
若电机的调制度大于预设阈值，则通过弱磁控制策略控制电机转动，弱磁控制策略中驱动电机转动的电流是通过比例积分控制模块获取。
可选地，所述车辆还包括电池，根据直轴定子电压和交轴定子电压确定电机的调制度，包括：
获取电池的电压，并结合电池的电压、直轴定子电压和交轴定子电压确定电机的调制度。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种电机效率优化装置，所述装置应用于车辆，所述车辆包括电机，所述装置包括：
参数获取模块，被配置为获取转矩指令和电机转速，转矩指令包括转矩值；
电流获取模块，被配置为基于转矩值和电机转速获取转矩分量电流，并根据转矩分量电流获取铁耗分量电流；
控制模块，被配置为通过转矩分量电流和铁耗分量电流确定目标总电流，并基于目标总电流控制电机转动。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种车辆，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
执行可执行指令以实现本公开第一方面所提供的电机效率优化方法的步骤。
根据本公开实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本公开第一方面所提供的电机效率优化方法的步骤。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
通过利用转矩分量电流和铁耗分量电流确定目标总电流能够有效降低电机损耗，进而可以提高电机的效率。具体的，获取转矩指令和电机转速，其中，转矩指令可以包括转矩值，而后基于该转矩值和电机转速获取转矩分量电流，并根据转矩分量电流获取铁耗分量电流，在此基础上，通过转矩分量电流和铁耗分量电流确定目标总电流，最后基于目标总电流控制电机转动。由于本申请获取目标总电流时考虑了铁耗分量电流，故在一定程度上可以提高电机的效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电机效率优化方法的流程图。
图2是根据另一示例性实施例示出的一种电机效率优化方法的流程图。
图3是根据另一示例性实施例示出的一种电机效率优化方法中目标二维表的示例图。
图4是根据另一示例性实施例示出的一种电机效率优化方法中最优控制策略的示例图。
图5是根据另一示例性实施例示出的一种电机效率优化方法中弱磁控制策略的示例图。
图6是根据另一示例性实施例示出的一种电机效率优化方法中效率最优控制策略和弱磁控制策略对应区域的示例图。
图7是根据另一示例性实施例示出的一种电机效率优化方法中电机效率提升示例图。
图8是根据一示例性实施例示出的一种电机效率优化装置的框图。
图9是一示例性实施例示出的一种车辆的功能框图示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
目前为了提高电机效率，人们提出多种方案，这些方案主要分为三类，第一类是通过优化电机本体来提高电机效率，如通过对电机转子磁钢进行优化使电机本体损耗降低，从而提高电机系统效率；第二类是通过优化电机控制的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)载波频率来提高电机效率，即对电机不同运行工况点对应的载波频率进行优化，以降低电机损耗，进而提高电机系统效率；第三类是通过优化电机电流来提高电机效率，如通过对感应电机的励磁电流进行优化来提高电机效率。
第一类优化方案和第二类优化方案在提高电机效率时存在一定局限性，无法很好的提高电机效率。现有的第三类优化方案由于没有综合考虑转矩电流、铁耗参数的获取和动态校正等，故无法实现最大的效率优化效果。
针对上述问题，本实施例提供的一种电机效率优化方法、装置、车辆及可读存储介质，以最大程度的提高电机的效率。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电机效率优化方法的流程图，如图1所示，电机效率优化方法用于车辆中，包括以下步骤。
在步骤S11中，获取转矩指令和电机转速。
本申请实施例中，转矩指令可以是包含转矩值的电流指令，电流指令可以是基于转矩指令进行转换获得。
具体的，转矩指令可以是主控制器(Vehicle Control Unit，VCU)直接发送给电机控制器(Motor control unit，MCU)的转矩控制指令，也可以是电机控制器间接收的转矩控制指令。此时，转矩指令为包含转矩值的电流指令，该电流指令可以是电机控制器对主控制器直接发送的转矩控制指令进行转换获得的电流形式的转矩控制指令。转矩指令的接收方式和具体形式，可以根据实际需求选择。
作为一种可选地方式，转矩指令可以是整车控制器利用通讯数据实时获取并传输至电机控制器的。另外，电机转速可以是实测转速值，其可以是车辆通过速度传感器实时获取的。
需要说明的是，转矩指令和电机转速可以是车辆在运行过程中电机控制器实时获取的，即电机控制器可以接收整车控制器实时采集的转矩指令，以及接收速度传感器实时采集的电机转速。电机控制器在接收到转矩指令和电机转速时，其可以基于该转矩值和电机转速获取转矩分量电流，即进入步骤S12。
在步骤S12中，基于转矩值和电机转速获取转矩分量电流，并根据转矩分量电流获取铁耗分量电流。
通过上述介绍知道，车辆可以包括电机控制器、整车控制器以及速度传感器等。电机控制器在获取到转矩指令和电机转速时，其可以基于转矩值和电机转速获取转矩分量电流。
本申请实施例中，转矩分量电流可以包括直轴(D轴)转矩分量电流和交轴(Q轴)转矩分量电流。本申请在获取转矩分量电流时，可以先基于转矩值和电机速率从目标二维表中查找直轴转矩分量电流。在此基础上，根据直轴转矩分量电流获取交轴转矩分量电流。
作为一种可选地方式，获取到转矩分量电流后，本申请可以根据该转矩分量电流获取铁耗分量电流。其中，铁耗分量电流可以包括直轴铁耗分量电流和交轴铁耗分量电流，该直轴铁耗分量电流和交轴铁耗分量电流是通过结合电机的电角速度、直轴转矩分量电流、交轴转矩分量电流、直轴电感、交轴电感以及铁耗参数等获取，具体如何获取铁耗分量电流下面实施例将会进行详细描述，这里就不再进行赘述。
作为一种可选地方式，本申请在获取到转矩分量电流和铁耗分量电流后，便可以利用其获取的转矩分量电流和铁耗分量电流确定目标总电流，即进入步骤S13。
在步骤S13中，通过转矩分量电流和铁耗分量电流确定目标总电流，并基于目标总电流控制电机转动。
作为一种可选地方式，通过转矩分量电流和铁耗分量电流确定出目标总电流后，本申请可以基于该目标总电流控制电机转动。由于本申请在获取目标总电流时充分获取考虑了铁耗分量电流，故在一定程度上可以提高电机的效率，即本申请在确保电机运行时，既能获得最优效率，又能保证车辆运行的稳定性和可靠性。
本申请实施例通过利用转矩分量电流和铁耗分量电流确定目标总电流能够有效降低电机损耗，进而可以提高电机的效率。具体的，获取转矩指令和电机转速，其中，转矩指令可以包括转矩值，而后基于该转矩值和电机转速获取转矩分量电流，并根据转矩分量电流获取铁耗分量电流，在此基础上，通过转矩分量电流和铁耗分量电流确定目标总电流，最后基于目标总电流控制电机转动。由于本申请获取目标总电流时考虑了铁耗分量电流，故在一定程度上可以提高电机的效率。
图2是根据另一示例性实施例示出的一种电机效率优化方法的流程图，如图2所示，电机效率优化方法用于车辆中，包括以下步骤。
在步骤S21中，获取转矩指令和电机转速。
其中，步骤S21上述实施例已进行了详细描述，这里就不再进行赘述。
在步骤S22中，基于转矩值和电机转速获取转矩分量电流。
通过上述介绍知道，转矩指令可以包括转矩值，在获取到转矩指令和电机转速后，本申请可以通过查表的方式从目标二维表中获取到与转矩值、电机转速对应的直轴转矩分量电流，而后基于直轴转矩分量电流和转矩值获取到交轴转矩分量电流。其中，直轴转矩分量电流和交轴转矩分量电流组成转矩分量电流。
作为一种可选地方式，转矩值、电机转速与直轴转矩分量电流存在一一对应的关系，在获取到转矩值、电机转速后，电机控制器便可以通过查表的方式获取到当前时刻与转矩值和电机转速对应的直轴转矩分量电流。
本申请实施例中，目标二维表也可以称作是转矩分量电流iod的二维表，该二维表中的数据可以是损耗最小、效率最优的运行策略对应的转矩分量电流iod。
为了更好的理解转矩值、电机转速以及直轴转矩分量电流，本申请实施例给出如图3所示的表格。图3中的数据仅是目标二维表中的部分数据，仅作为示例来说明转矩值、电机转速以及直轴转矩分量电流，具体数据如何这里不进行明确限制，以实际情况为准。
通过图3可以知道，目标二维表的横轴可以是电机转速/rpm，以及纵轴可以是电机转矩/Nm，本申请在获取到转矩指令和电机转速后，并可以通过查表的方式获取到直轴转矩分量电流。例如，当获取到的电机转速为15000rpm，以及电机转矩为200/Nm时，通过查找如图3所示的二维表，可以知道此时的直轴转矩分量电流为-399.1。又如，当获取到的电机转速为2000rpm，以及电机转矩为280/Nm时，通过查找如图3所示的二维表，可以知道此时的直轴转矩分量电流为-264.5。
本申请实施例中，目标二维表可以是开发人员通过多次试验获取的损耗最小、效率最优的运行策略对应的转矩分量电流iod，该获取该目标二维表时充分考虑了铜耗、铁耗等，故通过该目标二维表获取的转矩分量电流时最优的，进而可以提高电机的效率。另外，目标二维表Offline标定数据可以预先于车辆的存储器中。电机控制器在获取到转矩指令和电机转速，便可以从预先存储的该目标二维表中查找对应的直轴转矩分量电流。
作为另一种可选地方式，本申请在获取到直轴转矩分量电流后，便可以基于该直轴转矩分量电流和转矩值获取交轴转矩分量电流，交轴转矩分量电流可以通过如下公式计算获取：
Figure BDA0003766361390000091
上述公式中ioq为交轴转矩分量电流；iod为直轴转矩分量电流；TqCmd为转矩指令包含的转矩值；ψf为电机转子磁链；P为电机极对数；Ld为直轴(D轴)电感；Lq为交轴(Q轴)电感。
由此，本申请实施例便可以根据直轴转矩分量电流和转矩值获取到交轴转矩分量电流，而直轴转矩分量电流和交轴转矩分量电流则可以作为转矩分量电流。
在步骤S23中，根据转矩分量电流获取铁耗分量电流。
通过上述介绍知道，铁耗分量电流可以包括直轴铁耗分量电流和交轴铁耗分量电流，根据转矩分量电流获取铁耗分量电流时，本申请可以获取电机的电角速度，而后基于电角速度和交轴转矩分量电流确定直轴铁耗分量电流，以及基于电角速度和直轴转矩分量电流确定交轴铁耗分量电流，直轴铁耗分量电流和交轴铁耗分量电流的计算公式可以如下所示：
Figure BDA0003766361390000092
Figure BDA0003766361390000093
上述公式中icd为直轴铁耗分量电流；we为电角速度；Lq为交轴电感；ioq为交轴转矩分量电流；Rc为铁耗参数；icq为交轴铁耗分量电流；Ld为直轴电感；iod为直轴转矩分量电流；ψf为电机转子磁链。
在步骤S24中，通过转矩分量电流和铁耗分量电流确定目标总电流，并基于目标总电流控制电机转动。
作为一种可选地方式，在获取到转矩分量电流和铁耗分量电流后，本申请可以结合转矩分量电流和铁耗分量电流确定目标总电流。具体的，本申请可以获取直轴转矩分量电流与直轴铁耗分量电流的和，并将直轴转矩分量电流与直轴铁耗分量电流的和作为直轴总电流。另外，本申请也可以获取交轴转矩分量电流与交轴铁耗分量电流的和，并将交轴转矩分量电流与交轴铁耗分量电流的和作为交轴总电流。
综上所述，本申请实施例中的目标总电流可以包括直轴总电流和交轴总电流，其中，直轴总电流可以结合直轴转矩分量电流和直轴铁耗分量电流获取，交轴总电流可以结合交轴转矩分量电流和交轴铁耗分量电流获取。直轴总电流和交轴总电流的计算公式如下所示：
isd＝iod+icd；
isq＝ioq+icq。
上述公式中，上述公式中isd为直轴总电流；iod为直轴转矩分量电流；icd为直轴铁耗分量电流；isq为交轴总电流；ioq为交轴转矩分量电流；icq为交轴铁耗分量电流。
本申请实施例中，直轴总电流和交轴总电流也可以称作是电机定子总dq电流值，该电机定子总dq电流值可以包含于电机定子总dq电流指令中。
在步骤S25中，基于转矩分量电流获取直轴定子电压和交轴定子电压。
作为一种可选地方式，在获取到转矩分量电流后，本申请可以基于该转矩分量电流获取到直轴定子电压和交轴定子电压。通过上述介绍知道，转矩分量电流可以包括直轴转矩分量电流和交轴转矩分量电流。基于转矩分量电流获取直轴定子电压和交轴定子电压时，电机控制器可以结合电机相电阻、直轴转矩分量电流、交轴转矩分量电流、电角速度、铁耗参数、电机转子磁链、直轴电感以及交轴电感等参数获取。直轴定子电压和交轴定子电压的计算公式可以如下所示。
Figure BDA0003766361390000101
Figure BDA0003766361390000102
上述公式中，Ud为直轴(D轴)定子电压；Rs电机相电阻；iod为直轴转矩分量电流；we为电角速度；Lq为交轴电感；Rc为铁耗参数；ioq为直轴转矩分量电流；Ld为直轴电感；ψf为电机转子磁链。
作为一种可选地方式，在获取到直轴定子电压和交轴定子电压后，本申请可以根据该直轴定子电压和交轴定子电压确定电机的调制度，即进入步骤S26。
在步骤S26中，根据直轴定子电压和交轴定子电压确定电机的调制度。
本申请实施例中，电机的调制度可以为实时运行调制度，所述电机的调制度可以基于直轴定子电压和直轴定子电压确定。在此过程中，本申请可以获取车辆中电池的电压，而后结合电池的电压、直轴定子电压和交轴定子电压确定所述电机的调制度，该调制度的计算公式可以如下所示：
Figure BDA0003766361390000111
上述公式中，ModAmp为电机的调制度；Ud为直轴(D轴)定子电压；Uq为交轴(Q轴)定子电压；Udc为电池的电压。
作为一种可选地方式，本申请在获取到电机的调制度后，可以确定该调制度(ModAmp)是否大于预设阈值。如果确定电机的调制度小于或等于预设阈值，则通过效率最优控制策略控制电机转动，即进入步骤S27。
在步骤S27中，若电机的调制度小于或等于预设阈值，则通过效率最优控制策略控制电机转动。
本申请实施例中，预设阈值可以根据经验值预先标定。例如。预设阈值可以为0.8。另外，预设阈值也可以根据电机的实际使用情况进行更新。作为一个示例，当电机的使用年限超出指定年限时可以对预设阈值进行更新。例如，当电机使用年限超出10年后可以将预设阈值更新为0.7。随着使用年限的增长，预设阈值可以降低，如此可以保证电机效率优化的准确性。
作为一种可选地方式，在确定电机的调制度小于或等于预设阈值的情况下，本申请可以获取状态标志位，并确定该状态标志位是否为0。若该状态标志位为0，则在确定电机的调制度小于或等于预设阈值的情况下，将所述状态标志位更新为1。其中，状态标志位用于表示控制电机转动的策略为哪个，若该状态标志位为1则利用效率最优控制策略驱动电机转动；若该状态标志位为0则利用弱磁控制策略控制所述电机转动。
本申请实施例中，最优控制策略可以是利用上述实施例获取最终的目标总电流，并利用所述目标总电流控制电机转动，为了更好的理解最优控制策略本申请实施例给出了如图4所示的示例图。如图4所示，电机控制器在获取到speed(电机转速)和TqCmd(转矩值)，可以通过直轴转矩分量电流获取模块201中的效率最优控制策略转矩分量D轴电流Table(目标二维表)获取到iod(直轴转矩分量电流)。
在此基础上，本申请可以利用图4中的交轴转矩分量电流获取模块202计算转矩分量Q轴电流，即计算获得ioq(纵轴转矩分量电流)，而后利用目标总电流获取模块203计算DQ轴效率最优总电流，得到isd_Mtpl(直轴总电流)和isq_Mtpl(交轴总电流)。
另外，交轴转矩分量电流获取模块202在获取到iod(直轴转矩分量电流)和ioq(纵轴转矩分量电流)后，也可以将iod(直轴转矩分量电流)和ioq(纵轴转矩分量电流)输入至调制度获取模块204，以通过调制度获取模块204获取电机的调制度，并将该调制度与预设阈值进行比较，进而获取到效率最优控制策略的状态(Mtpl_State)。另外，调制度获取模块204在获取Mtpl_State时，可以结合iod(直轴转矩分量电流)、ioq(纵轴转矩分量电流)以及整车电池电压信息获取。
在此基础上，调制度获取模块204可以将其获取的Mtpl_State发送至控制策略切换模块205，以通过该控制策略切换模块205确定驱动电机使用效率最优控制策略获取的电流还是使用传统控制策略(弱磁控制策略)获取的电流。
具体的，图4所示的调制度获取模块204可以确定Mtpl_State是否为1(调制度小于或等于预设阈值)，若Mtpl_State为1则使用最优控制策略获取的电流(isd_Mtpl和isq_Mtpl)驱动电机转动。若Mtpl_State为0则使用传统控制策略(弱磁控制策略)获取的电流(isd_fwd和isq_fwd)驱动电机转动。其中，isd_fwd和isq_fwd可以通过弱磁控制模块206计算获取，即通过弱磁控制模块206对应的非效率最优弱磁控制策略获取的电流可以作为isd_fwd和isq_fwd。
因此，如果确定电机的调制度大于预设阈值，则通过弱磁控制策略控制电机转动。其中，弱磁控制策略中驱动电机转动的电流可以是通过比例积分控制模块获取。其中，弱磁控制策略获取电流的过程可以如图5所示，图5中Udc是电机控制器实时采集的电池电压，
Figure BDA0003766361390000131
可以是弱磁闭环给定量，
Figure BDA0003766361390000132
可以是实时计算的电机相电压，其可以作为弱磁闭环反馈量。
可选地，通过如图5所示的PI(proportional integral controller，比例积分控制器)控制模块207可以对弱磁环给定与反馈进行闭环控制，以输出D轴电流指令值isd_fwd。在此基础上，根据整车的转矩指令需求参数(转矩值)和电机本体参数(D轴电感、Q轴电感、电机极对数以及电机转子磁链等)计算出Q轴电流指令值isq_fwd，所述电流指令值isq_fwd，isd_fwd的具体计算公式如图5所示。
需要说明的是，如图4所示的控制策略切换模块205在确定驱动电机使用效率最优控制策略获取的电流还是使用弱磁控制策略获取的电流时，其也可以确定当前获取的状态标志位与历史标志位是否相同，若当前获取的状态标志位与历史标志位相同则保持控制策略不变，若当前获取的状态标志位与历史标志位不同，则切换控制策略。
作为一个示例，电机控制器获取的调制度为0.7，通过与预设阈值0.8比较，确定其小于预设阈值0.8，此时则可以将状态标志位更新为1，若在更新之前该状态标志位为1，则可以将控制状态维持在效率最优控制策略；若在更新之前该状态标志位为0，则可以将状态标志位更新为1，并使控制状态进入效率最优控制策略，即将电机的控制策略从弱磁控制策略切换至效率最优控制策略。
作为一个示例，电机控制器获取的调制度为0.85，通过与预设阈值0.8比较，确定其大于预设阈值0.8，此时则可以将状态标志位更新为0，若在更新之前该状态标志位为0，则可以将控制状态维持在弱磁控制策略；若在更新之前该状态标志位为1，则可以将状态标志位更新为0，并使控制状态进入弱磁控制策略，即将电机的控制策略从效率最优控制策略切换至弱磁控制策略。
为了更好的说明控制策略的切换过程，本申请实施例给出了如图6所示的示例图，曲线207与横、纵轴包围的区域可以为效率最优控制策略对应的区域；曲线208与横、纵轴包围的区域可以为电机全部运行工况点对应的区域。在曲线207与横、纵轴包围的区域内本申请可以通过效率最优控制策略控制所述电机转动。另外，曲线207与曲线208包围的区域则可以通过弱磁控制策略控制所述电机转动。如此能够更加灵活有效的降低车辆功耗，进而可以提高电机的效率。
为了更好的说明本申请相较现有技术的区别，本申请给出了如图7所示的示例图，图7为本申请实施例相对传统控制策略的效率提升图。通过图7知道，本申请相对传统典型控制策略在各个运行工况点的效率提升量较大。例如，在电机转速为15000rpm、电机转矩为10Nm工况运行点，本申请实施例可以提高效率高达29.47％。
本申请实施例通过利用转矩分量电流和铁耗分量电流确定目标总电流能够有效降低电机损耗，进而可以提高电机的效率。具体的，获取转矩指令和电机转速，其中，转矩指令可以包括转矩值，而后基于该转矩值和电机转速获取转矩分量电流，并根据转矩分量电流获取铁耗分量电流，在此基础上，通过转矩分量电流和铁耗分量电流确定目标总电流，最后基于目标总电流控制电机转动。由于本申请获取目标总电流时考虑了铁耗分量电流，故在一定程度上可以提高电机的效率。另外，本申请通过深入分析电机恒转矩、恒功率运行工况等特点，能够在线判断恒功率弱磁工况是否能实施效率最优工况区域，结合控制策略切换模块本申请可以确保电机控制器获得效率最优的目的，且能够在车辆运行参数发生变化时确保电机控制器控制的稳定性和可靠性。
图8是根据一示例性实施例示出的一种电机效率优化装置300框图。参照图8，该装置包括参数获取模块301，电流获取模块302和控制模块303。
该参数获取模块301被配置为获取转矩指令和电机转速，所述转矩指令包括转矩值；
该电流获取模块302被配置为基于所述转矩值和所述电机转速获取转矩分量电流，并根据所述转矩分量电流获取铁耗分量电流；
该控制模块303被配置为通过所述转矩分量电流和所述铁耗分量电流确定目标总电流，并基于所述目标总电流控制所述电机转动。
在一些实施方式中，所述转矩分量电流包括直轴转矩分量电流和交轴转矩分量电流，电流获取模块302可以包括：
直轴转矩分量电流获取子模块，被配置为基于所述转矩值和所述电机转速从目标二维表中查找所述直轴转矩分量电流；
交轴转矩分量电流获取子模块，被配置为根据所述直轴转矩分量电流和所述转矩值获取所述交轴转矩分量电流。
在一些实施方式中，所述铁耗分量电流包括直轴铁耗分量电流和交轴铁耗分量电流，电流获取模块302，还可以包括：
电角速度获取子模块，被配置为获取所述电机的电角速度；
铁耗分量获取子模块，被配置为基于所述电角速度和所述交轴转矩分量电流确定所述直轴铁耗分量电流，并基于所述电角速度和所述直轴转矩分量电流确定所述交轴铁耗分量电流。
在一些实施方式中，所述目标总电流包括直轴总电流和交轴总电流控制模块，可以包括：
直轴总电流获取子模块，被配置为获取所述直轴转矩分量电流和所述直轴铁耗分量电流的和，并将所述直轴转矩分量电流和所述直轴铁耗分量电流的和作为所述直轴总电流；
交轴总电流获取子模块，被配置为获取所述交轴转矩分量电流和所述交轴铁耗分量电流的和，并将所述交轴转矩分量电流和所述交轴铁耗分量电流的和作为所述交轴总电流。
在一些实施方式中，电机效率优化装置300，还可以包括：
定子电压获取模块，被配置为基于所述转矩分量电流获取直轴定子电压和交轴定子电压；
调制度确定模块，被配置为根据所述直轴定子电压和所述交轴定子电压确定所述电机的调制度；
最优控制策略确定模块，被配置为若所述电机的调制度小于或等于预设阈值，则通过效率最优控制策略控制所述电机转动，所述效率最优控制策略中驱动所述电机转动的电流是基于所述转矩分量电流和所述铁耗分量电流确定。
在一些实施方式中，所述车辆还包括电池，调制度确定模块还可以被配置为获取所述电池的电压，并结合所述电池的电压、所述直轴定子电压和所述交轴定子电压确定所述电机的调制度。
在一些实施方式中，电机效率优化装置300，还可以包括：
弱磁控制策略确定模块，被配置为若所述电机的调制度大于预设阈值，则通过弱磁控制策略控制所述电机转动，所述弱磁控制策略中驱动所述电机转动的电流是通过比例积分控制模块获取。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本公开提供的电机效率优化方法的步骤。
上述装置可以是集成电路(Integrated Circuit，IC)或芯片，其中该集成电路可以是一个IC，也可以是多个IC的集合；该芯片可以包括但不限于以下种类：GPU(GraphicsProcessing Unit，图形处理器)、CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array，可编程逻辑阵列)、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、SOC(System on Chip，SoC，片上系统或系统级芯片)等。上述的集成电路或芯片中可以用于执行可执行指令(或代码)，以实现上述的车辆控制方法。其中该可执行指令可以存储在该集成电路或芯片中，也可以从其他的装置或设备获取，例如该集成电路或芯片中包括处理器、存储器，以及用于与其他的装置通信的接口。该可执行指令可以存储于该存储器中，当该可执行指令被处理器执行时实现上述的车辆控制方法；或者，该集成电路或芯片可以通过该接口接收可执行指令并传输给该处理器执行，以实现上述的电机效率优化方法。
参阅图9，图9是一示例性实施例示出的一种车辆600的功能框图示意图。车辆600可以被配置为完全或部分自动驾驶模式。例如，车辆600可以通过感知系统620获取其周围的环境信息，并基于对周边环境信息的分析得到自动驾驶策略以实现完全自动驾驶，或者将分析结果呈现给用户以实现部分自动驾驶。
车辆600可包括各种子系统，例如，信息娱乐系统610、感知系统620、决策控制系统630、驱动系统640以及计算平台650。可选的，车辆600可包括更多或更少的子系统，并且每个子系统都可包括多个部件。另外，车辆600的每个子系统和部件可以通过有线或者无线的方式实现互连。
在一些实施例中，信息娱乐系统610可以包括通信系统611，娱乐系统612以及导航系统613。
通信系统611可以包括无线通信系统，无线通信系统可以直接地或者经由通信网络来与一个或多个设备无线通信。例如，无线通信系统可使用3G蜂窝通信，例如CDMA、EVD0、GSM/GPRS，或者4G蜂窝通信，例如LTE。或者5G蜂窝通信。无线通信系统可利用WiFi与无线局域网(wireless local area network，WLAN)通信。在一些实施例中，无线通信系统可利用红外链路、蓝牙或ZigBee与设备直接通信。其他无线协议，例如各种车辆通信系统，例如，无线通信系统可包括一个或多个专用短程通信(dedicated short range communications，DSRC)设备，这些设备可包括车辆和/或路边台站之间的公共和/或私有数据通信。
娱乐系统612可以包括显示设备，麦克风和音响，用户可以基于娱乐系统在车内收听广播，播放音乐；或者将手机和车辆联通，在显示设备上实现手机的投屏，显示设备可以为触控式，用户可以通过触摸屏幕进行操作。
在一些情况下，可以通过麦克风获取用户的语音信号，并依据对用户的语音信号的分析实现用户对车辆600的某些控制，例如调节车内温度等。在另一些情况下，可以通过音响向用户播放音乐。
导航系统613可以包括由地图供应商所提供的地图服务，从而为车辆600提供行驶路线的导航，导航系统613可以和车辆的全球定位系统621、惯性测量单元622配合使用。地图供应商所提供的地图服务可以为二维地图，也可以是高精地图。
感知系统620可包括感测关于车辆600周边的环境的信息的若干种传感器。例如，感知系统620可包括全球定位系统621(全球定位系统可以是GPS系统，也可以是北斗系统或者其他定位系统)、惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)622、激光雷达623、毫米波雷达624、超声雷达625以及摄像装置626。感知系统620还可包括被监视车辆600的内部系统的传感器(例如，车内空气质量监测器、燃油量表、机油温度表等)。来自这些传感器中的一个或多个的传感器数据可用于检测对象及其相应特性(位置、形状、方向、速度等)。这种检测和识别是车辆600的安全操作的关键功能。
全球定位系统621用于估计车辆600的地理位置。
惯性测量单元622用于基于惯性加速度来感测车辆600的位姿变化。在一些实施例中，惯性测量单元622可以是加速度计和陀螺仪的组合。
激光雷达623利用激光来感测车辆600所位于的环境中的物体。在一些实施例中，激光雷达623可包括一个或多个激光源、激光扫描器以及一个或多个检测器，以及其他系统组件。
毫米波雷达624利用无线电信号来感测车辆600的周边环境内的物体。在一些实施例中，除了感测物体以外，毫米波雷达624还可用于感测物体的速度和/或前进方向。
超声雷达625可以利用超声波信号来感测车辆600周围的物体。
摄像装置626用于捕捉车辆600的周边环境的图像信息。摄像装置626可以包括单目相机、双目相机、结构光相机以及全景相机等，摄像装置626获取的图像信息可以包括静态图像，也可以包括视频流信息。
决策控制系统630包括基于感知系统620所获取的信息进行分析决策的计算系统631，决策控制系统630还包括对车辆600的动力系统进行控制的整车控制器632，以及用于控制车辆600的转向系统633、油门634和制动系统635。
计算系统631可以操作来处理和分析由感知系统620所获取的各种信息以便识别车辆600周边环境中的目标、物体和/或特征。目标可以包括行人或者动物，物体和/或特征可包括交通信号、道路边界和障碍物。计算系统631可使用物体识别算法、运动中恢复结构(Structure from Motion，SFM)算法、视频跟踪等技术。在一些实施例中，计算系统631可以用于为环境绘制地图、跟踪物体、估计物体的速度等等。计算系统631可以将所获取的各种信息进行分析并得出对车辆的控制策略。
整车控制器632可以用于对车辆的动力电池和引擎641进行协调控制，以提升车辆600的动力性能。
转向系统633可操作来调整车辆600的前进方向。例如在一个实施例中可以为方向盘系统。
油门634用于控制引擎641的操作速度并进而控制车辆600的速度。
制动系统635用于控制车辆600减速。制动系统635可使用摩擦力来减慢车轮644。在一些实施例中，制动系统635可将车轮644的动能转换为电流。制动系统635也可采取其他形式来减慢车轮644转速从而控制车辆600的速度。
驱动系统640可包括为车辆600提供动力运动的组件。在一个实施例中，驱动系统640可包括引擎641、能量源642、传动系统643和车轮644。引擎641可以是内燃机、电动机、空气压缩引擎或其他类型的引擎组合，例如汽油发动机和电动机组成的混动引擎，内燃引擎和空气压缩引擎组成的混动引擎。引擎641将能量源642转换成机械能量。
能量源642的示例包括汽油、柴油、其他基于石油的燃料、丙烷、其他基于压缩气体的燃料、乙醇、太阳能电池板、电池和其他电力来源。能量源642也可以为车辆600的其他系统提供能量。
传动系统643可以将来自引擎641的机械动力传送到车轮644。传动系统643可包括变速箱、差速器和驱动轴。在一个实施例中，传动系统643还可以包括其他器件，比如离合器。其中，驱动轴可包括可耦合到一个或多个车轮644的一个或多个轴。
车辆600的部分或所有功能受计算平台650控制。计算平台650可包括至少一个处理器651，处理器651可以执行存储在例如存储器652这样的非暂态计算机可读介质中的指令653。在一些实施例中，计算平台650还可以是采用分布式方式控制车辆600的个体组件或子系统的多个计算设备。
处理器651可以是任何常规的处理器，诸如商业可获得的CPU。可替换地，处理器651还可以包括诸如图像处理器(Graphic Process Unit，GPU)，现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)、片上系统(System on Chip，SOC)、专用集成芯片(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)或它们的组合。尽管图9功能性地图示了处理器、存储器、和在相同块中的计算机的其它元件，但是本领域的普通技术人员应该理解该处理器、计算机、或存储器实际上可以包括可以或者可以不存储在相同的物理外壳内的多个处理器、计算机、或存储器。例如，存储器可以是硬盘驱动器或位于不同于计算机的外壳内的其它存储介质。因此，对处理器或计算机的引用将被理解为包括对可以或者可以不并行操作的处理器或计算机或存储器的集合的引用。不同于使用单一的处理器来执行此处所描述的步骤，诸如转向组件和减速组件的一些组件每个都可以具有其自己的处理器，处理器只执行与特定于组件的功能相关的计算。
在本公开实施方式中，处理器651可以执行上述的电机效率优化方法。
在此处所描述的各个方面中，处理器651可以位于远离该车辆并且与该车辆进行无线通信。在其它方面中，此处所描述的过程中的一些在布置于车辆内的处理器上执行而其它则由远程处理器执行，包括采取执行单一操纵的必要步骤。
在一些实施例中，存储器652可包含指令653(例如，程序逻辑)，指令653可被处理器651执行来执行车辆600的各种功能。存储器652也可包含额外的指令，包括向信息娱乐系统610、感知系统620、决策控制系统630、驱动系统640中的一个或多个发送数据、从其接收数据、与其交互和/或对其进行控制的指令。
除了指令653以外，存储器652还可存储数据，例如道路地图、路线信息，车辆的位置、方向、速度以及其它这样的车辆数据，以及其他信息。这种信息可在车辆600在自主、半自主和/或手动模式中操作期间被车辆600和计算平台650使用。
计算平台650可基于从各种子系统(例如，驱动系统640、感知系统620和决策控制系统630)接收的输入来控制车辆600的功能。例如，计算平台650可利用来自决策控制系统630的输入以便控制转向系统633来避免由感知系统620检测到的障碍物。在一些实施例中，计算平台650可操作来对车辆600及其子系统的许多方面提供控制。
可选地，上述这些组件中的一个或多个可与车辆600分开安装或关联。例如，存储器652可以部分或完全地与车辆600分开存在。上述组件可以按有线和/或无线方式来通信地耦合在一起。
可选地，上述组件只是一个示例，实际应用中，上述各个模块中的组件有可能根据实际需要增添或者删除，图9不应理解为对本公开实施例的限制。
在道路行进的自动驾驶汽车，如上面的车辆600，可以识别其周围环境内的物体以确定对当前速度的调整。物体可以是其它车辆、交通控制设备、或者其它类型的物体。在一些示例中，可以独立地考虑每个识别的物体，并且基于物体的各自的特性，诸如它的当前速度、加速度、与车辆的间距等，可以用来确定自动驾驶汽车所要调整的速度。
可选地，车辆600或者与车辆600相关联的感知和计算设备(例如计算系统631、计算平台650)可以基于所识别的物体的特性和周围环境的状态(例如，交通、雨、道路上的冰、等等)来预测识别的物体的行为。可选地，每一个所识别的物体都依赖于彼此的行为，因此还可以将所识别的所有物体全部一起考虑来预测单个识别的物体的行为。车辆600能够基于预测的识别的物体的行为来调整它的速度。换句话说，自动驾驶汽车能够基于所预测的物体的行为来确定车辆将需要调整到(例如，加速、减速、或者停止)何种稳定状态。在这个过程中，也可以考虑其它因素来确定车辆600的速度，诸如，车辆600在行驶的道路中的横向位置、道路的曲率、静态和动态物体的接近度等等。
除了提供调整自动驾驶汽车的速度的指令之外，计算设备还可以提供修改车辆600的转向角的指令，以使得自动驾驶汽车遵循给定的轨迹和/或维持与自动驾驶汽车附近的物体(例如，道路上的相邻车道中的车辆)的安全横向和纵向距离。
上述车辆600可以为各种类型的行驶工具，例如，轿车、卡车、摩托车、公共汽车、船、飞机、直升飞机、娱乐车、火车等等，本公开实施例不做特别的限定。
在另一示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含能够由可编程的装置执行的计算机程序，该计算机程序具有当由该可编程的装置执行时用于执行上述的电机效率优化方法的代码部分。
本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (11)

1.一种电机效率优化方法，其特征在于，应用于车辆，所述车辆包括电机，所述方法包括：
获取转矩指令和电机转速，所述转矩指令包括转矩值；
基于所述转矩值和所述电机转速获取转矩分量电流，并根据所述转矩分量电流获取铁耗分量电流；
通过所述转矩分量电流和所述铁耗分量电流确定目标总电流，并基于所述目标总电流控制所述电机转动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转矩分量电流包括直轴转矩分量电流和交轴转矩分量电流，所述基于所述转矩值和所述电机转速获取转矩分量电流，包括：
基于所述转矩值和所述电机转速从目标二维表中查找所述直轴转矩分量电流；
根据所述直轴转矩分量电流和所述转矩值获取所述交轴转矩分量电流。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铁耗分量电流包括直轴铁耗分量电流和交轴铁耗分量电流，所述根据所述转矩分量电流获取铁耗分量电流，包括：
获取所述电机的电角速度；
基于所述电角速度和所述交轴转矩分量电流确定所述直轴铁耗分量电流，并基于所述电角速度和所述直轴转矩分量电流确定所述交轴铁耗分量电流。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述目标总电流包括直轴总电流和交轴总电流，所述通过所述转矩分量电流和所述铁耗分量电流确定目标总电流，包括：
获取所述直轴转矩分量电流和所述直轴铁耗分量电流的和，并将所述直轴转矩分量电流和所述直轴铁耗分量电流的和作为所述直轴总电流；
获取所述交轴转矩分量电流和所述交轴铁耗分量电流的和，并将所述交轴转矩分量电流和所述交轴铁耗分量电流的和作为所述交轴总电流。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述转矩分量电流获取直轴定子电压和交轴定子电压；
根据所述直轴定子电压和所述交轴定子电压确定所述电机的调制度；
若所述电机的调制度小于或等于预设阈值，则通过效率最优控制策略控制所述电机转动，所述效率最优控制策略中驱动所述电机转动的电流是基于所述转矩分量电流和所述铁耗分量电流确定。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述电机的调制度大于预设阈值，则通过弱磁控制策略控制所述电机转动，所述弱磁控制策略中驱动所述电机转动的电流是通过比例积分控制模块获取。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述车辆还包括电池，根据所述直轴定子电压和所述交轴定子电压确定所述电机的调制度，包括：
获取所述电池的电压，并结合所述电池的电压、所述直轴定子电压和所述交轴定子电压确定所述电机的调制度。
8.一种电机效率优化装置，其特征在于，所述装置应用于车辆，所述车辆包括电机，所述装置包括：
参数获取模块，被配置为获取转矩指令和电机转速，所述转矩指令包括转矩值；
电流获取模块，被配置为基于所述转矩值和所述电机转速获取转矩分量电流，并根据所述转矩分量电流获取铁耗分量电流；
控制模块，被配置为通过所述转矩分量电流和所述铁耗分量电流确定目标总电流，并基于所述目标总电流控制所述电机转动。
9.一种车辆，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：
获取转矩指令和电机转速，所述转矩指令包括转矩值；
基于所述转矩值和所述电机转速获取转矩分量电流，并根据所述转矩分量电流获取铁耗分量电流；
通过所述转矩分量电流和所述铁耗分量电流确定目标总电流，并基于所述目标总电流控制所述电机转动。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，该程序指令被处理器执行时实现权利要求1～7中任一项所述方法的步骤。
11.一种芯片，其特征在于，包括处理器和接口；所述处理器用于读取指令以执行权利要求1～7中任一项所述的方法。
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