CN116080420A - 一种新能源汽车电驱系统的优化控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新能源汽车电驱系统的优化控制系统及方法，属于新能源汽车电驱系统技术领域，方法通过系统实现，系统包括：扭矩获取模块、转速获取模块、电压获取模块、效率获取模块、温度检测电路；第一曲面拟合模块，用于获得三维曲面和温度曲面拟合方程，将该三维曲面记为第一效率参考域；第二曲面拟合模块，用于获得三维曲面和转速曲面拟合方程，将该三维曲面记为第二效率参考域；第三曲面拟合模块，获得三维曲面和电压曲面拟合方程，将该三维曲面记为第三效率参考域；控制模块，用于基于第一效率参考域、第二效率参考域和第三效率参考域，对电机进行优化控制。本发明可以提升电驱系统的效率。

Description

一种新能源汽车电驱系统的优化控制系统及方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车电驱系统技术领域，尤其是涉及一种新能源汽车电驱系统的优化控制系统及方法。

背景技术

电驱系统是新能源汽车核心系统之一，其性能决定了爬坡能力、加速能力以及最高车速等汽车行驶的主要性能指标。无论是 BEV(纯电动汽车)、HEV/PHEV(串并联结构)和燃料电池汽车均需要电驱系统驱动车辆。目前纯电动汽车行业电驱系统主流模式是将电机、电机控制器和减速器集成，构成三合—电驱系统。

电驱系统是新能源汽车能量消耗最大的系统，因此，提高电驱系统的效率，降低整车能量消耗，很有意义。而目前，电驱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

本发明提供一种新能源汽车电驱系统的优化控制系统及方法，以提升电驱系统的效率，降低整车能量消耗，提高整车续航里程。

本发明实施例的一方面公开了一种新能源汽车电驱系统的优化控制系统，包括：

扭矩获取模块，用于获取电驱系统的电机扭矩；

转速获取模块，用于获取电驱系统的电机转速；

电压获取模块，用于获取电驱系统的电机电压；

效率获取模块，用于获取电驱系统的效率；

温度检测电路，用于获取电驱系统的电机温度；

第一曲面拟合模块，用于将所述电机温度作为行向量，将所述电机扭矩作为列向量，构成第一矩阵，并对所述第一矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入所述效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和温度曲面拟合方程，将该三维曲面记为第一效率参考域；

第二曲面拟合模块，用于将所述电机转速作为行向量，将所述电机扭矩作为列向量，构成第二矩阵，并对所述第二矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入所述效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和转速曲面拟合方程，将该三维曲面记为第二效率参考域；

第三曲面拟合模块，用于将所述电机电压作为行向量，将所述电机扭矩作为列向量，构成第三矩阵，并对所述第三矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入所述效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和电压曲面拟合方程，将该三维曲面记为第三效率参考域；

控制模块，用于基于所述第一效率参考域、第二效率参考域和第三效率参考域，根据驾驶员需求扭矩指令、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速，对电机进行优化控制。

在一些实施例中，新能源汽车电驱系统的优化控制系统，还包括存储器，所述存储器存储温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表；所述控制模块还用于根据所述驾驶员需求扭矩指令、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速，通过查询所述温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表以获取电机的d轴电流和q轴电流，并基于所述第一效率参考域、第二效率参考域和第三效率参考域，根据所述电机的d轴电流和q轴电流对所述电机进行辅助控制；

所述温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表的生成过程如下：

对电机进行台架标定，以获取多个目标电压；

在所述电机的全转速扭矩范围内获取多个转速标定点；

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，以使所述电驱系统的效率最优，生成所述温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表。

在一些实施例中，所述温度检测电路包括第一检测电路和第二检测电路，所述第一检测电路和第二检测电路用于将两者检测温度的均值作为电驱系统的电机温度，以提高检测精度。

在一些实施例中，所述第一检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、可控稳压源D1、二极管D2、电位器VR1、铂热电阻P1、电容C1、运放U1A和运放U1B；

所述电阻R1的一端外接电压端，所述电阻R1的另一端与所述电位器VR1的第一定端、可控稳压源D1的负极和运放U1A的同相端连接，所述可控稳压源D1的参考极与所述电位器VR1的动端连接，所述可控稳压源D1的正极与所述电位器VR1的第二定端连接后接地，所述运放U1A的反相端与所述电阻R4的一端、铂热电阻P1的引脚2和接地的所述电阻R2连接，所述运放U1A的正极外接电压端，所述运放U1A的负极接地，所述运放U1A的输出端与所述铂热电阻P1的引脚1和电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述运放U1B的同相端和接地的所述电阻R5连接，所述运放U1B的反相端与所述电阻R4的另一端和电阻R6的一端连接，所述运放U1B的输出端与所述电阻R6的另一端和电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与所述二极管D2的负极和电容C1的一端连接后作为输出端OUT1，所述二极管D2的正极与所述电容C1的另一端连接后接地。

在一些实施例中，所述第二检测电路包括微控制器U2、电阻R8、电阻R9、电容C2、电容C3、电容C4、晶振Y1、复位开关S1、温度传感器U3A、温度传感器U3B和温度传感器U3C；

所述复位开关S1的一端与电容C2的一端连接后外接电压端，所述复位开关S1的另一端与所述电阻R8的一端连接，所述电容C2的另一端与所述电阻R8的另一端、微控制器U2的引脚9和接地的所述电阻R9连接，所述晶振Y1的一端与所述微控制器U2的引脚19和接地的所述电容C3连接，所述晶振Y1的另一端与所述微控制器U2的引脚18和接地的所述电容C4连接，所述温度传感器U3A的引脚2与所述微控制器U2的引脚23连接，所述温度传感器U3B的引脚2与所述微控制器U2的引脚24连接，所述温度传感器U3C的引脚2与所述微控制器U2的引脚25连接。

本发明实施例的另一方面公开了一种新能源汽车电驱系统的优化控制方法，包括如下：

S1.获取电驱系统的电机扭矩、电机转速、电机电压、电机温度及效率；

S2.将所述电机温度作为行向量，将所述电机扭矩作为列向量，构成第一矩阵，并对所述第一矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入所述效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和温度曲面拟合方程，将该三维曲面记为第一效率参考域；

S3.将所述电机转速作为行向量，将所述电机扭矩作为列向量，构成第二矩阵，并对所述第二矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入所述效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和转速曲面拟合方程，将该三维曲面记为第二效率参考域；

S4.将所述电机电压作为行向量，将所述电机扭矩作为列向量，构成第三矩阵，并对所述第三矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入所述效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和电压曲面拟合方程，将该三维曲面记为第三效率参考域；

S5.基于所述第一效率参考域、第二效率参考域和第三效率参考域，根据驾驶员需求扭矩指令、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速，对电机进行优化控制。

在一些实施例中，S5包括：

S51.执行驾驶员需求扭矩指令后，获取实时的电机扭矩、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速；

S52.将实时的电机温度代入所述温度曲面拟合方程，获得目标值，若目标值大于0，则基于所述第一效率参考域，获取与实时的电机温度对应的第一扭矩；

S53.将实时的电机转速代入所述转速曲面拟合方程，获得目标值，若目标值大于0，则基于所述第二效率参考域，获取与实时的电机转速对应的第二扭矩；

S54.将实时的电机电压代入所述电压曲面拟合方程，获得目标值，若目标值大于0，则基于所述第三效率参考域，获取与实时的电机电压对应的第三扭矩；

S55.判断实时的电机扭矩的扭矩值是否位于所述第一扭矩、第二扭矩和第三扭矩三者之间的最大值和最小值之间，若是，则继续执行驾驶员需求扭矩指令，若否，则取所述第一扭矩、第二扭矩和第三扭矩三者的均值作为扭矩输出，以使所述电驱系统的效率最优。

在一些实施例中，S5还包括：

S56.根据所述驾驶员需求扭矩指令、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速，通过查询所述温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表以获取电机的d轴电流和q轴电流，并基于所述第一效率参考域、第二效率参考域和第三效率参考域，根据所述电机的d轴电流和q轴电流对所述电机进行辅助控制；

所述温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表的生成过程如下：

对电机进行台架标定，以获取多个目标电压；

在所述电机的全转速扭矩范围内获取多个转速标定点；

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，以使所述电驱系统的效率最优，生成所述温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表。

综上所述，本发明至少具有以下有益效果：

本发明通过扭矩获取模块、转速获取模块、电压获取模块、效率获取模块和温度检测电路，分别获取电驱系统的电机扭矩、电机转速、电机电压、电机温度和效率；通过第一曲面拟合模块获得第一效率参考域和温度曲面拟合方程，通过第二曲面拟合模块获得第二效率参考域和转速曲面拟合方程，通过第三曲面拟合模块获得第三效率参考域和电压曲面拟合方程；通过控制模块，基于第一效率参考域、第二效率参考域和第三效率参考域，根据驾驶员需求扭矩指令、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速，对电机进行优化控制。即本发明同时考虑了电机扭矩、电机转速、电机电压和电机温度对效率的影响，根据驾驶员需求扭矩指令综合优化控制电机，提升了电驱系统的效率，降低了整车能量消耗，提高了整车续航里程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中所涉及的新能源汽车电驱系统的优化控制系统的示意图。

图2为本发明中所涉及的新能源汽车电驱系统的优化控制方法的示意图。

图3为本发明中所涉及的第一检测电路的示意图。

图4a为本发明中所涉及的第二检测电路中微控制器U2的示意图。

图4b为本发明中所涉及的第二检测电路中复位开关S1的示意图。

图4c为本发明中所涉及的第二检测电路中晶振Y1的示意图。

图5a为本发明中所涉及的第二检测电路中温度传感器U3A的示意图。

图5b为本发明中所涉及的第二检测电路中温度传感器U3B的示意图。

图5c为本发明中所涉及的第二检测电路中温度传感器U3C的示意图。

图6a为本发明中所涉及的第二检测电路中蜂鸣器B1的示意图。

图6b为本发明中所涉及的第二检测电路中实时时钟芯片U4的示意图。

图6c为本发明中所涉及的第二检测电路中晶振Y2的示意图。

图6d为本发明中所涉及的第二检测电路中无线收发芯片U5的示意图。

图7a为本发明中所涉及的第二检测电路中电平转换芯片U6的示意图。

图7b为本发明中所涉及的第二检测电路中存储芯片U7的示意图。

图7c为本发明中所涉及的第二检测电路中RS232串行接口J1的示意图。

图8a为本发明中所涉及的第二检测电路中连接器J2的示意图。

图8b为本发明中所涉及的第二检测电路中电源开关S2的示意图。

图8c为本发明中所涉及的第二检测电路中稳压芯片U8的示意图。

图8d为本发明中所涉及的第二检测电路中发光二极管D4的示意图。

图8e为本发明中所涉及的第二检测电路中发光二极管D5的示意图。

图9a为本发明中所涉及的第二检测电路中按键K1、按键K2和按键K3的示意图。

图9b为本发明中所涉及的第二检测电路中显示芯片LCD1的示意图。

图9c为本发明中所涉及的第二检测电路中连接器J3的示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明实施例的不同结构。为了简化本发明实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明实施例。此外，本发明实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1所示，本发明实施例的一方面公开了一种新能源汽车电驱系统的优化控制系统，包括：

扭矩获取模块，用于获取电驱系统的电机扭矩；

转速获取模块，用于获取电驱系统的电机转速；

电压获取模块，用于获取电驱系统的电机电压；

效率获取模块，用于获取电驱系统的效率；

温度检测电路，用于获取电驱系统的电机温度；

第一曲面拟合模块，用于将电机温度作为行向量，将电机扭矩作为列向量，构成第一矩阵，并对第一矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和温度曲面拟合方程，将该三维曲面记为第一效率参考域；

第二曲面拟合模块，用于将电机转速作为行向量，将电机扭矩作为列向量，构成第二矩阵，并对第二矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和转速曲面拟合方程，将该三维曲面记为第二效率参考域；

第三曲面拟合模块，用于将电机电压作为行向量，将电机扭矩作为列向量，构成第三矩阵，并对第三矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和电压曲面拟合方程，将该三维曲面记为第三效率参考域；

控制模块，用于基于第一效率参考域、第二效率参考域和第三效率参考域，根据驾驶员需求扭矩指令、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速，对电机进行优化控制。

应当理解的是，上述的曲面拟合操作可采用现有的软件工具，如Matlab中的CurveFitting工具。扭矩获取模块、转速获取模块、电压获取模块、效率获取模块、温度检测电路可以为现有的数据检测/测量器件或新能源汽车车载系统的数据读取模块，可以直接获取电驱系统内的数据。控制模块可以为处理器或电驱系统的控制器或新能源汽车车载系统主控器。

清楚的是，预先通过扭矩获取模块、转速获取模块、电压获取模块、效率获取模块和温度检测电路，分别获取电驱系统的电机扭矩、电机转速、电机电压、电机温度和效率，即得到大量的试验数据，这些试验数据可以为实验室中的仿真实验数据，也可以为实际中新能源汽车的实测或运行数据。

然后通过第一曲面拟合模块获得第一效率参考域和温度曲面拟合方程，通过第二曲面拟合模块获得第二效率参考域和转速曲面拟合方程，通过第三曲面拟合模块获得第三效率参考域和电压曲面拟合方程。

在实际应用中，获取并执行驾驶员需求扭矩指令后，获取实时的电机扭矩、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速；将实时的电机温度代入温度曲面拟合方程，获得目标值，若目标值大于0，则基于第一效率参考域，获取与实时的电机温度对应的第一扭矩；将实时的电机转速代入转速曲面拟合方程，获得目标值，若目标值大于0，则基于第二效率参考域，获取与实时的电机转速对应的第二扭矩；将实时的电机电压代入电压曲面拟合方程，获得目标值，若目标值大于0，则基于第三效率参考域，获取与实时的电机电压对应的第三扭矩。

判断实时的电机扭矩的扭矩值是否位于第一扭矩、第二扭矩和第三扭矩三者之间的最大值和最小值之间，若是，则继续执行驾驶员需求扭矩指令，若否，则取第一扭矩、第二扭矩和第三扭矩三者的均值作为扭矩输出，以使电驱系统的效率最优，完成优化控制。上述可以通过控制模块执行。

在一些实施例中，新能源汽车电驱系统的优化控制系统，还包括存储器，存储器存储温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表；控制模块还用于根据驾驶员需求扭矩指令、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速，通过查询温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表以获取电机的d轴电流和q轴电流，并基于第一效率参考域、第二效率参考域和第三效率参考域，根据电机的d轴电流和q轴电流对电机进行辅助控制；

温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表的生成过程如下：

对电机进行台架标定，以获取多个目标电压；

在电机的全转速扭矩范围内获取多个转速标定点；

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，以使电驱系统的效率最优，生成温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表。

在一些实施例中，温度检测电路包括第一检测电路和第二检测电路，第一检测电路和第二检测电路用于将两者检测温度的均值作为电驱系统的电机温度，以提高检测精度。

在一些实施例中，如图3所示，第一检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、可控稳压源D1、二极管D2、电位器VR1、铂热电阻P1、电容C1、运放U1A和运放U1B；

电阻R1的一端外接电压端+5V，电阻R1的另一端与电位器VR1的第一定端、可控稳压源D1的负极和运放U1A的同相端连接，可控稳压源D1的参考极与电位器VR1的动端连接，可控稳压源D1的正极与电位器VR1的第二定端连接后接地，运放U1A的反相端与电阻R4的一端、铂热电阻P1的引脚2和接地的电阻R2连接，运放U1A的正极外接电压端+12V，运放U1A的负极接地，运放U1A的输出端与铂热电阻P1的引脚1和电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与运放U1B的同相端和接地的电阻R5连接，运放U1B的反相端与电阻R4的另一端和电阻R6的一端连接，运放U1B的输出端与电阻R6的另一端和电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与二极管D2的负极和电容C1的一端连接后作为输出端OUT1，二极管D2的正极与电容C1的另一端连接后接地。

在一些实施例中，如图4a、图4b、图4c、图5a、图5b和图5c所示，第二检测电路包括微控制器U2、电阻R8、电阻R9、电容C2、电容C3、电容C4、晶振Y1、复位开关S1、温度传感器U3A、温度传感器U3B和温度传感器U3C；

复位开关S1的一端与电容C2的一端连接后外接电压端VCC，复位开关S1的另一端与电阻R8的一端连接，电容C2的另一端与电阻R8的另一端、微控制器U2的引脚9和接地的电阻R9连接，晶振Y1的一端与微控制器U2的引脚19和接地的电容C3连接，晶振Y1的另一端与微控制器U2的引脚18和接地的电容C4连接，温度传感器U3A的引脚2与微控制器U2的引脚23连接，温度传感器U3B的引脚2与微控制器U2的引脚24连接，温度传感器U3C的引脚2与微控制器U2的引脚25连接。

如图4a、图4b、图4c、图6a、图6b、图6c、图6d、图7a、图7b、图7c、图8a、图8b、图8c、图8d、图8e、图9a、图9b和图9c所示，第二检测电路还包括接口ISP、实时时钟芯片U4、电阻R10、电阻R11、二极管D3、三极管Q1、蜂鸣器B1、电容C5、电容C6、晶振Y2、无线收发芯片U5、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电平转换芯片U6、存储芯片U7、RS232串行接口J1、电容C12、电容C13、电容C14、稳压芯片U8、电阻R12、电阻R13、发光二极管D4、发光二极管D5、电容C15、电容C16、电容C17、电源开关S2、连接器J2、电阻R14、电阻R15、电阻R16、按键K1、按键K2、按键K3、连接器J3、变阻器R17和显示芯片LCD1。

接口ISP的引脚9、引脚3、引脚1和引脚5与微控制器U2的引脚6、引脚7、引脚8和引脚9一一对应连接，电阻R10的一端与微控制器U2的引脚4连接，电阻R10的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极与蜂鸣器B1的一端和二极管D3的正极连接，二极管D3的负极与蜂鸣器B1的另一端和电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端外接电压端VCC，晶振Y2的一端与实时时钟芯片U4的引脚2和接地的电容C5连接，晶振Y2的另一端与实时时钟芯片U4的引脚3和接地的电容C6连接，实时时钟芯片U4的引脚7、引脚6和引脚5与微控制器U2的引脚23、引脚24和引脚25一一对应连接。

无线收发芯片U5的引脚2、引脚3、引脚4、引脚6、引脚7、引脚8、引脚9、引脚10、引脚11和引脚12与微控制器U2的引脚26、引脚27、引脚28、引脚12、引脚13、引脚14、引脚15、引脚16、引脚17和引脚8一一对应连接，电平转换芯片U6的引脚1与电容C8的正极连接，电平转换芯片U6的引脚3与电容C8的负极连接，电平转换芯片U6的引脚4与电容C7的正极连接，电平转换芯片U6的引脚5与电容C7的负极连接，电平转换芯片U6的引脚6与接地的电容C9连接，电平转换芯片U6的引脚2与电容C11的正极连接，电平转换芯片U6的引脚15与电容C10的一端连接后接地，电平转换芯片U6的引脚16与电容C11的负极和电容C10的另一端连接后外接电压端VCC，电平转换芯片U6的引脚11和引脚12与微控制器U2的引脚11和引脚10一一对应连接，电平转换芯片U6的引脚13和引脚14与RS232串行接口J1的引脚2和引脚3一一对应连接。

存储芯片U7的引脚5和引脚6与微控制器U2的引脚22和引脚21一一对应连接，稳压芯片U8的引脚3与电容C13的正极连接后外接电压端VCC，稳压芯片U8的引脚2与电容C12的正极和电容C14的一端连接后作为电压端V3.3，电容C13的负极与稳压芯片U8的引脚1、电容C14的另一端和电容C12的负极连接后接地，电阻R12的一端外接电压端VCC，电阻R12的另一端与发光二极管D4的正极连接，发光二极管D4的负极接地，电阻R13的一端外接电压端V3.3，电阻R13的另一端与发光二极管D5的正极连接，发光二极管D5的负极接地，电源开关S2的一端与电容C15的一端连接后外接电压端VCC5，电源开关S2的另一端与电容C15的另一端、接地的电容C16和接地的电容C17连接后作为电压端VCC，连接器J2的引脚2作为电压端VCC5，连接器J2的引脚3外接电压端V3.3。

按键K1的一端与微控制器U2的引脚5连接，按键K1的另一端与接地的电阻R14连接，按键K2的一端与微控制器U2的引脚6连接，按键K2的另一端与接地的电阻R15连接，按键K3的一端与微控制器U2的引脚7连接，按键K3的另一端与接地的电阻R16连接，变阻器R17的第一定端与显示芯片LCD1的引脚1连接后接地，变阻器R17的第二定端与显示芯片LCD1的引脚2和连接器J3的引脚1连接，连接器J3的引脚2外接电压端VCC，变阻器R17的动端与显示芯片LCD1的引脚3连接，显示芯片LCD1的引脚7、引脚8、引脚9、引脚10、引脚11、引脚12、引脚13、引脚14、引脚4、引脚5和引脚6与微控制器U2的引脚39、引脚38、引脚37、引脚36、引脚35、引脚34、引脚33、引脚32、引脚1、引脚2和引脚3一一对应连接。

综上，各个器件的参数和型号设置可以如图3、图4a～4c、图5a～5c、图6a～6d、图7a～7c、图8a～8e、图9a～9c所示，在此不再复述；第一检测电路中，铂热电阻P1的阻值跟温度的变化成正比，即温度的变化会间接引起电路电流变化，通过运放U1A将基准电压4.096V转换为恒流源，电流流过铂热电阻P1时在其上产生压降信号，再通过运放U1B将该微弱压降信号放大，即通过输出端OUT1输出期望的电压信号，该信号可直接连AD转换芯片，传输到控制模块/第一曲面拟合模块。

第二检测电路中，温度传感器U3A、温度传感器U3B和温度传感器U3C检测到的温度数据分别传输到微控制器U2，再通过微控制器U2传输到控制模块/第一曲面拟合模块。其中，接口ISP、无线收发芯片U5、RS232串行接口J1提供多种数据传输方式，实时时钟芯片U4可以为检测数据进行检测时间标记，通过显示芯片LCD1进行相应的温度显示，按键K1、按键K2、按键K3依次为上一项按键、下一项按键和确定按键；蜂鸣器B1可以进行高温报警。

本发明实施例的另一方面公开了一种新能源汽车电驱系统的优化控制方法，可以通过新能源汽车电驱系统的优化控制系统实现，如图2所示，方法包括如下：

S1.获取电驱系统的电机扭矩、电机转速、电机电压、电机温度及效率；

S2.将电机温度作为行向量，将电机扭矩作为列向量，构成第一矩阵，并对第一矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和温度曲面拟合方程，将该三维曲面记为第一效率参考域；

S3.将电机转速作为行向量，将电机扭矩作为列向量，构成第二矩阵，并对第二矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和转速曲面拟合方程，将该三维曲面记为第二效率参考域；

S4.将电机电压作为行向量，将电机扭矩作为列向量，构成第三矩阵，并对第三矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和电压曲面拟合方程，将该三维曲面记为第三效率参考域；

S5.基于第一效率参考域、第二效率参考域和第三效率参考域，根据驾驶员需求扭矩指令、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速，对电机进行优化控制。

在一些实施例中，S5包括：

S51.执行驾驶员需求扭矩指令后，获取实时的电机扭矩、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速；

S52.将实时的电机温度代入温度曲面拟合方程，获得目标值，若目标值大于0，则基于第一效率参考域，获取与实时的电机温度对应的第一扭矩；

S53.将实时的电机转速代入转速曲面拟合方程，获得目标值，若目标值大于0，则基于第二效率参考域，获取与实时的电机转速对应的第二扭矩；

S54.将实时的电机电压代入电压曲面拟合方程，获得目标值，若目标值大于0，则基于第三效率参考域，获取与实时的电机电压对应的第三扭矩；

S55.判断实时的电机扭矩的扭矩值是否位于第一扭矩、第二扭矩和第三扭矩三者之间的最大值和最小值之间，若是，则继续执行驾驶员需求扭矩指令，若否，则取第一扭矩、第二扭矩和第三扭矩三者的均值作为扭矩输出，以使电驱系统的效率最优。

在一些实施例中，S5还包括：

S56.根据驾驶员需求扭矩指令、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速，通过查询温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表以获取电机的d轴电流和q轴电流，并基于第一效率参考域、第二效率参考域和第三效率参考域，根据电机的d轴电流和q轴电流对电机进行辅助控制；

温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表的生成过程如下：

对电机进行台架标定，以获取多个目标电压；

在电机的全转速扭矩范围内获取多个转速标定点；

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，以使电驱系统的效率最优，生成温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表。

综上，当采用上述实施例中的第一检测电路和第二检测电路时，同一检测时间下，有第一检测电路的第一温度数据（记为T1）和第二检测电路的3个第二温度数据（温度传感器U3A、温度传感器U3B和温度传感器U3C的检测数据，分别记为T2、T3和T4），那么上述方法中的“电机温度”的取值为：先取T1分别与T2、T3和T4的均值，即（T1+T2）/2,（T1+T3）/2,（T1+T4）/2,再取这三者的均值作为“电机温度”，即“电机温度”为：

；

实际应用中，温度传感器的数量可以根据实际需求增加。同理，电机转速、电机电压和电机扭矩的数据可以采用两种形式的方案进行获取，且其中一种方案在同一检测时间下有多个数据，参考上述“电机温度”的取值方法，可以提高各个数据的检测精度，可以提高优化控制的精准度，从而间接提升电驱系统的效率，降低整车能量消耗，提高整车续航里程。

以上所述实施例是用以说明本发明，并非用以限制本发明，所以举例数值的变更或等效元件的置换仍应隶属本发明的范畴。

由以上详细说明，可使本领域普通技术人员明了本发明的确可达成前述目的，实已符合专利法的规定。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

应当注意的是，上述有关流程的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对流程进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于阅读此申请后的本领域的普通技术人员来说，上述发明披露仅作为示例，并不构成对本申请的限制。虽然此处并未明确说明，但本领域的普通技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。例如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例有关的某一特征、结构或特性。因此，应当强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或以上提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域的普通技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的过程、机器、产品或物质的组合，或对其任何新的和有用的改进。因此，本申请的各个方面可以完全由硬件实施、可以完全由软件（包括固件、常驻软件、微代码等）实施、也可以由硬件和软件组合实施。以上硬件或软件均可被称为“单元”、“模块”或“系统”。此外，本申请的各方面可以采取体现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，其中计算机可读程序代码包含在其中。

本申请各部分操作所需的计算机程序代码可以用任意一种或以上程序设计语言编写，包括如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等的面向对象程序设计语言、如C程序设计语言、VisualBasic、Fortran2103、Perl、COBOL2102、PHP、ABAP的常规程序化程序设计语言、如Python、Ruby和Groovy的动态程序设计语言或其它程序设计语言等。该程序代码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网（LAN）或广域网（WAN），或连接至外部计算机（例如通过因特网），或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务（SaaS）。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，尽管上述各种组件的实现可以体现在硬件设备中，但是它也可以实现为纯软件解决方案，例如，在现有服务器或移动设备上的安装。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请的实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。然而，本申请的该方法不应被解释为反映所申明的客体需要比每个权利要求中明确记载的更多特征的意图。相反，发明的主体应具备比上述单一实施例更少的特征。

Claims (8)

1.一种新能源汽车电驱系统的优化控制系统，其特征在于，包括：

扭矩获取模块，用于获取电驱系统的电机扭矩；

转速获取模块，用于获取电驱系统的电机转速；

电压获取模块，用于获取电驱系统的电机电压；

效率获取模块，用于获取电驱系统的效率；

温度检测电路，用于获取电驱系统的电机温度；

第一曲面拟合模块，用于将所述电机温度作为行向量，将所述电机扭矩作为列向量，构成第一矩阵，并对所述第一矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入所述效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和温度曲面拟合方程，将该三维曲面记为第一效率参考域；

第二曲面拟合模块，用于将所述电机转速作为行向量，将所述电机扭矩作为列向量，构成第二矩阵，并对所述第二矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入所述效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和转速曲面拟合方程，将该三维曲面记为第二效率参考域；

第三曲面拟合模块，用于将所述电机电压作为行向量，将所述电机扭矩作为列向量，构成第三矩阵，并对所述第三矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入所述效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和电压曲面拟合方程，将该三维曲面记为第三效率参考域；

控制模块，用于基于所述第一效率参考域、第二效率参考域和第三效率参考域，根据驾驶员需求扭矩指令、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速，对电机进行优化控制。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车电驱系统的优化控制系统，其特征在于，还包括存储器，所述存储器存储温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表；所述控制模块还用于根据所述驾驶员需求扭矩指令、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速，通过查询所述温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表以获取电机的d轴电流和q轴电流，并基于所述第一效率参考域、第二效率参考域和第三效率参考域，根据所述电机的d轴电流和q轴电流对所述电机进行辅助控制；

所述温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表的生成过程如下：

对电机进行台架标定，以获取多个目标电压；

在所述电机的全转速扭矩范围内获取多个转速标定点；

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，以使所述电驱系统的效率最优，生成所述温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表。

3.根据权利要求2所述的新能源汽车电驱系统的优化控制系统，其特征在于，所述温度检测电路包括第一检测电路和第二检测电路，所述第一检测电路和第二检测电路用于将两者检测温度的均值作为电驱系统的电机温度，以提高检测精度。

4.根据权利要求3所述的新能源汽车电驱系统的优化控制系统，其特征在于，所述第一检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、可控稳压源D1、二极管D2、电位器VR1、铂热电阻P1、电容C1、运放U1A和运放U1B；

所述电阻R1的一端外接电压端，所述电阻R1的另一端与所述电位器VR1的第一定端、可控稳压源D1的负极和运放U1A的同相端连接，所述可控稳压源D1的参考极与所述电位器VR1的动端连接，所述可控稳压源D1的正极与所述电位器VR1的第二定端连接后接地，所述运放U1A的反相端与所述电阻R4的一端、铂热电阻P1的引脚2和接地的所述电阻R2连接，所述运放U1A的正极外接电压端，所述运放U1A的负极接地，所述运放U1A的输出端与所述铂热电阻P1的引脚1和电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述运放U1B的同相端和接地的所述电阻R5连接，所述运放U1B的反相端与所述电阻R4的另一端和电阻R6的一端连接，所述运放U1B的输出端与所述电阻R6的另一端和电阻R7的一端连接，所述电阻R7的另一端与所述二极管D2的负极和电容C1的一端连接后作为输出端OUT1，所述二极管D2的正极与所述电容C1的另一端连接后接地。

5.根据权利要求3所述的新能源汽车电驱系统的优化控制系统，其特征在于，所述第二检测电路包括微控制器U2、电阻R8、电阻R9、电容C2、电容C3、电容C4、晶振Y1、复位开关S1、温度传感器U3A、温度传感器U3B和温度传感器U3C；

所述复位开关S1的一端与电容C2的一端连接后外接电压端，所述复位开关S1的另一端与所述电阻R8的一端连接，所述电容C2的另一端与所述电阻R8的另一端、微控制器U2的引脚9和接地的所述电阻R9连接，所述晶振Y1的一端与所述微控制器U2的引脚19和接地的所述电容C3连接，所述晶振Y1的另一端与所述微控制器U2的引脚18和接地的所述电容C4连接，所述温度传感器U3A的引脚2与所述微控制器U2的引脚23连接，所述温度传感器U3B的引脚2与所述微控制器U2的引脚24连接，所述温度传感器U3C的引脚2与所述微控制器U2的引脚25连接。

6.一种新能源汽车电驱系统的优化控制方法，其特征在于，包括如下：

S1.获取电驱系统的电机扭矩、电机转速、电机电压、电机温度及效率；

S2.将所述电机温度作为行向量，将所述电机扭矩作为列向量，构成第一矩阵，并对所述第一矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入所述效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和温度曲面拟合方程，将该三维曲面记为第一效率参考域；

S3.将所述电机转速作为行向量，将所述电机扭矩作为列向量，构成第二矩阵，并对所述第二矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入所述效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和转速曲面拟合方程，将该三维曲面记为第二效率参考域；

S4.将所述电机电压作为行向量，将所述电机扭矩作为列向量，构成第三矩阵，并对所述第三矩阵进行预处理，去除NaN值或0值，再导入所述效率，执行曲面拟合操作，获得三维曲面和电压曲面拟合方程，将该三维曲面记为第三效率参考域；

S5.基于所述第一效率参考域、第二效率参考域和第三效率参考域，根据驾驶员需求扭矩指令、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速，对电机进行优化控制。

7.根据权利要求6所述的新能源汽车电驱系统的优化控制方法，其特征在于，S5包括：

S51.执行驾驶员需求扭矩指令后，获取实时的电机扭矩、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速；

S52.将实时的电机温度代入所述温度曲面拟合方程，获得目标值，若目标值大于0，则基于所述第一效率参考域，获取与实时的电机温度对应的第一扭矩；

S53.将实时的电机转速代入所述转速曲面拟合方程，获得目标值，若目标值大于0，则基于所述第二效率参考域，获取与实时的电机转速对应的第二扭矩；

S54.将实时的电机电压代入所述电压曲面拟合方程，获得目标值，若目标值大于0，则基于所述第三效率参考域，获取与实时的电机电压对应的第三扭矩；

S55.判断实时的电机扭矩的扭矩值是否位于所述第一扭矩、第二扭矩和第三扭矩三者之间的最大值和最小值之间，若是，则继续执行驾驶员需求扭矩指令，若否，则取所述第一扭矩、第二扭矩和第三扭矩三者的均值作为扭矩输出，以使所述电驱系统的效率最优。

8.根据权利要求7所述的新能源汽车电驱系统的优化控制方法，其特征在于，S5还包括：

S56.根据所述驾驶员需求扭矩指令、实时的电机电压、实时的电机温度和实时的电机转速，通过查询温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表以获取电机的d轴电流和q轴电流，并基于所述第一效率参考域、第二效率参考域和第三效率参考域，根据所述电机的d轴电流和q轴电流对所述电机进行辅助控制；

所述温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表的生成过程如下：

对电机进行台架标定，以获取多个目标电压；

在所述电机的全转速扭矩范围内获取多个转速标定点；

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，以使所述电驱系统的效率最优，生成所述温度-转速-电压-扭矩-电机控制电流表。

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