CN116667707A - 一种永磁电机空载反电动势控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种永磁电机空载反电动势控制方法及装置，通过在电机与电机控制模块之间装设有开关，开关与开关控制模块连接；首先判断电机是否处于空载状态；然后根据判断结果，向开关控制模块发送控制信息，以控制开关开闭。如此，在车辆空档滑行试验时，有效解决了电机零扭矩偏差带来的续航一致性问题，另一方面，对于四驱车型以及分布式驱动车型，车辆正常运行且电机空载时，可以避免电机产生反电动势，从而节省电池电量，有效提升车辆的续航。

Description

一种永磁电机空载反电动势控制方法及装置

技术领域

本发明涉及车辆开发测试技术领域，尤其涉及一种永磁电机空载反电动势控制方法及装置。

背景技术

现有技术中，由于永磁电机的高功率密度、高效率等特点，在新能源车型中得到了广泛的应用。但是由于永磁电机的特性，当永磁电机空载运行时会产生反电动势。

当新能源车型在试验道路、转鼓上空挡滑行试验时，若电机的反电动势未完全消除，会输出扭矩，从而对整车道路滑行或转鼓滑行试验均会产生不利影响，使试验结果不准确。在电机

对于由永磁电机驱动的四驱车型以及分布式驱动车型，当其中一个磁电机在部分工况下，处于空载状态时，为了消除反电动势，需要消耗动力电池的能量，造成能量浪费。并且，反电动势过大，也可能损坏电机控制模块。

针对上述不足，现有解决方案是通过关闭IGBT来实现，但是该方案具有一定的局限性。当永磁电机反电动势特性偏大，且匹配动力电池电压偏低时，为保证IGBT不被损坏，只能部分转速下才能关闭IGBT，但高转速依然无法解决反电动势带来的零扭矩问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种永磁电机空载反电动势控制方法及装置。可以不受电压限制、不受电机转速限制，全域转速解决电机零扭矩问题。

依据本发明的第一个方面，提供了一种永磁电机空载反电动势控制方法，电机与电机控制模块之间装设有开关，开关与开关控制模块连接；

方法包括：

判断电机是否处于空载状态；

根据判断结果，向开关控制模块发送控制信息，以控制开关开闭。

可选的，电机有多个；

判断电机是否处于空载状态，包括：

获取油门开度；

根据油门开度，确定驾驶员的需求扭矩；

根据需求扭矩，分别确定每个电机的控制扭矩；

根据每个电机的控制扭矩，分别确定每个电机是否为空载状态。

可选的，根据需求扭矩，分别确定每个电机的控制扭矩，包括：

若需求扭矩大于等于扭矩阈值，则每个电机的控制扭矩均大于0；

若需求扭矩小于扭矩阈值，则至少有一个电机的控制扭矩为0。

可选的，根据每个电机的控制扭矩，分别确定每个电机是否为空载状态，包括：

针对每个电机，若该电机的控制扭矩为0，则该电机处于空载状态。

可选的，根据判断结果，向开关控制模块发送控制信息，以控制开关开闭，包括：

针对每个电机，若该电机处于空载状态，则向开关控制模块发送空载信息，开关控制模块根据空载信息，控制该电机上的开关断开。

可选的，电机的数量为2，电机包括前驱电机以及后驱电机。

可选的，电机的数量为4，电机包括4个车轮上的轮毂电机。

可选的，判断电机是否处于空载状态，包括：

获取车辆的档位状态；

若档位状态为空挡，则电机处于空载状态。

可选的，根据判断结果，向开关控制模块发送控制信息，以控制开关开闭，包括：

若电机处于空载状态，则向开关控制模块发送空挡信息，开关控制模块根据空挡信息，控制开关断开。

依据本发明的第二个方面，提供一种永磁电机空载反电动势控制装置，装置包括：

判断模块，用于判断电机是否处于空载状态；

控制模块，用于根据判断结果，向开关控制模块发送控制信息，以控制开关开闭。

本说明书实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果：

本说明书实施例提供的一种永磁电机空载反电动势控制方法及装置，通过在电机与电机控制模块之间装设有开关，开关与开关控制模块连接；首先判断电机是否处于空载状态；然后根据判断结果，向开关控制模块发送控制信息，以控制开关开闭。如此，在车辆空档滑行试验时，有效解决了电机零扭矩偏差带来的续航一致性问题，另一方面，对于四驱车型以及分布式驱动车型，车辆正常运行且电机空载时，可以避免电机产生反电动势，从而节省电池电量，有效提升车辆的续航。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

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，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。

在附图中：

图1示出了本发明实施例中的一种永磁电机空载反电动势控制方法的流程图。

图2示出了本发明实施例中的一种永磁电机的连接示意图。

图3示出了本发明实施例中的另一种永磁电机空载反电动势控制方法的流程图。

图4示出了本发明实施例中的一种永磁电机空载反电动势控制装置的框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合图1的流程图所示，本实施例提供一种永磁电机空载反电动势控制方法，由车辆控制器执行，该永磁电机空载反电动势控制方法包括步骤101至步骤102：

步骤101：判断电机是否处于空载状态；

其中，该控制方法由车辆控制器执行，参考图2所示的连接图，车辆控制器与开关控制模块连接，开关控制模块与开关连接，开关控制模块控制开关动作。其中，开关连接于电机和电机控制模块之间，且开关是连接于电机的三相高压端。通过控制开关的开闭，可以控制电机的三相高压电的通断。也就是说，开关控制模块控制开关闭合时，电机的正常通电。开关控制模块控制开关断开时，电机的通电回路断开。

电机是指新能源车辆中的永磁电机。当车辆运行时，车辆中的动力电池向电机提供电能，驱动车辆运动。当动力电池没有向电机供电，且车辆依然在运动时，则说明该电机在空载运行。电机空载运行时，会产生反电动势，并且，空载转速越大，产生的反电动势越大，有可能击穿电机控制模块。而为了消除电机空转产生的反电动势，一般通过消耗动力电池的电量，这样不可避免的造成电量浪费，从而影响电池续航的准确性。

在本实施例中，电机空载运行一般包括以下几种情况：一种是车辆的档位状态处于空挡，车辆在滑行。另一种情况是针对四驱车型或者分布式驱动车型，这些车型的车辆在正常行驶时，出现至少一个电机对外不进行扭矩输出。

详细的说，当车辆的档位状态处于空挡时，这种情况多数是指新能源车型续航、能耗开发时，在试验道路和转鼓上进行空挡滑行。此时，动力电池并未向电机供电，但是车轮却在旋转，这种情况，不管车辆是什么车型，车辆的电机都是处于空载状态。

另一种情况，是对于四驱车型以及分布式驱动车型。这些车型的车辆有一个特点，车辆中有多个电机。例如，四驱车型的车辆上有两个电机，即前驱电机和后驱电机。而分布式驱动车型的车辆上有4个电机，即每个车轮上都有一个轮毂电机。对于这种具有多个电机的车辆，车辆在正常行驶时，可能是所有电机都在负载运转，也可能只有部分电机负载运转，剩余电机空载运转。而空载运转的电机会产生反电动势。

基于上述内容，为了避免电机产生反电动势，就需要先判断电机是否是空载状态。针对不同情况，判断条件不同。对于空挡滑行试验的车辆，可以通过车辆的档位状态判断电机是否处于空载状态。而对于具有多个电机且正常行驶的车辆，则需要看电机是否有输出控制扭矩。

步骤102：根据判断结果，向开关控制模块发送控制信息，以控制开关开闭。

在本实施例中，判断电机是否处于空载状态有两种结果，一种结果是电机处于空载状态，另一种结果是电机未处于空载状态，即电机处于负载运行状态。若电机未处于空载状态，则电机可以正常驱动车轮运动，电机的通电回路中也不会有产生反电动势。若判断出电机处于空载状态，则说明当车轮转动时，会导致电机的通电回路中产生反电动势。此时，车辆控制器会向开关控制模块发送相应的开关控制信息，控制开关断开，使电机的通电回路断开。如此，即便车轮转动，电机也只是产生机械摩擦，而不会产生反电动势。如此，在车辆空档滑行试验时，可有效解决了电机零扭矩偏差带来的续航一致性问题，另一方面，对于四驱车型以及分布式驱动车型，车辆正常运行且电机空载时，无需使用动力电池的电量去消除反电动势，可以节省电池电量，有效提升车辆的续航。

通过上述内容不难发现，只需要判断出电机是否处于空载状态，然后根据判断结果控制开关的开闭，即可避免由电机空载所产生的反电动势。为了便于本领域人员理解与实施，本实施例就关于如何判断电机是否处于空载状态给出具体实施方式。

在一种可选的实施方式中，若车辆上的电机有多个，即车辆为四驱车型或分布式驱动车型。在车辆为四驱车型时，车辆上的电机有2个，即前驱电机和后驱电机。车辆为分布式驱动车型，车辆上有4个轮毂电机。结合图3所示，判断电机是否处于空载状态的步骤可以包括步骤201-步骤204：

步骤201、获取油门开度；

其中，油门也称加速踏板，用于控制电机扭矩。油门与车辆控制器连接，车辆控制器也可以叫做整车控制器。油门踏板相当于一个传感器，油门开度也就是指油门踏板的开度。

步骤202、根据油门开度，确定驾驶员的需求扭矩；

车辆控制器根据获取的油门踏板的开度，通过查表可以得到预先标定的不同驾驶模式对应的需求扭矩，再通过综合策略限制后得到最终需要发给电机控制器的控制扭矩。

步骤203、根据需求扭矩，分别确定每个电机的控制扭矩；

如果需求扭矩不大，则一个电机或部分电机即可满足车辆的扭矩需求，无需开启全部电机。如果需求扭矩比较大，则需要全部电机一起工作。因此，存在一个扭矩阈值，扭矩阈值的大小可以根据实际情况视具体车型而定。在一种可选的实施方式中，根据需求扭矩，分别确定每个电机的控制扭矩，可以包括：

若需求扭矩大于等于扭矩阈值，则每个电机的控制扭矩均大于0；

若需求扭矩小于扭矩阈值，则至少有一个电机的控制扭矩为0。

也就是说，若需求扭矩大于等于扭矩阈值，则说明所有的电机都需要输出扭矩，驱动车辆运动。若需求扭矩小于扭矩阈值，则说明不需要所有的电机都输出扭矩，只需要一个电机或部分电机进行扭矩输出即可。举例来说，某一型号的四驱车辆在D挡正常运行时，若根据获取的油门开度，得到需求扭矩是100Nm，大于扭矩阈值，最终确定前驱电机的控制扭矩是50Nm，后驱电机的控制扭矩是50Nm。某一型号的四驱车辆在D挡正常运行时，若根据获取的油门开度，得到需求扭矩是40Nm，小于扭矩阈值，最终确定后驱电机的控制扭矩是40Nm，前驱电机处于空载，同时断开前驱电机高压端连接的开关，避免产生反电动势。

步骤204、根据每个电机的控制扭矩，分别确定每个电机是否为空载状态。

其中，在确定每个电机的控制扭矩后，便可以了解到每个电机的控制扭矩是否为0。而电机的控制扭矩是否为0，决定着该电机是否处于空载状态。具体地说，针对每个电机，若该电机的控制扭矩为0，则该电机处于空载状态。相应的，若该电机的控制扭矩不为0，不管该电机的扭矩为多大，都可以确定该电机不是空载状态。

当确定完每个电机的状态后，车辆控制模块就可以确定是否需要控制开关断开。具体控制步骤可以包括：

针对每个电机，若该电机处于空载状态，则向开关控制模块发送空载信息，开关控制模块根据空载信息，控制该电机上的开关断开。

也就是说，若该电机处于空载状态，车辆控制模块会向开关控制模块发送空载信息，开关控制模块根据接收的空载信息，控制开关断开。当然，若该电机不是处于空载状态，车辆控制模块就不会向开关控制模块发送空载信息，开关保持闭合，使该电机的通电回路保持畅通。

举例来说，某四驱车型的车辆在马路上D挡进行正常行驶，驾驶员轻踩油门，车辆控制器根据获取的油门开度，确定出需求扭矩为30Nm，需求扭矩较小，小于扭矩阈值，车辆控制器根据扭矩策略，向前驱电机控制器发送的控制扭矩值为30Nm，向后驱电机控制器发送的控制扭矩值为0Nm。后驱电机的控制扭矩为0，则判断后驱电机为空载状态，车辆控制器向开关控制器发送后驱空载信息，开关控制器根据后驱空载信息，控制后驱电机的开关断开。当驾驶员加大油门，即油门开度增大，车辆控制器根据获取的油门开度，确定出需求扭矩为120Nm，需求扭矩较大，大于扭矩阈值，车辆控制器根据扭矩策略，向前驱电机控制器发送的控制扭矩值为70Nm，向后驱电机控制器发送的控制扭矩值为50Nm。车辆控制器向开关控制器发送后驱非空载信息，开关控制器根据后驱非空载信息，控制后驱电机的开关闭合。

在另一种可选的实施方式中，若是对车辆进行空挡滑行试验，在判断电机是否处于空载状态时，是无需考虑车辆的车型，只需要判断车辆运动时的档位状态。具体步骤可以包括：

获取车辆的档位状态；

若档位状态为空挡，则电机处于空载状态。

在本实施例中，车辆的档位状态一般包括4种，即驻车挡P挡、前进档位D挡、倒车档位R挡以及空挡N挡。只有当车辆的档位状态为空挡时，才可以确定电机处于空载状态。

当确定车辆的档位状态为空挡时，车辆控制器会向开关控制模块发送空挡信息，以控制开关开闭，具体步骤可以包括：

若电机处于空载状态，则向开关控制模块发送空挡信息，开关控制模块根据空挡信息，控制开关断开。

需要说明的是，空档信息与前述的空载信息在作用上是一致的，都是控制开关断开。

举例来说，某车辆在进行转鼓试验时，将该车辆的放置在试验台架上，然后车辆点火启动，车辆的档位状态处于空挡后，转鼓试验开始，此时车轮开始转动，车辆控制器获取到车辆的档位状态为空挡，车辆控制器向开关控制器发送空挡信息，开关控制器根据空挡信息，控制电机的开关断开。试验过程中，车轮转动，电机只产生机械摩擦，并且由于电机内部的电回路是断开的，因此不会产生反电动势。当车辆完成转鼓试验后，车辆的档位状态处于P挡，车辆控制器获取车辆的档位状态，确定不是空挡后，车辆控制器向开关控制模块发送非空挡信息，开关控制器根据接收的非空挡信息，控制电机的开关闭合，使电机的通电回路保持畅通。

综上所述，本说明书实施例提供的一种永磁电机空载反电动势控制方法，通过在电机与电机控制模块之间装设有开关，开关与开关控制模块连接；首先判断电机是否处于空载状态；然后根据判断结果，向开关控制模块发送控制信息，以控制开关开闭。如此，在车辆空档滑行试验时，有效解决了电机零扭矩偏差带来的续航一致性问题，另一方面，对于四驱车型以及分布式驱动车型，车辆正常运行且电机空载时，可以避免电机产生反电动势，从而节省电池电量，有效提升车辆的续航。

基于同一发明构思，结合图4所示的框图，本实施例提供一种永磁电机空载反电动势控制装置，该装置包括判断模块、控制模块。

判断模块用于判断电机是否处于空载状态；

控制模块用于根据判断结果，向开关控制模块发送控制信息，以控制开关开闭。

在一种可选的实施方式中，判断模块还用于；

判断电机是否处于空载状态，包括：

获取油门开度；

根据油门开度，确定驾驶员的需求扭矩；

根据需求扭矩，分别确定每个电机的控制扭矩；

根据每个电机的控制扭矩，分别确定每个电机是否为空载状态。

在一种可选的实施方式中，判断模块还用于：

若需求扭矩大于等于扭矩阈值，则每个电机的控制扭矩均大于0；

若需求扭矩小于扭矩阈值，则至少有一个电机的控制扭矩为0。

在一种可选的实施方式中，判断模块还用于：

针对每个电机，若该电机的控制扭矩为0，则该电机处于空载状态。

在一种可选的实施方式中，控制模块还用于：

针对每个电机，若该电机处于空载状态，则向开关控制模块发送空载信息，开关控制模块根据空载信息，控制该电机上的开关断开。

可选的，电机的数量为2，电机包括前驱电机以及后驱电机。

可选的，电机的数量为4，电机包括4个车轮上的轮毂电机。

在一种可选的实施方式中，判断模块还用于：

获取车辆的档位状态；

若档位状态为空挡，则电机处于空载状态。

在一种可选的实施方式中，控制模块还用于：

若电机处于空载状态，则向开关控制模块发送空挡信息，开关控制模块根据空挡信息，控制开关断开。

综上所述，本说明书实施例提供的一种永磁电机空载反电动势控制装置，通过在电机与电机控制模块之间装设有开关，开关与开关控制模块连接；首先判断电机是否处于空载状态；然后根据判断结果，向开关控制模块发送控制信息，以控制开关开闭。如此，在车辆空档滑行试验时，有效解决了电机零扭矩偏差带来的续航一致性问题，另一方面，对于四驱车型以及分布式驱动车型，车辆正常运行且电机空载时，可以避免电机产生反电动势，从而节省电池电量，有效提升车辆的续航。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的永磁电机空载反电动势控制装置的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。

以上，仅为本发明的各种实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种永磁电机空载反电动势控制方法，其特征在于，电机与电机控制模块之间装设有开关，所述开关与开关控制模块连接；

所述方法包括：

判断电机是否处于空载状态；

根据判断结果，向所述开关控制模块发送控制信息，以控制所述开关开闭。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机有多个；

所述判断电机是否处于空载状态，包括：

获取油门开度；

根据所述油门开度，确定驾驶员的需求扭矩；

根据所述需求扭矩，分别确定每个电机的控制扭矩；

根据每个电机的控制扭矩，分别确定每个电机是否为空载状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述需求扭矩，分别确定每个电机的控制扭矩，包括：

若所述需求扭矩大于等于扭矩阈值，则每个电机的控制扭矩均大于0；

若所述需求扭矩小于扭矩阈值，则至少有一个电机的控制扭矩为0。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根据每个电机的控制扭矩，分别确定每个电机是否为空载状态，包括：

针对每个电机，若该电机的控制扭矩为0，则该电机处于空载状态。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据判断结果，向所述开关控制模块发送控制信息，以控制所述开关开闭，包括：

针对每个电机，若该电机处于空载状态，则向所述开关控制模块发送空载信息，所述开关控制模块根据所述空载信息，控制该电机上的开关断开。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电机的数量为2，所述电机包括前驱电机以及后驱电机。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电机的数量为4，所述电机包括4个车轮上的轮毂电机。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断电机是否处于空载状态，包括：

获取车辆的档位状态；

若所述档位状态为空挡，则所述电机处于空载状态。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据判断结果，向所述开关控制模块发送控制信息，以控制所述开关开闭，包括：

若所述电机处于空载状态，则向所述开关控制模块发送空挡信息，所述开关控制模块根据所述空挡信息，控制所述开关断开。

10.一种永磁电机空载反电动势控制装置，其特征在于，所述装置包括：

判断模块，用于判断电机是否处于空载状态；

控制模块，用于根据判断结果，向所述开关控制模块发送控制信息，以控制所述开关开闭。