CN116865632A - 一种电机零位标定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机零位标定方法及装置，该方法包括：当接收到车辆的电机零位标定请求时，判断所述车辆是否满足电机零位标定条件；当判断所述车辆满足电机零位标定条件时，则控制电机控制器进入旋变偏移角标定状态；获取当前的电机类型和参数，根据所述电机类型和参数对应的位置角估计策略利用所述电机的基本参数确定转子位置角，其中，所述基本参数至少包括所述电机的反电势、电流、磁场；根据所述转子位置角与旋变偏移角计算得到所述电机的零偏角，并将所述零偏角输出给所述电机控制器以用于对所述电机进行零位标定。本发明解决了现有技术中电机零位标定时通用性和适用性低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种电机零位标定方法及装置。
背景技术
零位是电机控制系统中非常重要的参数，准确的零位可以提高角度计算的准确性，因此，电机的零位标定也成了各大汽车厂商研究的重难点，其目的是为了获得更加准确、更加高效或者适用性更高的电机零位标定。
现有技术中，无法根据不同的电机类型和参数，选择合适的转子位置角估计策略和零位标定方法，导致系统的通用性和适应性不足。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电机零位标定方法及装置，旨在解决现有技术中在进行电机零位标定时通用性和适用性差的问题。
本发明实施例是这样实现的：
一种电机零位标定方法，所述方法包括：
当接收到车辆的电机零位标定请求时，判断所述车辆是否满足电机零位标定条件；
当判断所述车辆满足电机零位标定条件时，则控制电机控制器进入旋变偏移角标定状态；
获取当前的电机类型和参数，根据所述电机类型和参数对应的位置角估计策略利用所述电机的基本参数确定转子位置角，其中，所述基本参数至少包括所述电机的反电势、电流、磁场；
根据所述转子位置角与旋变偏移角计算得到所述电机的零偏角，并将所述零偏角输出给所述电机控制器以用于对所述电机进行零位标定。
进一步的，上述电机零位标定方法，其中，所述根据所述转子位置角与旋变偏移角计算得到所述电机的零偏角，并将所述零偏角输出给所述电机控制器以用于对所述电机进行零位标定的步骤之后还包括：
控制发动机驱动所述电机以多种不同的转速运行，并对所述电机进行多次零位标定，得到多个电机零位标定值；
按预设校验方法对所述多个电机零位标定值进行验证，并在校验通过后将最优的目标电机零位标定值作为最终电机零位标定值。
进一步的，上述电机零位标定方法，其中，所述控制发动机驱动所述电机以多种不同的转速运行，并对所述电机进行多次零位标定，得到多个电机零位标定值的步骤包括：
选择预设的转速范围和间隔，每隔一定的转速进行一次零位标定，以在每次零位标定时，记录当前的转速和零偏角，并将其作为一个零位标定值。
进一步的，上述电机零位标定方法，其中，所述按预设校验方法对所述多个电机零位标定值进行验证，并在校验通过后将最优的目标电机零位标定值作为最终电机零位标定值的步骤包括：
将每个零位标定值作为输入信号，控制所述电机按照预设的目标转速和转矩运行，并测量输出信号；
比较所述输入信号和输出信号之间的差异，并计算误差指标，选择误差指标最小的零位标定值作为最终的电机零位标定值。
进一步的，上述电机零位标定方法，其中，所述按预设校验方法对所述多个电机零位标定值进行验证，并在校验通过后将最优的目标电机零位标定值作为最终电机零位标定值的步骤还包括：
利用数学模型或仿真软件，将每个零位标定值作为输入参数，模拟电机在不同工况下的运行状态，并预测输出结果；
比较预测结果与实际测量结果之间的差异，并计算误差指标，选择误差指标最小的零位标定值作为最终的电机零位标定值。
进一步的，上述电机零位标定方法，其中，所述按预设校验方法对所述多个电机零位标定值进行验证，并在校验通过后将最优的目标电机零位标定值作为最终电机零位标定值的步骤还包括：
利用统计学或人工智能方法，对每个零位标定值及其对应的转速和零偏角数据进行分析，寻找数据之间的规律和关系，并建立数据模型；
利用数据模型对零位标定值进行评估和优化，并选择最优的零位标定值作为最终的电机零位标定值。
进一步的，上述电机零位标定方法，其中，所述方法还包括：
存储最终的电机零位标定值，并将其写入自身的内存或外部存储器中，并在所述电机启动或运行时使用该值作为电机零位的参考。
本发明的另一个目的在于提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的方法的步骤。
本发明的另一个目的是提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的方法的步骤。
本发明通过当接收到车辆的电机零位标定请求时，判断所述车辆是否满足电机零位标定条件；当判断所述车辆满足电机零位标定条件时，则控制电机控制器进入旋变偏移角标定状态；获取当前的电机类型和参数，根据所述电机类型和参数对应的位置角估计策略利用所述电机的基本参数确定转子位置角，其中，所述基本参数至少包括所述电机的反电势、电流、磁场；根据所述转子位置角与旋变偏移角计算得到所述电机的零偏角，并将所述零偏角输出给所述电机控制器以用于对所述电机进行零位标定，能够根据不同的电机类型和参数，选择合适的转子位置角估计策略和零位标定方法，提高系统的通用性和适应性。解决了现有技术中在进行电机零位标定通用性和适用性差的问题。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的电机零位标定系统的示意图；
图2为本发明第一实施例提供的电机零位标定的流程图；
图3为本发明第三实施例中电机零位标定装置的结构框图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，所示为本发明一实施例当中提出的电机零位标定方法中的电机零位标定系统的示意图，包括通信连接的发动机、电机、电机控制器、无位置传感器转子位置角估计模块以及上位机；其中：
上位机可以通过通信接口向电机控制器发送一个电机零位标定请求；
电机控制用于接收电机零位标定请求，判断车辆是否满足电机零位标定条件，控制发动机驱动电机以多种不同的转速运行，并对电机进行多次零位标定；
无位置传感器转子位置角估计模块，用于根据不同的电机类型和参数，选择合适的转子位置角估计策略和零位标定方法，计算出电机转子的位置角，并与旋变偏移角进行比较，从而求得电机的零偏角。
需要指出的是，图 1 示出的结构并不构成对电机零位标定系统的限定，在其它实施例当中，该电机零位标定系统可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
以下将结合具体实施例和附图来详细说明如何提高电机零位标定通用性和适用性的问题。
实施例一
请参阅图2，所示为本发明第一实施例中的电机零位标定方法，所述方法包括步骤S10~S13。
步骤S10，当接收到车辆的电机零位标定请求时，判断所述车辆是否满足电机零位标定条件。
其中，在车辆静止或低速状态下，上位机可以通过通信接口向电机控制器发送一个电机零位标定请求，或者由电机控制器根据工况自动发出一个电机零位标定请求。
具体的，电机控制器接收到电机零位标定请求后，判断车辆是否满足电机零位标定条件，例如，车辆的电池电量、当前的环境温度以及运动状态等。
步骤S11，当判断所述车辆满足电机零位标定条件时，则控制电机控制器进入旋变偏移角标定状态。
其中，在进行电机零位标定时，车辆需要满足电机零位标定条件，例如，当零位标定条件为车辆的电池电量、当前的环境温度以及运动状态时，具体的，车辆处于静止状态，电池电量充足，车辆当前环境温度适宜，则表示车辆满足电机零位标定条件。
进一步的，如果满足条件，则控制发动机驱动电机进入旋变偏移角标定状态；如果不满足条件，则拒绝标定请求并通过通信接口向上位机提示原因。
步骤S12，获取当前的电机类型和参数，根据所述电机类型和参数对应的位置角估计策略利用所述电机的基本参数确定转子位置角，其中，所述基本参数至少包括所述电机的反电势、电流、磁场。
其中，在旋变偏移角标定状态下，根据当前的电机类型和参数选择合适的转子位置角估计策略，例如基于滑模观测器和反正切函数的转子位置角估计策略，利用电机本身的反电势、电流、磁场等信息，通过数学模型或信号处理方法，来实现无位置传感器的转子位置角估计，并将估计出的转子位置角和速度输出给电机控制器，用于实现对电机的矢量控制。
步骤S13，根据所述转子位置角与旋变偏移角计算得到所述电机的零偏角，并将所述零偏角输出给所述电机控制器以用于对所述电机进行零位标定。
其中，计算出当前的转子位置角θ，并与旋变偏移角θ0进行比较，从而求得电机的零偏角δ，即δ=θ-θ0，将零偏角δ输出给电机控制器，用于进行零位标定。
综上，本发明上述实施例中的电机零位标定方法，通过当接收到电机零位标定请求时，判断所述车辆是否满足电机零位标定条件；当判断所述车辆满足电机零位标定条件时，则控制电机控制器进入旋变偏移角标定状态；获取当前的电机类型和参数，根据所述电机类型和参数对应的位置角估计策略利用所述电机的基本参数确定转子位置角，其中，所述基本参数至少包括所述电机的反电势、电流、磁场；根据所述转子位置角与旋变偏移角计算得到所述电机的零偏角，并将所述零偏角输出给所述电机控制器以用于对所述电机进行零位标定，能够根据不同的电机类型和参数，选择合适的转子位置角估计策略和零位标定方法，提高系统的通用性和适应性。解决了现有技术中在进行电机零位标定通用性和适用性差的问题。
实施例二
本实施例也提出一种电机零位标定方法，本实施例当中的电机零位标定方法与实施例一当中的电机零位标定方法的不同之处在于：
步骤S13之后还包括：
控制发动机驱动所述电机以多种不同的转速运行，并对所述电机进行多次零位标定，得到多个电机零位标定值；
按预设校验方法对所述多个电机零位标定值进行验证，并在校验通过后将最优的目标电机零位标定值作为最终电机零位标定值。
其中，电机控制器控制发动机驱动电机以多种不同的转速运行，并对电机进行多次零位标定，得到多个电机零位标定值，从而可以根据多个电机零位标定值中确定最佳的电机零位标定值。
具体的，可以根据电机的特性和工况，选择合适的转速范围和间隔，例如从最低转速到最高转速，每隔一定的转速进行一次零位标定。每次零位标定时，都要记录当前的转速ω和零偏角δ，并将其作为一个零位标定值。
在本发明实施例具体实施时，采用了基于正弦载波信号注入的零位标定方法，该方法可以在零速或低速时检测到电机零位，并且对于凸极率有较好的适应性。该方法还可以避免强拖法可能产生的反向旋转或启动故障。
进一步的，在本发明实施例具体实施时，电机控制器使用多种不同的校验方法来验证零位标定值，并在校验通过后将最优的电机零位标定值作为最终的电机零位标定值。该步骤可以根据电机的参数和误差来源，选择合适的校验方法，具体的：
基于反馈控制的校验方法：利用闭环控制系统，将每个零位标定值作为输入信号，控制发动机驱动电机按照预设的目标转速和转矩运行，并测量输出信号，如实际转速和转矩等。比较输入信号和输出信号之间的差异，并计算误差指标，如平均误差、最大误差、方差等。选择误差指标最小的零位标定值作为最终的电机零位标定值；
基于模型预测的校验方法：利用数学模型或仿真软件，将每个零位标定值作为输入参数，模拟电机在不同工况下的运行状态，并预测输出结果，如转速曲线、转矩曲线等。比较预测结果与实际测量结果之间的差异，并计算误差指标，如平均误差、最大误差、方差等。选择误差指标最小的零位标定值作为最终的电机零位标定值；
基于数据分析的校验方法：利用统计学或人工智能等方法，对每个零位标定值及其对应的转速ω和零偏角δ数据进行分析，寻找数据之间的规律和关系，并建立数据模型。利用数据模型对零位标定值进行评估和优化，并选择最优的零位标定值作为最终的电机零位标定值。
另外，在本发明一些可选的实施例当中，所述方法还包括：
存储最终的电机零位标定值，并将其写入自身的内存或外部存储器中，并在所述电机启动或运行时使用该值作为电机零位的参考。
其中，电机控制器存储最终的电机零位标定值，并将其写入自身的内存或外部存储器中，并在电机启动或运行时使用该值作为电机零位的参考。
综上，本发明上述实施例中的电机零位标定方法，通过当接收到电机零位标定请求时，判断所述车辆是否满足电机零位标定条件；当判断所述车辆满足电机零位标定条件时，则控制电机控制器进入旋变偏移角标定状态；获取当前的电机类型和参数，根据所述电机类型和参数对应的位置角估计策略利用所述电机的基本参数确定转子位置角，其中，所述基本参数至少包括所述电机的反电势、电流、磁场；根据所述转子位置角与旋变偏移角计算得到所述电机的零偏角，并将所述零偏角输出给所述电机控制器以用于对所述电机进行零位标定，能够根据不同的电机类型和参数，选择合适的转子位置角估计策略和零位标定方法，提高系统的通用性和适应性。解决了现有技术中在进行电机零位标定通用性和适用性差的问题。
实施例三
请参阅图3，所示为本发明第三实施例中提出的电机零位标定装置，所述装置包括：
接收模块100，用于当接收到车辆的电机零位标定请求时，判断所述车辆是否满足电机零位标定条件；
控制模块200，用于当判断所述车辆满足电机零位标定条件时，则控制电机控制器进入旋变偏移角标定状态；
确定模块300，用于获取当前的电机类型和参数，根据所述电机类型和参数对应的位置角估计策略利用所述电机的基本参数确定转子位置角，其中，所述基本参数至少包括所述电机的反电势、电流、磁场；
标定模块400，用于根据所述转子位置角与旋变偏移角计算得到所述电机的零偏角，并将所述零偏角输出给所述电机控制器以用于对所述电机进行零位标定。
进一步的，上述电机零位标定装置，其特征在于，所述装置还包括：
驱动模块，用于控制发动机驱动所述电机以多种不同的转速运行，并对所述电机进行多次零位标定，得到多个电机零位标定值；
验证模块，用于按预设校验方法对所述多个电机零位标定值进行验证，并在校验通过后将最优的目标电机零位标定值作为最终电机零位标定值。
进一步的，上述电机零位标定装置，其中，所述驱动模块具体用于：
选择预设的转速范围和间隔，每隔一定的转速进行一次零位标定，以在每次零位标定时，记录当前的转速和零偏角，并将其作为一个零位标定值。
进一步的，上述电机零位标定装置，其中，所述验证模块包括：
第一验证单元，用于将每个零位标定值作为输入信号，控制所述电机按照预设的目标转速和转矩运行，并测量输出信号；
比较所述输入信号和输出信号之间的差异，并计算误差指标，选择误差指标最小的零位标定值作为最终的电机零位标定值。
进一步的，在本发明一些可选的实施例当中，其中，所述验证模块还包括：
第二验证单元，用于利用数学模型或仿真软件，将每个零位标定值作为输入参数，模拟电机在不同工况下的运行状态，并预测输出结果；
比较预测结果与实际测量结果之间的差异，并计算误差指标，选择误差指标最小的零位标定值作为最终的电机零位标定值。
进一步的，上述电机零位标定装置，其中，所述验证模块还包括：
第三验证单元，用于利用统计学或人工智能方法，对每个零位标定值及其对应的转速和零偏角数据进行分析，寻找数据之间的规律和关系，并建立数据模型；
利用数据模型对零位标定值进行评估和优化，并选择最优的零位标定值作为最终的电机零位标定值。
进一步的，上述电机零位标定装置，其中，所述装置还包括：
存储模块，用于存储最终的电机零位标定值，并将其写入自身的内存或外部存储器中，并在所述电机启动或运行时使用该值作为电机零位的参考。
上述各模块被执行时所实现的功能或操作步骤与上述方法实施例大体相同，在此不再赘述。
实施例四
本发明另一方面还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述实施例一至二中任意一个所述的方法的步骤。
实施例五
本发明另一方面还提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例一至二中任意一个所述的方法的步骤。
以上各个实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
本领域技术人员可以理解，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读存储介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读存储介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读存储介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电机零位标定方法，其特征在于，所述方法包括：
当接收到车辆的电机零位标定请求时，判断所述车辆是否满足电机零位标定条件；
当判断所述车辆满足电机零位标定条件时，则控制电机控制器进入旋变偏移角标定状态；
获取当前的电机类型和参数，根据所述电机类型和参数对应的位置角估计策略利用所述电机的基本参数确定转子位置角，其中，所述基本参数至少包括所述电机的反电势、电流、磁场；
根据所述转子位置角与旋变偏移角计算得到所述电机的零偏角，并将所述零偏角输出给所述电机控制器以用于对所述电机进行零位标定。
2.根据权利要求1所述的电机零位标定方法，其特征在于，所述根据所述转子位置角与旋变偏移角计算得到所述电机的零偏角，并将所述零偏角输出给所述电机控制器以用于对所述电机进行零位标定的步骤之后还包括：
控制发动机驱动所述电机以多种不同的转速运行，并对所述电机进行多次零位标定，得到多个电机零位标定值；
按预设校验方法对所述多个电机零位标定值进行验证，并在校验通过后将最优的目标电机零位标定值作为最终电机零位标定值。
3.根据权利要求2所述的电机零位标定方法，其特征在于，所述控制发动机驱动所述电机以多种不同的转速运行，并对所述电机进行多次零位标定，得到多个电机零位标定值的步骤包括：
选择预设的转速范围和间隔，每隔一定的转速进行一次零位标定，以在每次零位标定时，记录当前的转速和零偏角，并将其作为一个零位标定值。
4.根据权利要求2所述的电机零位标定方法，其特征在于，所述按预设校验方法对所述多个电机零位标定值进行验证，并在校验通过后将最优的目标电机零位标定值作为最终电机零位标定值的步骤包括：
将每个零位标定值作为输入信号，控制所述电机按照预设的目标转速和转矩运行，并测量输出信号；
比较所述输入信号和输出信号之间的差异，并计算误差指标，选择误差指标最小的零位标定值作为最终的电机零位标定值。
5.根据权利要求2所述的电机零位标定方法，其特征在于，所述按预设校验方法对所述多个电机零位标定值进行验证，并在校验通过后将最优的目标电机零位标定值作为最终电机零位标定值的步骤还包括：
利用数学模型或仿真软件，将每个零位标定值作为输入参数，模拟电机在不同工况下的运行状态，并预测输出结果；
比较预测结果与实际测量结果之间的差异，并计算误差指标，选择误差指标最小的零位标定值作为最终的电机零位标定值。
6.根据权利要求2所述的电机零位标定方法，其特征在于，所述按预设校验方法对所述多个电机零位标定值进行验证，并在校验通过后将最优的目标电机零位标定值作为最终电机零位标定值的步骤还包括：
利用统计学或人工智能方法，对每个零位标定值及其对应的转速和零偏角数据进行分析，寻找数据之间的规律和关系，并建立数据模型；
利用数据模型对零位标定值进行评估和优化，并选择最优的零位标定值作为最终的电机零位标定值。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电机零位标定方法，其特征在于，所述方法还包括：
存储最终的电机零位标定值，并将其写入自身的内存或外部存储器中，并在所述电机启动或运行时使用该值作为电机零位的参考。
8.一种电机零位标定装置，其特征在于，所述装置包括：
接收模块，用于当接收到车辆的电机零位标定请求时，判断所述车辆是否满足电机零位标定条件；
控制模块，用于当判断所述车辆满足电机零位标定条件时，则控制电机控制器进入旋变偏移角标定状态；
确定模块，用于获取当前的电机类型和参数，根据所述电机类型和参数对应的位置角估计策略利用所述电机的基本参数确定转子位置角，其中，所述基本参数至少包括所述电机的反电势、电流、磁场；
标定模块，用于根据所述转子位置角与旋变偏移角计算得到所述电机的零偏角，并将所述零偏角输出给所述电机控制器以用于对所述电机进行零位标定。
9.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的方法的步骤。
10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一所述的方法的步骤。
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