CN117200628A - 电机扭矩估算方法、装置及作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机扭矩估算方法、装置及作业机械，方法包括：构建摩擦补偿二维表，摩擦补偿二维表用于在电机扭矩估算过程中，基于电机转速，得到对应的摩擦扭矩值；构建磁链补偿二维表，磁链补偿二维表用于在电机扭矩估算过程中，基于电机温度，得到对应的磁链温度修正系数；构建电感差三维表，电感差三维表用于在电机扭矩估算过程中，基于电机的直轴电流和交轴电流，得到对应的交直轴电感差；磁链温度修正系数用于与预设的基准温度电机磁链相乘，得到磁链修正项；交直轴电感差用于与电机的直轴电流相乘，得到中间项；磁链修正项和中间项用于得到基础扭矩估算值；摩擦扭矩值用于对基础扭矩估算值进行补偿。本方法提高了电机扭矩估算精确度。

Description

电机扭矩估算方法、装置及作业机械

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机扭矩估算方法、装置及作业机械。

背景技术

近年来，工程机械电动化在环境保护、能源节约、噪音减少、促进技术创新等方面起到了巨大的推进作用，是推动工程机械行业可持续发展和建设绿色施工的有效途径之一。电机作为工程机械电动化的重要设备之一，广泛应用于各个领域，如电动汽车等。

然而，目前对于电机扭矩的估算，往往忽略了电机摩擦、温度等因素对电机扭矩估算值的影响，导致电机扭矩估算精确度较低，不利于对电机的控制。

发明内容

本发明提供一种电机扭矩估算方法、装置及作业机械，用以解决现有技术中电机扭矩估算精确度较低的问题。

本发明提供一种电机扭矩估算方法，包括：

构建摩擦补偿二维表，所述摩擦补偿二维表用于在电机扭矩估算过程中，基于电机转速，得到对应的摩擦扭矩值；

构建磁链补偿二维表，所述磁链补偿二维表用于在所述电机扭矩估算过程中，基于电机温度，得到对应的磁链温度修正系数；

构建电感差三维表，所述电感差三维表用于在所述电机扭矩估算过程中，基于电机的直轴电流和交轴电流，得到对应的交直轴电感差；

所述磁链温度修正系数用于与预设的基准温度电机磁链相乘，得到磁链修正项；所述交直轴电感差用于与所述电机的直轴电流相乘，得到中间项；所述磁链修正项和所述中间项用于得到基础扭矩估算值；所述摩擦扭矩值用于对所述基础扭矩估算值进行补偿，以完成电机扭矩估算。

可选地，还包括：

构建功率损耗补偿三维表，所述功率补偿三维表用于在所述电机扭矩估算过程中，基于所述电机的定子电流和所述电机转速，得到对应的损耗扭矩补偿值；

所述损耗扭矩补偿值用于对所述基础扭矩估算值进行补偿，以完成所述电机扭矩估算。

可选地，所述构建摩擦补偿二维表的步骤包括：

连接所述电机和测功机，对所述测功机进行零点校准；

按照预设的反拖周期和转速点间隔，控制所述测功机反拖所述电机，得到每个转速点的至少三个反拖扭矩值；

对每个所述转速点的全部所述反拖扭矩值进行平均处理，将得到的平均值确定为当前所述转速点对应的摩擦扭矩值；

基于每个所述转速点、以及与所述转速点一一对应的所述摩擦扭矩值，完成所述摩擦补偿二维表的构建。

可选地，构建磁链补偿二维表的步骤包括：

连接所述电机和测功机；

调节所述电机温度至预设的基准温度，控制所述测功机反拖所述电机至固定转速，在所述固定转速下记录线电压的有效值；基于所述有效值，得到反电动势幅值；获取所述电机在所述基准温度下的电角频率；基于所述反电动势幅值和所述电角频率，得到所述基准温度电机磁链；

按照预设的温度调节间隔，逐次递增调节电机温度，在每次调节所述电机温度后，均控制所述测功机反拖所述电机至所述固定转速，在所述固定转速下记录所述线电压的所述有效值，基于所述有效值，得到反电动势幅值；获取所述电机在当前温度下的电角频率；基于所述反电动势幅值和所述电角频率，得到温度调节后的每个温度点各自对应的温度点磁链；所述温度点指所述电机温度；

将每个所述温度点磁链分别除以所述基准温度电机磁链，得到每个所述温度点对应的磁链温度修正系数；

基于每个所述温度点和对应的所述磁链温度修正系数，完成所述磁链补偿二维表的构建。

可选地，所述构建电感差三维表的步骤包括：

连接所述电机和测功机；

逐次调节所述电机的交直轴电流组合，在每次调节所述交直轴电流组合后，记录所述测功机中输出的所述电机的测量扭矩值、实际交直轴电流组合输出值；基于所述测量扭矩值、实际交直轴电流组合输出值、当前所述电机转速对应的摩擦扭矩值、基准温度电机磁链、以及当前所述电机温度对应的所述磁链温度修正系数，得到调节后的每个所述交直轴电流组合所对应的所述交直轴电感差；

基于每个所述交直轴电流组合中的所述直轴电流和所述交轴电流、以及所述交直轴电流组合对应的所述交直轴电感差，完成所述电感差三维表的构建。

可选地，所述构建功率损耗补偿三维表的步骤包括：

连接所述电机和测功机；

控制所述电机运行在多个运行工况下，得到每个运行工况下的测量扭矩值，每个所述运行工况均对应了相应的所述电机转速、交直轴电流组合、以及所述电机温度；

将所述测量扭矩值与对应的实验估算扭矩值之间的差值确定为补偿中间值；

将所述补偿中间值与当前所述温度点对应的损耗温度修正系数的乘积确定为损耗扭矩补偿值；所述损耗温度修正系数基于预先构建好的温度修正四维表得到，所述温度修正四维表包括：所述电机温度维度、所述定子电流维度、所述电机转速维度、以及损耗温度修正系数维度；

基于每个所述运行工况下的所述定子电流、所述电机转速和所述损耗扭矩补偿值，完成所述功率补偿三维表的构建，所述定子电流基于所述交直轴电流组合得到。

可选地，所述磁链修正项和所述中间项用于求和得到过渡项；

所述过渡项用于与当前运行工况下的交轴电流、预设的电机极对数、以及3/2相乘，得到所述基础扭矩估算值；

所述基础扭矩估算值、所述摩擦扭矩值、以及所述损耗扭矩补偿值之间的和值为最终扭矩估算值。

本发明还提供一种电机扭矩估算方法，包括：

获取电机当前的电机转速、电机温度和交直轴电流组合；

基于所述电机转速和预设的摩擦补偿二维表，得到摩擦扭矩值，所述摩擦补偿二维表包括：电机转速维度和摩擦扭矩值维度；

基于所述电机温度和预设的磁链补偿二维表，得到磁链温度修正系数，所述磁链补偿二维表包括：电机温度维度和磁链温度修正系数维度；

基于所述交直轴电流组合和预设的电感差三维表，得到交直轴电感差，所述电感差三维表包括直轴电流维度、交轴电流维度和交直轴电感差维度；

将所述磁链温度修正系数与预设的基准温度电机磁链相乘，得到磁链修正项；将所述交直轴电感差与所述电机的直轴电流相乘，得到中间项；基于所述磁链修正项和所述中间项，得到基础扭矩估算值；基于所述摩擦扭矩值，对所述基础扭矩估算值进行补偿，以完成电机扭矩估算。

本发明还提供一种电机扭矩估算装置，包括：

数据获取模块，用于获取电机当前的电机转速、电机温度和交直轴电流组合；

第一处理模块，用于基于所述电机转速和预设的摩擦补偿二维表，得到摩擦扭矩值，所述摩擦补偿二维表包括：电机转速维度和摩擦扭矩值维度；

第二处理模块，用于基于所述电机温度和预设的磁链补偿二维表，得到磁链温度修正系数，所述磁链补偿二维表包括：电机温度维度和磁链温度修正系数维度；

第三处理模块，用于基于所述交直轴电流组合和预设的电感差三维表，得到交直轴电感差，所述电感差三维表包括直轴电流维度、交轴电流维度和交直轴电感差维度；

扭矩估算模块，用于将所述磁链温度修正系数与预设的基准温度电机磁链相乘，得到磁链修正项；将所述交直轴电感差与所述电机的直轴电流相乘，得到中间项；基于所述磁链修正项和所述中间项，得到基础扭矩估算值；基于所述摩擦扭矩值，对所述基础扭矩估算值进行补偿，以完成电机扭矩估算。

本发明还提供一种作业机械，包括如上述所述的电机扭矩估算装置。

本发明的有益效果：本发明提供的电机扭矩估算方法、装置及作业机械，通过构建摩擦补偿二维表，摩擦补偿二维表用于在电机扭矩估算过程中，基于电机转速，得到对应的摩擦扭矩值；构建磁链补偿二维表，磁链补偿二维表用于在电机扭矩估算过程中，基于电机温度，得到对应的磁链温度修正系数；构建电感差三维表，电感差三维表用于在电机扭矩估算过程中，基于电机的直轴电流和交轴电流，得到对应的交直轴电感差；磁链温度修正系数用于与预设的基准温度电机磁链相乘，得到磁链修正项；交直轴电感差用于与电机的直轴电流相乘，得到中间项；磁链修正项和中间项用于得到基础扭矩估算值；摩擦扭矩值用于对基础扭矩估算值进行补偿，以完成电机扭矩估算。上述电机扭矩估算过程中，通过在不同的电机温度下，对电机的基准温度电机磁链进行修正，得到磁链修正项，从而得到基准扭矩估算值，并在不同的电机转速下，得到相应的摩擦扭矩值，以利用摩擦扭矩值对基础扭矩估算值进行补偿，较好地提高了电机扭矩估算的精确度，可实施性较强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的一种电机扭矩估算方法的流程示意图；

图2是本发明提供的一种电机扭矩估算方法中构建摩擦补偿二维表的流程示意图；

图3是本发明提供的一种电机扭矩估算方法中构建磁链补偿二维表的流程示意图；

图4是本发明提供的一种电机扭矩估算方法中构建电感差三维表的流程示意图；

图5是本发明提供的一种电机扭矩估算方法中构建功率损耗补偿三维表的流程示意图；

图6是本发明提供的另一种电机扭矩估算方法的流程示意图；

图7是本发明提供的电机扭矩估算装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

下面以实施例的方式，结合图1-图7描述本发明提供的电机扭矩估算方法、装置及作业机械。

请参考图1，本实施例提供的一种电机扭矩估算方法，包括：

S110：构建摩擦补偿二维表，所述摩擦补偿二维表用于在电机扭矩估算过程中，基于电机转速，得到对应的摩擦扭矩值。所述摩擦补偿二维表包括：电机转速维度和摩擦扭矩值维度。

需要说明的是，电机的摩擦扭矩值会随着电机转速的增加而增加，通常情况下，电机在高转速下所产生的扭矩损耗要大于低转速下的扭矩损耗。为了弥补不同转速下由于振动、摩擦造成的电机扭矩损失，步骤S110通过构建摩擦补偿二维表，能够便于在电机扭矩估算过程中，基于电机转速，得到相应的摩擦扭矩值，以实现对电机扭矩估算的扭矩补偿。

S120：构建磁链补偿二维表，所述磁链补偿二维表用于在所述电机扭矩估算过程中，基于电机温度，得到对应的磁链温度修正系数。所述磁链补偿二维表包括：电机温度维度和磁链温度修正系数维度。

需要说明的是，在电机，如永磁同步电机中，高温会导致铁芯磁导率降低，从而增加磁路的磁阻，减弱磁链，对电机的性能产生影响，导致在相同的电压和电流的工况下，电机发出或产生的实际扭矩有所下降。因此，步骤S120通过构建磁链补偿二维表，能够便于在电机扭矩估算过程中，基于电机温度，得到对应的磁链温度修正系数。该磁链温度修正系数用于对基准温度电机磁链进行修正，从而提高电机扭矩估算的精确度。

S130：构建电感差三维表，所述电感差三维表用于在所述电机扭矩估算过程中，基于电机的直轴电流和交轴电流，得到对应的交直轴电感差。所述电感差三维表包括直轴电流维度、交轴电流维度和交直轴电感差维度。

需要说明的是，交直轴电感差(D轴(直轴)电感和Q轴(交轴)电感之间的差值)对于电机扭矩估算至关重要。然而，实际操作中，对于交直轴电感差的确定是较为不便的。因此，步骤S130通过构建电感差三维表，能够便于在电机扭矩估算过程中，基于电机的直轴电流和交轴电流，直接得到对应的交直轴电感差，降低交直轴电感差计算难度和复杂度。

S140：完成电机扭矩估算。具体地，所述磁链温度修正系数用于与预设的基准温度电机磁链相乘，得到磁链修正项；所述交直轴电感差用于与所述电机的直轴电流相乘，得到中间项；所述磁链修正项和所述中间项用于得到基础扭矩估算值；所述摩擦扭矩值用于对所述基础扭矩估算值进行补偿，以完成电机扭矩估算。

进一步地，为了进一步提高电机扭矩估算的精确度，本实施例引入了功率损耗补偿。需要说明的是，在电机运行过程中，功率损耗会对电机输出的扭矩产生影响。而功率损耗与电机转速、交直轴电流组合、以及电机温度相关。具体地，功率损耗主要包括：电阻功率损耗、开关器件损耗、传感器和电子元件功率损耗。电阻功率损耗分别与电阻值和电流平方值成正比,当电流(交直轴电流组合)增加时，电阻器或电导体中的电阻功率损耗也会增加。电机控制器中的IGBT(绝缘栅双极晶体管)用于控制电流流动，当电流和电机转速有所变化，开关器件损耗和开关频率也会随之变化，高频率或大电流下的开关器件损耗会增加。传感器和电子元件功率损耗会随着电流和温度变化而产生变化。因此，通过引入功率损耗补偿，能够进一步提高电机扭矩估算的精确度。

具体地，上述实施例中的电机扭矩估算方法，还包括：

构建功率损耗补偿三维表，所述功率补偿三维表用于在所述电机扭矩估算过程中，基于所述电机的定子电流和所述电机转速，得到对应的损耗扭矩补偿值。所述功率补偿三维表包括定子电流维度、所述电机转速维度、以及损耗扭矩补偿值维度，所述定子电流维度中的定子电流基于所述交直轴电流组合得到。

所述损耗扭矩补偿值用于对所述基础扭矩估算值进行补偿，以完成所述电机扭矩估算。即利用损耗扭矩补偿值对基础扭矩估算值进行补偿，或者，在上述实施例中利用摩擦扭矩值对所述基础扭矩估算值进行补偿的基础上，再利用损耗扭矩补偿值进行二次补偿，以得到最终扭矩估算值，精确度较高。

需要说明的是，上述实施例中构建摩擦补偿二维表、磁链补偿二维表、电感差三维表、以及功率损耗补偿三维表的步骤不存在固定的先后顺序，可以同时进行，也可以以不同的顺序进行。

请参考图2，在一些实施例中，所述构建摩擦补偿二维表的步骤包括：

S210：连接所述电机和测功机，对所述测功机进行零点校准。即在连接电机和测功机后，对处于自由状态的测功机进行零点校准，自由状态指电机尚未开始作业，未对测功机做功。

S220：按照预设的反拖周期和转速点间隔，控制所述测功机反拖所述电机，得到每个转速点的至少三个反拖扭矩值。具体地，所述反拖周期可以根据实际情况进行设置，如1分钟、2分钟等。所述转速点间隔可以根据实际需求进行设置，如200rpm(转每分钟)、300rpm等。每个所述转速点均对应了相应的电机转速。假设反拖周期为1分钟，转速点间隔为200rpm，那么，从0rpm转速开始，每隔200rpm，控制测功机反拖电机运行一分钟，并记录在该转速下测功机的至少三个反拖扭矩值。

S230：对每个所述转速点的全部所述反拖扭矩值进行平均处理，将得到的平均值确定为当前所述转速点对应的摩擦扭矩值。例如：对200rpm转速点对应的三个反拖扭矩值进行平均处理，并将得到的平均值确定为200rpm转速点对应的摩擦扭矩值。

S240：基于每个所述转速点、以及与所述转速点一一对应的所述摩擦扭矩值，完成所述摩擦补偿二维表的构建。即转速点对应电机转速维度，摩擦扭矩值对应摩擦扭矩值维度，从而完成摩擦补偿二维表的构建。通过上述方式得到摩擦补偿二维表，实施较方便，精确度较高。

请参考图3，在一些实施例中，构建磁链补偿二维表的步骤包括：

S310：连接所述电机和测功机。需要说明的是，若构建磁链补偿二维表的步骤在构建摩擦补偿二维表或其他制表步骤之后，即电机和测功机已为连接状态的情况，则无需进行此步骤。

S320：调节所述电机温度至预设的基准温度，控制所述测功机反拖所述电机至固定转速，在所述固定转速下记录线电压的有效值；基于所述有效值，得到反电动势幅值；获取所述电机在所述基准温度下的电角频率；基于所述反电动势幅值和所述电角频率，得到所述基准温度电机磁链。

具体地，所述基准温度指常温，通常为25℃左右，可以根据实际情况设置。所述固定转速可以基于实际情况设置，如电机最高战速的1/4等。

具体地，基于所述有效值，得到反电动势幅值的数学表达为：

其中，E_an-peak表示反电动势幅值，E_ab-rms表示线电压的有效值。

基于所述反电动势幅值和所述电角频率，得到所述基准温度电机磁链的步骤包括：将所述反电动势幅值与所述电角频率之间的比值确定为所述基准温度电机磁链。

基于所述反电动势幅值和所述电角频率，得到所述基准温度电机磁链的数学表达为：

其中，Ψ表示基准温度电机磁链，w_e表示电角频率。

S330：按照预设的温度调节间隔，逐次递增调节电机温度，在每次调节所述电机温度后，均控制所述测功机反拖所述电机至所述固定转速，在所述固定转速下记录所述线电压的所述有效值，基于所述有效值，得到反电动势幅值；获取所述电机在当前温度下的电角频率；基于所述反电动势幅值和所述电角频率，得到温度调节后的每个温度点各自对应的温度点磁链。所述温度点指所述电机温度。具体地，所述温度调节间隔可以根据实际情况设置，如20℃、30℃等。

示例性地，在所述温度调节间隔为20℃的情况下，每次将电机温度升高20℃，升高后，控制所述测功机反拖所述电机至所述固定转速，在所述固定转速下记录所述线电压的所述有效值，基于所述有效值，得到反电动势幅值；获取所述电机在当前温度下的电角频率；基于所述反电动势幅值和所述电角频率，得到对应温度点的温度点磁链。重复温度升高、得到对应温度点的温度点磁链的步骤，直至升高到电机所能承受的最高温度。最终得到多个温度点各自对应的温度点磁链。

S340：将每个所述温度点磁链分别除以所述基准温度电机磁链，得到每个所述温度点对应的磁链温度修正系数。

S350：基于每个所述温度点和对应的所述磁链温度修正系数，完成所述磁链补偿二维表的构建。即温度点对应电机温度维度，磁链温度修正系数对应磁链温度修正系数维度，从而完成磁链补偿二维表的构建。通过上述方式得到的磁链补偿二维表的精确度较高。

请参考图4，在一些实施例中，所述构建电感差三维表的步骤包括：

S410：连接所述电机和测功机。需要提及的是，若在构建电感差三维表之前，存在构建其他表，如构建磁链补偿二维表等的步骤，即在电机和测功机本就处于连接状态的情况下，则无需重复执行连接电机和测功机的操作。

S420：逐次调节所述电机的交直轴电流组合(交轴电流和直轴电流)，在每次调节所述交直轴电流组合后，记录所述测功机中输出的所述电机的测量扭矩值(测量扭矩值指电机实际输出的扭矩值)、实际交直轴电流组合输出值(实际交直轴电流组合输出值指实际输出的交轴电流和直轴电流)；基于所述测量扭矩值、实际交直轴电流组合输出值、当前所述电机转速对应的摩擦扭矩值、基准温度电机磁链、以及当前所述电机温度对应的所述磁链温度修正系数，得到调节后的每个所述交直轴电流组合所对应的所述交直轴电感差。

具体地，基于所述测量扭矩值、实际交直轴电流组合输出值、当前所述电机转速对应的摩擦扭矩值、基准温度电机磁链、以及当前所述电机温度对应的所述磁链温度修正系数，得到调节后的每个所述交直轴电流组合所对应的所述交直轴电感差的数学表达为：

其中，L_d-L_q表示交直轴电感差，Te₁表示测量扭矩值，C_Tqlo表示对应的摩擦扭矩值，P_n表示电机极对数，i_q表示交轴电流，i_d表示直轴电流，Y_f表示基准温度电机磁链，K_temp表示磁链温度修正系数。

S430：基于每个所述交直轴电流组合中的所述直轴电流和所述交轴电流、以及所述交直轴电流组合对应的所述交直轴电感差，完成所述电感差三维表的构建。即直轴电流对应直轴电流维度，交轴电流对应交轴电流维度，交直轴电感差对应交直轴电感差维度，从而完后才能电感差三维表的构建。

请参考图5，在一些实施例中，所述构建功率损耗补偿三维表的步骤包括：

S510：连接所述电机和测功机。同理，若在进行构建功率损耗补偿三维表的步骤之前，存在构建其他表的步骤，则无需重复执行连接电机和测功机的操作，此处不再赘述。

S520：控制所述电机运行在多个运行工况下，得到每个运行工况下的测量扭矩值，每个所述运行工况均对应了相应的所述电机转速、交直轴电流组合、以及所述电机温度。即控制电机在不同的电流、转速、温度下运行。

S530：将所述测量扭矩值与对应的实验估算扭矩值之间的差值确定为补偿中间值。所述实验估算扭矩值指当前运行工况下，电机控制器估算得到的扭矩值。

S540：将所述补偿中间值与当前所述温度点对应的损耗温度修正系数的乘积确定为损耗扭矩补偿值。所述损耗温度修正系数基于预先构建好的温度修正四维表得到，所述温度修正四维表包括：所述电机温度维度、所述定子电流维度、所述电机转速维度、以及损耗温度修正系数维度。

需要说明的是，不同的温度会对功率损耗产生影响，不同的功率损耗对应的扭矩补偿不同。因此，通过将补偿中间值与当前温度点对应的损耗温度修正系数的乘积确定为损耗扭矩补偿值，能够提高损耗扭矩补偿值的精确度，使其与电机温度、电机转速、定子电流相关联。

进一步地，所述温度修正四维表的构建步骤包括：

对于一种工况(固定的定子电流、固定电机转速)。将电机温度调整至基准温度(常温)，电机运行过程中，获取测量扭矩值；基于测量扭矩值和对应的实验估算扭矩值之间的差距，得到基准温度扭矩补偿值，所述基准温度扭矩补偿值对应的所述损耗温度修正系数为1；按照预设的温度调整间隔，调整电机温度，每次调整电机温度后，均获取对应温度点的温度点扭矩补偿值，将每个所述温度点扭矩补偿值与所述基准温度扭矩补偿值之间的比值，确定为每个所述温度点扭矩补偿值对应的损耗温度修正系数。

重复上述步骤，直至得到多个工况(不同的定子电流、电机转速)下不同温度点所对应的损耗温度修正系数。可以理解的，每个工况(定子电流、电机转速)下，不同的温度点对应了不同的损耗温度修正系数。

在此基础上，温度点对应温度维度，定子电流对应定子电流维度，电机转速对应电机转速维度，损耗温度修正系数对应损耗温度修正系数维度，以此完成温度修正四维表的构建。

S550：基于每个所述运行工况下的所述定子电流、所述电机转速和所述损耗扭矩补偿值，完成所述功率补偿三维表的构建，所述定子电流基于所述交直轴电流组合得到。上述步骤能够得到精确度较高的功率补偿三维表，可实施性较强。

在一些实施例中，所述磁链修正项和所述中间项用于求和得到过渡项。

所述过渡项用于与当前运行工况下的交轴电流、预设的电机极对数、以及3/2相乘，得到所述基础扭矩估算值。

所述基础扭矩估算值、所述摩擦扭矩值、以及所述损耗扭矩补偿值之间的和值为最终扭矩估算值。

具体地，得到所述最终扭矩估算值的数学表达为：

其中，为基础扭矩估算值，Te_n表示最终扭矩估算值，K_o表示补偿中间值，C_o表示损耗温度修正系数，K_o*C_o表示损耗扭矩补偿值。

请参考图6，本实施例还提供一种电机扭矩估算方法，包括：

S610：获取电机当前的电机转速、电机温度和交直轴电流组合。

S620：基于所述电机转速和预设的摩擦补偿二维表，得到摩擦扭矩值，所述摩擦补偿二维表包括：电机转速维度和摩擦扭矩值维度。

S630：基于所述电机温度和预设的磁链补偿二维表，得到磁链温度修正系数，所述磁链补偿二维表包括：电机温度维度和磁链温度修正系数维度。

S640：基于所述交直轴电流组合和预设的电感差三维表，得到交直轴电感差，所述电感差三维表包括直轴电流维度、交轴电流维度和交直轴电感差维度。

S650：将所述磁链温度修正系数与预设的基准温度电机磁链相乘，得到磁链修正项；将所述交直轴电感差与所述电机的直轴电流相乘，得到中间项；基于所述磁链修正项和所述中间项，得到基础扭矩估算值；基于所述摩擦扭矩值，对所述基础扭矩估算值进行补偿，以完成电机扭矩估算。本实施例中的电机扭矩估算方法通过利用磁链温度修正系数对基准温度电机磁链进行修正，利用不同电机转速下的摩擦扭矩值对得到的基准扭矩估算值进行补偿，能够较好地提高电机扭矩估算的精确度。

在一些实施例中，还包括：

基于所述电机转速、所述交直轴电流组合和预设的功率损耗补偿三维表，得到损耗扭矩补偿值，所述功率补偿三维表包括定子电流维度、所述电机转速维度、以及损耗扭矩补偿值维度，所述定子电流维度中的定子电流基于所述交直轴电流组合得到；

利用所述损耗扭矩补偿值，对所述基础扭矩估算值进行补偿，以完成所述电机扭矩估算。

在一些实施例中，基于所述磁链修正项和所述中间项，得到基础扭矩估算值的步骤包括：

将所述磁链修正项和所述中间项的和值确定为过渡项；

将所述过渡项、当前运行工况下的交轴电流、预设的电机极对数、以及3/2之间的乘积，确定为所述基础扭矩估算值。

在一些实施例中，基于所述摩擦扭矩值，对所述基础扭矩估算值进行补偿，以完成电机扭矩估算的步骤包括：

将所述摩擦扭矩值和所述基础扭矩估算值之间的和值确定为最终扭矩估算值。

在一些实施例中，利用所述损耗扭矩补偿值，对所述基础扭矩估算值进行补偿，以完成所述电机扭矩估算的步骤包括：

将所述损耗扭矩补偿值和所述基础扭矩估算值之间的和值确定为最终扭矩估算值；或者，将所述损耗扭矩补偿值、摩擦扭矩值、以及所述基础扭矩估算值之间的和值确定为所述最终扭矩估算值。

下面对本发明提供的电机扭矩估算装置进行描述，下文描述的电机扭矩估算装置与上文描述的电机扭矩估算方法可相互对应参照。

请参考图7，本实施例提供的电机扭矩估算装置，包括：

数据获取模块710，用于获取电机当前的电机转速、电机温度和交直轴电流组合；

第一处理模块720，用于基于所述电机转速和预设的摩擦补偿二维表，得到摩擦扭矩值，所述摩擦补偿二维表包括：电机转速维度和摩擦扭矩值维度；

第二处理模块730，用于基于所述电机温度和预设的磁链补偿二维表，得到磁链温度修正系数，所述磁链补偿二维表包括：电机温度维度和磁链温度修正系数维度；

第三处理模块740，用于基于所述交直轴电流组合和预设的电感差三维表，得到交直轴电感差，所述电感差三维表包括直轴电流维度、交轴电流维度和交直轴电感差维度；

扭矩估算模块750，用于将所述磁链温度修正系数与预设的基准温度电机磁链相乘，得到磁链修正项；将所述交直轴电感差与所述电机的直轴电流相乘，得到中间项；基于所述磁链修正项和所述中间项，得到基础扭矩估算值；基于所述摩擦扭矩值，对所述基础扭矩估算值进行补偿，以完成电机扭矩估算。所述数据获取模块710、所述第一处理模块720、所述第二处理模块730、所述第三处理模块740和所述扭矩估算模块750连接。本实施例中的电机扭矩估算装置，能够较好地提高电机扭矩估算的精确度，可行性较强。

在一些实施例中，所述装置还包括：第四处理模块，用于基于所述电机转速、所述交直轴电流组合和预设的功率损耗补偿三维表，得到损耗扭矩补偿值，所述功率补偿三维表包括定子电流维度、所述电机转速维度、以及损耗扭矩补偿值维度，所述定子电流维度中的定子电流基于所述交直轴电流组合得到；利用所述损耗扭矩补偿值，对所述基础扭矩估算值进行补偿，以完成所述电机扭矩估算。所述数据获取模块710、所述第四处理模块和所述扭矩估算模块750连接。

在一些实施例中，扭矩估算模块750具体用于将所述磁链修正项和所述中间项的和值确定为过渡项；

将所述过渡项、当前运行工况下的交轴电流、预设的电机极对数、以及3/2之间的乘积，确定为所述基础扭矩估算值。

在一些实施例中，扭矩估算模块750还具体用于将所述摩擦扭矩值和所述基础扭矩估算值之间的和值确定为最终扭矩估算值。

在一些实施例中，扭矩估算模块750还具体用于将所述损耗扭矩补偿值和所述基础扭矩估算值之间的和值确定为最终扭矩估算值；或者，将所述损耗扭矩补偿值、摩擦扭矩值、以及所述基础扭矩估算值之间的和值确定为所述最终扭矩估算值。

本实施例还提供一种作业机械，包括如上述所述的电机扭矩估算装置。本实施例中不对作业机械的种类进行限定，例如作业机械可以是挖掘机、起重机和装载机等。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

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各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电机扭矩估算方法，其特征在于，包括：

构建摩擦补偿二维表，所述摩擦补偿二维表用于在电机扭矩估算过程中，基于电机转速，得到对应的摩擦扭矩值；

构建磁链补偿二维表，所述磁链补偿二维表用于在所述电机扭矩估算过程中，基于电机温度，得到对应的磁链温度修正系数；

构建电感差三维表，所述电感差三维表用于在所述电机扭矩估算过程中，基于电机的直轴电流和交轴电流，得到对应的交直轴电感差；

所述磁链温度修正系数用于与预设的基准温度电机磁链相乘，得到磁链修正项；所述交直轴电感差用于与所述电机的直轴电流相乘，得到中间项；所述磁链修正项和所述中间项用于得到基础扭矩估算值；所述摩擦扭矩值用于对所述基础扭矩估算值进行补偿，以完成电机扭矩估算。

2.根据权利要求1所述的电机扭矩估算方法，其特征在于，还包括：

构建功率损耗补偿三维表，所述功率补偿三维表用于在所述电机扭矩估算过程中，基于所述电机的定子电流和所述电机转速，得到对应的损耗扭矩补偿值；

所述损耗扭矩补偿值用于对所述基础扭矩估算值进行补偿，以完成所述电机扭矩估算。

3.根据权利要求1所述的电机扭矩估算方法，其特征在于，所述构建摩擦补偿二维表的步骤包括：

连接所述电机和测功机，对所述测功机进行零点校准；

按照预设的反拖周期和转速点间隔，控制所述测功机反拖所述电机，得到每个转速点的至少三个反拖扭矩值；

对每个所述转速点的全部所述反拖扭矩值进行平均处理，将得到的平均值确定为当前所述转速点对应的摩擦扭矩值；

基于每个所述转速点、以及与所述转速点一一对应的所述摩擦扭矩值，完成所述摩擦补偿二维表的构建。

4.根据权利要求1所述的电机扭矩估算方法，其特征在于，构建磁链补偿二维表的步骤包括：

连接所述电机和测功机；

调节所述电机温度至预设的基准温度，控制所述测功机反拖所述电机至固定转速，在所述固定转速下记录线电压的有效值；基于所述有效值，得到反电动势幅值；获取所述电机在所述基准温度下的电角频率；基于所述反电动势幅值和所述电角频率，得到所述基准温度电机磁链；

按照预设的温度调节间隔，逐次递增调节电机温度，在每次调节所述电机温度后，均控制所述测功机反拖所述电机至所述固定转速，在所述固定转速下记录所述线电压的所述有效值，基于所述有效值，得到反电动势幅值；获取所述电机在当前温度下的电角频率；基于所述反电动势幅值和所述电角频率，得到温度调节后的每个温度点各自对应的温度点磁链；所述温度点指所述电机温度；

将每个所述温度点磁链分别除以所述基准温度电机磁链，得到每个所述温度点对应的磁链温度修正系数；

基于每个所述温度点和对应的所述磁链温度修正系数，完成所述磁链补偿二维表的构建。

5.根据权利要求1所述的电机扭矩估算方法，其特征在于，所述构建电感差三维表的步骤包括：

连接所述电机和测功机；

逐次调节所述电机的交直轴电流组合，在每次调节所述交直轴电流组合后，记录所述测功机中输出的所述电机的测量扭矩值、实际交直轴电流组合输出值；基于所述测量扭矩值、实际交直轴电流组合输出值、当前所述电机转速对应的摩擦扭矩值、所述基准温度电机磁链、以及当前所述电机温度对应的所述磁链温度修正系数，得到调节后的每个所述交直轴电流组合所对应的所述交直轴电感差；

基于每个所述交直轴电流组合中的所述直轴电流和所述交轴电流、以及所述交直轴电流组合对应的所述交直轴电感差，完成所述电感差三维表的构建。

6.根据权利要求2所述的电机扭矩估算方法，其特征在于，所述构建功率损耗补偿三维表的步骤包括：

连接所述电机和测功机；

控制所述电机运行在多个运行工况下，得到每个运行工况下的测量扭矩值，每个所述运行工况均对应了相应的所述电机转速、交直轴电流组合、以及所述电机温度；

将所述测量扭矩值与对应的实验估算扭矩值之间的差值确定为补偿中间值；

将所述补偿中间值与当前所述温度点对应的损耗温度修正系数的乘积确定为损耗扭矩补偿值；所述损耗温度修正系数基于预先构建好的温度修正四维表得到，所述温度修正四维表包括：所述电机温度维度、所述定子电流维度、所述电机转速维度、以及损耗温度修正系数维度；

基于每个所述运行工况下的所述定子电流、所述电机转速和所述损耗扭矩补偿值，完成所述功率补偿三维表的构建，所述定子电流基于所述交直轴电流组合得到。

7.根据权利要求2所述的电机扭矩估算方法，其特征在于，

所述磁链修正项和所述中间项用于求和得到过渡项；

所述过渡项用于与当前运行工况下的交轴电流、预设的电机极对数、以及3/2相乘，得到所述基础扭矩估算值；

所述基础扭矩估算值、所述摩擦扭矩值、以及所述损耗扭矩补偿值之间的和值为最终扭矩估算值。

8.一种电机扭矩估算方法，其特征在于，包括：

获取电机当前的电机转速、电机温度和交直轴电流组合；

基于所述电机转速和预设的摩擦补偿二维表，得到摩擦扭矩值，所述摩擦补偿二维表包括：电机转速维度和摩擦扭矩值维度；

基于所述电机温度和预设的磁链补偿二维表，得到磁链温度修正系数，所述磁链补偿二维表包括：电机温度维度和磁链温度修正系数维度；

基于所述交直轴电流组合和预设的电感差三维表，得到交直轴电感差，所述电感差三维表包括直轴电流维度、交轴电流维度和交直轴电感差维度；

将所述磁链温度修正系数与预设的基准温度电机磁链相乘，得到磁链修正项；将所述交直轴电感差与所述电机的直轴电流相乘，得到中间项；基于所述磁链修正项和所述中间项，得到基础扭矩估算值；基于所述摩擦扭矩值，对所述基础扭矩估算值进行补偿，以完成电机扭矩估算。

9.一种电机扭矩估算装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取电机当前的电机转速、电机温度和交直轴电流组合；

第一处理模块，用于基于所述电机转速和预设的摩擦补偿二维表，得到摩擦扭矩值，所述摩擦补偿二维表包括：电机转速维度和摩擦扭矩值维度；

第二处理模块，用于基于所述电机温度和预设的磁链补偿二维表，得到磁链温度修正系数，所述磁链补偿二维表包括：电机温度维度和磁链温度修正系数维度；

第三处理模块，用于基于所述交直轴电流组合和预设的电感差三维表，得到交直轴电感差，所述电感差三维表包括直轴电流维度、交轴电流维度和交直轴电感差维度；

扭矩估算模块，用于将所述磁链温度修正系数与预设的基准温度电机磁链相乘，得到磁链修正项；将所述交直轴电感差与所述电机的直轴电流相乘，得到中间项；基于所述磁链修正项和所述中间项，得到基础扭矩估算值；基于所述摩擦扭矩值，对所述基础扭矩估算值进行补偿，以完成电机扭矩估算。

10.一种作业机械，其特征在于，包括如权利要求9所述的电机扭矩估算装置。