CN118082540A - 车辆电机控制方法、系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种车辆电机控制方法、系统和车辆，其中，所述车辆电机控制方法包括如下步骤：获取影响车辆NVH性能的车辆参数、电机命令扭矩和电机目标转速；根据所述车辆参数通过预设的NVH目标水平计算方法计算出NVH目标水平；根据所述NVH目标水平、电机命令扭矩和电机目标转速通过预设的相对于不同NVH水平的最佳工作点表求出电机的目标d轴电流和目标q轴电流；根据所述目标d轴电流和目标q轴电流通过电压调节器求出电机各相的目标电压。

Description

车辆电机控制方法、系统和车辆

技术领域

本申请涉及车辆电机控制技术领域，具体地，涉及一种车辆电机控制方法、系统和车辆。

背景技术

新能源汽车由于电机的加入提供了更好的驱动性能，但也带来了新的挑战。由于电流谐波的存在，使得电机的NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)控制成为了技术难题，而电机的NVH性能表现在很大程度上影响乘客乘坐体验。

目前电机在基速区通常采用MTPA(Maximum Torque Per Ampere，最大转矩电流比)表控制，但在通过台架试验获取MTPA的过程中，通常并没有考虑电机的NVH性能表现，致使虽然电机工作在效率最优点，但实车的NVH性能有可能表现不佳。为了解决这个问题，通常需要推动电机硬件优化设计或者新的电机控制策略设计。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本申请的一个方面要解决的技术问题是如何提升车辆电机运行过程中的NVH性能。

此外，本申请的其它方面还旨在解决或者缓解现有技术中存在的其它技术问题。

本申请提供了一种车辆电机控制方法、系统和车辆，具体而言，根据本申请的一方面，提供了：

一种车辆电机控制方法，其中，包括如下步骤：

获取影响车辆NVH性能的车辆参数、电机命令扭矩和电机目标转速；

根据所述车辆参数通过预设的NVH目标水平计算方法计算出NVH目标水平；

根据所述NVH目标水平、电机命令扭矩和电机目标转速通过预设的相对于不同NVH水平的最佳工作点表求出电机的目标d轴电流和目标q轴电流；

根据所述目标d轴电流和目标q轴电流通过电压调节器求出电机各相的目标电压。

可选地，根据本申请的一种实施方式，所述车辆参数包括车速和空调挡位。

可选地，根据本申请的一种实施方式，所述车辆参数还包括电机转速和发动机转速。

可选地，根据本申请的一种实施方式，所述相对于不同NVH水平的最佳工作点表通过如下步骤进行预设：

基于车辆台架试验数据获取具有不同NVH性能的最佳工作点的MTPA表；

在所述NVH性能的范围内将其分为N个NVH水平；

对每个最佳工作点进行电流角的调整，使得相应于每个最佳工作点得到相应于N个NVH水平的N个最佳工作点；

将相应于同一NVH水平的最佳工作点归入到一个表中，得到N个相应于不同NVH水平的最佳工作点表。

可选地，根据本申请的一种实施方式，N＝3，最终得到的相应于不同NVH水平的最佳工作点表为相应于第一NVH水平的最佳工作点表、相应于第二NVH水平的最佳工作点表和相应于第三NVH水平的最佳工作点表，第一NVH水平、第二NVH水平和第三NVH水平为从高到低的NVH水平。

可选地，根据本申请的一种实施方式，根据所述车辆参数通过预设的NVH目标水平计算方法计算出NVH目标水平还包括如下步骤：

判断车速与预设的上限车速阈值、中间车速阈值与下限车速阈值之间的关系；

如果车速大于所述上限车速阈值，则输出第三NVH水平为NVH目标水平；

如果车速处于所述上限车速阈值与所述中间车速阈值之间，则判断空调挡位处于第一挡、中间挡还是第二挡，如果空调挡位处于第一挡，则输出第二NVH水平为NVH目标水平，如果空调挡位处于中间挡，则输出第三NVH水平为NVH目标水平，如果空调挡位处于第二挡，则输出第三NVH水平为NVH目标水平；

如果车速处于所述中间车速阈值与所述下限车速阈值之间，则判断空调挡位处于第一挡、中间挡还是第二挡，如果空调挡位处于第一挡，则输出第一NVH水平为NVH目标水平，如果空调挡位处于中间挡，则输出第二NVH水平为NVH目标水平，如果空调挡位处于第二挡，则输出第二NVH水平为NVH目标水平；

如果车速小于所述下限车速阈值，则输出第一NVH水平为NVH目标水平。

可选地，根据本申请的一种实施方式，所述NVH目标水平计算方法为模糊算法。

根据本申请的另一方面，本申请提供了一种车辆电机控制系统，其中，包括：

采集模块，其获取影响车辆NVH性能的车辆参数、电机命令扭矩和电机目标转速；

NVH计算模块，其根据所述车辆参数通过预设的NVH目标水平计算方法计算出NVH目标水平；

查表模块，其根据所述NVH目标水平、电机命令扭矩和电机目标转速通过预设的相对于不同NVH水平的最佳工作点表求出电机的目标d轴电流和目标q轴电流；

电压调节模块，其根据所述目标d轴电流和目标q轴电流通过电压调节器求出电机各相的目标电压。

可选地，根据本申请的另一方面的一种实施方式，所述车辆参数包括车速和空调挡位。

根据本申请的再一方面，本申请提供了一种车辆，其中，所述车辆包括以上所述的车辆电机控制系统。

本申请的有益之处包括：

1.本申请的车辆电机控制方法将NVH目标水平作为控制因子引入到电机的控制策略中，并根据相对于不同NVH水平的最佳工作点表来确定电机的最佳工作点，在实现电机最优控制的同时兼顾了电机的NVH性能，能够给乘客带来较好的乘坐体验；

2.本申请的车辆电机控制方法考虑到多种因素来确定NVH目标水平，例如车速、空调挡位、电机转速等，并可以采用模糊控制的方法指定模糊规则来对NVH目标水平进行计算，能够实现对电机以及整车NVH性能的较精确调整。

附图说明

参考附图，本申请的上述以及其它的特征将变得显而易见，本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本申请的保护范围组成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中，

图1示出根据本申请的一个实施方式提出的车辆电机控制方法的流程示意图；

图2示出一种预设的NVH目标水平计算方法的流程示意图；

图3示出根据本申请的另一方面的一个实施方式提出的车辆电机控制系统的模块示意图。

具体实施方式

容易理解，根据本申请的技术方案，在不变更本申请实质精神的条件下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本申请的技术方案的示例性说明，而不应当视为本申请的全部或者视为对本申请技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等或类似表述仅用于描述与区分目的，而不能理解为指示或暗示相应的构件的相对重要性或者构件的先后顺序或装配顺序。

参考图1，其示出根据本申请的一个实施方式提出的车辆电机控制方法的流程示意图。本申请的车辆电机控制方法可以根据NVH目标水平来控制驱动电机的工作状态，包括如下步骤：

获取影响车辆NVH性能的车辆参数、电机命令扭矩和电机目标转速；

根据车辆参数通过预设的NVH目标水平计算方法计算出NVH目标水平；

根据NVH目标水平、电机命令扭矩和电机目标转速通过预设的相对于不同NVH水平的最佳工作点表求出电机的目标d轴电流和目标q轴电流；

根据目标d轴电流和目标q轴电流通过电压调节器求出电机各相的目标电压。

在该实施方式中，“NVH目标水平”意指在车辆目前的工作状态下希望车辆达到的尽可能高的NVH性能水平，在该水平下车辆的NVH性能对乘客而言是舒适的、可以接受的，不会影响乘客的乘坐体验。该NVH目标水平通过影响车辆NVH性能的车辆参数得到。一般情况而言，当从当前的车辆参数中获知此时车辆的NVH的性能较低，即车辆噪声、振动等都较大时，可以将车辆的NVH目标水平计算为低水平，而当从当前的车辆参数中获知此时车辆的NVH的性能较高，即车辆噪声、振动等都较小时，可以将车辆的NVH目标水平计算为高水平。

根据NVH目标水平得到电机目标d轴电流和q轴电流的步骤通过查表的方式实现。首先根据NVH目标水平获取对应于该NVH目标水平的最佳工作点表，然后通过电机命令扭矩和电机目标转速从该最佳工作点表中通过插值的方式求出电机的目标d轴电流和目标q轴电流。通过查表的方式计算电机目标电流可以节省计算量，提高控制速度。

在本申请的一个实施方式中，车辆参数包括车速和空调挡位。车速是反应车辆NVH性能的第一参数，车速越高，则车辆NVH性能越低，噪声和振动程度越大，空调挡位主要影响乘客舱内对车辆NVH性能的感受，空调挡位越高，车辆NVH性能越低，噪声和振动程度越大。车辆参数例如还能够包括电机转速，如果车辆为混合动力车辆或传统燃油车辆，还可以包括发动机转速。

在本申请的一个实施方式中，相对于不同NVH水平的最佳工作点表通过如下步骤进行预设：

基于车辆台架试验数据获取具有不同NVH性能的最佳工作点的MTPA表；

在所述NVH性能的范围内将其分为N个NVH水平；

对每个最佳工作点进行电流角的调整，使得相应于每个最佳工作点得到相应于N个NVH水平的N个最佳工作点；

将相应于同一NVH水平的最佳工作点归入到一个表中，得到N个相应于不同NVH水平的最佳工作点表。

应该理解的是，在已知的车辆电机台架试验中，通常仅获取电机的MTPA表，即电机的最大转矩电流比表。该表包含电机在各转矩和电流情况下效率最高的最佳工作点，但是通常在该表中并没有考虑到电机的NVH性能。

在该实施方式中，首先通过台架试验获取上述MTPA表，然后通过NVH测试系统来记录电机在各工作状态下的NVH性能，并将NVH性能的范围通过主观或者客观标准划分为N个NVH水平。对于上述MTPA表中的每个工作点而言，首先将其划分到其中一个相应的NVH水平中，然后再对该工作点进行电流角的调整，直到获得分别在其他N-1个NVH水平中的N-1个工作点。例如，如果划分出的NVH水平有三个，当前MTPA表中的某一工作点落入到第二水平中，此时在电机扭矩和转速不变的情况下对该工作点的电流角进行调整，得到相应于该工作点的落入到第一水平中的最佳工作点，以及相应于该工作点的落入到第三水平中的最佳工作点，最终对于该工作点而言总共得到三个落入不同NVH水平的最佳工作点。

对于每个NVH水平而言，处于该NVH水平中的所有工作点形成一张相应于该NVH水平的最佳工作点表，也就是说，对于N个NVH水平一共得到N张最佳工作点表。

在本申请的一个实施方式中，在上述实施方式中的N＝3，最终得到的相应于不同NVH水平的最佳工作点表为相应于第一NVH水平的最佳工作点表、相应于第二NVH水平的最佳工作点表和相应于第三NVH水平的最佳工作点表，第一NVH水平、第二NVH水平和第三NVH水平为从高到低的NVH水平。

应该理解的是，这里的高NVH水平是指噪声、振动与声振粗糙度都较低的NVH水平，低NVH水平则是指噪声、振动与声振粗糙度都较高的NVH水平。

参考图2，其示出一种预设的NVH目标水平计算方法的流程示意图。在图2的实施方式中，根据车辆参数通过预设的NVH目标水平计算方法计算出NVH目标水平还包括如下步骤：

判断车速与预设的上限车速阈值、中间车速阈值与下限车速阈值之间的关系；

如果车速大于上限车速阈值，则输出第三NVH水平为NVH目标水平；

如果车速处于上限车速阈值与中间车速阈值之间，则判断空调挡位处于第一挡、中间挡还是第二挡，如果空调挡位处于第一挡，则输出第二NVH水平为NVH目标水平，如果空调挡位处于中间挡，则输出第三NVH水平为NVH目标水平，如果空调挡位处于第二挡，则输出第三NVH水平为NVH目标水平；

如果车速处于中间车速阈值与下限车速阈值之间，则判断空调挡位处于第一挡、中间挡还是第二挡，如果空调挡位处于第一挡，则输出第一NVH水平为NVH目标水平，如果空调挡位处于中间挡，则输出第二NVH水平为NVH目标水平，如果空调挡位处于第二挡，则输出第二NVH水平为NVH目标水平；

如果车速小于所述下限车速阈值，则输出第一NVH水平为NVH目标水平。

其中，空调的第二挡为高于第一挡和中间挡的挡位，第一挡为低于中间挡和第二挡的挡位，即第一挡对应空调的低挡位，第二挡对应空调的高挡位。

应该理解的是，在图2的实施方式中仅采用了车速和空调挡位两个车辆参数来计算NVH目标水平。在未示出的实施方式中，还可以考虑加入其他车辆参数到图2的计算方法中，并采用图2的判断逻辑，例如可以将电机转速或发动机转速放在空调挡位之前进行考虑，针对不同的车速、转速、空调挡位组合进行NVH目标水平的选择。本领域技术人员当然也可以匹配于实际情况调整各参数的阈值数量以及大小或空调挡位的数量或大小，这些同样都应该涵盖在本申请的保护范围之内。

在本申请的一个实施方式中，NVH目标水平计算方法为模糊算法。

模糊算法属于智能算法，也可以叫非模型算法，当对于系统的模型认识不是很深刻，或者说由于客观的原因导致无法对系统的控制模型进行深入研究的时候，智能算法常常能够起到不小的作用。模糊逻辑不是二者逻辑，即非此即彼的推理，也不是传统意义的多值逻辑，而是在承认事物隶属真值中间过渡性的同时，还认为事物在形态和类属方面具有亦此亦彼性、模棱两可性，即模糊性。正因如此，模糊计算可以处理不精确的模糊输入信息，可以有效降低感官灵敏度和精确度的要求，而且所需要的存储空间少，能够抓住信息处理的主要矛盾，保证信息处理的实时性、多功能性和满意性。在本申请的NVH目标水平计算方法中，模糊算法完全可以适用。因为在各个车速等级、空调挡位等级之间处的最佳NVH目标水平往往并不是明确的，通过模糊规则可以使得计算出的NVH目标水平更加符合实际，得到能够满足乘客体验的NVH目标水平。当然应该理解的是，NVH目标水平计算方法也可以通过其他算法进行实现。

本申请的另一方面提出一种车辆电机控制系统。参考图3，其示出根据本申请的另一方面的一个实施方式提出的车辆电机控制系统的模块示意图。该车辆电机控制系统100包括：

采集模块1，其获取影响车辆NVH性能的车辆参数、电机命令扭矩和电机目标转速；

NVH计算模块2，其根据车辆参数通过预设的NVH目标水平计算方法计算出NVH目标水平；

查表模块3，其根据NVH目标水平、电机命令扭矩和电机目标转速通过预设的相对于不同NVH水平的最佳工作点表求出电机的目标d轴电流和目标q轴电流；

电压调节模块4，其根据目标d轴电流和目标q轴电流通过电压调节器求出电机各相的目标电压。

在本申请的另一方面的一个实施方式中，车辆参数包括车速和空调挡位。

本申请的第三方面还提出一种车辆，所述车辆包括以上所述的车辆电机控制系统。

应当理解的是，本申请的车辆电机控制系统可装设在各种车辆上，包括轿车、货车、客车、混合动力汽车、纯电动汽车等等。因此，本申请的主题还旨在保护装设有本申请的车辆电机控制系统的各种车辆。

应当理解的是，所有以上的优选实施例都是示例性而非限制性的，本领域技术人员在本申请的构思下对以上描述的具体实施例做出的各种改型或变形都应在本申请的法律保护范围内。

Claims (10)

1.一种车辆电机控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取影响车辆NVH性能的车辆参数、电机命令扭矩和电机目标转速；

根据所述车辆参数通过预设的NVH目标水平计算方法计算出NVH目标水平；

根据所述NVH目标水平、电机命令扭矩和电机目标转速通过预设的相对于不同NVH水平的最佳工作点表求出电机的目标d轴电流和目标q轴电流；

根据所述目标d轴电流和目标q轴电流通过电压调节器求出电机各相的目标电压。

2.根据权利要求1所述的车辆电机控制方法，其特征在于，所述车辆参数包括车速和空调挡位。

3.根据权利要求2所述的车辆电机控制方法，其特征在于，所述车辆参数还包括电机转速和发动机转速。

4.根据权利要求2所述的车辆电机控制方法，其特征在于，所述相对于不同NVH水平的最佳工作点表通过如下步骤进行预设：

基于车辆台架试验数据获取具有不同NVH性能的最佳工作点的MTPA表；

在所述NVH性能的范围内将其分为N个NVH水平；

对每个最佳工作点进行电流角的调整，使得相应于每个最佳工作点得到相应于N个NVH水平的N个最佳工作点；

将相应于同一NVH水平的最佳工作点归入到一个表中，得到N个相应于不同NVH水平的最佳工作点表。

5.根据权利要求4所述的车辆电机控制方法，其特征在于，N＝3，最终得到的相应于不同NVH水平的最佳工作点表为相应于第一NVH水平的最佳工作点表、相应于第二NVH水平的最佳工作点表和相应于第三NVH水平的最佳工作点表，第一NVH水平、第二NVH水平和第三NVH水平为从高到低的NVH水平。

6.根据权利要求5所述的车辆电机控制方法，其特征在于，根据所述车辆参数通过预设的NVH目标水平计算方法计算出NVH目标水平还包括如下步骤：

判断车速与预设的上限车速阈值、中间车速阈值与下限车速阈值之间的关系；

如果车速大于所述上限车速阈值，则输出第三NVH水平为NVH目标水平；

如果车速处于所述上限车速阈值与所述中间车速阈值之间，则判断空调挡位处于第一挡、中间挡还是第二挡，如果空调挡位处于第一挡，则输出第二NVH水平为NVH目标水平，如果空调挡位处于中间挡，则输出第三NVH水平为NVH目标水平，如果空调挡位处于第二挡，则输出第三NVH水平为NVH目标水平；

如果车速处于所述中间车速阈值与所述下限车速阈值之间，则判断空调挡位处于第一挡、中间挡还是第二挡，如果空调挡位处于第一挡，则输出第一NVH水平为NVH目标水平，如果空调挡位处于中间挡，则输出第二NVH水平为NVH目标水平，如果空调挡位处于第二挡，则输出第二NVH水平为NVH目标水平；

如果车速小于所述下限车速阈值，则输出第一NVH水平为NVH目标水平。

7.根据权利要求1所述的车辆电机控制方法，其特征在于，所述NVH目标水平计算方法为模糊算法。

8.一种车辆电机控制系统，其特征在于，包括：

采集模块，其获取影响车辆NVH性能的车辆参数、电机命令扭矩和电机目标转速；

NVH计算模块，其根据所述车辆参数通过预设的NVH目标水平计算方法计算出NVH目标水平；

查表模块，其根据所述NVH目标水平、电机命令扭矩和电机目标转速通过预设的相对于不同NVH水平的最佳工作点表求出电机的目标d轴电流和目标q轴电流；

电压调节模块，其根据所述目标d轴电流和目标q轴电流通过电压调节器求出电机各相的目标电压。

9.根据权利要求8所述的车辆电机控制系统，其特征在于，所述车辆参数包括车速和空调挡位。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据权利要求8或9所述的车辆电机控制系统。