一种电机控制方法及装置与流程
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种电机控制方法及装置。
背景技术：
面对日趋严峻的能源与环境问题，节能与新能源汽车正成为当前研究的热点，大力发展节能与新能源汽车对于实现全球可持续发展、保护人类赖以生存的地球环境具有重要意义。发展节能与新能源汽车，尤其是具有零污染、零排放的纯电动汽车，不仅对我国能源安全、环境保护具有重大意义，同时也是我国汽车领域今后发展的趋势。
安全、可靠是纯电动汽车正常运行的基本要求，对于车辆中的驱动电机，其功能正确、有效、安全的实现是保证车辆安全工作的前提。就广泛意义上的车辆而言，在行驶状态下均有其允许速度区间，超速行驶将会给车辆带来各种安全隐患。以驱动系统为例，传统燃油车当车速超出设计范围后，发动机将会面临过热与润滑问题，若超速严重将会对发动机造成不可逆的损伤，如拉缸、抱瓦等；对于纯电动汽车，车速超出正常范围则将会增加车辆失控的风险。就纯电动汽车而言，鉴于电机超速所可能引起的严重后果，必须针对超速给出安全、有效的处理方法。
技术实现要素：
本发明实施例要解决的技术问题是提供一种电机控制方法及装置，用以实现安全有效的处理电机超速。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电机控制方法，包括：
获取电机的当前转速；
根据所述当前转速以及预设的多个转速范围区间，确定所述当前转速所处的转速范围区间；
根据所述当前转速所处的转速范围区间，对所述电机进行动力限制控制。
进一步的，根据所述当前转速所处的转速范围区间，对所述电机进行动力限制控制的步骤包括：
当所述当前转速在第一预设转速与第二预设转速之间时，对所述电机进行第一级别动力限制控制；其中，所述第二预设转速大于所述第一预设转速；
或者，
当所述当前转速在所述第二预设转速与第三预设转速之间时，对所述电机进行第二级别动力限制控制；其中，所述第三预设转速大于所述第二预设转速；
或者，
当所述当前转速大于所述第三预设转速时，对所述电机进行第三级别动力限制控制。
进一步的，当所述当前转速在第一预设转速与第二预设转速之间时，对所述电机进行第一级别动力限制控制的步骤包括：
当所述当前转速在第一预设转速与第二预设转速之间时，根据所述当前转速和电机外特性扭矩，获得限制扭矩；
控制所述电机输出的最大扭矩小于或等于所述限制扭矩。
进一步的，根据公式
tl＝kl·tmotor及
获得所述限制扭矩；
其中，tl表示限制扭矩，kl表示预设扭矩限制系数，tmotor表示电机外特性扭矩，ω表示当前转速，rpm1表示第一预设转速值，rpm2表示第二预设转速值，且tmotor是根据ω从电机外特性查询表中，查找获得。
进一步的，所述的电机控制方法还包括：
控制仪表盘上的显示装置显示第一预设信息。
进一步的，当所述当前转速在所述第二预设转速与第三预设转速之间时，对所述电机进行第二级别动力限制控制的步骤包括：
当所述当前转速在所述第二预设转速与第三预设转速之间时，获取车辆的当前运行状态；
在所述当前运行状态为车轮未发生打滑时，采用第一处理方式对所述电机进行第二级别动力限制控制；
在所述当前运行状态为车轮发生打滑时，采用第二处理方式对所述电机进行第二级别动力限制控制。
进一步的，车轮是否发生打滑的判断条件包括：
第一条件：同时满足|vfl-vlr|≤δv、|vbl-vbr|≤δv及
第二条件：满足
当所述第一条件和第二条件均满足时，确定车轮未发生打滑，否则，确定车轮发生打滑。
进一步的，所述采用第一处理方式对所述电机进行第二级别动力限制控制的步骤包括：
获取车辆的当前电池状态；
当所述当前电池状态满足预设条件时，控制车辆进入能量回收状态，使所述电机产生负向扭矩，根据所述负向扭矩对所述电机进行动力限制控制；
当所述当前电池状态不满足预设条件时，对车辆的电机控制器进行主动短路，并对所述电机进行动力限制控制。
进一步的，所述采用第二处理方式对所述电机进行第二级别动力限制控制的步骤包括：
对车辆的电机控制器进行主动短路，并对所述电机进行动力限制控制。
进一步的，所述的电机控制方法还包括：
控制仪表盘上的显示装置显示第二预设信息并进行第一预设操作。
进一步的，当所述当前转速大于所述第三预设转速时，对所述电机进行第三级别动力限制控制的步骤包括：
对车辆的电机控制器进行主动短路，并对所述电机进行动力限制控制。
进一步的，所述的电机控制方法还包括：
控制仪表盘上的显示装置显示第三预设信息并进行第二预设操作。
本发明实施例还提供了一种电机控制装置，包括：
第一获取模块，用于获取电机的当前转速；
确定模块，用于根据所述当前转速以及预设的多个转速范围区间，确定所述当前转速所处的转速范围区间；
控制模块，用于根据所述当前转速所处的转速范围区间，对所述电机进行动力限制控制。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种电机控制方法及装置，至少具有以下有益效果：本发明实施例的电机控制方法及装置，针对电机转速进行区间划分，在此基础上制定不同的动力限制，在保证行车安全的前提下最大程度的对驾驶员驾乘感受进行保护。并且，在本发明实施例中引入车辆abs反馈的轮速信息对电机转速进行校验，判断车辆的行驶状态以保证处理方法的可靠与合理。
附图说明
图1为本发明实施例的电机控制方法的流程示意图之一；
图2为本发明实施例的电机控制方法的流程示意图之二；
图3为本发明实施例的电机控制方法的流程示意图之三；
图4为本发明实施例的电机控制方法的流程示意图之四；
图5为本发明实施例的电机控制方法的流程示意图之五；
图6为本发明实施例的电机控制方法的流程示意图之六；
图7为本发明实施例的电机控制方法的流程示意图之七；
图8为本发明实施例的电机控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
第一实施例
参见图1，本发明实施例提供了一种电机控制方法，包括：
步骤101，获取电机的当前转速；
步骤102，根据所述当前转速以及预设的多个转速范围区间，确定所述当前转速所处的转速范围区间；
步骤103，根据所述当前转速所处的转速范围区间，对所述电机进行动力限制控制。
在本实施例的电机控制方法中，根据预先进行的大量实验获得的数据对电机在不同转速区间条件下所可能引起的潜在危害进行分析，将电机转速划分为多个区间，在此基础上制定不同的动力限制，在保证行车安全的前提下最大程度的对驾驶员驾乘感受进行保护。
第二实施例
参见图2，对于第一实施例中，根据所述当前转速所处的转速范围区间，对所述电机进行动力限制控制的步骤包括：
步骤201，当所述当前转速在第一预设转速与第二预设转速之间时，对所述电机进行第一级别动力限制控制；其中，所述第二预设转速大于所述第一预设转速；
或者，
步骤202，当所述当前转速在所述第二预设转速与第三预设转速之间时，对所述电机进行第二级别动力限制控制；其中，所述第三预设转速大于所述第二预设转速；
或者，
步骤203，当所述当前转速大于所述第三预设转速时，对所述电机进行第三级别动力限制控制。
在本实施例的电机控制方法中，对第一实施例中根据转速范围区间进行动力限制的步骤进行了进一步的限定。需要注意的是，在本实施例中，步骤201、202和203是同级别的关系，并不存在顺序关系，步骤的数字仅用于区分。
在本实施例的电机控制方法中，将车辆设计达到的最高车速时的电机转速设为第一预设转速，当小于第一预设转速时，车辆属于正常状态，不需要进行动力限制，故而不在讨论中。当转速在第一预设转速与第二预设转速之间时，该转速区间为驾驶员在平直干燥铺装路面驾驶环境及车辆充满电状态下所能够实际达到的范围区间，它是车辆最高车速的设计余量。该区间内电机控制器能够实现对电机的正常控制，如深度弱磁控制等，但由于该转速已经超过了车辆最高设计速度，因此出于安全考虑需要进行一定处理，限制电机转速继续升高。在该转速区间，由电机转速所引起的潜在危害较小。当转速在所述第二预设转速与第三预设转速之间时，该转速区间为车辆非正常行驶状态下电机转速所能够达到的范围区间，如车轮打滑(冰面、驱动轮悬空)、车辆下坡等，其中第三预设转速是电机控制器所能够实现对电机正常控制的最高转速，超过该转速控制策略将失效(如深度弱磁控制)，此时车辆会面临失控的风险。为此，当电机转速进入到该区间需采取进一步的限制措施以保证行车安全。在该转速区间，由于电机转速较高，已经能够造成一定的潜在危害。当转速大于所述第三预设转速时，该转速区间为车辆极端状态下电机转速所能够达到的范围区间，当电机转速超过第三预设转速后，车辆将面临严重的失控风险，如扭矩控制策略失效等，另外，此时若电机控制器突然发生关管故障(pwm关闭输出)则由深度弱磁控制及电机产生的反电动势将会对驱动系统(电机控制器)与动力电池造成冲击，进而可能引起不可逆的损坏，如电机控制器烧毁，动力电池过充等。为此，当电机转速进入到该区间必须采取紧急处理措施，以保证行车安全。在该转速区间，由电机转速所引起的潜在危害已经很大。其中，为防止危害等级在转速临界点处的跳变进而导致处理方法的频繁变化，引入转速滞环处理，可有效消除由于电机转速轻微波动而在转速临界点处的跳变。针对上述转速区间的划分及在不同转速区间可能造成的危害，本实施例的电机控制方法针对不同转速区间进行相应级别的动力限制。
第三实施例
参见图3，对于第二实施例中，当所述当前转速在第一预设转速与第二预设转速之间时，对所述电机进行第一级别动力限制控制的步骤包括：
步骤301，当所述当前转速在第一预设转速与第二预设转速之间时，根据所述当前转速和电机外特性扭矩，获得限制扭矩；
步骤302，控制所述电机输出的最大扭矩小于或等于所述限制扭矩。
在本实施例的电机控制方法中，由于超速幅值较小，电机控制器尚能实现对电机的正常控制，如深度弱磁控制等，因此通过输出扭矩限制方式便能够满足安全行车需求，同时不会破坏驾驶员的驾驶感受。
第四实施例
本实施例针对第三实施例进行进一步的解释，其中，根据公式
tl＝kl·tmotor及
获得所述限制扭矩；
其中，tl表示限制扭矩，kl表示预设扭矩限制系数，tmotor表示电机外特性扭矩，ω表示当前转速，rpm1表示第一预设转速值，rpm2表示第二预设转速值，且tmotor是根据ω从电机外特性查询表中，查找获得。
在本实施例的电机控制方法中，kl在转速区间rpm1～rpm2内从1到0呈线性变化，如电机转速达到rpm1时kl值为1，当转速达到rpm2后kl值变为0。结合上述公式可以看出，当转速ω刚达到阈值rpm1时，不对电机输出扭矩进行限制，此时按照电机最大外特性输出，若ω继续升高，则线性的调整限制扭矩tl，直到转速达到阈值rpm2后，电机输出零扭矩。由于是渐进式的，因此不会对驾驶员的驾驶感受造成影响(此时由于车速已经达到或超过车辆的设计的最高车速，驾驶员会对无法继续加速有心理预期)。需要注意的是，tmotor表示电机外特性扭矩，是电机自身固有特性，其与电机转速有关，即在某一特定转速条件下电机输出扭矩不会超过tmotor，为此，在本实施例的电机控制方法中，前期通过台架试验得到不同电机转速与外特性扭矩的对应关系，并存储在表格中，车辆运行过程中，通过当前电机转速直接查询得到tmotor。
第五实施例
参见图3，本实施例的电机控制方法在第三实施例的基础上，还包括：
步骤303，控制仪表盘上的显示装置显示第一预设信息。
在本实施例的电机控制方法中，还设置了仪表文字提示，例如在仪表上显示车辆驱动电机已经超速，请安全驾驶，由此提示驾驶员。
第六实施例
参见图4，对于第二实施例中，当所述当前转速在所述第二预设转速与第三预设转速之间时，对所述电机进行第二级别动力限制控制的步骤包括：
步骤401，当所述当前转速在所述第二预设转速与第三预设转速之间时，获取车辆的当前运行状态；
步骤402，在所述当前运行状态为车轮未发生打滑时，采用第一处理方式对所述电机进行第二级别动力限制控制；
步骤403，在所述当前运行状态为车轮发生打滑时，采用第二处理方式对所述电机进行第二级别动力限制控制。
在本实施例的电机控制方法中，由于超速幅值较大，已经达到电机控制器对电机正常控制的极限转速，为此需要采用进一步的处理措施以保证行车安全。本实施例通过判断电机超速是否由于驱动轮打滑所导致，并根据判断结果给出两种不同的处理方法进行动力限制，保证行车安全。
其中，关于判断车轮是否打滑本发明给出如下一优选实施例，车轮是否发生打滑的判断条件包括：
第一条件：同时满足|vfl-vlr|≤δv、|vbl-vbr|≤δv及
第二条件：满足
当所述第一条件和第二条件均满足时，确定车轮未发生打滑，否则，确定车轮发生打滑。
在本实施例中，由第一条件可以看出，若车轮未发生打滑必须要满足车辆的两个前轮或后轮的速度差低于合理阈值δv，同时前轮平均速度与后轮平均速度的偏差低于阈值δve；由第二条件可以看出，车轮未发生打滑还需要满足abs反馈的车速信息与通过电机转速与减速比推算得到的车速信息的偏差小于合理误差阈值δvm。需要注意的是，此仅为本发明关于车轮是否打滑提出的一优选实施例，本发明判断车轮打滑并不限于该实施例的判断方法。
第七实施例
参见图5，对于第六实施例中，所述采用第一处理方式对所述电机进行第二级别动力限制控制的步骤包括：
步骤501，获取车辆的当前电池状态；
步骤502，当所述当前电池状态满足预设条件时，控制车辆进入能量回收状态，使所述电机产生负向扭矩，根据所述负向扭矩对所述电机进行动力限制控制；
步骤503，当所述当前电池状态不满足预设条件时，对车辆的电机控制器进行主动短路，并对所述电机进行动力限制控制。
在本实施例中，当车轮未发生打滑时并不是简单的进行动力限制，而是进一步根据车辆状态(包括动力电池soc、动力电池外部总电压、电池包单体最高电压等)判断车辆是否具备能量回收条件。当具备能量回收条件时，强制车辆进入到能量回收状态，通过能量回收使电机产生负向扭矩，以促使转速降低。该处理方式中考虑到超速并非由于车轮打滑所引起，因此通过强制能量回收的方式限制电机转速不在上升，保证行车安全。当不具备能量回收条件时，对电机控制器进行主动短路，即导通全部绝缘栅极双极型晶体管igbt上桥臂关闭下桥臂，或者导通全部绝缘栅极双极型晶体管igbt下桥臂并关闭上桥臂。以上描述的主动短路方法在功能安全领域是电机系统的安全状态，主动短路后高转速状态下的电机不会产生较大的反电动势与冲击电流对电机控制器本身或动力电池造成冲击，因此该处理方式能够保证行车安全。相比于能量回收，电机主动短路所产生的制动扭矩较小，但仍然能够起到限制扭矩继续上升的作用。
第八实施例
参见图6，对于第六实施例中，所述采用第二处理方式对所述电机进行第二级别动力限制控制的步骤包括：
步骤601，对车辆的电机控制器进行主动短路，并对所述电机进行动力限制控制。
在本实施例中，鉴于超速是由于车轮打滑，故而对电机控制器进行主动短路，即导通全部绝缘栅极双极型晶体管igbt上桥臂关闭下桥臂，或者导通全部绝缘栅极双极型晶体管igbt下桥臂并关闭上桥臂。以上描述的主动短路方法在功能安全领域是电机系统的安全状态，主动短路后高转速状态下的电机不会产生较大的反电动势与冲击电流对电机控制器本身或动力电池造成冲击，因此该处理方式能够保证行车安全。
第九实施例
参见图4，本实施例的电机控制方法在第六实施例的基础上，还包括：
步骤404，控制仪表盘上的显示装置显示第二预设信息并进行第一预设操作。
在本实施例中，还设置了区别于第五实施例的仪表文字提示，例如在仪表上显示车辆驱动电机发生超速故障，为保证行车安全将限制动力输出，请安全驾驶，并且鉴于此时的危险程度更高，还需进行第一预设操作，例如点亮驱动系统故障灯，由此提示驾驶员。
第十实施例
参见图7，对于第二实施例中，当所述当前转速大于所述第三预设转速时，对所述电机进行第三级别动力限制控制的步骤包括：
步骤701，对车辆的电机控制器进行主动短路，并对所述电机进行动力限制控制。
在本实施例中，当转速大于所述第三预设转速时，车辆已经面临失控，此时电机控制器中电机的控制策略已经失效(如深度弱磁控制)，此时若发生关管故障(电机控制器中的igbt关闭)，则产生的反电动势与冲击电流将可能对电机控制器、动力电池以及连接高压母线的零部件造成不可逆的损伤，为此，当电机转速升高到该区间需要立即进行处理。在本实施例中，则立即执行主动短路操作，切断车辆的动力输出，以保证行车安全。该主动短路可以是对电机控制器进行主动短路，即导通全部绝缘栅极双极型晶体管igbt上桥臂关闭下桥臂，或者导通全部绝缘栅极双极型晶体管igbt下桥臂并关闭上桥臂。
第十一实施例
参见图7，本实施例的电机控制方法在第十实施例的基础上，还包括：
步骤702，控制仪表盘上的显示装置显示第三预设信息并进行第二预设操作。
在本实施例中，还设置了区别于第五实施例和第九实施例的仪表文字提示，例如在仪表上显示车辆驱动电机严重超速，为保证行车安全将关闭动力输出，请安全驾驶，并且鉴于此时的危险程度更高，还需进行第二预设操作，例如点亮驱动系统故障灯并鸣报警音，由此提示驾驶员。
需要注意的是，在第五实施例、第九实施例和第十一实施例中的文字提示的内容本发明给出的仅为一实施例，可根据具体情况有所变更，同时，可根据危险程度给出点亮驱动系统故障灯、鸣报警音等更为明显的提示。但是，这些提示的目的均是为了根据车辆的实际情况提示驾驶员，以使驾驶员迅速意识到车辆行驶的异常，及时调整，保证驾驶安全。
第十二实施例
参见图8，本发明实施例还提供了一种电机控制装置，包括：
第一获取模1，用于获取电机的当前转速；
确定模块2，用于根据所述当前转速以及预设的多个转速范围区间，确定所述当前转速所处的转速范围区间；
控制模块3，用于根据所述当前转速所处的转速范围区间，对所述电机进行动力限制控制。
进一步的，所述控制模块3，用于根据所述当前转速所处的转速范围区间，对所述电机进行动力限制控制中，所述控制模块3用于：
当所述当前转速在第一预设转速与第二预设转速之间时，对所述电机进行第一级别动力限制控制；其中，所述第二预设转速大于所述第一预设转速；
或者，
当所述当前转速在所述第二预设转速与第三预设转速之间时，对所述电机进行第二级别动力限制控制；其中，所述第三预设转速大于所述第二预设转速；
或者，
当所述当前转速大于所述第三预设转速时，对所述电机进行第三级别动力限制控制。
进一步的，所述控制模块3用于当所述当前转速在第一预设转速与第二预设转速之间时，对所述电机进行第一级别动力限制控制中，所述控制模块3包括：
第二获取模块，用于当所述当前转速在第一预设转速与第二预设转速之间时，根据所述当前转速和电机外特性扭矩，获得限制扭矩；
第一控制模块，用于控制所述电机输出的最大扭矩小于或等于所述限制扭矩。
进一步的，所述第二获取模块根据公式
tl＝kl·tmotor及
获得所述限制扭矩；
其中，tl表示限制扭矩，kl表示预设扭矩限制系数，tmotor表示电机外特性扭矩，ω表示当前转速，rpm1表示第一预设转速值，rpm2表示第二预设转速值，且tmotor是根据ω从电机外特性查询表中，查找获得。
进一步的，所述控制装置还包括：
显示模块，用于控制仪表盘上的显示装置显示第一预设信息。
进一步的，所述控制模块3用于当所述当前转速在所述第二预设转速与第三预设转速之间时，对所述电机进行第二级别动力限制控制中，所述控制模块3包括：
第三获取模块，用于当所述当前转速在所述第二预设转速与第三预设转速之间时，获取车辆的当前运行状态；
第二控制模块，用于在所述当前运行状态为车轮未发生打滑时，采用第一处理方式对所述电机进行第二级别动力限制控制；
在所述当前运行状态为车轮发生打滑时，采用第二处理方式对所述电机进行第二级别动力限制控制。
进一步的，所述第二控制模块判断车轮是否发生打滑的判断条件包括：
第一条件：同时满足|vfl-vlr|≤δv、|vbl-vbr|≤δv及
第二条件：满足
当所述第一条件和第二条件均满足时，确定车轮未发生打滑，否则，确定车轮发生打滑。
进一步的，所述第二控制模块采用第一处理方式对所述电机进行第二级别动力限制控制中，所述第二控制模块包括：
第四获取模块，用于获取车辆的当前电池状态；
第三控制模块，用于当所述当前电池状态满足预设条件时，控制车辆进入能量回收状态，使所述电机产生负向扭矩，根据所述负向扭矩对所述电机进行动力限制控制；
当所述当前电池状态不满足预设条件时，对车辆的电机控制器进行主动短路，并对所述电机进行动力限制控制。
进一步的，所述第二控制模块采用第二处理方式对所述电机进行第二级别动力限制控制的步骤包括：
第四控制模块，用于对车辆的电机控制器进行主动短路，并对所述电机进行动力限制控制。
进一步的，所述控制装置还包括：
第五控制模块，用于控制仪表盘上的显示装置显示第二预设信息并进行第一预设操作。
进一步的，所述控制模块3用于当所述当前转速大于所述第三预设转速时，对所述电机进行第三级别动力限制控制中，所述控制模块3包括：
第六控制模块，用于对车辆的电机控制器进行主动短路，并对所述电机进行动力限制控制。
进一步的，所述控制装置还包括：
第七控制模块，用于控制仪表盘上的显示装置显示第三预设信息并进行第二预设操作。
综上，本发明实施例的电机控制方法及装置，针对电机转速进行区间划分，分析电机在不同转速区间条件下所可能引起的潜在危害，在此基础上制定不同的动力限制，在保证行车安全的前提下最大程度的对驾驶员驾乘感受进行保护。并且，在本发明实施例中引入车辆abs反馈的轮速信息对电机转速进行校验，判断车辆的行驶状态以保证处理方法的可靠与合理。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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