一种动力电机总成、动力电机控制方法、装置及设备与流程

1.本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种动力电机总成、动力电机控制方法、装置及设备。


背景技术：

2.新能源汽车在一些场景中需要控制动力电机的扭矩为零，例如减速箱换挡过程中需要将动力电机的输出扭矩控制为0；滑行阻力测试时也需要将动力电机的扭矩控制为0，以避免动力电机的阻力对试验结果造成干扰。
3.目前常用的电机零扭矩控制方法包括：通过台架标定各转速下电机零扭矩的电流值，将这些电流值写入电机控制器，当电机控制器接收到vcu(vehicle control unit，整车控制器)发送的零扭矩指令时，查找并根据标定电流值驱动电机。但电机输出扭矩受环境温度、标定精度的影响，以及电机耦合减速箱，导致这种标定驱动电流值的方法，难以使电机的输出扭矩稳定在0。
4.另一种电机零扭矩控制方法是通过切断电机的高压输入，并对igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)功率模块执行关管操作，使得高压回路断开，没有三相电流通过电机，从而将扭矩输出控制恒定为零。但在实际行车过程中，直接断开高压容易影响整车其余用电器的正常运行，使得车辆状态不稳定，甚至影响整车安全。


技术实现要素：

5.本发明实施例通过提供一种动力电机总成、动力电机控制方法、装置及设备，解决了现有电机零扭矩控制过程存在扭矩控制不准确，或者整车安全性较低的技术问题。
6.第一方面，本发明通过本发明的一实施例，提供了一种动力电机控制方法，应用于动力电机，所述动力电机通过母线与动力电池电性连接，所述方法包括：获取所述动力电机的基础扭矩信息以及当前转速信息，获取所述母线的当前电流参数；若所述当前电流参数表征所述动力电池处于放电状态，则基于所述当前电流参数确定出针对所述动力电机的负扭矩补偿信息，并基于所述基础扭矩信息以及所述负扭矩补偿信息确定出第一当前扭矩信息；利用所述第一当前扭矩信息以及所述当前转速信息，从预设扭矩控制库中匹配出用于控制所述动力电机的目标扭矩控制参数。
7.可选的，所述方法还包括：若所述当前电流参数表征所述动力电池处于充电状态，则基于所述当前电流参数确定出针对所述动力电机的正扭矩补偿信息，并基于所述基础扭矩信息以及所述正扭矩补偿信息确定出第二当前扭矩信息；利用所述第二当前扭矩信息以及所述当前转速信息，从预设扭矩控制库中匹配出用于控制所述动力电机的目标扭矩控制参数。
8.可选的，所述当前电流参数包括当前电流值，在所述获取所述母线的当前电流参数之后，所述方法还包括：基于所述当前电流值判断所述动力电池的工作状态；若所述当前电流值大于0，则表征所述动力电池处于放电状态；若所述当前电流值小于0，则表征所述动
力电池处于充电状态。
9.可选的，所述负扭矩补偿信息包括负扭矩补偿值，所述基于所述当前电流参数确定出针对所述动力电机的负扭矩补偿信息，包括：若所述当前电流参数表征所述动力电池处于放电状态，则根据所述当前电流值确定所述负扭矩补偿值，其中，所述当前电流值与所述负扭矩补偿值呈正相关关系，或将第一预设值作为所述负扭矩补偿值。
10.可选的，所述正扭矩补偿信息包括正扭矩补偿值，所述基于所述当前电流参数确定出针对所述动力电机的正扭矩补偿信息，包括：若所述当前电流参数表征所述动力电池处于充电状态，则根据所述当前电流值确定所述正扭矩补偿值，其中，所述当前电流值与所述正扭矩补偿值呈正相关关系，或将第二预设值作为所述正扭矩补偿值。
11.可选的，在所述从预设扭矩控制库中匹配出用于控制所述动力电机的目标扭矩控制参数之后，还包括：
12.利用所述目标扭矩控制参数控制所述动力电机，并在控制所述动力电机的过程中监测所述动力电机的实际扭矩；
13.若监测到所述实际扭矩处于预设阈值范围内，则结束对所述动力电机的扭矩控制。
14.第二方面，本发明通过本发明的一实施例，提供了一种动力电机控制装置，应用于动力电机，所述动力电机通过母线与动力电池电性连接，所述装置包括：
15.数据采集单元，用于获取所述动力电机的基础扭矩信息以及当前转速信息，获取所述母线的当前电流参数；
16.扭矩补偿计算单元，用于在所述当前电流参数表征所述动力电池处于放电状态时，基于所述当前电流参数确定出针对所述动力电机的负扭矩补偿信息，并基于所述基础扭矩信息以及所述负扭矩补偿信息确定出第一当前扭矩信息；
17.电机扭矩控制单元，用于利用所述第一当前扭矩信息以及所述当前转速信息，从预设扭矩控制库中匹配出用于控制所述动力电机的目标扭矩控制参数。
18.可选的，所述扭矩补偿计算单元，还用于在所述当前电流参数表征所述动力电池处于充电状态时，基于所述当前电流参数确定出针对所述动力电机的正扭矩补偿信息，并基于所述基础扭矩信息以及所述正扭矩补偿信息确定出第二当前扭矩信息；所述电机扭矩控制单元，还用于利用所述第二当前扭矩信息以及所述当前转速信息，从预设扭矩控制库中匹配出用于控制所述动力电机的目标扭矩控制参数。
19.第三方面，本发明通过本发明的一实施例，提供了一种动力电机控制设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的代码，所述处理器执行所述代码时实现第一方面中任一实施方式。
20.第四方面，本发明通过本发明的一实施例，提供了一种动力电机总成，包括第一方面所述的动力电机控制设备，以及与所述动力电机控制设备电性连接的三相逆变器；所述三相逆变器电性连接有动力电机。
21.本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
22.本发明实施例提供的动力电机控制方法，通过获取动力电机的基础扭矩信息以及当前转速信息，以及获取母线的当前电流参数，能够在当前电流参数表征动力电池处于放电状态时，基于当前电流参数确定出针对动力电机的负扭矩补偿信息，并基于基础扭矩信
息以及负扭矩补偿信息确定出第一当前扭矩信息。接着，利用第一当前扭矩信息以及当前转速信息，从预设扭矩控制库中匹配出用于控制动力电机的目标扭矩控制参数，进而利用该目标扭矩控制参数使得动力电机实际输出的扭矩为零，此时母线电流也为零。本发明实施例无需切断动力电机的高压回路，也无需关断igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块，可以实现动力电机扭矩的在线调节，使得动力电机的零扭矩控制过程安全可靠，整车稳定性也更高。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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。
24.图1为本发明实施例中动力电机控制方法的流程图；
25.图2为本发明实施例中动力电机控制装置结构的示意图；
26.图3为本发明实施例中动力电机控制设备结构的示意图；
27.图4为本发明实施例中动力电机总成结构的示意图。
具体实施方式
28.本发明实施例通过提供一种动力电机总成、动力电机控制方法、装置及设备，解决了现有电机零扭矩控制过程存在扭矩控制不准确，或者整车安全性较低的技术问题。
29.本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
30.首先获取动力电机的基础扭矩信息以及当前转速信息，以及获取母线的当前电流参数。
31.接着，在当前电流参数表征动力电池处于放电状态时，基于当前电流参数确定出针对动力电机的负扭矩补偿信息，并基于基础扭矩信息以及负扭矩补偿信息确定出第一当前扭矩信息。
32.最后，利用第一当前扭矩信息以及当前转速信息，从预设扭矩控制库中匹配出用于控制动力电机的目标扭矩控制参数，进而使得动力电机实际输出的扭矩为零，此时母线电流也为零。
33.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
34.首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
35.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，能够按照除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
36.第一方面，本发明通过本发明的一实施例，提供了一种动力电机控制方法，可以应
用于动力电机，该动力电机通过母线与动力电池电性连接，当然也可以应用于其他由电源驱动的电机，在此不做具体限定。
37.上述动力电机控制方法可以用于在动力电机驱动车辆行驶过程中，当减速箱换挡时对动力电机实行零扭矩控制，也可以用于在驱动其他装置时，控制动力电机零扭矩输出，例如驱动跳楼机时需要动力电机零扭矩输出。请参见如图1所示，上述动力电机控制方法可以包括如下步骤s101～步骤s104：
38.步骤s101：获取动力电机的基础扭矩信息以及当前转速信息，获取母线的当前电流参数。
39.车辆在行驶过程中，当整车控制器接收到动力电机的零扭矩控制指令时，整车控制器进入零电流控制模式。零扭矩控制指令可以是基于用户的反馈生成，例如，用户进行换挡操作。
40.首先需要说明的是，动力电机驱动车辆正向行驶时，动力电机的扭矩和旋转方向均为正向，此时动力电池放电为动力电机提供电能，母线中的电流值大于0。具体的，当前电流参数包括当前电流值以及电流的正负信息。
41.在具体实施过程中，可以通过mcu(motor controller unit，电机控制器)获取动力电机的基础扭矩信息以及当前转速信息，其中，基础扭矩信息包括基础扭矩大小和扭矩方向；当前转速信息包括当前转速和旋转方向。可以通过母线电流传感器获取母线的当前电流参数。
42.在获取母线的当前电流参数之后，还可以基于当前电流值判断动力电池的工作状态；若当前电流值大于0，则表征动力电池处于放电状态；若当前电流值小于0，则表征动力电池处于充电状态。
43.步骤s102：若当前电流参数表征动力电池处于放电状态，则基于当前电流参数确定出针对动力电机的负扭矩补偿信息，并基于基础扭矩信息以及负扭矩补偿信息确定出第一当前扭矩信息。
44.具体的，负扭矩补偿信息包括负扭矩补偿值和负扭矩补偿值正负。若当前电流参数表征动力电池处于放电状态，则根据当前电流值确定负扭矩补偿值，其中，当前电流值与负扭矩补偿值呈正相关关系，或将第一预设值作为负扭矩补偿值。
45.在具体实施过程中，当前电流参数表征动力电池处于放电状态，则负扭矩补偿值为负数。当前电流值与负扭矩补偿值可以呈正比关系，也可以呈指数关系，这样就会使得当前电流值越大，负扭矩补偿值也就越大，也就能够更快速地对动力电机的基础扭矩进行调节，缩短动力电机零扭矩调节过程的时间。
46.当然，还可以按照第一预设值，逐步对动力电机的基础扭矩进行调节，该第一预设值可以根据电机控制器的性能设置，举例来讲，可以将第一预设值设置为-0.1n
·
m。
47.针对如何基于基础扭矩信息以及负扭矩补偿信息确定出第一当前扭矩信息，具体的，可以将基础扭矩与负扭矩补偿值的和，作为第一当前扭矩信息中的第一当前扭矩值。举例来讲，假如基础扭矩大小为0.3n
·
m，负扭矩补偿值为-0.1n
·
m，则第一当前扭矩值为0.2n
·
m。
48.步骤s103：利用第一当前扭矩信息以及当前转速信息，从预设扭矩控制库中匹配出用于控制动力电机的目标扭矩控制参数。
49.具体的，预设扭矩控制库可以通过对该动力电机进行动力实验建立，可以通过记录动力电机在不同转速下对应的扭矩和母线电流建立该扭矩控制库。目标扭矩控制参数可以包括目标扭矩和目标扭矩的正负。
50.在具体实施过程中，每种动力电机均预设有对应的扭矩控制库，并且该扭矩控制库会被预先写入动力电机的控制器(mcu)存储单元。动力电机驱动车辆正常行驶过程中，整车控制器(vcu)会根据油门开度计算该动力电机的目标扭矩，并将该目标扭矩发送给电机控制器(mcu)，电机控制器(mcu)根据目标扭矩和当前转速在扭矩控制库中查表，得出母线的目标电流值。
51.动力电机电性连接有三相逆变器，目标电流值经svpwm(space vector pulse width modulation，空间矢量脉宽调制)算法得到六路pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)波，三相逆变器将六路pwm波转化为三相电流从而驱动动力电机，其中三相逆变器的高压是由动力电池提供的。
52.作为一种可选的实施方式，当动力电机作为从动部件被带动旋转时，为了防止动力电机在旋转过程中产生相反的阻力，使得动力电机发电，此时母线中的电流不为零。上述动力电机控制方法还包括：若当前电流参数表征动力电池处于充电状态，则基于当前电流参数确定出针对动力电机的负扭矩补偿信息，并基于基础扭矩信息以及负扭矩补偿信息确定出第二当前扭矩信息。以及利用第二当前扭矩信息以及当前转速信息，从预设扭矩控制库中匹配出用于控制动力电机的目标扭矩控制参数。
53.具体的，正扭矩补偿信息包括正扭矩补偿值和正扭矩补偿值正负。若当前电流参数表征动力电池处于充电状态，则根据当前电流值确定正扭矩补偿值，其中，当前电流值与正扭矩补偿值呈正相关关系，或将第二预设值作为正扭矩补偿值。
54.在具体实施过程中，当前电流参数表征动力电池处于充电状态，则正扭矩补偿值为正数。当前电流值与正扭矩补偿值可以呈正比关系，也可以呈指数关系，这样就会使得当前电流值越大，正扭矩补偿值也就越大，也就能够更快速地对动力电机的基础扭矩进行调节，缩短动力电机零扭矩调节过程的时间。
55.当然，还可以按照第二预设值，逐步对动力电机的基础扭矩进行调节，该第二预设值可以根据电机控制器的性能设置，举例来讲，可以将第二预设值设置为0.1n
·
m。
56.针对如何基于基础扭矩信息以及正扭矩补偿信息确定出第二当前扭矩信息，具体的，可以将基础扭矩与正扭矩补偿值的和，作为第二当前扭矩信息中的第二当前扭矩值。举例来讲，假如基础扭矩大小为-0.3n
·
m，正扭矩补偿值为0.1n
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m，则第二当前扭矩值为-0.2n
·
m。
57.作为一种可选的实施方式，在从预设扭矩控制库中匹配出用于控制动力电机的目标扭矩控制参数之后，为了避免动力电机的实际扭矩依然不为零，可以利用目标扭矩控制参数控制动力电机，并在控制动力电机的过程中监测动力电机的实际扭矩；若监测到实际扭矩处于预设阈值范围内，则结束对动力电机的扭矩控制。
58.具体的，预设阈值范围可以根据实际应用场景设置，预设阈值范围越小，则动力电机的实际扭矩越接近零。在一种实施方式下，可以将预设阈值范围设置为-0.05n
·
m～0.05n
·
m。
59.需要说明的是，若监测到母线的当前电流值为0，则可以直接基于对应基础扭矩大
小以及当前转速，从扭矩控制库中匹配出目标电流值。接着，利用目标电流值控制动力电机，并在控制动力电机的过程中监测动力电机的实际扭矩，若监测到实际扭矩处于预设阈值范围内，则结束对动力电机的扭矩控制。
60.若监测到实际扭矩没有处于预设阈值范围内，则重新获取母线的实际电流参数，并基于该实际电流参数重新判断动力电池的工作状态，接着执行上述步骤s102。
61.第二方面，基于同一发明构思，本发明通过本发明的一实施例，提供了一种动力电机控制装置，应用于动力电机，动力电机通过母线与动力电池电性连接。
62.请参见如图2所示，该动力电机控制装置可以包括：
63.数据采集单元201，用于获取动力电机的基础扭矩信息以及当前转速信息，获取母线的当前电流参数。
64.扭矩补偿计算单元202，用于在当前电流参数表征动力电池处于放电状态时，基于当前电流参数确定出针对动力电机的负扭矩补偿信息，并基于基础扭矩信息以及负扭矩补偿信息确定出第一当前扭矩信息。
65.电机扭矩控制单元203，用于利用第一当前扭矩信息以及当前转速信息，从预设扭矩控制库中匹配出用于控制动力电机的目标扭矩控制参数。
66.作为一种可选的实施方式，扭矩补偿计算单元202还用于：在当前电流参数表征动力电池处于充电状态时，基于当前电流参数确定出针对动力电机的负扭矩补偿信息，并基于基础扭矩信息以及负扭矩补偿信息确定出第二当前扭矩信息。
67.作为一种可选的实施方式，电机扭矩控制单元203还用于：利用第二当前扭矩信息以及当前转速信息，从预设扭矩控制库中匹配出用于控制动力电机的目标扭矩控制参数。
68.作为一种可选的实施方式，扭矩补偿计算单元202，具体用于：
69.在当前电流参数表征动力电池处于放电状态时，根据当前电流值确定负扭矩补偿值，其中，当前电流值与负扭矩补偿值呈正相关关系，或将第一预设值作为负扭矩补偿值；
70.以及在当前电流参数表征动力电池处于充电状态时，根据当前电流值确定正扭矩补偿值，其中，当前电流值与正扭矩补偿值呈正相关关系，或将第二预设值作为正扭矩补偿值。
71.作为一种可选的实施方式，上述动力电机控制装置，还包括：
72.充放电判断单元204，用于在获取母线的当前电流参数之后，基于当前电流参数中的当前电流值判断动力电池的工作状态；若当前电流值大于0，则表征动力电池处于放电状态；若当前电流值小于0，则表征动力电池处于充电状态。
73.作为一种可选的实施方式，上述动力电机控制装置，还包括：
74.零扭矩判断单元205，用于利用目标扭矩控制参数控制动力电机，并在控制动力电机的过程中监测动力电机的实际扭矩；若监测到实际扭矩处于预设阈值范围内，则结束对动力电机的扭矩控制。
75.由于本实施例所介绍的动力电机控制装置，为实施本发明实施例中动力电机控制方法所采用的电子设备，故而基于本发明实施例中所介绍的动力电机控制方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本发明实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本发明实施例中动力电机控制方法所采用的电子设备，都属于本发明所欲保护的范
围。
76.第三方面，基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种动力电机控制设备，可以应用于动力电机，动力电机通过母线与动力电池电性连接。
77.参考图3所示，本发明实施例提供的动力电机控制设备，包括：存储器301、处理器302及存储在存储器上并可在处理器302上运行的代码，处理器302在执行代码时实现前文动力电机控制方法中任一实施方式。
78.其中，在图3中，总线架构(用总线300来代表)，总线300可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线300将包括由处理器302代表的一个或多个处理器和存储器301代表的存储器的各种电路链接在一起。总线300还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口305在总线300和接收器303和发送器304之间提供接口。接收器303和发送器304可以是同一个元件，即收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器302负责管理总线300和通常的处理，而存储器301可以被用于存储处理器302在执行操作时所使用的数据。
79.第四方面，基于同一发明构思，如图4所示，本发明通过本发明的一实施例，提供了一种动力电机总成，包括第一方面的动力电机控制设备1000，以及与动力电机控制设备1000电性连接的三相逆变器2000；三相逆变器2000电性连接有动力电机3000，动力电机控制设备1000电性连接有动力电池4000。动力电机控制设备1000控制动力电机3000的具体实施方式可以参见上述第一方面中的实施方式，为了说明书的简洁，在此不再赘述。
80.上述本发明实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
81.本发明实施例可以避免环境温度、标定精度、耦合减速箱等因素对动力电机的零扭矩控制造成影响，使得电机零扭矩控制过程更准确。另外，也无需切断动力电机的高压回路，也无需关断igbt模块，可以实现动力电机扭矩的在线调节，使得动力电机的零扭矩控制过程安全可靠，整车稳定性也更高。
82.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机产品的形式。
83.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
84.这些计算机指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
85.这些计算机指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机
或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
86.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
87.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。