专利名称：一种交通工具的马达控制方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及马达控制领域，尤其涉及一种交通工具的马达控制方法及系统。
背景技术：
由于地球石油资源危机及环境污染问题越来越严重，发展新能源交通工具已经成为全球共同关注的焦点问题，燃油助力车在一定程度上减少了石油的消耗，降低了废弃的排放，但是燃油助力车终究还是要消耗石油资源，而且其工作效率低下，运行噪音大，同样也给环境带来了很多问题，在人口密度较高的地方的影响尤为严重。为了解决燃油助力车存在的一系列问题，发展电动的交通工具取代燃油助力车是市场所需，例如电动摩托车，但是电动摩托车要达到燃油助力车的行驶效果，就必须要求电动摩托车具有快速启动、高行驶速度和一定的续航能力的特性，具备这些性能的电动摩托车至少要满足以下三点要求 第一、要有运行高效、出力大的马达；第二、要有工作稳定、效率高及不同工作模式的马达控制系统；第三、要有高比能量、高比功率及轻型大容量的电能储存装置电池。目前，马达控制系统最通用的马达控制方法有两种，一种是采用120度控制技术的方波控制方法，另一种是采用180度控制技术的正弦波控制方法；方波控制方法的特点是启动力矩大，但运行噪音也大，尤其是在大负载情况下噪音问题更严重；正弦波控制方法的特点是运行效率高，行驶噪音很小，但启动力矩小，整车启动速度慢。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种交通工具的马达控制方法及系统，其根据交通工具工作状况的不同，控制电机自动调整输出等效方波的相电流波或正弦波的相电流，完成交通工具大启动力矩和低运行噪音的要求。为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的一种交通工具的马达控制方法，所述方法包括如下步骤A、判断交通工具处于启动状态，低速大负载运行状态，还是正常行驶状态；B、根据步骤A的判断结果，若交通工具处于启动状态或低速大负载运行状态，则电机输出等效方波的相电流；若交通工具处于正常行驶状态，则电机输出正弦波的相电流。特别的，所述步骤B具体包括在交通工具处于启动状态或低速大负载运行状态时，电机转子位置的电角度以固定步长增加，使电机输出等效方波的相电流。特别的，所述步骤B进一步包括若交通工具处于启动状态或低速大负载运行状态，则由公式(1)计算电机转子位置的电角度，电机根据计算出的电机转子位置的电角度， 输出等效方波的相电流；Wt = 2pi*n/6+k*wt_add+wt_offset (1)其中，pi为常数3. 14，η为霍尔状态的变化次数，k为电机转子位置的计算次数， wt_add为电机转子位置的电角度增加的固定步长值，wt_0ffSet为电机转子位置的电角度补偿量。
特别的，所述步骤B进一步包括若交通工具处于正常行驶状态，则由公式(2)计算电机转子位置的电角度，电机根据计算出的电机转子位置的电角度，输出正弦波的相电流；wt = 2*pi*n/6+t*times*wt_speed+wt_offset (2)其中，pi为常数3. 14，η为霍尔状态的变化次数，t为定时器计数一次的时间； times为同一霍尔状态内定时器计数次数；wt_speed为电机转子旋转的电角速度；wt_ offset为电机转子位置的电角度补偿量。本发明还公开了一种交通工具的马达控制系统，所述系统包括行驶状态判断单元和空间矢量控制单元，所述行驶状态判断单元用于判断交通工具处于启动状态，低速大负载运行状态，还是正常行驶状态；所述空间矢量控制单元在交通工具处于启动状态或低速大负载运行状态时，控制电机输出等效方波的相电流；所述空间矢量控制单元在交通工具处于正常行驶状态时，控制电机输出正弦波的相电流。特别的，所述空间矢量控制单元包括电角度计算单元和空间矢量算法控制单元， 所述电角度计算单元用于根据行驶状态判断单元的判断结果，计算电机转子位置的电角度；所述空间矢量算法控制单元根据电角度计算单元计算出的电机转子位置的电角度，控制电机输出正弦波的相电流或等效方波的相电流。特别的，在交通工具处于启动状态或低速大负载运行状态时，所述电角度计算单元由公式(1)计算电机转子位置的电角度；所述空间矢量算法控制单元根据电角度计算单元计算出的电机转子位置的电角度，控制电机输出等效方波的相电流；wt = 2pi*n/6+k*wt_add+wt_offset (1)其中，pi为常数3. 14，η为霍尔状态的变化次数，k为电机转子位置的计算次数， wt_add为电机转子位置的电角度增加的固定步长值，wt_0ffSet为电机转子位置的电角度补偿量。特别的，在交通工具处于正常行驶状态时，所述电角度计算单元由公式(2)计算电机转子位置的电角度；所述空间矢量算法控制单元根据电角度计算单元计算出的电机转子位置的电角度，控制电机输出正弦波的相电流；wt = 2*pi*n/6+t*times*wt_speed+wt_offset (2)其中，pi为常数3. 14，η为霍尔状态的变化次数，t为定时器计数一次的时间； times为同一霍尔状态内定时器计数次数；wt_speed为电机转子旋转的电角速度；wt_ offset为电机转子位置的电角度补偿量。本发明的有益效果为，所述一种交通工具的马达控制方法及系统通过行驶状态判断单元实时判断交通工具处于启动状态，低速大负载运行状态，还是正常行驶状态，空间矢量控制单元根据行驶状态判断单元的判断结果，输出等效方波或正弦波的相电流，达到大启动力矩和低运行噪音的目的，避免了马达长时间被方波驱动而引起的机械振动，延长马达使用寿命。
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。图1为本发明应用于电动摩托车上的马达控制方法的流程图2为本发明应用于电动摩托车上的的马达控制系统的框图；图3为霍尔状态关系示意图；图4为等效方波的相电流示意图；图5为正弦波的相电流示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。请参照图1、图3、图4及图5所示。图3为霍尔状态关系示意图，图中U、V、W分别表示三个相位，其中0、1、2、3、4、5为六个不同的霍尔状态，电机转子一个旋转周期内的霍尔状态依此从0变化到5，经历六个霍尔状态。规定P为电机极对数，电机转子机械旋转一周有P个旋转周；η为霍尔状态，其有六个状态，分别命名为0、1、2、3、4、5，同时η还表示霍尔状态变化的次数。本实施例中，一种电动摩托车的马达控制方法，其包括如下步骤步骤101、判断电动摩托车是否处于启动状态。步骤102、若步骤101的判断结果为否，则判断电动摩托车是否处于低速大负载运行状态，所述低速大负载运行状态为电动摩托车行驶速度低于每小时10公里的行驶状态。步骤103、若步骤102的判断结果也为否，那么表明电动摩托车处于正常行驶状态，则根据电机转子的位置检测电机输出的霍尔状态变化。步骤104、根据步骤103检测出的霍尔状态变化，由公式( 计算电机转子位置的电角度，并把计算得到的电机转子位置的电角度用于空间矢量算法的clark变换、park变换、clark逆变换和park逆变换，控制输出正弦波的相电流，电动摩托车以一定速度低噪音行驶；wt = 2*pi*n/6+t*times*wt_speed+wt_offset (2)其中，pi为常数3. 14，η为霍尔状态的变化次数，t为定时器计数一次的时间； times为同一霍尔状态内定时器计数次数；wt_speed为电机转子旋转的电角速度；wt_ offset为电机转子位置的电角度补偿量。步骤105、若步骤101判断电动摩托车处于启动状态，或步骤102判断电动摩托车处于低速大负载运行状态，则根据电机转子的位置，检测电机输出的霍尔状态变化。步骤106、根据步骤105检测出的霍尔状态变化，由公式(1)计算电机转子位置的电角度，并把计算得到的电机转子位置的电角度用于空间矢量算法的clark变换、park变换、clark逆变换和park逆变换，电机转子位置的电角度以固定步长增加，输出等效方波的相电流，电机提供大的启动力矩，电动摩托车以大的启动力矩快速启动，满足电动摩托车行驶的需要；wt = 2pi*n/6+k*wt_add+wt_offset (1)其中，pi为常数3. 14，η为霍尔状态的变化次数，k为电机转子位置的计算次数， wt_add为电机转子位置的电角度增加的固定步长值，wt_0ffSet为电机转子位置的电角度补偿量。请参照图2所示，图2为本发明应用于电动摩托车时的的马达控制系统的框图。本实施例中，一种电动摩托车的马达控制系统，所述系统包括行驶状态判断单元及空间矢量控制单元，所述空间矢量控制单元包括电角度计算单元和空间矢量算法控制单兀。所述行驶状态判断单元为马达控制软件，所述马达控制软件用于判断电动摩托车处于启动状态、低速大负载运行状态或是正常行驶状态；所述低速大负载运行状态为电动摩托车行驶速度低于每小时10公里的行驶状态；若电动摩托车既不处于启动状态，又不处于低速大负载运行状态，则电动摩托车处于正常行驶状态。在马达控制软件判断出电动摩托车处于启动状态或低速大负载运行状态时，实时计算电机转子的位置，并根据电机转子的当前位置检测电机输出的霍尔状态变化，所述电角度计算单元由公式(1)计算电机转子位置的电角度；所述空间矢量算法控制单元把计算得到的电机转子位置的电角度用于空间矢量算法的clark变换、park变换、dark逆变换和park逆变换，电机转子位置的电角度以步长值设定单元设定的固定步长增加，输出等效方波的相电流，电机提供大的启动力矩，减少电动摩托车启动的时间；wt = 2pi*n/6+k*wt_add+wt_offset (1)其中，pi为常数3. 14，η为霍尔状态的变化次数，k为电机转子位置的计算次数， wt_add为电机转子位置的电角度增加的固定步长值，wt_0ffSet为电机转子位置的电角度补偿量。在马达控制软件判断出电动摩托车处于正常行驶状态时，所述电角度计算单元由公式( 计算电机转子位置的电角度；所述空间矢量算法控制单元把计算得到的电机转子位置的电角度用于空间矢量算法的clark变换、park变换、clark逆变换及park逆变换，输出等效方波的相电流，电动摩托车以低噪音行驶；wt = 2*pi*n/6+t*times*wt_speed+wt_offset (2)其中，pi为常数3. 14，η为霍尔状态的变化次数，t为定时器计数一次的时间； times为同一霍尔状态内定时器计数次数；wt_speed为电机转子旋转的电角速度；wt_ offset为电机转子位置的电角度补偿量。所述电动摩托车的马达控制系统，其根据电动摩托车的的不同行驶状态使用不同的电角度计算方法，在电动摩托车处于启动状态或低速大负载运行状态时，电角度增加使用固定步长，空间矢量算法控制单元控制电机输出等效方波的相电流，电机提供大的启动力矩，使电动摩托车的启动时间缩短；当电动摩托车顺利启动，行驶速度达到一定值，处于正常行驶状态时，电角度计算单元自动更正为另一电角度计算方法，空间矢量算法控制单元控制电机输出正弦波的相电流，使电动摩托车以低噪音行驶；避免了马达长时间被方波驱动而引起的机械振动，延长了马达的使用寿命。上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种交通工具的马达控制方法，其特征在于，包括如下步骤A、判断交通工具处于启动状态，低速大负载运行状态，还是正常行驶状态；B、根据步骤A的判断结果，若交通工具处于启动状态或低速大负载运行状态，则电机输出等效方波的相电流；若交通工具处于正常行驶状态，则电机输出正弦波的相电流。
2.根据权利要求1所述的交通工具的马达控制方法，其特征在于，所述步骤B具体包括在交通工具处于启动状态或低速大负载运行状态时，电机转子位置的电角度以固定步长增加，使电机输出等效方波的相电流。
3.根据权利要求2所述的交通工具的马达控制方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括若交通工具处于启动状态或低速大负载运行状态，则由公式(1)计算电机转子位置的电角度，电机根据计算出的电机转子位置的电角度，输出等效方波的相电流；wt = 2pi*n/6+k*wt_add+wt_offset (1)其中，Pi为常数3. 14，n为霍尔状态的变化次数，k为电机转子位置的计算次数，wt_add 为电机转子位置的电角度增加的固定步长值，wt_0ffSet为电机转子位置的电角度补偿量。
4.根据权利要求1或2所述的交通工具的马达控制方法，其特征在于，所述步骤B进一步包括若交通工具处于正常行驶状态，则由公式(2)计算电机转子位置的电角度，电机根据计算出的电机转子位置的电角度，输出正弦波的相电流；wt = 2*pi*n/6+t*times*wt_speed+wt_offset (2)其中，Pi为常数3. 14，η为霍尔状态的变化次数，t为定时器计数一次的时间；times为同一霍尔状态内定时器计数次数；wt_speed为电机转子旋转的电角速度；wt_0ffSet为电机转子位置的电角度补偿量。
5.一种交通工具的马达控制系统，其特征在于，包括行驶状态判断单元和空间矢量控制单元，所述行驶状态判断单元用于判断交通工具处于启动状态，低速大负载运行状态，还是正常行驶状态；所述空间矢量控制单元在交通工具处于启动状态或低速大负载运行状态时，控制电机输出等效方波的相电流；所述空间矢量控制单元在交通工具处于正常行驶状态时，控制电机输出正弦波的相电流。
6.根据权利要求5所述的交通工具的马达控制系统，其特征在于，所述空间矢量控制单元包括电角度计算单元和空间矢量算法控制单元，所述电角度计算单元用于根据行驶状态判断单元的判断结果，计算电机转子位置的电角度；所述空间矢量算法控制单元根据电角度计算单元计算出的电机转子位置的电角度，控制电机输出正弦波的相电流或等效方波的相电流。
7.根据权利要求6所述的交通工具的马达控制系统，其特征在于，在交通工具处于启动状态或低速大负载运行状态时，所述电角度计算单元由公式(1)计算电机转子位置的电角度；所述空间矢量算法控制单元根据电角度计算单元计算出的电机转子位置的电角度， 控制电机输出等效方波的相电流；wt = 2pi*n/6+k*wt_add+wt_offset (1)其中，Pi为常数3. 14，n为霍尔状态的变化次数，k为电机转子位置的计算次数，wt_add 为电机转子位置的电角度增加的固定步长值，wt_0ffSet为电机转子位置的电角度补偿量。
8.根据权利要求6所述的交通工具的马达控制系统，其特征在于，在交通工具处于正常行驶状态时，所述电角度计算单元由公式( 计算电机转子位置的电角度；所述空间矢量算法控制单元根据电角度计算单元计算出的电机转子位置的电角度，控制电机输出正弦波的相电流；wt = 2*pi*n/6+t*times*wt_speed+wt_offset (2)其中，Pi为常数3. 14，η为霍尔状态的变化次数，t为定时器计数一次的时间；times为同一霍尔状态内定时器计数次数；wt_speed为电机转子旋转的电角速度；wt_0ffSet为电机转子位置的电角度补偿量。
全文摘要
本发明公开一种交通工具的马达控制方法及系统，应用于马达控制领域，包括行驶状态判断单元和空间矢量控制单元，所述行驶状态判断单元用于实时判断交通工具处于启动状态，低速大负载运行状态，还是正常行驶状态；根据行驶状态判断单元的判断结果，在交通工具处于启动状态或低速大负载运行状态时，所述空间矢量控制单元控制电机输出等效方波的相电流；在交通工具处于正常行驶状态时，所述空间矢量控制单元控制电机输出正弦波的相电流，达到交通工具大启动力矩和低运行噪音的目的，避免了马达长时间被方波驱动而引起的机械振动，延长马达使用寿命。
文档编号H02P6/10GK102386840SQ20111034840
公开日2012年3月21日 申请日期2011年11月7日 优先权日2011年11月7日
发明者凌刚, 岳强, 张海清, 杨仲庆 申请人:无锡迈为电子技术有限公司