用于新能源汽车的永磁同步电机控制方法与流程

本发明涉及新能源汽车领域，具体涉及一种用于新能源汽车的永磁同步电机控制方法。

背景技术：

1、在新能源汽车行业，控制永磁同步电机的核心是在直流电压和电压利用率的约束内，尽量输出更大的转矩以达到更高的转速。因此，需要找到合理的id/iq指令组合用于控制，实现预期的性能目标。

2、目前，通常是利用标定实验中得到的各个转速下不同转矩对应的id/iq指令，来控制永磁同步电机。但是，通常在实验室内做标定试验的时候，永磁同步电机的母线电压相对稳定，而将永磁同步电机安装在新能源汽车上运行时，其母线电压的波动程度远大于实验室内的波动程度。若按照目前实验室内得到的数据来对新能源汽车上的永磁同步电机进行控制，不但前期工作量巨大，而且控制误差大，容易造成电能浪费，减少新能源汽车的电池续航能力，甚至还会降低驾驶体验感，使汽车的乘坐舒适度变差，不适合永磁同步电机在新能源汽车上的实际应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种用于新能源汽车的永磁同步电机控制方法，利用永磁同步电机的基准标定转速对应的标定数据，直接依靠id-iq指令组合数据与永磁同步电机输出转矩的数学关系计算得出最大转速范围内所有的电机转速、最大转矩范围内所有的电机输出转矩对应的id-iq指令组合数据建立转速-扭矩-电流关系表，在对永磁同步电机的实际控制当中考虑到母线电压对其实际转速的影响，利用转速-扭矩-电流关系表与实际转速的关系对新能源汽车上的永磁同步电机进行控制，大大降低了电能的无端损耗，提高了驾驶体验感，能够适用于各类新能源汽车永磁同步电机的实际控制。

2、本发明的目的是采用下述方案实现的：一种用于新能源汽车的永磁同步电机控制方法，包括以下步骤：

3、1)在标定台架上确定永磁同步电机基准标定转速、基准工作电压的取值；

4、2)使永磁同步电机在基准工作电压下按基准标定转速运行，并获取最大输入电流范围内所有id-iq指令组合数据对应的永磁同步电机输出转矩、电压励磁分量、电压转矩分量，以及电机角速度，作为基准标定转速对应的标定数据；

5、3)根据基准标定转速对应的标定数据，得到id-iq指令组合数据与永磁同步电机输出转矩的数学关系；

6、4)根据id-iq指令组合数据与永磁同步电机输出转矩的数学关系计算永磁同步电机在最大转速范围内其余转速下不同的电机输出转矩对应的id-iq指令组合数据；

7、5)根据最大转速范围内所有的电机转速、最大转矩范围内所有的电机输出转矩对应的id-iq指令组合数据建立转速-扭矩-电流关系表；

8、6)根据转速-扭矩-电流关系表，按照下列公式控制永磁同步电机在新能源汽车上的实际转速：

9、spd＝(udc-基准/udc-实时)×spdfbk

10、式中，spd为转速-扭矩-电流关系表中当前id-iq指令组合对应的理论标定转速，udc-实时为永磁同步电机的实时母线电压，udc-基准为永磁同步电机的基准工作电压，spdfbk为永磁同步电机在新能源汽车上的实际转速。

11、优选地，步骤4)中，根据id-iq指令组合数据与永磁同步电机输出转矩的数学关系计算永磁同步电机在最大转速范围内其余转速下不同的电机输出转矩对应的id-iq指令组合数据的具体方式如下：

12、4-1)在最大转速范围内选择未确定对应标定数据的电机转速，作为标定电机转速；

13、4-2)在最大转矩范围内选择标定电机转速下未确定对应标定数据的电机输出转矩，作为标定电机输出转矩；

14、4-3)利用id-iq指令组合数据与永磁同步电机输出转矩的数学关系计算在标定电机转速下标定电机输出转矩对应的id-iq指令组合数据；

15、4-4)当计算出该标定电机转速下所有标定电机输出转矩对应的id-iq指令组合后，重复步骤4-1)至4-3)，直到得到永磁同步电机在最大转速范围内其余转速下的所有id-iq指令组合数据。

16、优选地，所述id-iq指令组合数据包括电流励磁分量，以及该电流励磁分量对应的电流转矩分量，所述id-iq指令组合数据与永磁同步电机输出转矩的数学关系按照下列方式确定：

17、3-1)根据基准标定转速对应的标定数据按照下列公式得到不同的电机角速度下各id-iq指令组合数据对应的d轴磁链数据、q轴磁链数据：

18、

19、式中，为d轴磁链数据，为q轴磁链数据，ud为电压励磁分量，uq为电压转矩分量，we为电机角速度，iq为电流转矩分量，id为电流励磁分量，rs为永磁同步电机的定子电阻,umax为永磁同步电机输入电压的最大值，imax为永磁同步电机输入电流的最大值；

20、3-2)根据不同的电机角速度下各id-iq指令组合数据对应的d轴磁链数据、q轴磁链数据，利用二次多项式曲面拟合公式，通过线性插值分别得到d轴磁链数据、q轴磁链数据与电流转矩分量、电流励磁分量的数学关系式如下：

21、

22、

23、式中，为d轴磁链数据，为q轴磁链数据，iq为电流转矩分量，id为电流励磁分量，b20、b02、b11、b10、b01、b00、c20、c02、c11、c10、c01、c00均为常量系数；

24、3-3)根据基准标定转速对应的标定数据，以及d轴磁链数据、q轴磁链数据分别与电流转矩分量、电流励磁分量的数学关系式，通过线性插值得到id-iq指令组合数据与永磁同步电机输出转矩的数学关系式如下：

25、

26、式中，iq为同一id-iq指令组合数据中的电流转矩分量，id为同一id-iq指令组合数据中的电流励磁分量，te为永磁同步电机的输出转矩，a20、a02、a11、a10、a01、a00均为常量系数。

27、优选地，所述基准标定转速需要同时满足以下条件：

28、1-1)永磁同步电机的电压利用率处于最大取值范围内；

29、1-2)id-iq目标指令与id-iq反馈指令的误差处于允许范围内。

30、优选地，所述基准标定转速对应的标定数据还包括永磁同步电机的实时温度，用于筛除不符合要求的标定数据。

31、本发明的优点在于以下两点：

32、①本发明只需要在标定台架上确定永磁同步电机在一个基准标定转速下的标定数据，就可以通过数学关系计算出永磁同步电机其他转速下的标定数据，大大减少了标定试验的工作量，提高了标定数据的准确性；

33、②本发明考虑了母线电压(即永磁同步电机的电机控制器输入电压)对永磁同步电机实际控制的影响，减小了控制误差，大大降低了电能的无端损耗，提高了驾驶体验感，能够适用于各类新能源汽车永磁同步电机的实际控制。

技术特征：

1.一种用于新能源汽车的永磁同步电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，步骤4)中，根据id-iq指令组合数据与永磁同步电机输出转矩的数学关系计算永磁同步电机在最大转速范围内其余转速下不同的电机输出转矩对应的id-iq指令组合数据的具体方式如下：

3.根据权利要求1或2所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述id-iq指令组合数据包括电流励磁分量，以及该电流励磁分量对应的电流转矩分量，所述id-iq指令组合数据与永磁同步电机输出转矩的数学关系按照下列方式确定：

4.根据权利要求1所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述基准标定转速需要同时满足以下条件：

5.根据权利要求1所述的永磁同步电机控制方法，其特征在于，所述基准标定转速对应的标定数据还包括永磁同步电机的实时温度，用于筛除不符合要求的标定数据。

技术总结
一种用于新能源汽车的永磁同步电机控制方法，包括以下步骤：1)在标定台架上确定永磁同步电机基准标定转速、基准工作电压的取值；2)使永磁同步电机在基准工作电压下按基准标定转速运行，并获取最大输入电流范围内所有Id‑Iq指令组合数据对应的永磁同步电机的输出转矩、电压励磁分量、电压转矩分量，以及电机角速度，作为基准标定转速对应的标定数据；3)根据基准标定转速对应的标定数据，得到Id‑Iq指令组合数据与永磁同步电机输出转矩的数学关系；4)计算永磁同步电机在最大转速范围内其余转速下不同的电机输出转矩对应的Id‑Iq指令组合数据；5)建立转速‑扭矩‑电流关系表；6)由转速‑扭矩‑电流关系表控制永磁同步电机在新能源汽车上的实际转速。

技术研发人员：高林杰,王双全,苏岭,陈安辉,陈双
受保护的技术使用者：中国长安汽车集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11