[发明专利]一种电动汽车用驱动电机转矩闭环控制方法

说明书

本发明涉及一种电动汽车用驱动电机转矩闭环控制方法，由整车控制单元、电机控制器、逆变开关电路、永磁同步电机、位置传感器和三相电流传感器组成，其特征在于根据主动短路控制指令（ASC_Enable）和电机机械转速判断是否进行主动短路控制，通过主动短路法计算永磁同步电机输出转矩，其不依赖如定子电阻和直交轴电压等电机参数，计算值更加准确；电机控制器再根据整车控制单元发出的转矩命令和转矩在线计算值进行PI调节控制，可提高转矩输出绝对值的准确性，加快了转矩闭环响应时间。

技术领域

本发明属于电机驱动控制技术领域，具体涉及一种电动汽车用驱动电机转矩闭环控制方法。

背景技术

驱动电机是电动汽车的主要驱动源，对于混合动力车插电式混合动力，电机和发动机共同驱动整车；对于纯电动汽车，电机则是唯一驱动源。永磁同步电机在电动汽车中得到广泛应用，优点是效率高、功率密度和转矩密度大、供应商多、我国稀土资源丰富。电机在整车中多采用转矩控制模式，电机控制模式较多，如转速、转矩、电压、功率，但以转矩控制模式为主。转矩控制方法核心是MTPA(最大转矩电流比)和弱磁控制。当前转矩控制方法有一些问题，一是转矩受温度影响较大，转矩由电磁转矩和磁阻转矩两部分组成，电磁转矩与永磁体磁链成y_m大小成正比。高温下电机输出转矩降低，低温下转矩输出增大；二是转子温度测量困难，永磁体磁链和转子温度一一对应，转子温度无法直接测量；内置温度传感器则成本高，布置空间有限；建立温度模型，利用软件估算，该方法依赖于电机本体参数和电机结构，算法复杂，运算量大，一致性不好；三是对整车的影响，主要表现在影响整车转矩分配准确性。高温和低温下起动特性不同。影响制动力分配和制动能量回收效果。因此，永磁同步电机的电磁转矩受温度影响较大，温度越高输出越低，反之越高；永磁体材料对温度的敏感性很大，以钕铁硼材料为例，温升100℃，则电机每极气隙磁通量减少约12.6％，在同样电枢电流情况下，电磁转矩减低12.6％。电磁转矩与转子温度直接相关，但转子温度无法直接测量，转子温度模型算法复杂、一致性不好、精度低。导致电机实际输出转矩受温度影响大。

申请号201611002479.8公开了一种《永磁同步电机转矩控制方法》，提供基于驱动转矩需求估算和预测控制，电机转矩预测控制流程是：先将转矩参考值根据电机方程转化为电机定子矢量电流参考值；建立三相逆变器开关状态和输出的矢量电压之间的关系式；估算下一个时域的电流值；最优的开关组合状态作用逆变器驱动电机；转矩控制方法是采集驾驶员踏板信息和车轮转速信息，根据永磁同步电机的机械外特性曲线计算车辆所需驱动力矩值。该方法使用了d轴电流为零控制，只适用于表贴式永磁同步电机，不适用于内嵌式永磁同步电机；另外，在估算下一时域电流值时未考虑电机交直轴电感参数和定子电阻的变化，因此在温度变化后，转矩需求估算和控制的精度变差。

申请号200810127261.4公开了《混合动力电动车中控制电机转矩的方法》，提供了一种混合动力电动车中的电机转矩的控制方法，其可通过对混合动力电动车电机的温度变化提供转矩控制补偿逻辑，从而减小电流控制图形成时间并简化控制算法。该方法需要以电机温度为输入条件，而电机温度无法直接测量，影响算法的实现和控制效果。

申请号201510404364.0公开了《一种永磁同步电机谐波电流抑制方法及装置》，通过获取待抑制谐波电流的d轴电流偏差和/或q轴电流偏差，采用傅里叶分析方法将待抑制谐波电流信号提取出来，然后进行滤波与叠加，同时，对电机的电角度进行角度补偿，与谐波电流信号一起进行信号重构，得到重复控制器的输出。该方法可以很好地抑制谐波电流的大小，从而达到抑制转矩脉动的目的。