[发明专利]一种电动助力车的弱磁控制方法

说明书

本发明公开一种电动助力车的新型弱磁控制方法，包括如下步骤：（1）死区标定补偿；（2）dq轴电流矢量闭环控制；（3）通过自动扫描抓取数据，标定全速度范围内的电流‑扭矩曲线，建立二维表格；（4）对可能出现的深度弱磁饱和进行控制，设计双向电流矢量收敛算法抑制饱和出现。（5）设计一种新型的转把‑扭矩对应线性关系，实现电动自行车传统控制电压增益调节扭矩的实现效果。

技术领域

本发明涉及一种电动助力车的弱磁控制方法，具体是一种电动助力车的电机弱磁控制方法，属于电机控制技术领域。

背景技术

随着经济的不断发展，人民群众对于出行的要求越来越高；电动助力车由于其小巧轻便、环保、经济等特点受到了越来越普遍的欢迎。

作为电动助力车的核心部件之一，驱动电机性能的好坏决定了整车的动力、驾驶舒适性、续航等等方面是否满足使用需求；目前市场上应用的驱动电机大多为SPMSM(表贴式永磁同步电机)或BLDC(直流无刷电机)；(IPMSM)内嵌式永磁同步电机由于其功率密度和效率均优于SPMSM，未来有望在电动助力车领域逐步得到推广。作为IPMSM的核心技术之一，弱磁控制可以有效拓展电机的转速区间，使其在更高的转速下仍可以输出一定的力矩，但弱磁控制对于控制器的控制方法的要求较高，且由于电动助力车的驱动电机来源更加广泛，因此对于弱磁控制算法的通用性要求甚至超过了电动汽车(电动汽车仅匹配一款电机即可)；因此，如何设计一种通用的弱磁控制算法来匹配电动助力车成为了当前亟待解决的问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种电动助力车的弱磁控制方法，通过控制IPMSM的三相电压，进而实现对电机的三相电流进行控制；在低速时，通过控制dq轴(人为构建的虚拟坐标轴，其中：d轴方向和电机转子的N极方向一致，q轴方向超前于d轴90度)上的矢量电流使电机始终运行在MTPA区(单位电流最大输出扭矩区)；高速时，控制电流矢量点始终运行在饱和电压圆内(即控制器的输出电压范围)；重要的是，考虑到转把和输出力矩之间的调节关系，采用一种转把-输出扭矩根据转速线性化的方法来控制输出力矩，最大程度上提高驾驶人的驾驶舒适性。

技术方案：一种电动助力车的弱磁控制方法，包括如下步骤：

(1)死区补偿；(2)建立峰值转矩和转速的一维表；(3)建立输出转矩、电机转速和电流矢量之间的二维表，为了有效拓展弱磁区的运行范围，将电流矢量点标定范围扩大至线性区的终点，实际运行中若超出，则执行过调制运行；(4)设计相应的深度弱磁防饱和机制，确保负载突加突减或内部参数变化导致饱和电压圆内缩时，仍能够不触发电流饱和点；(5)构建转把幅度和扭矩输出之间的线性关系，保证在转把幅度一定时候，随着转速的升高，输出扭矩逐渐降低。

具体地，步骤(1)所述的死区补偿包括如下步骤：

计算三相占空比补偿值，T_com_temp＝(T_dead/T_s)*2，T_com_temp代表的是三相占空比补偿量，T_s代表的是逆变器开关管的开关周期，T_dead代表的是逆变器设置的死区时间(为了防止开关管上下直通，设定的开通延迟时间)；此处计算的T_com_temp仅对死区造成的电压损失进行补偿；

接着，计算T_com＝T_com_temp+T_com_offse；T_com_offset代表管压降的补偿值，主要补偿由于管压降带来的电压损失这一部分，通过离线试验，比较相电压基波幅值和软件闭环控制当中的Us(软件计算出需要控制的电压矢量幅值，Us＝sqrt(Ud^2+Uq^2)，Ud表示d轴电压，Uq表示q轴电压，通过调节T_com_offset使Us与真实电机矢量电压大小一致；由于T_com_offset和管压降有关，所以，T_com_offset＝gain*Is，Is为电流矢量的幅值，因此需要根据不同电流幅值下对应的T_com_offset计算gain，gain为管压降补偿系数，由选用功率管的参数决定。

所述步骤(2)建立峰值转矩和转速的一维表，建立不同速度与电机的峰值转矩之间的对应关系。