脉宽调制扭矩控制方法和车辆与流程

    技术2024-11-29  15


    本发明涉及车辆,特别涉及一种脉宽调制扭矩控制方法和车辆。


    背景技术:

    1、电机在不同电压、不同转速下存在最优效率扭矩点,当电机的指令扭矩小于最优效率扭矩时,将一定周期的脉宽调制扭矩等效代替指令扭矩输出,可以实现提高电机的效率,从而降低电耗的目的。

    2、然而现有的脉宽调制扭矩控制策略一般采用1阶或3阶以上的∑-△调制器作为脉宽调制扭矩的生成方式,使得生成和运算复杂,不利于控制代码的生成。此外现有的脉宽调制扭矩控制策略没有考虑实际的阶跃扭矩工况,存在一定的缺陷。另外现有的脉宽调制扭矩控制策略只支持基速区,在弱磁区以上的高转速区域无法应用。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种脉宽调制扭矩控制方法和车辆,以解决现有的脉宽调制扭矩控制策略存在缺陷的问题。

    2、为解决上述技术问题,本发明提供一种脉宽调制扭矩控制方法,其包括:

    3、获取电驱系统基于电压和转速的最优效率扭矩;

    4、若指令扭矩的绝对值小于所述最优效率扭矩的绝对值,则基于电机所处的工作区,根据所述最优效率扭矩设定阶跃扭矩的初始值和阶跃值,并根据扭矩等效原则计算得到驱动周期内对应的预期电平时长;

    5、基于所述初始值和所述阶跃值,获取所述阶跃扭矩的跳变时长和恢复时长;

    6、根据所述预期电平时长与所述跳变时长的比较结果,以及所述预期电平时长与所述驱动周期和所述恢复时长之差的比较结果,确定实际输出的扭矩波形。

    7、可选的,所述电机的工作区包括基速区和弱磁区;

    8、当所述电机处于所述基速区时,所述初始值被配置为零,对应的电平表现为零扭矩或控制器的开关管的关管开路状态;

    9、当所述电机处于所述弱磁区时,所述初始值根据所述电机所处的模式,被配置为负值或正值,对应的电平表现为负扭矩或正扭矩。

    10、可选的,若所述预期电平时长小于所述跳变时长,则实际输出的扭矩波形为幅值为零的恒定扭矩波形;若所述预期电平时长大于所述驱动周期和所述恢复时长之差,则实际输出的扭矩波形为以所述最优效率扭矩为幅值的恒定扭矩波形。

    11、可选的,若所述预期电平时长不小于所述跳变时长,且所述预期电平时长不大于所述驱动周期和所述恢复时长之差,则实际输出的扭矩波形为等效于所述指令扭矩与所述驱动周期的乘积的脉宽调制波形。

    12、可选的,所述脉宽调制波形以所述最优效率扭矩为幅值,以所述预期电平时长为指令电平的持续时长。

    13、可选的,在所述电机处于基速区时,所述指令电平高电平或负电平,所述脉宽调制波形的每个所述驱动周期仅包含对应于所述电平的半周波;所述半周波的幅值为所述最优效率扭矩。

    14、可选的,在所述电机处于弱磁区时,所述指令电平包含高电平和负电平,所述预期电平时长对应地包含高电平时长和负电平时长,所述脉宽调制波形的每个所述驱动周期包含对应于高电平的正半周波和对应于负电平的负半周波,所述正半周波和所述负半周波相邻接;所述正半周波的幅值和所述负半周波的幅值均为所述最优效率扭矩。

    15、可选的,若所述指令扭矩的绝对值不小于所述最优效率扭矩的绝对值,则实际输出的扭矩波形为以所述指令扭矩为幅值的恒定扭矩波形。

    16、可选的,所述跳变时长为扭矩由所述初始值变化至所述阶跃值的响应时长的i%;所述恢复时长为扭矩由所述阶跃值变化至所述初始值的响应时长的i%;其中i为70~100。

    17、为解决上述技术问题,本发明还提供一种车辆,其包含电驱系统;所述电驱系统至少包括电机和控制器,所述控制器被配置为根据如上所述的脉宽调制扭矩控制方法,控制所述电机的扭矩输出。

    18、综上所述,在本发明提供的脉宽调制扭矩控制方法和车辆中,所述脉宽调制扭矩控制方法包括:获取电驱系统基于电压和转速的最优效率扭矩;若指令扭矩的绝对值小于所述最优效率扭矩的绝对值,则基于电机所处的工作区,根据所述最优效率扭矩设定阶跃扭矩的初始值和阶跃值,并根据扭矩等效原则计算得到驱动周期内对应的预期电平时长;基于所述初始值和所述阶跃值,获取所述阶跃扭矩的跳变时长和恢复时长;根据所述预期电平时长与所述跳变时长的比较结果,以及所述预期电平时长与所述驱动周期和所述恢复时长之差的比较结果,确定实际输出的扭矩波形。

    19、如此配置,基于电机所处的工作区,根据最优效率扭矩设定阶跃扭矩的初始值和阶跃值,进而根据扭矩等效原则,结合脉宽调制的跳变时长、恢复时长、预期电平时长以及驱动周期的比较,通过采用脉宽调制的方式,来确定实际输出的扭矩波形,在保证效率的前提下,一方面可简化扭矩控制的运算,便于控制代码的生成。另一方面考虑到了跳变时长和恢复时长等阶跃扭矩的变化因素,有效提高对实际的阶跃扭矩工况的适配性。再一方面不仅可应用于基速区,还可拓展应用在弱磁区,有效提高了脉宽调制扭矩控制方法的适应性。



    技术特征:

    1.一种脉宽调制扭矩控制方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的脉宽调制扭矩控制方法,其特征在于,所述电机的工作区包括基速区和弱磁区;

    3.根据权利要求1所述的脉宽调制扭矩控制方法,其特征在于,若所述预期电平时长小于所述跳变时长,则实际输出的扭矩波形为幅值为零的恒定扭矩波形;若所述预期电平时长大于所述驱动周期和所述恢复时长之差,则实际输出的扭矩波形为以所述最优效率扭矩为幅值的恒定扭矩波形。

    4.根据权利要求1所述的脉宽调制扭矩控制方法,其特征在于,若所述预期电平时长不小于所述跳变时长,且所述预期电平时长不大于所述驱动周期和所述恢复时长之差,则实际输出的扭矩波形为等效于所述指令扭矩与所述驱动周期的乘积的脉宽调制波形。

    5.根据权利要求4所述的脉宽调制扭矩控制方法,其特征在于,所述脉宽调制波形以所述最优效率扭矩为幅值,以所述预期电平时长为指令电平的持续时长。

    6.根据权利要求5所述的脉宽调制扭矩控制方法,其特征在于,在所述电机处于基速区时,所述指令电平包含高电平或负电平,所述脉宽调制波形的每个所述驱动周期仅包含对应于所述电平的半周波;所述半周波的幅值为所述最优效率扭矩。

    7.根据权利要求5所述的脉宽调制扭矩控制方法,其特征在于,在所述电机处于弱磁区时,所述指令电平包含高电平和负电平,所述预期电平时长对应地包含高电平时长和负电平时长,所述脉宽调制波形的每个所述驱动周期包含对应于高电平的正半周波和对应于负电平的负半周波,所述正半周波和所述负半周波相邻接;所述正半周波的幅值和所述负半周波的幅值均为所述最优效率扭矩。

    8.根据权利要求1所述的脉宽调制扭矩控制方法,其特征在于,若所述指令扭矩的绝对值不小于所述最优效率扭矩的绝对值,则实际输出的扭矩波形为以所述指令扭矩为幅值的恒定扭矩波形。

    9.根据权利要求1所述的脉宽调制扭矩控制方法,其特征在于,所述跳变时长为扭矩由所述初始值变化至所述阶跃值的响应时长的i%;所述恢复时长为扭矩由所述阶跃值变化至所述初始值的响应时长的i%;其中i为70~100。

    10.一种车辆,其特征在于,包含电驱系统;所述电驱系统至少包括电机和控制器,所述控制器被配置为根据权利要求1~9中任一项所述的脉宽调制扭矩控制方法,控制所述电机的扭矩输出。


    技术总结
    本发明提供一种脉宽调制扭矩控制方法和车辆,所述脉宽调制扭矩控制方法包括:获取电驱系统基于电压和转速的最优效率扭矩;若指令扭矩的绝对值小于所述最优效率扭矩的绝对值,则基于电机所处的工作区,根据所述最优效率扭矩设定阶跃扭矩的初始值和阶跃值,并根据扭矩等效原则计算得到驱动周期内对应的预期电平时长;基于所述初始值和所述阶跃值,获取所述阶跃扭矩的跳变时长和恢复时长;根据所述预期电平时长与所述跳变时长的比较结果,以及所述预期电平时长与所述驱动周期和所述恢复时长之差的比较结果,确定实际输出的扭矩波形。如此配置,可简化扭矩控制的运算,考虑到了跳变时长和恢复时长等阶跃扭矩的变化因素,还可拓展应用在弱磁区。

    技术研发人员:董光林,董守全,苏越,曾庆坦,顾一奇
    受保护的技术使用者:联合汽车电子有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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