电角度获取装置及方法、车辆电机控制系统及方法与流程

    技术2026-08-27  6


    本发明涉及汽车,尤其涉及一种电角度获取装置及方法、车辆电机控制系统及方法。


    背景技术:

    1、旋转变压器是一种电磁式传感器,又称同步分解器,它是一种测量角度用的小型交流电动机,用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度,由定子和转子组成。旋转变压器用于电机领域时,需要通过旋转解码器进行解码,提取电角度,旋转解码器工作过程如下:当通过激励信号产生磁通u*sin(wt)时,磁通在旋转变压器的“正弦线圈”和“余弦线圈”中产生感应电压信号k1*u*sin(wt);当转子转动时,“正弦线圈”切割磁感线产生电动势k2*sin(θt),“余弦线圈”切割磁感线产生电动势k2*cos(θt);“正弦线圈”与激励信号耦合k1*k2*u*sin(wt)*sin(θt),“余弦线圈”与激励信号耦合k1*k2*u*sin(wt)*cos(θt),旋转解码器通过对正弦感应信号和余弦感应信号进行处理,提取出电角度θ,并发送至电机控制单元(motor control unit,mcu),mcu根据电角度θ控制电机的扭矩。

    2、然而,发明人在实现发明的过程中发现,现有的电机的电角度提取方法需要通过旋转解码器才能提取出电角度,增加硬件成本,并且现有的旋转解码器只有旋转变压器同时输出正弦感应信号和余弦感应信号时才能提取出电角度,即旋转变压器如果有一路信号发生异常,旋转解码器无法提取出电角度,车辆直接报故障,失速,要求车辆快速停下来,直到故障解除,造成用户。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于克服现有技术的旋转变压器需要旋转解码器进行解码提取电角度,增加硬件成本,且旋转解码器无法在旋转变压器只输出正弦感应信号或者余弦感应信号时提取出电角度的不足,提供一种电角度获取装置及方法、车辆电机控制系统及方法。

    2、本发明的技术方案提供一种基于旋转变压器的电角度获取装置,包括与旋转变压器的输出端连接的信号获取单元、信号转换单元、差值计算单元、目标电角度生成单元、第一缓存单元和第二缓存单元,

    3、信号获取单元,用于在所述旋转变压器的其中一路信号异常时,获取另一路包含实时电角度的感应信号,所述感应信号包括正弦感应信号或余弦感应信号;

    4、信号转换单元,用于将所述感应信号和所述第一缓存单元反馈的预估转速转换成正交电角度信号;

    5、差值计算单元,用于计算出所述正交电角度信号与所述第二缓存单元反馈的预估电角度的电角度差值;

    6、目标电角度生成单元,用于在第一预设周期内将所述电角度差值进行积分,生成目标电角度;

    7、第一缓存单元,用于在第二预设周期内缓存所述电角度差值,生成所述预估转速;

    8、第二缓存单元,用于在第三预设周期内缓存所述目标电角度。

    9、在其中一个可选技术方案中,还包括:

    10、角度补偿单元,用于对所述电角度差值进行角度补偿,得到所述预估转速,直至所述预估转速与所述实时电角度相同;

    11、所述目标电角度生成单元,还用于:

    12、在所述第一预设周期内将所述预估转速进行积分,生成所述目标电角度;

    13、所述第一缓存单元,还用于:

    14、在所述第二预设周期内缓存所述预估转速。

    15、在其中一个可选技术方案中,所述角度补偿单元包括:

    16、第一子预估转速生成子单元,用于在所述第一预设周期内将所述电角度差值进行积分,生成第一子预估转速;

    17、第二子预估转速生成子单元,用于将所述电角度差值进行放大,生成第二子预估转速;

    18、加法计算子单元,用于将所述第一子预估转速和所述第二子预估转速进行相加,生成所述预估转速。

    19、在其中一个可选技术方案中,还包括:

    20、取模运算单元,用于在预设角度范围内对所述目标电角度进行取模。

    21、本发明的技术方案还提供一种采用如前所述的基于旋转变压器的电角度获取装置的电角度获取方法,包括:

    22、在旋转变压器的其中一路信号异常时,获取另一路包含实时电角度的感应信号,所述感应信号包括正弦感应信号或余弦感应信号;

    23、将所述感应信号和所述第一缓存单元反馈的预估转速转换成正交电角度信号;

    24、计算出所述正交电角度信号与所述第二缓存单元反馈的预估电角度的电角度差值;

    25、若所述电角度差值为0,将所述实时电角度设为目标电角度;

    26、若所述电角度差值不为0,在第一预设周期内将所述电角度差值进行积分,生成所述目标电角度;在第二预设周期内缓存所述电角度差值,生成所述预估转速;在第三预设周期内缓存所述目标电角度。

    27、在其中一个可选技术方案中,所述计算出所述正交电角度信号与所述第二缓存单元反馈的预估电角度的电角度差值,之后还包括:

    28、对所述电角度差值进行角度补偿,生成所述预估转速,直至所述预估转速与所述实时电角度相同;

    29、在所述第二预设周期内缓存所述预估转速;

    30、所述在第一预设周期内将所述电角度差值进行积分,生成所述目标电角度,包括:

    31、在所述第一预设周期内将所述预估转速进行积分,生成所述目标电角度;

    32、在其中一个可选技术方案中,所述对所述电角度差值进行角度补偿,生成所述预估转速,包括:

    33、在所述第一预设周期内将所述电角度差值进行积分,生成第一子预估转速;

    34、将所述电角度差值进行放大,生成第二子预估转速;

    35、将所述第一子预估转速和所述第二子预估转速进行相加,生成所述预估转速。

    36、在其中一个可选技术方案中,所述在第一预设周期内将所述电角度差值进行积分,生成所述目标电角度,之后还包括:

    37、在预设角度范围内对所述目标电角度进行取模。

    38、本发明的技术方案还提供一种车辆电机控制系统,包括如前所述的基于旋转变压器的电角度获取装置、扭矩控制单元,所述扭矩控制单元用于根据所述电角度获取装置获取的目标电角度控制电机的扭矩。

    39、本发明的技术方案还提供一种车辆电机控制方法,包括:

    40、采用如前所述的电角度获取方法获取的目标电角度控制电机的扭矩。

    41、采用上述技术方案后,具有如下有益效果:无需采用旋转解码器进行解码获取电角度,降低硬件成本,同时实现仅使用一个正弦感应信号或者余弦感应信号即可获取电角度,使电机能继续正常工作,无需车辆立马停下来进行检修,提高用户体验。



    技术特征:

    1.一种基于旋转变压器的电角度获取装置,其特征在于,包括与旋转变压器的输出端连接的信号获取单元、信号转换单元、差值计算单元、目标电角度生成单元、第一缓存单元和第二缓存单元,

    2.如权利要求1所述的基于旋转变压器的电角度获取装置,其特征在于,还包括:

    3.如权利要求2所述的基于旋转变压器的电角度获取装置,其特征在于,所述角度补偿单元包括:

    4.如权利要求1-3任一项所述的基于旋转变压器的电角度获取装置,其特征在于,还包括:

    5.一种采用如权利要求1-4任一项所述的基于旋转变压器的电角度获取装置的电角度获取方法,其特征在于,包括:

    6.如权利要求5所述的电角度获取方法,其特征在于,所述计算出所述正交电角度信号与所述第二缓存单元反馈的预估电角度的电角度差值,之后还包括:

    7.如权利要求6所述的电角度获取方法,其特征在于,所述对所述电角度差值进行角度补偿,生成所述预估转速,包括:

    8.如权利要求5-7任一项所述的电角度获取方法,其特征在于,所述在第一预设周期内将所述电角度差值进行积分,生成所述目标电角度,之后还包括:

    9.一种车辆电机控制系统,其特征在于,包括如权利要求1-5任一项所述的基于旋转变压器的电角度获取装置、扭矩控制单元,所述扭矩控制单元用于根据所述电角度获取装置获取的目标电角度控制电机的扭矩。

    10.一种车辆电机控制方法,其特征在于,包括:


    技术总结
    本发明提供电角度获取装置及方法、车辆电机控制系统及方法,包括与旋转变压器的输出端连接的信号获取单元、信号转换单元、差值计算单元、目标电角度生成单元、第一缓存单元和第二缓存单元。实施本发明,无需采用旋转解码器进行解码获取电角度,降低硬件成本,同时实现仅使用一个正弦感应信号或者余弦感应信号即可获取电角度,使电机能继续正常工作,无需车辆立马停下来进行检修,提高用户体验。

    技术研发人员:覃仁泽,邹明平,骆汉军,黄伟
    受保护的技术使用者:东风汽车有限公司东风日产乘用车公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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