永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電機(jī)是電動(dòng)車的主要?jiǎng)恿碓?，目前電?dòng)車驅(qū)動(dòng)電機(jī)普遍采用永磁電機(jī)（PMSM)， 與電勵(lì)磁電機(jī)相比，永磁電機(jī)，特別是稀土永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠；體積小，質(zhì)量 輕；損耗小，效率高；電機(jī)的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點(diǎn)。目前在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式 上，均采用單一的驅(qū)動(dòng)方式，其不能根據(jù)路況、車輛自身狀況等改變驅(qū)動(dòng)方式，例如對于平 直的路面駕駛者希望獲得更高的車速，而對于坑洼的路面，駕駛者希望獲得更大的轉(zhuǎn)矩，當(dāng) 電池電量過低時(shí)，駕駛者又希望能采用更節(jié)能的驅(qū)動(dòng)方式，以獲得最大的行駛里程，這些要 求在單一驅(qū)動(dòng)方式下是不能實(shí)現(xiàn)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法。
[0004] -種永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法，包括以下步驟：S100 :獲取車速V、電機(jī)轉(zhuǎn)子位置Θ ^轉(zhuǎn) 矩指令值<、路況信息和輸入電機(jī)的三相電流值ia、ib、ic，所述路況信息至少包括平直路 況、坑洼路況和彎道信息；S200 :獲取動(dòng)力電池端的電壓Us和電流is信號，根據(jù)所建立的 動(dòng)力電池的數(shù)學(xué)模型，采用安時(shí)積分、狀態(tài)觀測器和自適應(yīng)擴(kuò)展卡爾曼濾波法分別估計(jì)電 池 S0C，對估計(jì)值進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得到動(dòng)力電池當(dāng)前的S0C估計(jì)值S ;S300 :當(dāng)估計(jì)值S大于 設(shè)定的閾值時(shí)，若選定路況為平直路況時(shí)，選定弱磁驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)；若選定路況為坑洼 路況，選定直接轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)；當(dāng)判定估計(jì)值S小于或等于設(shè)定的閾值時(shí)，選定效 率最佳驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)；S400 :分別采用效率最佳驅(qū)動(dòng)方式、弱磁驅(qū)動(dòng)方式和直接轉(zhuǎn)矩 驅(qū)動(dòng)方式計(jì)算電機(jī)d軸電流第一指令值< 和q軸電流第一指令值S500 :根據(jù)所述彎道信 息計(jì)算d軸電流補(bǔ)償值沒纟和q軸電流補(bǔ)償值_，根據(jù)所述d軸電流第一指令值4和電流補(bǔ) 償值Δ/；；計(jì)算d軸電流第二指令值/:，根據(jù)所述q軸電流第一指令值<和電流補(bǔ)償值△<計(jì) 算q軸電流第二指令值S600 :根據(jù)所述第二指令值?%:第二指令值if和電機(jī)轉(zhuǎn)子位置 逆變器進(jìn)行脈寬調(diào)制。
[0005] 可選的，預(yù)存儲多條道路的道路信息，根據(jù)車輛所處位置判斷車輛所在道路，讀取 該道路的彎道信息。
[0006] 可選的，所述彎道信息包括彎道長度、彎道曲度、和預(yù)定距離內(nèi)彎道的數(shù)量；根據(jù) 獲取到的彎道信息和車輛當(dāng)前所處的位置確定車輛是否位于彎道上或在進(jìn)入彎道的預(yù)定 的距離內(nèi)或預(yù)定時(shí)間內(nèi)。
[0007] 可選的，根據(jù)下式計(jì)算轉(zhuǎn)子位置Θ
[0009] 式中，K代表第K個(gè)狀態(tài)值。
[0010] 可選的，所述動(dòng)力電池的數(shù)學(xué)模型為：
[0013] 式中，Xk表示電池組的狀態(tài)矢量，yk表示電池端電壓，η為庫倫效率因子，C為總 容量，Ε。為充滿電狀態(tài)下的開路電壓，R為電池內(nèi)阻，Κ。、Κρ Κ2、Κ3為電池極化內(nèi)阻，Λ t為 采樣周期，ink為電流測量值，isk為電流傳感器電流漂移估計(jì)值，WjPW2、V k為相互獨(dú)立的 白噪聲，S0C為電池電量，K代表第K個(gè)狀態(tài)值，K = 0、1、2、3、4、5……。
[0014] 可選的，所述步驟S200中，分別采用安時(shí)積分法、狀態(tài)觀測器法和自適應(yīng)擴(kuò)展卡 爾曼濾波法分別估計(jì)電池30(：值，得到30(：狀態(tài)估計(jì)值31、32、33，然后對31、32、33進(jìn)行加 權(quán)計(jì)算，得到最終的S0C估計(jì)值S ;
[0016] 其中 ω1Ν ω2、ω3為加權(quán)系數(shù)，ω 1。
[0017] 可選的，所述步驟S300中，當(dāng)判定估計(jì)值S小于或等于設(shè)定的閾值時(shí)，開始計(jì)時(shí)， 當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)長T大于設(shè)定的時(shí)長T0后，選定效率最佳驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0018] 可選的，所述步驟S400中通過弱磁驅(qū)動(dòng)模塊計(jì)算d軸電流第一指令值和q軸電 流第一指令值<，所述弱磁驅(qū)動(dòng)模塊包括函數(shù)發(fā)生器FG1和FG2,函數(shù)發(fā)生器FG1和FG2的 輸入端與獲取模塊相連，函數(shù)發(fā)生器FG1的輸出端與第一加法器相連，第一加法器的輸出 端與電流調(diào)節(jié)器相連，電流調(diào)節(jié)器通過第二加法器與限幅器相連，所述限幅器還與函數(shù)發(fā) 生器FG2的輸出端相連。
[0019] 可選的，所述步驟S400中按下式計(jì)算d軸電流第一指令值/】_和q軸電流第一指令 值(6:
[0022] 式中，Pe表示電機(jī)每相產(chǎn)生的電磁功率，為電機(jī)轉(zhuǎn)速，φ ￡表示鐵芯磁鏈，Ls表 示定子電感。
[0023] 可選的，所述步驟S500中，按下式計(jì)算d軸電流第二指令值f和q軸電流第二指 令值C :
[0025] 式中1^、1^、1^、1^、為比例系數(shù)，1^表示彎道長度，5表示彎道曲度，即彎道偏離直 道的角度。
[0026] 本發(fā)明的有益效果是：通過精確的數(shù)學(xué)模型，采用多種方法估計(jì)S0C值，獲得了更 加精準(zhǔn)的S0C值，為電動(dòng)車的操控提供了準(zhǔn)確的依據(jù)；采用無傳感器技術(shù)檢測轉(zhuǎn)子位置，降 低了成本；綜合考慮了路面狀況和電池信息，根據(jù)不同的路面狀況實(shí)時(shí)調(diào)整車輛的驅(qū)動(dòng)方 式，使得車輛操控性得以提高；考慮了彎道對電機(jī)驅(qū)動(dòng)所帶來的影響，在遇到彎道后調(diào)整電 機(jī)勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，從而保證了轉(zhuǎn)彎過程中車輛的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0027] 圖1是本發(fā)明驅(qū)動(dòng)方法的流程圖；
[0028] 圖2是本發(fā)明驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0029] 圖3是弱磁驅(qū)動(dòng)框圖；
[0030] 圖4是PMSM等效電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明，使本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全 部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā) 明的主旨。
[0032] 請參閱圖1、2,為了使得電機(jī)能更好的驅(qū)動(dòng)車輛，使得車輛在不同路況下都能給駕 駛者提供更好的操控/乘坐感受，本發(fā)明首先根據(jù)動(dòng)力電池的電量（S0C)決定車輛的驅(qū)動(dòng) 模式，當(dāng)選定路況為平直路況時(shí)，選定弱磁驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)；當(dāng)選定路況為坑洼路況時(shí)， 選定直接轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)；當(dāng)判定估計(jì)值S小于或等于設(shè)定的閾值時(shí)，選定效率最 佳驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)電機(jī)，根據(jù)彎道信息調(diào)整車輛PMSM電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式，從而提高了車輛的操 控性、乘坐的舒適性。
[0033] S100 :獲取車速V、電機(jī)轉(zhuǎn)子位置θ p轉(zhuǎn)矩指令值f、路況信息和輸入電機(jī)的三相 電流值ia、ib、ic，所述路況信息至少包括平直路況、坑洼路況和彎道信息；
[0034] 具體而言，獲取模塊，可以采用電流傳感器分別測量逆變器輸出的三相電流ia、 ib、ic，車速V的檢測有多種方式，可以根據(jù)油門踏板的踩下量來計(jì)算轉(zhuǎn)矩指令值7；%上述 這些信息的獲取均為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述。
[0035] 對于一些路況如濕滑路況、平直路況、坑洼路況等，駕駛員通過觀察即可容易的 了解到，通過選擇按鍵便可以將相應(yīng)的路況信息發(fā)送至車輛控制系統(tǒng)，這些按鍵可以包括 濕滑、坑洼、平直、積雪等等，本發(fā)明中平直路況指的是在一定距離內(nèi)沒有彎道，且路面無起 伏，路面平整，例如2KM內(nèi)，這種路況適于車輛高速行駛?？油萋窙r指的是，路面存在多處 凸起與凹陷，路面不平整，這種路況不宜高速行駛，其要求車輛輸出較大轉(zhuǎn)矩以克服路面的 凸起與凹陷。對于彎道信息駕駛員無法通過觀察獲得，彎道信息可以包括彎道長度、彎道曲 度、和預(yù)定距離內(nèi)彎道的數(shù)量，例如在2千米之內(nèi)彎道的數(shù)量。彎道長度、曲度、和數(shù)量與電 機(jī)驅(qū)動(dòng)方式息息相關(guān)，其影響著車輛的操控性和乘坐的舒適感。例如較大的曲度則需要低 車速和高扭矩。
[0036] 為此，本發(fā)明設(shè)置有存儲模塊，其預(yù)存儲多條道路的路況信息，獲取模塊根據(jù)車輛 所處位置判斷車輛所在道路，從預(yù)存儲的路況信息中讀取該道路的信息。車輛所處的位置 可以由例如全球定位系統(tǒng)（GPS)提供。預(yù)存儲的路況信息中包含了該條道