电机驱动系统技术方案

本发明专利技术公开了一种永磁电机驱动系统，包括：获取模块，用于获取车速V、电机转子位置θr、转矩指令值和弯道信息；SOC估计模块，用于获取动力电池当前的SOC估计值S；选择模块，用于选定效率最佳驱动方式驱动电机；指令计算模块，用于分别采用效率最佳驱动方式、弱磁驱动方式和直接转矩驱动方式计算电机d轴电流第一指令值和q轴电流第一指令值弯道补偿模块、转子位置检测模块和电压矢量调制模块。本发明专利技术提高了可使得电机能适应不同路况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电机领域，特别设及一种电机驱动系统。
技术介绍
电机是电动车的主要动力来源，目前电动车驱动电机普遍采用永磁电机（PMSM)， 与电励磁电机相比，永磁电机，特别是稀±永磁电机具有结构简单，运行可靠；体积小，质量 轻；损耗小，效率高；电机的形状和尺寸可W灵活多样等显著优点。目前在电机的驱动方式 上，均采用单一的驱动方式，其不能根据路况、车辆自身状况等改变驱动方式，例如对于平 直的路面驾驶者希望获得更高的车速，而对于坑法的路面，驾驶者希望获得更大的转矩，当 电池电量过低时，驾驶者又希望能采用更节能的驱动方式，W获得最大的行驶里程，运些要 求在单一驱动方式下是不能实现的。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了 一种电机驱动系统。 一种永磁电机驱动系统，包括：获取模块，用于获取车速V、电机转子位置0f、转 矩指令值皆、路况信息和输入电机的=相电流值ia、ib、ic，所述路况信息至少包括平直路 况、坑法路况和弯道信息；SOC估计模块，用于获取动力电池端的电压Us和电流is信号，根 据所建立的动力电池的数学模型，采用安时积分、状态观测器和自适应扩展卡尔曼滤波法 分别估计电池S0C，对估计值进行加权计算，得到动力电池当前的SOC估计值S;选择模块， 用于估计值S大于设定的阔值时，当选定路况为平直路况时，选定弱磁驱动方式驱动电机； 当选定路况为坑法路况时，选定直接转矩驱动方式驱动电机；当判定估计值S小于或等于 设定的阔值时，选定效率最佳驱动方式驱动电机；指令计算模块，用于分别采用效率最佳驱 动方式、弱磁驱动方式和直接转矩驱动方式计算电机d轴电流第一指令值/；；和q轴电流第 一指令值<;;弯道补偿模块，用于根据所述弯道信息计算d轴电流补偿值A(；和q轴电流补偿 值鸣，根据所述d轴电流第一指令值《和电流补偿值A/;计算d轴电流第二指令值C，根据 所述q轴电流第一指令值弓:和电流补偿值这葛计算q轴电流第二指令值C带子位置检测模 块，用于根据输入电机的=相电流值ia、ib、ic计算电机转子位置0f;电压矢量调制模块， 用于根据所述第二指令值％、第二指令值C和电机转子位置0f对逆变器进行脉宽调制。 可选的，还包括存储模块，所述存储模块与获取模块相连，所述存储模块内预存储 有多条道路的道路信息，所述获取模块根据车辆所处位置判断车辆所在道路，从所述存储 模块内读取该道路的弯道信息。 可选的，所述弯道信息包括弯道长度、弯道曲度、和预定距离内弯道的数量；根据 获取到的弯道信息和车辆当前所处的位置确定车辆是否位于弯道上或在进入弯道的预定 的距离内或预定时间内。 可选的，所述转子位置检测模块，根据下式计算转子位置0f: 0r化+1) =3 0r似-3 0r化-1) + 0r化-2) 式中，K代表第K个状态值。 可选的，所述动力电池的数学模型为：阳01引式中，Xk表示电池组的状态矢量，yk表示电池端电压，n为库伦效率因子，C为总 容量，E。为充满电状态下的开路电压，R为电池内阻，K。、Ki、馬、Ks为电池极化内阻，At为 采样周期，imk为电流测量值，iSk为电流传感器电流漂移估计值，Wi和W2、Vk为相互独立的 白噪声，SOC为电池电量，K代表第K个状态值，K= 0、1、2、3、4、5……。 可选的，所述SOC估计模块，用于分别采用安时积分法、状态观测器法和自适应扩 展卡尔曼滤波法分别估计电池SOC值，得到SOC状态估计值Sl、S2、S3,然后对Sl、S2、S3进 行加权计算，得到最终的SOC估计值S; S=UiSi+U2S2+W3S3(3) 阳016] 其中〇1、〇2、"3为加权系数，W1+"2+"3二1。 可选的，还包括计时模块，所述计时模块与选择模块连接，当判定估计值S小于或 等于设定的阔值时，计时模块开始计时，当计时时长T大于设定的时长TO后，选择模块选定 效率最佳驱动方式驱动电机。 可选的，还包括弱磁驱动模块，所述弱磁驱动模块包括函数发生器FGl和FG2,函 数发生器FGl和FG2的输入端与获取模块相连，函数发生器FGl的输出端与第一加法器相 连，第一加法器的输出端与电流调节器相连，电流调节器通过第二加法器与限幅器相连，所 述限幅器还与函数发生器FG2的输出端相连。 可选的，还包效率最佳驱动模块，所述效率最佳驱动模块按下式计算d轴电流第 一指令值這和q轴电流第一指令值; 式中，化表示电机每相产生的电磁功率，COf为电机转速，4 :表示铁忍磁链，Ls表 示定子电感。 可选的，所述弯道补偿模块，按下式计算d轴电流第二指令值這和q轴电流第二指 令值C;[00对式中氏4、1^,4、1^^、1(^、为比例系数^表示弯道长度，5表示弯道曲度，即弯道偏离直 道的角度。 本专利技术的有益效果是：通过精确的数学模型，采用多种方法估计SOC值，获得了更 加精准的SOC值，为电动车的操控提供了准确的依据；采用无传感器技术检测转子位置，降 低了成本；综合考虑了路面状况和电池信息，根据不同的路面状况实时调整车辆的驱动方 式，使得车辆操控性得W提高；考虑了弯道对电机驱动所带来的影响，在遇到弯道后调整电 机励磁电流和转矩电流，从而保证了转弯过程中车辆的稳定性。【附图说明】 图1是本专利技术电机驱动系统的结构图； 图2是弱磁驱动框图； 图3是PMSM等效电路图。【具体实施方式】 为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术 的【具体实施方式】做详细的说明，使本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全 部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发 明的主旨。 请参阅图1，为了使得电机能更好的驱动车辆，使得车辆在不同路况下都能给驾驶 者提供更好的操控/乘坐感受，本专利技术首先根据动力电池的电量（SOC)决定车辆的驱动模 式，当选定路况为平直路况时，选定弱磁驱动方式驱动电机；当选定路况为坑法路况时，选 定直接转矩驱动方式驱动电机；当判定估计值S小于或等于设定的阔值时，选定效率最佳 驱动方式驱动电机，根据弯道信息调整车辆PMSM电机的驱动方式，从而提高了车辆的操控 性、乘坐的舒适性。 获取模块，用于获取车速V、电机转子位置0f、转矩指令值7、路况信息和输入电 机的=相电流值ia、ib、ic，所述路况信息至少包括平直路况、坑法路况和弯道信息。 具体而言，可W采用电流传感器分别测量逆变器输出的S相电流ia、ib、ic，车速 V的检测有多种方式，可W根据油口踏板的踩下量来计算转矩指令值冷，上述运些信息的 获取均为现有技术，不再寶述。 对于一些路况如湿滑路况、平直路况、坑法路况等，驾驶员通过观察即可容易的 了解到，通过选择按键便可W将相应的路况信息发送至车辆控制系统，运些按键可W包括 湿滑、坑法、平直、积雪等等，本专利技术中平直路况指的是在一定距离内没有弯道，且路面无起 伏，路面平整，例如2KM内，运种路况适于车辆高速行驶。坑法路况指的是，路面存在多处 凸起与凹陷，路面不平整，运种路况不宜高速行驶，其要求车辆输出较大转矩W克服路面的 凸起与凹陷。对于弯道信息驾驶员无法通过观察获得，弯道信息可W包括弯道长度、弯道曲 度、和预定距离内弯道的数量，例如在2千米之内弯道的数量。弯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁电机驱动系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取车速V、电机转子位置θr、转矩指令值路况信息和输入电机的三相电流值ia、ib、ic，所述路况信息至少包括平直路况、坑洼路况和弯道信息；SOC估计模块，用于获取动力电池端的电压Us和电流is信号，根据所建立的动力电池的数学模型，采用安时积分、状态观测器和自适应扩展卡尔曼滤波法分别估计电池SOC，对估计值进行加权计算，得到动力电池当前的SOC估计值S；选择模块，用于估计值S大于设定的阈值时，当选定路况为平直路况时，选定弱磁驱动方式驱动电机；当选定路况为坑洼路况时，选定直接转矩驱动方式驱动电机；当判定估计值S小于或等于设定的阈值时，选定效率最佳驱动方式驱动电机；指令计算模块，用于分别采用效率最佳驱动方式、弱磁驱动方式和直接转矩驱动方式计算电机d轴电流第一指令值和q轴电流第一指令值弯道补偿模块，用于根据所述弯道信息计算d轴电流补偿值和q轴电流补偿值根据所述d轴电流第一指令值和电流补偿值计算d轴电流第二指令值根据所述q轴电流第一指令值和电流补偿值计算q轴电流第二指令值转子位置检测模块，用于根据输入电机的三相电流值ia、ib、ic计算电机转子位置θr；电压矢量调制模块，用于根据所述第二指令值第二指令值和电机转子位置θr对逆变器进行脉宽调制。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王一淋，
申请(专利权)人：王一淋，
类型：发明
国别省市：河北;13