一种伺服电机控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种伺服电机控制系统及方法。所述系统包括：与整车控制器相连的控制单元，分别与控制单元相连的N个驱动模块，分别与N个驱动模块相连的N个伺服电机，分别与N个驱动模块相连的N个转速传感器，N个伺服电机均通过离合器和减速机构与电动汽车的驱动轮轴机械连接；控制单元根据需求转矩和需求转速，确定电动汽车的驱动方式是单机驱动还是多机驱动，并基于功耗最低计算多机驱动时每个伺服电机所需的转矩和转速；N个驱动模块分别基于N个伺服电机所需的转矩和转速及N个转速传感器输出的转速，对N个伺服电机分别进行闭环控制。本发明专利技术通过基于功耗最低计算伺服电机所需的转矩和转速，能够提高电动汽车的整车效率。能够提高电动汽车的整车效率。能够提高电动汽车的整车效率。

【技术实现步骤摘要】
一种伺服电机控制系统及方法


[0001]本专利技术属于电机控制
，具体涉及一种伺服电机控制系统及方法。

技术介绍

[0002]伺服电机由于其高精度、高效率、高可靠性等特点，被广泛应用于工业自动化控制、机器人技术、航空航天、汽车工业等领域。近年来，伺服电机在电动汽车上得到了广泛应用，电动汽车的运行性能主要决定于伺服电机的类型和性能。电动汽车驱动系统一般由伺服电机、控制系统、机械减速及传动装置、车轮等构成。电动汽车可由单个电机独立驱动，也可由两个以上的多电机共同驱动。电动汽车经常在多种不同工况下工作。不同工况下需要的功率不同，比如，启动和爬坡时需要较大的功率；匀速行驶时需要较小的功率。汽车在行驶过程中其功率必然发生变化，而电机只有在其输出功率为额定功率的0.7～1.0倍时，才有较高的效率。因此，相对于单一电机，多电机驱动系统可以根据不同的行驶工况选择不同的驱动方式，进而提高整车效率。
[0003]现有的多电机驱动技术多使用多个相同功率大小的伺服电机，其中每个伺服电机的额定功率为车辆所需总功率的1/n(n为电机数量)，不能根据车辆的常用行驶工况对每个电机的额定功率大小进行自适应分配，从而使电动汽车的整车效率较低。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种伺服电机控制系统及方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种伺服电机控制系统，包括：与整车控制器相连的控制单元，分别与控制单元相连的N个驱动模块，分别与N个驱动模块相连的N个伺服电机，用于分别测量N个伺服电机转速且分别与N个驱动模块相连的N个转速传感器，N个伺服电机均通过离合器和减速机构与电动汽车的驱动轮轴机械连接；控制单元根据由整车控制器输入的车辆行驶的需求转矩和需求转速，确定电动汽车的驱动方式是单机驱动还是多机驱动，并基于功耗最低计算多机驱动时每个伺服电机所需的转矩和转速；N个驱动模块分别基于N个伺服电机所需的转矩和转速及N个转速传感器输出的转速，对N个伺服电机分别进行闭环控制；其中，N≥2。
[0007]进一步地，N＝2，2个伺服电机分别为第一电机和第二电机，第一电机的输出功率大于第二电机的输出功率。
[0008]更进一步地，确定电动汽车驱动方式的方法包括：
[0009]根据由整车控制器输入的车辆行驶的需求转矩T和需求转速ω，计算驱动功率：P＝ωT；
[0010]若P≤P1，所述电动汽车工作在单机驱动方式，第二电机工作，第一电机不工作，其中，P1为第一阈值；
[0011]若P1<P≤P2，所述电动汽车工作在单机驱动方式，第一电机工作，第二电机不工作，其中，P2为第二阈值；
[0012]若P>P2，所述电动汽车工作在多机驱动方式，第一电机和第二电机同时工作。
[0013]更进一步地，基于功耗最低计算第一电机、第二电机所需的转矩和转速的方法包括：
[0014]S1、读取由整车控制器输入的车辆行驶的需求转矩T和需求转速ω；
[0015]S2、计算使功耗最低的第一电机所需的转矩T1、转速ω1和第二电机所需的转矩T2、转速ω2，具体包括：
[0016]S21、初始化：i＝0；
[0017]S22、计算：T1(i)＝iT/n，T2(i)＝(n
‑
i)T/n，i＝i+1，其中，n为大于2的整数；
[0018]S23、计算第一电机转速：ω1＝r1ω，r1为第一电机与车轮的转速比；
[0019]S24、计算第二电机转速：ω2＝r2ω，r2为第二电机与车轮的转速比；
[0020]S25、计算功耗P(i)：
[0021]P(i)＝ω1T1(i)/η1+ω2T2(i)/η2‑
ωT
[0022]式中，η1、η2为第一电机和第二电机的效率；
[0023]S26、若i<n，转S22；否则，转S27；
[0024]S27、求解P(i)最小时的i，将i代入S22中T1(i)、T2(i)的表达式，得到T1、T2。
[0025]更进一步地，η1、η2的计算公式分别为：
[0026]η1＝f1(T1(i),ω1(j))
[0027]η2＝f2(T2(i),ω2(k))
[0028]式中，f1(x,y)、f2(x,y)分别为基于厂家提供的第一电机、第二电机的MAP图获得的第一电机、第二电机效率拟合曲线。
[0029]第二方面，本专利技术提供一种应用所述装置进行电机控制的方法，包括以下步骤：
[0030]控制单元读取基于由整车控制器输入的车辆行驶的需求转矩和需求转速，并根据所述需求转矩和需求转速确定电动汽车的驱动方式是单机驱动还是多机驱动；
[0031]控制单元基于功耗最低计算多机驱动时每个伺服电机所需的转矩和转速，并将所述转矩和转速分别输出到N个驱动模块；其中，N≥2；
[0032]N个驱动模块分别基于所述转矩和转速及N个转速传感器输出的转速，对N个伺服电机分别进行闭环控制。
[0033]进一步地，N＝2，2个伺服电机分别为第一电机和第二电机，第一电机的输出功率大于第二电机的输出功率。
[0034]更进一步地，确定电动汽车驱动方式的方法包括：
[0035]根据由整车控制器输入的车辆行驶的需求转矩T和需求转速ω，计算驱动功率：P＝ωT；
[0036]若P≤P1，所述电动汽车工作在单机驱动方式，第二电机工作，第一电机不工作，其中，P1为第一阈值；
[0037]若P1<P≤P2，所述电动汽车工作在单机驱动方式，第一电机工作，第二电机不工作，其中，P2为第二阈值；
[0038]若P>P2，所述电动汽车工作在多机驱动方式，第一电机和第二电机同时工作。
[0039]更进一步地，基于功耗最低计算第一电机、第二电机所需的转矩和转速的方法包括：
[0040]S1、读取由整车控制器输入的车辆行驶的需求转矩T和需求转速ω；
[0041]S2、计算使功耗最低的第一电机所需的转矩T1、转速ω1和第二电机所需的转矩T2、转速ω2，具体包括：
[0042]S21、初始化：i＝0；
[0043]S22、计算：T1(i)＝iT/n，T2(i)＝(n
‑
i)T/n，i＝i+1，其中，n为大于2的整数；
[0044]S23、计算第一电机转速：ω1＝r1ω，r1为第一电机与车轮的转速比；
[0045]S24、计算第二电机转速：ω2＝r2ω，r2为第二电机与车轮的转速比；
[0046]S25、计算功耗P(i)：
[0047]P(i)＝ω1T1(i)/η1+ω2T2(i)/η2‑
ωT
[0048]式中，η1、η2为第一电机和第二电机的效率；
[0049]S26、若i<n，转S22；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种伺服电机控制系统，其特征在于，包括：与整车控制器相连的控制单元，分别与控制单元相连的N个驱动模块，分别与N个驱动模块相连的N个伺服电机，用于分别测量N个伺服电机转速且分别与N个驱动模块相连的N个转速传感器，N个伺服电机均通过离合器和减速机构与电动汽车的驱动轮轴机械连接；控制单元根据由整车控制器输入的车辆行驶的需求转矩和需求转速，确定电动汽车的驱动方式是单机驱动还是多机驱动，并基于功耗最低计算多机驱动时每个伺服电机所需的转矩和转速；N个驱动模块分别基于N个伺服电机所需的转矩和转速及N个转速传感器输出的转速，对N个伺服电机分别进行闭环控制；其中，N≥2。2.根据权利要求1所述的伺服电机控制系统，其特征在于，N＝2，2个伺服电机分别为第一电机和第二电机，第一电机的输出功率大于第二电机的输出功率。3.根据权利要求2所述的伺服电机控制系统，其特征在于，确定电动汽车驱动方式的方法包括：根据由整车控制器输入的车辆行驶的需求转矩T和需求转速ω，计算驱动功率：P＝ωT；若P≤P1，所述电动汽车工作在单机驱动方式，第二电机工作，第一电机不工作，其中，P1为第一阈值；若P1<P≤P2，所述电动汽车工作在单机驱动方式，第一电机工作，第二电机不工作，其中，P2为第二阈值；若P>P2，所述电动汽车工作在多机驱动方式，第一电机和第二电机同时工作。4.根据权利要求3所述的伺服电机控制系统，其特征在于，基于功耗最低计算第一电机、第二电机所需的转矩和转速的方法包括：S1、读取由整车控制器输入的车辆行驶的需求转矩T和需求转速ω；S2、计算使功耗最低的第一电机所需的转矩T1、转速ω1和第二电机所需的转矩T2、转速ω2，具体包括：S21、初始化：i＝0；S22、计算：T1(i)＝iT/n，T2(i)＝(n
‑
i)T/n，i＝i+1，其中，n为大于2的整数；S23、计算第一电机转速：ω1＝r1ω，r1为第一电机与车轮的转速比；S24、计算第二电机转速：ω2＝r2ω，r2为第二电机与车轮的转速比；S25、计算功耗P(i)：P(i)＝ω1T1(i)/η1+ω2T2(i)/η2‑
ωT式中，η1、η2为第一电机和第二电机的效率；S26、若i<n，转S22；否则，转S27；S27、求解P(i)最小时的i，将i代入S22中T1(i)、T2(i)的表达式，得到T1、T2。5.根据权利要求4所述的伺服电机控制系统，其特征在于，η1、η2的计算公式分别为：η1＝f1(T1(i),ω1(j))η2＝f2(T2(i),ω2(k))式中，f1(x,y)、f2(x,y)分别为基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，张毅，
申请(专利权)人：武汉栩宁科技有限公司，
类型：发明
国别省市：