[发明专利]一种电动汽车交流驱动电机输出扭矩的估计方法

说明书

本发明公开了一种电动汽车交流驱动电机输出扭矩的估计方法，首先标定电机在某一电压下的电动和发电外特性；再获得电机在该电压下的电动转矩‑转速特性和发电转矩‑转速特性；然后根据电机转矩‑转速特性的测试点数目和电机相电流与电机实际输出扭矩之间的数值关系，采用极值优化算法进行拟合，计算电动和发电转矩‑转速特性中的相电流‑输出扭矩二维表；最后根据电机转速、电机相电流、电机工作状态查询二维表得到驱动电机初始输出扭矩，根据电机转速和直流母线电压确定输出扭矩补偿值，得出最终输出扭矩。本发明测量过程简单，可离线计算获得相电流‑输出扭矩二维表，在实际应用过程中，通过查表方式直接得到驱动电机初始输出扭矩，实时性佳。

技术领域

本发明属于电动汽车交流驱动电机技术领域，尤其涉及一种电动汽车交流驱动电机输出扭矩的估计方法。

背景技术

电动汽车使用电池中存储的电能作为唯一的能源供给，具有高效、节能、低噪音及零排放等特点，在节能和环保方面有着不可比拟的优势，因此逐渐成为汽车行业的重要发展趋势之一。驱动电机作为电动汽车的重要组成部分，是实现机械能与电能相互转化的关键，要求其具有优秀的性能。因此电动汽车驱动电机的种类相对较小，产品相对集中。目前，包括永磁同步电机、交流异步电机、开关磁阻电机等电机类型在内的交流电机已经成为驱动电机主流技术。

驱动电机输出扭矩的计算值是发送给整车控制器以作为整车控制的一个重要参数，同时输出扭矩的计算值还用于整车的故障诊断和功能安全实现，确保整车的安全可靠运行。现有的电动汽车交流驱动电机输出扭矩的估计方法主要包括：(1)电流模型估计法；(2)能量守恒估计法；(3)电压模型估计法。其中：

(1)电流模型估计法

现有专利文献1《电动汽车及其扭矩安全监测控制方法和装置》(公开号：CN106143162A，2015.04.03)公开了一种基于电流模型估计法的输出扭矩的计算方法：实际扭矩＝1.5p[ψ*Iq+(Ld-Lq)*Id*Iq]，其中，Ld、Lq为电机电感，Id、Iq为电机扭矩控制电流，p为电机极对数，ψ为磁通量。

该方法需要离线测得电机电感和磁通量，这两个变量的准确度将严重影响驱动电机输出扭矩计算值的准确度。而电机电感和磁通量的实际测量过程较为复杂，假若采用电磁仿真测量的方法则难以保证测量的准确度。因为电机电感与电机扭矩控制电流呈强耦合关系，尤其在磁路饱和时，且电机电感在电机正常工作区间变化较大。同样，磁通量在工作区间也会发生变化，尤其是在深度弱磁控制中。

(2)能量守恒估计法

现有专利文献2《电动汽车驱动系统的输出扭矩监测方法、装置及电动汽车》(公开号：CN106932208A，2017.03.29)在步骤1023中公开了基于能量守恒估计法的输出扭矩的估算方法，实际输出扭矩Ts为该专利中的方法，原理上是直流母线电压与直流母线电流相乘得到的驱动系统输入功率减去电机冷却系统的消耗功率作为驱动系统的实际输入功率来计算电机的输出扭矩。而实际上多数情况下电机冷却系统由整车控制器控制，其消耗功率直接由电池提供，不计在驱动系统输入功率内。

现有专利文献3《汽车的扭矩安全监控方法及系统》(公开号：CN104608763A，2013.11.01)公开的输出扭矩的估算方法，整车控制器根据汽车需求扭矩生成发电机扭矩信号，并发送至电机控制器，并进一步根据动力电池的输出功率和高压负载的耗电功率计算出电机输出的实际扭矩，并根据该实际扭矩判断整车控制器根据汽车的需求扭矩解析得到的电机扭矩是否正确，从而可避免因扭矩解析、信号传递和电机扭矩信号传递过程中出现的错误导致扭矩安全问题的发生，因此，该方法能够提高动力系统扭矩控制的安全性和可靠性，确保汽车行驶过程中的安全。该专利中的方法，原理上是将电池输出功率减去高压负载的耗电功率作为驱动系统的实际输入功率来计算电机的输出扭矩，而实际上电动汽车上的高压负载种类繁多，逐个计算耗电功率较为麻烦，且单个高压负载耗电功率的计算误差满足要求，但是累加之后可能造成计算误差的累积。

(3)电压模型估计法