[发明专利]含路况复现功能的电动汽车永磁同步电机控制系统

说明书

本发明公开了一种含路况复现功能的电动汽车永磁同步电机控制系统。包括MTPA/恒扭矩/MTPV二维表查询模块，接收扭矩指令和转速指令以及电动汽车中车载蓄电池输出的直流电压指令通过含路况复现功能的永磁同步电机控制方法建立的定子电流二维表查询，实时输出定子电流指令；进而通过定子电流PI闭环控制和空间矢量脉宽调制得到电机三相电压信号用于驱动电机，实现了电动汽车路谱工况复现功能。本发明在利用MTPA、恒扭矩、MTPV三种电机控制模式平滑过渡生成二维表时考虑了电机参数与电流间的关系，在减小计算量的同时提高了电机控制精度，达到电动汽车路况实时、精准复现的目的，从而避免了繁琐的汽车测试台架建设。

技术领域

本发明涉及电动汽车电机控制技术领域的一种电机控制系统和方法，尤其是涉及一种含路况复现功能的电动汽车永磁同步电机控制系统和方法。

背景技术

目前用于电动汽车油耗/疲劳性能测试的标准路谱工况主要分为三种：新标欧洲循环测试(New European Driving Cycle,NEDC)、全球轻型汽车测试循环(World Light-duty Vehicle Test Cycle,WLTC)和中国轻型汽车行驶工况(China Light-duty VehicleTest Cycle,CLTC)。电动汽车电机驱动系统是实现上述油耗/疲劳性能测试中极其关键的一环，而不同的路谱工况之间存在巨大差异性，同一路谱工况下也存在一定的波动性和不确定性，汽车厂商需要针对不同路谱工况特性搭建不同的含真实电控系统的汽车测试台架，台架建设和测试周期较长，亟需建立一个具备各种非平稳路谱工况复现功能的电动汽车电机准在线控制系统，将电动汽车路谱工况信息实时、精准翻译成电机控制信息，为电动汽车路谱工况的准在线测试提供新思路。

为使电动汽车有更好的动力性能，通常汽车厂商要求电机驱动系统能为电机提供更宽的调速范围及更大的输出扭矩。而采用弱磁控制技术能够更有效利用磁阻扭矩，从而获得更大的输出扭矩，实现了电机的宽调速范围，被广泛应用于电动汽车永磁同步电机控制系统中。目前在实际工程应用中，为了避免实时计算给电动汽车控制器MCU造成较大的负担，通常采用前馈弱磁查表法来加快计算速度，减少计算量。

在已公开的专利中，CN110311611B和CN111769772A采用的是前馈弱磁查表法，其基本思想是采用二维查表法，在电机运行过程中，根据给定扭矩和转速，实时查询交、直轴电流值与给定扭矩和转速的关系表来获取给定交、直轴电流值指令，并利用定子电压值和极限电压值的比较得到直轴电流修正值。这种方法减少了实时运算，大幅度减少了控制器MCU负担，在工程上被广泛运用，但二维表建立时没有考虑到电机实际运行时电机参数会随着电流的变化而变化，采用额定电机参数值会造成电机控制精度下降或控制系统失稳；且电动汽车在跑路谱工况时车载蓄电池输出的直流电压并不是一个恒定值，而是会随着行驶时间慢慢降低，采用恒定的车载蓄电池直流电压值将难以实现对路谱工况精准复现。

综上所述，汽车厂商利用含真实电控系统的汽车测试台架去跑标准路谱工况存在建设周期长、测试成本高的问题；实际工程应用中汽车电控系统广泛使用的前馈弱磁查表法只考虑额定电机参数和恒定车载电池直流电压，存在控制系统易失稳以及难以实现对路谱工况精准复现的问题。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的是提供一种含路况复现功能的电动汽车永磁同步电机控制系统和方法，在建立二维表时将时变电机参数考虑进去，在不同车载蓄电池直流电压下都能将非平稳路谱工况实时、精准复现，避免了繁琐的汽车测试台架建设过程，为电动汽车路谱工况的准在线测试提供新思路。

本发明所采用的技术方案是包括：

电动汽车路谱工况模块，用于实时接收汽车行驶数据和测量的路面坡度数据，通过汽车动力学模型实时翻译电动汽车路谱工况，实时输出扭矩指令T_{e_given}和转速指令ω_{e_given}并发送到MTPA/恒扭矩/MTPV二维表查询模块；