永磁同步电机的转矩控制方法、装置、设备及电动汽车与流程

本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种永磁同步电机的转矩控制方法、装置、设备及电动汽车。

背景技术：

目前，新能源电动汽车已经逐渐走向市场。通常情况下，纯电动汽车和混合动力汽车等电动汽车的动力系统具备往往永磁同步电机、电机控制器、高压动力电池、整车控制器。永磁同步电机为整车提供驱动力，高压动力电池储存能量，整车控制器给电机控制器输入转矩命令，电机控制器响应整车控制器的转矩需求控制永磁同步电机输出相应的转矩。

由于电动汽车中的永磁同步电机和减速器替换了传统汽车的发动机和变速箱，与传统汽车的动力系统控制方法有了很大的区别，同时永磁同步电机和减速器之间为花键连接，中间去掉了传统汽车中的离合器、飞轮等，对于永磁同步电机的转矩控制有了更大的要求。

现有技术中，电动汽车中当油门踏板tip-in/out、电机转速由负到正、以及电机扭矩由负到正的变化过程中，电机花键工作齿面改变，由于传动系统存在间隙，在动力突变的情况下，传动系统常会出现扭振现象，导致电动汽车的整车会有1～2次的抖动，严重影响驾乘感受，不利于用户体验。

因此，如何抑制电动汽车中的传动系统的扭振，降低整车抖动，提高用户体验，实现急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种永磁同步电机的转矩控制方法、装置、设备及电动汽车，以通过对永磁同步电机的转矩控制，将电机转速控制在一个平滑的范围内，抑制传动系统的扭振，降低整车抖动，提高用户体验。

为解决上述技术问题，本发明提供一种永磁同步电机的转矩控制方法，应用于电动汽车，包括：

接收整车控制器的需求转矩时，获取永磁同步电机的真实转速；

根据所述真实转速利用对应的预设转速滤波算法，计算理想转速；

根据所述真实转速和所述理想转速，获取对应的补偿转矩；

根据所述补偿转矩和所述需求转矩，获取所述永磁同步电机的输出转矩。

可选的，所述根据所述真实转速利用对应的预设转速滤波算法，计算理想转速，包括：

判断所述真实转速是否小于阈值；

若是，则利用一阶滤波算法，计算所述真实转速对应的理想转速；

若否，则利用二阶滤波算法，计算所述真实转速对应的理想转速。

可选的，所述根据所述真实转速和所述理想转速，获取对应的补偿转矩，包括：

计算所述真实转速与所述理想转速的差，得到转速抖动量；

根据所述真实转速、所述理想转速或所述转速抖动量，获取对应的转矩补偿系数；

计算所述转速抖动量与所述转矩补偿系数的积，得到所述补偿转矩。

可选的，所述根据所述真实转速、所述理想转速或所述转速抖动量，获取对应的转矩补偿系数，包括：

根据所述真实转速、所述理想转速或所述转速抖动量，利用预设转速-转矩补偿系数表，获取对应的转矩补偿系数。

可选的，所述根据所述补偿转矩和所述需求转矩，获取所述永磁同步电机的输出转矩，包括：

判断所述补偿转矩是否大于预设最大补偿值；

若是，则计算所述预设最大补偿值与所述需求转矩的和，得到所述输出转矩；

若否，则计算所述补偿转矩与所述需求转矩的和，得到所述输出转矩。

可选的，所述预设最大补偿值具体为所述整车控制器发送的当前最大补偿值。

本发明还提供了一种永磁同步电机的转矩控制装置，应用于电动汽车，包括：

真实转速获取模块，用于接收整车控制器的需求转矩时，获取永磁同步电机的真实转速；

理想转速计算模块，用于根据所述真实转速利用对应的预设转速滤波算法，计算理想转速；

补偿转矩获取模块，用于根据所述真实转速和所述理想转速，获取对应的补偿转矩；

输出转矩获取模块，用于根据所述补偿转矩和所述需求转矩，获取所述永磁同步电机的输出转矩。

可选的，所述理想转速计算模块，包括：

判断子模块，用于判断所述真实转速是否小于阈值；

第一理想转速计算子模块，用于若所述真实转速小于所述阈值，则利用一阶滤波算法，计算所述真实转速对应的理想转速；

第二理想转速计算子模块，用于若所述真实转速不小于所述阈值，则利用二阶滤波算法，计算所述真实转速对应的理想转速。

本发明还提供了一种永磁同步电机的转矩控制设备，应用于电动汽车，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的永磁同步电机的转矩控制方法的步骤。

此外，本发明还提供了一种电动汽车，包括：如上一项所述的永磁同步电机的转矩控制设备。

本发明所提供的一种永磁同步电机的转矩控制方法，应用于电动汽车，包括：接收整车控制器的需求转矩时，获取永磁同步电机的真实转速；根据真实转速利用对应的预设转速滤波算法，计算理想转速；根据真实转速和理想转速，获取对应的补偿转矩；根据补偿转矩和需求转矩，获取永磁同步电机的输出转矩；

可见，本发明通过根据真实转速利用对应的预设转速滤波算法，计算理想转速，利用预设转速滤波算法，计算真实转速对应的理想转速，从而确定电机转速(真实转速)的抖动量；通过根据真实转速和理想转速，获取对应的补偿转矩，可以得到抖动量对应的转矩补偿值，以利用转矩补偿值对需求转矩进行叠加，将电机转速控制在一个平滑的范围内，通过抑制电机转速的波动的方式抑制了电动汽车的传动系统的扭振，降低了整车抖动，提高了用户体验。此外，本发明还提供了一种永磁同步电机的转矩控制装置、设备及电动汽车，同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种永磁同步电机的转矩控制方法的流程图；

图2为本发明实施例所提供的另一种永磁同步电机的转矩控制方法的流程示意图；

图3为本发明实施例所提供的一种永磁同步电机的转矩控制装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种永磁同步电机的转矩控制方法的流程图。该方法应用于电动汽车，可以包括：

步骤101：接收整车控制器的需求转矩时，获取永磁同步电机的真实转速。

其中，本步骤中的真实转速可以为永磁同步电机的真实的电机转速。

可以理解的是，本步骤的目的可以为当永磁同步电机的电机控制器接收到整车控制器发送的当前周期的需求转矩时，获取当前周期的该永磁同步电机的真实转速。

具体的，对于本步骤中电机控制器接收整车控制器发送的需求转矩的具体方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如电机控制器可以通过can总线接收整车控制器发送的需求转矩，也可以通过其他形式的接收整车控制器发送的需求转矩，本实施例对此不做任何限制。

同样的，对于本步骤中电机控制器获取永磁同步电机的真实转速的具体方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如电机控制器可以先通过旋转变压器采集永磁同步电机的电机旋转信号，再通过硬件芯片解码和软件滤波的方式获取永磁同步电机的真实转速。只要电机控制器可以获取永磁同步电机的真实转速，本实施例对此不做任何限制。

步骤102：根据真实转速利用对应的预设转速滤波算法，计算理想转速。

可以理解的是，由于当传动系统的扭振出现时，电机转速(真实转速)会出现1～2个周期的抖动，因此本实施例的目的可以为通过本步骤利用真实转速对应的预设转速滤波算法，计算真实转速对应的理想转速，从而提取电机转速的抖动量，以通过接下来的步骤得到抖动量对应的转矩补偿值，利用转矩补偿值对需求转矩进行叠加，将电机转速控制在一个平滑的范围内，通过抑制电机转速的波动的方式抑制电动汽车的传动系统的扭振。

对应的，本步骤的目的可以为电机控制器利用当前周期的真实转速对应的预设转速滤波算法，计算当前周期的真实转速对应的当前周期的理想转速。

需要说明的是，本步骤中电机控制器根据真实转速利用对应的预设转速滤波算法，计算理想转速的具体方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如电机控制器可以直接利用一种预设转速滤波算法(如一阶滤波算法)对真实转速进行滤波处理，计算真实转速对应的理想转速，即电机控制器中可以仅存储有一种预设转速滤波算法；为了进一步提升传动系统的扭振抑制的效果，电机控制器也可以先根据真实转速的大小选择对应的预设转速滤波算法，再利用选择的预设转速滤波算法对真实转速进行滤波处理，计算真实转速对应的理想转速，即电机控制器中可以存储有多种预设转速滤波算法。只要电机控制器利用真实转速对应的预设转速滤波算法，计算真实转速对应的理想转速，对于理想转速的具体计算方式，本实施例不做任何限制。

同样的，对于本步骤中真实转速对应的预设转速滤波算法的具体选择，可以由设计人员自行设置，如电机控制器中可以仅存储有一种预设转速滤波算法时，该预设转速滤波算法设置为一阶滤波算法，也可以设置为如二阶滤波算法的其他转速滤波算法；电机控制器中可以存储有两种预设转速滤波算法时，两种预设转速滤波算法可以分别为一阶滤波算法和二阶滤波算法，也分别可以为其他转速滤波算法。本实施例对此不做任何限制。

对应的，电机控制器中存储有一阶滤波算法和二阶滤波算法这两种预设转速滤波算法时，若整车在低速发生扭振，则一阶滤波算法对传动系统的扭振抑制作用优于二阶滤波算法，但由于一阶滤波会有稳态误差，即当电机转速稳定时，通过一阶滤波后的转速与真实转速存在误差，进而就会计算出一个补偿转矩，但这是不希望出现的，故当整车在一定车速以上时，使用二阶滤波算法。即本步骤可以包括：判断真实转速是否小于阈值；若是，则利用一阶滤波算法，计算真实转速对应的理想转速；若否，则利用二阶滤波算法，计算真实转速对应的理想转速。如图2所示，在真实转速小于阈值时，利用一阶滤波算法对真实转速进行一阶滤波处理，计算对应的理想转速；在真实转速大于或等于阈值时，利用二阶滤波算法对真实转速进行二阶滤波处理，计算对应的理想转速。

其中，对于一阶滤波算法、二阶滤波算法和阈值的具体设置，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如一阶滤波算法中对真实转速进行一阶滤波处理的系数(一阶滤波系数)、二阶滤波算法中对真实转速进行二阶滤波处理的系数(二阶滤波系数)的具体数值可以由设计人员根据电动汽车的实车扭振的频率对应进行设定，阈值的具体数值可以由设计人员根据电动汽车的实车对应进行设定。本实施例对此步骤任何限制。

具体的，对于理想转速的具体计算过程，即利用真实转速对应的预设转速滤波算法对真实转速进行滤波处理的具体过程，可以由设计人员自行设置，可以采用与现有技术中的转速滤波算法对转速的滤波处理相同或相似的方式对应进行设置，本实施例对此不做任何限制。

步骤103：根据真实转速和理想转速，获取对应的补偿转矩。

其中，本步骤的目的可以为利用当前周期的真实转速和理想转速，计算获取用于抑制当前周期的真实转速的波动的转矩的补偿值(补偿转矩)。

具体的，对于本步骤中根据真实转速和理想转速，获取对应的补偿转矩的具体方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如可以先利用真实转速和理想转速，提取真实转速的转速抖动量；再将转速抖动量与对应的转矩补偿系数进行运算，得到补偿转矩。只要本步骤可以利用真实转速和理想转速，获取用于抑制真实转速的波动的补偿转矩，本实施例对此不做任何限制。

对应的，本步骤可以包括：计算真实转速与理想转速的差，得到转速抖动量；根据真实转速、理想转速或转速抖动量，获取对应的转矩补偿系数；计算转速抖动量与转矩补偿系数的积，得到补偿转矩。其中，对于转矩补偿系数的具体获取方式，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，可以根据真实转速、理想转速或转速抖动量，利用预设转速-转矩补偿系数表，获取对应的转矩补偿系数，即利用预先设置的真实转速、理想转速或转速抖动量对应的存储有不同转速范围对应的转矩补偿系数的表，查找真实转速、理想转速或转速抖动量所在的转速范围对应的转矩补偿系数，如预先对真实转速的全部范围进行分段，分别标定不同转速范围的转矩补偿系数，形成转速-转矩补偿系数表后，可以根据真实转速，利用预设转速-转矩补偿系数表，获取对应的转矩补偿系数；也可以直接通过真实转速、理想转速或转速抖动量与多种预设转速范围的比较，确定对应的预设转速范围，获取该预设转速范围对应的转矩补偿系数；还可以利用用于计算真实转速、理想转速或转速抖动量对应的转矩补偿系数的公式或模型，计算真实转速、理想转速或转速抖动量对应的转矩补偿系数。只要可以利用真实转速、理想转速或转速抖动量，获取对应的转矩补偿系数，本实施例对此不做任何限制。

步骤104：根据补偿转矩和需求转矩，获取永磁同步电机的输出转矩。

其中，本步骤的目的可以为利用当前时刻的补偿转矩和整车控制器发送的当前周期的需求转矩，获取永磁同步电机的当前周期的输出转矩，以控制永磁同步电机按输出转矩运行。

可以理解的是，本步骤中的输出转矩可以为电机控制器输入到电机控制转矩输出命令中的数值。对于本步骤中根据补偿转矩和需求转矩，获取永磁同步电机的输出转矩的具体方式，可以直接将补偿转矩作为转矩补偿值，计算补偿转矩与需求转矩的和，得到输出转矩；也可以限制转矩补偿值的大小，如本步骤可以包括判断补偿转矩是否大于预设最大补偿值；若否，则将补偿转矩作为转矩补偿值，计算补偿转矩与需求转矩的和，得到输出转矩，若是，则将预设最大补偿值作为转矩补偿值，计算预设最大补偿值与需求转矩的和，得到输出转矩。只要可以利用补偿转矩和需求转矩，获取永磁同步电机的输出转矩，本实施例对此不做任何限制。

对应的，对转矩补偿值的大小进行限制时，对于预设最大补偿值的具体设置，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如预设最大补偿值可以为设计人员或用户预先设置的一个不变数值；整车控制器需要根据不同的需求限制不同周期的转矩补偿值时，预设最大补偿值也可以为可以动态调整的数值，如图2中预设最大补偿值可以为整车控制器发送的当前最大补偿值(限制的转矩补偿值)，即电机控制器不仅可以接收整车控制器发送的需求转矩，还可以接收整车控制器发送的当前最大补偿值。本实施例对此不做任何限制。

本实施例中，本发明实施例通过根据真实转速利用对应的预设转速滤波算法，计算理想转速，利用预设转速滤波算法，计算真实转速对应的理想转速，从而确定电机转速(真实转速)的抖动量；通过根据真实转速和理想转速，获取对应的补偿转矩，可以得到抖动量对应的转矩补偿值，以利用转矩补偿值对需求转矩进行叠加，将电机转速控制在一个平滑的范围内，通过抑制电机转速的波动的方式抑制了电动汽车的传动系统的扭振，降低了整车抖动，提高了用户体验。

请参考图3，图3为本发明实施例所提供的一种永磁同步电机的转矩控制装置的结构图。该装置应用于电动汽车，可以包括：

真实转速获取模块100，用于接收整车控制器的需求转矩时，获取永磁同步电机的真实转速；

理想转速计算模块200，用于根据真实转速利用对应的预设转速滤波算法，计算理想转速；

补偿转矩获取模块300，用于根据真实转速和理想转速，获取对应的补偿转矩；

输出转矩获取模块400，用于根据补偿转矩和需求转矩，获取永磁同步电机的输出转矩。

可选的，理想转速计算模块200，可以包括：

判断子模块，用于判断真实转速是否小于阈值；

第一理想转速计算子模块，用于若真实转速小于阈值，则利用一阶滤波算法，计算真实转速对应的理想转速；

第二理想转速计算子模块，用于若真实转速不小于阈值，则利用二阶滤波算法，计算真实转速对应的理想转速。

可选的，补偿转矩获取模块300，可以包括：

转速抖动量计算子模块，用于计算真实转速与理想转速的差，得到转速抖动量；

转矩补偿系数获取子模块，用于根据真实转速、理想转速或转速抖动量，获取对应的转矩补偿系数；

补偿转矩子模块，用于计算转速抖动量与转矩补偿系数的积，得到补偿转矩。

可选的，转矩补偿系数获取子模块，可以包括：

转矩补偿系数获取单元，用于根据真实转速、理想转速或转速抖动量，利用预设转速-转矩补偿系数表，获取对应的转矩补偿系数。

可选的，输出转矩获取模块400，可以包括：

补偿判断子模块，用于判断补偿转矩是否大于预设最大补偿值；

第一输出转矩计算子模块，用于若补偿转矩大于预设最大补偿值，则计算预设最大补偿值与需求转矩的和，得到输出转矩；

第二输出转矩计算子模块，用于若补偿转矩不大于预设最大补偿值，则计算补偿转矩与需求转矩的和，得到输出转矩。

可选的，输出转矩获取模块400，还可以包括：

限制调整子模块，用于将预设最大补偿值调整为整车控制器发送的当前最大补偿值。

本实施例中，本发明实施例通过理想转速计算模块200根据真实转速利用对应的预设转速滤波算法，计算理想转速，利用预设转速滤波算法，计算真实转速对应的理想转速，从而确定电机转速(真实转速)的抖动量；通过补偿转矩获取模块300根据真实转速和理想转速，获取对应的补偿转矩，可以得到抖动量对应的转矩补偿值，以利用转矩补偿值对需求转矩进行叠加，将电机转速控制在一个平滑的范围内，通过抑制电机转速的波动的方式抑制了电动汽车的传动系统的扭振，降低了整车抖动，提高了用户体验。

本发明实施例还提供了一种永磁同步电机的转矩控制设备，应用于电动汽车，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序时实现如上述实施例所提供的永磁同步电机的转矩控制方法的步骤。

此外，本发明实施例还提供了一种电动汽车，包括：如上一实施例所提供的永磁同步电机的转矩控制设备。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、设备及电动汽车而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的一种永磁同步电机的转矩控制方法、装置、设备及电动汽车进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。