用于电机的控制方法和控制装置、汽车以及存储介质与流程

本发明涉及电机领域，具体地涉及一种用于电机的控制方法和控制装置、汽车以及存储介质。

背景技术：

当前，电机作为新能源汽车的核心部件被广泛使用。新能源汽车的电机一般采用最大转矩电流比控制(mtpa)，其实现方法就是将电机内特性参数制作为查表模型并编写程序输入到电机控制器中以实现对电机的精准控制，即制作转矩te和转速n与直轴电流id和交轴电流iq之间的对应关系、直轴磁链fd和交轴磁链fq与直轴电流id和交轴电流iq之间的对应关系等查表模型，再将其编写入控制程序之中。因此，电机的精准控制是靠查表模型得以实现，由此可见，查表模型数据的准确性对于电机的控制至关重要。

在现有技术中，一般采用基于标定的最初的电机内特性参数制作查表模型以编写控制程序并输入到每台车的电机控制器中以对电机进行精准控制。但是，当一辆新能源汽车行驶多年，其电机会老化，使得电机内特性参数(例如直轴电感ld、交轴电感lq和永磁体磁链ψf等)发生变化。并且，当电机遇到极端工况时，也会造成永磁体退磁及其它参数发生变化。然而，在电机内特性参数已经变化的情况下，电机控制器内的控制程序依然基于最初的查表模型进行电机控制，这就会造成电机控制器对电机控制不够精准、误差偏大，并导致电机效率乃至整车效率都会降低，能耗增大，驾驶舒适度也会受到较大的影响。

另外，当一台电机设计完成后，会批量生产一批电机，然而由于制造工艺、制造水平的差异，会使得这批电机各有不同。但是一般仅对这一批电机的数台电机样本进行标定，并用样本电机的内特性参数代表整批电机的内特性参数，而忽略它们之间的差异，然后基于这些参数数据编写整批电机的控制程序，最后再将这版控制程序输入到每台电机控制器中。这样，由于电机之间存在差异，使用相同的控制程序也会导致部分电机的控制精度与性能受到影响，使得采用不同电机的新能源汽车的整车效率及能耗也会不同。

技术实现要素：

为至少部分地解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施方式的目的是提供一种用于电机的控制方法和控制装置、汽车以及存储介质。

为了实现上述目的，在本发明实施方式的第一方面，提供一种用于电机的控制方法，所述电机基于预定控制模型进行控制，所述控制方法包括：

获取所述电机的控制参数；

根据所述控制参数计算所述电机的固有参数；

根据计算得到的所述固有参数修正所述预定控制模型；以及

基于修正后的所述预定控制模型对所述电机进行控制。

可选地，所述控制参数包括所述电机的交轴电流、直轴电流以及直轴电压，所述固有参数包括所述电机的交轴电感和直轴电感，所述根据所述控制参数计算所述电机的固有参数，包括：

根据所述交轴电流、所述直轴电流以及所述直轴电压计算所述直轴电感和所述交轴电感，其中

所述直轴电感基于以下公式进行计算：

所述交轴电感基于以下公式进行计算：

其中，为所述直轴电感的估计值，为所述交轴电感的估计值，ki1、ki2为pi调节参数，dτ为时间常数，ld(0)为所述预设控制模型当前存储的所述直轴电感，lq(0)为所述预设控制模型当前存储的所述交轴电感，id为基于所述预设控制模型确定的所述直轴电流的查表值，iq为基于所述预设控制模型确定的所述交轴电流的查表值，为所述直轴电流的估计值，为所述交轴电流的估计值，为所述直轴电压的估计值。

可选地，所述电机为永磁同步电机，所述固有参数还包括所述电机的永磁体磁链，所述控制方法还包括：

检测与所述控制参数对应的所述电机的运行参数；

所述根据所述控制参数计算所述电机的固有参数，还包括：根据所述控制参数和所述运行参数计算所述电机的永磁体磁链。

可选地，所述运行参数包括所述电机的角速度，所述根据所述控制参数和所述运行参数计算所述电机的永磁体磁链，包括：

根据所述交轴电流和所述角速度基于以下公式计算所述永磁体磁链：

其中，为所述永磁体磁链的估计值，ki3为pi调节参数，ωr为所述角速度，ψf(0)为所述预设控制模型当前存储的所述永磁体磁链。

可选地，所述控制方法还包括：

根据所述控制参数和计算得到的所述固有参数确定所述电机的实际转矩；

将所述实际转矩与目标转矩进行比较；以及

在所述实际转矩与所述目标转矩不同的情况下，调节所述电机的控制参数以使得所述实际转矩达到所述目标转矩。

可选地，所述预定控制模型包括所述控制参数与电机的目标参数之间的预定对应关系，所述根据计算得到的所述固有参数修正所述预定控制模型，包括：

根据计算得到的所述固有参数确定所述控制参数与所述目标参数之间的最新对应关系；以及

在所述最新对应关系与所述预定对应关系不同的情况下，以所述最新对应关系替换所述预定对应关系。

可选地，所述电机为永磁同步电机，所述控制参数包括所述电机的交轴电流和直轴电流，所述固有参数包括所述电机的交轴电感、直轴电感和永磁体磁链，所述目标参数包括所述电机的交轴磁链和直轴磁链，所述根据计算得到的所述电机的固有参数确定所述控制参数与所述目标参数之间的最新对应关系，包括：

根据计算得到的所述交轴电感、所述直轴电感和所述永磁体磁链确定所述交轴电流和所述直轴电流与所述交轴磁链和所述直轴磁链之间的最新对应关系，其中

所述直轴电流与所述直轴磁链的对应关系基于以下公式确定：

所述交轴电流与所述交轴磁链的对应关系基于以下公式确定：

其中，id为所述直轴电流，iq为所述交轴电流，为所述直轴磁链的估计值，为所述交轴磁链的估计值，为所述永磁体磁链的估计值，为所述直轴电感的估计值，为所述交轴电感的估计值。

可选地，所述电机为永磁同步电机，所述控制参数包括所述电机的交轴电流和直轴电流，所述固有参数包括所述电机的交轴电感、直轴电感以及永磁体磁链，所述目标参数包括所述电机的转矩，所述根据计算得到的所述电机的固有参数确定所述控制参数与所述目标参数之间的最新对应关系，包括：

根据计算得到的所述交轴电感、所述直轴电感和所述永磁体磁链基于以下公式确定所述交轴电流和所述直轴电流与所述转矩的最新对应关系：

其中，id为所述直轴电流，iq为所述交轴电流，为所述转矩的估计值，np为所述电机的磁极对数，为所述永磁体磁链的估计值，为所述直轴电感的估计值，为所述交轴电感的估计值。

在本发明实施方式的第二方面，还提供一种用于电机的控制装置，所述控制装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序，以实现上述的用于电机的控制方法。

在本发明实施方式的第三方面，还提供一种汽车，所述汽车包括：

电机；以及

上述的用于电机的控制装置。

在本发明实施方式的第四方面，还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于在被处理器执行时使得所述处理器能够执行上述的用于电机的控制方法。

在上述技术方案中，通过计算电机实际的固有参数，并基于实际的固有参数修正电机的预定控制模型，可以降低由于电机老化或制造差异对电机的控制精度的影响，进而提高电机的控制精度和工作效率，降低电机能耗，并且使电机控制更平稳。

本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：

图1示例性示出了本发明一种实施方式提供的用于电机的控制方法的流程图；

图2示例性示出了本发明一种可选实施方式提供的用于电机的控制方法的流程图；

图3示例性示出了本发明一种实施方式提供的用于电机的控制装置的框图；以及

图4示例性示出了本发明一种实施方式提供的汽车的框图。

附图标记说明

10控制装置20电机

11处理器12存储器

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1示例性示出了本发明一种实施方式提供的用于电机的控制方法的流程图。如图1所示，本发明实施方式提供一种用于电机的控制方法，该电机基于预定控制模型进行控制，该控制方法可以包括：

步骤s11，获取电机的控制参数。

其中，电机的控制参数可以包括电机的交轴电流、直轴电流以及直轴电压等，通过调节这些控制参数可以对电机进行控制。

步骤s12，根据电机的控制参数计算电机的固有参数。

这里，当获取到电机的控制参数后，可以基于电机的控制参数来计算电机的固有参数。该固有参数可以包括例如直轴电感和交轴电感等电机内特性参数。在步骤s12中，基于控制参数所计算的固有参数的值为电机当前的实际参数值。

步骤s13，根据计算得到的固有参数修正预定控制模型。

在步骤s13中，需要说明的是，由于预定控制模型是基于最初标定的电机的固有参数所确定的，当由于电机老化或制造误差等原因导致电机当前实际的固有参数的值与最初标定的固有参数的值不同时，采用预定控制模型对电机进行控制会对控制精度产生影响。因此，采用通过计算得到的实际的固有参数对预定控制模型进行修正，可以提高电机的控制精度和工作效率。

步骤s14，基于修正后的预定控制模型对电机进行控制。

在步骤s14中，可以以修正后的控制模型覆盖原控制模型，电机的电机控制器采用修正后的控制模型对电机进行控制，以提高电机的控制精度和工作效率。

如此，通过实时或定期地计算电机实际的直轴电感和交轴电感等固有参数，并基于实际的固有参数修正电机的预定控制模型，可以降低由于电机老化或制造差异对电机的控制精度的影响，进而提高电机的控制精度和工作效率，降低电机能耗，并且使电机控制更平稳。

在本发明一种可选实施方式中，控制参数可以包括电机的交轴电流、直轴电流以及直轴电压，固有参数可以包括电机的交轴电感和直轴电感。上述步骤s12可以包括：根据交轴电流、直轴电流以及直轴电压计算直轴电感和交轴电感。其中，当电机运行时，直轴电感可以基于以下公式(1)进行计算：

交轴电感可以基于以下公式(2)进行计算：

在上述公式中，为通过估算确定的直轴电感的估计值，也即通过估算确定的当前实际的直轴电感。为通过估算确定的交轴电感的估计值，也即通过估算确定的当前实际的交轴电感。ki1、ki2为pi调节参数，dτ为时间常数，ld(0)为预设控制模型当前存储的直轴电感，lq(0)为预设控制模型当前存储的交轴电感，id为基于预设控制模型确定的直轴电流的查表值，iq为基于预设控制模型确定的交轴电流的查表值，为直轴电流的估计值，为交轴电流的估计值，为直轴电压的估计值。

具体而言，可以采用估算的方法来确定电机的直轴电感和交轴电感。在电机运行过程中，可以根据预定控制模型确定与当前转矩对应的直轴电流的查表值id和交轴电流的查表值iq，并根据当前存储的永磁体磁链、直轴电感和交轴电感结合电机当前的转速、直轴电压和交轴电压等参数估算与当前转矩对应的直轴电流的估计值交轴电流的估计值和直轴电压的估计值该估算步骤属于现有技术，因此不做详述。随后，将直轴电流的查表值id和估计值交轴电流的查表值iq和估计值直轴电压的估计值代入上述公式(1)和公式(2)进行pi(proportionintegral，比例积分)闭环运算，以得到直轴电感的估计值和交轴电感的估计值公式中，pi调节参数ki1、ki2和时间常数dτ数均为预先设定。ld(0)为预设控制模型当前存储的直轴电感，lq(0)为预设控制模型当前存储的交轴电感。其中，当所确定的当前实际的直轴电感和交轴电感与预定控制模型中存储的直轴电感和交轴电感不同时，可以以当前实际的直轴电感和交轴电感替换之前存储的直轴电感和交轴电感。如此，通过上述方法可以基于直轴电流和交轴电流的查表值与实时估算的估计值之间的偏差对预设控制模型中存储的直轴电感和交轴电感进行修正，以更为准确地估算出电机当前实际的直轴电感和交轴电感。可以理解的是，本发明实施方式还可以采用其他现有的计算方法确定电机当前实际的直轴电感和交轴电感。

在本发明一种可选实施方式中，电机可以为永磁同步电机，更具体地，该电机可以为新能源汽车常用的内置式永磁同步电机。电机的固有参数还可以包括电机的永磁体磁链。在上述步骤s12之前，用于电机的控制方法还可以包括：检测与电机的控制参数对应的电机的运行参数。上述步骤s12还可以包括：根据电机的控制参数和运行参数计算电机的永磁体磁链。

其中，电机的运行参数可以包括电机的角速度，该角速度可以通过安装在电机上的传感器直接或间接检测得到。电机的永磁体磁链可以根据电机的交轴电流和角速度进行计算。具体地，可以在电机运行时根据以下公式(3)计算电机的永磁体磁链：

其中，为通过估算确定的电机的永磁体磁链的估计值，也即通过估算确定的当前实际的永磁体磁链。ki3为pi调节参数，为预先确定。ωr为与当前转矩对应的电机的角速度，该角速度ωr可以通过传感器进行检测确定。ψf(0)为预设控制模型当前存储的永磁体磁链。iq为基于预设控制模型确定的与当前转矩对应的交轴电流的查表值，为与当前转矩对应的交轴电流的估计值。如此，通过将交轴电流的查表值iq和估计值代入上述公式(3)进行pi闭环运算，可以得到永磁体磁链的估计值

在本发明一种可选实施方式中，用于电机的控制方法还可以包括：

步骤s21，根据电机的控制参数和计算得到的固有参数确定电机的实际转矩。

步骤s22，将电机的实际转矩与目标转矩进行比较。

步骤s23，在电机的实际转矩与目标转矩不同的情况下，调节电机的控制参数以使得电机的实际转矩达到目标转矩。

具体地，在电机运行时，可以根据交轴电流、直轴电流、直轴电压、交轴电压以及角速度计算电机在当前转矩和转速下的直轴电感、交轴电感和永磁体磁链等固有参数，在确定直轴电感、交轴电感和永磁体磁链后，可以结合交轴电流和直轴电流计算电机当前的实际转矩。在确定电机的实际转矩后，可以将电机的实际转矩与所需的目标转矩进行比较，该目标转矩可以为电机所在的新能源汽车的vcu(vehiclecontrolunit，整车控制器)分配给电机的转矩。如果实际转矩与目标转矩不相等，则可以根据实际转轴与目标转矩之间的差值对电机进行控制，以使得电机的实际转矩达到目标转矩。例如，在实际转矩大于目标转矩的情况下，电机控制器可以向电机发送减小转矩的指令，以减小电机的转矩，在实际转矩小于目标转矩的情况下，电机控制器可以向电机发送增大转矩的指令，以增大电机的转矩。

在本发明一种可选实施方式中，预定控制模型可以包括电机的控制参数与电机的目标参数之间的预定对应关系，该预定对应关系基于电机的最初标定的固有参数(例如直轴电感、交轴电感和永磁体磁链)确定。上述步骤s14可以包括：

步骤s141，根据计算得到的固有参数确定控制参数与目标参数之间的最新对应关系。

步骤s142，在该最新对应关系与预定对应关系不同的情况下，以该最新对应关系替换预定对应关系。

具体地，该电机可以例如为永磁同步电机，电机的控制参数可以包括电机的交轴电流和直轴电流，电机的固有参数可以包括电机的交轴电感、直轴电感和永磁体磁链，电机的目标参数可以包括电机的交轴磁链、直轴磁链、转矩和转速。在电机设计完成后，可以根据电机样品对电机的交轴电感、直轴电感和永磁体磁链进行标定，随后基于标定的交轴电感、直轴电感和永磁体磁链确定电机的控制模型(即预定控制模型)。该预定控制模型可以包括基于标定的交轴电感、直轴电感和永磁体磁链所确定的控制参数与目标参数之间的对应关系(即预定对应关系)。该预定对应关系具体可以包括交轴电流和直轴电流与交轴磁链和直轴磁链之间的对应关系，以及交轴电流和直轴电流与转矩和转速之间的对应关系。

在电机运行的过程中，可以根据当前的交轴电流、直轴电流、直轴电压以及角速度计算当前转速和转矩下的交轴电感、直轴电感和永磁体磁链，并根据交轴电感、直轴电感和永磁体磁链确定交轴电流和直轴电流与交轴磁链和直轴磁链之间的最新对应关系，并与控制模型中所包含的预定对应关系进行比较。在该基于实际的固有参数确定的最新对应关系与预定对应关系不同的情况下，则以该最新对应关系替换预定对应关系。举例来说，可以在电机运行过程中，基于估算得到的交轴电感、直轴电感和永磁体磁链计算当前的交轴电流和直轴电流所对应的交轴磁链和直轴磁链，并与预定对应关系中当前的交轴电流和直轴电流所对应的交轴磁链和直轴磁链进行比较，如果两者不同，则表明基于实际的固有参数确定的最新对应关系与预定对应关系不同。因此，一方面，可以直接以计算得到的交轴磁链和直轴磁链替换预定对应关系中相应的交轴磁链和直轴磁链；另一方面，还可以基于计算得到的交轴电感、直轴电感和永磁体磁链重新确定不同的交轴磁链和直轴磁链所对应的交轴电流和直轴电流以形成最新的对应关系，并以该最新的对应关系替换预定对应关系。如此，通过上述两种方式可以采用最新的对应关系替换预定对应关系，进而实现控制模型的修正。

其中，直轴电流与直轴磁链的对应关系可以基于以下公式(4)确定：

交轴电流与交轴磁链的对应关系可以基于以下公式(5)确定：

在公式中，id为直轴电流，iq为交轴电流；为直轴磁链的估计值，即与直轴电流id对应的直轴磁链；为交轴磁链的估计值，即与交轴电流iq对应的交轴磁链。为永磁体磁链的估计值，为直轴电感的估计值，为交轴电感的估计值。

进一步地，还可以根据计算得到的交轴电感、直轴电感和永磁体磁链确定交轴电流和直轴电流与转矩和转速的最新对应关系，并与控制模型中所包含的预定对应关系进行比较。在该基于实际的固有参数确定的最新对应关系与预定对应关系不同的情况下，则以该最新对应关系替换预定对应关系。举例来说，在电机运行过程中，可以基于估算得到的交轴电感、直轴电感和永磁体磁链计算当前的交轴电流和直轴电流所对应的转矩并检测与当前的交轴电流和直轴电流对应的转速，随后与预定对应关系中当前的交轴电流和直轴电流所对应的转矩和转速进行比较，若两者不同，则表明基于实际的固有参数确定的最新对应关系与预定对应关系不同。因此，可以基于计算得到的交轴电感、直轴电感和永磁体磁链根据电机控制策略重新确定不同的转矩和转速所对应的交轴电流和直轴电流以形成最新的对应关系，并以该最新的对应关系替换预定对应关系。电机控制策略可以根据电机控制需要预先确定，例如该电机控制策略可以为最大转矩电流比控制。

其中，交轴电流和直轴电流与转矩的对应关系可以基于以下的公式(6)确定：

在公式中，id为直轴电流，iq为交轴电流；为转矩的估计值，即直轴电流id和交轴电流iq对应的转矩；np为电机的磁极对数，为永磁体磁链的估计值，为直轴电感的估计值，为交轴电感的估计值。

图2示例性示出了本发明一种可选实施方式提供的用于电机的控制方法的流程图。如图2所示，在本发明一种可选实施方式中，在电机运行过程中，可以获取电机在当前转速n和转矩te下的直轴电流id、交轴电流iq、直轴电压ud和交轴电压uq并检测电机的角速度ωr，随后根据直轴电流id、交轴电流iq、直轴电压ud、交轴电压uq和角速度ωr计算电机在当前的转速n和转矩te下的直轴电感ld、交轴电感lq和永磁体磁链ψf。之后，通过计算得到的直轴电感ld、交轴电感lq和永磁体磁链ψf，结合当前的直轴电流id和交轴电流iq一起计算电机在当前转速n和转矩te下的直轴磁链fd和交轴磁链fq。然后，根据预定控制模型中的预定对应关系确定与当前的直轴电流id和交轴电流iq对应的直轴磁链fd和交轴磁链fq，并确定通过计算得到的直轴磁链fd和交轴磁链fq与基于预定对应关系确定的直轴磁链fd和交轴磁链fq是否相同。如果相同，则不做处理；如果不同，则以计算得到的直轴磁链fd和交轴磁链fq覆盖和替换预定对应关系中相应的直轴磁链fd和交轴磁链fq。进一步地，可以根据当前的直轴电流id、交轴电流iq、直轴电感ld、交轴电感lq以及永磁体磁链ψf计算当前的转矩te并检测电机当前的转速n，随后确定计算得到的转矩te和检测得到的转速n与根据预定对应关系确定的当前的直轴电流id和交轴电流iq所对应的转矩te和转速n是否相同。如果相同，则不做处理，如果不同，则基于计算得到的直轴电感ld、交轴电感lq和永磁体磁链ψf根据电机控制策略重新确定不同的转矩te和转速n所对应的交轴电流iq和直轴电流id以形成最新的对应关系，并以该最新的对应关系替换预定对应关系。其中，上述各个计算过程可以在电机所在设备(例如新能源汽车)的本地进行，也可以传输到远程服务器进行在线计算。具体计算方式可以采用查表估算，也可以基于相应的公式进行计算。另外，可以根据实际需要，选择定期或实时修正电机的预定控制模型。

此外，在修正预定控制模型的同时，还可以基于计算得到的直轴电感ld、交轴电感lq以及永磁体磁链ψf结合当前的直轴电流id和交轴电流iq确定电机当前的实际转矩，并判断实际转矩与电机的目标转矩是否相等，该目标转矩可以例如由电机所在汽车的整车控制器分配给电机。如果电机的实际转矩与目标转矩相等，则不做处理；如果电机的实际转矩相对偏小，则电机控制器(mcu,motorcontrolunit)控制电机增大转矩；如果电机的实际转矩相对偏大，则电机控制器控制电机减小转矩。如此反复，直至电机的实际转矩与目标转矩相等。

图3示例性示出了本发明一种实施方式提供的用于电机的控制装置的框图。如图3所示，本发明实施方式还提供一种用于电机的控制装置，该控制装置可以包括：存储器12、处理器11及存储在存储器12上并可在处理器11上运行的计算机程序，处理器11执行该计算机程序，以实现上述的用于电机的控制方法。在一些可选实施方式中，该控制装置可以为智能电机控制器，从而可以直接对电机进行控制，在另一些可选实施方式中，该控制装置可以通过电机控制器间接对电机进行控制。

图4示例性示出了本发明一种实施方式提供的汽车的框图。如图4所示，本发明实施方式还提供一种汽车，该汽车可以包括电机20和上述的用于电机的控制装置10。电机20上可以设有用于检测电机转速的转速传感器，控制装置10可以通过转速传感器检测电机20的转速。其中，该汽车可以为新能源汽车等使用电机的汽车，更具体地，该汽车可以为纯电动汽车或混合动力汽车。

本发明实施方式还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于在被处理器执行时使得处理器能够执行上述的用于电机的控制方法。

以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。