matlab电机标定,一种纯电动汽车驱动电机台架自动标定方法及其装置与流程

本发明涉及一种纯电动汽车驱动电机台架自动标定方法及其装置，属于纯电动汽车的测试领域。

背景技术：

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在纯电动汽车测试领域，驱动电机需要使用电机控制器进行台架标定，目前纯电动汽车驱动电机的台架标定都是通过人工标定方式实现的，即在不同的工况(不同电机转速n和不同电机需求扭矩T)下，通过手动改变Id(D轴电流)和Iq(Q轴电流)的值来匹配到最佳需求扭矩，从而得到需求的Id和Iq表格。但这种人工标定的方法会产生读数误差，也会导致电机温度变化范围较大，从而影响磁链大小，磁链的变化会直接导致电机输出转矩的变化，进而影响标定精度，另外，手工标定工作强度大、标定时间长，会占用工程师大量宝贵时间，影响电机标定工作效率。

因此，目前迫切需要提出一种纯电动汽车驱动电机台架自动标定方法。

技术实现要素：

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本发明的目的在于解决上述问题，通过提供一种纯电动汽车驱动电机台架自动标定方法及其装置，解决了手动标定电机时工作强度大、标定周期长、技术要求高且标定精度差的问题，提高了台架的标定效率。

本发明采用如下技术方案：一种纯电动汽车驱动电机台架自动标定方法，步骤如下：

首先将电机、上位机和测功机、电机控制器以及电机冷却系统相连，根据电机和电机控制器的通讯协议修改地址，对电机机型进行确认并修改相关技术参数；

接着进行自动辨识，学习转子和旋变角度，判断转速多大时电机进入弱磁区，此时需微调角度，使电机进入弱磁前后扭矩变化不大；

确定电机进入弱磁区的基速阈值n0，再学习前馈角度值，之后进行自动标定过程，最后进行标定验证。

进一步地，首先判断电机温度是否在目标温度范围内，如果不在目标范围内，则通过自动回温控制的方式，通过电机冷却系统进行水温调节，以使电机温度控制在目标范围内；

其次，判断电机转速是否进入弱磁区，即判断电机转速是否大于基速阈值n0，若电机转速小于基速阈值，在基速区设定不同的控制电流Is和夹角θ，读取当前转速n下的输出转矩T，其中Is2＝Id2+Iq2，Is和Iq的夹角用θ表示，θ从0°到45°之间变化，将当前转速n、控制电流Is、Is和Iq之间的夹角θ、输出转矩T汇总成Excel表格，将汇总的数据自动处理，计算出基速区的最佳电流和输出扭矩，从而得到MTPA最佳值；

随着电机转速的提高，当进入弱磁区后，需要获得不同标定Id和Iq下的输出扭矩T1，根据输出的扭矩，计算对应标定Id和Iq下的扭矩常数K，最后根据扭矩常数K，利用matlab中的Polyfit函数进行曲线拟合，得出T1-Id之间的最佳曲线，

扭矩常数其中K为扭矩常数，T1为输出扭矩，Id为D轴电流，Iq为Q轴电流。

本发明还采用如下技术方案：一种纯电动汽车驱动电机台架自动标定装置，包括：

数据获取模块，用来获取不同控制电流Is下最大输出扭矩T，以及不同标定Id和Iq下的最大输出扭矩T1；

数据处理模块，根据不同Is对应的最大输出扭矩T和对应的角度θ，计算出基速区的最佳电流和输出扭矩，从而得到MTPA最佳值，以及根据不同标定Id和Iq下的最大输出扭矩T1，计算对应的标定Id和Iq下的扭矩常数K，再根据扭矩常数K进行曲线拟合，得到T1-Id之间的最佳曲线。

本发明具有如下有益效果：本发明在进行纯电动汽车驱动电机台架标定时，通过上位机对电机进行自动回温控制，消除了温度对输出扭矩的影响，在基速区通过自动电流设定和自动数据处理，对电机控制电流进行自动设定，得到MTPA的最佳值，从而提高台架标定精度和效率。在弱磁区通过给定不同的标定Id和Iq，增加了采样点数提高标定精度，自动读取对应的输出扭矩值并计算对应的扭矩常数，根据扭矩常数，使用Matlab进行曲线拟合，得到T1-Id的最佳曲线，大大提高了电机标定的工作效率。在标定验证过程中，不同电机转速下自动判断是否达到目标转矩，并自动将没有达到目标转矩的转速点单独列出。

附图说明：

图1为本发明纯电动汽车驱动电机台架自动标定方法的总流程图。

图2为实现本发明纯电动汽车驱动电机台架自动标定方法的系统原理图。

图3为实现本发明纯电动汽车驱动电机台架自动标定方法验证的流程图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

本发明纯电动汽车驱动电机台架自动标定方法，包括如下步骤：

图1简单示出了本发明电机标定的总流程图，首先将上位机和测功机、电机控制器以及电机冷却系统相连，根据电机和电机控制器的通讯协议修改地址，对电机机型进行确认，根据电机技术协议修改相关技术参数。之后进行自动辨识，学习转子和旋变角度，判断转速多大时电机进入弱磁区，此时需微调角度，使电机进入弱磁前后扭矩变化不大。确定电机进入弱磁区的基速阈值n0,最后再学习前馈角度值。之后进行自动标定过程，最后进行标定验证。

图2简单示出了实现本发明方法的系统原理图。在电机自动标定之前，首先是自动回温控制的实现，对于永磁同步电机来说，温度对转子磁链有重要影响，而磁链会直接导致电机输出转矩的变化，因此需用上位机将电机温度控制在合理范围内，使Id和Iq都在基本相同的温度下进行标定，保证标定的精度。具体做法是，首先判断电机温度是否在目标温度范围内，如果不在目标范围内，则电机台架以自动回温控制的方式，通过电机冷却系统进行水温调节，以使电机温度控制在目标范围内。

其次，判断电机转速是否进入弱磁区，即判断电机转速是否大于基速阈值n0，此时需采取不同的控制方式和不同的标定方法，即在基速区采用MTPA(最大转矩和电流比值)控制，随着电机转速升高，进入弱磁区后，电压极限椭圆收缩，需要采用弱磁控制方式。

在基速区设定不同的控制电流Is和夹角θ，读取当前转速n下的输出转矩T，其中Is2＝Id2+Iq2，Is和Iq的夹角用θ表示，θ从0°到45°之间变化。

将当前转速n、控制电流Is、Is和Iq之间的夹角θ、输出转矩T汇总成Excel表格，将汇总的数据自动处理，计算出基速区的最佳电流和输出扭矩，从而得到MTPA最佳值。

随着电机转速的提高，当进入弱磁区后，需要获得不同标定Id和Iq下的输出扭矩T1。根据输出的扭矩，计算对应标定Id和Iq下的扭矩常数K，最后根据扭矩常数K，利用matlab中的Polyfit函数进行曲线拟合，得出T1-Id之间的最佳曲线。

扭矩常数其中K为扭矩常数，T1为输出扭矩，Id为D轴电流，Iq为Q轴电流。

依据本发明的另一方面，还提供了一种纯电动汽车驱动电机台架自动标定装置，包括：

数据获取模块，用来获取不同控制电流Is下最大输出扭矩T，以及不同标定Id和Iq下的最大输出扭矩T1。

数据处理模块，根据不同Is对应的最大输出扭矩T和对应的角度θ，计算出基速区的最佳电流和输出扭矩，从而得到MTPA最佳值。以及根据不同标定Id和Iq下的最大输出扭矩T1，计算对应的标定Id和Iq下的扭矩常数K，再根据扭矩常数K进行曲线拟合，得到T1-Id之间的最佳曲线。

输出转矩T为台架实测转矩，判断当前转速n是否大于设定的基速阈值n0，若当前转速小于基速阈值n0，设定控制电流Is和夹角θ，其中θ的变化范围是从0°到45°。读取当前转速n下的台架实测转矩。用上位机对电机控制器的控制电流Is和夹角θ进行的设定，电机控制器根据设定的控制电流Is和夹角θ对电机进行控制，之后电机将反馈信号通过电机控制器传输到台架上位机上。数据自动处理是通过最佳定子电流控制算法实现的。若当前转速大于基速阈值n0，通过获取不同标定Id和Iq下的输出扭矩T1，根据输出的扭矩，计算对应标定Id和Iq下的扭矩常数K，最后根据扭矩常数K，利用matlab中的Polyfit函数进行曲线拟合，得出T1-Id之间的最佳曲线。

图3简单示出了实现本发明电机标定验证的流程图，标定验证时，通过给定不同的电机转速，看是否达到我们要求的目标扭矩，若没达到，系统将此转速点单独列出，之后我们再将此转速单独标定。若验证达到目标扭矩，则标定结束。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。