技术领域
[0001] 本申请涉及车辆技术领域，特别是涉及一种电机主动放电控制方法、装置、计算机设备和存储介质。
相关背景技术
[0002] 电机的主动放电是指当电机电源被切断后，母线电容以及反电动势快速释放电荷的过程。在电动汽车的驱动电机控制器中，母线电容起着重要的作用，用于存储和释放能量。然而，如果这些电容在电源被切断后不能有效地放电，可能会导致电荷积累，对系统和组件造成损害。
[0003] 主动放电的过程是快速且有效的，能够迅速降低母线电容中的电荷量，以及反电动势的电荷量，从而避免电荷积累可能带来的安全隐患。
[0004] 现目前，能够利用电机绕组放电，通过给定电机直轴电流I d，利用电机定子绕组和功率器件的损耗来释放掉能量。这种方法的优点是无需增加额外的放电电路，但是固定的I d电流进行放电,这种方式在电机高速过程中,由于负电动势等影响，可能存在放电失败情况,而且在电压变化范围比较大的时候,给定固定ID电流并不能完全在规定时间放完电。
具体实施方式
[0045] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0046] 当汽车识别到停车休眠需求，或者车辆发送碰撞以后，需要进行主动放电控制，使得汽车逆变器中的母线电容快速放电至规定电压以下，现目前的主动放电控制过程，例如桥臂直通放电：利用PWM(脉宽调制)控制I GBT(绝缘栅双极晶体管)开关时产生的开关损耗消耗掉电容内的能量；放电电阻放电：通过主动放电电阻实现主动放电，在母线正负之间串入放电电阻，将电容的能量通过电阻发热消耗掉；电机绕组放电：给定电机D轴电流I d，利用电机定子绕组和功率器件的损耗释放掉电容内的能量。
[0047] 各个主动放电方式各有优缺点，其中电机绕组放电成本低，无需增加额外的放电电路，因此被广泛应用，但是电机控制器中大多数主动放电是通过标定,给固定的直轴电流进行放电,这种方式在电机高速运行过程中由于反电动势等影响，存在放电失败的情况，而且在电压变化范围比较大的时候,给定固定直轴电流并不能完全在规定时间放完电。
[0048] 在一个实施例中，提供一种电机主动放电控制方法，基于实际直轴电流所处的范围，确定放电电流的计算模式，动态地调整放电电流，从而到达快速放电的效果。
[0049] 在一个实施例中，所述方法如图1所示，包括如下步骤：
[0050] 步骤110，获取电机的实际直轴电流。
[0051] 在永磁同步电机中，电流矢量可以分解为直轴电流和交轴电流两个分量。这两个分量分别对应于电机的直轴和交轴方向，具有不同的作用和影响。直轴电流，也称为d轴电流，实际实施过程中，实际直轴电流与放电电流有关，也受电机高速转动过程中产生的反电动势、扭矩等影响。
[0052] 本实施例中，定义实际直轴电流为Id3。
[0053] 步骤120，根据所述实际直轴电流与安全范围的比较，确定放电电流的计算模式，并确定计算模式对应的放电电流。
[0054] 本申请中，根据实际直轴电流所处的范围，动态调整放电电流的计算方式，示例性地：
[0055] 当所述实际直轴电流大于等于安全范围的放电下限阈值且小于零时，采用第一模式，并根据母线电压与目标电压的放电电压误差、以及弱磁电流，获得第一模式的放电电流。
[0056] 可以理解的是，主动放电控制中，放电电流指的是直轴方向的放电电流。
[0057] 安全范围基于电机自身安全以及考虑控制时的饱和影响而设置，本实施例中，基于相电流峰值，设置一定的冗余量，示例性地：
[0058] 定义相电流峰值为Ismax；
[0059] 定义安全范围的放电下限阈值为 可以理解的是，Ismax前的系数可以根据实际情况调整；
[0060] 当 时，认为实际直轴电流处于安全范围。此时，基于当前的母线电压V与目标电压V1的放电电压误差Verr＝V‑V1、以及弱磁电流Id2，获得第一模式的放电电流。
[0061] 示例性地，基于PI(比例积分)控制算法，使母线电压快速降低至目标电压，同时进行弱磁控制，在全转速范围内进行放电，有效保证电机高速运行时能够放电成功。
[0062] 具体的，当 时，按照式(1)计算第一模式的放电电流：
[0063]
[0064] 其中，Id1为所述放电电流，Kp×Verr为PI控制的比例项，Verr为所述放电电压误差，为PI控制中0至n时刻的积分项，Id2为所述弱磁电流，Kp为放电比例参数，Ki为放电积分参数。
[0065] 弱磁电流Id2能够基于弱磁控制算法进行计算，弱磁控制的目的在于母线电压和电机反电动势一定时，提高电机运行的速度范围，使得当出现某些特殊工况时电机可以在额定速度以上的范围运行，在进行主动放电过程中进行弱磁控制，可以全转速范围进行放电。
[0066] 在另一实施方式中，当所述实际直轴电流小于放电下限阈值时，采用第二模式，并根据母线电压与目标电压的放电电压误差、以及弱磁电流采用抗饱和控制算法，获得第二模式的放电电流。
[0067] 需要指出的是，当 时，此时PI控制就有饱和风险,需要进行抗饱和处理。
[0068] 示例性地，当 时，按照式(2)计算第二模式的放电电流：
[0069]
[0070] 抗饱和PI控制的好处在于能够有效解决积分饱和问题，提高系统的控制性能和稳定性，能够更好地适应系统动态特性的变化，确保系统在各种工作条件下都能保持稳定的性能。
[0071] 在另一实施例中，当所述实际直轴电流大于等于零时，采用第三模式，并根据弱磁电流确定第三模式的放电电流。
[0072] 实际实施过程中，当Id3≥0时，按照式(3)计算第三模式的放电电流：
[0073] ‑Id1＝Id2 (3)
[0074] 在实际直轴电流大于等于零的情况下，采用弱磁控制算法实现主动放电，满足电机高速运行要求。
[0075] 综合上述公式(1)、(2)、(3)，本实施例中不同计算模式下的放电电流的数学表达如下：
[0076]
[0077] 步骤130，根据计算模式对应的放电电流控制电机主动放电。
[0078] 采用上述主动放电控制方法，在不同情况下采用不同的计算模式，动态调整放电电流，在电机高速运行的情况下，结合弱磁控制，快速将母线电压放电至目标电压。
[0079] 另一方面，在实际直轴电流较高的情况下(第二模式、第三模式)，采用较低的主动放电电流，有利于电机安全。
[0080] 在一个实施例中，弱磁电流根据弱磁电压误差确定，其中，弱磁电压误差按照公式(4)即可计算：
[0081]
[0082] 再根据公式(5)计算弱磁电流：
[0083]
[0084] 其中，Id2为所述弱磁电流，Verr为0至n时刻中任意时刻的所述放电电压误差，Kp1为弱磁环比例参数，Ki1为弱磁环积分参数，Verr1为弱磁电压误差，V为母线电压，Mlref为电压利用率，Ud为直轴电压，Uq为交轴电压。
[0085] 采用弱磁控制，在主动放电的同时，满足电机的高速转动要求。
[0086] 在另一个实施例中，由于I d电流解耦不完全,因此在给定I d电流过程中会有一部分I q分量，为消除扭矩，根据所述交轴电流、放电电流以及弱磁电流确定所述实际直轴电流，其中交轴电流根据电机实际扭矩与零扭矩的扭矩误差确定。
[0087] 示例性地，定义电机实际扭矩为Torq，则扭矩误差Torqerr＝0‑Torq，[0088] 交轴电流按照公式(6)确定：
[0089]
[0090] 其中，Kp2为扭矩比例系数，Ki2为扭矩积分系数。
[0091] 实际直轴电流Id3按照公式(7)确定：
[0092] Id3＝‑K1×Iq1‑Id1+Id2 (7)
[0093] 其中，K1为交轴电流系数，且所述交轴电流系数与电机温度负相关。
[0094] 通过设置与电机温度负相关的交轴电流系数，在电机温度高的情况下，得的较高的Id3，使主动放电控制过程能够主动调整计算模式，采用较小的放电电流，提高安全性，K1与电机温度的关系如图2所示，电机温度的截至值(120℃)能够基于实际情况设置。
[0095] 如图3所示，提供了一种电机主动放电的控制流程，响应于VCU(整车控制器)请求主动放电请求，BMS(电池管理系统)控制继电器断快，断开后执行主动放电，控制电机电流矢量的直轴分量I d＝I d3,交轴分量I q＝I q1。
[0096] 应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0097] 在一个实施例中，如图4所示，提供了一种电机主动放电控制装置，包括：获取模块210、计算模块220和执行模块230，其中：
[0098] 获取模块210，用于获取电机的实际直轴电流；
[0099] 计算模块220，用于根据所述实际直轴电流与安全范围的比较，确定放电电流的计算模式，并确定计算模式对应的放电电流，包括：
[0100] 当所述实际直轴电流大于等于安全范围的放电下限阈值且小于零时，采用第一模式，并根据母线电压与目标电压的放电电压误差、以及弱磁电流，获得第一模式的放电电流；
[0101] 执行模块230，用于根据计算模式对应的放电电流控制电机主动放电。
[0102] 具体的，计算模块220按照如下的数学表达确定第一模式的放电电流：
[0103]
[0104] 其中，Id1为所述放电电流，Verr为所述放电电压误差， 为PI控制中0至n时刻的积分项，Id2为所述弱磁电流，Kp为放电比例参数，Ki为放电积分参数。
[0105] 在一个实施例中，计算模块220还用于当所述实际直轴电流小于放电下限阈值时，采用第二模式，并根据母线电压与目标电压的放电电压误差、以及弱磁电流采用抗饱和控制算法，获得第二模式的放电电流。
[0106] 具体的，计算模块220按照如下的数学表达确定第二模式的放电电流：
[0107]
[0108] 其中，Id1为所述放电电流，Verr为所述放电电压误差， 为PI控制中0至n时刻的积分项， 为PI控制中第n至n+1时刻的积分项，Id2为所述弱磁电流，Kp为放电比例参数，Ki为放电积分参数。
[0109] 在一个实施例中，所述计算模块220还用于当所述实际直轴电流大于等于零时，采用第三模式，并根据弱磁电流确定第三模式的放电电流。
[0110] 在一个实施例中，计算模块220根据如下的数学表达确定所述弱磁电流：
[0111]
[0112] 其中，Id2为所述弱磁电流，Verr为0至n时刻中任意时刻的所述放电电压误差，Kp1为弱磁环比例参数，Ki1为弱磁环积分参数，Verr1为弱磁电压误差；
[0113] 其中，所述弱磁电压误差根据如下的数学表达确定：
[0114]
[0115] 其中，V为母线电压，Mlref为电压利用率，Ud为直轴电压，Uq为交轴电压。
[0116] 在一个实施例中，获取模块210根据电机实际扭矩与零扭矩的扭矩误差确定电机的交轴电流；
[0117] 根据所述交轴电流、放电电流以及弱磁电流确定所述实际直轴电流，包括按照如下的数学表达确定所述实际直轴电流：
[0118] Id3＝‑K1×Iq1‑Id1+Id2
[0119] 其中，K1为交轴电流系数，且所述交轴电流系数与电机温度负相关。
[0120] 关于电机主动放电控制装置的具体限定可以参见上文中对于电机主动放电控制方法的限定，在此不再赘述。上述电机主动放电控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0121] 在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图5所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电机主动放电控制方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0122] 本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0123] 在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
[0124] 获取电机的实际直轴电流；
[0125] 根据所述实际直轴电流与安全范围的比较，确定放电电流的计算模式，并确定计算模式对应的放电电流，包括：
[0126] 当所述实际直轴电流大于等于安全范围的放电下限阈值且小于零时，采用第一模式，并根据母线电压与目标电压的放电电压误差、以及弱磁电流，获得第一模式的放电电流；
[0127] 根据计算模式对应的放电电流控制电机主动放电。
[0128] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0129] 所述确定放电电流的计算模式，并确定计算模式对应的放电电流，还包括：
[0130] 当所述实际直轴电流小于放电下限阈值时，采用第二模式，并根据母线电压与目标电压的放电电压误差、以及弱磁电流采用抗饱和控制算法，获得第二模式的放电电流。
[0131] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0132] 所述确定放电电流的计算模式，并确定计算模式对应的放电电流，还包括：
[0133] 当所述实际直轴电流大于等于零时，采用第三模式，并根据弱磁电流确定第三模式的放电电流。
[0134] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0135] 所述获得第一模式的放电电流，包括按照如下的数学表达确定第一模式的放电电流：
[0136]
[0137] 其中，Id1为所述放电电流，Verr为所述放电电压误差， 为PI控制中0至n时刻的积分项，Id2为所述弱磁电流，Kp为放电比例参数，Ki为放电积分参数。
[0138] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0139] 所述获得第二模式的放电电流，包括按照如下的数学表达确定第二模式的放电电流：
[0140]
[0141] 其中，Id1为所述放电电流，Verr为所述放电电压误差， 为PI控制中0至n时刻的积分项， 为PI控制中第n至n+1时刻的积分项，Id2为所述弱磁电流，Kp为放电比例参数，Ki为放电积分参数。
[0142] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0143] 根据如下的数学表达确定所述弱磁电流：
[0144]
[0145] 其中，Id2为所述弱磁电流，Verr为0至n时刻中任意时刻的所述放电电压误差，Kp1为弱磁环比例参数，Ki1为弱磁环积分参数，Verr1为弱磁电压误差；
[0146] 其中，所述弱磁电压误差根据如下的数学表达确定：
[0147]
[0148] 其中，V为母线电压，Mlref为电压利用率，Ud为直轴电压，Uq为交轴电压。
[0149] 在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
[0150] 所述获取电机的实际直轴电流，包括：
[0151] 根据电机实际扭矩与零扭矩的扭矩误差确定电机的交轴电流；
[0152] 根据所述交轴电流、放电电流以及弱磁电流确定所述实际直轴电流，包括按照如下的数学表达确定所述实际直轴电流：
[0153] Id3＝‑K1×Iq1‑Id1+Id2
[0154] 其中，K1为交轴电流系数，且所述交轴电流系数与电机温度负相关。
[0155] 在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0156] 获取电机的实际直轴电流；
[0157] 根据所述实际直轴电流与安全范围的比较，确定放电电流的计算模式，并确定计算模式对应的放电电流，包括：
[0158] 当所述实际直轴电流大于等于安全范围的放电下限阈值且小于零时，采用第一模式，并根据母线电压与目标电压的放电电压误差、以及弱磁电流，获得第一模式的放电电流；
[0159] 根据计算模式对应的放电电流控制电机主动放电。
[0160] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0161] 所述确定放电电流的计算模式，并确定计算模式对应的放电电流，还包括：
[0162] 当所述实际直轴电流小于放电下限阈值时，采用第二模式，并根据母线电压与目标电压的放电电压误差、以及弱磁电流采用抗饱和控制算法，获得第二模式的放电电流。
[0163] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0164] 所述确定放电电流的计算模式，并确定计算模式对应的放电电流，还包括：
[0165] 当所述实际直轴电流大于等于零时，采用第三模式，并根据弱磁电流确定第三模式的放电电流。
[0166] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0167] 所述获得第一模式的放电电流，包括按照如下的数学表达确定第一模式的放电电流：
[0168]
[0169] 其中，Id1为所述放电电流，Verr为所述放电电压误差， 为PI控制中0至n时刻的积分项，Id2为所述弱磁电流，Kp为放电比例参数，Ki为放电积分参数。
[0170] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0171] 所述获得第二模式的放电电流，包括按照如下的数学表达确定第二模式的放电电流：
[0172]
[0173] 其中，Id1为所述放电电流，Verr为所述放电电压误差， 为PI控制中0至n时刻的积分项， 为PI控制中第n至n+1时刻的积分项，Id2为所述弱磁电流，Kp为放电比例参数，Ki为放电积分参数。
[0174] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0175] 根据如下的数学表达确定所述弱磁电流：
[0176]
[0177] 其中，Id2为所述弱磁电流，Verr为0至n时刻中任意时刻的所述放电电压误差，Kp1为弱磁环比例参数，Ki1为弱磁环积分参数，Verr1为弱磁电压误差；
[0178] 其中，所述弱磁电压误差根据如下的数学表达确定：
[0179]
[0180] 其中，V为母线电压，Mlref为电压利用率，Ud为直轴电压，Uq为交轴电压。
[0181] 在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
[0182] 所述获取电机的实际直轴电流，包括：
[0183] 根据电机实际扭矩与零扭矩的扭矩误差确定电机的交轴电流；
[0184] 根据所述交轴电流、放电电流以及弱磁电流确定所述实际直轴电流，包括按照如下的数学表达确定所述实际直轴电流：
[0185] Id3＝‑K1×Iq1‑Id1+Id2
[0186] 其中，K1为交轴电流系数，且所述交轴电流系数与电机温度负相关。
[0187] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
[0188] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0189] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
