電動(dòng)汽車(chē)及其永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制方法和裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電動(dòng)汽車(chē)及其永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制方法和裝置，方法包括以下步驟：獲取電動(dòng)汽車(chē)的行車(chē)工況信息、永磁同步電機(jī)的d軸和q軸給定電流以及d軸和q軸實(shí)際電流；根據(jù)行車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率；根據(jù)d軸給定電流、d軸實(shí)際電流、d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)和d軸電流PI控制算法計(jì)算d軸電壓，并根據(jù)q軸給定電流、q軸實(shí)際電流、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和q軸電流PI控制算法計(jì)算q軸電壓，以根據(jù)d軸電壓、q軸電壓和PWM開(kāi)關(guān)頻率對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行矢量控制。由此，通過(guò)設(shè)定與行車(chē)工況相匹配的控制參數(shù)，達(dá)到更好的快速響應(yīng)能力、減少超調(diào)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
電動(dòng)汽車(chē)及其永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán) 控制方法、一種電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置W及一種電動(dòng)汽車(chē)。
【背景技術(shù)】
[0002] 相關(guān)的電動(dòng)汽車(chē)大多是采用永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行車(chē)輛驅(qū)動(dòng)，永磁同步電動(dòng)機(jī)的驅(qū) 動(dòng)及控制對(duì)整車(chē)性能影響重大。在電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)控制中，電流環(huán)控制是永磁同步電機(jī)矢 量控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它是提高系統(tǒng)控制精度和響應(yīng)速度，改善控制性能的關(guān)鍵， 其中，PI電流控制方式被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)控制中。
[0003] 在電流環(huán)PI控制中，PI控制參數(shù)的選取對(duì)于控制性能影響巨大，不合理的PI控制 參數(shù)輕則影響控制性能，例如精度、響應(yīng)時(shí)間、超調(diào)等，重則直接導(dǎo)致控制發(fā)散，使電動(dòng)汽車(chē) 失控，為此選取合理的PI控制參數(shù)是保證控制指標(biāo)的基礎(chǔ)。在相關(guān)技術(shù)中，通常采用分段法 或查表法獲得PI電流控制的比例系數(shù)與積分系數(shù)。W分段法為例，該方法將電機(jī)轉(zhuǎn)速分為 多個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)一組比例系數(shù)與積分系數(shù)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)入某個(gè)區(qū)間后根據(jù)對(duì)應(yīng) 的比例系數(shù)與積分系數(shù)進(jìn)行電流環(huán)控制，從而在一定程度上解決了電流環(huán)PI參數(shù)的工況適 應(yīng)性問(wèn)題。但是，其存在的問(wèn)題是，由于相關(guān)方法不是從實(shí)際工況角度出發(fā)，因此在響應(yīng)速 遞、控制精度等方面仍然存在局限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的 一個(gè)目的在于提出一種電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制方法，該方法能夠達(dá)到更好 的快速響應(yīng)能力，并為提高控制精度奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
[0005] 發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置。發(fā) 明的又一個(gè)目的在于提出一種電動(dòng)汽車(chē)。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面提出了一種電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控 制方法，包括W下步驟:獲取所述電動(dòng)汽車(chē)的行車(chē)工況信息、所述永磁同步電機(jī)的d軸給定 電流和q軸給定電流W及d軸實(shí)際電流和q軸實(shí)際電流;根據(jù)所述行車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率;根 據(jù)所述d軸給定電流、所述d軸實(shí)際電流、所述d軸比例系數(shù)、所述d軸積分系數(shù)和預(yù)設(shè)的d軸 電流PI控制算法計(jì)算d軸電壓，并根據(jù)所述q軸給定電流、所述q軸實(shí)際電流、所述q軸比例系 數(shù)、所述q軸積分系數(shù)和預(yù)設(shè)的q軸電流PI控制算法計(jì)算q軸電壓，W根據(jù)所述d軸電壓、所述 q軸電壓和所述PWM開(kāi)關(guān)頻率對(duì)所述永磁同步電機(jī)進(jìn)行矢量控制。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明提出的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制方法，通過(guò)行車(chē)工況信 息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和 PWM開(kāi)關(guān)頻率，然后根據(jù)d軸給定電流、d軸實(shí)際電流、d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)和預(yù)設(shè)的d 軸電流PI控制算法計(jì)算d軸電壓，并根據(jù)q軸給定電流、q軸實(shí)際電流、q軸比例系數(shù)、q軸積分 系數(shù)和預(yù)設(shè)的q軸電流PI控制算法計(jì)算q軸電壓，W根據(jù)d軸電壓、q軸電壓和PWM開(kāi)關(guān)頻率對(duì) 永磁同步電機(jī)進(jìn)行矢量控制。由此，該方法通過(guò)設(shè)定與行車(chē)工況相匹配的比例系數(shù)、積分系 數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率，達(dá)到更好的快速響應(yīng)能力，減少超調(diào)，為提高控制精度奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電動(dòng)汽車(chē)的行車(chē)工況信息包括制動(dòng)踏板開(kāi)度、動(dòng) 力電池的外部電壓、車(chē)輛速度和車(chē)輛加速度。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述根據(jù)采集到的所述行車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)算法計(jì)算d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)一步 包括:根據(jù)采集到的所述行車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算初始d軸比例系數(shù)、初始 d軸積分系數(shù)、初始q軸比例系數(shù)、初始q軸積分系數(shù)和初始PWM開(kāi)關(guān)頻率;對(duì)所述初始d軸比 例系數(shù)、所述初始d軸積分系數(shù)、所述初始q軸比例系數(shù)、所述初始q軸積分系數(shù)和所述初始 PWM開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行梯度限制，W在梯度限制后獲得所述d軸比例系數(shù)、所述d軸積分系數(shù)、所 述q軸比例系數(shù)、所述q軸積分系數(shù)和所述PWM開(kāi)關(guān)頻率。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在計(jì)算出所述巧由電壓和所述q軸電壓之后，所述方法 還包括:對(duì)所述d軸電壓和所述q軸電壓進(jìn)行解禪，W根據(jù)所述PWM開(kāi)關(guān)頻率W及解禪后的d 軸電壓和q軸電壓對(duì)所述永磁同步電機(jī)進(jìn)行矢量控制。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法為RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。
[0012] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明另一方面實(shí)施例提出了一種電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的 電流環(huán)控制裝置，包括:第一獲取模塊，用于獲取所述電動(dòng)汽車(chē)的行車(chē)工況信息；第二獲取 模塊，用于獲取所述永磁同步電機(jī)的d軸給定電流和q軸給定電流;第=獲取模塊，用于獲取 所述永磁同步電機(jī)的d軸實(shí)際電流和q軸實(shí)際電流;控制模塊，所述控制模塊分別與所述第 一獲取模塊、所述第二獲取模塊和所述第=獲取模塊相連，所述控制模塊用于根據(jù)所述行 車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分 系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率，W及根據(jù)所述d軸給定電流、所述d軸實(shí)際電流、所述d軸比例系數(shù)、所 述d軸積分系數(shù)和預(yù)設(shè)的d軸電流PI控制算法計(jì)算d軸電壓，并根據(jù)所述q軸給定電流、所述q 軸實(shí)際電流、所述q軸比例系數(shù)、所述q軸積分系數(shù)和預(yù)設(shè)的q軸電流PI控制算法計(jì)算q軸電 壓，W根據(jù)所述d軸電壓、所述q軸電壓和所述PWM開(kāi)關(guān)頻率對(duì)所述永磁同步電機(jī)進(jìn)行矢量控 制。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明提出的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置，控制模塊通過(guò)行 車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分 系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率，然后根據(jù)d軸給定電流、d軸實(shí)際電流、d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)和預(yù) 設(shè)的d軸電流PI控制算法計(jì)算d軸電壓，并根據(jù)q軸給定電流、q軸實(shí)際電流、q軸比例系數(shù)、q 軸積分系數(shù)和預(yù)設(shè)的q軸電流PI控制算法計(jì)算q軸電壓，W根據(jù)d軸電壓、q軸電壓和PWM開(kāi)關(guān) 頻率對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行矢量控制。由此，該裝置通過(guò)設(shè)定與行車(chē)工況相匹配的比例系數(shù)、 積分系數(shù)和HVM開(kāi)關(guān)頻率，達(dá)到更好的快速響應(yīng)能力，減少超調(diào)，為提高控制精度奠定了堅(jiān) 實(shí)基礎(chǔ)。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電動(dòng)汽車(chē)的行車(chē)工況信息包括制動(dòng)踏板開(kāi)度、動(dòng) 力電池的外部電壓、車(chē)輛速度和車(chē)輛加速度。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制模塊進(jìn)一步構(gòu)造為:根據(jù)采集到的所述行車(chē) 工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算初始d軸比例系數(shù)、初始d軸積分系數(shù)、初始q軸比例系 數(shù)、初始q軸積分系數(shù)和初始PWM開(kāi)關(guān)頻率，并對(duì)所述初始d軸比例系數(shù)、所述初始d軸積分系 數(shù)、所述初始q軸比例系數(shù)、所述初始q軸積分系數(shù)和所述初始PWM開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行梯度限制， W在梯度限制后獲得所述d軸比例系數(shù)、所述d軸積分系數(shù)、所述q軸比例系數(shù)、所述q軸積分 系數(shù)和所述PWM開(kāi)關(guān)頻率。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制模塊在計(jì)算出所述d軸電壓和所述q軸電壓之 后，還對(duì)所述d軸電壓和所述q軸電壓進(jìn)行解禪，W根據(jù)所述PWM開(kāi)關(guān)頻率W及解禪后的d軸 電壓和q軸電壓對(duì)所述永磁同步電機(jī)進(jìn)行矢量控制。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法為RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。
[0018] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明又一方面實(shí)施例提出了一種電動(dòng)汽車(chē)，包括所述的電動(dòng) 汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的電動(dòng)汽車(chē)，通過(guò)永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置設(shè)定與 行車(chē)工況相匹配的比例系數(shù)、積分系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率，從而獲得更好的快速響應(yīng)能力，減 少超調(diào)，為提高控制精度奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制方法的流程 圖；
[0021] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制方法的流 程圖；
[0022] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置的方框示 意圖；
[0023] 圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的控制模塊中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的原理示意圖；
[0024] 圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置的控 制原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[00%] 首先簡(jiǎn)單介紹一下電流環(huán)PI控制。
[0027] 電流環(huán)控制的作用是控制流過(guò)永磁同步電機(jī)的繞組的電流，使流過(guò)繞組的電流實(shí) 時(shí)、準(zhǔn)確的跟蹤給定電流。具體地，電流環(huán)可采用PI電流控制方式，在PI電流控制中，不同的 比例系數(shù)和積分系數(shù)將會(huì)對(duì)控制效果產(chǎn)生巨大的影響，其中，比例控制能提高響應(yīng)速度，但 不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，比例系數(shù)越大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度越快，但太大則會(huì)導(dǎo)致控制不穩(wěn)定;積分 控制能消除穩(wěn)態(tài)誤差，但積分作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)加大，甚至出現(xiàn)振蕩，因此需要綜合調(diào) 節(jié)PI控制參數(shù)即比例系數(shù)、積分系數(shù)。
[0028] 并且，在當(dāng)前永磁同步電動(dòng)機(jī)電流環(huán)PI控制中，難W找到一組統(tǒng)一的PI控制參數(shù) 滿足所有工況。因此，通常采用分段法或查表法獲得PI電流控制的PI控制參數(shù)，但是，由于 分段法或查表法不是從實(shí)際工況角度出發(fā)，因此在響應(yīng)速遞、控制精度等方面仍然存在局 限。
[0029] 基于此，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制方法。
[0030] 下面參考附圖來(lái)描述本發(fā)明實(shí)施例提出的電動(dòng)汽車(chē)W及電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電 機(jī)的電流環(huán)控制方法和電流環(huán)控制裝置。
[0031] 圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制方法的流程 圖。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制方法包括W下步 驟：
[0032] Sl:獲取電動(dòng)汽車(chē)的行車(chē)工況信息、永磁同步電機(jī)的d軸給定電流和q軸給定電流 W及d軸實(shí)際電流和q軸實(shí)際電流。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可通過(guò)W下方式獲取d軸(直軸)實(shí)際電流和q軸(交軸） 實(shí)際電流。
[0034] 如圖5所示，在永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制中，首先將永磁同步電機(jī)的S相電流 ia、ib、i。通過(guò)Clarke變換從；相靜止坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系ia、ie(即alpha軸與be化 軸電流），再通過(guò)化rk變換從兩相靜止坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系id、iq，由此，經(jīng)過(guò) Clarke與化rk變換即可得到d軸實(shí)際電流id和q軸實(shí)際電流iq。
[00對(duì)并且，在Clarke變換中，還判斷立相電流ia、ib、ic是否出現(xiàn)故障，例如采樣回路故 障、零漂故障等，當(dāng)S相電流ia、ib、ic中的一相出現(xiàn)故障時(shí)可通過(guò)另外兩相電流計(jì)算出現(xiàn)故 障的一相電流。
[0036] 其中，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，電動(dòng)汽車(chē)的行車(chē)工況信息包括制動(dòng)踏板開(kāi)度、動(dòng) 力電池的外部電壓、車(chē)輛速度和車(chē)輛加速度。
[0037] S2:根據(jù)行車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q 軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率。
[0038] 也就是說(shuō)，行車(chē)工況信息用于計(jì)算PWM開(kāi)關(guān)頻率W及PI控制參數(shù)即d軸比例系數(shù)、d 軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)。
[0039] 具體來(lái)說(shuō)，由于行車(chē)工況與PI控制參數(shù)之間存在著復(fù)雜的非線性關(guān)系W及大量的 組合，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法具有非線性的基本特性，并具有并行結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)能力，而且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 可針對(duì)外部激勵(lì)給出相應(yīng)的輸出，對(duì)于解決非線性問(wèn)題具有天然的優(yōu)勢(shì)?；诖?，本發(fā)明實(shí) 施例的電流環(huán)控制方法通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法獲取每種行車(chē)工況對(duì)應(yīng)一組PI控制參數(shù)和PWM開(kāi) 關(guān)頻率，W保證全工況條件下的控制性能。
[0040] 更具體地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法可為RBF(Radial Basis 化nction，徑向基函數(shù))神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。其中，RB巧申經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種性能優(yōu)良的前饋型神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)，可W任意精度逼近任意的非線性函數(shù)，且拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)緊湊、具有全局逼近能力，同時(shí)解 決了 BP網(wǎng)絡(luò)的局部最優(yōu)問(wèn)題。
[0041] RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分為S層即輸入層、隱層與輸出層。RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可采用W下表達(dá)式：
[0042]
[0043] 其中，X為輸入矢量，即X= [Aps Batt Velocity Acceleration]^其中Aps表示制 動(dòng)踏板開(kāi)度、Batt表示動(dòng)力電池外部總電壓、Velocity表示車(chē)輛速度、Acceleration表示車(chē) 輛加速度；y(x，w)為RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出矢量，即一組控制參數(shù)[Kp_d Ki_d Kp_q Ki_q 化equency]，其中Kp_d表示d軸比例系數(shù)、Ki_d表示d軸積分系數(shù)、Kp_q表示q軸比例系數(shù)、1(1_。表 示q軸積分系數(shù)積分系數(shù)、化equen巧表示PWM開(kāi)關(guān)頻率;Wi為權(quán)重；1為隱層神經(jīng)元數(shù)量，取1 = 3;ci為中屯、矢量；I Ix-Cil I為到中屯、的距離；4為徑向基函數(shù)，優(yōu)選為高斯徑向基函數(shù)。
[0044] 在RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)完成后對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練。首先，針對(duì)不同行車(chē)工況例如空載、滿 載、上坡、下坡、低速、高速、勻速、加速等進(jìn)行實(shí)車(chē)標(biāo)定，W得到不同行車(chē)工況下滿足控制性 能的控制參數(shù)[Kp_d Ki_d Kp_q Ki_q Frequency巧日對(duì)應(yīng)的工況參數(shù)[Aps Batt Velocity Acceleration],然后，利用W標(biāo)定得到的大量比p_d Ki_d Kp_q Ki_q Frequency]數(shù)組作為基 礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，最后，將訓(xùn)練完成的RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于計(jì)算d軸比例系數(shù)、d 軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率。
[0045] 其中，可按照W下原則對(duì)PWM開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)車(chē)速越高或電動(dòng)汽車(chē)處于急加 速狀態(tài)時(shí)，將PWM開(kāi)關(guān)頻率調(diào)大，W達(dá)到滿意的控制性能，當(dāng)車(chē)速較低或動(dòng)力電池外部電壓 較低時(shí)，可在滿足控制性能的前提下降低PWM開(kāi)關(guān)頻率，W降低開(kāi)關(guān)損耗。
[0046] 由此，通過(guò)訓(xùn)練完成的RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠獲得不同行車(chē)工況下與行車(chē)工況相匹配 的PI控制參數(shù)W及PWM開(kāi)關(guān)頻率（匹配程度取決于前期的標(biāo)定效果）。并且，由于RB巧巾經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)為事先訓(xùn)練完成，因此計(jì)算PI控制參數(shù)W及PWM開(kāi)關(guān)頻率的速度極快，能夠滿足實(shí)時(shí)性的 控制需求，防止因?yàn)橛?jì)算速度慢影響電機(jī)控制器的任務(wù)調(diào)度。
[0047] 應(yīng)當(dāng)理解的是，利用RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算永磁同步電動(dòng)機(jī)電流環(huán)PI控制參數(shù)的方法 能夠滿足控制的實(shí)時(shí)性要求。電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)絕大多數(shù)通過(guò)單減與車(chē)輪直接相連，電 機(jī)的轉(zhuǎn)速在高速狀態(tài)下能夠達(dá)到l〇〇(K)rpm左右，因此電機(jī)控制器的最短任務(wù)調(diào)度周期可W 達(dá)到微秒級(jí)，運(yùn)就對(duì)電機(jī)控制周期提出了較高的要求。運(yùn)樣，本發(fā)明實(shí)施例的方法采用事先 訓(xùn)練完成RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠滿足實(shí)時(shí)性的控制需求。
[0048] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)采集到的行車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì) 算d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率即步驟S2進(jìn)一步 包括:根據(jù)采集到的行車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算初始d軸比例系數(shù)、初始d軸 積分系數(shù)、初始q軸比例系數(shù)、初始q軸積分系數(shù)和初始PWM開(kāi)關(guān)頻率;對(duì)初始d軸比例系數(shù)、 初始d軸積分系數(shù)、初始q軸比例系數(shù)、初始q軸積分系數(shù)和初始PWM開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行梯度限制， W在梯度限制后獲得d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和HVM開(kāi)關(guān)頻 率。
[0049] 也就是說(shuō)，在電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)采集行車(chē)工況信息例如制動(dòng)踏板開(kāi)度、動(dòng) 力電池外部電壓、車(chē)輛速度和車(chē)輛加速度W得到行車(chē)工況數(shù)據(jù)[Aps Batt Velocity Acceleration]，并根據(jù)訓(xùn)練完成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和計(jì)算得到初始控制參數(shù)比p_d Ki_d Kp_q Ki_q Frequen巧]，然后，在計(jì)算得到初始控制參數(shù)Kp_d Ki_d Kp_q Ki_q Frequency]后，對(duì)初 始控制參數(shù)進(jìn)行梯度限制，W得到最終的PI控制參數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率。由此，通過(guò)梯度限制 可防止行車(chē)工況切換頻繁導(dǎo)致的參數(shù)突變。
[0050] S3:根據(jù)d軸給定電流、d軸實(shí)際電流、d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)和預(yù)設(shè)的d軸電流 PI控制算法計(jì)算d軸電壓，并根據(jù)q軸給定電流、q軸實(shí)際電流、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和 預(yù)設(shè)的q軸電流PI控制算法計(jì)算q軸電壓，W根據(jù)d軸電壓、q軸電壓和PWM開(kāi)關(guān)頻率對(duì)永磁同 步電機(jī)進(jìn)行矢量控制。
[0051] 其中，需要說(shuō)明的是，永磁同步電機(jī)可在逆變器的控制下運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)Pmi開(kāi)關(guān)頻率 是指逆變器中開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率。具體而言，逆變器可由矢量控制器驅(qū)動(dòng)，矢量控制器可根 據(jù)d軸電壓、q軸電壓和PWM開(kāi)關(guān)頻率生成PWM控制信號(hào)，逆變器中的開(kāi)關(guān)管在PWM控制信號(hào)的 控制下開(kāi)通或關(guān)斷，W控制永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0052] 也就是說(shuō)，本發(fā)明實(shí)施例的電流環(huán)控制方法通過(guò)RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來(lái)計(jì)算不同工 況下的電流環(huán)的PI控制參數(shù)，即d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)，然 后利用計(jì)算得到的PI控制參數(shù)實(shí)現(xiàn)電流環(huán)調(diào)節(jié)。具體地，將制動(dòng)踏板開(kāi)度、動(dòng)力電池的外部 電壓、車(chē)輛速度和車(chē)輛加速度作為行車(chē)工況信息進(jìn)行量化，并輸入訓(xùn)練完成的RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò) W得到電流環(huán)的PI控制參數(shù)和與之相適應(yīng)的PWM開(kāi)關(guān)頻率，由此，獲得不同工況下與電動(dòng)汽 車(chē)相匹配的電流環(huán)PI控制參數(shù)W及PWM開(kāi)關(guān)頻率，從而使該方法具有更好的快速響應(yīng)能力 W及較小的超調(diào)，為提高控制精度奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
[0053] 具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明實(shí)施例的電流環(huán)控制方法主要包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、d軸電流PI控 制算法與q軸電流PI控制算法，其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法即RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是根據(jù)行車(chē)工況信 息(包括制動(dòng)踏板開(kāi)度、動(dòng)力電池的外部電壓、車(chē)輛速度和車(chē)輛加速度等)判斷電動(dòng)汽車(chē)的 行駛狀態(tài)(例如勻速行駛、加速行駛、減速行駛、大負(fù)載行駛等)與駕駛員意圖（例如巡航、加 速、急加速等），并根據(jù)W上信息綜合計(jì)算出當(dāng)前行車(chē)工況下d軸電流PI控制算法中的d軸比 例系數(shù)Kp_^Pd軸積分系數(shù)Ki_d、q軸電流PI控制算法中的q軸比例系數(shù)1(。_。和9軸積分系數(shù)Ki_q W及PWM開(kāi)關(guān)頻率。
[0054] 并且，巧由電流PI控制算法是根據(jù)d軸給定電流(可根據(jù)MTPA最大轉(zhuǎn)矩電流比控制 與弱磁控制確定）與d軸實(shí)際電流之差得到d軸偏差電流，之后再利用d軸偏差電流、前面計(jì) 算得到的d軸比例系數(shù)Kp_^Pd軸積分系數(shù)Ki_dW及PWM開(kāi)關(guān)頻率計(jì)算d軸電壓Ud，W實(shí)現(xiàn)d軸 電流PI控制；同樣地，q軸電流PI控制算法是根據(jù)q軸給定電流與q軸實(shí)際電流得到q軸偏差 電流，之后再利用q軸偏差電流、前面計(jì)算得到的q軸比例系數(shù)Kp_q和q軸積分系數(shù)Ki_qW及 PWM開(kāi)關(guān)頻率計(jì)算q軸電壓Uq, W實(shí)現(xiàn)q軸電流PI控制。
[0055] 進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在計(jì)算出d軸電壓和q軸電壓之后，方法還包 括:對(duì)d軸電壓和q軸電壓進(jìn)行解禪，W根據(jù)PWM開(kāi)關(guān)頻率W及解禪后的d軸電壓和q軸電壓對(duì) 永磁同步電機(jī)進(jìn)行矢量控制。
[0056] 也就是說(shuō)，將d軸給定電流與d軸實(shí)際電流進(jìn)行比較再通過(guò)d軸PI調(diào)節(jié)器得到d軸電 壓Ud,并將q軸給定電流與q軸實(shí)際電流進(jìn)行比較再通過(guò)q軸PI調(diào)節(jié)器得到q軸電壓Uq,之后對(duì) d軸電壓和q軸電壓進(jìn)行解禪，即可得到解禪后的d軸電壓和q軸電壓。
[0057] 應(yīng)當(dāng)理解的是，PI控制是整個(gè)電流環(huán)控制的核屯、，通過(guò)d軸電流PI控制算法和q軸 電流PI控制算法可計(jì)算得到解禪前的d軸電壓Ud和q軸電壓Uq,而在永磁同步電機(jī)d-q軸電壓 方程中，d軸電壓中含有q軸電流分量，q軸電壓中也含有d軸電流分量，從而d軸電壓Ud和q軸 電壓Uq相互之間存在著禪合，導(dǎo)致d軸電流調(diào)節(jié)和q軸電流調(diào)節(jié)會(huì)相互影響，本發(fā)明實(shí)施例 的電流環(huán)控制方法通過(guò)解禪得到解禪后的d軸電壓和q軸電壓，可削弱d軸電流調(diào)節(jié)和q軸電 流調(diào)節(jié)相互之間的影響。
[0058] 另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在電流環(huán)控制過(guò)程中還進(jìn)行故障診斷，例如判斷 是否發(fā)生過(guò)流故障等。
[0059] 如上所述，在電動(dòng)汽車(chē)上電后，本發(fā)明實(shí)施例的電流環(huán)控制方法包括圖2所示的W 下步驟：
[0060] SlOl:計(jì)算d軸偏差電流和q軸偏差電流。
[0061] 具體地，首先將永磁同步電機(jī)的S相電流ia、ib、i。通過(guò)Clarke變換從S相靜止坐 標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系ia、ie (即alpha軸與beta軸電流），再通過(guò)化rk變換從兩相靜止 坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系id、iq，由此，經(jīng)過(guò)Clarke與化rk變換即可得到d軸實(shí)際電流id 和q軸實(shí)際電流iq。
[0062] 將經(jīng)過(guò)Clarke與化rk變換得到的d軸實(shí)際電流id與d軸給定電流進(jìn)行比較即可d軸 偏差電流，同樣的，將經(jīng)過(guò)Clarke與化rk變換得到的q軸實(shí)際電流iq與q軸給定電流進(jìn)行比 較即可q軸偏差電流，其中，d軸給定電流和q軸給定電流可根據(jù)MTPA最大轉(zhuǎn)矩電流比控制與 弱磁控制輸出確定。
[0063] S102:通過(guò)RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算PI控制參數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率。
[0064] 具體地，將當(dāng)前行車(chē)工況信息例如制動(dòng)踏板開(kāi)度、動(dòng)力電池外部電壓、車(chē)輛速度和 車(chē)輛加速度作為輸入，并利用事先訓(xùn)練好的RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算得到初始控制參數(shù)即初始d軸 比例系數(shù)、初始d軸積分系數(shù)、初始q軸比例系數(shù)、初始q軸積分系數(shù)和初始PWM開(kāi)關(guān)頻率，然 后經(jīng)過(guò)梯度限制后得到最終的控制參數(shù)即d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積 分系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率。
[00化]S103:電流環(huán)PI控制。
[0066] 具體地，根據(jù)d軸偏差電流W及通過(guò)RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算得到的d軸比例系數(shù)和d軸積 分系數(shù)計(jì)算得到d軸電壓，并根據(jù)q軸偏差電流W及通過(guò)RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算得到的q軸比例系 數(shù)和q軸積分系數(shù)計(jì)算得到q軸電壓。
[0067] S104:對(duì)d軸電壓和q軸電壓進(jìn)行解禪。
[0068] 具體地，d軸電壓和q軸電壓經(jīng)過(guò)解禪計(jì)算得到解禪后的d軸電壓和q軸電壓，該解 禪后的d軸電壓和q軸電壓可直接用于驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)W進(jìn)行矢量控制。
[0069] 綜上，根據(jù)本發(fā)明提出的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制方法，通過(guò)行車(chē) 工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分系 數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率，然后根據(jù)d軸給定電流、d軸實(shí)際電流、d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)和預(yù)設(shè) 的d軸電流PI控制算法計(jì)算d軸電壓，并根據(jù)q軸給定電流、q軸實(shí)際電流、q軸比例系數(shù)、q軸 積分系數(shù)和預(yù)設(shè)的q軸電流PI控制算法計(jì)算q軸電壓，W根據(jù)d軸電壓、q軸電壓和PWM開(kāi)關(guān)頻 率對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行矢量控制。由此，該方法通過(guò)設(shè)定與行車(chē)工況相匹配的比例系數(shù)、積 分系數(shù)和HVM開(kāi)關(guān)頻率，達(dá)到更好的快速響應(yīng)能力，減少超調(diào)，為提高控制精度奠定了堅(jiān)實(shí) 基礎(chǔ)。
[0070] 本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置。
[0071] 圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置的方框示 意圖。如圖3所示，電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置包括:第一獲取模塊10、第二 獲取模塊20、第=獲取模塊30、控制模塊40。
[0072] 其中，第一獲取模塊10用于獲取電動(dòng)汽車(chē)的行車(chē)工況信息；第二獲取模塊20用于 獲取永磁同步電機(jī)的d軸給定電流和q軸給定電流;第=獲取模塊30用于獲取永磁同步電機(jī) 的d軸實(shí)際電流和q軸實(shí)際電流。
[0073] 控制模塊40分別與第一獲取模塊10、第二獲取模塊20和第=獲取模塊30相連，控 制模塊40用于根據(jù)行車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q 軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率，W及根據(jù)d軸給定電流、d軸實(shí)際電流、d軸比例系 數(shù)、d軸積分系數(shù)和預(yù)設(shè)的d軸電流PI控制算法計(jì)算d軸電壓，并根據(jù)q軸給定電流、q軸實(shí)際 電流、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和預(yù)設(shè)的q軸電流PI控制算法計(jì)算q軸電壓，W根據(jù)d軸電 壓、q軸電壓和PWM開(kāi)關(guān)頻率對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行矢量控制。
[0074] 其中，需要說(shuō)明的是，永磁同步電機(jī)可在逆變器的控制下運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)Pmi開(kāi)關(guān)頻率 是指逆變器中開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率。具體而言，逆變器可由矢量控制器驅(qū)動(dòng)，矢量控制器可根 據(jù)d軸電壓、q軸電壓和PWM開(kāi)關(guān)頻率生成PWM控制信號(hào)，逆變器中的開(kāi)關(guān)管在PWM控制信號(hào)的 控制下開(kāi)通或關(guān)斷，W控制永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0075] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，電動(dòng)汽車(chē)的行車(chē)工況信息包括制動(dòng)踏板開(kāi)度、動(dòng)力電 池的外部電壓、車(chē)輛速度和車(chē)輛加速度。其中，行車(chē)工況信息用于計(jì)算PWM開(kāi)關(guān)頻率W及PI 控制參數(shù)即d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)。
[0076] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法可為RB巧申經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。
[0077] 具體來(lái)說(shuō)，如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例的控制模塊40主要包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算單元 40l、d軸電流PI控制單元402與q軸電流PI控制單元403,其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算單元401利用 RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法并根據(jù)行車(chē)工況信息(包括制動(dòng)踏板開(kāi)度、動(dòng)力電池的外部電壓、車(chē)輛速 度和車(chē)輛加速度等)判斷電動(dòng)汽車(chē)的行駛狀態(tài)(例如勻速行駛、加速行駛、減速行駛、大負(fù)載 行駛等)與駕駛員意圖（例如巡航、加速、急加速等），W及根據(jù)W上信息綜合計(jì)算出當(dāng)前行 車(chē)工況下d軸電流PI控制算法中的d軸比例系數(shù)Kp_^Pd軸積分系數(shù)Ki_d、q軸電流PI控制算法 中的q軸比例系數(shù)軸積分系數(shù)Ki_qW及PWM開(kāi)關(guān)頻率。
[007引并且，d軸電流PI控制單元402根據(jù)d軸給定電流(可根據(jù)MTPA最大轉(zhuǎn)矩電流比控制 與弱磁控制確定）與d軸實(shí)際電流之差得到d軸偏差電流，之后再利用d軸偏差電流、前面計(jì) 算得到的d軸比例系數(shù)Kp_^Pd軸積分系數(shù)Ki_dW及PWM開(kāi)關(guān)頻率計(jì)算d軸電壓Ud，W實(shí)現(xiàn)d軸 電流PI控制；同樣地，q軸電流PI控制單元403根據(jù)q軸給定電流與q軸實(shí)際電流得到q軸偏差 電流，之后再利用q軸偏差電流、前面計(jì)算得到的q軸比例系數(shù)Kp_q和q軸積分系數(shù)Ki_qW及 PWM開(kāi)關(guān)頻率計(jì)算q軸電壓Uq, W實(shí)現(xiàn)q軸電流PI控制。
[0079] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第=獲取模塊30可通過(guò)W下方式獲取d軸(直軸)實(shí)際 電流和q軸(交軸)實(shí)際電流。
[0080] 如圖5所示，在永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制中，第=獲取模塊30首先將永磁同步電 機(jī)的S相電流ia、ib、ic通過(guò)Clarke變換單元301進(jìn)行Clarke變換，W從S相靜止坐標(biāo)系變換 到兩相靜止坐標(biāo)系ia、ie (即alpha軸與beta軸電流），再通過(guò)化rk變換單元302進(jìn)行化rk變 換，W從兩相靜止坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系id、iq，由此，第S獲取模塊30經(jīng)過(guò)Clarke與 化rk變換即可得到d軸實(shí)際電流id和q軸實(shí)際電流iq。
[0081 ]并且，在Clarke變換中，第S獲取模塊30還判斷S相電流ia、ib、ic是否出現(xiàn)故障， 例如采樣回路故障、零漂故障等，當(dāng)；相電流ia、ib、ic中的一相出現(xiàn)故障時(shí)第；獲取模塊30 可通過(guò)另外兩相電流計(jì)算出現(xiàn)故障的一相電流。
[0082]具體來(lái)說(shuō)，由于行車(chē)工況與PI控制參數(shù)之間存在著復(fù)雜的非線性關(guān)系W及大量的 組合，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法具有非線性的基本特性，并具有并行結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)能力，而且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 可針對(duì)外部激勵(lì)給出相應(yīng)的輸出，對(duì)于解決非線性問(wèn)題具有天然的優(yōu)勢(shì)?；诖?，本發(fā)明實(shí) 施例的電流環(huán)控制方法通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法獲取每種行車(chē)工況對(duì)應(yīng)一組PI控制參數(shù)和PWM開(kāi) 關(guān)頻率，W保證全工況條件下的控制性能。
[0083] 更具體地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法可為RB巧申經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。其中， RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種性能優(yōu)良的前饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可W任意精度逼近任意的非線性函數(shù)， 且拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)緊湊、具有全局逼近能力，同時(shí)解決了BP網(wǎng)絡(luò)的局部最優(yōu)問(wèn)題。
[0084] RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分為S層即輸入層、隱層與輸出層。RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可采用W下表達(dá)式：
[0085]
[00化]其中，X為輸入矢量，即X= [Aps Batt Velocity Acceleration],，其中Aps表不制 動(dòng)踏板開(kāi)度、Batt表示動(dòng)力電池外部總電壓、Velocity表示車(chē)輛速度、Acceleration表示車(chē) 輛加速度；y(x，w)為RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出矢量，即一組控制參數(shù)[Kp_d Ki_d Kp_q Ki_q 化equency]，其中Kp_d表示d軸比例系數(shù)、Ki_d表示d軸積分系數(shù)、Kp_q表示q軸比例系數(shù)、Ki_q表 示q軸積分系數(shù)積分系數(shù)、化equen巧表示PWM開(kāi)關(guān)頻率;Wi為權(quán)重；1為隱層神經(jīng)元數(shù)量，取1 = 3;ci為中屯、矢量；Mx-CiM為到中屯、的距離；d)為徑向基函數(shù)，優(yōu)選為高斯徑向基函數(shù)。
[0087] 在RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)完成后對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練。首先，針對(duì)不同行車(chē)工況例如空載、滿 載、上坡、下坡、低速、高速、勻速、加速等進(jìn)行實(shí)車(chē)標(biāo)定，W得到不同行車(chē)工況下滿足控制性 能的控制參數(shù)[Kp_d Ki_d Kp_q Ki_q Frequency巧日對(duì)應(yīng)的工況參數(shù)[Aps Batt Velocity Acceleration],然后，矛Li用W標(biāo)定得到的大量[Kp_d Ki_d Kp_q Ki_q Frequency]數(shù)組作為基 礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，最后，如圖3所示，控制模塊40將訓(xùn)練完成的RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 用于計(jì)算d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率。
[0088] 其中，控制模塊40可按照W下原則對(duì)PWM開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)車(chē)速越高或電動(dòng)汽 車(chē)處于急加速狀態(tài)時(shí)，將PWM開(kāi)關(guān)頻率調(diào)大，W達(dá)到滿意的控制性能，當(dāng)車(chē)速較低或動(dòng)力電 池外部電壓較低時(shí)，可在滿足控制性能的前提下降低PWM開(kāi)關(guān)頻率，W降低開(kāi)關(guān)損耗。
[0089] 由此，控制模塊40通過(guò)訓(xùn)練完成的RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠獲得不同行車(chē)工況下與行車(chē) 工況相匹配的PI控制參數(shù)W及PWM開(kāi)關(guān)頻率(匹配程度取決于前期的標(biāo)定效果）。并且，由于 RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為事先訓(xùn)練完成，因此計(jì)算PI控制參數(shù)W及PWM開(kāi)關(guān)頻率的速度極快，能夠滿 足實(shí)時(shí)性的控制需求，防止因?yàn)橛?jì)算速度慢影響電機(jī)控制器的任務(wù)調(diào)度。
[0090] 應(yīng)當(dāng)理解的是，利用RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算永磁同步電動(dòng)機(jī)電流環(huán)PI控制參數(shù)能夠滿 足控制的實(shí)時(shí)性要求。電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)絕大多數(shù)通過(guò)單減與車(chē)輪直接相連，電機(jī)的轉(zhuǎn) 速在高速狀態(tài)下能夠達(dá)到l〇〇(K)rpm左右，因此電機(jī)控制器的最短任務(wù)調(diào)度周期可W達(dá)到微 秒級(jí)，運(yùn)就對(duì)電機(jī)控制周期提出了較高的要求。運(yùn)樣，本發(fā)明實(shí)施例的裝置采用事先訓(xùn)練完 成RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠滿足實(shí)時(shí)性的控制需求。
[0091 ]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖4所示，控制模塊40進(jìn)一步構(gòu)造為:根據(jù)采集到的 行車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算初始d軸比例系數(shù)、初始d軸積分系數(shù)、初始q軸比 例系數(shù)、初始q軸積分系數(shù)和初始PWM開(kāi)關(guān)頻率，并對(duì)初始d軸比例系數(shù)、初始d軸積分系數(shù)、 初始q軸比例系數(shù)、初始q軸積分系數(shù)和初始PWM開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行梯度限制，W在梯度限制后獲 得d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率。
[0092] 也就是說(shuō)，如圖4所示，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算單元401可包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算子單元4011和 梯度限制子單元4012。在電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，第一獲取模塊10實(shí)時(shí)采集行車(chē)工況信息例 如制動(dòng)踏板開(kāi)度、動(dòng)力電池外部電壓、車(chē)輛速度和車(chē)輛加速度W得到行車(chē)工況數(shù)據(jù)[Aps Batt Velocity Acceleration]，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算子單元4011根據(jù)訓(xùn)練完成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法 和計(jì)算得到初始控制參數(shù)比p_d Ki_d Kp_q Ki_q Frequen巧]，然后，在計(jì)算得到初始控制參數(shù) [Kp_d Ki_d Kp_q Ki_q Frequency]后，梯度限制子單元4012對(duì)初始控制參數(shù)進(jìn)行梯度限制，W 得到最終的PI控制參數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率。由此，通過(guò)梯度限制可防止行車(chē)工況切換頻繁導(dǎo)致 的參數(shù)突變。
[0093] 如上所述，本發(fā)明實(shí)施例的控制模塊40通過(guò)RB巧申經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來(lái)計(jì)算不同工況下 的電流環(huán)的PI控制參數(shù)，即d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)，然后利 用計(jì)算得到的PI控制參數(shù)實(shí)現(xiàn)電流環(huán)調(diào)節(jié)。具體地，將制動(dòng)踏板開(kāi)度、動(dòng)力電池的外部電 壓、車(chē)輛速度和車(chē)輛加速度作為行車(chē)工況信息進(jìn)行量化，并輸入訓(xùn)練完成的RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)W 得到電流環(huán)的PI控制參數(shù)和與之相適應(yīng)的PWM開(kāi)關(guān)頻率，由此，控制模塊40獲得不同工況下 與電動(dòng)汽車(chē)相匹配的電流環(huán)PI控制參數(shù)W及PWM開(kāi)關(guān)頻率，從而使該方法具有更好的快速 響應(yīng)能力W及較小的超調(diào)，為提高控制精度奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
[0094] 進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖5所示，控制模塊40在計(jì)算出d軸電壓和 q軸電壓之后，還對(duì)d軸電壓和q軸電壓進(jìn)行解禪，W根據(jù)PWM開(kāi)關(guān)頻率W及解禪后的d軸電壓 和q軸電壓對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行矢量控制。
[00M]也就是說(shuō)，如圖5所示，控制模塊40還包括解禪單元404，控制模塊40將d軸給定電 流與d軸實(shí)際電流進(jìn)行比較再通過(guò)d軸PI調(diào)節(jié)器得到d軸電壓Ud,并將q軸給定電流與q軸實(shí) 際電流進(jìn)行比較再通過(guò)q軸PI調(diào)節(jié)器得到q軸電壓Uq,通過(guò)解禪單元404對(duì)d軸電壓和q軸電 壓進(jìn)行解禪，即可得到解禪后的d軸電壓和q軸電壓。
[0096] 應(yīng)當(dāng)理解的是，PI控制是整個(gè)電流環(huán)控制裝置的核屯、，控制模塊40通過(guò)d軸電流PI 控制算法和q軸電流PI控制算法可計(jì)算得到解禪前的d軸電壓Ud和q軸電壓Uq,而在永磁同步 電機(jī)d-q軸電壓方程中，d軸電壓中含有q軸電流分量，q軸電壓中也含有d軸電流分量，從而d 軸電壓Ud和q軸電壓Uq相互之間存在著禪合，導(dǎo)致d軸電流調(diào)節(jié)和q軸電流調(diào)節(jié)會(huì)相互影響， 控制模塊40通過(guò)解禪單元404得到解禪后的d軸電壓和q軸電壓，可削弱d軸電流調(diào)節(jié)和q軸 電流調(diào)節(jié)相互之間的影響。
[0097] 另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如圖5所示，在電流環(huán)控制過(guò)程中控制模塊40還 通過(guò)故障診斷單元405進(jìn)行故障診斷，例如判斷是否發(fā)生過(guò)流故障等。
[0098] 綜上，根據(jù)本發(fā)明提出的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置，控制模塊 通過(guò)行車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q 軸積分系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率，然后根據(jù)d軸給定電流、d軸實(shí)際電流、d軸比例系數(shù)、d軸積分系 數(shù)和預(yù)設(shè)的d軸電流PI控制算法計(jì)算d軸電壓，并根據(jù)q軸給定電流、q軸實(shí)際電流、q軸比例 系數(shù)、q軸積分系數(shù)和預(yù)設(shè)的q軸電流PI控制算法計(jì)算q軸電壓，W根據(jù)d軸電壓、q軸電壓和 PWM開(kāi)關(guān)頻率對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行矢量控制。由此，該裝置通過(guò)設(shè)定與行車(chē)工況相匹配的比 例系數(shù)、積分系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率，達(dá)到更好的快速響應(yīng)能力，減少超調(diào)，為提高控制精度奠 定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
[0099] 最后，本發(fā)明實(shí)施例又提出了一種電動(dòng)汽車(chē)，包括上述實(shí)施例的電動(dòng)汽車(chē)中永磁 同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置。
[0100] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的電動(dòng)汽車(chē)，通過(guò)永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置設(shè)定與 行車(chē)工況相匹配的比例系數(shù)、積分系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率，從而獲得更好的快速響應(yīng)能力，減 少超調(diào)，為提高控制精度奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
[0101] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)"中屯、"、"縱向"、"橫向"、"長(zhǎng)度"、"寬度"、 "厚度"、"上"、"下"、"前"、"后左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底""內(nèi)"、"外"、"順時(shí) 針"、"逆時(shí)針"、"軸向"、"徑向"、"周向"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或 位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必 須具有特定的方位、W特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0102] 此外，術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性 或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可W明示或者 隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，"多個(gè)"的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，= 個(gè)等，除非另有明確具體的限定。
[0103] 在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)"安裝"、"相連"、"連接"、"固定"等 術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可W是固定連接，也可W是可拆卸連接，或成一體;可W是機(jī)械連 接，也可W是電連接;可W是直接相連，也可W通過(guò)中間媒介間接相連，可W是兩個(gè)元件內(nèi) 部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 而言，可W根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0104] 在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征"上"或"下"可W 是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過(guò)中間媒介間接接觸。而且，第一特征在 第二特征"之上"、"上方"和"上面"可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示 第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"可W是第 一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0105] 在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)"一個(gè)實(shí)施例"、"一些實(shí)施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不 必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可W在任 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中W合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技 術(shù)人員可W將本說(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例W及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié) 合和組合。
[0106] 盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可W理解的是，上述實(shí)施例是示例 性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可W對(duì)上述 實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 獲取所述電動(dòng)汽車(chē)的行車(chē)工況信息、所述永磁同步電機(jī)的d軸給定電流和q軸給定電流 以及d軸實(shí)際電流和q軸實(shí)際電流； 根據(jù)所述行車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算d軸比例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比 例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率； 根據(jù)所述d軸給定電流、所述d軸實(shí)際電流、所述d軸比例系數(shù)、所述d軸積分系數(shù)和預(yù)設(shè) 的d軸電流PI控制算法計(jì)算d軸電壓，并根據(jù)所述q軸給定電流、所述q軸實(shí)際電流、所述q軸 比例系數(shù)、所述q軸積分系數(shù)和預(yù)設(shè)的q軸電流PI控制算法計(jì)算q軸電壓，以根據(jù)所述d軸電 壓、所述q軸電壓和所述PWM開(kāi)關(guān)頻率對(duì)所述永磁同步電機(jī)進(jìn)行矢量控制。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制方法，其特征在于，所 述電動(dòng)汽車(chē)的行車(chē)工況信息包括制動(dòng)踏板開(kāi)度、動(dòng)力電池的外部電壓、車(chē)輛速度和車(chē)輛加 速度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制方法，其特征在 于，所述根據(jù)采集到的所述行車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算d軸比例系數(shù)、d軸積 分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和PWM開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)一步包括： 根據(jù)采集到的所述行車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算初始d軸比例系數(shù)、初始d 軸積分系數(shù)、初始q軸比例系數(shù)、初始q軸積分系數(shù)和初始PWM開(kāi)關(guān)頻率； 對(duì)所述初始d軸比例系數(shù)、所述初始d軸積分系數(shù)、所述初始q軸比例系數(shù)、所述初始q軸 積分系數(shù)和所述初始PWM開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行梯度限制，以在梯度限制后獲得所述d軸比例系數(shù)、 所述d軸積分系數(shù)、所述q軸比例系數(shù)、所述q軸積分系數(shù)和所述PffM開(kāi)關(guān)頻率。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制方法，其特征在于，在 計(jì)算出所述d軸電壓和所述q軸電壓之后，所述方法還包括:對(duì)所述d軸電壓和所述q軸電壓 進(jìn)行解耦，以根據(jù)所述PWM開(kāi)關(guān)頻率以及解耦后的d軸電壓和q軸電壓對(duì)所述永磁同步電機(jī) 進(jìn)行矢量控制。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制方法，其特征在于，所 述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法為RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。6. -種電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置，其特征在于，包括： 第一獲取模塊，用于獲取所述電動(dòng)汽車(chē)的行車(chē)工況信息； 第二獲取模塊，用于獲取所述永磁同步電機(jī)的d軸給定電流和q軸給定電流； 第三獲取模塊，用于獲取所述永磁同步電機(jī)的d軸實(shí)際電流和q軸實(shí)際電流； 控制模塊，所述控制模塊分別與所述第一獲取模塊、所述第二獲取模塊和所述第三獲 取模塊相連，所述控制模塊用于根據(jù)所述行車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算d軸比 例系數(shù)、d軸積分系數(shù)、q軸比例系數(shù)、q軸積分系數(shù)和PffM開(kāi)關(guān)頻率，以及根據(jù)所述d軸給定電 流、所述d軸實(shí)際電流、所述d軸比例系數(shù)、所述d軸積分系數(shù)和預(yù)設(shè)的d軸電流PI控制算法計(jì) 算d軸電壓，并根據(jù)所述q軸給定電流、所述q軸實(shí)際電流、所述q軸比例系數(shù)、所述q軸積分系 數(shù)和預(yù)設(shè)的q軸電流PI控制算法計(jì)算q軸電壓，以根據(jù)所述d軸電壓、所述q軸電壓和所述PWM 開(kāi)關(guān)頻率對(duì)所述永磁同步電機(jī)進(jìn)行矢量控制。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置，其特征在于，所 述電動(dòng)汽車(chē)的行車(chē)工況信息包括制動(dòng)踏板開(kāi)度、動(dòng)力電池的外部電壓、車(chē)輛速度和車(chē)輛加 速度。8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置，其特征在 于，所述控制模塊進(jìn)一步構(gòu)造為： 根據(jù)采集到的所述行車(chē)工況信息和預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法計(jì)算初始d軸比例系數(shù)、初始d 軸積分系數(shù)、初始q軸比例系數(shù)、初始q軸積分系數(shù)和初始PWM開(kāi)關(guān)頻率，并對(duì)所述初始d軸比 例系數(shù)、所述初始d軸積分系數(shù)、所述初始q軸比例系數(shù)、所述初始q軸積分系數(shù)和所述初始 PWM開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行梯度限制，以在梯度限制后獲得所述d軸比例系數(shù)、所述d軸積分系數(shù)、所 述q軸比例系數(shù)、所述q軸積分系數(shù)和所述PWM開(kāi)關(guān)頻率。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置，其特征在于，所 述控制模塊在計(jì)算出所述d軸電壓和所述q軸電壓之后，還對(duì)所述d軸電壓和所述q軸電壓進(jìn) 行解耦，以根據(jù)所述PWM開(kāi)關(guān)頻率以及解耦后的d軸電壓和q軸電壓對(duì)所述永磁同步電機(jī)進(jìn) 行矢量控制。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)汽車(chē)中永磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置，其特征在于， 所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法為RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。11. 一種電動(dòng)汽車(chē)，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求6-10中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)汽車(chē)中永 磁同步電機(jī)的電流環(huán)控制裝置。
【文檔編號(hào)】H02P21/22GK105904996SQ201610257264
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】李瑋, 代康偉, 梁海強(qiáng), 劉超, 戰(zhàn)平
【申請(qǐng)人】北京新能源汽車(chē)股份有限公司