本发明属于混合动力技术领域，尤其涉及混合动力零力矩控制方法、装置及终端设备方法及混合动力设备。
背景技术：
混合动力系统是指汽车使用内燃机驱动和电力驱动两种驱动方式，优点在于车辆启动停止时，只靠电机带动，不达到一定速度，发动机就不工作，因此，便能使发动机一直保持在最佳工况状态，动力性好，排放量很低。
其中，混合动力系统的电机的控制单元(microcontrollerunit，mcu)用于控制在电动车辆或混合动力车辆中使用的电机(诸如同步电机或感应电机)。mcu与整车的控制器(electroniccontrolunit，ecu)之间一般的策略都是通过can通讯，mcu实时响应ecu的力矩大小。
然而，传统的混合动力系统中在仅由发动机作为动力的时候，电机处于力矩环，且零力矩模式。此时，如果力矩有偏差会导致有母线电流的存在，那么会使得电池处于放电或者回收电能的状态，长时间这样就会容易造成电池的馈电或者过充损坏电池。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例提供了混合动力零力矩控制方法、装置及混合动力设备，以解决传统的混合动力系统中电机零力矩模式时，力矩偏差导致母线电流容易造成电池的馈电或者过充而损坏电池的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种混合动力零力矩控制方法，包括：
在电机被需求进入零力矩模式时，将给定电流与检测到的直流母线电流比较计算得到给定定子电流转矩分量，其中所述给定电流为零；
将检测得到的三相定子电流变换得到d-q两相旋转坐标系下的电流；
将所述d-q两相旋转坐标系下的电流分别与所述给定定子电流转矩分量比较计算得到电压驱动信号；
根据所述电压驱动信号驱动同步电机，控制所述同步电机达到目标转矩及目标位置。
本发明实施例的第二方面提供了一种混合动力零力矩控制装置，包括：
第一比较调节模块，被配置为在电机被需求进入零力矩模式时，将给定电流与检测到的直流母线电流比较计算得到给定定子电流转矩分量，其中所述给定电流为零；
第一变换模块，被配置为将检测得到的三相定子电流变换得到d-q两相旋转坐标系下的电流；
第二比较调节模块，被配置为将所述d-q两相旋转坐标系下的电流分别与所述给定定子电流转矩分量比较计算得到电压驱动信号；
电机驱动模块，被配置为根据所述电压驱动信号驱动同步电机，控制所述同步电机达到目标转矩及目标位置。
本发明实施例的第三方面提供了一种混合动力设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中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时实现如上所述混合动力零力矩控制方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，包括：所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述混合动力零力矩控制方法的步骤。
上述混合动力零力矩控制方法和装置在电机被需求进入零力矩模式时，通过将给定电流设定为零，并以pi调节输出力矩大小的方式，使直流母线电流最终为零，以此直接响应整车控制器请求的力矩大小，其过程中调节输出力矩的大小可以通过电机控制器参数来进行限制，以防止出现母线电流采集不准的时候，调节超出力矩使得电池不会长时间处于充电或放电的状态，进而避免容易造成电池的馈电或者过充而损坏电池的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是同步电机控制系统的系统结构示意图；
图2是本发明实施例提供的混合动力零力矩控制方法的实现流程示意图；
图3是本发明实施例提供的母线零电流闭环控制框图；
图4是本发明实施例提供的混合动力零力矩控制装置的示意图；
图5是本发明实施例提供的混合动力设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
请参阅图1在同步电机控制系统中，电池通过双向igbt逆变器连接到同步电机的三相端子上，同时通过电压传感器检测电池和双向igbt逆变器之间的母线电压电流反馈到电机的控制单元，通过电流传感器检测双向igbt逆变器和同步电机的三相端子之间的三相电压电流反馈到电机的控制单元，通过位置传感器(旋转变压器)检测电机的旋转角度和位置反馈到电机的控制单元。电机的控制单元根据给定参数以及反馈的参数对电机实施闭环控制。
请参阅图1和图2，本发明其中一个实施例提供的混合动力零力矩控制方法，包括以下步骤：
步骤s110，在电机被需求进入零力矩模式时，将给定电流idcref与检测到的直流母线电流idc比较计算得到给定定子电流转矩分量，其中所述给定电流idcref为零。
混动车辆上有发动机，在运行的时候，发动机会根据控制策略带动电机运转。在仅仅由发动机作为动力的时候，电机处于力矩环，且零力矩模式，此时如果力矩无偏差，那么直流母线上电流应为零，如果力矩有偏差，电压传感器将会检测到有母线电流的存在，电机的控制单元将获取该直流母线电流idc与为零给定电流idcref进行求差，并根据差值进行计算得出电流转矩分量，用这个电流量作为电流控制器的给定信号。电流转矩分量包括给定定子直轴电流id和给定定子交轴电流iq。
步骤s120，将检测得到的三相定子电流变换得到d-q两相旋转坐标系下的电流。
具体地，混动车辆上的电流传感器会实时检测电机的三相定子电流，电机的控制单元将获取三相定子电流目的是得到反馈的电流大小，以实现闭环控制；将三相定子电流变换得到d-q两相旋转坐标系下的给定定子直轴电流和给定定子交轴电流。
步骤s130，将所述d-q两相旋转坐标系下的电流分别与所述给定定子电流转矩分量比较计算得到电压驱动信号。
具体地，电机的控制单元将d-q两相旋转坐标系下的定子直轴电流和定子直轴电流进行求差，并根据差值进行计算得出旋转坐标系下给定定子直轴电压信号。d-q两相旋转坐标系下的电流和给定定子交轴电流iq分别进行求差，并根据差值进行计算得出旋转坐标系下给定定子交轴电压信号。
步骤s140，根据所述电压驱动信号驱动同步电机，控制所述同步电机达到目标转矩及目标位置。
电机的控制单元将给定定子直轴电压信号和给定定子交轴电压信号变换得到上下桥驱动信号作为svpwm控制单元的控制信号，svpwm控制单元在上下桥驱动信号的控制下驱动igbt逆变器的开关通断，以控制同步电机达到目标转矩及目标位置。
上述混合动力零力矩控制方法在电机被需求进入零力矩模式时，通过将给定电流idcref设定为零，并以pi调节输出力矩大小的方式，使直流母线电流idc最终为零，以此直接响应整车控制器请求的力矩大小，其过程中调节输出力矩的大小可以通过电机控制器参数来进行限制，以防止出现母线电流采集不准的时候，调节超出力矩使得电池不会长时间处于充电或放电的状态，进而避免容易造成电池的馈电或者过充而损坏电池的问题。
在其中一个实施例中，步骤s110具体为：
首先，将零力矩模式下的给定电流idcref与检测到的直流母线电流idc进行比较得到第一比较差值。在本控制策略中，给定电流idcref为零，那么第一比较差值实际上就是直流母线电流idc值。
其后，将所述第一比较差值经过pi调节器的调节产生作为所述给定定子电流转矩分量的给定定子直轴电流和给定定子交轴电流，pi调节满足以下公式。
其中，t∈为电机电磁转矩，pn是电机极对数，id和iq分别为给定定子直轴电流和给定定子交轴电流，ld和lq分别为定子直轴与交轴电感，
如此，电机的控制器通过定定子直轴电流和给定定子交轴电流来限制输出力矩。
在其中一个实施例中，步骤s120具体为：
将检测得到的三相定子电流经clarke变换得到为α-β两相静止坐标系下的电流，以此电流作为目的是得到反馈的电流大小，进而实施闭环控制。
将α-β两相静止坐标系下的电流再经park变换将其变为d-q两相旋转坐标系下电流isq和isd。并将d-q两相旋转坐标系下电流isq和isd输入到两个pi调节器作为反馈电流系数。
在其中一个实施例中，步骤s130具体为：
将所述d-q两相旋转坐标系下的电流分别与给定定子电流转矩分量比较得到第二比较差值和第三比较差值。
其中，d-q两相旋转坐标系下给定定子直轴电流isd与给定定子直轴电流id和求差得到第二比较差值，给定定子交轴电流isq与给定定子交轴电流iq求差得到第三比较差值。
将所述第二比较差值和所述第三比较差值分别经过pi调节器的调节得到d-q两相给定电压信号。
其中，第二比较差值经过pi调节得到给定定子直轴电压信号vsd_ref，第三比较差值经过pi调节得到给定定子交轴电压信号vsq_ref。
在其中一个实施例中，步骤s140具体为：
将所述d-q两相给定电压信号分别进行park逆变换的得到上下桥驱动信号。
具体地，将给定定子直轴电压信号vsd_ref进行park逆变换得到上桥驱动信号vsa_ref，将定定子交轴电压信号vsq_ref进行park逆变换得到下桥驱动信号vsb_ref，上桥驱动信号vsa_ref和下桥驱动信号vsb_ref作为svpwm控制单元的控制信号。
利用所述上下桥驱动信号控制svpwm控制单元产生6路驱动信号控制igbt逆变器工作以驱动所述同步电机达到目标转矩及目标位置。
具体地，igbt逆变器为具有6个igbt的全桥驱动器，svpwm控制单元产生的6路驱动信号分别用于6个igbt通断，以将母线电流变换为三相电流输入到同步电机中。
其中，igbt逆变器输出到电机的定子电压α-β轴分量uα和uβ，分别满足：
r为电机定子电阻，pn是电机极对数，iα和iβ为定子电流α-β轴分量，ωr为转子磁链旋转角速度，
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
此外，请参阅图3，还公开了一种混合动力零力矩控制装置，包括：
第一比较调节模块，被配置为在电机被需求进入零力矩模式时，将给定电流与检测到的直流母线电流比较计算得到给定定子电流转矩分量，其中所述给定电流为零；
第一变换模块，被配置为将检测得到的三相定子电流变换得到d-q两相旋转坐标系下的电流；
第二比较调节模块，被配置为将所述d-q两相旋转坐标系下的电流分别与所述给定定子电流转矩分量比较计算得到电压驱动信号；
电机驱动模块，被配置为根据所述电压驱动信号驱动同步电机，控制所述同步电机达到目标转矩及目标位置。
在其中一个实施例中，所述第一比较调节模块包括：
第一比较单元，被配置为将零力矩模式下的给定电流与检测到的直流母线电流进行比较得到第一比较差值；
第一调节单元，被配置为将所述第一比较差值经过pi调节器的调节产生作为所述给定定子电流转矩分量的给定定子直轴电流和给定定子交轴电流。
在其中一个实施例中，所述第一变换模块包括：
第一变换单元，被配置为将检测得到的三相定子电流经clarke变换得到为α-β两相静止坐标系下的电流；
第二变换单元，被配置为将α-β两相静止坐标系下的电流再经park变换将其变为d-q两相旋转坐标系下电流。
在其中一个实施例中，所述第二比较调节模块包括：
第二比较单元，被配置为将所述d-q两相旋转坐标系下的电流分别与给定定子电流转矩分量比较得到第二比较差值和第三比较差值；
第二调节单元，被配置为将所述第二比较差值和所述第三比较差值分别经过pi调节器的调节得到d-q两相给定电压信号。
在其中一个实施例中，所述电机驱动模块包括：
逆变换单元，被配置为将所述d-q两相给定电压信号分别进行park逆变换的得到上下桥驱动信号；
svpwm控制单元，被配置为在所述上下桥驱动信号控制下产生6路驱动信号控制igbt逆变器工作以驱动所述同步电机的达到目标转矩及目标位置。
图5是本发明一实施例提供的混合动力设备的示意图。如图5所示，该实施例的混合动力设备10包括：处理器11、存储器12以及存储在所述存储器12中并可在所述处理器11上运行的计算机程序13，例如混合动力零力矩控制方法程序。所述处理器11执行所述计算机程序13时实现上述各个混合动力零力矩控制方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤101至104。或者，所述处理器11执行所述计算机程序13时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示的单元模块的功能。
示例性的，所述计算机程序13可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器12中，并由所述处理器11执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序13在所述混合动力设备10中的执行过程。例如，所述计算机程序13可以被分割成同步模块、汇总模块、获取模块、返回模块(虚拟装置中的模块)，各模块具体功能如下：
所述混合动力设备10可以是混合动力汽车。所述混合动力设备10可包括，但不仅限于，处理器11、存储器12。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是混合动力设备10的示例，并不构成对混合动力设备10的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述混合动力设备还可以包括发动机、电动机、车架等。
所称处理器11可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器12可以是所述混合动力设备10的内部存储单元，例如混合动力设备10的硬盘或内存。所述存储器12也可以是所混合动力设备10的外部存储设备，例如所述混合动力设备10上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器12还可以既包括所述混合动力设备10的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器12用于存储所述计算机程序以及所述混合动力设备10所需的其他程序和数据。所述存储器12还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，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、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也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计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种混合动力零力矩控制方法，其特征在于，包括：
在电机被需求进入零力矩模式时，将给定电流与检测到的直流母线电流比较计算得到给定定子电流转矩分量，其中所述给定电流为零；
将检测得到的三相定子电流变换得到d-q两相旋转坐标系下的电流；
将所述d-q两相旋转坐标系下的电流分别与所述给定定子电流转矩分量比较计算得到电压驱动信号；
根据所述电压驱动信号驱动同步电机，控制所述同步电机达到目标转矩及目标位置。
2.如权利要求1所述的混合动力零力矩控制方法，其特征在于，所述在电机被需求进入零力矩模式时，将给定电流与检测到的直流母线电流比较计算得到给定定子电流转矩分量包括：
将零力矩模式下的给定电流与检测到的直流母线电流进行比较得到第一比较差值；
将所述第一比较差值经过pi调节器的调节产生作为所述给定定子电流转矩分量的给定定子直轴电流和给定定子交轴电流。
3.如权利要求1所述的混合动力零力矩控制方法，其特征在于，所述将检测得到的三相定子电流并将其变换得到d-q两相旋转坐标系下的电流包括：
将检测得到的三相定子电流经clarke变换得到为α-β两相静止坐标系下的电流；
将α-β两相静止坐标系下的电流再经park变换得到d-q两相旋转坐标系下电流。
4.如权利要求1所述的混合动力零力矩控制方法，其特征在于，所述将所述d-q两相旋转坐标系下的电流分别与所述给定定子电流转矩分量比较计算得到电压驱动信号包括：
将所述d-q两相旋转坐标系下的电流分别与给定定子电流转矩分量比较得到第二比较差值和第三比较差值；
将所述第二比较差值和所述第三比较差值分别经过pi调节器的调节得到d-q两相给定电压信号。
5.如权利要求1所述的混合动力零力矩控制方法，其特征在于，所述根据所述电压驱动信号驱动同步电机，控制所述同步电机的转矩及位置包括：
将所述d-q两相给定电压信号分别进行park逆变换的得到上下桥驱动信号；
利用所述上下桥驱动信号控制svpwm控制单元产生6路驱动信号控制igbt逆变器工作以驱动所述同步电机达到目标转矩及目标位置。
6.一种混合动力零力矩控制装置，其特征在于，包括：
第一比较调节模块，被配置为在电机被需求进入零力矩模式时，将给定电流与检测到的直流母线电流比较计算得到给定定子电流转矩分量，其中所述给定电流为零；
第一变换模块，被配置为将检测得到的三相定子电流变换得到d-q两相旋转坐标系下的电流；
第二比较调节模块，被配置为将所述d-q两相旋转坐标系下的电流分别与所述给定定子电流转矩分量比较计算得到电压驱动信号；
电机驱动模块，被配置为根据所述电压驱动信号驱动同步电机，控制所述同步电机达到目标转矩及目标位置。
7.如权利要求6所述的混合动力零力矩控制装置，其特征在于，所述第一比较调节模块包括：
第一比较单元，被配置为将零力矩模式下的给定电流与检测到的直流母线电流进行比较得到第一比较差值；
第一调节单元，被配置为将所述第一比较差值经过pi调节器的调节产生作为所述给定定子电流转矩分量的给定定子直轴电流和给定定子交轴电流。
8.如权利要求6所述的混合动力零力矩控制装置，其特征在于，所述第一变换模块包括：
第一变换单元，被配置为将检测得到的三相定子电流经clarke变换得到为α-β两相静止坐标系下的电流；
第二变换单元，被配置为将α-β两相静止坐标系下的电流再经park变换得到d-q两相旋转坐标系下电流。
9.如权利要求6所述的混合动力零力矩控制装置，其特征在于，所述第二比较调节模块包括：
第二比较单元，被配置为将所述d-q两相旋转坐标系下的电流分别与给定定子电流转矩分量比较得到第二比较差值和第三比较差值；
第二调节单元，被配置为将所述第二比较差值和所述第三比较差值分别经过pi调节器的调节得到d-q两相给定电压信号。
10.如权利要求6所述的混合动力零力矩控制装置，其特征在于，所述电机驱动模块包括：
逆变换单元，被配置为将所述d-q两相给定电压信号分别进行park逆变换的得到上下桥驱动信号；
svpwm控制单元，被配置为在所述上下桥驱动信号控制下产生6路驱动信号控制igbt逆变器工作以驱动所述同步电机的达到目标转矩及目标位置。
11.一种混合动力设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述混合动力零力矩控制方法的步骤。
12.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述混合动力零力矩控制方法的步骤。
技术总结
一种混合动力零力矩控制方法，包括：在电机被需求进入零力矩模式时，将给定电流与检测到的直流母线电流比较计算得到给定定子电流转矩分量，其中所述给定电流为零；将检测得到的三相定子电流变换得到d‑q两相旋转坐标系下的电流；将所述d‑q两相旋转坐标系下的电流分别与所述给定定子电流转矩分量比较计算得到电压驱动信号；根据所述电压驱动信号驱动同步电机，控制所述同步电机达到目标转矩及目标位置。通过将给定电流设定为零，并以PI调节输出力矩大小的方式，使直流母线电流最终为零，以此直接响应整车控制器请求的力矩大小，避免容易造成电池的馈电或者过充而损坏电池的问题。
技术研发人员：周双兴;邱文渊;徐学海
受保护的技术使用者：深圳市蓝海华腾技术股份有限公司
技术研发日：.08.09
技术公布日：.02.21
