具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种电机系统效率提升系统。

参照图1，图1为本发明电机系统效率提升系统第一实施例的功能模块图。

如图1所示，在本发明实施例中，所述电机系统效率提升系统，包括CAN通信收发模块10、转矩协调模块20、变频控制模块30以及电机控制模块40；

所述CAN通信收发模块10的输出端与所述转矩协调模块20的输入端连接，所述转矩协调模块20的输出端与所述变频控制模块30的输入端连接，所述转矩协调模块20的输出端和所述变频控制模块30的输出端与所述电机控制模块40连接；

所述CAN通信收发模块10，用于接收整车控制器发送的指令信息，对所述指令信息进行解析，并将解析后的指令信息传输至所述转矩协调模块20；

需要说明的是，整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)是新能源汽车中央控制单元，是整个控制系统的核心。在本实施例中，CAN通信收发模块10在CAN总线上接收整车控制器发送的指令信息。

可理解的是，本实施例中的指令信息可包括电机控制模式、电机转速信息、转矩信息、速度信息等，本实施例对此不做具体限制。

在具体实现中，在对指令信息进行解析后，解析后的指令信息中只包括电机控制模式、电机转速信息以及转矩信息。

所述转矩协调模块20，用于对所述解析后的指令信息进行处理，获得目标指令信息，并将所述目标指令信息传输至所述电机控制模块40和所述变频控制模块30；

可理解的是，本实施例中的目标指令信息可包括电机转速信号和转矩信号。

在具体实现中，转矩协调模块20对解析后的转矩信息进行处理，做最终的转矩仲裁及协调，并获得转矩信号。

所述变频控制模块30，用于对所述目标指令信息进行处理，获得频率信息和电流环控制参数信息，并将所述频率信息和所述电流环控制参数信息传输至所述电机控制模块40；

需要说明的是，频率信息是指当前电机对应的频率值，电流环控制参数信息是指电流环PI参数信息，具体可包括D轴PI参数Dxkp、Dxki以及Q轴PI参数Qxkp、Qxki。

所述电机控制模块40，用于根据所述目标指令信息对电机控制模式进行切换，并根据所述频率信息和所述电流环控制参数信息对电机效率进行控制。

可理解的是，目标指令信息中包含电机控制模式信息，所以可以对电机控制模式进行切换，通过电机控制模式的切换可以实现电机转速、转矩的改变。

在具体实现中，电机控制模块40以矢量控制原理为基础结合MTPA算法及弱磁控制算法经过SVPWM处理后输出三相PWM占空比，经过主控芯片Infineon TC277的CCU6外设输出中间对称且上下桥互补的PWM信号，再通过硬件驱动6路逆变器中的绝缘栅双极型晶体管IGBT输出电压，最终实现车用永磁同步电机的闭环控制，具体可参照现有技术，本实施例对此不过多赘述。

在本实施例中，电机系统效率提升系统包括CAN通信收发模块、转矩协调模块、变频控制模块以及电机控制模块，本实施例先通过CAN通信收发模块接收整车控制器发送的指令信息，对所述指令信息进行解析，并将解析后的指令信息传输至转矩协调模块，然后通过转矩协调模块对解析后的指令信息进行处理，获得目标指令信息，并将目标指令信息传输至电机控制模块和变频控制模块，再通过变频控制模块对目标指令信息进行处理，获得频率信息和电流环控制参数信息，并将频率信息和电流环参数信息传输至电机控制模块，再通过电机控制模块根据目标指令信息对电机控制模式进行切换，并根据频率信息和电流环控制参数信息提升电机效率。本实施例通过变频控制模块对目标指令信息进行处理，获得电流环控制参数信息，然后通过电机控制模块根据电流环控制参数信息实现电机的闭环控制，并且根据频率信息提高电机效率。

进一步地，参照图2，图2为本发明电机系统效率提升系统第二实施例的功能模块图。

如图2所示，所述变频控制模块30包括：变频状态决策模块301、频率请求模块302以及参数自适应模块303；

所述变频状态决策模块301的输入端与所述转矩协调模块20的输出端连接，所述变频状态决策模块301的输出端分别与所述频率请求模块302的输入端和所述参数自适应模块303的输入端连接，所述频率请求模块302的输出端分别与所述参数自适应模块303的另一输入端和所述电机控制模块40连接，所述参数自适应模块303的输出端与所述电机控制模块40连接；

在具体实现中，变频状态决策模块301可为变频控制组件，该变频控制组件由三个运行实体(runnable)组成，具体为变频状态决策模块301、频率请求模块302以及参数自适应模块303。

所述变频状态决策模块301，用于接收所述转矩协调模块20发送的目标指令信息，所述目标指令信息包括电机转速信号和转矩信号；

所述变频状态决策模块301，还用于将所述电机转速信号和所述转矩信号进行处理，获得当前频率状态信号，并将所述电机转速信号、所述转矩信号以及所述当前频率状态信号传输至所述频率请求模块302；

进一步地，参照图3，图3为本发明电机控制模块的信号流向示意图。

如图3所示，FSD为变频状态决策模块301，PFR为频率请求模块302，PAR为参数自适应模块303。SWC_VF为变频控制组件，Velocity为电机转速信号，Torque为转矩信号，PwmFreqState为当前频率状态信号，Freq为频率值，Dxkp、Dxki为D轴PI参数，Qxkp、Qxki为Q轴PI参数。

在具体实现中，变频状态决策模块(FSD)301可以对电机转速信号和转矩信号进行处理，获得当前频率状态信号，处理后的电机转速信号和转矩信号与处理前的电机转速信号和转矩信号相同。

进一步地，为了确定当前频率状态信号，在本实施例中，所述变频状态决策模块301，还用于根据所述电机转速信号和所述转矩信号确定当前状态，并根据所述当前状态确定当前频率状态信号。

需要说明的是，当前状态可包括：默认状态、堵转降频状态以及连续变频状态。默认状态时系统上电后自动进入的状态，相当于只要上电即进入默认状态；堵转降频状态是指电机转速为0时仍然输出扭矩的状态；连续变频状态是指当前频率连续变化的状态。

可理解的是，每一个当前状态存在对应的当前频率状态信号，所以可以根据当前状态确定当前频率状态信号。

进一步地，为了精确确定当前频率状态信号，在本实施例中，所述变频状态决策模块301，还用于在进入默认状态时，将当前频率状态信号设置为第一预设频率状态信号；

所述变频状态决策模块301，还用于在所述转矩信号处于第一预设转矩范围、所述电机转速信号处于第一预设转速范围且持续第一预设时长时，切换至堵转降频状态，并将所述当前频率状态信号设置为第二预设频率状态信号；

所述变频状态决策模块301，还用于在处于所述堵转降频状态时，若检测到所述转矩信号处于第二预设转矩范围、所述电机转速信号处于第二预设转速范围且持续第二预设时长时，切换至所述默认状态。

进一步地，在本实施例中，所述变频状态决策模块301，还用于在处于所述默认状态时，若检测到所述电机转速信号处于第三预设转速范围且持续第三预设时长时，切换至连续变频状态，并将所述当前频率状态信号设置为连续变频；

所述变频状态决策模块301，还用于在处于所述连续变频状态时，若检测到所述电机转速信号处于第四预设转速范围且持续第四预设时长时，切换至所述默认状态。

需要说明的是，第一预设频率状态信号、第一预设转矩范围、第一预设转速范围、第一预设时长、第二预设频率状态信号、第二预设转矩范围、第二预设转速范围、第二预设时长、第三预设转速范围、第三预设时长、第四预设转速范围以及第四预设时长都是可标定的，即可以根据实际情况变化的，具体值本实施例对此不做具体限制。

进一步地，参照图4，图4为本发明变频状态决策模块的当前状态变化示意图。

如图4所示，PW0表示默认状态，PW1表示堵转降频状态，PW2表示连续变频状态。

在具体实现中，可结合图4中的具体值进行说明，并不代表本实施例只能局限于这一种情况。如图4所示，在系统上电后，自动进入默认状态PW0，并且将当前频率状态信号设置为5kHz；在转矩信号大于200NM、电机转速信号小于50RPM且持续一段时间后，进入堵转降频状态PW1，并且将当前频率状态信号设置为2kHz；在转矩信号小于小于50NM、电机转速信号大于200RPM且持续一段时间后，返回到默认状态PW0。

对于另一条分支，在系统上电后，自动进入默认状态PW0，并且将当前频率状态信号设置为5kHz；在电机转速信号大于300RPM且持续一段时间后，进入连续变频状态PW2，并将当前频率状态信号设置为连续变频；在电机转速信号小于250RPM且持续一段时间后，返回到默认状态PW0。

所述频率请求模块302，用于根据所述电机转速信号、所述转矩信号以及所述当前频率状态信号生成频率值，并将所述频率值传输至所述参数自适应模块303和所述电机控制模块40；

进一步地，为了确定频率值，在本实施例中，所述频率请求模块302，还用于在所述当前频率状态信号满足预设频率条件时，根据所述当前频率状态信号确定频率值；

所述频率请求模块302，还用于在所述当前频率状态信号不满足所述预设频率条件时，根据所述电机转速信号和所述转矩信号确定所述频率值。

进一步地，为了精确确定频率值，在本实施例中，所述频率请求模块302，还用于在所述当前频率状态信号为所述第二预设频率状态信号时，将所述频率值设置为所述第二预设频率状态信号；

所述频率请求模块302，还用于在所述当前频率状态信号为所述第一预设频率状态信号时，将所述频率值设置为所述第一预设频率状态信号；

所述频率请求模块302，还用于在所述当前频率状态信号不为所述第二预设频率状态信号和所述第一预设频率状态信号时，进入连续变频状态，并根据所述电机转速信号和所述转矩信号通过查询预设连续变频表确定所述频率值。

进一步地，参照图5，图5为本发明频率请求模块的频率值的变化示意图。

如图5所示，Freq表示频率值。

可理解的是，可结合图5中的具体值进行说明，并不代表本实施例只能局限于这一种情况。图5中的频率值的变化可基于上述图4中的值进行说明，首先判断当前频率状态信号是否为2kHz，若是，则频率值为2kHz，若否，则判断当前频率状态信号是否为5kHz，若是，则频率值为5kHz，若否，则进入连续变频状态。

在具体实现中，可根据电机转速信号和转矩信号通过查询表1确定频率值，表1中的横轴表示电机转速信号，纵轴表示转矩信号，表1只代表一种情况，具体的预设连续变频表需要搭载电机台架做匹配标定。

表1：

所述参数自适应模块303，用于根据所述电机转速信号和所述频率值生成参数信息，并将所述参数信息传输至所述电机控制模块40。

进一步地，参照图6，图6为本发明参数自适应模块的参数信息处理图。

如图6所示，参数自适应模块303可根据电机转速信号和频率值生成参数信息，具体可通过查表进行确定，具体数值不同电机系统需要搭载电机台架做匹配标定。

进一步地，参照图7，图7为本发明电机系统效率提升系统第三实施例的功能模块图。

如图7所示，所述电机系统效率提升系统还包括：信号处理模块50和故障诊断模块60；

所述信号处理模块50分别与所述故障诊断模块60的输入端、所述CAN通信收发模块10的输入端、所述变频控制模块30的另一输入端以及所述电机控制模块40的另一输入端连接，所述故障诊断模块60的输出端分别与所述转矩协调模块20的另一输入端和所述电机控制模块40的另一输入端连接；

所述信号处理模块50，用于接收电机控制器的电气信号，并将所述电气信号传输至所述故障诊断模块60；

可理解的是，通过信号处理模块50可采集控制器硬件的模拟及数字信号，并将其转化为系统需要的物理量，即电气信号。

所述故障诊断模块60，用于对所述电气信号进行诊断，获得故障信息，并将所述故障信息传输至所述转矩协调模块20；

所述转矩协调模块20，还用于根据所述故障信息对所述解析后的指令信息进行处理，获得目标指令信息，并将所述目标指令信息传输至所述电机控制模块40和所述变频控制模块30。

可理解的是，转矩协调模块20对解析后的转矩信息进行处理，结合故障诊断模块60输出的报警及故障信息，做最终的转矩仲裁及协调。

在具体实现中，转矩协调模块20可根据故障信息对解析后的指令信息进行限功率或其他处理，获得目标指令信息。

在本实施例中，变频控制模块包括变频状态决策模块、频率请求模块以及参数自适应模块，本实施例先通过变频状态决策模块接收转矩协调模块发送的目标指令信息，目标指令信息包括电机转速信号和转矩信号，将电机转速信号和转矩信号进行处理，获得当前频率状态信号，并将电机转速信号、转矩信号以及当前频率状态信号传输至频率请求模块，然后通过频率请求模块根据电机转速信号、转矩信号以及当前频率状态信号生成频率值，并将频率值传输至参数自适应模块，再通过参数自适应模块根据电机转速信号和频率值生成参数信息，并将参数信息传输至所述电机控制模块。本实施例通过变频状态决策模块、频率请求模块以及参数自适应模块之间的控制逻辑能够精确确定参数信息，从而实现电机的闭环控制。

为实现上述目的，本发明还提出一种车用永磁同步电机，所述车用永磁同步电机包括如上所述的电机系统效率提升系统。该电机系统效率提升系统的具体结构参照上述实施例，由于本车用永磁同步电机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

为实现上述目的，本发明还提出一种车用永磁同步电机系统效率提升装置，所述车用永磁同步电机系统效率提升装置包括逆变器和如上所述的车用永磁同步电机，所述逆变器与所述车用永磁同步电机连接；所述电机控制模块，还用于对所述逆变器的开关频率进行控制，以调节所述车用永磁同步电机的效率。

可理解的是，逆变器中包含绝缘栅双极型晶体管IGBT，通过电机控制模块40可以对IGBT的开关频率进行控制，开关频率越高，损耗越大，导致车用永磁同步电机的效率越低，因此，通过降低IGBT的开关频率，可以提高车用永磁同步电机的效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。