CN101428569A - 控制双模变速器车辆的电驱动器功率逆变器的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了控制使用双模变速器的汽车的功率逆变器的方法和系统。各个实施例通过以下步骤控制功率逆变器：响应电动机的低于第一扭矩水平的命令扭矩，控制功率逆变器将功率逆变器的切换频率设定在第一设定频率；并且，响应电动机的在第一扭矩水平和第二扭矩水平之间的命令扭矩，控制功率逆变器根据电动机的命令扭矩的函数确定功率逆变器的切换频率，同时将切换频率保持在动态频率极限以上。此方法降低了在高的命令扭矩时逆变器中的切换频率，同时保持切换频率在动态频率极限以上提供了对电机的有效控制。

Description

控制双模变速器车辆的电驱动器功率逆变器的方法和系统

技术领域

本发明一般来说涉及功率逆变器(或称功率变换器)，更具体地来说涉及控制使用双模变速器的汽车的电驱动系统的功率逆变器的方法和系统。

背景技术

近些年来，科技的进步和风格品位方面的不断发展已导致汽车设计的显著改变。其中的一个改变包括汽车中的复杂电气系统，特别是代用燃料车辆，例如混合动力车辆，电动车辆和燃料电池车辆。这类代用燃料车辆通常使用电动机或者使用电动机与其它致动器共同来驱动车轮。

这些类型的车辆在效率方面可提供明显的改善。然而，仍然需要改善电动机驱动器的效率以降低功率损失、改善电池的寿命并且增加行驶里程。另外，一般要求降低由汽车产生的噪声。不幸的是，在电动机系统中用来降低功率损失的某些技术会使噪声排放增加到可接受的水平以上。

因此，要求提供一种降低汽车中的电动机的功率损失和增加效率，同时不过度地增加电动机产生的噪声的控制方法。另外，本发明的其它的理想特征和特性从下面的详细描述和所附权利要求并且结合附图和前面的技术领域和背景技术可以明显地看出。

发明内容

在一个实施例中，给出了用于控制汽车的电驱动系统中的功率逆变器的方法。一般说来，此方法通过以下步骤来控制功率逆变器：响应电动机的低于第一扭矩水平的命令扭矩，控制功率逆变器将功率逆变器的切换频率设定在第一设定频率；以及，响应电动机的在第一扭矩水平和第二扭矩水平之间的命令扭矩，控制功率逆变器根据电动机的命令扭矩的函数确定功率逆变器的切换频率，同时保持切换频率在动态频率极限以上。此方法降低了在高的命令扭矩时逆变器中的切换频率，同时保持切换频率在动态频率极限以上提供了对电机的有效控制。这可以降低功率损失并且因此改善系统的效率。

在另一个实施例中，提供了一种汽车电驱动系统。系统包括：原动机动力源；与原动机动力源相连的双模复合-分离式电动-机械变速器，电动-机械变速器包括第一和第二电机；与第一和第二电机相连的功率逆变器；以及，与第一和第二电机和功率逆变器相连的处理器。至少一个处理器设置成：响应电动机的低于第一扭矩水平的命令扭矩，提供控制功率逆变器将功率逆变器的切换频率设定在第一设定频率的信号；并且，响应电动机的在第一扭矩水平和第二扭矩水平之间的命令扭矩，提供控制功率逆变器根据电动机的命令扭矩的函数确定功率逆变器的切换频率，同时将切换频率保持在动态频率极限以上的信号。系统降低了在高的命令扭矩时逆变器中的切换频率，同时保持切换频率在动态频率极限以上提供了对电机的有效控制。这可以降低功率损失并且因此改善系统的效率。

在另一实施例中，提供了一种汽车电驱动系统。系统包括：原动机动力源；与原动机动力源相连的双模复合-分离式电动-机械变速器，电动机械变速器包括第一和第二电机；与第一和第二电机相连的功率逆变器；以及，第一和第二电机和功率逆变器相连的处理器。变速器包括输入元件，输出元件，第一和第二电机，第一、第二和第三行星齿轮装置，第一扭矩传递机构，第二扭矩传递机构，第三扭矩传递机构，第一互连元件和第二互连元件，其中输入元件接收来自原动机的动力，输出元件传递来自变速器的动力，第一和第二电机同轴对准，第一、第二和第三行星齿轮装置同轴对准，每一个行星齿轮装置使用第一、第二和第三齿轮元件，第一和第二电机与上述三个行星齿轮装置同轴对准，在第一或第二行星齿轮装置中的第一、第二和第三齿轮元件中的至少一个连接到第一电机，在第二和第三行星齿轮装置中的第一、第二和第三齿轮元件中的另外一个连接到第二电机，第一行星齿轮装置中的一个齿轮元件持续地连接到输入元件，第一扭矩传递机构选择地将与各个行星齿轮装置关联的齿轮元件之一彼此连接并将其连接到输出元件，第二扭矩传递机构选择地使第三行星齿轮组的一个齿轮元件与机壳(ground)相连，第三扭矩传递机构选择地将第二行星齿轮组的一个齿轮元件与第二行星齿轮组的另一个齿轮元件相连，第一互连元件持续地将第一行星齿轮组的一个元件连接到第二行星齿轮组的一个元件，第二互连元件持续地将第二行星齿轮组的一个元件连接到第三行星齿轮组的一个元件。所述至少一个处理器设置为，响应电动机的低于第一扭矩水平的命令扭矩，提供控制功率逆变器将功率逆变器的切换频率设定在第一设定频率的信号；以及，响应电动机的在第一扭矩水平和第二扭矩水平之间的命令扭矩，提供控制功率逆变器根据电动机的命令扭矩的函数确定功率逆变器的切换频率，同时保持切换频率在动态频率极限以上的信号。系统降低了在高的命令扭矩时逆变器中的切换频率，同时保持切换频率在动态频率极限以上提供了对电机的有效控制。这可以降低功率损失并且因此改善系统的效率。

附图说明

下面将结合附图对本发明进行描述，其中相同的附图标记代表相同的元件，并且

图1示出的是根据本发明的一个实施例给出的示例性汽车的示意图；

图2示出的是图1中的汽车内的电压源逆变器系统的框图；

图3示出的是图1中的汽车内的逆变器的示意图；

图4示出的是图1中的汽车内的双模复合-分离式电动-机械变速器的示意图；

图5示出的是表示用于图4中的变速器的运行的固定比率的真值表；

图6示出的是示例性切换频率控制方案的图示；和

图7示出的是动态频率极限控制方案的图示。

具体实施方式

接下来的详细描述在本质上只是示例性的并且不是用来限制本发明或者本发明的应用和使用。另外，前面的技术领域、背景技术、发明内容或者接下来的详细描述中出现的或暗含的理论并没有限制本发明的作用。

下面的详细描述中涉及“连接”或者“联接”在一起的元件或者零件。除非特别说明，在这里使用的，“连接”意味着一个元件/零件与另一元件/零件直接连接(或者直接通讯)，并不一定是机械地连接。相似地，除非特别说明，“联接”意味着一个元件/零件与另一元件/零件直接连接或者间接连接(或者直接或者间接通讯)，并不一定是机械地连接。然而，可以理解的是虽然下面描述的两个元件在一个实施例中被“连接”，但在替代实施例中同样的元件可以被“联接”，反之亦然。因此，虽然这里显示的示意图描述的是元件的示例性布置，但是附加的插入元件、器件、零件或者部件可以出现在一个实际实施例中。同样应该理解的是附图仅仅是示例性的并且可以不按比例来绘制。

附图示例出了控制汽车的电驱动系统中的功率逆变器的方法和系统。系统包括：原动机动力源；与原动机动力源相连的双模复合-分离式电动-机械变速器，电动-机械变速器包括第一和第二电机；与第一和第二电机相连的功率逆变器；以及，与第一和第二电机和功率逆变器相连的至少一个处理器。一般来说，所述系统和方法通过以下步骤来控制功率逆变器：响应电动机的低于第一扭矩水平的命令扭矩，控制功率逆变器将功率逆变器的切换频率设定在第一设定频率；并且，响应电动机的在第一扭矩水平和第二扭矩水平之间的命令扭矩，控制功率逆变器根据电动机的命令扭矩的函数确定功率逆变器的切换频率，同时将切换频率保持在动态频率极限以上。所述方法降低了逆变器在高的命令扭矩时的切换频率，同时将切换频率保持在动态频率极限以上提供了对电机的有效控制。这可以降低功率损失并因此改善系统的效率。

图1示出了根据本发明的一个实施例的车辆30，或者“汽车”。汽车30包括底盘32、车体34、四个车轮36和电子控制系统38。车体34位于底盘32上并且基本上围住汽车30的其它部件。车体34和底盘32可以结合构成车架。车轮36的每一个在车体34的各个角附近可旋转地连接到底盘32。

汽车30可以是多种不同类型的汽车中的任何一种，例如，轿车、货车、卡车或者多用途运动型车辆(SUV)，并且可以是两轮驱动(2WD)(即后轮驱动或者前轮驱动)、四轮驱动(4WD)或者是全轮驱动(AWD)型汽车。车辆30还可以包括多种不同类型的发动机(或致动器)的任何一种或组合，例如：汽油或者柴油内燃机、“混合燃料汽车”(FFV)发动机(即，使用汽油和乙醇的混合物)、混合气体(即氢气和/或天燃气)燃料发动机或者燃料电池电源、燃烧/电动机混合发动机、以及电动机。

在图1示出的示例性实施例中，汽车30是混合动力汽车，并且进一步包括致动器组件40、电池(或者其它的电能存储器)42，功率逆变器(或者逆变器)44和散热器46。致动器组件40包括内燃机48和电动机/发电机(或者电机)50。在一个实施例中，电动机50是机动车(例如牵引驱动控制系统等)中通常使用的正弦绕组式交流(AC)电机(例如永磁或者感应交流电机)。如本领域技术人员理解的，电动机50可以在其中包括变速器，虽然未示出，但还可以包括定子组件(包括导电线圈)，转子组件(包括铁磁芯)和冷却流体(即冷却剂)。电动机50中的定子组件和/或转子组件可以包括如通常所理解的多个(例如12个)电磁极。

仍然参考图1，在一个实施例中，内燃机48和电动机50构成一体，这样两者均可以通过一个或多个驱动轴52机械地联接到至少几个车轮36。散热器46连接到车架的外部，虽然没有详细示出，但是散热器46包括从中穿过的多个冷却通道并且联接到发动机48和逆变器44，所述冷却通道含有冷却流体(即冷却剂)，例如水和/或乙二醇(即“抗冻剂”)。再次参考图1，在详细描述的实施例中，逆变器44接收冷却剂并且与电动机50共用冷却剂。散热器46可以类似地连接到逆变器44和/和电动机50。

电子控制系统38与致动器组件40、电池42和逆变器44可操作地通讯。虽然没有详细描述，但是电子控制系统38包括各种传感器和汽车控制模块或者电子控制单元(ECU)，例如逆变器控制模块和车辆控制器，以及至少一个处理器和/或包括指令的存储器，指令存储在存储器上(或者另外的计算机可读介质中)以实行下面描述的过程和方法。

参考图2，所示的是根据本发明的示例性实施例中的电压源逆变器系统(或者电驱动系统)54。电压源逆变器系统54包括控制器56、联接到控制器56的输出端的逆变器44，和联接到逆变器44的第一输出端的电机50。控制器56可以和图1所示的电子控制系统38构成一体。

图3更详细地示出了图1和2的逆变器44。逆变器44包括联接到电机50的三相电路。更具体的是，逆变器44包括切换网络，切换网络具有联接到电压源V_dc(例如电池42)的第一输入端和联接到电机50的输出端。

切换网络包含与每一相对应的三对具有反并联二极管(即，与每个开关反并联)的串联开关。每一对串联开关包含第一开关(或者晶体三极管)60、62和64和第二开关66、68和70，其中第一开关具有联接到电压源42的正极的第一端子，第二开关具有联接到电压源42的负极的第二端子，并且具有联接到第一开关60、62和64的各自的第二端子的第一端子。

图4给出根据示例性实施例的在汽车30(图1)中的动力系变速器110。描述的实施例是双模复合-分离式电动-机械(或者混合动力)变速器。混合动力变速器110具有输入元件112，输入元件112在本质上可以是直接由内燃机48驱动的轴。瞬时扭矩阻尼器可以位于发动机48的输出轴118和混合动力变速器110的输入元件112之间。在目前使用中推荐的瞬时扭矩阻尼器的类型的例子在美国专利No.5009301中详细公开，该专利在1991年4月23日授予通用电机公司，此专利在此整体引入作为参考。瞬时扭矩阻尼器可以包括扭矩传递装置120或者与扭矩传递装置120结合使用，从而允许发动机48和混合动力变速器110选择地接合，但是应该理解的是扭矩传递装置120并不是用来改变或者控制混合动力变速器110的运行模式。

在描述的设施例中，发动机48(或者原动机动力源)可以是矿物燃料发动机，例如可以是柴油发动机，其容易适于提供以恒定的每分钟转数(RPM)传递的可用动力输出。不考虑发动机48连接到变速器110的输入元件112的方法，输入元件112连接到变速器110的行星齿轮组124。

混合动力变速器110使用三个行星齿轮组(或者装置)124、126和128。第一行星齿轮组124具有通常称为环形齿轮的外部齿轮元件130，其围绕通常称为太阳轮的内部齿轮元件132。多个行星齿轮元件134可旋转地安装到托架136上，这样每一个行星齿轮元件134既与外部齿轮元件130啮合又与内部齿轮元件132啮合。

第二行星齿轮组126也具有通常称为环形齿轮的外部齿轮元件138，其围绕通常称为太阳轮的内部齿轮元件140。多个行星齿轮元件142可旋转地安装到托架144上，这样每一个行星齿轮元件142既与外部齿轮元件138啮合又与内部齿轮元件140啮合。

第三行星齿轮组128也具有通常称为环形齿轮的外部齿轮元件146，其围绕通常称为太阳轮的内部齿轮元件148。多个行星齿轮元件150可旋转地安装到托架152上，这样每一个行星齿轮元件150既与外部齿轮元件146啮合又与内部齿轮元件148啮合。

在一个实施例中，第一行星齿轮组124的环形齿轮/太阳轮的齿数比是65/33，第二行星齿轮组126的环形齿轮/太阳轮的齿数比是65/33，第三行星齿轮组128的环形齿轮/太阳轮的齿数比是94/34。

虽然所有三个行星齿轮组124、126和128自身是“简单”的行星齿轮组，但是第一和第二行星齿轮组124和126相复合，这样第一行星齿轮组124的内部齿轮元件132通过毂衬齿轮154与第二齿轮行星组126的外部齿轮元件138相连。相连的第一行星齿轮组124的内部齿轮元件132和第二行星齿轮组126的外部齿轮元件138持续地连接到第一电机/发电机156。

行星齿轮组124和126进一步复合，这样第一行星齿轮组124的托架136通过轴160与第二行星齿轮组且126的托架144相连。这样，第一和第二行星齿轮组124和126的托架136和144分别相互连接。轴160还选择地通过扭矩传递装置162连接到第三行星齿轮组128的托架152，扭矩传递装置162用来帮助选择混合动力变速器10的运行模式，这将在下面更详细地解释。

第三行星齿轮组128的托架152直接连接到变速器的输出元件164。当混合动力变速器110用于陆地车辆时，输出元件164可以连接到车辆的车轴(未示出)，车轴继而端接于驱动轴52(如图1所示)。

第二行星齿轮组126的内部齿轮元件140通过围绕轴160的套轴166连接到第三行星齿轮组128的内部齿轮元件148。第三行星齿轮组128的外部齿轮元件146通过扭矩传递装置170被选择地连接到机壳，机壳由变速器外壳168表示。将在下面解释的扭矩传递装置170还被用来帮助选择混合动力变速器110的运行模式。套轴166也持续地连接到第二电机/发电机172。所有的行星齿轮组124、126和128和两个电机/发电机156和172是绕轴向布置的轴160同轴定向的。应该注意的是，两个电机/发电机156和172具有环状构造，这种构造允许电机/发电机156和172围绕行星齿轮组124、126和128，使得行星齿轮组124、126和128布置在电机/发电机156和172的径向内部。这样的构造保证了整体的封闭，即变速器110的周向尺寸最小。

扭矩传递装置173选择地将太阳轮140连接到机壳(即连接到变速器外壳168)。扭矩传递装置175可用作锁止离合器，通过选择地将太阳轮140和托架144连接来将行星齿轮组124、126，电机156、172和输入端锁定以使其作为整体来旋转。扭矩传递装置162、170、173、175都是摩擦离合器。

如前面结合发动机48的描述所解释的，相类似地可以理解第一和第二电机/发电机156和172的旋转速度和马力输出对于本发明来说并不重要，但是为了实现完全清楚地理解混合动力变速器110，电机/发电机156和172具有30马力的持续功率额定值和接近10200RPM的最大速度。持续额定功率是发动机48的持续额定功率的1/10左右，最大速度是发动机48的最大速度的1.5倍左右，但是持续额定功率和最大速度取决于发动机的类型，最终的齿轮原理和占空比。

从前面的描述并且特别参考图2可以明显地看出，变速器110选择地从发动机48接收动力。现在将解释的是，混合动力变速器110还可以通过传递导体178A和178B从电池42和ECU38接收动力。ECU38通过传递导体178C和178D与第一电机/发电机156通讯，并且相类似地，ECU38通过传递导体178E和178F与第二电机/发电机172通讯。

从前面的段落可以看出，在多于一个的位置可采用特定的结构元件、部件或者装置。当总体上提及这类结构元件、部件或者装置时，将采用通用的数字标记。然而，当这样标明的结构元件、部件或者装置中的一个要被单独标明时，将通过字母后缀和数字标记相结合的方法来对其引用，所述数字标记用于总体标明这些结构元件、部件或者装置。因此，至少6个传递导体总体上由数字178标明，但是在说明书和附图中特定的、单独的传递导体总体上用178A、178B、178C、178D、178E和178F标明。在说明书的全文中将采取同样的后缀习惯。

驱动齿轮180可以从输入元件12示出。如图所示，驱动齿轮180将输入元件112固定地连接到第一行星齿轮组124的外部齿轮元件130，并且因此驱动齿轮180从发动机48和/或电机/发电机156和/或172接收动力。驱动齿轮180和空转轮182相啮合，空转轮182继而与固定到轴186的一端的传动齿轮184相啮合。轴186的另一端可以固定到以188单独或总体标记的变速器液压泵和/或PTO单元。

ECU38分别从第一和第二电机/发电机156和172，发动机48和电池42得到信息。响应操作者的动作，或者“操作者要求”(例如来自驱动档位选择器、加速踏板、和/或制动踏板)，ECU38确定被要求的内容，然后适当地操作混合动力变速器110的选择性操作的部件以响应操作者要求。

例如，在图4所示的示例性实施例中，当操作者选择了前进驱动档位并且操作加速踏板或者制动踏板时，ECU38确定车辆是否需要加速或者减速。ECU38还监测电源的状态并且确定需要作用于期望的加速或减速速率的变速器的输出。在ECU38的指示下，变速器可以提供从慢到快的输出速度的范围以满足操作者要求。

变速器110用作双模复合-分离式电动-机械车辆变速器。也就是说，输出元件164通过变速器110中两个不同的齿轮系接收动力。当致动扭矩传递装置170以便第三行星齿轮组128的外部齿轮元件146“挡接到机壳(ground)”时选择第一模式或者第一齿轮系。当释放扭矩传递装置170并且同时致动扭矩传递装置162以使得轴160与第三行星齿轮组128的托架152连接时，选择第二模式或者第二齿轮系。

本领域技术人员可以理解ECU38用于在每一运行模式中提供从相对慢到相对快的输出速度范围。这种各模式具有慢速到快速输出速度范围的两种模式的组合允许变速器110使车辆从静止条件推进到公路速度。另外，ECU38协调变速器110的运行以允许模式间的同步转换。

第一和第二运行“模式”涉及到的情况是变速器的功能由一个离合器(例如离合器162或者离合器170)以及电机/发电机156和172的受控速度和扭矩控制，所有这些在1991年4月23日授予通用电机公司的美国专利No.5,009,301中有描述。另外，运行的某些“范围”可通过使用附加的离合器(例如离合器162、173或者175)来实现。

当使用附加的离合器时(即，使用两个离合机构时)，达到固定的输入输出速度比(即，固定的齿轮传动比)，如图5的真值表所示。电机/发电机156和172的转动将取决于通过离合限定的机构的内部转动并且与输入速度成比例。电机/发电机156和172完全与发动机无关地输出功率流，这样使得两者均能作为电机、或者用作发电机、或者作为电机和发电机的组合来起作用。例如在第一固定比的加速过程中，这允许发动机动力和两个单元均作为电机从电池42接收的能量通过第三行星齿轮组128附加到输出端164以推进车辆。

还应该注意到，在一种运行模式期间通过致动附加的离合器(即，开或关)可以在任何时间使变速器的功能从固定比运行转换到模式控制运行。以固定比运行还是以模式控制运行由控制变速器的ECU38中的算法来决定。

另外，运行的模式可能与运行的固定比相重叠。对模式或者固定比的选择仍然取决于驾驶者的输入和车辆对该输入的响应。在一个实施例中，当C1和C4(即，离合器170和175)接合时，第一档位落在第一运行模式中，当C2和C1(离合器162和170)接合时，第二档位落在第一运行模式中。如图5所示，当C2和C4(离合器162和175)接合时，在第二运行模式期间可以利用第三固定比范围，当C2和C3(离合器162和173)接合时，在第二运行模式期间可以利用第四固定比范围。

在第一运行模式中，并且当ECU38已经确定操作者要求从停止状态向前运动并且加速时，扭矩传递装置120可操作地接合以连接发动机48和混合动力变速器110。当车辆以下面将要详细描述的速度档位向前运动时，保持应用扭矩传递装置120。扭矩传递装置162不被使用并保持分离，而扭矩传递装置170被接合。在此情况下，发动机48将驱动功率应用到第一行星齿轮组124的外部齿轮元件130，这样外部元件130与输入元件112(由此与发动机48)的一致地旋转。第一电机/发电机156同时使第一行星齿轮组124的内部齿轮元件132和第二行星齿轮组126的外部齿轮元件138沿相同方向转动，从而沿相同方向驱动托架136，这实现了第二行星齿轮组124的内部齿轮元件140的转动。

在第一模式期间，第二电机/发电机172作为电机运行，这样在如下方向驱动套轴166：使第三行星齿轮组128的内部齿轮元件148逆着第三行星齿轮组128的外部齿轮元件146旋转第三行星齿轮组128的行星齿轮150。外部齿轮元件146通过连接机壳而固定，这样托架152在要求实现车辆的向前运动的方向驱动输出元件164。

作为电机运行的第二电机/发电机172所作用的套轴166的转动也使得第二行星齿轮组126的内部齿轮元件140旋转。因为扭矩传递装置162保持脱离，第一和第二行星齿轮组124和126的托架136和144可分别自由地旋转，但是两个托架136和144由于复合而只能一致地旋转。因此，由发动机48引起的第一行星齿轮组124的外部齿轮元件130的旋转和由第二电机/发电机172引起的内部齿轮元件140的旋转促使第一行星齿轮组124的内部齿轮元件132和相连接的第二行星齿轮组126的外部齿轮元件138沿上述方向(和速度)驱动第一电机/发电机156，这使得第一电机/发电机156至少在最初阶段作为发电机使用。

在一个模式中，变速器在从停止(即车辆不动)到大约70MPH的第一模式运行。在速度大于70MPH左右时，变速器以第二模式运行。

可以选择与模式运行重叠的固定齿轮比，这样通过增加到达输出端164的动力和/或改善效率以进一步改善加速度。

在大约70MPH时，锁止离合器175被接合，而离合器170保持接合。在此设置中，如图5所示，变速器110以第三行星齿轮组128确定的第一固定比接合。当离合器175接合时，前两个齿轮组124和126和电机/发电机156和172以输入速度旋转并且与第三行星齿轮组128的太阳轮148相连接。当离合器170也接合时，第三行星齿轮组128引起速度降低，这导致扭矩增加。所有的动力通过行星齿轮组机械地传递(即在电机/发电机156和172上没有扭矩)，这样使得电损失最小化并且提供更高效的运行。然而，由于全部的扭矩应用到第一和第二电机/发电机156和172上，可以实现性能的显著增加。当通过装置175将两个电机锁定在一起时，第一和第二电机/发电机156和172还可以平等地分享任何再生的动力，这产生更高的制动性能并改善了冷却。仅仅第三行星齿轮组128是起作用的，因为扭矩传递装置(或锁止离合器)175锁定第一和第二行星齿轮组124和126。如果用于动力分离运行的功率流超过电机/发电机的载荷，那么扭矩传递装置175的接合还保护电机/发电机156和172。因此，如果车辆正在上坡拖引或者拖运，那么就可以保护电机/发电机。

在正常的运行中，在低速时只有离合器170接合，但是如果要求最大动力，那么锁止离合器175也接合。第一和第二电机156和172可以用离合器175来致动，从而达到可得到的最大马力。此离合器也提供使得发动机48和电机/发电机156和172三者同时驱动车辆达到最大加速度的能力。

在一个实施例中，在大约40MPH，锁止离合器175脱离。其后，第二电机/发电机172作为电机运行。第一电机/发电机156作为发电机运行，直到第一电机/发电机156静止(例如，接近52MPH)的时刻为止。电机/发电机156然后反向并且作为电机运行。

离合器162在例如大约57MPH时接合。随着离合器162和172被接合，可以达到第二固定比(例如，如图5所示的1.7：1)。在第二固定比期间，所有的三个齿轮组124、126和128都是起作用的。在离合器162和170接合期间可以切断电机/发电机156和172来实现完全的机械运行。在第二固定比期间，电机156和172可以自由转动而不出现扭矩。当切断离合器170并且离合器162保持接合以达到高效率的第二运行模式时，第一模式结束。

在上面的描述中，如美国专利No.5,009,301中描述的变速器模式I补充有在模式I中启动、转换到固定比1，返回模式I和然后返回到固定比2的能力。在车辆中的实际操作是由对ECU38的输入确定的。变速器在必要时可以仅以模式I或者以任何组合模式运行，从而改善效率、性能或者制动动力。

在一个示例性的实施例中，第一和第二行星齿轮组124和126的每一个的外部齿轮元件130和138都有65个齿，第一和第二行星齿轮组124和126的每一个的内部齿轮元件132和140都有33个齿。第三行星齿轮组128的外部齿轮元件146具有94个齿，第三行星齿轮组128的内部齿轮元件148具有34个齿。利用前面描述的变速器110的构造，并且利用前面所述的内部和外部齿轮元件的齿数，变速器在第一模式运行时提供机械点(即，在大约50MPH)，在此点第一电机/发电机56具有零转速。为了使得描述的示例性实施例中的电机/发电机的运行的描述完整，必须考虑第二运行模式中的变速器的运行。

从运行的第一模式(模式I)到第二模式(模式II)的转换通过分离扭矩传递装置170和继续使用扭矩传递装置162实现。和前面所描述的第一模式相类似的方式，如图5所示第二模式与固定比重叠。

在第二运行模式的开始，第一电机/发电机156从作为电机运行转换到作为发电机运行。当车辆的速度从例如大约70MPH增加到大约88MPH时，第一电机/发电机156在变速器110以第二模式运行过程中继续作为发电机运行。在大约88MPH，在第一电机/发电机156转换经过电机/发电机156具有零转速的机械点时，第一电机/发电机156从作为发电机运行转变回作为电机运行。第一电机/发电机156此后继续作为电机运行。

在第二运行模式的开始阶段，第二电机/发电机172继续作为电机运行。事实上，第二电机/发电机172作为电机运行直到车辆达到大约88MPH的速度，在此点其转换为发电机运行，并且在此后继续作为发电机运行。

利用前面描述的变速器110的构造，并且利用内部和外部齿轮元件上的前面所述的齿数，变速器110在以第二模式运行时提供两个机械点。也就是，在一个实施例中，第一电机/发电机156在大约88MPH时具有零转速，并且第二电机/发电机172在大约208MPH时具有零转速。

如图5所示，在第二模式期间第三和第四固定比是可用的。第三固定比可以随着离合器162和175的同时接合而建立，这将所有的齿轮组锁定为1：1的比，这样输出端164和输入端112以相同的速度旋转。

随着离合器162和173的接合建立第四固定比，从而提供如图2所示的固定超速比0.74：1。在第四固定比中，第一和第二行星齿轮组124和126是起作用的，并且电机/发电机156和172可以自由空转而不需要扭矩。

因此，变速器110提供三个机械点和四个可以使用的固定比，从而使得电机/发电机中的电损失最小化，同时通过锁止离合器175在第一模式中迅速提供最大动力。

应该理解的是前面所述的机械点的精确位置不仅由行星齿轮组的内部和外部齿轮元件的齿数决定，同时也由输入轴112的旋转速度决定。因此，利用在示例性的实施例中公开的内部和外部齿轮元件的齿数，输入轴112的速度的增加将使机械点的位置移到更高的车辆速度，并且相反地，输入轴112的速度减小将使机械点的移到更低的车辆速度。

通过以下方法实现反向运行模式：使ECU38操作第二电机/发电机172作为电机运行，但是使第二电机/发电机172的旋转方向与车辆以第一运行模式开始从停止位置向前运动时第二电机/发电机172的旋转方向相反。

因此，双模复合-分解式电动-机械变速器110使用锁止离合器并且提供四个可用的机械点。这样可以更快地得到用于牵引和拖曳的最大动力，并且可以使用更小的电气部件。通过在电力可变变速器中提供固定比，可以以合理的成本达到最大的燃油经济性。

在行星托架144和太阳轮140之间示意性示出的锁止离合器175也可以设置为连接环形齿轮138和太阳轮140并且提供同样的锁止功能。或者，锁止离合器175可以连接第二行星齿轮组126的太阳轮140和环形齿轮148。作为进一步的替代方案，锁止离合器175可以连接第一行星齿轮组124的托架136和环形齿轮130。

再次参考图1，在运行过程中，由内燃机48和电动机50以交替的方式和/或由内燃机48和电动机50同时的方式向车轮36提供动力来运行车辆30。为了对电动机50提供电力，由电池42向逆变器44提供DC电力，逆变器44在将电力传递到电动机50之前将DC电力转换为AC电力。对于本领域技术人员来说，由DC电力到AC电力的转换实质上以“切换频率”操作(即反复切换)逆变器44中的晶体管来实施。

一般说来，控制器56产生用于控制逆变器44的切换动作的信号。举例来说，控制器56产生不连续的PWM(DPWM)信号，该信号具有与逆变器44的每一个切换循环相关的单个零向量。然后，逆变器44将PWM信号转换为调制电压波形以运行电机50。在一个优选的实施例中，控制器56响应低于第一水平的电动机50的命令扭矩产生PWM信号，该PWM信号控制功率逆变器44将功率逆变器44的切换频率保持在相对较高的第一设定频率。当命令扭矩在第一和第二水平之间时，控制器56还产生PWM信号，该PWM信号控制功率逆变器以提供控制功率逆变器根据电动机的命令扭矩的函数确定功率逆变器的切换频率、并同时将切换频率保持在动态频率极限以上的信号。

驱动系统的这种构造保证了对电动机驱动系统的动力的良好控制和有效使用。特别地，PWM逆变器的切换频率影响半导体开关的功率损失。因此，降低切换频率可以降低功率损失。然而，在较高电机转速的情况下，希望较高的切换频率以保持合适的脉冲比来实现电动机的精确的可控性。另外，希望保持切换频率高于引起过度噪声排放的水平。第三，切换频率影响可控制的最大定子基本频率。第四、切换频率可以影响相脉冲电流，其可以影响逆变器和电机中的损失。另外，脉冲电流可以在驱动中引起不必要的扭矩脉动。

逆变器切换损失可以粗略地由等式1描述。特别地，等式1表示出切换损失P_sw与电压V_dc、相电流I_ph和切换频率f_sw成比例。

P_sw∝V_dcI_phf_sw　　　　　　(1)

因此，为了保持恒定的切换损失，切换频率可以调整为与相电流成反比。因为相电流粗略地与电机扭矩(在不饱和状态下，并且低于基本速度)成比例，相电流可以粗略地等于电机扭矩。因此，与电机扭矩成反比地调节切换频率将趋向于在半导体装置中保持恒定的切换损失。

另外，电动机由于切换频率而可能产生噪声。一般说来，人耳对于1kHz到5kHz范围的频率最敏感。因此，为了使得噪音最小化，要求逆变器运行在较高的范围，例如，8kHz。

一般说来，电动机的基本电频率(f_c)与电机速度成比例。为了以稳定的方式控制定子的电流，切换频率与基本电频率的比值需要保持足够地高。此比值有时称作脉冲比。例如，在一些代表性的电机控制中，需要大约10：1的脉冲比来保证稳定的运行。因此，要求保持切换频率高于某一水平是为了防止脉冲比落到低于需要保证稳定运行的量。

因此关于切换频率就存在相互矛盾的目标。本发明的实施例是用来将切换频率控制在高的值以降低噪声和改善高速低扭矩时的控制，然后在大扭矩和电流时降低切换频率以降低功率损失和保护半导体开关防止热过载。

返回图1—3，因此，控制器56用来响应低于第一水平的电动机50的命令扭矩产生PWM信号，该PWM信号控制功率逆变器44将功率逆变器44的切换频率保持在相对较高的第一设定频率。另外，当命令扭矩在第一和第二水平之间时，控制器56还产生PWM信号，该PWM信号控制功率逆变器以提供控制功率逆变器根据电动机的命令扭矩的函数确定功率逆变器的切换频率、并同时将切换频率保持在动态频率极限以上的信号。

一般说来，第一设定频率设置在相对较高的水平，这样可以提供对于电动机50的良好的控制，不会超过逆变器44中的开关的频率响应，或者由于切换损失引起过多的热量。例如，在某些实施例中，第一设定频率包括8kHz的切换频率。

在中间电机速度时，逆变器44以随着作为扭矩的函数而变的切换频率运行。一般说来，当命令扭矩增加时切换频率降低，并且切换频率和扭矩之间的多种函数关系可以用来完成此变化。例如，在中间电机速度期间，切换频率和扭矩之间的关系可以是线性的、非线性的或者线性和非线性的任何组合。

如上所述，在电动机50运行期间，切换频率作为命令扭矩的函数变化。然而，同时，控制逆变器44的操作以保证切换频率保持在动态频率极限以上。一般说来，动态频率极限本身随着并且响应电机速度变化。优选地实现动态频率极限以允许切换频率充分降低以降低功率损失，同时保持足够高的切换频率以在电机现有速度下保持良好的电流控制。另外，优选地选择动态频率极限以限制噪声到可接受的水平。

在一个实施例中，当电动机在中速(即，在第一速度水平和第二速度水平之间)运行时，动态频率极限是电机速度的函数。然后，当电机速度低于第一速度水平时，动态频率极限保持在相对较低的专门设定的频率值。

例如，在电动机运行期间，动态频率极限被选择保持在特定的脉冲比，其中脉冲比通常定义为切换频率与基本频率的比值。因为基本频率与电机转速相关，因此设置动态频率极限以保持特定的脉冲比有效地确定作为电机转速的函数的动态频率极限。保持较高的脉冲比保证在逆变器44中有充足的循环数量以提供对电动机50的电流的精确控制。因此，实现动态频率极限以保证当电机速度增加时，频率极限也增加，从而确保保持对电机的有效控制。

另外，当电动机以第二速度水平以上的速度运行时，动态频率极限可以设定为在相对较高的频率极限运行。在一特定的实施例中，此较高的频率极限可以与逆变器在较低扭矩水平运行时的频率相同(例如，8kHz)。

现在转向图6，示出了示例性的切换频率控制方案的图示400。在此图示中，示出了电机转速值为100，200，400，600，800和800RPM时的切换频率作为命令扭矩的函数的曲线。在第一扭矩值m₁(例如，100Nm)以下，切换频率维持在预定的最大值(例如，8kHz)，而不考虑电机速度。当命令扭矩超过第一值时，在保持切换频率高于动态频率极限的同时切换频率与扭矩成反比地减小。

动态频率极限本身随着并且响应电机速度变化。这对各个所示电机转速值产生单独的曲线。在图6的图示中，当电动机在中速(即，在第一速度水平和第二速度水平之间)运行时，动态频率极限是电机速度的函数。然后，当电机速度低于第一速度水平时，动态频率极限保持在相对较低的专门设定的1kHz频率。

现在转向图7，示出了示例性的动态频率极限方案的图示500。这是所述类型的图示的一个例子，当该图示用来控制作为扭矩的函数的切换频率时就产生图6所示的切换频率值。

在图示500中，切换频率的动态极限作为电机转速的函数而绘出。在低于转速n₁(例如，100RPM)的低电机速度时，切换频率的动态极限将维持在预先设定的低设定频率(f_{sw_min_lim})。此水平被选择以保持良好的控制，同时避免过度的噪音和功率损失，并且在此例中设置在1kHz。当然，这仅仅是一个例子，并且也可以使用其它的极限值。

在中间电机转速(在n₁和n₂之间(例如，800RPM))，逆变器的切换频率将确定为电机转速的函数。在图示的实施例中，所示函数设定为在切换频率(f_sw)和基本频率(f_e)之间保持期望的最小脉冲比(N)。在电动机的运行过程中，逆变器的切换频率作为命令扭矩的函数来操作，当命令扭矩增加时，减小切换频率，同时切换频率保持在取决于电机转速的动态频率极限以上。换一种说法，电机转速决定最小可能的切换频率，命令扭矩使得实际切换频率在最大频率和基于速度的最小频率之间变化。因此，切换频率f_sw的操作范围如图7所示的阴影线区域，此区域位于动态频率极限f_{sw_min}以上和设定的最大切换频率f_{sw_max}以下。应该注意到，在大于速度n₂时，动态频率极限f_{sw_min}和最大频率f_{sw_max}汇聚于一点，因此在大于速度n₂时，电机将以与扭矩无关的最大切换频率f_{sw_max}来运行。

还应该注意到，n₁和n₂的RPM值和f_{sw_max}和f_{sw_min_lim}的频率值，以及斜率和/或动态频率极限f_{sw_min}都仅仅是示例性的，并且根据应用的细节可以使用其它的值和函数。

另一个示例性的用于确定切换频率的技术如等式2所示。

如果(|m⁺|<m₁)那么f_sw＝f_{sw_max}

否则，如果(|m^*|>m₁)，那么f_sw＝f_{sw_min}

否则， $f_{\mathrm{sw}}=\frac{f_{\mathrm{sw}\_\max }}{1+(\frac{f_{\mathrm{sw}\_\max }}{f_{\mathrm{sw}\_\min }}-1)\left(\frac{\left|m^{*}\right|-m_1}{m_2-m_1}\right)}---\left(2\right)$

其中，

在速度低于n₁时，f_{sw_min}＝f_{sw_min_lim}

速度在n₁和n₂之间时，f_{sw_min}＝N*f_e

在速度大于n₂时，f_{sw_min}＝f_{sw_max}

f_{sw_max}＝选定的常数

f_{sw_min_lim}＝选定的常数

在等式2中，在切换频率保持大于动态切换频率极限f_{sw_min}时，其作为命令扭矩m^*的函数。如果命令扭矩小于扭矩水平m₁，将切换频率设定为最大频率f_{sw_max}。如果命令扭矩大于扭矩水平m₂，切换频率f_sw下降到动态频率极限f_{sw_min}。在中间扭矩值时，切换频率是扭矩和频率极限的函数。

在等式2的例子中可以看到，动态频率极限f_{sw_min}本身是电机转速的函数，在速度大于n₂时，设定为与f_{sw_max}相等，在速度低于n₁时，设定为与最小值f_{sw_min_lim}相等，并且在中间速度时确定为基本频率f_e和期望脉冲比N的函数。

再一次，这些为各种参数而选的值可以基于特定应用的需要来选择。例如，可以选择频率曲线使得常见工作点的结温摆动最小，以便延长装置的寿命。例如，在代表性的发动机起动过程中，选择m₁以保持f_sw在其最大值，从而避免噪声问题。还有，应该注意到等式2图示出仅仅一个示例性的函数，其用于根据扭矩(即，反比例关系)来调节切换频率。然而，可以使用其它备用的函数。同样的，虽然等式2表示动态频率极限f_{sw_min}在速度中值时限定为基本频率f_e的线性函数，但是也可以使用其它备用的函数。

因此，各种不同的实施例提供了通过以下步骤控制功率逆变器的系统和方法：响应电动机的低于第一扭矩水平的命令扭矩，控制功率逆变器将功率逆变器的切换频率设定在第一设定频率；以及，响应电动机的在第一扭矩水平和第二扭矩水平之间的命令扭矩，控制功率逆变器根据电动机的命令扭矩的函数确定功率逆变器的切换频率，同时保持切换频率在动态频率极限以上。此方法降低了在高的命令扭矩时逆变器中的切换频率，同时保持切换频率在动态频率极限以上提供了对电机的有效控制。这可以降低功率损失并且因此改善系统的效率。

虽然在前面的详细描述中给出了至少一个示例性的实施例，但是可以理解存在大量的变化。还可理解示例性的一个或多个实施例仅仅是例子，并不是以任何方式限制本发明的范围、应用或构造。相反，前面的详细的描述将给本领域技术人员提供实施示例性的一个或多个实施例的便利手段。应该理解在不偏离所附权利要求及其法律等同权利要求阐述的本发明的范围的情况下，可以在元件的功能和布置上做各种不同的变化。

Claims (17)

1、一种用于控制与汽车的电驱动系统中的电动机联接的功率逆变器的方法，其中电驱动系统包括原动机动力源和联接到原动机动力源的双模复合-分离式电动-机械变速器，电动-机械变速器包括第一电机和第二电机，其中功率逆变器与第一和第二电机联接，所述方法包括：

响应第一电机的低于第一扭矩水平的命令扭矩，控制功率逆变器将功率逆变器的切换频率设定在第一设定频率来；并且

响应第一电机的在第一扭矩水平和第二扭矩水平之间的命令扭矩，控制功率逆变器根据电动机的命令扭矩的函数确定功率逆变器的切换频率，同时将切换频率保持在动态频率极限以上。

2、如权利要求1所述的方法，其中动态频率极限通过以下步骤确定：

响应第一电机的位于第一速度水平和第二速度水平之间的电机转速，根据电机转速的函数确定动态频率极限；和

响应低于第一速度水平的电机转速，确定动态频率极限以将动态频率极限设定在第二设定频率。

3、如权利要求2所述的方法，其中动态频率极限还通过以下步骤确定：响应高于第二速度水平的电机转速，确定动态频率极限以将动态频率极限设定在第一设定频率。

4、如权利要求2所述的方法，其中根据电机转速的函数确定动态频率极限的步骤包括确定动态频率极限以保持切换频率对电机转速的设定的脉冲比。

5、如权利要求1所述的方法，其中控制功率逆变器根据电动机的命令扭矩的函数确定功率逆变器的切换频率，同时将切换频率保持在动态频率极限以上的步骤包括随着命令扭矩的增加降低切换频率。

6、如权利要求1所述的方法，其中控制功率逆变器根据电动机的命令扭矩的函数确定功率逆变器的切换频率，同时将切换频率保持在动态频率极限以上的步骤包括根据下式确定切换频率：

$f_{\mathrm{sw}}=\frac{f_{\mathrm{sw}\_\max }}{1+(\frac{f_{\mathrm{sw}\_\max }}{f_{\mathrm{sw}\_\min }}-1)\left(\frac{\left|m^{*}\right|-m_1}{m_2-m_1}\right)}$

其中f_sw是切换频率，m^*是命令扭矩，f_{sw_max}是第一设定频率，f_{sw_min}是动态频率极限，m₁是第一扭矩水平，m₂是第二扭矩水平。

7、如权利要求1所述的方法，其中电驱动系统包括相应于第二电机的第二功率逆变器，所述方法还包括：

响应第二电机的低于第一扭矩水平的第二命令扭矩，控制第二功率逆变器将第二功率逆变器的切换频率设定在第一设定频率；并且

响应第二电机的在第一扭矩水平和第二扭矩水平之间的命令扭矩，控制第二功率逆变器根据电动机的命令扭矩的函数确定第二功率逆变器的切换频率，同时将切换频率保持在动态频率极限以上。

8、一种汽车电驱动系统，包括：

原动机动力源；

联接到原动机动力源的双模复合-分离式电动-机械变速器，变速器包括第一和第二电机；

联接到第一和第二电机的功率逆变器；以及

联接到第一和第二电机和功率逆变器的处理器，所述处理器用来：

响应第一电机的低于第一扭矩水平的命令扭矩，提供控制功率逆变器将功率逆变器的切换频率设定在第一设定频率的信号；

响应第一电机的在第一扭矩水平和第二扭矩水平之间的命令扭矩，提供控制功率逆变器根据电动机的命令扭矩的函数确定功率逆变器的切换频率，同时将切换频率保持在动态频率极限以上的信号。

9、如权利要求8所述的汽车驱动系统，其中变速器进一步包括：

输入元件，用于接收来自原动机的动力；

输出元件，用于传递来自变速器的动力；

同轴对准的第一、第二和第三行星齿轮装置，每一个行星齿轮装置使用第一、第二和第三齿轮元件，第一和第二电机彼此同轴对准并且与上述三个行星齿轮装置同轴对准，在第一或第二行星齿轮装置中的第一、第二和第三齿轮元件中的至少一个连接到第一电机，在第二和第三行星齿轮装置中的第一、第二和第三齿轮元件中的另外一个连接到第二电机，第一行星齿轮装置中的一个齿轮元件持续地连接到输入元件；

第一扭矩传递机构，用于选择地将与各行星齿轮装置关联的齿轮元件之一彼此连接并将所述齿轮元件连接到输出元件；

第二扭矩传递机构，用于选择地将第三行星齿轮组的一个齿轮元件连接到机壳；

第三扭矩传递机构，用于选择地将第二行星齿轮组的一个齿轮元件与第二行星齿轮组的另一个齿轮元件相连；

第一互连元件，用于持续地将第一行星齿轮组的一个元件连接到第二行星齿轮组的一个元件；和

第二互连元件，用于持续地将第二行星齿轮组的一个元件连接到第三行星齿轮组的一个元件。

10、如权利要求9所述的汽车电驱动系统，其中处理器进一步设置为：

响应第一电机的在第一扭矩水平和第二扭矩水平之间的电机转速，根据电机转速的函数确定动态频率极限；和

响应低于第一速度水平的电机转速，确定动态频率极限以将动态频率极限设定在第二设定频率。

11、如权利要求10所述的汽车电驱动系统，其中处理器进一步设置为：响应高于第二速度水平的电机转速，确定动态频率极限以将动态频率极限设定在第一设定频率。

12、如权利要求11所述的汽车电驱动系统，其中处理器设置为：根据电机转速的函数确定动态频率极限以保持切换频率对电机转速的设定的脉冲比。

13、如权利要求8所述的汽车电驱动系统，其中命令扭矩的函数随着命令扭矩的增加降低切换频率。

14、如权利要求8所述的汽车电驱动系统，其中命令扭矩的函数包括：

$f_{\mathrm{sw}}=\frac{f_{\mathrm{sw}\_\max }}{1+(\frac{f_{\mathrm{sw}\_\max }}{f_{\mathrm{sw}\_\min }}-1)\left(\frac{\left|m^{*}\right|-m_1}{m_2-m_1}\right)}$

其中f_sw是切换频率，m^*是命令扭矩，f_{sw_max}是第一设定频率，f_{sw_min}是动态频率极限，m₁是第一扭矩水平，m₂是第二扭矩水平。

15、如权利要求8所述的汽车电驱动系统，其中电驱动系统包括相应于第二电机的第二功率逆变器，并且其中处理器进一步设置为：

响应第二电机的低于第一扭矩水平的第二命令扭矩，控制第二功率逆变器将第二功率逆变器的切换频率设定在第一设定频率；以及

响应第二电机的在第一扭矩水平和第二扭矩水平之间的命令扭矩，控制第二功率逆变器根据电动机的命令扭矩的函数确定第二功率逆变器的切换频率，同时将切换频率保持在动态频率极限以上。

16、一种汽车电驱动系统，包括：

原动机动力源；

联接到原动机动力源的双模复合-分离式电动-机械变速器，变速器包括：

输入元件，用于接收来自原动机的动力；

输出元件，用于传递来自变速器的动力；

同轴对准的第一和第二电机；

同轴对准的第一、第二和第三行星齿轮装置，每一个行星齿轮装置使用第一、第二和第三齿轮元件，第一和第二电机与上述三个行星齿轮装置同轴对准，在第一或第二行星齿轮装置中的第一、第二和第三齿轮元件中的至少一个连接到第一电机，在第二和第三行星齿轮装置中的第一、第二和第三齿轮元件中的另外一个连接到第二电机，第一行星齿轮装置中的一个齿轮元件持续地连接到输入元件；

第一扭矩传递机构，用于选择地将与各行星齿轮装置关联的齿轮元件之一彼此连接并将所述齿轮元件连接到输出元件；

第二扭矩传递机构，用于选择地将第三行星齿轮组的一个齿轮元件连接到机壳；

第三扭矩传递机构，用于选择地将第二行星齿轮组的一个齿轮元件与第二行星齿轮组的另一个齿轮元件相连；

第一互连元件，用于持续地将第一行星齿轮组的一个元件连接到第二行星齿轮组的一个元件；和

第二互连元件，用于持续地将第二行星齿轮组的一个元件连接到第三行星齿轮组的一个元件；

联接到第一和第二电机的功率逆变器；

联接到功率逆变器的能量存储装置；和

联接到第一和第二电机和功率逆变器的处理器，处理器设置为：

响应第一电机的低于第一扭矩水平的命令扭矩，提供控制功率逆变器将功率逆变器的切换频率设定在第一设定频率的信号；

响应第一电机的在第一扭矩水平和第二扭矩水平之间的命令扭矩，提供控制功率逆变器根据电动机的命令扭矩的函数确定功率逆变器的切换频率，同时将切换频率保持在动态频率极限以上的信号；

其中选择命令扭矩的函数以随着命令扭矩的增加降低切换频率，并且其中动态频率极限通过以下步骤确定：

响应第一电机的位于第一速度水平和第二速度水平之间的电机转速，根据电机转速的函数确定动态频率极限以保持电机切换频率对电机转速的设定的脉冲比；

响应低于第一速度水平的电机转速，确定动态频率极限以将动态频率极限设定在第二设定频率；和

响应高于第二速度水平的电机转速，确定动态频率极限以将动态频率极限设定在第一设定频率。

17、如权利要求16所述的汽车电驱动系统，其中命令扭矩的函数包括：

$f_{\mathrm{sw}}=\frac{f_{\mathrm{sw}\_\max }}{1+(\frac{f_{\mathrm{sw}\_\max }}{f_{\mathrm{sw}\_\min }}-1)\left(\frac{\left|m^{*}\right|-m_1}{m_2-m_1}\right)}$

其中f_sw是切换频率，m^*是命令扭矩，f_{sw_max}是第一设定频率，f_{sw_min}是动态频率极限，m₁是第一扭矩水平，m₂是第二扭矩水平。

Images