CN102055403A - 用于启动电动机运行的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于启动电动机运行的方法和系统。具体地，提供了一种用于控制电动机的方法和系统。所述电动机包括多个绕组。每个绕组联接到相应组的第一开关和第二开关上。同时激活各组开关的第一开关。当激活了各组开关的第一开关时，对流经所述多个绕组的电流进行测定。如果测定的电流在预定的阈值以下，则根据第一电动机控制方法控制电动机。如果测定的电流在预定的阈值以上，则按照第二电动机控制方法来控制电动机。

Description

用于启动电动机运行的方法和系统

技术领域

本发明总体上涉及电动机的控制。更具体来说，本发明涉及一种启动电动机(例如汽车驱动系统中使用的永磁交流电动机)的运行的方法和系统。

背景技术

近年来，技术进步以及对款式品味上的不断演化已导致在汽车设计方面产生了显著变化。这些变化中的一个变化牵涉到汽车尤其是替代燃料车辆(诸如，混合动力车辆、电动车辆、和燃料电池车辆)内的电气系统和驱动系统的复杂性。这样的替代燃料车辆通常使用电动机，也许会再结合另一种致动器，来驱动车轮。

传统的电动机控制系统通常包括反馈装置或者位置传感器，诸如旋转变压器(resolver)或者编码器，以提供有关电动机的转速和位置的信息。反馈装置和相关的接口电路增加了电动机控制系统的成本，而这些成本在量大的应用(例如汽车生产)中会变成不希望出现的。另外，位置传感器及其相关的线束又增加了车辆中电驱动系统的复杂性和装配时间。

随着替代燃料车辆生产量的增加，生产商正在日益努力降低汽车成本和减少零部件数量。去除电动机控制系统的反馈装置，会显著降低替代燃料车辆的生产成本。

目前，电动车辆和混合动力电动车辆时常应用许多电动机控制技术，例如电动机的矢量控制。矢量电动机控制方案是计算密集型的电动机控制方案，它把三相电动机的相电压/相电流绘入二轴坐标系中。用于激励使用矢量控制方案的电动机的硬件，通常是带有例如6个功率晶体管的三相电源逆变器，所述功率晶体管为给电动机的输出电压整形。矢量控制需要转子位置信息，转子位置信息通常是经由反馈装置或位置传感器而获得。

最近，已开发出无传感器控制算法，该算法不使用位置传感器或转速传感器，而是利用电动机电压(给逆变器的命令)和电流(来自电流传感器的反馈)来估计电动机的位置和转速。然而，在开始运行时或者在再起动期间，在不测定实际电动机电压的情况下，无法获得电动机电压信息。

在永磁电动机的情况下，如果电动机转速足够高，则有时可以通过用模拟电路测定电动机端子电压，来确定电动机的位置和转速。然而，由于隔离和可靠性的问题，该方法有时并不受青睐。

因此，希望提供一种用于在使用了无传感器控制算法时启动电动机运行的改进的方法和系统。此外，由随后的详细描述和所附权利要求，并结合附图以及前述的技术领域和背景技术，本发明的其它期望的特征和特性将会显而易见。

发明内容

提供了一种用于控制电动机的方法。该电动机包括多个绕组。每个绕组联接到相应组的第一开关和第二开关。各组开关的第一开关被同时激活。当各组开关的第一开关被激活时，对流经所述多个绕组的电流进行测定。如果测得的电流在预定的阈值以下，则按照第一电动机控制方法来控制电动机。如果测得的电流在预定的阈值以上，则按照第二电动机控制方法来控制电动机。

提供了一种机器可读介质。该机器可读介质具有存储在其中的一套指令，当机器执行这套指令时导致一种方法被执行。该方法包括：同时激活具有第一开关和第二开关的多组开关中各组的第一开关。所述多组开关联接到电动机中的多个绕组。电动机还包括定子和转子，转子可旋转地联接到定子上。各组开关的第一开关被激活时，对流经所述多个绕组的电流进行监测。如果测得的电流在预定的阈值以下，则按照第一电动机控制方法来控制该电动机。如果测得的电流在预定的阈值以上，则按照第二电动机控制方法来控制该电动机。

提供了一种汽车推进系统。该汽车推进系统包括：具有多个绕组的电动机；联接到所述电动机上的直流(DC)电压源；功率逆变器，其具有联接到所述绕组及直流电压源的多组开关，所述多组开关中的各组均具有第一开关和第二开关；以及处理器，其可操作地与电动机、直流电压源、和功率逆变器通信。处理器被配置成：同时激活所述多组开关中各组的第一开关；当所述多组开关中各组的第一开关被激活时，对流经该多个绕组的电流进行测定；如果测得的电流在预定的阈值以下，则按照第一电动机控制方法来控制该电动机；以及，如果测得的电流在预定的阈值以上，则按照第二电动机控制方法来控制该电动机。

本发明还涉及以下技术方案：

方案1.一种用于控制包括多个绕组的电动机的方法，每个所述绕组联接到相应组的第一开关和第二开关上，所述方法包括：

同时激活各组开关的所述第一开关；

在各组开关的所述第一开关被激活时，对流经所述多个绕组的电流进行测定；

如果测得的电流在预定的阈值以下，则按照第一电动机控制方法来控制所述电动机；和

如果测得的电流在所述预定的阈值以上，则根据第二电动机控制方法来控制所述电动机。

方案2.如方案1所述方法，其特征在于，所述电动机还包括定子和转子，所述转子可旋转地联接到所述定子上。

方案3.如方案2所述方法，其特征在于，所述第一电动机控制方法包括：基于第一电动机位置算法确定所述转子相对于所述定子的位置；所述第二电动机控制方法包括：基于第二电动机位置算法确定所述转子相对于所述定子的位置。

方案4.如方案3所述的方法，其特征在于，所述第二电动机位置算法基于所述测得的电流。

方案5.如方案4所述的方法，其特征在于，所述第一电动机位置算法是无传感器电动机位置算法。

方案6.如方案5所述的方法，还包括：如果所述测得的电流在所述预定的阈值以上，则在按照所述第二电动机控制方法控制所述电动机达预定的持续时间之后，按照所述第一电动机控制方法来控制所述电动机。

方案7.如方案6所述的方法，其特征在于，所述第二电动机位置算法包括：基于所述测得的电流确定在同步参考坐标系中的电流角度。

方案8.一种机器可读介质，其具有存储在其中的一套指令，当机器执行该套指令时导致一种方法被执行，所述方法包括：

同时激活具有第一开关和第二开关的多组开关中各组的第一开关，所述多组开关联接到电动机中的多个绕组，所述电动机还包括定子和可旋转地联接到所述定子上的转子；

在各组开关的所述第一开关被激活时，对流经所述多个绕组的电流进行监测；

如果测得的电流在预定的阈值以下，则按照第一电动机控制方法来控制所述电动机；和

如果测得的电流在所述预定的阈值以上，则按照第二电动机控制方法来控制所述电动机。

方案9.如方案8所述的机器可读介质，其特征在于，所述第一电动机控制方法包括：基于第一电动机位置算法来确定所述转子相对于所述定子的位置；所述第二电动机控制方法包括：基于第二电动机位置算法来确定所述转子相对于所述定子的位置。

方案10.如方案9所述的机器可读介质，其特征在于，所述第二电动机位置算法基于所述测得的电流。

方案11.如方案10所述的机器可读介质，其特征在于，所述第一电动机位置算法是无传感器电动机位置算法。

方案12.如方案11所述的机器可读介质，其特征在于，所述方法还包括：如果所述测得的电流在所述预定的阈值以上，则在按照所述第二电动机控制方法控制所述电动机达预定的持续时间之后，根据所述第一电动机控制方法来控制所述电动机。

方案13.如方案12所述的机器可读介质，其特征在于，所述第二电动机位置算法包括：基于所述测得的电流确定在同步参考坐标系中的电流角度。

方案14.一种汽车推进系统，包括：

电动机，其包括多个绕组；

直流电压源，其联接到所述电动机上；

功率逆变器，其包括联接到所述绕组和所述直流电压源上的多组开关，所述多组开关中的各组均包括第一开关和第二开关；以及

处理器，其可操作地与所述电动机、所述直流电压源、和所述功率逆变器通信，所述处理器被配置成：

同时激活所述多组开关中各组的所述第一开关；

在所述多组开关中各组的所述第一开关被激活时，对流经所述多个绕组的电流进行测定；

如果测得的电流在预定的阈值以下，则按照第一电动机控制方法来控制所述电动机；和

如果测得的电流在预定的阈值以上，则按照第二电动机控制方法来控制所述电动机。

方案15.如方案14所述的汽车推进系统，其特征在于，所述电动机还包括定子和转子，所述转子可旋转地联接到所述定子上。

方案16.如方案15所述的汽车推进系统，其特征在于，所述第一电动机控制方法包括：基于第一电动机位置算法来确定所述转子相对于所述定子的位置；所述第二电动机控制方法包括：基于第二电动机位置算法来确定所述转子相对于所述定子的位置。

方案17.如方案16所述的汽车推进系统，其特征在于，所述第二电动机位置算法基于所述测得的电流。

方案18.如方案17所述的汽车推进系统，其特征在于，所述第一电动机位置算法是无传感器电动机位置算法。

方案19.如方案18所述的汽车推进系统，其特征在于，所述处理器被进一步配置成：如果所述测得的电流在所述预定的阈值以上，则在按照所述第二电动机控制方法控制所述电动机达预定的持续时间之后，按照所述第一电动机控制方法来控制所述电动机。

方案20.如方案19所述的汽车推进系统，其特征在于，所述第二电动机位置算法包括：基于所述测得的电流确定在同步参考坐标系中的电流角度。

附图说明

在下文中将结合以下附图对本发明进行描述，其中类似的附图标记表示类似的元件，并且

图1是根据本发明一个实施例的示例性汽车的示意图；

图2是在图1的汽车内的逆变器系统的框图；

图3是在图1的汽车内的功率逆变器、电压源、和电动机的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的启动电动机运行的方法的流程图；以及

图5是用于控制电动机的系统的框图，该系统可以在图4的方法中实现。

具体实施方式

以下的详细描述在性质上仅仅是示例性的，并不是意图限制本发明或者本发明的应用和用途。此外，本发明没有意图要受在前述的技术领域、背景技术、发明内容中或者在以下详细描述中所介绍的任何明示或暗示的理论的限制。另外，尽管本文中所示的示意图描述了各元件的示例性布置，但在实际的实施例中还可以有另外的中间元件、装置、特征、或部件。还应当理解的是，图1～图5仅仅是说明性的，并且可以不按比例绘制。

图1至图5示出了在启动电动机运行期间控制电动机的方法和系统。所述电动机包括多个绕组。每个绕组联接到相应组第一开关和第二开关。各组开关中的第一开关被同时激活。当激活了各组开关中的第一开关时，对流经所述多个绕组的电流进行测定。如果测得的电流在预定的阈值以下，则按照第一电动机控制方法来控制电动机。如果测得的电流在预定的阈值以上，则按照第二电动机控制方法来控制电动机。

电动机可以包括定子和可旋转地联接到定子上的转子。第一电动机控制方法可以包括：基于第一电动机位置算法来确定转子相对于定子的位置。第二电动机控制方法可以包括：基于第二电动机位置算法来确定转子相对于定子的位置。正如通常所理解的，第二电动机位置算法可以基于测得的电流，而第一电动机位置算法可以是无传感器电动机位置算法。

图1示出根据本发明一个实施例的车辆(或者“汽车”)10。汽车10包括：底盘12、车体14、四个车轮16、和电子控制系统18。车体14布置在底盘12上并且基本上围封汽车10的其它部件。车体14和底盘12可以共同地形成车架。每个车轮16在靠近车体14的相应角落处被旋转地联接到底盘12上。

汽车10可以是众多不同类型汽车中的任意一种，例如轿车、货车、卡车、或者运动型多用途车(SUV)；并且可以是两轮驱动(2WD)(即，后轮驱动或前轮驱动)、四轮驱动(4WD)、或者全轮驱动(AWD)。汽车10还可以包含众多不同类型发动机中的任一种发动机、或者其组合，例如：以汽油或柴油为燃料的燃烧发动机、“柔性燃料车辆(FFV)”发动机(即，使用汽油与乙醇的混合物)、以气体化合物(例如，氢气和/或天然气)为燃料的发动机、燃烧/电动机混合发动机(即，例如在混合动力电动车辆(HEV)中)、和电动机。

在图1所示的示例性实施例中，汽车10是HEV，并且还包括：致动器组件20、电池(或者直流电源)22、功率变换器组件(例如，逆变器或者逆变器组件)24、和散热器26。致动器组件20包括燃烧发动机28和电动机/发电机(或者电动机)30。

仍然参见图1，燃烧发动机28和/或电动机30被集成，使得其中一者或两者通过一个或多个驱动轴32而机械联接到至少部分的车轮16上。在一个实施例中，汽车10是“串联HEV”，在串联HEV中燃烧发动机28并不直接联接到变速器上，而是联接到发电机(未图示)上，该发电机用于给电动机30提供电力。在另一个实施例中，汽车10是“并联HEV”，在并联HEV中例如通过使电动机30的转子可旋转地联接到燃烧发动机28的驱动轴上，而使燃烧发动机28直接联接到变速器上。

散热器26在其外部连接到车架，并且尽管未详细图示但在其中包括多个冷却通道，冷却通道中含有冷却流体(即，冷却剂)，例如水和/或乙二醇(即“防冻液”)；并且联接到发动机28和逆变器24上。

再次参见图1，在所描述的实施例中，逆变器24接收冷却剂并且与电动机30公用冷却剂。然而，其它实施例可以给逆变器24和电动机30使用分别的冷却剂。散热器26可以类似地连接到逆变器24和/或电动机30上。

电子控制系统18可操作地与致动器组件20、高电压电池22、和逆变器24通信。虽然未详细图示，但电子控制系统18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、电动机控制器、和车辆控制器，以及至少一个处理器和/或存储器，该存储器包括存储在其中(或者存储在另一个计算机可读介质中)的用以执行下述过程和方法的指令。

参见图2，图中示出了根据本发明示例性实施例的逆变器控制系统(或者电驱动系统)34。电压源逆变器系统34包括：可操作地与脉冲宽度调制(PWM)调制器38(或者脉冲宽度调制器)和逆变器24(在其输出处)通信的控制器36。PWM调制器38联接到门驱动器39上，门驱动器39转而具有联接到逆变器24的输入的输入。逆变器24具有联接到电动机30的第二输出。控制器36和PWM调制器38可以与图1中所示的电子控制系统18一体化。

图3更详细地示意性示出图1和图2中的电池22、逆变器24(或者功率变换器)、和电动机30。逆变器24包括联接到电动机30的三相电路。更具体地，逆变器24包括开关网络，该开关网络具有联接到电池22(即，电压源(VDC))的第一输入和联接到电动机30的输出。尽管示出了单个电压源，但是可以使用带有2个串联电源的分布式直流链接(distributed DC link)。

正如本领域技术人员将会理解的，在一个实施例中，电动机30是永磁电动机，并且包括：定子组件40(包括导电线圈或绕组)和转子组件42(包括铁磁芯和/或磁体)、以及变速器和冷却流体(未图示)。定子组件40包括多个(例如，三个)导电线圈或绕组44、46和48，每个导电线圈或绕组与电动机30的三相之一相关联，正如通常理解的。转子组件42包括多个磁体50并且可旋转地联接到定子组件40上，正如通常理解的。磁体50可以包括多个电磁极(例如，16个极)，正如通常理解的。应当理解的是，以上所提供的描述是意图作为一类可以使用的电动机的实例。

开关网络包括三对(a、b、和c)对应于电动机30各相的、具有反向并联二极管(即，与各开关反向并联)的串联开关。每对串联开关包括：第一开关或晶体管(即，“高”开关)52、54和56，具有联接到电压源22的正极上的第一端子；以及第二开关(即，“低”开关)58、60和62，具有联接到电压源22的负极上的第二端子以及联接到相应的第一开关52、54和56的第二端子上的第一端子。

正如通常所理解的，每个开关52～62可以是单独的半导体器件的形式，例如在形成于半导体(例如硅)基板(例如，芯片模(die))上的集成电路内的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。如图所示，二极管64以反向并联形态(即，“回扫(flyback)”或者“续流(freewheeling)”二极管)连接到各个开关52～62上。这样，每个开关52～62和各自的二极管64可以理解成构成开关-二极管对或组，在所示实施例中包括六对或组。

仍然参见图3，逆变器24和/或电动机30包括多个电流传感器66，每个电流传感器被配置成检测流经电动机30的绕组44、46和48中的相应一个绕组(和/或流经相应的开关52～62或者二极管64)的电流。

在正常运行(即，驾驶)期间，参见图1，通过以交替方式用燃烧发动机28与电动机30和/或同时用燃烧发动机28与电动机30给车轮16提供动力，而使汽车10运行。为了给电动机30提供电力，由电池22(并且，在燃料电池汽车的情况下是燃料电池)向逆变器24提供直流电，在电力被送至电动机30之前逆变器24把直流电转换成交流电。正如本领域技术人员将会理解的，直流电向交流电的转换基本上是通过以“开关频率”(例如12千赫兹(kHz))操作(即，反复开关)逆变器24内的晶体管来完成的。

参见图2，通常控制器36产生用于控制逆变器24的开关动作的脉冲宽度调制(PWM)信号。然后，逆变器24把PWM信号转换成用于操作电动机30的经调制的电压波形。在正常运行或者前向运行期间，图2的逆变器控制系统34由多个操作组成，所述操作包括但不限于：接收转矩命令、基于当前的转速和可用电压把转矩命令转换成电流命令、以及对该电流命令执行调节。电流调节器(未图示)的输出是产生请求电流所需的输出电压。PWM调制器38和门驱动器39产生所必需的门脉冲(或占空比)，该门脉冲(或占空比)被送至逆变器24，以控制电动机30到期望的转速和/或转矩。前向控制路径可以采用另外的考虑因素，例如：系统温度、限制、以及另外的给整体系统控制的有关运行状态和可用性方面的通讯或反馈。

根据本发明的一个方面，当电动机运行被启动(或者重置)时，在逆变器24内产生“三相短路”。在三相短路期间，对流经电动机绕组的电流进行监测。如果电流在预定的阈值以下，则确定电动机的转速(即，转子相对于定子的旋转速率)为低转速。在这种情况下，正如通常所理解的，然后可以利用例如无传感器控制算法来执行电动机的“正常”运行和/或控制。如果在三相短路期间电流在预定的阈值以上，则确定电动机转速是相对较高的。在这种情况下，正如通常所理解的，利用在同步参考坐标系(即，d-q坐标系)中的电流角度来计算电动机(即，转子)的初始位置和转速。在预定量的时间之后，电动机的运行和/或控制然后切换到正常运行状态(例如，使用无传感器算法)。

应当指出的是，假设永磁电动机的短路电流小于永磁转子的退磁电流水平。这样，电动机端子可以短路比定子的时间常数更长的时间段。

在稳态运行中，所述电动机的电压方程式可以表示为：

${\stackrel{\→}{v}}_s=r_s{\stackrel{\→}{i}}_s+L_s\frac{d}{\mathrm{dt}}{\stackrel{\→}{i}}_s+j{\mathrm{\ω}}_r{\mathrm{\Ψ}}_f{e}^{j{\mathrm{\θ}}_r\left(t\right)}=r_s{\stackrel{\→}{i}}_s+L_s\frac{d}{\mathrm{dt}}{\stackrel{\→}{i}}_s+{\stackrel{\→}{E}}_s,---\left(1\right)$

其中θ_r(t)＝ω_rt+θ_r0，r_s是定子电阻，L_s是电动机电感，Ψ_f是由永磁体产生的磁通量，并且ω_r和θ_r分别是电动机的转速和位置。

如果初始转速ω_r是非零，那么当三相均被短路时(v_s＝0)，反电动势电压会感应出电动机的短路电流。然后，在同步坐标系中的电动机电流可以表示为：

${\stackrel{\→}{i}}_s\left(t\right)=\frac{{\mathrm{\ω}}_r{\mathrm{\ψ}}_f}{j{L}_s}\·\frac{\exp \left(j{\mathrm{\θ}}_{r0}\right)}{\frac{1}{\mathrm{\τ}}+j{\mathrm{\ω}}_r}\·[\exp \left(j{\mathrm{\ω}}_{r}t\right)-\exp (-\frac{t}{\mathrm{\τ}})],---\left(2\right)$

其中τ＝L_s/r_s。这样，如果电动机转速接近于零，则同步坐标系电动机电流变为零。如果电动机转速足够地高(ωr＞＞1/τ)，则在稳定状态(t＞＞τ)下电流被进一步简化为：

${\stackrel{\→}{i}}_S=-\frac{{\mathrm{\Ψ}}_f}{L_s}\·\exp \left[j{\mathrm{\θ}}_r\left(t\right)\right]---\left(3\right)$

然后，可以按下式计算电动机位置(θr)：

图4示出了根据本发明一个实施例的启动电动机运行的方法(和/或系统)100。在步骤102中，电动机控制器启动电动机运行(或者被重置)。在步骤104中，执行三相短路。也就是说，要么激活逆变器24中的所有高开关52、54和56(图3)，要么激活所有低开关58、60和62。

在步骤106中，在三相短路期间，对绕组电流进行监测(例如，利用电流传感器66)。如果在三相短路期间测得的电流幅值(I_s)在预定的阈值(I_thresh)以下，则可以假定电动机转速是低转速。然后，该方法进入步骤108，在此步骤中利用低速控制技术例如常规的加速算法来估计电动机位置并且控制电动机。方法100然后进入步骤110，在此步骤中电动机可以利用例如无传感器控制算法经历正常运行。

如果在三相短路期间电流幅值高于阈值，则初始电动机转速可以假定为高转速，并且所述方法进入步骤112。在步骤112中，基于计算出的电流角度来估计电动机的位置(并且对电动机加以控制)。如由步骤114所产生的循环所提供，电流角度被使用预定量的时间(t_settle)。在预定的持续时间之后，方法100进入步骤116，在此步骤中电动机的控制被转换到磁通观测器(fluxobserver)，并且在步骤110中电动机经历正常运行(例如，无传感器)。

图5示出了用于控制电动机的系统(和/或方法)200，该系统(和/或方法)可以在图4中所示方法中实现。系统200包括：位置(和转速)估计器202、输入开关204、无传感器算法模块206、和电流角度算法模块208。位置估计器202根据输入开关204的模式，接收来自无传感器算法模块206或电流角度算法模块208的位置估计误差。

当系统100处于正常运行模式(即，在图1中的步骤110)时，把输入开关204设为‘a’模式，这导致位置估计器202接收来自无传感器算法模块206的计算出的位置误差(Δθ_e)。

当在三相短路期间确定初始电动机转速是高转速时(即，在图1的步骤112中)，开关204被设为‘b’模式，这使得位置估计器202接收来自电流角度算法模块208的计算出的位置误差。电流角度算法模块208利用方程式4和加法器210计算出电动机的初始角度，加法器210从电流角度(θ_i)中减去π。在被送至输入开关204之前，在加法器212中电流角度算法模块208的输出被偏移，偏移量为估计器输出(θ_est)。这样，电流角度(由方程式4计算出)与位置估计器202输出之间的误差，驱使位置估计器202在下一次循环中更新估计的位置。

如前所述，需要耗用时间来达到方程式3的稳态结果，并且优选的是，在此模式下停留比定子时间常数(τ)更长的时间。这样，在图4的步骤106中，提供计时器以允许充分量的时间流逝。所述持续时间(t_settle)必须充分地大于定子时间常数。在充分的时间延迟后，图5中的开关204被切换回‘a’位置，从而在图4的108步骤中进入正常的无传感控制模式。

在一个实施例中，无传感器算法使用基于电动机内的电流和电压(即，命令的或测定的)所计算出或估计出的电动机磁通(或者磁链)和BEMF增量。把估计出的磁通与测得的磁通进行比较。根据电动机模型和磁通误差，基于磁通和BEMF增量对磁通和BEMF估计值进行更新。

该系统可以包括(作为存储在计算机或机器可读介质中的指令)：电动机模型模块、磁通模型模块、磁通观测器模块、坐标转换模块、以及转速和位置观测器模块。该系统可以使用在同步旋转坐标系(或者同步坐标系)中执行的、由磁通观测器模块(或者磁通观测器)完成的磁通和反电动势(BEMF)的计算。

在一个这样的实施例中，电动机模型模块(或者电动机模型)接收电动机电压和电动机电流作为输入，并且接收来自磁通观测器模块的估计的磁通和BEMF。电动机模型模块为各采样时间(或者PWM信号的每个周期)产生磁通和BEMF的增量，该增量被送至磁通观测器模块。磁通模型模块(或者磁通模型)接收电动机电流作为输入，并且从例如磁通表产生电动机磁通的测量值。在求和电路(或者加法器)中从来自磁通观测器模块的估计的磁通与来自磁通模型模块的测得的磁通之间的差值计算得到磁通误差。测得的磁通或磁通量也被用作电动机的电流控制的前馈控制(或者解耦电流)。来自电动机模型模块的磁通误差和增量作为输入被磁通观测器模块接收，该磁通观测器模块估计电动机磁通和BEMF。

估计的磁通考虑(account for)由电动机定子中的绕组所产生的磁通，而由电动机中永磁体产生的磁通被排除在外。该方法的一个优点是，所述估计的磁通并不取决于电动机磁体的温度，因为它由电动机的几何构造以及定子和转子芯的材料性质所决定。估计的BEMF对应于由永磁体磁通所感应出的电压，并且其角度包含位置估计误差。

然后，估计的位置误差被送至转速和位置观测器模块，用以估计转子的位置和转速。因为估计的BEMF的幅值不被用于位置和转速的估计中，所以转子尤其是永磁体的温度变化不会影响转子位置和转速的估计。

其它实施例可以把上述方法和系统应用于除汽车以外的应用中，例如船舶和飞机。电动机和功率逆变器可以具有不同数量的相，例如两个或者四个。可以使用其它形式的动力源，例如电流源和负荷，包括：二极管整流装置、晶闸管变换器(thyristor converter)、燃料电池、感应器、电容器、和/或其任意组合。

虽然已在前述的详细描述中介绍了至少一个示例性实施例，但是应当理解还存在大量的变型。还应当理解，示例性实施例仅仅是例子，并不是意图以任何方式限制本发明的范围、适用性、或者配置。相反，前述的详细描述将给本领域技术人员提供用以实施示例性实施例的方便的路线图。应当理解，在不背离所附的权利要求及其法律等同物中所陈述的本发明范围的情况下，可以对元件的功能和布置作各种变更。

Claims (10)

1.一种用于控制包括多个绕组的电动机的方法，每个所述绕组联接到相应组的第一开关和第二开关上，所述方法包括：

同时激活各组开关的所述第一开关；

在各组开关的所述第一开关被激活时，对流经所述多个绕组的电流进行测定；

如果测得的电流在预定的阈值以下，则按照第一电动机控制方法来控制所述电动机；和

如果测得的电流在所述预定的阈值以上，则根据第二电动机控制方法来控制所述电动机。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述电动机还包括定子和转子，所述转子可旋转地联接到所述定子上。

3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述第一电动机控制方法包括：基于第一电动机位置算法确定所述转子相对于所述定子的位置；所述第二电动机控制方法包括：基于第二电动机位置算法确定所述转子相对于所述定子的位置。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二电动机位置算法基于所述测得的电流。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一电动机位置算法是无传感器电动机位置算法。

6.如权利要求5所述的方法，还包括：如果所述测得的电流在所述预定的阈值以上，则在按照所述第二电动机控制方法控制所述电动机达预定的持续时间之后，按照所述第一电动机控制方法来控制所述电动机。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二电动机位置算法包括：基于所述测得的电流确定在同步参考坐标系中的电流角度。

8.一种机器可读介质，其具有存储在其中的一套指令，当机器执行该套指令时导致一种方法被执行，所述方法包括：

同时激活具有第一开关和第二开关的多组开关中各组的第一开关，所述多组开关联接到电动机中的多个绕组，所述电动机还包括定子和可旋转地联接到所述定子上的转子；

在各组开关的所述第一开关被激活时，对流经所述多个绕组的电流进行监测；

如果测得的电流在预定的阈值以下，则按照第一电动机控制方法来控制所述电动机；和

如果测得的电流在所述预定的阈值以上，则按照第二电动机控制方法来控制所述电动机。

9.如权利要求8所述的机器可读介质，其特征在于，所述第一电动机控制方法包括：基于第一电动机位置算法来确定所述转子相对于所述定子的位置；所述第二电动机控制方法包括：基于第二电动机位置算法来确定所述转子相对于所述定子的位置。

10.一种汽车推进系统，包括：

电动机，其包括多个绕组；

直流电压源，其联接到所述电动机上；

功率逆变器，其包括联接到所述绕组和所述直流电压源上的多组开关，所述多组开关中的各组均包括第一开关和第二开关；以及

处理器，其可操作地与所述电动机、所述直流电压源、和所述功率逆变器通信，所述处理器被配置成：

同时激活所述多组开关中各组的所述第一开关；

在所述多组开关中各组的所述第一开关被激活时，对流经所述多个绕组的电流进行测定；

如果测得的电流在预定的阈值以下，则按照第一电动机控制方法来控制所述电动机；和

如果测得的电流在预定的阈值以上，则按照第二电动机控制方法来控制所述电动机。

Images