CN102208890B - 用于控制永磁同步电动机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于控制永磁同步电动机的方法，其包括：检测永磁同步电动机的绝对角位置；基于检测到的绝对角位置计算永磁同步电动机的旋转速度；检测作为电源的电池的电压；计算使电池电压变化得到补偿的补偿速度；使用预定的电流命令映射表产生与扭矩命令和补偿速度相对应的d轴电流命令和q轴电流命令；基于检测到的绝对角位置，将流入永磁同步电动机的三相电流转换为d轴反馈电流和q轴反馈电流；基于d轴电流命令、q轴电流命令、d轴反馈电流和q轴反馈电流计算d轴电压命令和q轴电压命令；基于检测到的绝对角位置，将d轴电压命令和q轴电压命令转换为三相电压命令；和基于三相电压命令控制永磁同步电动机的运转。

Description

用于控制永磁同步电动机的方法

技术领域

本发明一般涉及用于控制电动机的方法。更特别地，本发明涉及用于控制在诸如混合动力车、燃料电池车等的电动车中使用的永磁同步电动机的方法。

背景技术

永磁同步电动机(PMSM)是高功率和高效率电动机，其广泛地用在包括混合动力车、燃料电池车等的电动车领域以及其它工业领域中。

特别地，内置式永磁同步电动机(IPMSM)是具有插入转子铁芯中的永磁体的同步电动机。IPMSM具有极好的高速耐久性和操纵性能，并且因此适合于用作电动车电动机。

如图1所示，根据用于控制永磁同步电动机的常规方法，电流命令发生器35接收扭矩命令T_e*和永磁同步电动机的旋转速度ω_rpm，并基于电流命令映射表数据36a和36b来产生d轴电流命令i_d*和q轴电流命令i_q*。

当电流命令发生器35输出所产生的d轴和q轴电流命令i_d*和i_q*时，电流控制器(未示出)基于d轴和q轴电流命令i_d*和i_q*来产生d轴和q轴电压命令V_d*和V_q*。此后，通过三相电压命令V_u*、V_v*和V_w*的产生以及逆变器的脉宽调制(PWM)和三相电流控制，来适当地控制永磁同步电动机。

然而，传统上，基于预定的参考电压映射表(即，基于在满足电动机的输出规格的最低DC链电压处设定的映射表)、根据扭矩命令和电动机旋转速度来产生预定的电流命令并产生相应电动机速度处的扭矩，而不管作为电动机的电源的电池的电压如何。

因此，不能实时地反映电池电压变化，这会降低当在运转期间电池电压提高时逆变器的电压利用。

特别地，在诸如混合动力车、燃料电池车等的电动车中，由于在车辆驱动电动机运转期间的电池电压高于映射表被设定的参考电压，所以基于在参考电压处设定的映射表来产生电流命令在电压和电流的使用方面是不利的。

因此，可以对各电压步长直到在驱动车辆时产生的最大电压使用电流命令映射表来执行线性插值法。然而，这需要大量的数据存储以及相当多的时间和努力。

因此，在本领域中需要用于控制在电动车中使用的永磁同步电动机的方法。

本背景技术部分中公开的上述信息只是为了增强对本发明的背景的理解，并且因此可能包含不构成在该国对本领域普通技术人员而言已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供了一种用于控制在电动车(诸如混合动力车、燃料电池车等)中使用的永磁同步电动机的方法，其可以实时地反映电池电压变化。

在某些优选实施例中，本发明提供了一种用于控制永磁同步电动机的方法，其实时地补偿电池电压变化以改善电动机-逆变器系统的电压利用，并继而改善车辆的燃料效率。

在优选实施例中，本发明提供了一种用于控制永磁同步电动机的方法，该方法优选地包括：检测永磁同步电动机的绝对角位置；基于检测到的绝对角位置来适当地计算永磁同步电动机的旋转速度；适当地检测作为电源的电池的电压；基于扭矩命令、永磁同步电动机的旋转速度和电池电压，从永磁同步电动机的旋转速度中适当地计算使电池电压变化得到补偿的补偿速度；使用预定的电流命令映射表(currentcommand map)来产生与扭矩命令和补偿速度相对应的d轴电流命令和q轴电流命令；基于检测到的绝对角位置来将流入永磁同步电动机的三相电流转换为d轴反馈电流和q轴反馈电流；基于d轴电流命令、q轴电流命令、d轴反馈电流和q轴反馈电流来适当地计算d轴电压命令和q轴电压命令；基于检测到的绝对角位置来将d轴电压命令和q轴电压命令转换为三相电压命令；以及基于三相电压命令来控制永磁同步电动机的运转。

在优选实施例中，计算补偿速度的步骤可以优选地包括确定永磁同步电动机的旋转速度是否大于预定的权重因子施加速度；如果永磁同步电动机的旋转速度大于权重因子施加速度，则通过向旋转速度和扭矩命令施加权重来适当地计算工作权重因子(operating weight)；并且基于工作权重因子和在设定电流命令映射表时使用的参考电压，从永磁同步电动机的旋转速度计算使电池电压变化得到补偿的补偿速度。

在另一优选实施例中，可以基于预定的速度权重和扭矩命令权重，通过下面的等式E1来计算工作权重因子：

$E1:K_N=K_{\mathrm{\ω}}({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rpm}}-{\mathrm{\ω}}_0)+K_T\left|T_e^{*}\right|$

其中K_N表示工作权重因子，K_ω表示速度权重，ω_rpm表示电动机旋转速度，ω₀表示权重施加开始速度，K_T表示扭矩命令权重，并且T_e*表示扭矩命令。

在另一优选实施例中，如果永磁同步电动机的旋转速度小于权重因子施加速度，则工作权重因子为零。

在又一优选实施例中，计算补偿速度的步骤还可以包括确定电池电压是否大于预定的补偿开始电压，其中如果电池电压大于补偿开始电压，则可以适当地计算补偿速度并将其用作电流命令映射表数据的输入，并且如果电池电压小于补偿开始电压，则永磁同步电动机的旋转速度可以代替补偿速度被用作电流命令映射表数据的输入。

在又一优选实施例中，可以通过电动机速度归一化公式来计算补偿速度，在所述电动机速度归一化公式中，工作权重因子、电池电压和永磁同步电动机的旋转速度被用作输入变量。

在另外的优选实施例中，补偿速度可以是通过下面的等式E2所表示的电动机速度归一化公式计算的归一化电动机速度：

$E2:{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rpm},\mathrm{Nom}}=[1+F\{(1+K_N)\frac{V_{\mathrm{DC},\mathrm{MAP}}}{V_{\mathrm{DC}}}-1\left\}\right]{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rpm}}$

其中ω_rpm，Nom表示归一化电动机速度，K_N表示工作权重因子，V_DC，MAP表示在设定映射表时使用的参考电压，V_DC表示电池电压，并且F等于1(V_DC≥V₀)或0(V_DC＜V₀)，其中V_DC表示电池电压并且V₀表示补偿开始电压。

本发明的其它特征及优选实施例在下文中讨论。

应该理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。

在结合在本说明书中并形成本说明书的一部分的附图以及与附图一起用于通过举例来解释本发明原理的以下详细说明中，将体现出或更详细地阐述本发明的以上特征和优点。

附图说明

现在将参考通过附图示出的本发明的某些示例性实施例来详细描述本发明的上述及其它特征，其中附图将在下文中仅通过例证的方式给出，并且因此并非对本发明进行限制，其中：

图1是示出用于产生电流命令的常规电流命令发生器的示意图。

图2是示出根据本发明的示例性实施例的用于控制永磁同步电动机的系统的示意图。

图3是示出根据本发明的示例性实施例的用于产生电流命令的电流命令发生器的示意图。

图4是示出根据本发明的示例性实施例的用于控制永磁同步电动机的方法的流程图。

附图中陈列的附图标记包括对下面进一步讨论的以下元件的引用：

11：永磁同步电动机

13：PWM逆变器

15：空间向量脉宽调制算法模块

17：位置检测器                19：电流检测器

21：电池                      23：电压检测器

31：角速度计算器

33：三相/d-q坐标转换器

35：电流命令发生器            35a：电压变化补偿器

37：电流控制器

39：d-q/三相坐标转换器

应该理解的是，附图不一定要依比例，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种优选特征的稍微简化的表示。本文中公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，将部分地由期望的特定应用和使用环境来确定。

在附图中，附图标记在附图的几幅图中始终指代本发明的相同或等效部分。

具体实施方式

如本文中所述，本发明的特征在于一种用于控制永磁同步电动机的方法，该方法包括：检测永磁同步电动机的绝对角位置；基于检测到的绝对角位置来计算永磁同步电动机的旋转速度；检测作为电源的电池的电压；计算补偿速度，其中由补偿速度来补偿电池电压变化；使用预定的电流命令映射表来产生与扭矩命令和补偿速度相对应的d轴电流命令和q轴电流命令；基于检测到的绝对角位置将流入永磁同步电动机的三相电流转换为d轴反馈电流和q轴反馈电流；基于d轴电流命令、q轴电流命令、d轴反馈电流和q轴反馈电流来计算d轴电压命令和q轴电压命令；基于检测到的绝对角位置将d轴电压命令和q轴电压命令转换为三相电压命令；以及基于三相电压命令来控制永磁同步电动机的运转。

在一个实施例中，基于扭矩命令、永磁同步电动机的旋转速度和电池电压，从永磁同步电动机的旋转速度计算补偿速度。

现在将在下文中详细参考本发明的各种实施例，其实例在附图中示出并在下面描述。虽然将结合示例性实施例来描述本发明，但应理解的是，本说明并非旨在将本发明限于那些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖这些示例性实施例，而且涵盖可包括在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、改型、等效形式和其它实施例。

在说明书和附图中使用的符号定义如下：

T_e*：扭矩命令              V_d*：d轴电压命令

V_q*：q轴电压命令           i_d*：d轴电流命令

i_q*：q轴电流命令           i_d：d轴反馈电流

i_q：q轴反馈电流

V_u*，V_v*，V_w*：三相电压命令

D_u，D_v，D_w：逆变器的切换控制信号的占空比

V_DC：电池电压(DC链电压)

i_us，i_vs，i_ws：三相电流    ω_rpm：电动机旋转速度

ω₀：权重施加开始速度     ω_rpm，Nom：归一化电动机速度

K_ω：速度权重              K_T：扭矩命令权重

K_N：工作权重因子           V₀：补偿开始电压

F：电压变化标记

V_DC，MAP：映射表设定参考电压(在映射期间的DC电压)

根据优选实施例，本发明提供了用于控制永磁同步电动机的系统和方法，其在根据电动机旋转速度和要求的扭矩(扭矩命令)产生电流命令时，可以在使用现有的参考电压映射表(即在预定参考电压设定的映射表)的同时实时地反映在运转期间作为电动机的电源的电池的电压变化。

根据某些优选实施例并且例如如图2所示，附图标记11表示永磁同步电动机。在另外的优选实施例中，永磁同步电动机可以是例如内置式永磁同步电动机。

在其它另外的优选实施例中，附图标记21表示用作永磁同步电动机11的电源的电池(高压电池)。优选地，电池21在电动车(EV)模式或混合电动车(HEV)模式中供应电动机的驱动电力，并且在再生制动(RB)模式中存储由在发电模式下运转的电动机产生的电能。根据其它另外的优选实施例，在(具有燃料电池-蓄电池混合动力系统的)燃料电池车中，电池21与作为主电源的燃料电池堆(未示出)一起被装配，并且充当辅助电源来供应电动机的驱动电力。

根据某些示例性实施例，附图标记13表示向永磁同步电动机11施加三相AC电流的PWM逆变器。优选地，PWM逆变器13通过脉宽调制(PWM)来控制电动机施加电压(逆变器输出电压)从而控制施加到电动机11的三相电流i_us、i_vs和i_ws。在另外的优选实施例中，PWM逆变器13优选地包括由能够执行高速开关操作的半导体开关(例如，IGBT)和在电力产生期间形成电流回路的二极管组成的电力模块(未示出)。

优选地，PWM控制方法通过适当地改变用于切换逆变器中的半导体开关的切换脉冲的宽度来控制电压(或电流)，并且优选地包括三角波比较PWM方法和空间向量PWM方法。根据某些示例性实施例，图2示出空间向量PWM方法的实例。逆变器的PWM和三相控制对于本领域技术人员来说是熟知的，因此将省略其详细描述。

根据其它的优选实施例，根据本发明的控制系统优选地包括用于检测电动机转子的绝对角位置θ的位置检测器17。优选地，绝对角位置θ表示电流被施加到永磁同步电动机11的各角位置。根据某些优选实施例，位置检测器17可以是分解器。

根据优选的示例性实施例，附图标记19表示电流检测器，其通过PWM逆变器13的输出电压来检测流入永磁同步电动机11的相电流i_us、i_vs和i_ws中的每个。优选地，由电流检测器检测到的相电流可以用于控制逆变器。

根据另外的优选实施例，根据本发明的控制系统在实时地控制电动机以补偿电池电压变化的过程中，监视电池电压变化并适当地反映它。优选地，适当地检测逆变器的DC链电压V_DC并将其用作用于监视电池电压变化的电压值。

因此，根据本发明的控制系统优选地包括用于检测DC链电压V_DC作为电池电压的电压检测器23。优选地，电压检测器23可以适当地配置成测量DC链接电容器(未示出)两端的电压，所述DC链接电容器吸收通过逆变器的操作产生的DC电压的高频波纹成分并使DC电压平滑。根据其它另外的优选实施例，由于在满足电动机的输出规格的最低DC链电压V_DC，MAP处设定的映射表被用作参考电压映射表36a和36b(如图3所示)，所以优选地通过电压检测器23检测DC链电压V_DC，然后使用检测到的DC链电压V_DC来适当地补偿电压变化。

根据本发明另外的优选实施例，控制系统还优选地包括：基于位置检测器17的信号来计算电动机旋转速度ω_rpm的角速度计算器31；基于位置检测器17和电流检测器19的信号来计算d轴反馈电流i_d和q轴反馈电流i_q的三相/d-q坐标转换器33；基于从上级控制器施加的扭矩命令T_e*、从角速度计算器31输入的电动机旋转速度ω_rpm和电压检测器23的信号来适当地产生使电压变化得到补偿的d轴电流命令i_d*和q轴电流命令i_q*的电流命令发生器35；分别适当地计算d轴电压命令V_d*和q轴电压命令V_q*的电流控制器37；以及d-q/三相坐标转换器33，其基于位置检测器17的信号以及从电流控制器37输入的d轴电压命令V_d*和q轴电压命令V_q*来计算三相电压命令V_u*、V_v*和V_w*。

优选地，角速度计算器31接收由位置检测器17(即分解器)检测到的角位置θ，并基于检测到的角位置θ来计算电动机旋转速度ω_rpm。优选地，角速度计算器31可以包括例如微分器。

根据其它另外的优选实施例，三相/d-q坐标转换器33接收由位置检测器17检测到的角位置θ和由电流检测器19检测到的相电流i_us、i_vs和i_ws，并使用角位置θ来将三相电流i_us、i_vs和i_ws转换为d轴反馈电流i_d和q轴反馈电流i_q。

此外，本发明的电流命令发生器35接收从上级控制器施加的扭矩命令T_e*、由角速度计算器31计算的电动机旋转速度ω_rpm和由电压检测器23检测到的DC链电压V_DC，并使用基于扭矩命令T_e*、电动机旋转速度ω_rpm和DC链电压V_DC的预定电流命令数据来适当地产生使电压变化得到补偿的d轴电流命令i_d*和q轴电流命令i_q*。优选地，上级控制器可以是典型的混合动力控制单元HCU，其适当地产生并输出扭矩命令。

优选地，预定电流命令数据可以是具有作为输入的扭矩命令和旋转速度的现有电流命令数据。优选地，预定电流命令数据包括用于产生d轴电流命令i_d*的预定d轴电流命令数据和用于产生q轴电流命令i_q*的预定q轴电流命令数据，其与扭矩命令和旋转速度相对应。

优选地，d轴电流命令数据和q轴电流命令数据是用于从扭矩命令适当地计算电流命令的映射表数据，并且在预定参考电压处产生的现有d轴电流命令映射表36a(图3)和现有q轴电流命令映射表36b(图3)可以照原样使用。

根据本发明另外的优选实施例，预定的d轴电流命令映射表36a包括分别映射到多个扭矩和多个旋转速度的多个最优d轴电流命令值，并且预定的q轴电流命令映射表36b优选地包括分别映射到多个扭矩和多个旋转速度的多个最优q轴电流命令值。

根据其它另外的优选实施例，d轴电流命令映射表和q轴电流命令映射表可以使用从先前的试验获得的数据来设定。例如，根据某些示例性实施例，可以使用双向测力计(bi-directional dynamometer)经由试验对每个扭矩和旋转速度计算最优d轴电流命令和q轴电流命令、然后对这些值进行映射，来设定d轴电流命令映射表和q轴电流命令映射表。

优选地，为了以上述方式执行电压变化补偿，本发明的电流命令发生器35还包括基于从上级控制器施加的扭矩命令T_e*、由角速度计算器31计算的电动机旋转速度ω_rpm和由电压检测器23检测到的DC链电压(电池电压)V_DC，来计算补偿电动机旋转速度ω_rpm，Nom的电压变化补偿器35a(见图3)。

详细地，根据本发明的电流命令发生器35使用d轴和q轴电流命令映射表36a和36d来适当地产生d轴和q轴电流命令i_d*和i_q*，并且还接收实时地检测到的DC链电压V_DC，以补偿电池电压变化。优选地，电压变化补偿器35a使用扭矩命令T_e*、检测到的电动机旋转速度ω_rpm和DC链电压(电池电压)V_DC来适当地计算补偿电动机旋转速度ω_rpm，Nom。优选地，补偿电动机旋转速度ω_rpm，Nom(下文中称为“补偿速度”)和扭矩命令T_e*被用作d轴电流命令映射表36a和q轴电流命令映射表36b的输入以便适当地产生电流命令。

因此，根据本发明的优选实施例，由于d轴电流命令i_d*和q轴电流命令i_q*是基于扭矩命令T_e*和补偿速度ω_rpm，Nom、通过d轴电流命令映射表36a和q轴电流命令映射表36b产生的，所以每个产生的电流命令对应于使电压变化得到补偿的电流命令。

参考图3和4，在这里描述电流命令发生器35的电压变化补偿器35a通过使用DC链电压V_DC执行的用于计算补偿速度的处理，即针对电动机旋转速度ω_rpm来补偿电压变化的处理。

根据本发明另外的优选实施例，电流控制器37接收从电流命令发生器35输出的d轴电流命令i_d*和q轴电流命令i_q*，以及从三相/d-q坐标转换器33输出的d轴反馈电流i_d和q轴反馈电流i_q，并基于它们来产生d轴电压命令V_d*和q轴电压命令V_q*。优选地，从角速度计算器31输出的电动机旋转速度ω_rpm还可以被用于计算d轴电流命令i_d*和q轴电流命令i_q*。

根据其它另外的优选实施例，d-q/三相坐标转换器39使用从位置检测器17输入的绝对角位置θ，来适当地将从电流控制器37输入的d轴电压命令V_d*和q轴电压命令V_q*转换为三相电压命令V_u*、V_v*和V_w*。

结果，从d-q/三相坐标转换器39输出的三相电压命令V_u*、V_v*和V_w*被输入到空间向量PWM算法模块以产生切换控制信号的占空比D_u、D_v和D_w，并且PWM逆变器13基于占空比来控制施加到永磁同步电动机11的三相电流。

各坐标转换器的坐标转换处理、使用空间向量脉宽调制的占空比生成和三相电流控制以及上述电压命令计算处理在本发明所属的领域中是熟知的，将省略其详细描述。

根据另外的优选实施例，参考图3和4来描述由电流命令发生器35的电压变化补偿器35a执行的用于计算补偿速度的处理。

首先，参考图3，电流命令发生器35优选地包括电压变化补偿器35a，其接收扭矩命令T_e*、电动机旋转速度ω_rpm和电池电压V_DC，并基于它们来适当地计算使电压变化得到补偿的电动机旋转速度即补偿速度ω_rpm，Nom。

根据本发明的优选实施例，为了适当地反映运转期间的电池电压变化，电流命令发生器35的电压变化补偿器35a使用由电压检测器23检测到的电池电压(DC链电压)V_DC，针对电流命令映射表36a和36b的输入值来补偿电压变化。优选地，电压变化补偿器35a可以配置成针对作为电流映射表数据的输入值的电动机旋转速度ω_rpm来适当地补偿电压变化。

在特别优选的实施例中，在本发明中采用与电压变化相应的电动机速度归一化方法，并且通过电动机速度归一化方法来适当地补偿电池电压变化，在所述电动机速度归一化方法中，对电动机旋转速度、扭矩命令和电池电压中的每一个施加权重。如本文中所述，本发明中的电池电压变化是指基于映射期间的DC电压(即电流命令映射表被设定的参考电压)的、在运转期间引起的电池电压的变化。优选地，在设定电流命令映射表的过程中，参考电压(下文中称为“映射表设定参考电压”)通常被确定为满足电动机的输出规格的最低DC链电压。

根据某些优选实施例并且参考例如图4，由电压变化补偿器执行的补偿速度计算处理所需的参数值应该预先确定。

根据本发明，逻辑所需的参数值包括权重施加开始速度ω₀，、速度权重K_ω、扭矩命令权重K_T、工作权重因子K_N和补偿开始电压V₀，它们从各种条件下的先前的试验中获得并被存储。

因此，在适当地预先确定了参数值的情况下，在永磁同步电动机运转期间检测到的电动机旋转速度ω_rpm从角速度计算器被输入，当前DC电压V_DC从电压检测器被输入，并且扭矩命令T_e*从上级控制器被输入(S11)。优选地，确定电动机旋转速度ω_rpm是否需要权重施加(S12)。

因此，将检测到的电动机旋转速度ω_rpm与权重施加开始速度ω₀进行比较以确定电动机旋转速度ω_rpm是否对应于权重因子施加速度。优选地，如果电动机旋转速度ω_rpm大于权重施加开始速度ω₀，则确定电动机旋转速度ω_rpm对应于权重因子施加速度，并且根据下面的等式1，对旋转速度和扭矩命令分别施加权重K_ω和K_T来适当地计算工作权重因子K_N(S13)。

[等式1]

$K_N=K_{\mathrm{\ω}}({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rpm}}-{\mathrm{\ω}}_0)+K_T\left|T_e^{*}\right|$

优选地，如果电动机旋转速度ω_rpm小于权重施加开始速度ω₀，即，如果确定电动机旋转速度ω_rpm不符合权重施加条件，则工作权重因子成为零(K_N＝0)(S13’)。

优选地，当将权重施加到电动机的每个速度时，这在操作效率方面并不是优选的。因此，考虑操作效率和由电压变化补偿引起的电压利用的改善，用实验获得施加权重的最优阈值。优选地，最优阈值被设定为权重施加开始速度ω₀，使得只有当符合权重施加条件时才施加权重。

此外，一旦以上述方式获得工作权重因子K_N，就使用电池电压V_DC和映射表设定参考电压V_DC，MAP以及工作权重因子K_N，从电动机旋转速度ω_rpm计算使电池电压变化得到补偿的补偿速度ω_rpm，Nom。

在本发明的另一示例性实施例中，基于电池电压(即由电压检测器检测到的DC链电压V_DC)来确定是否需要电压变化补偿(S14)。优选地，如果确定DC链电压V_DC需要电压变化补偿，则根据预定的等式来适当地计算与电压变化相应的补偿速度ω_rpm，Nom(S15和S16)。

根据另外的示例性实施例，详细地，将DC链电压V_DC与预定的补偿开始电压V₀进行比较以确定是否需要电压变化补偿。优选地，如果DC链电压V_DC大于补偿开始电压V₀，则确定需要电压变化补偿(S15)，并且根据预定等式获得与电压变化相应的补偿速度ω_rpm，Nom(S16)。

例如，在示例性实施例中，上述等式可以是与电压变化相应的电动机速度归一化公式，并且电动机速度归一化公式可以由下面的等式2表示：

[等式2]

${\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rpm},\mathrm{Nom}}=[1+F\{(1+K_N)\frac{V_{\mathrm{DC},\mathrm{MAP}}}{V_{\mathrm{DC}}}-1\left\}\right]{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rpm}}$

其中V_DC，MAP表示映射表设定参考电压。

在上面的等式2中，F表示指示是否施加补偿的逻辑标记。如果DC链电压V_DC需要电压变化补偿，则F对应于1(F＝1)(S15)，然而，如果DC链电压V_DC不需要电压变化补偿，则F对应于零(F＝0)(S15’)。

等式2被用于将根据等式1计算的工作权重因子K_N、检测到的DC链电压V_DC和电动机旋转速度ω_rpm用作输入变量，来计算归一化电动机速度ω_rpm，Nom。通过等式2计算的归一化电动机速度ω_rpm，Nom对应于输入到电流命令映射表的补偿速度。补偿速度与来自从角速度计算器输入的电动机旋转速度ω_rpm的、使电压变化得到补偿的速度值相对应。

然而，如果DC链电压V_DC小于补偿开始电压V₀，则在等式2中F对应于零(F＝0)。因此，当前的电动机旋转速度ω_rpm代替补偿速度被用作电流命令映射表数据的输入。

根据另外的实施例，考虑由电压变化补偿引起的电压利用的改善，通过从先前的试验中获得用于确定是否需要补偿的最优阈值电压，来设定补偿开始电压V₀。

因此，根据本发明的优选实施例，补偿电动机旋转速度ω_rpm，Nom(即补偿速度)与扭矩命令T_e*一起被用作d轴电流命令映射表36a和q轴电流命令映射表36b的输入以获得d轴和q轴命令(参见图3)。优选地，当获得电压变化得到了反映的d轴和q轴电流命令时，使用它们来控制永磁同步电动机。

如本文中所述，根据本发明的用于控制永磁同步电动机的方法，在控制永磁同步电动机的过程中可以实时地反映电池电压变化，这会改善电动机-逆变器系统的电压利用，并继而改善车辆性能(诸如功率效率、燃料效率等)。

此外，与对各电压步长直到最大电压使用电流命令映射表执行线性插值法的常规方法相比，可以保证在高压和高速运转范围内电流控制的稳定性，减少用于产生电流命令的数据量和数据存储，并节省用于数据构建和验证所需的人力和时间。

已经参考本发明的优选实施例对本发明进行了详细描述。然而，本领域技术人员应该理解的是，可以对这些实施例做出变更而不脱离本发明的原理和精神，其中本发明的范围在所附权利要求及其等价形式中限定。

Claims (8)

1.一种用于控制永磁同步电动机的方法，该方法包括：

检测永磁同步电动机的绝对角位置；

基于检测到的绝对角位置来计算所述永磁同步电动机的旋转速度；

检测作为电源的电池的电压；

基于扭矩命令、所述永磁同步电动机的所述旋转速度和电池电压，从所述永磁同步电动机的所述旋转速度计算使电池电压变化得到补偿的补偿速度；

使用预定的电流命令映射表来产生与所述扭矩命令和所述补偿速度相对应的d轴电流命令和q轴电流命令；

基于所述检测到的绝对角位置，将流入所述永磁同步电动机的三相电流转换为d轴反馈电流和q轴反馈电流；

基于所述d轴电流命令、所述q轴电流命令、所述d轴反馈电流和所述q轴反馈电流来计算d轴电压命令和q轴电压命令；

基于所述检测到的绝对角位置，将所述d轴电压命令和所述q轴电压命令转换为三相电压命令；和

基于所述三相电压命令来控制所述永磁同步电动机的运转，

其中所述从所述永磁同步电动机的所述旋转速度计算使电池电压变化得到补偿的补偿速度的步骤包括：

确定所述永磁同步电动机的所述旋转速度是否大于预定的权重因子施加速度；

如果所述永磁同步电动机的所述旋转速度大于所述权重因子施加速度，则通过向所述旋转速度和所述扭矩命令施加权重来计算工作权重因子；和

基于所述工作权重因子和在设定所述电流命令映射表时使用的参考电压，从所述永磁同步电动机的所述旋转速度计算使电池电压变化得到补偿的所述补偿速度。

2.如权利要求1所述的方法，其中基于预定的速度权重和扭矩命令权重，通过以下等式E1来计算所述工作权重因子：

E1： $K_N=K_{\mathrm{\ω}}({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rpm}}-{\mathrm{\ω}}_0)+K_T\left|T_e^{*}\right|$

其中K_N表示所述工作权重因子，K_ω表示所述速度权重，ω_rpm表示所述电动机旋转速度，ω₀表示权重施加开始速度，K_T表示所述扭矩命令权重，并且T_e*表示所述扭矩命令。

3.如权利要求1所述的方法，其中如果所述永磁同步电动机的所述旋转速度小于所述权重因子施加速度，则所述工作权重因子为零。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述计算补偿速度的步骤还包括确定所述电池电压是否大于预定的补偿开始电压，

其中如果所述电池电压大于所述补偿开始电压，则计算所述补偿速度并将其用作所述电流命令映射表数据的输入，并且如果所述电池电压小于所述补偿开始电压，则所述永磁同步电动机的所述旋转速度代替所述补偿速度被用作所述电流命令映射表数据的输入。

5.如权利要求1所述的方法，其中通过电动机速度归一化公式来计算所述补偿速度，在所述电动机速度归一化公式中，所述工作权重因子、所述电池电压和所述永磁同步电动机的所述旋转速度被用作输入变量。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述补偿速度是通过以下等式E2所表示的所述电动机速度归一化公式计算的归一化电动机速度：

E2： ${\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rpm},\mathrm{Nom}}=[1+F\{(1+K_N)\frac{V_{\mathrm{DC},\mathrm{MAP}}}{V_{\mathrm{DC}}}-1\left\}\right]{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{rpm}}$

其中ω_rpm，Nom表示所述归一化电动机速度，K_N表示所述工作权重因子，V_DC，MAP表示在设定所述映射表时使用的所述参考电压，V_DC表示所述电池电压，并且F等于1(V_DC≥V₀)或0(V_DC＜V₀)，其中V_DC表示所述电池电压并且V₀表示所述补偿开始电压。

7.一种用于控制永磁同步电动机的方法，该方法包括：

检测永磁同步电动机的绝对角位置；

基于检测到的绝对角位置来计算所述永磁同步电动机的旋转速度；

检测作为电源的电池的电压；

计算补偿速度，其中由所述补偿速度补偿电池电压变化；

使用预定的电流命令映射表来产生与扭矩命令和所述补偿速度相对应的d轴电流命令和q轴电流命令；

基于所述检测到的绝对角位置，将流入所述永磁同步电动机的三相电流转换为d轴反馈电流和q轴反馈电流；

基于所述d轴电流命令、所述q轴电流命令、所述d轴反馈电流和所述q轴反馈电流来计算d轴电压命令和q轴电压命令；

基于所述检测到的绝对角位置，将所述d轴电压命令和所述q轴电压命令转换为三相电压命令；和

基于所述三相电压命令来控制所述永磁同步电动机的运转，

其中所述计算补偿速度的步骤包括：

确定所述永磁同步电动机的所述旋转速度是否大于预定的权重因子施加速度；

如果所述永磁同步电动机的所述旋转速度大于所述权重因子施加速度，则通过向所述旋转速度和所述扭矩命令施加权重来计算工作权重因子；和

基于所述工作权重因子和在设定所述电流命令映射表时使用的参考电压，从所述永磁同步电动机的所述旋转速度计算使电池电压变化得到补偿的所述补偿速度。

8.如权利要求7所述的用于控制永磁同步电动机的方法，其中基于扭矩命令、所述永磁同步电动机的所述旋转速度和所述电池电压，从所述永磁同步电动机的所述旋转速度计算所述补偿速度。