CN104682812A - 用于控制混合动力电动车的电动机的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于控制混合动力车的电动机的系统，其根据驱动条件确定第一轴的电流和第二轴的电流，将第一轴和第二轴的电流转换成三相AC电流，并且通过向电动机施用三相AC电流来驱动电动机，并且包括：修正温度计算模块，其计算修正温度以便根据电动机的反电动势分布来补偿转矩误差；以及电流确定模块，其通过将所校正的温度代入针对每个温度的电流图中并且通过使用当前驱动条件下的需求转矩、电动机的当前速度和电动机的最大反磁通，确定第一轴和第二轴的电流。

Description

用于控制混合动力电动车的电动机的系统
相关申请的交叉引用
本申请按照35U.S.C.§119(a)要求2013年11月27日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2013-0145537号的优先权和权益，其全部内容并入本文以供参考。
技术领域
本发明涉及用于控制混合动力电动车的电动机的系统，更具体地，涉及用于控制混合动力电动车的电动机的系统，该系统通过根据电动机的反电动势分布来补偿转矩误差，从而能够确保电动机控制的可靠性和稳定性。
背景技术
近来，环境友好型车辆诸如混合动力电动车和电动车因能源耗竭和环境污染而吸引越来越多的关注。环境友好型车辆包括电动机，其通过使用电池的电力生成驱动转矩。
应用于环境友好型车辆的电动机具有在±5％范围内的反电动势分布。反电动势分布导致电动机转矩的控制出现误差。此外，具有的反电动势分布超过电动机电流图的一定范围的电动机无法控制。具有的反电动势分布超过电动机电流图的一定范围的电动机的与输入电流相应的输出转矩具有较大振动，因此无法正常驱动电动机。
通常，根据电动机的反电动势分布的恒定标准来管理电动机。如果采用较高的标准，则显著产生不合格的电动机。因此，可增加制造成本。另一方面，如果采用较低的标准，则电动机可能无法满足电动机的输出转矩。
上述在该背景技术部分公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能含有不构成在该国本领域普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。
发明内容
本发明公开用于控制混合动力电动车的电动机的系统，其通过根据电动机的反电动势分布来补偿转矩误差，从而具有降低制造成本和确保电动机控制的稳定性和可靠性的优点。
本发明的实施方式不限于上述目的，并且本发明所属领域的普通技术人员根据以下描述将清楚地理解以上未提及的其它目的。
本发明的示例性实施方式提供一种用于控制混合动力电动车的电动机的系统，其可包括：电流指令发生器，其根据驱动条件确定第一轴和第二轴的电流；电流控制器，其通过使用由电流指令发生器确定的第一轴和第二轴的电流以及第一轴和第二轴的反馈电流，生成第一轴和第二轴的电压；协调变压器，其将第一轴和第二轴的电压转换成三相电压，将三相反馈电流转换成第一轴和第二轴的反馈电流，并且将第一轴和第二轴的反馈电流传送至电流控制器；信号发生器，其从协调变压器接收三相电压并生成与其相应的三相信号；PWM逆变器，其基于三相信号生成三相电流，并将三相电流传送至协调变压器作为三相反馈电流；以及电动机，其通过从PWM逆变器接收三相电流而被驱动；其中电流指令发生器包括修正温度计算模块以及电流确定模块，该修正温度计算模块计算修正温度以便根据电动机的反电动势分布来补偿转矩误差，该电流确定模块通过将所校正的温度代入针对每个温度的电流图中并且通过使用当前驱动条件下的需求转矩、电动机的当前速度和电动机的最大反磁通，确定第一轴和第二轴的电流。
修正温度可以基于电动机处于90度角时的反电动势定值和电动机处于90度角时的反电动势设计值而计算。
电动机处于90度角时的反电动势定值可以基于电动机当前温度下的反电动势定值、反电动势温度系数和电动机的当前温度而计算。
电动机当前温度下的反电动势定值可以基于电动机的d轴电压、电动机的q轴电压和电角速度而计算。
本发明的另一个示例性实施方式提供一种用于控制混合动力电动车的电动机的系统，其可根据驱动条件确定第一轴的电流和第二轴的电流，将第一轴和第二轴的电流转换成三相AC电流，并且通过对电动机施用三相AC电流来驱动电动机。该系统可包括：修正温度计算模块，其计算修正温度以便根据电动机的反电动势分布来补偿转矩误差；以及电流确定模块，其通过将所校正的温度代入针对每个温度的电流图中并且通过使用当前驱动条件下的需求转矩、电动机的当前速度和电动机的最大反磁通，确定第一轴和第二轴的电流。
修正温度计算模块可以通过基于电动机的d轴电压、电动机的q轴电压和电角速度计算电动机当前温度下的反电动势定值，并且通过基于电动机当前温度下的反电动势定值、反电动势温度系数和电动机的当前温度计算电动机在90度角时的反电动势定值，而计算修正温度，以便根据电动机的反电动势分布来补偿转矩误差。
如以上根据本发明的示例性实施方式所描述的，通过基于电动机在90度角时的反电动势定值来计算修正温度，并且通过基于修正温度补偿转矩误差，可以满足电动机的输出转矩。因此，可以提高混合动力电动车的燃油效率并确保电动机控制的可靠性和稳定性。
另外，电动机的反电动势分布的标准可以放宽，从而可以降低制造成本。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施方式的混合动力车中的电动机系统的示意图。
图2是根据本发明的示例性实施方式的用于控制混合动力车的电动机的系统的示意图。
图3是根据本发明的示例性实施方式的用于控制混合动力车的电动机的系统中的电流指令发生器的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述本发明的示例性实施方式。如本领域技术人员将会理解的，所描述的实施方式可通过多种不同方式进行修改，所有修改不脱离本发明的精神或范围。附图和说明书应被视为示例说明性的，而非限制性的。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。
应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
本文使用的术语仅仅是为了说明具体实施方式的目的而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种(a、an)”和“该(the)”也意在包括复数形式，除非上下文中清楚指明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语“包括(comprises和/或comprising)”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。
而且，本发明的控制逻辑可实施为含有通过处理器、控制器等执行的可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、优盘、智能卡和光学数据存储装置。还能够在网络耦合的计算机系统中分布计算机可读记录介质，使得例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)以分散的方式存储并且执行计算机可读介质。
图1是根据本发明的示例性实施方式的混合动力车中的电动机系统的示意图。
如图1所示，根据本发明的示例性实施方式的混合动力车的电动机系统包括逆变器模块和电动机50。
逆变器模块接收电池的DC电压Vdc，根据车辆的驱动条件确定电流，并对电动机50施用所确定的电流。出于这些目的，逆变器模块包括电容器10、功率模块20、CPU 40和RDC电路70。
电容器10连接至电池的两端，并且通过防止电池电压被直接施加于功率模块20而保护功率模块20。电压表12检测施加于电容器10的电池的DC电压Vdc，并且将与其相应的信号输送至CPU 40。
功率模块20包括多个开关元件22，通过开关元件22的操作将电池的DC电压转换成三相AC电流，并将三相AC电流施加于电动机50。电流表30检测所转换的三相AC电流，并将与其相应的信号输送至CPU 40。
CPU 40根据车辆的驱动条件生成用于控制开关元件22的PWM信号，并将该PWM信号施加于功率模块20。车辆的驱动条件包括需求转矩、电池的DC电压、电动机50的速度和电动机50的温度。
RDC电路70通过接收与电动机50的相位相应的信号来计算电动机50的速度，并将与所计算的电动机50的速度相应的信号输送至CPU40。
电动机50从功率模块20接收三相AC电流，并借此工作。旋转变压器60安装于电动机50处，检测电动机50的相位(旋转角度)，并将所检测的电动机50的相位输送至RDC电路70。
图2是根据本发明的示例性实施方式的用于控制混合动力车的电动机的系统的示意图。
如图2所示，根据本发明的示例性实施方式的用于控制混合动力车的电动机的系统包括电流指令发生器100、电流控制器110、协调变压器120、信号发生器130、PWM逆变器140、电动机50和旋转变压器60。
电流指令发生器100根据车辆的驱动条件确定d轴电流和q轴电流。出于此目的，电流指令发生器100具有d轴电流图和q轴电流图。因此，若将当前驱动条件所需的转矩T*和电动机50的当前速度ω输入到电流指令发生器100，电流指令发生器100则计算与转矩和电动机的速度相应的d轴电流id*和q轴电流iq*。
电流控制器110通过使用从电流指令发生器100输送的d轴电流id*和q轴电流iq*以及d轴反馈电流id和q轴反馈电流iq，计算d轴电压Vd*和q轴电压Vq*。
协调变压器120从电流控制器110接收d轴电压Vd*和q轴电压Vq*，并将d轴电压Vd*和q轴电压Vq*转换成三相AC电压Va*、Vb*和Vc*。另外，协调变压器120接收施加于电动机50的三相AC电流ia、ib和ic作为反馈电流，并将三相AC电流ia、ib和ic转换成d轴反馈电流id和q轴反馈电流iq。
信号发生器130从协调变压器120接收三相AC电压Va*、Vb*和Vc*，并将三相AC电压Va*、Vb*和Vc*转换成三相开关信号Sa、Sb和Sc。
PWM逆变器140包括多个开关元件。PWM逆变器140从信号发生器130接收三相开关信号Sa、Sb和Sc，并将三相开关信号Sa、Sb和Sc转换成三相AC电流ia、ib和ic。
电动机50通过从PWM逆变器140接收三相AC电流ia、ib和ic而被驱动。
旋转变压器60安装于电动机50处，检测电动机50的相位，并将与其相应的信号输送至协调变压器120和电流指令发生器100。
图3是根据本发明的示例性实施方式的用于控制混合动力车的电动机的系统中的电流指令发生器的示意图。
如图3所示，电流指令发生器100包括修正温度计算模块102和电流确定模块104。
修正温度计算模块102计算修正温度，以便根据电动机50的反电动势分布来补偿转矩误差。
旋转变压器60包括定子和转子，旋转变压器60的定子安装在电动机50的定子上，并且旋转变压器60的转子安装在电动机50的转子上。
由于各部件的装配公差、元件偏差等，可导致电动机50的转子位置与旋转变压器60的转子位置之间出现误差。
为修正上述误差，修正温度计算模块102可通过在旋转变压器60的偏移校正过程中施用0A电流控制，来计算电动机50的d轴和q轴电压|VdqActLPF|。
另外，修正温度计算模块102可通过使用电动机50的d轴和q轴电压|VdqActLPF|以及电角速度WrLPF来计算电动机50当前温度T下的反电动势定值λpmT。反电动势定值λpmT由以下等式1计算。
【等式1】
λpmT＝(|VdqActLPF|)/WrLPF
修正温度计算模块102可通过使用电动机50当前温度T下的反电动势定值λpmT、反电动势温度系数CoeffLAMpm_T以及电动机50的当前温度T，来计算电动机50在90度角时的反电动势定值λpm90。90度角时的反电动势定值λpm90由以下等式2计算。
【等式2】
λpm90＝λpmT/1+90-T*CoeffLAMpm_T
修正温度计算模块102可通过使用电动机50在90度角时的反电动势定值λpm90、电动机50在90度角时的反电动势设计值λpm90MAP以及反电动势温度系数CoeffLAMpm_T，来计算修正温度△T。修正温度△T由以下等式3计算。
【等式3】
△T＝(λpm90MAP-λpm90)/(λpm90MAP*CoeffLAMpm_T)
修正温度计算模块102可通过将电动机50的当前温度T与修正温度△T相加来计算补偿温度Tc，并将补偿温度Tc传送至电流确定模块104。
电流确定模块104基于当前驱动条件下的需求转矩T*、电动机50的当前速度ω、电动机50的最大反磁通以及补偿温度Tc，确定d轴电流id*和q轴电流iq*。出于这些目的，电流确定模块104可包括至少一个针对每个温度的电流图106，其通过温度获得。
由电流确定模块104计算的d轴电流id*和q轴电流iq被输送至电流控制器110。因此，电流确定模块104通过使用补偿温度Tc根据电动机50的反电动势分布来补偿转矩误差。
尽管本发明结合目前被认为是实用的示例性实施方式进行了描述，但应当理解本发明不限于所公开的实施方式。相反，本发明意在涵盖包括在随附权利要求的精神和范围内的各种变更和等同布置。

Claims (6)

1.一种用于控制混合动力电动车的电动机的系统，包括：
电流指令发生器，其根据驱动条件确定第一轴和第二轴的电流；
电流控制器，其通过使用由所述电流指令发生器确定的第一轴和第二轴的电流以及所述第一轴和第二轴的反馈电流，生成所述第一轴和第二轴的电压；
协调变压器，其将所述第一轴和第二轴的电压转换成三相电压，将三相反馈电流转换成所述第一轴和第二轴的反馈电流，并且将所述第一轴和第二轴的反馈电流传送至所述电流控制器；
信号发生器，其从所述协调变压器接收所述三相电压并生成与其相应的三相信号；
PWM逆变器，其基于所述三相信号生成三相电流，并将所述三相电流传送至所述协调变压器作为所述三相反馈电流；以及
电动机，其通过从所述PWM逆变器接收所述三相电流而被驱动，
其中所述电流指令发生器包括修正温度计算模块以及电流确定模块，所述修正温度计算模块计算修正温度以便根据所述电动机的反电动势分布来补偿转矩误差，所述电流确定模块通过将所校正的温度代入针对每个温度的电流图中并且通过使用当前驱动条件下的需求转矩、所述电动机的当前速度以及所述电动机的最大反磁通，确定所述第一轴和第二轴的电流。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述修正温度基于所述电动机处于90度角时的反电动势定值和所述电动机处于90度角时的反电动势设计值而计算。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述电动机处于90度角时的反电动势定值基于所述电动机当前温度下的反电动势定值、反电动势温度系数以及所述电动机的当前温度而计算。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述电动机当前温度下的反电动势定值基于所述电动机的d轴电压、所述电动机的q轴电压以及电角速度而计算。
5.一种用于控制混合动力车的电动机的系统，其根据驱动条件确定第一轴和第二轴的电流，将所述第一轴和第二轴的电流转换成三相AC电流，并且通过对所述电动机施用所述三相AC电流来驱动所述电动机，所述系统包括：
修正温度计算模块，其计算修正温度以便根据所述电动机的反电动势分布来补偿转矩误差；以及
电流确定模块，其通过将所校正的温度代入针对每个温度的电流图中并且通过使用当前驱动条件下的需求转矩、所述电动机的当前速度以及所述电动机的最大反磁通，确定所述第一轴和第二轴的电流。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述修正温度计算模块通过基于所述电动机的d轴电压、所述电动机的q轴电压和电角速度计算所述电动机当前温度下的反电动势定值，并且通过基于所述电动机当前温度下的反电动势定值、反电动势温度系数和所述电动机的当前温度计算所述电动机处于90度角时的反电动势定值，而计算所述修正温度以便根据所述电动机的反电动势分布来补偿转矩误差。
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