CN105128696B - 直流总线电压控制 - Google Patents

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Abstract

提供用于控制车辆直流总线电压的方法和控制器。所述方法包括生成参数。所述参数以参考直流总线电压平方为基础。所述方法包括以所述参数和检测到的直流总线电压为基础控制车辆直流总线电压。所述方法还可以包括以与车辆相关的牵引电动机的驱动模式运行和发电模式运行中的至少一个(S710)相关的功率需求为基础生成另一个参数(S705)。功率需求在经由专用高速数据总线所接收的消息中被标识。所述方法包括基于所述另一个参数控制车辆直流总线电压(S715)。

Description

直流总线电压控制
本申请是申请号为201280010782.6的中国发明专利申请(申请日：2012年2月1日；发明名称：直流总线电压控制)的分案申请。
技术领域
本发明涉及控制车辆电驱动系统的直流总线电压。
背景技术
车辆(例如，汽车、拖拉机、挖掘机)通常包括电应用(例如，电驱动)。直流总线电压可以通过控制发电机被调节。典型地，发电机由以恒定速度运行的柴油发动机驱动。接着所构建的直流总线电压可以提供功率给车辆上的许多电动机应用。
典型地，柴油发动机和发电机每个具有相关的控制器。发电机控制器接收控制信号(例如，转矩控制信号)以标识其中控制器应该控制发电机的方式。例如，控制信号可以标识稳态、需求增加或需求减少。柴油发动机控制器维持发电机的轴速度。以此方式，发电机维持理想的直流总线电压。
而且，如果电动机被配置成驱动电动机(例如，牵引电动机)，那么该电动机还可以运行以在车辆再生制动周期期间为车辆直流总线充电。再生制动是能量回收机构，它通过将车辆100的动能转化成其他形式(例如电能)而使车辆100减速，能量可以通过撬棒电阻(crow bar resistor)即时耗散或者被存储直至有需求。被回收的能量还可以被用于维持理想直流总线电压。
发明内容
一种实施例包括一种控制车辆的直流总线电压的方法。所述方法包括生成第一参数。所述第一参数以参考直流总线电压平方为基础。所述方法包括基于所述第一参数和检测到的直流总线电压控制车辆直流总线电压。
另一种实施例包括一种控制车辆直流总线电压的方法。所述方法包括生成第一参数，所述第一参数以与车辆相关的牵引电动机的驱动模式(motoring mode)运行和发电模式运行中的至少一个相关的需求为基础。所述需求在经由专用高速数据总线所接收的消息中被标识。所述方法包括基于所述第一参数控制车辆直流总线电压。
另一种实施例包括一种控制车辆直流总线电压的控制器。所述控制器包括第一模块，该第一模块配置成生成第一参数。所述第一参数以参考直流总线电压平方为基础。所述控制器包括电压控制器，该电压控制器配置成基于所述第一参数和检测到的直流总线电压控制车辆直流总线电压。
另一种实施例包括一种控制车辆直流总线电压的控制器。所述控制器包括接口，该接口配置成生成第一参数，所述第一参数以与车辆相关的牵引电动机的驱动模式运行和发电模式运行中的至少一个相关的功率需求为基础。所述功率需求在经由专用高速数据总线所接收的消息中被标识。所述第一参数被用以控制车辆直流总线电压。
附图说明
从此文下面给出的详细描述和附图中更全面地理解本发明，其中相同元件用相同参考数字表示，本发明仅以图示的方式给出并且因而不限制本发明，其中：
图1显示根据示例实施例的车辆。
图2显示根据示例实施例的控制器。
图3显示根据示例实施例的前馈模块。
图4显示根据示例实施例的确定前馈转矩值的方法。
图5显示根据示例实施例的PI控制模块。
图6显示根据示例实施例的确定PI控制值的方法。
图7显示根据示例实施例的生成转矩值以控制直流总线电压的方法。
图8是用于控制电动机的系统的示例实施例的方框图。
图9是与图8一致的电子数据处理系统的方框图。
应当注意，这些图旨在显示在特定示例中所采用的方法、结构和/或材料的基本特征并补充下面所提供的书面描述。然而，这些图没有按照比例绘制并且可能没有精确反应任何既定实施例的准确的结构化或者性能特征，并且不应该被解释为限定或者限制通过示例实施例涵盖的值和属性的范围。例如，为了清楚的目的，可以减少或扩大颗粒、层、区域和/或结构化元件的相对厚度和定位。各种图中使用的相似或相同的参考数字旨在表示类似或相同元件或特征的存在。
具体实施方式
虽然示例实施例能够有各种修改和替换形式，但是其实施例在图中以示例的方式示出并且将在这里详细描述。然而，应当理解，没有想要将示例实施例限制在所公开的具体形式，而是相反地，示例实施例将覆盖落入权利要求的范围内的所有修改例、等同例和替换例。在对于图的描述中，相同的数字表示相同的元件。
在更加详细地讨论示例实施例之前，要注意一些示例实施例被描述为流程图中所描绘的过程和方法。虽然流程图将这些操作描述为按照次序的过程，但是这些操作中的多数可以并列、同时或者一起被执行。此外，这些操作的顺序也可以重新排列。当操作完成时，过程可能中止，但是也可能包括没有被包括在图内的附加步骤。这些过程可能对应于方法、功能、步骤、子例程、子程序等。
下面所讨论的方法(其中一些用流程图示出)可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言、或者它们的结合而实现。当以软件、固件、中间件、或微代码实现时，执行必要任务的程序代码或者代码段可以被存储在机器或者诸如存储介质的计算机可读介质中。一个或多个处理器可以执行该必要任务。
这里所公开的具体结构和功能的细节仅具有代表性质，其目的是描述本发明的示例实施例。然而，本发明可以具体化为多种可选形式并且不应该被理解为仅限于这里所阐述的实施例。
应当理解，虽然此处术语第一、第二等可以用以描述各种元件，但是这些元件应该不受这些术语的限制。这些术语仅用以将一个元件与另外一个区分开。例如，在不偏离示例实施例的范围的情况下，第一元件可以被叫做第二元件，并且，类似地，第二元件可以被叫做第一元件。正如此处所采用的，术语“和/或”包括所列举的相关数据中的一个或多个的任意和全部组合。
应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦接”至另一个元件时，它可以是直接连接或者耦接至另一个元件或者可以出现中间元件。相反地，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦接”至另一个元件时，没有中间元件。用来描述元件之间的关系的其它的词应当用相同的方式进行解释(例如，“之间”与“直接之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。
这里使用的术语仅是用于描述特定实施例，而非旨在限制示例性实施例。如本文所用，没有明确为单数的表述，例如“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。要进一步理解的是，术语“包括”在本文中使用时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。
还应当注意到，在一些替换实施方案中，所指出的功能/动作可能会与图中指出的顺序不同。例如，连续示出的两个数字，实际上被同时执行，或者有时可以以相反的顺序执行，这取决于涉及的功能/动作。
除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与示例实施例所属领域的普通技术人员所通常理解相同的含义。要进一步理解，术语，例如在常用字典中定义的那些，应解释为具有与在相关领域的上下文中含义相一致的含义，并且因此，将不被解释为理想化的或过于正式的意义，除非明确如此界定外。
示例实施例和相应的具体描述的一些部分以对计算机存储器内的数据位的操作的软件、或者算法和符号表示的方式出现。这些描述和表示是本领域技术人员将他们的工作内容有效传达给其他本领域技术人员的那些描述和表示。算法，作为这里所使用的术语并且通常是这么使用的，被认为是得出一个结果的自恰的一系列步骤。这些步骤是需要物理量的物理操作的那些步骤。通常地，但是不是必然地，这些量采用能够被存储、传输、组合、比较、以及其它操作的光、电或者磁信号的形式。已经不时地证明，主要为了共同使用的原因，方便的是将这些信号称为诸如位、值、元件、符号、字符、术语、数字等。
在下面的描述中，将参照可以作为程序模块或功能性过程被实现的操作的动作和符号表示(例如，在流程图的形式)描述示例性实施例，程序模块或功能性过程包括程序、对象、组件、数据结构等，其执行特定任务或实现特定抽象数据类型，并且可以使用在现有网络元件处的现有硬件实现。这种现有的硬件可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、应用程序特定集成的电路、现场可编程门阵列(FPGA)电脑等。
然而，应当牢记的，所有这些和类似的术语是与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便的标记。除非另有特别声明，或从讨论中显而易见的，诸如“处理”或“运算”或“计算”或“确定”或“显示”或类似术语是指计算机系统或类似的电子计算装置的动作和过程，计算机系统或类似的电子计算装置将在计算机系统的寄存器和存储器中表示为物理量、电子量的数据操作和转换为类似地表示为在计算机系统存储器或寄存器或其他这样的信息存储、传输或显示设备内的物理量的其他数据。
还要注意，示例实施例的软件实现方面通常是被编码在一些形式的有形(或者记录)存储介质上或者经由一些类型的传输介质实施。程序存储介质可以是磁性的(例如，软盘或者硬盘驱动器)或者光学的(例如压缩光盘只读存储器，或者″CD ROM″)，并且可以是只读的或者是随机存取的。类似地，传输介质可以是双扭线对、同轴电缆、光学纤维、或者业界公知的一些其它合适的传输介质。示例实施例不限于这些方面的任何既定的实现方案。
如上所述，车辆(例如汽车、拖拉机和挖掘机)通常包括电应用(例如包括牵引电动机和发电机的电驱动器)。可以通过以制动模式和/或驱动模式控制发电机而调节直流总线。
维持直流总线电压的稳定性以及小的电压振荡和充分快的响应时间有三个主要原因。第一，牵引电动机在快速动态载荷变化下通常需要大量功率。如果车辆直流总线电压急剧下降，即便在瞬变电压期间，(在高速深弱磁区域处的)牵引电动机电流调节可能缺少电压并导致与牵引电动机相关的电动机控制器的故障。
第二，如果内部永磁(IPM)机被用作发电机，并且，该IPM机可以高速运作，那么可能导致弱磁区域。IPM机转矩生成能力还可能受到直流总线电压变化的限制。如果直流总线电压鉴于高载荷需求而减少，与IPM机(发电机)相关的控制器可能不能恢复直流总线电压电平。
最后，当直流总线电压超过预定阈值时，制动断路器IGBT(公知的用于保护控制器硬件的机构)可能被打开以将功率耗散到撬棒电阻中，从而避免直流总线的过压状态。
图1显示根据至少一个示例实施例的车辆100。如图1所示，车辆100可以包括发电机105、牵引电动机110、双逆变器115和控制器130。双变器115可以包括逆变器120和125。
车辆100可以是例如汽车、混合动力汽车、拖拉机、挖掘机等。发电机105可以是三相ac发电机。发电机105可以包括转子，转子通过或者不通过齿轮箱连接至柴油发动机轴(未显示)或汽油发动机轴(未显示)。电动机110可以是三相ac电动机。电动机110可以是牵引电动机。电动机110可以经由与车辆100相关的机械驱动轴驱动例如车轮、车轨或者其他传动机构(未显示)。
双逆变器115可以将ac电压转化为直流电压和/或将直流电压转化为ac电压。逆变器120可以将与发电机105相关的ac电压转化为直流电压以控制与共用直流总线150相关的直流电压。例如，发电机105生成ac电压。逆变器120将ac电压转化成直流电压。逆变后的直流电压被施加至直流总线150，其依次提供直流电压(和功率)至车辆100全部的电应用(例如电动机110)。例如，逆变器125可以将与直流总线150相关的直流总线电压转化为ac电压以驱动电动机110用于牵引之用。
此外，例如，电动机110可以在车辆再生制动周期期间将功率回馈至共用直流总线150。再生制动是能量回收机构，它通过将车辆100的动能转化成其他形式(例如电能)而使车辆100减速，能量可以即时被使用或者被存储直至有需求。再生制动对于本领域技术人员是公知的并且由于简洁的目的不再描述。被回收的能量还可以被用于维持直流总线150处的理想直流总线电压。这可以通过在驱动模式下运行发电机105以将功率传输回发动机而实现。
双逆变器115还可以将直流电压转化为ac电压。逆变器120和逆变器125中的每一个可以将与直流总线150相关的直流电压转化为ac电压，用于供发电机105和电动机110使用。例如，ac电压被施加至发电机105和电动机110的定子。将ac电压应用至发电机105和电动机110对于本领域技术人员是公知的并且由于简洁的目的不再描述。Ac功率可以分别经由发电机105和电动机110的相导线135a和135b被输送至发电机105和电动机110和从发电机105和电动机110被输送回。
控制器130可以是直流总线控制器，会在参照图2-4的描述中更加详细地给出。然而，示例实施例不限于此。专用高速总线140a，140b可以将与发电机105和电动机110相关的信息通信至控制器130。例如，专用高速总线140a，140b可以是高速控制器局域网(CAN)总线、串行外围接口(SPI)总线和以太网总线。例如，专用高速总线140a，140b可以通信与发电机105和电动机110相关的需求。例如，该需求可以是与电动机110相关的功率需求。
在描述示例实施例时，可以参考各种参数、指令或控制。这些参数、指令或控制可以是电压、数字值、信号等。这些电压、数字值、信号可能对应于电动机和/或发电机条件和/或等级。例如，电压值可以对应于以机械圈/秒为单位的发电机速度。例如，数字值可以对应于以牛顿-米(N-m)为单位的与电动机相关的当前转矩条件。
直流总线电压控制器
图2显示根据至少一个示例实施例的控制器200。如图2所示，控制器可以包括前馈模块225、比例积分(PI)控制模块230、求和模块235和转矩极限模块240。控制器200可以是例如如图1所示的控制器130。然而，示例实施例不限于此。控制器200可以配置成控制直流总线电压。例如，控制器200可以配置成生成用于车辆发电机(例如发电机105)的转矩参数或指令以控制直流总线电压。
以下是控制器(例如控制器200)的描述，开始是参照图3和图4描述前馈控制。接着会参照图5和图6描述PI控制。回到图2的控制器和图7的流程图结束所述描述。
前馈控制
为了改善直流总线电压控制的动态响应，电动机(例如，牵引电动机)功率可以是通过专用通信路径(例如，高速CAN、SPI、以太网等)供给至与发电机(例如，发电机105)相关的控制器。所生成的与电动机相关的转矩(例如，电动机110)应该与电动机的转矩指令密切匹配。因此，驱动转矩指令的产物(product)、电动机发动或者制动、以及电动机机械速度可以是与牵引电动机相关的直流总线消耗功率或者再生功率的良好表示。
在转矩指令可以被转化成用于发电机的后续dq轴电流控制指令之前，来自车辆控制器的转矩指令中的任何步骤变化会经过回转限制器(slew limiter)和辅助转矩限制块。因此，应该不会以车辆控制器转矩指令为基础不会计算前馈值，这可以有相对大的步骤变化和慢的升级率。替代地，前馈功率计算可以与转矩控制回路执行率同步并且以转矩控制回路的输出为基础，这已经通过牵引电动机控制器中的回转限制器和辅助转矩限制块被处理。
如图2所示，前馈模块225可以接收与车辆发电机(例如发电机105)和车辆电动机(例如电动机110)中的至少一个相关的输入信息。信息可以标识与车辆发电机和/或车辆电动机相关的需求。例如，该需求可以是与电动机110相关的转矩需求。可以经由专用高速总线205接收信息。例如，专用高速总线可以是专用高速总线140a或140b中的一个。例如，专用高速总线205可以是高速控制器局域网(CAN)总线，串行外围接口(SPI)总线和以太网总线。下面参照图3更详细地描述前馈模块205。
图3显示根据至少一个示例实施例的前馈模块225。前馈模块225可以包括接口305、功率限制模块310、乘积模块315和计算模块325。前馈模块225可以配置成基于经由高速专用总线205所接收的需求、机械速度330、转矩符号调整330和使用系数功率使用系数中的至少一个生成前向转矩控制参数或指令。如上参照图2所述的，前向转矩控制参数或指令可以是至求和模块235的输入值。
接口305经过高速专用总线205接收消息。消息可以包括该需求的标识。该需求可以是例如与电动机110相关的转矩需求。例如，车辆的用户可以调整脚踏板、调整操纵杆或切换开关以改变与电动机110相关的需求。
信息可以与由高速控制器局域网(CAN)总线，串行外围接口(SPI)总线和以太网总线中的一个所支持的协议相关。消息可以包括一个或多个数据包。一个数据包可以包括需求标识。
例如，数据包可以包括数字变量，接口305可以使用该数据变量以确定需求的变化。数字变量可以标识需求增加或者需求减少中的一个以及增加量或减少量。数字变量还可以标识绝对需求。接口305可以基于需求确定并且输出参数或者控制值。
功率限制模块310可以限制通过接口305输出的确定的参数或者控制值。功率限制模块310可以基于车辆发电机(例如，发电机105)的功率限制限制所确定的参数或者控制值。例如，如果所确定的参数或控制值在设定值之上，那么功率限制模块310可以削减(clip)所确定的参数或者控制值。例如，假设发电机105的最大额定功率为50千瓦，10伏的参数或控制值代表50千瓦。如果参数或者控制值为15伏，那么功率限制模块310可以将参数或者控制值削减为10伏。
此外，功率限制模块310可以基于发电机105的驱动模式运行和发电模式运行限制所确定的参数或者控制值。例如，在驱动模式运行中，发电机105的最大额定功率可以为30千瓦，而在发电模式运行中，发电机105的最大额定功率可以为50千瓦。功率限制模块310可以相应地限制参数或者控制值(例如代表电压)。
乘积模块315可以基于使用系数功率使用系数320调整经限制的参数或者控制值。使用系数功率使用系数320可以以电动机运行模式、发电机运行模式、与和车辆相关的电动机和发电机相关的直流总线电压电平，和与电动机和发电机中的至少一个相关的测试性能标识中的至少一个为基础。例如，乘积模块315可以将经限制的参数或者控制值乘以使用系数功率使用系数320。
使用系数功率使用系数320设定控制有多少前馈功率会在电压前馈控制中被使用。当电动机(例如电动机110)在驱动模式或者再生模式下运行时，使用系数功率使用系数320可以具有不同的设定。此外，使用系数功率使用系数320还可以根据直流总线电压电位设有不同的系数。使用系数功率使用系数320的设定是设计上的选择，并且甚至可以是随机的。使用系数功率使用系数320还可以取决于系统测试性能而被应用。
例如，以系统测试为基础，电动机110在驱动模式下可以具有90％的效率。因此，使用系数功率使用系数320可以被设为0.9。然而，电动机110在再生模式下可以具有80％的效率。因此，使用系数功率使用系数320可以被设为0.8。此外，如果直流纵向电压电位高10％，那么使用系数功率使用系数320对于每种模式来说可以被设为1.1或0.9。而且，如果直流纵向电压电位低10％，那么使用系数功率使用系数320对于每种模式来说可以被设为0.9或0.7。本领域技术人可以合理地确定使用系数功率使用系数320的其它设定。
计算模块325可以基于乘积模块315的输出、机械速度330和转矩符号调整335确定前向转矩控制参数或指令。机械速度330可以是与车辆发电机(例如，发电机105)的驱动模式或者发电模式中的至少一种相关的转动轴速度。转矩符号调整335可以是与车辆发电机(例如，发电机105)的驱动模式或者发电模式中的至少一种相关的转动方向。
例如，计算模块325可以通过将乘积模块315的输出乘以转矩符号调整335以及将该结果除以机械速度330而确定前向转矩控制参数或指令。所确定的前向转矩控制参数或指令接着由前馈模块225输出。计算模块325可以基于以下方程式确定前向转矩控制参数或指令：
其中，TFF是前向转矩控制参数或指令，是乘积模块315的输出，TS是转矩符号335，而是机械速度330。
在发电机控制器中，如果前馈电动机功率值是正的，那么发电机可以提供制动功率以提升直流总线电压。否则，发电机可以在驱动模式下运作以减少直流总线电压。前馈转矩的符号取决于发电机速度并且在下面表1中概括得出：
表1
其中，是电动机(例如电动机110)前馈功率，是发电机的转动率(例如，发电机轴的转动速度)，而T前馈是前向转矩。
图4显示根据至少一个示例实施例的一种确定前馈转矩值的方法。下面参照图4描述的示例实施例已经在上面参照图1-3描述过。然而，示例实施例并不限于此。而且，下面所描述的示例实施例是指图2中所图示的控制器200。然而，示例实施例并不限于此。
参见图4，在步骤S405中，控制器200经由专用高速总线接收消息，该消息包括与用于车辆牵引电动机的功率需求相关联的信息。例如，如上参照图3所述的，接口305经由高速专用总线205接收消息。消息可以包括对需求的标识。需求可以是例如与电动机110相关的功率需求。消息可以与高速控制器局域网(CAN)总线、串行外围接口(SPI)总线和以太网总线中的一个所支持的协议相关。消息可以包括一个或多个数据包。数据包之一可以包括需求标识。
参见图4，在步骤S410中，控制器200基于与用于车辆牵引电动机的转矩需求相关的功率确定需求参数。例如，如上参照图3所述的，数据包可以包括数字变量，接口305可以使用该数据变量以确定需求的变化。数字变量可以标识需求增加或者需求减少中的一个以及增加量或减少量。数字变量还可以标识绝对需求。接口305可以基于需求确定并且输出参数或者控制值。
在步骤S415中，控制器200基于车辆发电机的驱动模式或发电模式的可能功率限制需求参数。例如，如上参照图3所述的，功率限制模块310可以基于车辆发电机的功率限制限制所确定的参数或者控制值。例如，如果所确定的参数或控制值在设定值之上，那么功率限制模块310可以削减所确定的参数或者控制值。
在步骤S420中，控制器200基于使用系数功率使用系数确定使用参数。例如，如上参照图3所述的，使用系数功率使用系数320可以以电动机(例如电动机110)运行模式、发电机(例如发电机105)运行模式、与和车辆相关的电动机和发电机相关的直流总线电压电平，和与电动机和发电机中的至少一个相关的测试性能标识中的至少一个为基础。
在步骤S425中，控制器200基于需求参数和使用参数确定经修改的需求参数。例如，如上参照图3所述的，乘积模块315可以将经限制的需求参数或控制值乘以使用系数功率使用系数320。
在步骤S430中，控制器200基于车辆发电机的机械速度确定速度参数。例如，如上参照图3所述的，机械速度330可以是与车辆发电机(例如，发电机105)的驱动模式或者发电模式中的至少一种相关的转动轴速度。
在步骤S435中，控制器200基于车辆发电机的转矩符号调整确定符号参数。例如，如上参照图3所述的，转矩符号调整335可以是与车辆发电机(例如，发电机105)的驱动模式或者发电模式中的至少一种相关的转动方向。
在步骤S440中，控制器200基于经修改的需求参数、速度参数和符号参数确定输出参数。例如，如上参照图3所述的，计算模块325可以通过将乘积模块315的输出乘以转矩符号调整335并且将该结果除以机械速度330而确定前向转矩控制参数或指令。所确定的前向转矩控制参数或指令接着由前馈模块225输出。
回到图2，由前馈模块225输出的所确定的前向转矩控制参数或指令显示为TFF。
PI控制
典型地，直流总线电压控制用于将直流总线电压错误直接馈送到PI控制器中以输出转矩指令。此控制策略在动态载荷的温和变化期间作用良好。然而，随着越来越多对载荷功率动态的挑战，示例实施例通过在电压PI控制器中采用电压平方错误的方式提供一种改进的直流总线控制。
图5显示根据至少一个示例实施例的比例积分(PI)控制模块230。如图5中所示的，比例积分(PI)控制模块230包括X2模块505a和505b、差分模块510和电压PI控制器515。比例积分(PI)控制模块230可以基于参考电压和实际电压中的至少一个生成反馈PI调节器参数。参考电压210可以是参考直流总线电压。例如，参考电压210可以是与直流总线105相关的理想电压。实际电压220可以是与直流总线相关的当前电压或所确定(所测量)的电压。例如，实际电压220可以是在直流总线150处由与双逆变器115相关的电压传感器测量得到的直流电压。
X2模块505a和505b可以确定等于输入电压的平方的参数。例如，X2模块505a可以确定等于参考电压210的平方的参数。而且，X2模块505b可以确定等于实际或者检测到的电压220的平方的参数。
差分模块510可以基于X2模块505a和505b的输出确定输出参数。输出参数可以被认为是错误参数或者平方错误电压。差分模块510可以通过从(基于参考电压210的)X2模块505a的输出中减去(基于实际或检测到的电压220的)X2模块505b的输出而确定错误参数。错误参数可以是电压PI控制器515的输入。
电压PI控制器515可以基于错误参数生成反馈PI调节器参数或指令。电压PI控制器515可以是基于当前错误和以前的错误的累积的与积分器并行的比例增益。比例增益提供快速错误响应。积分器驱动系统至0稳态错误。用于维持直流总线电压的电功率可以与车辆发电机轴速度成比例。例如，相对较低的车辆发电机轴速度可以导致用于PI控制器的相对较大的相应的PI增益，以使得在改变发电机轴速度时可以实现相同的直流总线电压控制动态特性。
示例实施例通过以下述方程式为基础在电压PI控制器中使用电压平方错误而提供一种改进的直流总线电压控制。
方程式2
其中，TPI是反馈PI调节器参数或指令，Ebus是直流总线中所存储的能量，是发电机的转动速度，Vbus是直流总线电压，而Cbus是直流总线电容。
假定发电机转动速度和直流总线电容是常数。从方程式1中，所需的输出转矩TPI是的积分。
PI控制器输入错误通过从参考值中减去所测量的值而限定。对于直流总线电压控制，如果所测量的电压小于参考电压，电压PI可以输出制动转矩以提升总线电压。另一方面，如果所测量的电压高于参考电压，电压PI可以输出驱动转矩以减少总线电压。因为制动转矩或驱动转矩的符号取决于发电机转动方向，所以可以期望的是调整在表2中所概括的电压PI错误输入的符号。
表2
其中，是发电机的转动速度，是直流总线参考电压的平方，而是所测量的直流总线电压的平方。
图6显示根据至少一个示例实施例的一种确定PI控制转矩值的方法。下面参照图6的示例实施例已经在上面参照图1、2和5中描述过。然而，示例实施例并不限于此。而且，下面所描述的示例实施例是指图2中所图示的控制器200。然而，示例实施例并不限于此。
参见图6，在步骤S605中，控制器200基于参考直流电压的平方确定参考参数。例如，如上参照图4所述的，参考电压210被输入X2模块505a。X2模块505a输出等于参考电压210的平方的参数。从X2模块505a输出的参数可以是所确定的参考参数。
参见图6，在步骤S610中，控制器200基于与参考直流电压的平方确定参考参数。例如，如上参照图4所述的，实际电压220被输入X2模块505b。X2模块505b输出等于实际电压220的平方的参数。从X2模块505b输出的参数可以是所确定的实际参数。
参见图6，在步骤S615中，控制器200基于所确定的参考参数和所确定的实际参数的数学函数确定错误参数(平方的错误电压)。例如，如上参照图5所述的，X2模块505a的输出(例如参考参数)和X2模块505b的输出(例如实际参数)被输入差分模块510。差分模块510可以通过从X2模块505a的输出中减去X2模块505b的输出而确定错误参数。而且，可能如上述表2中所示的对错误参数的符号进行调整。
在步骤S620中，控制器200基于比例积分(PI)控制函数和正确符号调整后的错误参数生成输出参数。例如，如上参照图5所述的，电压PI控制器515可以生成反馈PI调节器参数或指令(输出参数)。
回到图2，电压PI控制器230的输出(例如，所生成的反馈PI调节器参数或指令)显示为TPI，其是求和模块235的输入。
基于PI控制和前馈控制控制总线
如图2所示，求和模块235接收来自前馈模块225的输入(例如，TFF)和比例积分(PI)控制模块230的输入(例如，TPI)。求和模块235可以基于自前馈模块225和比例积分(PI)控制模块230的输入生成转矩值(转矩值还可以作为转矩参数或转矩指令)。例如，求和模块235通过来自前馈模块225的输入与来自比例积分(PI)控制模块230的输入之和生成转矩值。
转矩极限模块240可以基于与车辆发电机或车辆电动机相关的转矩极限限制所生成的转矩值。例如，转矩极限模块240可以基于与车辆发电机105相关的转矩极限限制所生成的转矩值。由转矩极限模块240生成的经限制的转矩值可以是用于车辆发电机(例如发电机105)以控制直流总线电压的转矩值。
图7显示根据至少一个示例实施例的一种生成转矩值以控制直流总线电压的方法。下面参照图7描述的示例实施例已经在上面参照图1和2中描述过。然而，示例实施例并不限于此。而且，下面所描述的示例实施例是指图2中所图示的控制器200。然而，示例实施例并不限于此。
参见图7，在步骤S705中，控制器200基于输出参数A和输出参数B生成用于车辆发电机的转矩值。输出参数A可以是上面参照图4描述过的步骤S440中的输出(例如，TFF)。输出参数B可以是上面参照图6描述过的步骤S620中的输出(例如，TPI)。
例如，如上参照图2所述的，求和模块235可以基于来自前馈模块225的输入(例如，TFF)和比例积分(PI)控制模块230的输入(例如，TPI)生成转矩值。例如，求和模块235可以通过来自前馈模块225的输入与来自比例积分(PI)控制模块230的输入之和而生成转矩值。例如，求和模块235可以基于以下方程式生成转矩值：
Ts＝TFF+TPI
其中，Ts是转矩值，TFF是前向转矩控制参数或指令，而TPI是反馈PI调节器参数或指令。
参见图7，在步骤S710中，控制器200基于车辆发电机的驱动模式和/或发电模式的转矩能力限制转矩值。例如，如上参照图2所述的，转矩极限模块240可以基于与车辆发电机或者车辆电动机相关的转矩极限限制所生成的转矩值。经限制的转矩参数或指令显示为TC。
例如，转矩极限模块240可以基于与车辆发电机105相关的转矩极限限制所生成的转矩值。例如，如果所生成的转矩值在设定值之上，那么转矩极限模块240可以削减所生成的转矩值。例如，假设发电机105的最大额定转矩为50N-m，那么10伏的转矩值代表50N-m。如果转矩值为15伏，那么转矩极限模块240可以将转矩值削减为10伏。
在步骤S715中，控制器200采用车辆发电机的经限制的转矩值以控制直流总线电压。例如，如上参照图2所述的，由转矩极限模块240生成的经限制的转矩值TC可以是用于车辆发电机(例如发电机105)以控制直流总线电压的转矩值。
如上所述，柴油发动机和发电机具有相关的控制器。控制器接收控制信号(例如转矩控制信号)以标识其中控制器应该控制柴油发动机和发电机的方式。例如，控制信号可以是发电机将要被设定的转矩值。通过将发电机设定为此转矩值，发电机将直流总线电压控制为理想电压。
例如，控制信号可以标识发电机转矩值的稳态、需求增加或需求减少。以此方式，柴油发动机和发电机调节理想的直流总线电压。可以对当前转矩值和转矩控制信号(例如受控制的转矩)进行比较。如果转矩控制信号保持不变(与当前转矩值相比没有差别)，那么直流总线电压没有发生变化。然而，如果转矩控制信号的值增加，直流总线电压可能增加，并且如果转矩控制信号的值减少，直流总线电压可能减少。
根据示例实施例，由转矩极限模块240生成的经限制的转矩值TC可以是与柴油发动机和发电机相关的控制器所使用的控制信号，以控制直流总线(例如直流总线150)电压。例如，由转矩极限模块240生成的经限制的转矩值TC可以是对下面参照图8描述的所述的转矩指令生成模块805的输入。
系统控制
根据一个示例实施例，图8公开了一种用于控制诸如电动机817(例如，内部永磁(IPM)电动机)或者另一交流机的IPM机的系统。电动机817具有标称直流总线电压(例如320伏)。标称电压是名义电压。例如，电动机817的标称电压可以是320伏，但是电动机可以以320伏以上和以下的电压运行。在一个示例实施例中，系统，除了电动机817，还可以被称作逆变器或者电动机控制器。用于控制电动机817的系统还可以被称作IPM机系统。
系统包括电子模块、软件模块、或者以上两者。在一个示例实施例中，电动机控制器包括电子数据处理系统820以支持一个或多个软件模块的软件指示的存储、处理或执行。电子数据处理系统820在图8中用虚线表示并且在图9中更加具体地示出。电子数据处理系统820还被称为用于电动机817的控制器。
数据处理系统820连接到逆变器电路888。逆变器电路888包括半导体驱动电路，该半导体驱动电路驱动或控制切换半导体(例如，绝缘栅双极晶体管(IGBT)或其他功率晶体管)以输出用于电动机817的控制信号。逆变器电路888又耦接到电动机817。电动机817与传感器815(例如，位置传感器、分解器或编码器位置传感器)关联，传感器815与电动机轴826或转子相关联。例如，传感器815和电动机817连接到数据处理系统820，以提供反馈数据(例如，诸如相位电流值ia，ib，ic的电流反馈数据)、原位置信号、以及其他可能的反馈数据或信号。其他可能的反馈数据包括但不限于：绕组温度读数、逆变器电路888的半导体温度读数、三相电压数据、或电动机817的其他热学信息或性能信息。
在一个示例实施例中，转矩指令生成模块805连接到d-q轴电流生成管理器809(例如，d-q轴电流生成查询表)。d-q轴电流指的是可应用于矢量控制式交流电动机(例如电动机817)中的直轴电流和正交轴电流。d-q轴电流生成管理器809的输出(例如，d-q轴电流指令iq_cmd和id_cmd)和电流调整模块807(例如，d-q轴电流调整模块807)的输出被馈送给求和器819。求和器819的一个或多个输出(例如，直轴电流数据(id *)和正交轴电流数据(iq *))又被提供或连接至电流调节控制器811。虽然采用了术语电流指令，但是应该理解，电流指令指的是目标电流值。
电流调节控制器811能够与脉宽调制(PWM)生成模块812(例如，空间矢量PWM生成模块)通信。电流调节控制器811接收各自的经调整的d-q轴电流指令(例如id *和iq *)和实际d-q轴电流(例如id和iq)以及与d-q轴电压指令(例如vd *和vq *指令)相对应的输出，用于输入至PWM生成模块812。
在一个示例实施例中，PWM生成模块812例如将直轴电压和正交轴电压数据从两相数据表示转化为三相数据表示(例如，三相电压表示，诸如va *，vb *和vc *)以用于电动机817的控制。PWM生成模块812的输出连接到逆变器888。
逆变器电路888包括功率电子元件，如用于生成、修改和控制施加到电动机817的经脉冲宽度调制的信号或其他交流信号(例如，脉冲、方波、正弦波、或其他波形)的切换半导体。PWM生成模块882向逆变器电路888内的激励级(driver stage)提供输入。逆变器电路888的输出级提供经脉冲宽度调制的电压波形或其他电压信号，用于电动机817的控制。在一个示例实施例中，逆变器888由直流(直流)电压总线供电。
电动机817与估算电动机轴826的角位置、电动机轴826的速度或转速以及电动机轴826的旋转方向中的至少一个的传感器815(例如，分解器、编码器、速度传感器、或其他位置传感器或速度传感器)关联。传感器815可以被安装到电动机轴826上或与之成一体。传感器815的输出能够与主处理模块884(例如，位置和速度处理模块)通信。在一个示例实施例中，传感器815被连接到模数转换器(未示出)，所述模数转换器将模拟位置数据或速度数据分别转换为数字位置或速度数据。在其他实施例中，传感器815(例如，数字位置编码器)可提供电动机轴826或转子的位置数据或速度数据的数字数据输出。
主处理模块814的第一输出(例如，电动机817的位置数据θ)被通信至相位变换器813(例如，三相变两相电流帕克变换(Park transformation)模块)，其中相位变换器813将测得的电流的各个三相数字表示转换为测得的电流的相应的两相数字表示。主处理模块814的第二输出(例如，电动机817的速度数据SD)被通信至计算模块810(例如，经调整的电压/速度比率模块)。
感测电路824的输入连接到电动机817的终端，以至少检测被测量的三相电流和直流电流(直流)总线(例如，可以向逆变器电路888提供直流功率的高压直流总线)的电压电平。感测电路824的输出连接到模数转换器822，以将感测电路824的输出数字化。模数转换器822的数字输出又连接到辅助处理模块816(例如，直流总线电压和三相电流处理模块)。例如，感测电路824与电动机817相关联以用于测量三相电流(例如，施加到电动机817的绕组的电流，感应到绕组中的反电动势(EMF)，或以上二者)。
主处理模块814和辅助处理模块816的一些输出被馈送给相位变换器813。例如，相位变换器813可应用帕克变换或其他转换方程(例如，对于本领域普通技术人员而言已知的适当的特定的转换方程)以基于来自辅助处理模块816的数字三相电流数据ia，ib和ic和来自传感器815的位置数据θ将测得的三相电流表示转换为二相电流表示。相位变换器813的输出(id，iq)连接到电流调节控制器811。
主处理模块814和辅助处理模块816的其他输出可以连接到计算模块810(例如，经调整的电压-速度比率计算模块)的输入。例如，主处理模块814可提供速度数据SD(例如，电动机轴826的每分钟转数)，而辅助处理模块816可提供(例如，在车辆的直流总线上的)电动机817的测得的(检测到的)运行中的直流总线电压电平V直流。向逆变器电路888供电的直流总线上的直流电压电平可因各种因素(包括但不限于：环境温度、电池状况、电池充电状态、电池电阻或电抗、燃料电池状态(如果可使用的话)、电动机负载状况、各自的驱动转矩和相应的运行速度、以及车辆电负载(例如，电驱动的空调压缩机))而波动或变化。计算模块810作为媒介被连接在辅助处理模块816和d-q轴电流发生管理器809之间。计算模块810的输出可调整或影响由d-q电流生成管理器809生成的电流指令iq_cmd和id_cmd，以补偿直流总线电压中的波动或变化及其他情况。
转子磁体温度估算模块804、电流成形(shaping)模块806、和终端电压反馈模块808连接到d-q轴电流调整模块807或能够与d-q轴电流调整模块807通信。d-q轴电流调整模块807又可与d-q轴电流生成管理器或求和器819通信。
转子磁体温度模块804估算或确定一个或多个转子永磁体的温度。在一个实施例中，转子磁体温度估算模块804可通过位于定子上或者与定子热连通或者固定到电动机817的外壳上的一个或多个传感器估算转子磁体的温度。
在另一替换实施例中，转子磁体温度估算模块804可被安装在转子或磁体上的温度检测器(例如，热敏电阻或像红外线感热器的无线变送器)替代，其中，所述检测器提供指示一个或多个磁体的温度的信号(例如，无线信号)。
在一个示例实施例中，所述方法或系统可以下述方式进行操作。转矩指令生成模块805通过车辆数据总线818接收输入控制数据信息，例如速度控制数据信息、电压控制数据信息、或转矩控制数据信息。转矩指令生成模块805将接收到的输入控制信息转化为转矩控制指令数据T_cmd。
d-q轴电流生成管理器809选择或确定与各个转矩控制指令数据和各个检测到的电动机轴826速度数据SD有关的直轴电流指令数据和正正交轴电流指令数据。例如，d-q轴电流生成管理器809通过访问下述一个或多个项来选择或确定直轴电流指令、正交轴电流指令：(1)将各个转矩指令与相应的直轴或正交流电流关联起来的查询表、数据库或其他数据结构，(2)将各个转矩指令与相应的直轴或正交流电流关联起来的二次方程组或线性方程组，或(3)将各个转矩指令与相应的直轴或正交流电流关联起来的一组规则(例如“如果-则”(if-then)规则)。电动机817上的传感器815有利于为电动机轴826提供检测到的速度数据SD，其中，主处理模块814可将由传感器815提供的原位置数据转化为速度数据SD。
电流调整模块807(例如，d-q轴电流调整模块)提供电流调整数据以基于来自转子磁体温度估算模块804、电流成形模块806、和终端电压反馈模块808的输入数据调整直轴电流指令id_cmd和正交轴电流指令iq_cmd。
电流成形模块806可基于以下一个或多个因素确定正交轴(q轴)电流指令和直轴(d轴)电流指令的校正或初步调整：例如，电动机817上的转矩载荷和电动机817的速度。转子磁体温度估算模块804可基于例如转子温度的估算的变化生成对于q轴电流指令和d轴电流指令的二次调整值。终端电压反馈模块808可基于控制器电压指令与电压极限的关系提供对于d轴和q轴电流的第三次调整。电流调整模块807可提供考虑了初步调整、二次调整和第三次调整中的一个或多个下述调整的合并的电流调整。
在一个示例实施例中，电动机817可以包括内部永磁(IPM)电机或者同步IPM机(IPMSM)。
传感器815(例如，轴或转子速度检测器)可包括下述一项或多项：直流电动机、光学编码器、磁场传感器(例如，霍尔效应传感器)、磁阻传感器、和分解器(例如，无刷分解器)。在一种构造中，传感器815包括位置传感器，其中，原位置数据和相关的时间数据被处理，以确定电动机轴826的速度或转速。在另一种构造中，传感器815包括速度传感器，或速度传感器与积分器的组合，以确定电动机轴的位置。
在又一种构造中，传感器815包括辅助的、紧凑的直流发电机，该直流发电机被机械地连接到电动机817的电动机轴826，以确定电动机轴826的速度，其中，该直流发电机产生与电动机轴826的转速成比例的输出电压。在再一种构造中，传感器815包括带有光源的光学编码器，其中，所述该光学编码器向连接到电动机轴826的旋转物体发送信号并在光学检测器处接收反射的或衍射的信号，其中被接收到的信号脉冲(例如，方波)的频率可与电动机轴826的速度成比例。在额外的构造中，传感器815包括带有第一绕组和第二绕组的分解器，其中，第一绕组接入交流电，在第二绕组中感生的电压随着转子的旋转频率而变化。
在图9中，电子数据处理系统820包括电子数据处理器964、数据总线962、数据存储装置960、和一个或多个数据端口(968，970，972，974和976)。数据处理器964、数据存储装置960、和所述一个或多个数据端口连接到数据总线962，以支持数据处理器964、数据存储装置960、和所述一个或多个数据端口之间的数据通信。
在一个示例实施例中，数据处理器964可包括电子数据处理器、微处理器、微控制器、可编程逻辑阵列、逻辑电路、运算逻辑单元、专用集成电路、数字信号处理器、比例积分微分(PID)控制器、或其他数据处理装置。
数据存储装置960可包括任何用于存储数据的磁的、电子的或光学的装置。例如，数据存储装置960可包括电子数据存储装置、电子存储器、非易失性电子随机存取存储器、一个或多个电子数据寄存器、数据锁存器、磁盘驱动器、硬盘驱动器、光学磁盘驱动器等。
如图9所示，数据端口包括第一数据端口968、第二数据端口970、第三数据端口972、第四数据端口974和第五数据端口976，当然，也可采用其他任意适当数目的数据端口。每个数据端口可包括例如收发器或缓冲存储器。在一个示例实施例中，每个数据端口可包括任意串行或并行输入/输出端口。
在如图9描绘的一个示例实施例中，第一数据端口968连接到车辆数据总线818。车辆数据总线818又连接到控制器966。在一种构造中，第二数据端口970可以连接到逆变器电路888；第三数据端口972可以连接到传感器815；第四数据端口974可以连接到模数转换器822；以及第五数据端口976可以连接到终端电压反馈模块808。模数转换器822连接到感测电路824。
在数据处理系统820的一个实施例中，转矩命令生成模块805与电子数据处理系统820的第一数据端口968关联或由该第一数据端口968支持。第一数据端口968可以连接到车辆数据总线818，例如控制器区域网络(CAN)数据总线。车辆数据总线818可经由第一数据端口968向转矩命令生成模块805提供数据总线信息连同转矩指令。车辆的操作者可通过用户接口(例如油门、踏板、控制器966或其他控制装置)生成转矩指令。
在一些示例实施例中，传感器815和主处理模块814可与数据处理系统820的第三数据端口272关联或由第三数据端口972支持。
本发明的可选实施例可以作为用于供计算机系统使用的计算机程序产品实现，计算机产品可以是例如，存储在诸如磁盘、CD-ROM、ROM、或硬盘的有形或非暂时性数据记录介质(计算机可读介质)中的、或者是嵌在经由例如有形介质或者例如微波或红外的无线介质传输的计算机数据信号中的一连串的计算机指示、编码段和程序段。所述一连串的计算机指示、编码段和程序段可以组成上面所描述的示例实施例的方法的功能的全部或部分，并且可以被存储在诸如半导体、磁性、光学或其它存储装置的易失性或非易失性的任何存储装置中。虽然已经具体地图示和描述了示例实施例，但是本领域技术人员要理解在不偏离权利要求的精神和范围的情况下可以在形式和细节上进行变化。
因此描述了示例实施例，明显的是相同之处可以以多种方式变化。这种变化例不会被认为偏离示例实施例的精神和范围，并且对于本领域技术人员来说是明显的所有这种修改例旨在被包括在权利要求的范围内。

Claims (16)

1.一种控制车辆直流总线电压的方法，所述方法包括：
生成第一参数，所述第一参数以与车辆相关的电动机的驱动模式运行和发电模式运行中的至少一个相关的需求为基础，所述需求在经由专用高速数据总线所接收的消息中被标识；
生成第二参数，所述第二参数以第一参数和使用系数为基础；
生成第三参数，所述第三参数以第二参数、驱动模式运行和发电模式运行之一的转动轴速度和驱动模式运行和发电模式运行之一的转动方向为基础；
接收第四参数，所述第四参数以参考车辆直流总线电压和检测到的车辆直流总线电压为基础；和
基于所述第三参数和所述第四参数控制车辆直流总线电压。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述使用系数以电动机运行模式、发电机运行模式、与和车辆相关的电动机和发电机相关的车辆直流总线电压水平，和与电动机和发电机中的至少一个相关的测试性能标识中的至少一个为基础。
3.如权利要求2所述的方法，其中：
所述电动机运行模式以电动机的载荷水平、电动机的轴速度、电动机的驱动模式运行和电动机的发电模式运行中的至少一个为基础，和
所述发电机运行模式以发电机的载荷水平、发电机的轴速度、发电机的驱动模式运行和发电机的发电模式运行中的至少一个为基础。
4.如权利要求2所述的方法，包括：
以与车辆相关的发电机的驱动模式和发电模式中的至少一个相关的转矩极限为基础限制第三参数和第四参数之和；
以经限制的第三参数和第四参数之和为基础控制车辆直流总线电压。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述电动机为牵引电动机。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述专用高速数据总线提供与电动机相关的电动机控制器和用于与车辆相关的发电机的控制器之间的通信。
7.如权利要求1所述的方法，包括：
以与车辆相关的发电机的驱动模式和发电模式中的至少一个相关的功率极限为基础限制第一参数；
以经限制的第一参数为基础控制车辆直流总线电压。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述专用高速数据总线是高速控制器局域网(CAN)总线、串行外围接口(SPI)总线和以太网总线中的一个。
9.如权利要求8所述的方法，包括控制与发电机相关的转矩值以控制车辆直流总线电压。
10.一种控制车辆直流总线电压的系统，所述系统包括：
控制器，所述控制器被配置成：
生成第一参数，所述第一参数以与车辆相关的电动机的驱动模式运行和发电模式运行中的至少一个相关的功率需求为基础，所述功率需求在经由专用高速数据总线所接收的消息中被标识；
生成第二参数，所述第二参数以第一参数和使用系数为基础；
生成第三参数，所述第三参数以第二参数、发动机的轴转速和与发电机相关的轴旋转方向为基础；
生成第四参数，所述第四参数以参考车辆直流总线电压和检测到的车辆直流总线电压为基础；以及
基于所述第三参数和所述第四参数控制车辆直流总线电压。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述使用系数以电动机运行模式、车辆发电机运行模式、与和车辆相关的电动机和发电机相关的车辆直流总线电压水平，和与电动机和发电机中的至少一个相关的测试性能标识中的至少一个为基础。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述控制器被配置成：
以与发电机的驱动模式和发电模式中的至少一个相关的转矩极限为基础限制第三参数和第四参数之和；并且
以经限制的第三参数和第四参数之和为基础控制车辆直流总线电压。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述控制器被配置成：
以与车辆相关的发电机的驱动模式和发电模式中的至少一个相关的功率极限为基础限制第一参数；并且
以经限制的第一参数为基础控制车辆直流总线电压。
14.如权利要求12所述的系统，其中所述专用高速数据总线是高速控制器局域网(CAN)总线、串行外围接口(SPI)总线和以太网总线中的一个。
15.如权利要求10所述的系统，其中所述电动机为牵引电动机。
16.如权利要求10所述的系统，其中所述控制器被配置成控制与发电机相关的转矩值以控制车辆直流总线电压。
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8880250B2 (en) 2011-02-28 2014-11-04 Deere & Company DC bus voltage control
FR2987528B1 (fr) * 2012-02-28 2015-03-20 Valeo Sys Controle Moteur Sas Procede de communication periodique entre au moins un premier systeme et au moins un deuxieme systeme par l'intermediaire d'une liaison serie synchrone full duplex
US9939795B2 (en) * 2013-01-24 2018-04-10 Trane International Inc. Dynamic simulated motor for controller testing
KR101736531B1 (ko) * 2013-10-18 2017-05-16 엘에스산전 주식회사 고압인버터 재기동 장치
US20150249419A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-03 Kia Motors Corporation System and method for controlling inverter
RU2556281C1 (ru) * 2014-04-29 2015-07-10 Сергей Иванович Малафеев Способ идентификации параметров линии электропередачи, питающей экскаватор
US9937802B2 (en) * 2015-01-14 2018-04-10 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for determining a duty cycle for a variable voltage converter
US20160276962A1 (en) * 2015-03-18 2016-09-22 Caterpillar Inc. Vector Currents Controller for Salient Pole Synchronous Machine
US20150244292A1 (en) * 2015-05-14 2015-08-27 Caterpillar Inc. System and method for energy management for electric drive system
DE102016211498A1 (de) * 2016-06-27 2017-12-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur externen Überwachung einer Leistungselektronik
GB2564015B (en) * 2016-06-30 2019-07-24 Sevcon Ltd Methods and apparatus for controlling an electric motor
GB2551822B (en) 2016-06-30 2018-08-22 Sevcon Ltd Methods and apparatus for controlling an electric motor
US11370307B2 (en) 2016-06-30 2022-06-28 Borg Warner Gateshead Limited Method and apparatus for controlling an electric motor
CN107696995A (zh) * 2016-08-08 2018-02-16 比亚迪股份有限公司 车载控制装置、方法和汽车
CN110235358B (zh) * 2017-03-23 2022-09-20 日立安斯泰莫株式会社 车辆控制装置
DE102017213051A1 (de) * 2017-07-28 2019-01-31 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren zur Lastflussregelung, Lastflussregler und Lastflussregelsystem
US10800262B2 (en) 2018-05-18 2020-10-13 Deere & Company Methods and systems for controlling a DC bus voltage from a three-phase voltage source
JP7236894B2 (ja) 2019-03-20 2023-03-10 住友重機械工業株式会社 荷電粒子線治療装置
CA3137719A1 (en) * 2019-04-25 2020-10-29 Magna International Inc. Motor drive topologies for traction and charging in electrified vehicles
US11281616B2 (en) * 2019-10-24 2022-03-22 Intel Corporation Programmable data bus inversion and configurable implementation
EP3923463A1 (en) * 2020-06-11 2021-12-15 MBDA UK Limited Servo power limiting
WO2021250376A1 (en) * 2020-06-11 2021-12-16 Mbda Uk Limited A servo actuation system and method of actuating an article using such a servo actuation system
JP2022129804A (ja) 2021-02-25 2022-09-06 住友重機械工業株式会社 粒子線治療装置
CN113258662A (zh) * 2021-06-21 2021-08-13 北京晟科网鼎网络科技有限公司 电动设备的能量分配方法、能量分配装置及电动装载机
CN113517834B (zh) * 2021-07-14 2023-03-21 中国第一汽车股份有限公司 一种电机控制方法、装置及系统
WO2023139566A1 (en) * 2022-01-24 2023-07-27 Addvolt, S.A. An electronic control circuit for electric regenerative power take-off and operation method thereof

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4023083A (en) 1975-04-14 1977-05-10 General Electric Company Torque regulating induction motor system
DE3338319A1 (de) * 1983-10-21 1985-05-02 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Steuerverfahren fuer eine wechselrichtergespeiste asynchronmaschine und einrichtung hierzu
US4777420A (en) * 1985-01-31 1988-10-11 Westinghouse Electric Corp. Induction motor control apparatus and method
US4814677A (en) 1987-12-14 1989-03-21 General Electric Company Field orientation control of a permanent magnet motor
US5287051A (en) 1992-02-14 1994-02-15 General Electric Company Method and apparatus for improved efficiency in a pulse-width-modulated alternating current motor drive
US5428283A (en) 1994-05-26 1995-06-27 Alliedsignal Inc. Power factor control of pulse width modulated inverter supplied permanent magnet motor
US5914582A (en) 1997-01-27 1999-06-22 Hitachi, Ltd. Permanent magnet synchronous motor controller and electric vehicle controller
FR2801444B1 (fr) 1999-11-24 2002-02-08 Dassault Aviat Generateur electrique autonome, notamment pour aeronef
JP4245777B2 (ja) 2000-05-25 2009-04-02 三菱電機株式会社 誘導電動機の制御装置および制御方法
US6362585B1 (en) * 2000-05-30 2002-03-26 General Motors Corporation Controlling electric vehicle DC bus voltage ripple under step mode of operation
JP4065375B2 (ja) * 2001-11-20 2008-03-26 松下電器産業株式会社 モータ駆動装置及びモータ駆動方法
JP4370754B2 (ja) 2002-04-02 2009-11-25 株式会社安川電機 交流電動機のセンサレス制御装置および制御方法
US6768284B2 (en) * 2002-09-30 2004-07-27 Eaton Corporation Method and compensation modulator for dynamically controlling induction machine regenerating energy flow and direct current bus voltage for an adjustable frequency drive system
US7157878B2 (en) 2002-11-19 2007-01-02 Delphi Technologies, Inc. Transient compensation voltage estimation for feedforward sinusoidal brushless motor control
US6864646B2 (en) * 2003-02-14 2005-03-08 General Motors Corporation Multiple inverter system with low power bus ripples and method therefor
JP3661689B2 (ja) 2003-03-11 2005-06-15 トヨタ自動車株式会社 モータ駆動装置、それを備えるハイブリッド車駆動装置、モータ駆動装置の制御をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体
US7002317B2 (en) 2004-02-18 2006-02-21 Honeywell International Inc. Matched reactance machine power-generation system
US7733044B2 (en) 2005-02-24 2010-06-08 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. IPM motor system and control method thereof
JP4634193B2 (ja) * 2005-03-14 2011-02-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 同期電動機
US7595597B2 (en) * 2006-01-18 2009-09-29 General Electric Comapany Vehicle propulsion system
JP4754417B2 (ja) 2006-06-26 2011-08-24 本田技研工業株式会社 永久磁石型回転電機の制御装置
US7719214B2 (en) 2006-10-06 2010-05-18 Performance Motion Devices, Inc. Method and apparatus for controlling motors of different types
US7586286B2 (en) * 2006-11-17 2009-09-08 Continental Automotive Systems Us, Inc. Method and apparatus for motor control
US8130478B2 (en) * 2009-04-07 2012-03-06 Deere & Company Power limiting system for multiple electric motors
ES2623631T3 (es) * 2010-01-04 2017-07-11 Vestas Wind Systems A/S Método para hacer funcionar una unidad de disipación de potencia en una turbina eólica
US8880250B2 (en) 2011-02-28 2014-11-04 Deere & Company DC bus voltage control

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