CN107769670B - 用于控制开关频率的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于控制开关频率的系统和方法。所述方法包括如下步骤：当车辆发动机运行的时候，通过车辆的控制器监测电机的温度、冷却剂的温度以及冷却剂的量。此外，基于所监测的电机的温度、所监测的冷却剂的温度以及所监测的冷却剂的量调节逆变器的开关频率。

Description

用于控制开关频率的系统和方法
与相关申请的交叉引用
本申请基于2016年8月22日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0106267号并要求该申请的优先权权益，上述申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种用于控制开关频率的方法和系统，更特别地，涉及一种通过在车辆被驱动的时候调节逆变器的开关频率而确保输出并降低噪声的技术。
背景技术
通常，逆变器为一种电路，其构造为通过利用开关电路而将从电池(例如，太阳能电池阵列等)传输的直流(DC)电转换为可用的交流(AC)电压。最近，高速开关装置(例如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等)的研发增加了电压型脉冲宽度调制(PWM)逆变器的开关频率，从而提供改进的操作特征。然而，由PWM逆变器所驱动的感应电动机的负载需要高开关频率以获得正弦波的电压和电流，电压和电流在每次进行开关操作时被迅速地调节。换言之，由于电压和电流在每次开关操作时发生显著地改变，因此产生相当多的高频率泄漏电流。
特别地，相关技术的并网逆变器(其减少泄漏电流)配置成在逆变器组件中使用四个开关元件。然而，在相关技术的并网逆变器中，当输送电的时候，通过数个开关元件而形成电流通路从而增加损耗。此外，开关元件中每次进行开关操作时电压和电流的迅速改变也使泄漏电流增加。特别地，安装在电动汽车或混合动力车之内的逆变器的开关元件配置成基于开关频率而产生开关噪声，在此，低开关频率由于开关操作中的损耗而有利。然而，在使用者或驾驶员的驾驶环境的可听声频率范围中或在产生噪声的车辆中，高开关频率有利地降低噪声。
公开于本部分的上述信息仅仅用于加深对发明背景的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提供一种用于调节开关频率的方法。特别地，当车辆被驱动的时候监测电机的温度、冷却剂的温度以及冷却剂的量(影响逆变器的开关频率的损耗)，通过在正常行驶的过程中将开关频率调节至高频及当逆变器过度使用或在高温区域的时候将开关频率调节至中频或低频，从而可以确保车辆电力并可以降低噪声。
根据本发明的示例性实施方案，一种用于控制开关频率的方法可以包括如下步骤：当车辆发动机运行的时候，通过车辆的控制器监测电机的温度、冷却剂的温度以及冷却剂的量；以及通过控制器根据所监测的电机的温度、所监测的冷却剂的温度以及所监测的冷却剂的量而调节逆变器的开关频率。
所述方法可以进一步包括如下步骤：通过车辆的控制器将电机的温度与设定的第一电机温度进行比较；当电机的温度高于设定的第一电机温度的时候，将电机的温度与设定的第二电机温度进行比较。当电机的温度高于设定的第二电机温度的时候，可以将逆变器的开关频率设定至低频并可以将冷却剂的量设定至第一冷却剂量。所述方法可以进一步包括如下步骤：当电机的温度低于设定的第一电机温度的时候，通过车辆的控制器将冷却剂的温度与第一冷却剂温度进行比较；以及当冷却剂的温度低于第一冷却剂温度的时候，通过车辆的控制器将开关频率设定至高频并将冷却剂的量设定至第三冷却剂量。
所述方法可以进一步包括如下步骤：当冷却剂的温度高于第一冷却剂温度的时候，通过车辆的控制器将冷却剂的温度与第二冷却剂温度进行比较；以及当冷却剂的温度低于第二冷却剂温度的时候，通过车辆的控制器将开关频率设定至中频并将冷却剂的量设定至第二冷却剂量。所述方法可以进一步包括如下步骤：当冷却剂的温度高于第二冷却剂温度的时候，通过控制器将开关频率设定至低频并将冷却剂的量设定至第一冷却剂量。
附图说明
通过随后结合附图所呈现的具体描述将更为清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征以及优点。
图1为根据本发明示例性实施方案的用于控制开关频率的系统的示意性框图；
图2为显示根据本发明示例性实施方案的用于控制开关频率的方法的示意性流程图；
图3为示出根据本发明示例性实施方案的用于基于电机温度和冷却剂温度控制逆变器的开关频率的方法的示例性视图；
图4为显示根据本发明示例性实施方案的电机温度和开关频率之间的关系的示意性曲线图；
图5为显示根据本发明示例性实施方案的冷却剂温度和开关频率之间的关系的示意性曲线图；
图6为显示根据本发明示例性实施方案的冷却剂量和开关频率之间的关系的示意性曲线图。
附图中元件的附图标记
1：高压电池
2：逆变器
3：驱动电机
4：控制器。
具体实施方式
本发明实施方案的优点和特征以及本发明实施方案的实施方法将通过以下参考附图所说明的示例性实施方案而进行说明。然而，本发明可以以不同的形式实施并且不应解释为限于在此阐述的示例性实施方案。当然，提供这些示例性实施方案以描述本发明，从而使本发明所属领域的技术人员能够容易地实现本发明的技术构思。在附图中，本发明的示例性实施方案并不限制于特定形式，本发明的示例性实施方案为了清楚而被放大了。本发明所使用的特定术语仅用来说明本发明，而不旨在限制权利要求书中所说明的本发明的范围。
在本发明中，术语“和/或”包括相应的列举项目的至少一个。此外，术语“连接/联接”包括用其它部件直接连接或通过其它部件间接连接。在本发明中，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚说明。还将理解当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指定所述部件、步骤、操作或元件的存在或添加。正如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或多种相关列举项目的任何和所有组合。例如，为了使本发明的说明书清楚，不显示不相关的部分，并且为了清楚而夸张了层的厚度和区域。此外，当记载一层在另一层或基材“上”时，该层可以直接在另一层或基材上，或者第三层可以插在它们之中。
除非特别指出或明显区别于上下文，本文中所用的术语“约”理解为在本领域内的普通公差的范围内，例如均值的2个标准偏差内。“约”可被理解为在指定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非从上下文清楚的，本文提供的所有数值通过术语“约”修改。
还将理解当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或加入一种或多种其他的特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。正如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或多种相关列举项目的任何和所有组合。
此外，本发明的控制逻辑可以实施为计算机可读介质上的非瞬态计算机可读介质，其包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光碟(CD)-ROM、磁带、软盘、闪盘驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质还可以分布在网络连接的计算机系统上，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)以分布方式存储和执行。
应当理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧发动机式车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。
下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。
图1为根据本发明示例性实施方案的用于控制开关频率的系统的示意性框图。参考图1，用于控制开关频率的系统可以包括高压电池1、逆变器2、电机3以及控制器4。高压电池1涉及是用作车辆的主要动力的DC电。逆变器2可以连接至高压电池1，逆变器2可以配置成将从高压电池1所提供的DC电转换为AC电并将所转换的AC电提供至电机(驱动电机)3。控制器4可以配置成监测电机3的温度、冷却剂的温度以及冷却剂的量，并基于所监测的电机3的温度、所监测的冷却剂的温度以及所监测的冷却剂的量而调节逆变器2的开关频率。
图2为显示根据本发明示例性实施方案的用于控制开关频率的方法的示意性流程图。安装在车辆之内的高压电池可以配置成利用逆变器而供应用于驱动电机3的电力。逆变器可以配置成将电池的DC电转换为AC电并将所转换的AC电供应至电机。特别地，电机的设定温度、冷却剂的设定温度以及冷却剂的设定量可以在车辆的控制器中预先确定，或者可以由驾驶员或使用者重新设定。参考图2，在S11至S13中，当车辆发动机运行的时候，控制器可以配置成将电机的温度与第一设定电机温度A进行比较。
当电机的温度高于第一设定电机温度A的时候，车辆的控制器可以配置成在S15将电机的温度与第二设定电机温度B进行比较。当电机的温度高于第二设定电机温度B的时候，车辆的控制器可以配置成在S17将逆变器的开关频率调节至低频Z并将冷却剂的量调节至第一冷却剂量H。例如，第一电机温度A可以低于第二电机温度B，第一冷却剂温度C可以低于第二冷却剂温度D，第一冷却剂量H可以大于第二冷却剂量I，第二冷却剂量I可以大于第三冷却剂量J。
当电机的温度在步骤S13中低于第一电机温度A的时候，控制器可以配置成在S19中将冷却剂的温度与第一冷却剂温度C进行比较。当冷却剂的温度低于第一冷却剂温度C的时候，控制器可以配置成将车辆的开关频率调节至高频X，并可以配置成在S21中将冷却剂的量调节至第三冷却剂量J。当冷却剂的温度在S19中高于第一冷却剂温度C的时候，控制器可以配置成在S23中将冷却剂的温度与第二冷却剂温度D进行比较。
当冷却剂的温度低于冷却剂的第二冷却剂温度D的时候，控制器可以配置成将开关频率调节至中频Y，并可以配置成在S25中将冷却剂的量调节至第二冷却剂量I。当冷却剂的温度在S23中高于第二冷却剂温度D的时候，控制器可以配置成将开关频率调节至低频Z，并可以配置成在S27中将冷却剂的量调节至第一冷却剂量H。
图3为示出根据本发明示例性实施方案的用于基于电机温度和冷却剂温度控制逆变器的开关频率的方法的示例性视图。将参照图3对根据电机的温度和冷却剂的温度调节逆变器的开关频率的示例进行说明。
例如，可以假定第一电机温度A可以设定为约50℃，第二电机温度B可以设定为约100℃，第一冷却剂温度C可以设定为约40℃，第二冷却剂温度D可以设定为约60℃。换言之，当车辆当前的电机温度低于第一电机温度A且车辆当前的冷却剂温度低于第一冷却剂温度C的时候，车辆的逆变器的开关频率可以调节至高频X。当车辆当前的电机温度等于或高于第二电机温度B且车辆当前的冷却剂温度低于第一冷却剂温度C的时候，车辆的逆变器的开关频率可以调节至低频Z。当车辆当前的电机温度低于第一电机温度A且车辆当前的冷却剂温度等于或高于第二冷却剂温度D的时候，车辆的逆变器的开关频率可以配置成调节至低频Z。当车辆当前的电机温度等于或高于第二电机温度B且车辆当前的冷却剂温度等于或高于第二冷却剂温度D的时候，车辆的逆变器的开关频率可以调节至低频Z。
图4为显示根据本发明示例性实施方案的电机温度和开关频率之间的关系的示意性曲线图。参考图4，当安装在车辆之内的电机的温度升高的时候，可以减小磁通量，由此可以增大施加的电流。增大的电流使逆变器的开关频率的损耗增加，从而降低车辆电力。如图4中所示，开关频率可以配置成在电机温度低于第一电机温度A的时候被调节至高频X，可以在电机温度等于或高于第一温度A的时候被调节至中频Y，可以在电机温度等于或高于第二温度B的时候被调节至低频Z。此外，可以基于电机的温度而使车辆的噪声产生延迟至最大水平，同时确保车辆电力是连续不断的。
图5为显示根据本发明示例性实施方案的冷却剂温度和开关频率之间的关系的示意性曲线图。参考图5，车辆的冷却剂温度为可变地调节逆变器的开关频率的重要因素。特别地，当车辆在公共街道上行驶的时候，除了高温(例如热损伤)区域，车辆的逆变器的开关频率可以配置成被调节至高频X。如图5中所示，车辆的逆变器的开关频率可以在车辆的冷却剂温度低于第一冷却剂温度C的时候被调节至高频X，可以在车辆的冷却剂温度等于或高于第一冷却剂温度C的时候被调节至中频Y，可以在车辆的冷却剂温度等于或高于第二冷却剂温度D的时候被调节至低频Z。此外，车辆的噪声产生可以基于冷却剂温度而延迟至最大水平，同时确保车辆电力是连续不断的。
图6为显示根据本发明示例性实施方案的冷却剂量和开关频率之间的关系的示意性曲线图。参考图6，当车辆的冷却剂量增大的时候，电机温度、冷却剂温度等可以降低。因此，当车辆的逆变器的开关频率降低的时候，冷却剂量可以增大从而降低车辆的每个部件的温度，并可以配置成再次将车辆的逆变器的开关频率调节至高频。
如上所述，本发明的技术通过可变地调节逆变器的开关频率而提供最大车辆电力并降低逆变器中所产生的噪声。此外，本发明的技术可以配置成在车辆正常行驶的时候将开关频率调节至高频，并可以配置成当逆变器过度使用或在高温区域的时候将开关频率调节至中频或低频。
根据各个示例性实施方案的用于处理车辆差异的方法还可以创建为计算机程序。此外，程序可以储存在计算机可读记录介质(信息储存介质)中并通过计算机而读取和执行从而实施本发明的方法。记录介质包括可以由计算机读取的任何类型的记录介质。
尽管本发明已经在上文参考示例性实施方案和附图进行描述，但是本发明并不限于此，本领域技术人显然可以对本发明进行各种不同方式的改变和修改，而不会脱离由如下权利要求书所提供的本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种用于控制开关频率的方法，包括如下步骤：
当车辆发动机运行的时候，通过车辆的控制器监测电机的温度、冷却剂的温度以及冷却剂的量；以及
通过控制器基于所监测的电机的温度和所监测的冷却剂的温度而调节逆变器的开关频率，
其中，监测电机的温度包括：
通过控制器将电机的温度与设定的第一电机温度进行比较；
当电机的温度高于设定的第一电机温度的时候，通过控制器将电机的温度与设定的第二电机温度进行比较，其中，设定的第二电机温度高于设定的第一电机温度，
其中，调节逆变器的开关频率包括：
当电机的温度高于设定的第二电机温度的时候，通过控制器将逆变器的开关频率设定至低频并将冷却剂的量设定至第一冷却剂量。
2.根据权利要求1所述的用于控制开关频率的方法，进一步包括如下步骤：
当电机的温度低于设定的第一电机温度的时候，通过控制器将冷却剂的温度与第一冷却剂温度进行比较；以及
当冷却剂的温度低于第一冷却剂温度的时候，通过控制器将开关频率设定至高频并将冷却剂的量设定至第三冷却剂量，
其中，第三冷却剂量小于第一冷却剂量。
3.根据权利要求2所述的用于控制开关频率的方法，进一步包括如下步骤：
当冷却剂的温度高于第一冷却剂温度的时候，通过控制器将冷却剂的温度与第二冷却剂温度进行比较，其中，第二冷却剂温度高于第一冷却剂温度；以及
当冷却剂的温度低于第二冷却剂温度的时候，通过控制器将开关频率设定至中频并将冷却剂的量设定至第二冷却剂量，
其中，第二冷却剂量小于第一冷却剂量且大于第三冷却剂量。
4.根据权利要求3所述的用于控制开关频率的方法，进一步包括如下步骤：
当冷却剂的温度高于第二冷却剂温度的时候，通过车辆的控制器将开关频率设定至低频并将冷却剂的量设定至第一冷却剂量。
5.一种用于控制开关频率的系统，包括：
存储器，其配置成存储程序指令；以及
处理器，其配置成执行程序指令，所述程序指令在执行的时候配置成：
当车辆发动机运行的时候，监测电机的温度、冷却剂的温度以及冷却剂的量；
基于所监测的电机的温度和所监测的冷却剂的温度而调节逆变器的开关频率，
其中，所述处理器进一步配置成：
将电机的温度与设定的第一电机温度进行比较；
当电机的温度高于设定的第一电机温度的时候，将电机的温度与设定的第二电机温度进行比较，其中，设定的第二电机温度高于设定的第一电机温度；
当电机的温度高于设定的第二电机温度的时候，将逆变器的开关频率设定至低频并将冷却剂的量设定至第一冷却剂量。
6.根据权利要求5所述的用于控制开关频率的系统，其中，所述处理器进一步配置成：
当电机的温度低于设定的第一电机温度的时候，将冷却剂的温度与第一冷却剂温度进行比较；
当冷却剂的温度低于第一冷却剂温度的时候，将开关频率设定至高频并将冷却剂的量设定至第三冷却剂量，
其中，第三冷却剂量小于第一冷却剂量。
7.根据权利要求6所述的用于控制开关频率的系统，其中，所述处理器进一步配置成：
当冷却剂的温度高于第一冷却剂温度的时候，将冷却剂的温度与第二冷却剂温度进行比较，其中，第二冷却剂温度高于第一冷却剂温度；
当冷却剂的温度低于第二冷却剂温度的时候，将开关频率设定至中频并将冷却剂的量设定至第二冷却剂量，
其中，第二冷却剂量小于第一冷却剂量且大于第三冷却剂量。
8.根据权利要求7所述的用于控制开关频率的系统，其中，所述处理器进一步配置成：
当冷却剂的温度高于第二冷却剂温度的时候，将开关频率设定至低频并将冷却剂的量设定至第一冷却剂量。
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