CN111614295B - 推进系统中的电动马达的退磁转矩能力的实时确定 - Google Patents

Abstract

本发明涉及推进系统中的电动马达的退磁转矩能力的实时确定。一种用于装置的推进系统，该推进系统具有被配置成选择性地提供第一转矩贡献以推进装置的电动马达。至少一个传感器被配置成获得与电动马达相关的相应信号。控制器与传感器通信，并且被配置成部分地基于相应信号来确定磁通链（λ_M）。控制器具有处理器和有形的非暂时性存储器，在该存储器上记录有指令以用于实时确定电动马达的退磁转矩能力（T_D）的方法。在电动马达的退磁的阈值水平的情况下，该方法考虑到退磁水平来实时估计电动马达的转矩能力。至少部分地基于退磁转矩能力（T_D）来控制装置的至少一个操作参数。

Description

推进系统中的电动马达的退磁转矩能力的实时确定

技术领域

本公开大体上涉及一种用于具有电动马达的装置的推进系统以及对应的方法。更具体地，本公开涉及在退磁下的电动马达的转矩能力的确定。

背景技术

在过去几年中，纯电动车辆和混合动力车辆的使用已经大大增加，诸如电池电动车辆、加长窗电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆和燃料电池混合动力电动车辆。可以通过电动马达为混合动力电动车辆和其它电动力运输装置提供推进。许多电动马达包括永磁体，该永磁体可以由于各种原因（诸如，温度、年龄、具体事件）而随时间退磁，从而影响电动马达的性能。

发明内容

本文中公开了一种具有电动马达的用于装置的推进系统。电动马达被配置成选择性地提供第一转矩贡献以推进装置，并且包括定子和转子。至少一个传感器被配置成获得与电动马达相关的相应信号。控制器与传感器通信，并且被配置成部分地基于相应信号来确定转子的磁通链（magnet flux linkage）（λ_M）。控制器具有处理器和有形的非暂时性存储器，在该存储器上记录有指令以用于实时确定电动马达的退磁转矩能力（T_D）的方法。在电动马达的退磁的阈值水平的情况下，该方法考虑到退磁水平来实时估计电动马达的转矩能力，该转矩能力可以跨过工作空间被传达给多个控制器。

处理器对指令的执行引起控制器确定磁通链（λ_M）是否小于预定义的阈值磁通（predefined threshold flux）（λ_T）。控制器被配置成：当磁通链（λ_M）小于预定义的阈值磁通（λ_T）时，部分地基于磁通链（λ_M）和最大可用电压（V_m）来确定退磁基本速度（ω_b）。部分地基于退磁基本速度（ω_b）、混合因子（K）、高速可用转矩（T_HS）和低速可用转矩（T_LS）来获得退磁转矩能力（T_D）。控制器被配置成至少部分地基于退磁转矩能力（T_D）来控制装置的至少一个操作参数。

推进系统可以包括次级源，该次级源被配置成选择性地提供第二转矩贡献以推进装置。控制装置的至少一个操作参数可以包括基于退磁转矩能力（T_D）的大小来相对于第一转矩贡献增加第二转矩贡献。

根据混合因子（K）、高速可用转矩（T_HS）和低速可用转矩（T_LS）来获得退磁转矩能力（T_D），使得：T_D= (K* T_HS+ (1-K)*T_LS)。当转子电速度（ω_e）小于或等于退磁基本速度（ω_b）与预定义的校准范围（∆ω）之间的差（ω_b - ∆ω）时，将混合因子设置为零（K=0）。当转子电速度（ω_e）大于退磁基本速度（ω_b）与预定义的校准范围（∆ω）的和（ω_b + ∆ω）时，将混合因子设置为一（K = 1）。当转子电速度（ω_e）小于或等于和（ω_b + ∆ω）且大于差（ω_b -∆ω）时，将混合因子（K）获得为：。

在一个示例中，部分地基于转子的温度从查找表获得磁通链（λ_M）。在获得退磁基本速度（ω_b）之前，控制器被配置成部分地基于预定义的标称d轴定子电流命令（）和预定义的标称q轴定子电流命令（/>）来确定标称d轴静态电感（/>）和标称q轴静态电感（）。至少部分地基于标称d轴静态电感（/>）、标称q轴静态电感（/>）、最大额定定子电流（I _R ）和磁通链（λ_M）来确定初始d轴定子电流命令（/>）和初始q轴定子电流命令（/>）。部分地基于初始d轴定子电流命令（/>）和初始q轴定子电流命令（/>）来确定d轴静态电感（/>）和q轴静态电感（/>）。

控制器可以被配置成部分地基于磁通链（λ_M）、最大可用电压（V_m）、d轴定子电流命令（）、q轴定子电流命令（/>）、d轴静态电感（/>）和q轴静态电感（/>）来确定退磁基本速度（ω_b），使得：/>。

控制器可以被配置成部分地基于磁通链（λ_M）、最大额定定子电流（I _R ）、d轴静态电感（）和q轴静态电感（/>）来确定d轴定子电流命令（/>），使得：/>。可以部分地基于最大额定定子电流（I _R ）和d轴定子电流命令（/>）来确定q轴定子电流命令（/>），使得：/>。

推进系统可以包括直流（DC）电源，该直流（DC）电源被配置成将DC链路电压（V _dc ）提供给电动马达。控制器可以被配置成部分地基于DC链路电压（V _dc ）和转子机械速度（ω_m）来确定d轴最大定子电流命令（）和q轴最大定子电流命令（/>）。部分地基于d轴最大定子电流命令（/>）和q轴定子电流命令（/>）来确定d轴最大定子电感（/>）和q轴最大定子电感（/>）。

控制器可以被配置成部分地基于极对的数量（P）、磁通链（λ_M）、d轴最大定子电感（）、q轴最大定子电感（/>）、d轴最大定子电流命令（/>）和q轴最大定子电流命令（/>）来获得低速可用转矩（T_LS），使得：/>。

控制器可以被配置成部分地基于极对的数量（P）、定子电阻（R_s）、转子电速度（ω_e）、最大可用电压（V_m）、d轴最大定子电流命令（）、q轴最大定子电流命令（/>）、磁通链（λ_M）、d轴最大定子电感（/>）和q轴最大定子电感（/>）来获得高速可用转矩（T_HS），使得：

。

本发明还提供了以下方案：

方案1. 一种用于装置的推进系统，所述推进系统包括：

电动马达，所述电动马达被配置成选择性地提供第一转矩贡献以推进所述装置，所述电动马达包括定子和转子；

至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成获得与所述电动马达相关的相应信号；

控制器，所述控制器与所述至少一个传感器通信并且被配置成部分地基于所述相应信号来确定所述转子的磁通链（λ_M）；

其中，所述控制器具有处理器和有形的非暂时性存储器，指令被记录在所述存储器上以用于实时确定所述电动马达的退磁转矩能力（T_D）的方法，所述处理器对所述指令的执行引起所述控制器：

确定所述磁通链（λ_M）是否小于预定义的阈值磁通（λ_T）；

当所述磁通链（λ_M）小于所述预定义的阈值磁通（λ_T）时，部分地基于所述磁通链（λ_M）和最大可用电压（V_m）来确定退磁基本速度（ω_b）；

部分地基于所述退磁基本速度（ω_b）来确定混合因子（K），并且部分地基于所述混合因子（K）、高速可用转矩（T_HS）和低速可用转矩（T_LS）来确定所述退磁转矩能力（T_D）；以及

部分地基于所述退磁转矩能力（T_D）来控制所述装置的至少一个操作参数。

方案2. 根据方案1所述的推进系统，还包括：

次级源，所述次级源被配置成选择性地提供第二转矩贡献以推进所述装置；并且

其中，所述控制所述装置的至少一个操作参数包括基于所述退磁转矩能力（T_D）的大小来相对于所述第一转矩贡献增加所述第二转矩贡献。

方案3. 根据方案1所述的推进系统，其中，所述转子限定转子电速度（ω_e），并且所述控制器被配置成：

将所述退磁转矩能力（T_D）获得为：T_D= (K* T_HS+ (1-K)*T_LS)；

当所述转子电速度（ω_e）小于或等于所述退磁基本速度（ω_b）与预定义的校准范围（∆ω）之间的差（ω_b - ∆ω）时，将所述混合因子设置为零（K=0）；

当所述转子电速度（ω_e）大于所述退磁基本速度（ω_b）与所述预定义的校准范围（∆ω）的和（ω_b + ∆ω）时，将所述混合因子设置为一（K = 1）；并且

当所述转子电速度（ω_e）小于或等于所述和（ω_b + ∆ω）且大于所述差（ω_b - ∆ω）时，将所述混合因子（K）获得为：。

方案4. 根据方案1所述的推进系统，其中：

所述至少一个传感器是转子温度传感器，并且所述相应信号是转子温度；并且

所述控制器被配置成部分地基于所述转子温度从查找表获得所述磁通链（λ_M）。

方案5. 根据方案1所述的推进系统，其中，所述控制器被配置成：

部分地基于所述磁通链（λ_M）、所述最大可用电压（V_m）、d轴定子电流命令（）、q轴定子电流命令（/>）、d轴静态电感（/>）和q轴静态电感（/>）来确定所述退磁基本速度（ω_b），使得：/>。

方案6. 根据方案5所述的推进系统，其中，在确定所述退磁基本速度（ω_b）之前，所述控制器被配置成：

部分地基于预定义的标称d轴定子电流命令（）和预定义的标称q轴定子电流命令（/>）来确定标称d轴静态电感（/>）和标称q轴静态电感（/>）；

至少部分地基于所述标称d轴静态电感（）、所述标称q轴静态电感（/>）、最大额定定子电流（I _R）和所述磁通链（λ_M）来确定初始d轴定子电流命令（/>）和初始q轴定子电流命令（/>）；以及

部分地基于所述初始d轴定子电流命令（）和所述初始q轴定子电流命令（/>）来确定d轴静态电感（/>）和q轴静态电感（/>）。

方案7. 根据方案6所述的推进系统，其中，所述控制器被配置成：

部分地基于所述磁通链（λ_M）、所述最大额定定子电流（I _R）、所述d轴静态电感（）和所述q轴静态电感（/>）来确定d轴定子电流命令（/>），使得：/>。

方案8. 根据方案7所述的推进系统，其中，所述控制器被配置成：

部分地基于所述最大额定定子电流（I _R ）和所述d轴定子电流命令（）来确定q轴定子电流命令（/>），使得：/>。

方案9. 根据方案1所述的推进系统，还包括：

直流（DC）电源，所述直流（DC）电源被配置成将DC链路电压（V _dc ）提供给所述电动马达，所述控制器被配置成：

部分地基于所述DC链路电压（V _dc ）和转子机械频率（ω_m）来确定d轴最大定子电流命令（）和q轴最大定子电流命令（/>）；以及

部分地基于所述d轴最大定子电流命令（）和所述q轴定子电流命令（/>）来确定d轴最大定子电感（/>）和q轴最大定子电感（/>）。

方案10. 根据方案9所述的推进系统，其中，所述控制器被配置成：

部分地基于极对的数量（P）、所述磁通链（λ_M）、所述d轴最大定子电感（）、所述q轴最大定子电感（/>）、所述d轴最大定子电流命令（/>）和所述q轴最大定子电流命令（/>）来获得所述低速可用转矩（T_LS），使得：/>。

方案11. 根据方案9所述的推进系统，其中，所述控制器被配置成：

部分地基于极对的数量（P）、定子电阻（R_s）、转子电速度（ω_e）、所述最大可用电压（V_m）、所述d轴最大定子电流命令（）、所述q轴最大定子电流命令（/>）、所述磁通链（λ_M）、所述d轴最大定子电感（/>）和所述q轴最大定子电感（/>）来获得所述高速可用转矩（T_HS），使得：/>。

方案12. 一种操作装置中的推进系统的方法，所述推进系统具有带有定子和转子的电动马达、至少一个传感器以及具有处理器和有形的非暂时性存储器的控制器，所述方法包括：

将所述电动马达配置成选择性地提供第一转矩贡献以推进所述装置并且将所述至少一个传感器配置成获得与所述电动马达相关的相应信号；

将所述控制器编程为部分地基于所述相应信号来确定所述转子的磁通链（λ_M）并确定所述磁通链（λ_M）是否小于预定义的阈值磁通（λ_T）；

当所述磁通链（λ_M）小于所述预定义的阈值磁通（λ_T）时，部分地基于所述磁通链（λ_M）和最大可用电压（V_m）来确定退磁基本速度（ω_b）；

部分地基于所述退磁基本速度（ω_b）来确定混合因子（K），并且部分地基于所述混合因子（K）、高速可用转矩（T_HS）和低速可用转矩（T_LS）来确定退磁转矩能力（T_D）；以及

部分地基于所述退磁转矩能力（T_D）来控制所述装置的至少一个操作参数。

方案13. 根据方案12所述的方法，其中，所述装置包括次级源，所述方法还包括：

将所述次级源配置成选择性地提供第二转矩贡献以推进所述装置；并且

其中，控制所述装置的至少一个操作参数包括基于所述退磁转矩能力（T_D）的大小来相对于所述第一转矩贡献增加所述第二转矩贡献。

方案14. 根据方案12所述的方法，其中，所述转子限定转子电速度（ω_e），所述方法还包括：

将所述退磁转矩能力（T_D）获得为：T_D= (K* T_HS+ (1-K)*T_LS)；

当所述转子电速度（ω_e）小于或等于所述退磁基本速度（ω_b）与预定义的校准范围（∆ω）之间的差（ω_b - ∆ω）时，将所述混合因子设置为零（K=0）；

当所述转子电速度（ω_e）大于所述退磁基本速度（ω_b）与所述预定义的校准范围（∆ω）的和（ω_b + ∆ω）时，将所述混合因子设置为一（K = 1）；以及

当所述转子电速度（ω_e）小于或等于所述和（ω_b + ∆ω）且大于所述差（ω_b - ∆ω）时，将所述混合因子（K）获得为：。

方案15. 根据方案12所述的方法，还包括：

部分地基于所述磁通链（λ_M）、所述最大可用电压（V_m）、d轴定子电流命令（）、q轴定子电流命令（/>）、d轴静态电感（/>）和q轴静态电感（/>）来确定所述退磁基本速度（ω_b），使得：/>。

方案16. 根据方案12所述的方法，其中，所述装置包括直流（DC）电源，所述直流（DC）电源被配置成将DC链路电压（V _dc ）提供给所述电动马达，所述方法还包括：

部分地基于所述DC链路电压（V _dc ）和转子机械频率（ω_m）来确定d轴最大定子电流命令（）和q轴最大定子电流命令（/>）；以及

部分地基于所述d轴最大定子电流命令（）和所述q轴最大定子电流命令（/>）来确定d轴最大定子电感（/>）和q轴最大定子电感（/>）。

方案17. 根据方案12所述的方法，还包括：

部分地基于极对的数量（P）、所述磁通链（λ_M）、所述d轴最大定子电感（）、所述q轴最大定子电感（/>）、所述d轴最大定子电流命令（/>）和所述q轴定子电流命令（/>）来获得所述低速可用转矩（T_LS），使得：/>。

方案18. 根据方案12所述的方法，还包括：

部分地基于极对的数量（P）、定子电阻（R_s）、转子电速度（ω_e）、所述最大可用电压（V_m）、所述d轴最大定子电流命令（）、所述q轴最大定子电流命令（/>）、所述磁通链（λ_M）、所述d轴最大定子电感（/>）和所述q轴最大定子电感（/>）来获得所述高速可用转矩（T_HS），使得：

。

方案19. 根据方案12所述的方法，还包括：在确定所述退磁基本速度（ω_b）之前：

部分地基于预定义的标称d轴定子电流命令（）和预定义的标称q轴定子电流命令（/>）来确定标称d轴静态电感（/>）和标称q轴静态电感（/>）；

至少部分地基于所述标称d轴静态电感（）、所述标称q轴静态电感（/>）、最大额定定子电流（I _R ）和所述磁通链（λ_M）来确定初始d轴定子电流命令（/>）和初始q轴定子电流命令（/>）；以及

部分地基于所述初始d轴定子电流命令（）和所述初始q轴定子电流命令（/>）来确定d轴静态电感（/>）和q轴静态电感（/>）。

方案20. 根据方案19所述的方法，还包括：

部分地基于所述磁通链（λ_M）、所述最大额定定子电流（I _R ）、所述d轴静态电感（）和所述q轴静态电感（/>）来确定所述d轴定子电流命令（/>），使得：/>；以及

部分地基于所述最大额定定子电流（I _R ）和所述d轴定子电流命令（）来确定所述q轴定子电流命令（/>），使得：/>。

当结合附图获得时，由用于实施本公开的最佳模式的以下详细描述，本公开的以上特征和优点以及其它特征和优点将容易明白。

附图说明

图1是用于装置的推进系统的示意性不完整局部截面图，该装置具有电动马达和控制器；

图2是示例图，其在纵轴上示出了马达转矩（MT）并在横轴上示出了电动马达的速度（S）；以及

图3是用于可由图1的控制器执行的方法的流程图。

具体实施方式

参考附图，其中，相似的附图标记指代相似的部件，图1示意性地图示了用于装置11的推进系统10。装置11可以是移动平台，诸如但不限于乘用车、运动型多用途车辆、轻型卡车、重型车辆、ATV、小型货车、公共汽车、运输车辆、自行车、机器人、农具、运动相关设备、船、飞机、火车或其它装置。装置11可以采取许多不同的形式，并且包括多个和/或替代的部件和设施。

参考图1，装置11包括电动马达12，该电动马达具有定子14和转子16，该转子包括至少一个永磁体。转子16可以包括围绕转子芯22的外周边的交替极性的第一永磁体18和第二永磁体20。转子16可以包括根据每个应用所需的数量的永磁体；为简单起见，示出了两个。转子16限定转子电速度（ω_e）和转子机械频率（ω_m），它们被相关为（ω_e = (P/2)*ω_m），其中P是极对的数量。虽然图1中所示的实施例图示了三相单极对（即，两个极）机器，但是应理解，相的数量或极对的数量可以变化。

参考图1，定子14包括定子芯24，该定子芯可以是带有中空内部的圆柱形。定子芯24可以包括通过间隙或槽28分离的多个向内突出的定子齿26A-F。在图1中所示的实施例中，定子绕组30可以操作性地连接到定子芯24，诸如例如围绕定子齿26A-F缠绕。电动马达12可以包括但不限于同步电机。虽然示出了示例电动马达12，但是在图中所图示的部件并不旨在为限制性的。实际上，可以使用附加的或替代的部件和/或实施方式。

定子14被配置成具有在定子绕组30中流动并在定子14中引起旋转磁场的电流，该电流在本文中被称为定子电流。参考图1，定子绕组30可以包括六组绕组；针对三个相中的每一个为一组（第一相通过定子绕组30A和30D，第二相通过定子绕组30B和30E，且第三相通过定子绕组30C和30F）。替代地，可以采用滑环或电刷（未示出）。参考图1，示出了正交磁轴32（本文中被称为q轴）和直接磁轴34（本文中被称为d轴）。第一永磁体18和第二永磁体20帮助创建磁场和磁通链。

参考图1，推进系统10包括与电动马达12通信（诸如，电子通信）的控制器40。参考图1并且如下文所描述，控制器40包括在线转矩估计模块OE和存储的数据模块SD。电动马达12被配置成将第一转矩贡献提供给装置11的部件（诸如例如，一个或多个轮42）。推进系统10可以包括次级源44（诸如，内燃机），该次级源被配置成选择性地提供第二转矩贡献以例如通过轮42来推进装置11。

控制器40包括至少一个处理器P和至少一个存储器M（或非暂时性有形的计算机可读存储介质），所述存储器上记录有用于执行图3中所示的方法100的指令。在电动马达12的退磁的阈值水平的情况下，方法100产生退磁转矩能力（T_D），其说明了电动马达12的退磁的状态。退磁转矩能力（T_D）可以跨过工作空间被传达给多个控制器。退磁转矩能力（T_D）可以由控制器40消耗，以优化来自电动马达12和次级源44的相对转矩贡献。存储器M能够存储控制器可执行指令集，并且处理器P能够执行存储在存储器M中的控制器可执行指令集。

具体地，图1的控制器40被编程为执行方法100的块（如下文关于图3详细讨论的），并且可以从一个或多个传感器接收输入。参考图1，推进系统10可以包括定子绕组温度传感器46、转子温度传感器48和磁通链观测器50，每一个均能够测量相应物理因子并将相应信号发送到控制器40。附加地，控制器40可以被编程为通过将相应信号输入到模型中或通过本领域技术人员可用的其它估计技术来确定相应物理因子。推进系统10可以包括转子位置传感器（transducer）52，该转子位置传感器测量转子16的位置并产生转子位置信号。

参考图1，直流（DC）电源54被配置成将DC链路电压（V _dc ）提供给电动马达12。脉冲宽度调制（PWM）逆变器56可以操作性地连接到控制器40和DC电源54，并且被配置成将DC电流转换为交流（AC）电流。

现在参考图2，多条轨迹示出了根据电动马达速度（图2中的“S”）所产生的马达转矩（图2中的“MT”）。轨迹70示出了在电动马达12的0％退磁的情况下从数学特征或模型获得的马达转矩MT。轨迹75示出了在0%退磁的情况下马达转矩MT的经验数据。轨迹80示出了在25％退磁的情况下马达转矩MT的经验数据。轨迹85示出了在50％退磁的情况下马达转矩MT的经验数据。轨迹70、75、80、85具有相应拐点72、76、82和86，所述拐点将“低”电动马达速度区域（其中马达转矩MT是相对恒定的）从“高”电动马达速度区域（其中马达转矩MT迅速下降）划分开。比较轨迹75、80、85，在“低”电动马达速度区域和“高”电动马达速度区域两者中，随着电动马达12的退磁的水平升高，所产生的马达转矩MT减小。

现在参考图3，示出了存储在图1的控制器40上并且可以由其执行的方法100的流程图。方法100无需以本文中叙述的具体顺序来应用。此外，将理解，可以省略一些块。在图3的块102中，控制器40被配置成确定磁通链（λ_M）是否小于预定义的阈值磁通（λ_T）。磁通链（λ_M）是转子16的磁通。例如，在10%退磁下，磁通链（λ_M）将为其原始值的90％。在一个示例中，部分地基于由转子温度传感器48获得的转子温度而从查找表获得磁通链（λ_M）。在另一个示例中，基于来自磁通链观测器50的数据来确定磁通链（λ_M），该磁通链观测器可以用物理模型校准。可以采用本领域技术人员可用的其它方法，诸如转子温度估计器或观测器。可以基于当前的应用来选择预定义的阈值磁通（λ_T）。在一个示例中，预定义的阈值磁通（λ_T）被设置为对应于电动马达12的约10％退磁。在另一个示例中，预定义的阈值磁通（λ_T）被设置为对应于约15％退磁。

当磁通链（λ_M）大于预定义的阈值磁通（λ_T）时，方法100进行到块104，在块104中，控制器40被编程为采用存储的数据模块SD（见图1）来确定可用的转矩。当磁通链（λ_M）小于预定义的阈值磁通（λ_T）时，控制器40被编程为采用在线转矩估算模块OE，该在线转矩估算模块包括块105至120（包括块105和120在内）。方法100从块102进行到块105和106。

在块105中，控制器40被编程为确定d轴定子电流命令（）、q轴定子电流命令（）、d轴静态电感（/>）和q轴静态电感（/>）。基于最大额定定子电流（I _R）、d轴静态电感和q轴静态电感以及磁通链（λ_M）来计算d轴定子电流命令（/>）和q轴定子电流命令（/>）。可以根据对应的d轴定子电流命令和q轴定子电流命令从2-D查找表获得d轴静态电感和q轴静态电感。可以通过在每个步骤处更新d轴静态电感和q轴静态电感来迭代地求解d轴定子电流命令和q轴定子电流命令，直到d轴定子电流命令和q轴定子电流命令收敛到相应值，如下文所描述。

例如，控制器40可以首先设置预定义的标称d轴定子电流命令（）和预定义的标称q轴定子电流命令（/>），诸如例如（/>）。第二，控制器40可以从查找表确定对应于预定义的标称d轴定子电流命令（/>）和预定义的标称q轴定子电流命令（/>）的标称d轴静态电感（/>）和标称q轴静态电感（/>）。第三，控制器40可以至少部分地基于标称d轴静态电感（/>）、标称q轴静态电感（/>）、最大额定定子电流（I _R）和磁通链（λ_M）来确定初始d轴定子电流命令（/>）和初始q轴定子电流命令（/>），如下：/>，。

第四，控制器40可以从查找表确定对应于初始d轴定子电流命令（）和初始q轴定子电流命令（/>）的d轴静态电感（/>）和q轴静态电感（/>）。第五，可以基于磁通链（λ_M）、最大额定定子电流（I _R）、d轴静态电感（/>）和q轴静态电感（/>）来计算d轴定子电流命令（），使得：/>。可以基于最大额定定子电流（I _R）和d轴定子电流命令（/>）来计算q轴定子电流命令（/>），使得：/>。可以重复该迭代过程，直到d轴定子电流命令（/>）和q轴定子电流命令（/>）收敛到相应值，其中在每次迭代时更新d轴静态电感（/>）和q轴静态电感（/>）（对应于最后获得的定子电流命令）。

方法100从块105进行到块107，在块107中，控制器40部分地基于磁通链（λ_M）、最大可用电压（V_m）和块105的输出（d轴定子电流命令（）、q轴定子电流命令（/>）、d轴静态电感（/>）和q轴静态电感（/>））来确定退磁基本速度（ω_b），使得：/>。可以基于由电机12采用的脉冲宽度调制的类型和其它因素来获得最大可用电压（V_m）。例如，当采用六步脉冲宽度调制时为（/>），且当采用空间矢量脉冲宽度调制（SVPWM）时为（/>）。

在图3的块106中，控制器40基于DC链路电压（V _dc ）和转子机械频率（ω_m）诸如从在实验室或测试单元条件下获得的查找表、从模拟或从基于有限元分析（FEA）的方法来确定d轴最大定子电流命令（）和q轴最大定子电流命令（/>）。方法100从块106进行到块108，在块108中，控制器40确定对应于块106的输出（d轴最大定子电流命令（/>）和q轴最大定子电流命令（/>））的d轴最大定子电感（/>）和q轴最大定子电感（/>）。

方法100从块108进行到块110，在块110中，控制器40被编程为获得低速可用转矩（T_LS）和高速可用转矩（T_HS）。低速可用转矩（T_LS）部分地基于极对的数量（P）、磁通链（λ_M）、块106的输出（d轴最大定子电流命令（）和q轴最大定子电流命令（/>））以及块108的输出（d轴最大定子电感（/>）、q轴最大定子电感（/>）），使得：/>。高速可用转矩（T_HS）部分地基于极对的数量（P）、定子电阻（R_s）、转子电速度（ω_e）、最大可用电压（V_m）和磁通链（λ_M）以及块106和块108的相应输出，使得：

。

方法100从块107和110进行到块109，在块109中，控制器40被编程为将退磁转矩能力（T_D）确定为。块109包括子块112、114、116、118和120。在子块112中，控制器40确定转子电速度（ω_e）是否小于或等于退磁基本速度（ω_b）与预定义的校准范围（∆ω）之间的差（ω_b - ∆ω）。例如，可以将预定义的校准范围（Δω）设置为在500与1000RPM之间。如果是这样，则方法100移到子块114。如子块114中所示，当转子电速度（ω_e）小于或等于退磁基本速度（ω_b）与预定义的校准范围（∆ω）之间的差（/>）时，将混合因子设置为零（K = 0），使得T_D= T_LS。如果不是，则方法100移到子块116。

在图3的子块116中，控制器40确定转子电速度（ω_e）是否大于退磁基本速度（ω_b）与预定义的校准范围（Δω）的和（）。如果是这样，则方法100移到子块118。如子块118中所示，当转子电速度（ω_e）大于退磁基本速度（ω_b）与预定义的校准范围（∆ω）的和（ω_b + ∆ω）时，将混合因子设置为一（K = 1），使得T_D= T_HS。如果不是，则方法100移到子块120。

在图3的子块120中，其中转子电速度（ω_e）小于或等于和（ω_b + ∆ω）且大于差（ω_b - ∆ω），控制器40根据转子电速度（ω_e）、退磁基本速度（ω_b）和预定义的校准范围（∆ω）来确定混合因子（K），使得：。退磁转矩能力（T_D）被获得为：T_D=(K* T_HS+ (1-K)*T_LS)。方法100从块109进行到块122。

在图3的块122中，控制器40被配置成基于退磁转矩能力（T_D）来控制装置11的操作参数。控制装置11的至少一个操作参数可以包括限制装置11的速度或切换到替代的操作模式，诸如跛行回家模式。如先前所述，推进系统10可以包括次级源44（诸如，内燃机），该次级源被配置成选择性地提供第二转矩贡献以推进装置11。控制装置11的至少一个操作参数可以包括基于退磁转矩能力（T_D）的大小和被装置11要求或需要的转矩来相对于第一转矩贡献增加第二转矩贡献。

总之，方法100利用退磁检测并将电压约束方程制定为包括定子电阻，以便获得在最大电流下满足约束的转矩能力值。方法100通过使得能够基于高于阈值退磁水平的电动马达12的转矩能力来优化来自电动马达12和次级源44的相对转矩贡献而改进装置11的功能。

图1的控制器40能够是装置11的整体部分，或者能够是操作性地连接到装置11的其它控制器的单独模块。图1的控制器40包括计算机可读介质（也被称为处理器可读介质），该计算机可读介质包括参与提供可以由计算机（例如，由计算机的处理器）读取的数据（例如，指令）的非暂时性（例如，有形）介质。此类介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘或磁盘以及其它永久存储器。易失性介质可以包括例如动态随机存取存储器（DRAM），其可以构成主存储器。此类指令可以通过一种或多种传输介质来传输，该传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，其包括包含联接到计算机的处理器的系统总线的导线。计算机可读介质的一些形式包括例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、其它磁性介质、CD-ROM、DVD、其它光学介质、穿孔卡、纸带、带具有孔的图案的其它物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、其它存储器芯片或盒式磁带、或计算机能够从其读取的其它介质。。

本文中所描述的查找表、数据库、数据储存库或其它数据存储可以包括用于存储、访问以及检索各种数据的各种机构，包括层次数据库、文件系统中的文件集、专有格式的应用数据库、关系数据库管理系统（RDBMS）等。每个这样的数据存储可以被包括在采用计算机操作系统（诸如，上文提到的那些计算机操作系统中的一个）的计算装置内，并且可以经由网络以多种方式中的一种或多种访问。文件系统可以是可从计算机操作系统访问的，并且可以包括以各种格式存储的文件。RDBMS除了采用用于创建、存储、编辑以及执行所存储的程序的语言之外，还采用结构化查询语言（SQL），诸如上文提到的PL/SQL语言。

详细描述和附图或图支持和描述本公开，但本公开的范围仅由权利要求限定。虽然已详细描述了用于实施要求保护的公开内容的最佳模式和其它实施例中的一些，但是存在用于实践所附权利要求中限定的公开内容的各种替代的设计和实施例。此外，附图中所示的实施例或本说明书中提到的各种实施例的特征不必理解为彼此独立的实施例。相反，在实施例的示例中的一个中所描述的特征中的每一个有可能能够与来自其它实施例的其它期望的特征中的一个或多个进行组合，从而导致其它不以文字或者通过参考附图来描述的实施例。因此，此类其它实施例落入所附权利要求的范围的框架内。

Claims (20)

1.一种用于装置的推进系统，所述推进系统包括：

电动马达，所述电动马达被配置成选择性地提供第一转矩贡献以推进所述装置，所述电动马达包括定子和转子；

至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置成获得与所述电动马达相关的相应信号；

控制器，所述控制器与所述至少一个传感器通信并且被配置成部分地基于所述相应信号来确定所述转子的磁通链λ_M；

其中，所述控制器具有处理器和有形的非暂时性存储器，指令被记录在所述存储器上以用于实时确定所述电动马达的退磁转矩能力T_D的方法，所述处理器执行所述指令以使所述控制器：

确定所述磁通链λ_M是否小于预定义的阈值磁通λ_T；

当所述磁通链λ_M小于所述预定义的阈值磁通λ_T时，部分地基于所述磁通链λ_M和最大可用电压V_m来确定退磁基本速度ω_b；

部分地基于所述退磁基本速度ω_b来确定混合因子K，并且部分地基于所述混合因子K、高速可用转矩T_HS和低速可用转矩T_LS来确定所述退磁转矩能力T_D；以及

部分地基于所述退磁转矩能力T_D来控制所述装置的至少一个操作参数。

2.根据权利要求1所述的推进系统，还包括：

次级源，所述次级源被配置成选择性地提供第二转矩贡献以推进所述装置；并且

其中，所述控制所述装置的至少一个操作参数包括基于所述退磁转矩能力T_D的大小来相对于所述第一转矩贡献增加所述第二转矩贡献。

3.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述转子限定转子电速度ω_e，并且所述控制器被配置成：

将所述退磁转矩能力T_D获得为：T_D＝(K*T_HS+(1-K)*T_LS)；

当所述转子电速度ω_e小于或等于所述退磁基本速度ω_b与预定义的校准范围Δω之间的差ω_b-Δω时，将所述混合因子K设置为零；

当所述转子电速度ω_e大于所述退磁基本速度ω_b与所述预定义的校准范围Δω的和ω_b+Δω时，将所述混合因子K设置为一；并且

当所述转子电速度ω_e小于或等于所述和ω_b+Δω且大于所述差ω_b-Δω时，将所述混合因子K获得为：

4.根据权利要求1所述的推进系统，其中：

所述至少一个传感器是转子温度传感器，并且所述相应信号是转子温度；并且

所述控制器被配置成部分地基于所述转子温度从查找表获得所述磁通链λ_M。

5.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述控制器被配置成：

部分地基于所述磁通链λ_M、所述最大可用电压V_m、d轴定子电流命令i_d0、q轴定子电流命令i_q0、d轴静态电感L_d0和q轴静态电感L_q0来确定所述退磁基本速度ω_b，使得：

6.根据权利要求5所述的推进系统，其中，在确定所述退磁基本速度ω_b之前，所述控制器被配置成：

部分地基于预定义的标称d轴定子电流命令i_dN和预定义的标称q轴定子电流命令i_qN来确定标称d轴静态电感L_dN和标称q轴静态电感L_qN；

至少部分地基于所述标称d轴静态电感L_dN、所述标称q轴静态电感L_qN、最大额定定子电流I_R和所述磁通链λ_M来确定初始d轴定子电流命令i_dI和初始q轴定子电流命令i_qI；以及

部分地基于所述初始d轴定子电流命令i_dI和所述初始q轴定子电流命令i_qI来确定d轴静态电感L_d0和q轴静态电感L_q0。

7.根据权利要求6所述的推进系统，其中，所述控制器被配置成：

部分地基于所述磁通链λ_M、所述最大额定定子电流I_R、所述d轴静态电感L_d0和所述q轴静态电感L_q0来确定d轴定子电流命令i_d0，使得：

8.根据权利要求7所述的推进系统，其中，所述控制器被配置成：

部分地基于所述最大额定定子电流I_R和所述d轴定子电流命令i_d0来确定q轴定子电流命令i_q0，使得：

9.根据权利要求1所述的推进系统，还包括：

直流DC电源，所述直流DC电源被配置成将DC链路电压V_dc提供给所述电动马达，所述控制器被配置成：

部分地基于所述DC链路电压V_dc和转子机械频率ω_m来确定d轴最大定子电流命令和q轴最大定子电流命令/>以及

部分地基于所述d轴最大定子电流命令和所述q轴最大定子电流命令/>来确定d轴最大定子电感/>和q轴最大定子电感/>

10.根据权利要求9所述的推进系统，其中，所述控制器被配置成：

部分地基于极对的数量P、所述磁通链λ_M、所述d轴最大定子电感所述q轴最大定子电感/>所述d轴最大定子电流命令/>和所述q轴最大定子电流命令/>来获得所述低速可用转矩T_LS，使得：

11.根据权利要求9所述的推进系统，其中，所述控制器被配置成：

部分地基于极对的数量P、定子电阻R_s、转子电速度ω_e、所述最大可用电压V_m、所述d轴最大定子电流命令所述q轴最大定子电流命令/>所述磁通链λ_M、所述d轴最大定子电感和所述q轴最大定子电感/>来获得所述高速可用转矩T_HS，使得：

12.一种操作装置中的推进系统的方法，所述推进系统具有带有定子和转子的电动马达、至少一个传感器以及具有处理器和有形的非暂时性存储器的控制器，所述方法包括：

将所述电动马达配置成选择性地提供第一转矩贡献以推进所述装置并且将所述至少一个传感器配置成获得与所述电动马达相关的相应信号；

将所述控制器编程为部分地基于所述相应信号来确定所述转子的磁通链λ_M并确定所述磁通链λ_M是否小于预定义的阈值磁通λ_T；

当所述磁通链λ_M小于所述预定义的阈值磁通λ_T时，部分地基于所述磁通链λ_M和最大可用电压V_m来确定退磁基本速度ω_b；

部分地基于所述退磁基本速度ω_b来确定混合因子K，并且部分地基于所述混合因子K、高速可用转矩T_HS和低速可用转矩T_LS来确定退磁转矩能力T_D；以及

部分地基于所述退磁转矩能力T_D来控制所述装置的至少一个操作参数。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述装置包括次级源，所述方法还包括：

将所述次级源配置成选择性地提供第二转矩贡献以推进所述装置；并且

其中，控制所述装置的至少一个操作参数包括基于所述退磁转矩能力T_D的大小来相对于所述第一转矩贡献增加所述第二转矩贡献。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述转子限定转子电速度ω_e，所述方法还包括：

将所述退磁转矩能力T_D获得为：T_D＝(K*T_HS+(1-K)*T_LS)；

当所述转子电速度ω_e小于或等于所述退磁基本速度ω_b与预定义的校准范围Δω之间的差ω_b-Δω时，将所述混合因子K设置为零；

当所述转子电速度ω_e大于所述退磁基本速度ω_b与所述预定义的校准范围Δω的和ω_b+Δω时，将所述混合因子K设置为一；以及

当所述转子电速度ω_e小于或等于所述和ω_b+Δω且大于所述差ω_b-Δω时，将所述混合因子K获得为：

15.根据权利要求12所述的方法，还包括：

部分地基于所述磁通链λ_M、所述最大可用电压V_m、d轴定子电流命令i_d0、q轴定子电流命令i_q0、d轴静态电感L_d0和q轴静态电感L_q0来确定所述退磁基本速度ω_b，使得：

16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述装置包括直流DC电源，所述直流DC电源被配置成将DC链路电压V_dc提供给所述电动马达，所述方法还包括：

部分地基于所述DC链路电压V_dc和转子机械频率ω_m来确定d轴最大定子电流命令和q轴最大定子电流命令/>以及

部分地基于所述d轴最大定子电流命令和所述q轴最大定子电流命令/>来确定d轴最大定子电感/>和q轴最大定子电感/>

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

部分地基于极对的数量P、所述磁通链λ_M、所述d轴最大定子电感所述q轴最大定子电感/>所述d轴最大定子电流命令/>和所述q轴定子电流命令/>来获得所述低速可用转矩T_LS，使得：

18.根据权利要求16所述的方法，还包括：

部分地基于极对的数量P、定子电阻R_s、转子电速度ω_e、所述最大可用电压V_m、所述d轴最大定子电流命令所述q轴最大定子电流命令/>所述磁通链λ_M、所述d轴最大定子电感和所述q轴最大定子电感/>来获得所述高速可用转矩T_HS，使得：

19.根据权利要求12所述的方法，还包括：在确定所述退磁基本速度ω_b之前：

部分地基于预定义的标称d轴定子电流命令i_dN和预定义的标称q轴定子电流命令i_qN来确定标称d轴静态电感L_dN和标称q轴静态电感L_qN；

至少部分地基于所述标称d轴静态电感L_dN、所述标称q轴静态电感L_qN、最大额定定子电流I_R和所述磁通链λ_M来确定初始d轴定子电流命令i_dI和初始q轴定子电流命令i_qI；以及

部分地基于所述初始d轴定子电流命令i_dI和所述初始q轴定子电流命令i_qI来确定d轴静态电感L_d0和q轴静态电感L_q0。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：

部分地基于所述磁通链λ_M、所述最大额定定子电流I_R、所述d轴静态电感L_d0和所述q轴静态电感L_q0来确定所述d轴定子电流命令i_d0，使得：以及

部分地基于所述最大额定定子电流I_R和所述d轴定子电流命令i_d0来确定所述q轴定子电流命令i_q0，使得：