CN114567230A - 马达驱动装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种马达驱动装置及方法，马达驱动装置包括：第一逆变器电路单元，包括多个第一开关元件，并且连接到马达的分别对应于多个相的多个绕组中的每一个的第一端；第二逆变器电路单元，包括多个第二开关元件，并且连接到多个绕组中的每一个的第二端；多个切换开关元件，其一端连接到连接多个绕组和第二开关元件的节点，另一端彼此连接；以及控制单元，被配置为以通过导通多个切换开关元件并控制第一开关元件来驱动马达的第一驱动模式和通过断开多个切换开关元件并控制第一开关元件和第二开关元件来驱动马达的第二驱动模式中的一种驱动模式驱动马达，并且基于马达的反向磁通值和扭矩指令确定驱动模式。

Description

马达驱动装置及方法
技术领域
本发明涉及一种马达驱动装置，更具体地，涉及一种可根据马达的所需输出转换为Y连接马达的驱动模式和开放端部绕组马达的驱动模式中的一种驱动模式来驱动马达的马达驱动装置及方法。
背景技术
通常，马达的驱动通过脉冲宽度调制控制逆变器中包括的对应于多个相的多个开关元件以生成马达的相电压并提供给马达，从而驱动马达。
通常，马达中包括的每个相的绕组具有其一端连接到逆变器并且另一端彼此连接以形成Y连接的形态的电路。
当驱动具有Y连接绕组的马达时，逆变器内的开关元件通过脉冲宽度调制控制导通/断开(on/off)并向Y连接马达的绕组施加线间电压以生成交流电流，从而产生扭矩。
具有Y连接绕组结构的马达存在的问题是，随着增加马达的绕组匝数以增加马达的最大扭矩，电压利用率高的区间将远离作为车辆的主要工作点(main operation point)的低扭矩区域，从而可能导致燃油效率降低。另外，从应用马达的车辆等的燃油效率的方面来看，当设计为主要工作点包括在电压利用率高的区间时，马达的最大扭矩受限，这可能导致车辆的加速启动性能下降的问题。
为了解决具有Y连接绕组结构的马达驱动方式存在的问题，提出了没有将马达的每一相绕组的一端Y连接而是通过将马达的每一相绕组的一端连接到另一逆变器而用两个逆变器驱动马达的方法。在这样的马达驱动方式中，马达内的对应于每一相的绕组的两端分别连接到不同的逆变器，从而绕组两端具有彼此开放的形态，因此可以称为开放端部绕组(Open End Winding)式驱动。
特别地，提出了一种技术，即增加用于将马达绕组的一端彼此连接的切换开关元件，并根据所需输出选择性地使用通过将切换开关元件短路来使马达的绕组形成Y连接以仅驱动一个逆变器的模式或通过断开切换开关元件来使马达的绕组开放以驱动两个逆变器的模式。
当选择性地利用两种马达的驱动模式时，需要设置可以选择驱动模式的适当的标准，并且还需要可以基于设置的标准来适当地驱动马达的驱动方法。
上述背景技术说明的内容仅用以加强对本发明背景的理解，不应被解释为承认属于本发明所属领域的普通技术人员已知的现有技术。
现有技术文献
专利文献
(专利文献1)US 2009-0033253 A1
(专利文献2)JP 6285256 B2
发明内容
(一)要解决的技术问题
因此，本发明要解决的技术问题是提供一种可以通过适当地确定通过将马达的绕组确定为Y连接或开放状态来驱动的两种驱动模式中的一种驱动模式来驱动马达的马达驱动装置及方法。
此外，本发明要解决的技术问题为提供一种制作可以通过适当地确定通过将马达的绕组确定为Y连接或开放状态来驱动的两种驱动模式中的一种驱动模式的参考数据图的方法。
(二)技术方案
作为用于解决上述技术问题的方法，本发明提供一种马达驱动装置，其特征在于，包括：第一逆变器电路单元，包括多个第一开关元件，并且连接到马达的分别对应于多个相的多个绕组中的每一个的第一端；第二逆变器电路单元，包括多个第二开关元件，并且连接到所述多个绕组中的每一个的第二端；多个切换开关元件，其一端连接到所述多个绕组和所述第二开关元件连接的节点，另一端彼此连接；以及控制单元，被配置为以通过导通所述多个切换开关元件并控制所述第一开关元件来驱动所述马达的第一驱动模式和通过断开所述多个切换开关元件并控制所述第一开关元件和所述第二开关元件来驱动所述马达的第二驱动模式中的一种驱动模式驱动所述马达，并且基于所述马达的反向磁通值和扭矩指令确定所述驱动模式。
在本发明的一个实施方式中，所述控制单元可以包括分别应用于所述第一驱动模式和所述第二驱动模式的输出图，并且针对存储所述马达的电源电力的电池的每个电压，所述输出图存储根据所述马达的转速的扭矩。
在本发明的一个实施方式中，所述控制单元可以将所述电池的电压、所述马达的转速和驾驶员的输入应用于所述输出图以生成所述马达的扭矩指令。
在本发明的一个实施方式中，所述控制单元可以包括基于所述马达的反向磁通值和扭矩指令的用于确定驱动模式的数据图，并且在所述用于确定驱动模式的数据图中，根据与所述马达的反向磁通值和扭矩指令对应的区域确定所述马达的驱动模式。
在本发明的一个实施方式中，所述控制单元可以针对存储所述马达的电源电力的电池的每个电压基于所述马达的转速计算所述马达的反向磁通，并且将计算出的所述马达的反向磁通和所述马达的扭矩指令应用于所述用于确定驱动模式的数据图以确定所述马达的驱动模式。
在本发明的一个实施方式中，所述用于确定驱动模式的数据图可以是如下的数据图，其中：针对存储所述马达的电源电力的电池的多个电压预先导出根据每种驱动模式的所述马达的转速-扭矩的所述马达的马达损耗，预先将彼此对应的马达的转速-扭矩的损耗中具有更小损耗的驱动模式确定为相应马达的转速-扭矩的驱动方式，导出针对所述电池的每个电压确定的马达的转速-扭矩的驱动模式的边界线，将所述边界线的马达转速轴转换为反向磁通轴，根据通过将权重应用于针对多个电压的每个扭矩的反向磁通并相加并且连接根据扭矩的代表反向磁通而导出的参考曲线设置用于确定所述马达的驱动模式的区域。
在本发明的一个实施方式中，所述控制单元可以被配置为当所述马达的驱动模式改变时，在将改变的马达的驱动模式保持预设的参考时间后确定是否改变马达的驱动模式。
作为用于解决上述技术问题的另一方法，本发明提供一种利用马达驱动装置的马达驱动方法，所述马达驱动装置包括：第一逆变器电路单元，包括多个第一开关元件，并且连接到马达的分别对应于多个相的多个绕组中的每一个的第一端；第二逆变器电路单元，包括多个第二开关元件，并且连接到所述多个绕组中的每一个的第二端；多个切换开关元件，其一端连接到所述多个绕组和所述第二开关元件连接的节点，另一端彼此连接，所述马达驱动方法包括以下步骤：接收所述马达的转速和存储所述马达的电源电力的电池的电压；基于接收的所述马达的转速和所述电池的电压生成所述马达的扭矩指令并计算所述马达的反向磁通值；通过将计算出的所述扭矩指令和所述反向磁通值应用于预设的用于确定驱动模式的数据图，将通过导通所述多个切换开关元件并控制所述第一开关元件来驱动所述马达的第一驱动模式和通过断开所述多个切换开关元件并控制所述第一开关元件和所述第二开关元件来驱动所述马达的第二驱动模式中的一种驱动模式确定为所述马达的驱动模式；以及根据确定的所述马达的驱动模式控制所述切换开关元件的导通/断开状态并控制所述第一开关元件和所述第二开关元件。
在本发明的一个实施方式中，在所述计算步骤中，可以针对所述电池的每个电压利用存储根据所述马达的转速的扭矩的输出图计算所述扭矩指令，以分别应用于所述第一驱动模式和所述第二驱动模式。
在本发明的一个实施方式中，在所述计算步骤中，可以将所述电池的电压、所述马达的转速和驾驶员的输入应用于所述输出图以生成所述马达的扭矩指令。
在本发明的一个实施方式中，在所述计算步骤中，可以针对存储所述马达的电源电力的电池的每个电压基于所述马达的转速计算所述马达的反向磁通。
在本发明的一个实施方式中，所述用于确定驱动模式的数据图可以是如下的数据图，其中：针对存储所述马达的电源电力的电池的多个电压预先导出根据每种驱动模式的所述马达的转速-扭矩的所述马达的马达损耗，预先将彼此对应的马达的转速-扭矩的损耗中具有更小损耗的驱动模式确定为相应马达的转速-扭矩的驱动方式，导出针对所述电池的每个电压确定的马达的转速-扭矩的驱动模式的边界线，将所述边界线的马达转速轴转换为反向磁通轴，根据通过将权重应用于针对多个电压的每个扭矩的反向磁通并相加并且连接根据扭矩的代表反向磁通而导出的参考曲线设置用于确定所述马达的驱动模式的区域。
在本发明的一个实施方式中，当所述马达的驱动模式改变时，可以在将改变的马达的驱动模式保持预设的参考时间后，执行所述接收步骤、所述计算步骤和所述确定步骤以再次确定所述马达的驱动模式。
(三)有益效果
根据所述马达驱动装置及方法，通过应用可以考虑根据马达的扭矩-转速关系的马达损耗确定是否应用OEW驱动模式和CEW驱动模式的数据图，从而可以最大化马达的效率并进行驱动。
特别地，根据所述马达驱动装置及方法，可以基于提供马达的电源的电池可输出的电压导出多个反向磁通值并且基于将权重应用于多个反向磁通值的代表反向磁通值创建用于切换马达的驱动模式的数据图，从而可以减少数据图的数据量，因此可以减少用于控制的计算负荷。
在本发明中可获得的效果不限于上述效果，并且本发明所属技术领域的普通技术人员根据以下描述能够清楚地理解未提及或其他的效果。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施方式的马达驱动装置的电路图。
图2是更详细地示出根据本发明的一个实施方式的马达驱动装置的控制单元的配置框图。
图3是示出根据本发明的一个实施方式的马达驱动装置的控制单元中包括的马达输出图的一个示例的图。
图4是示出根据本发明的一个实施方式的马达驱动装置中导出用于确定马达的驱动模式的扭矩-反向磁通参考曲线的方法的流程图。
图5是示出从电池的代表电压导出根据每种马达的驱动模式的马达的转速-扭矩的马达损耗的示例的图。
图6是示出通过比较图5所示的每个代表电压的损耗并选择损耗更小的驱动模式来确定的每个代表电压的马达的驱动模式区分例的图。
图7是每个代表电压的基于马达的转速-扭矩的马达的驱动模式区分曲线。
图8是示出将图7的马达转速轴转换为反向磁通轴的示例的图。
图9是用于确定基于图8的曲线确定的马达的驱动模式的扭矩-反向磁通参考曲线。
图10是示出根据本发明的一个实施方式的马达驱动方法的图。
附图标记说明
10：第一逆变器电路单元 20：第二逆变器电路单元
30：切换开关元件 40：马达
5：电流传感器 100：控制单元
110：扭矩指令生成单元 120：反向磁通计算单元
130：驱动模式确定单元 140：电流指令图
150：PWM调制单元 200：电池
300：直流链路电容器 S11-S16：第一开关元件
S21-S26：第二开关元件 N31-N33：切换开关元件
C1-C3：绕组
具体实施方式
以下，参照附图对根据本发明的各种实施方式的马达驱动装置及方法进行详细说明。
图1是示出根据本发明的一个实施方式的马达驱动装置的电路图。
参照图1，根据本发明的一个实施方式的马达驱动装置可以包括：第一逆变器电路单元10，包括多个第一开关元件S11-S16，并且连接到马达40的绕组C1-C3中的每一个的第一端；第二逆变器电路单元20，包括多个第二开关元件S21-S26，并且连接到马达40的绕组C1-C3中的每一个的第二端；以及切换开关元件N31-N33，其一端分别连接到马达40的绕组C1-C3中的每一个的第二端和第二开关元件S21-S26连接的节点，另一端彼此连接。
第一逆变器电路单元10和第二逆变器电路单元20可以将电池200中存储的直流电转换为三相交流电并提供给马达40，或者可以将在再生制动期间由于马达40的再生制动扭矩的产生而生成的再生制动能量转换为直流电并提供给电池200。直流电和交流电之间的转换通过分别设置在第一逆变器电路单元10和第二逆变器电路单元20中的多个第一开关元件S11-S16和多个第二开关元件S21-S26的脉冲宽度调制控制来执行。
第一逆变器电路单元10可以包括多个支脚11-13，连接在电池200的两端之间的直流链路电容器300中形成的直流电压施加到所述多个支脚11-13。各支脚11-13可以分别对应于马达40的多个相而形成电连接。
更具体地，第一支脚11可以包括彼此串联连接在直流电容器300的两端之间的两个开关元件S11、S12，并且两个开关元件S11、S12的连接节点可以连接到马达40内的一相绕组C1的一端，以输入和输出对应于多相中的一相的交流电。
类似地，第二支脚12可以包括彼此串联连接在直流电容器300的两端之间的两个开关元件S13、S14，并且两个开关元件S13、S14的连接节点可以连接到马达40内的一相绕组C2的一端，以输入和输出对应于多相中的一相的交流电。
另外，第三支脚13可以包括彼此串联连接在直流电容器300的两端之间的两个开关元件S15、S16，并且两个开关元件S15、S16的连接节点可以连接到马达40内的一相绕组C3的一端，以输入和输出对应于多相中的一相的交流电。
第二逆变器电路单元20可以具有类似于第一逆变器电路单元10的配置。第二逆变器电路单元20可以包括多个支脚21-23，连接在电池200的两端之间的直流链路电容器300中形成的直流电压施加到所述多个支脚21-23。各支脚21-23中可以分别对应于马达40的多个相而形成电连接。
更具体地，第一支脚21可以包括彼此串联连接在直流电容器300的两端之间的两个开关元件S21、S22，并且两个开关元件S21、S22的连接节点可以连接到马达40内的一相绕组C1的另一端，以输入和输出对应于多相中的一相的交流电。
类似地，第二支脚22可以包括彼此串联连接在直流电容器300的两端之间的两个开关元件S23、S24，并且两个开关元件S23、S24的连接节点可以连接到马达40内的一相绕组C2的另一端，以输入和输出对应于多相中的一相的交流电。
另外，第三支脚23可以包括彼此串联连接在直流电容器300的两端之间的两个开关元件S25、S26，并且两个开关元件S25、S26的连接节点可以连接到马达40内的一相绕组C3的另一端，以输入和输出对应于多相中的一相的交流电。
在这些逆变器电路单元10、20中的每一个中包括的开关元件中，连接到电池200的高电位侧(+端子)的开关元件称为顶(top)相开关元件，并且连接到低电位侧(-端子)的开关元件称为底(bottom)相开关元件。
第一逆变器电路单元10连接到马达40的绕组C1-C3的一端，第二逆变器电路单元20连接到马达40的绕组C1-C3的另一端。即，马达40的绕组C1-C3的两端可以分别连接到第一逆变器电路单元10和第二逆变器电路单元20以形成开放端部绕组(OEW)方式的电连接。
在本发明的一个实施方式中，切换开关元件30可以包括总共三个切换开关元件N31-N33，切换开关元件N31-N33中的每一个的一端可以连接到多个绕组C1-C3和第二开关元件连接的节点，并且切换开关元件N31-N33中的每一个的另一端可以彼此连接。
在这种连接结构中，当所述切换开关元件30断开(off)(打开(open))时，马达40的绕组C1、C2、C3中的每一个的两端分别连接到第一逆变器电路单元10和第二逆变器电路单元20，一起驱动第一逆变器电路单元10和第二逆变器电路单元20，从而可以以开放端部绕组(OEW)结构驱动马达40。将以下模式称为开放端部绕组(OEW)驱动模式，该模式中，断开切换开关元件30，马达40的绕组具有开放端部绕组(OEW)结构，从而通过一起控制两个逆变器电路单元10、20来驱动马达40。
当切换开关元件30导通(on)(短路)时，马达40的绕组C1-C3的另一端彼此连接以形成Y连接。在这种情况下，可以通过仅驱动第一逆变器电路单元10而不使用第二逆变器电路单元20来以闭合端部绕组结构驱动马达。将以下模式称为闭合端部绕组(Close EndWinding，CEW)驱动模式，在该模式中，导通切换开关元件30，使得马达40的绕组形成Y连接，从而通过仅控制第一逆变器电路单元10来驱动马达40。
开放端部绕组结构可以通过利用两个逆变器电路单元来实现马达的高输出驱动。闭合端部绕组结构可以通过仅驱动应用高效开关元件(例如，SiC)的第一逆变器电路单元10来实现高效的马达驱动。为了在实现更高效的马达驱动的同时降低实现逆变器电路单元10、20所需的成本，如上所述，构成第一逆变器电路单元10的开关元件可以采用昂贵的高效元件(SiC元件)，并且构成第二逆变器电路单元20的开关元件可以采用廉价的元件(Si元件)。
切换开关元件N31-N33可以采用本领域已知的各种开关元件，例如MOSFET或IGBT等。
控制单元100接收电池电压VDC和马达40的转速ωr，并基于接收的数据将马达40的驱动模式确定为OEW驱动模式和CEW驱动模式中的一种驱动模式，然后可以控制马达40的切换开关元件N31至N33以及逆变器电路单元10、20内的开关元件S11至S16和开关元件S21至S26的状态。
更详细地，控制单元100基于电池电压VDC和马达40的所需转速ωr计算马达的反向磁通(1/λ)，并将计算的反向磁通值应用于基于预设的马达的反向磁通和扭矩之间的关系的驱动模式确定数据图以确定驱动模式，并且可以根据确定的驱动模式来确定是否控制切换开关元件N31至N33和逆变器电路单元10、20。
图2是更详细地示出根据本发明的一个实施方式的马达驱动装置的控制单元的配置框图。
参照图2，根据本发明的一个实施方式的马达驱动装置的控制单元100可以包括：扭矩指令生成单元110，包括输出图(output map)，所述输出图包括针对电池200的每个电压预设的马达的扭矩和转速之间的关系数据，并且将输入的电池电压VDC和马达的转速ωr应用于输出图并基于输出图生成扭矩指令；反向磁通计算单元120，基于马达的扭矩指令、电池电压VDC和所述转速ωr计算马达的反向磁通；以及驱动模式确定单元130，基于马达的扭矩指令和由反向磁通计算单元120计算的马达的反向磁通确定马达40的驱动模式。
此外，控制单元100可以进一步包括：电流指令图(current command map)140，基于扭矩指令和反向磁通值生成马达40的电流指令；以及PWM调制单元150，基于生成的电流指令脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)控制逆变器电路单元10、20内的开关元件的状态。
图3是示出根据本发明的一个实施方式的马达驱动装置的控制单元中包括的马达输出图的一个示例的图。
控制单元100的扭矩指令生成单元110可以包括图3所示的输出图。输出图是预先导出马达的每个转速可输出的扭矩的大小并存储的数据图，并且可以为电池200可输出的电压中预设的多个代表电压中的每一个提供输出图。
特别地，如图3所示，当以OEW驱动模式和CEW驱动模式驱动马达40时，马达40的输出特性不同，因此如两个曲线L1、L2所示，马达的每个转速的最大扭矩可以不同地确定。本发明的一个实施方式用于确定马达的驱动模式，可以在基于图3所示的曲线L3分离的两个区域R1、R2中分别以不同的模式驱动马达。例如，可以在第一区域R1中以CEW驱动模式驱动马达40，可以在第二区域R2中以OEW驱动模式驱动马达40。
在图3中，可以确认，用于确定马达的驱动模式的参考曲线L3形成在表示比表示CEW驱动模式可输出的最大扭矩的曲线更低的转速和扭矩的区域。这是因为参考曲线L3是通过考虑在可以使用两种驱动模式的区域中的马达损耗来选择表示更低马达损耗的驱动模式来确定的。
下面将更详细地描述确定用于驱动马达40的参考曲线L3的技术。
扭矩指令生成单元110可以包括如图3所示的马达输出图，每个电池200可输出的代表电压可以包括马达输出图，并且可以基于与电池电压VDC、马达转速ωr和驾驶员的扭矩需求对应的加速器踏板下压量生成扭矩指令。
反向磁通计算单元120可以基于电池电压VDC和马达转速ωr计算驱动中的马达40的反向磁通。马达40的反向磁通可以利用本领域已知的反向磁通导出式来计算。已知马达40的反向磁通与马达的转速ωr成正比，与电池电压VDC成反比，并且可以由以下式1表示。
[式1]
Figure BDA0003229622670000121
在式1中，“1/λ”是反向磁通。
电池200的电压VDC可以由安装在电池输出端的电压传感器检测，马达40的转速可以基于由设置在马达中的诸如旋转变压器或霍尔效应传感器等的转子位置检测传感器检测的转子位置来计算。由于利用电压传感器和转子位置传感器的电压检测和转速检测是本领域的公知事项，因此省略通过单独附图的详细描述。
驱动模式确定单元130可以基于由扭矩指令生成单元110生成的扭矩指令和由反向磁通计算单元120生成的马达40的反向磁通值来确定马达40的驱动模式。
马达40的驱动模式可以通过预设的扭矩-反向磁通关系数据图来确定。
驱动模式确定单元130可以通过确定驱动模式来控制切换开关元件N31至N33的导通/断开(on/off)状态，并且扭矩指令生成单元110可以确定用于生成扭矩指令的马达输出图。
下面，对创建用于由驱动模式确定单元130确定马达的驱动模式的扭矩-反向磁通关系数据图的技术进行说明。
用于确定马达的驱动模式的扭矩-反向磁通关系数据图可以通过预先应用试验方法驱动马达40来提取马达相关数据并基于此创建用于确定马达的驱动模式的数据图。
图4是示出根据本发明的一个实施方式的马达驱动装置中导出用于确定马达的驱动模式的扭矩-反向磁通参考曲线的方法的流程图。另外，图5是示出从电池的代表电压导出根据每种马达的驱动模式的马达的转速-扭矩的马达损耗的示例的图，图6是示出通过比较图5所示的每个代表电压的损耗并选择损耗更小的驱动模式来确定的每个代表电压的马达的驱动模式区分例的图。
参照图4，首先，在针对每个代表电压以两种驱动模式中的每种驱动模式驱动马达40时，可以导出根据马达的转速-扭矩关系的马达的损耗(S11)。马达的损耗是指输入到马达的能量与输出的能量的差，可以通过本领域已知的各种方法导出马达的损耗。
图5示出根据在步骤S11中导出的马达的两种驱动模式中的每种驱动模式的马达的转速-扭矩关系的马达损耗的示例。如图5所示，针对两种驱动模式的每个代表电压可以导出根据马达的转速-扭矩关系的马达的损耗值。
接下来，针对每个代表电压比较每种驱动模式的马达的速度-扭矩的马达损耗，并且通过选择马达损耗更小的驱动模式来确定每个马达速度-扭矩的马达的驱动模式(S12)。
在步骤S12中，可以比较在每种驱动模式的相同的马达的转速-扭矩下确定的损耗大小，并且可以将具有更小损耗的驱动模式确定为相应马达的转速-扭矩的驱动模式。
图6示出通过这种方式在针对每个代表电压的马达的转速-扭矩关系中确定的马达模式的示例。
图7是每个代表电压的基于马达的转速-扭矩的马达的驱动模式区分曲线，图8是示出将图7的马达转速轴转换为反向磁通轴的示例的图，图9是用于确定基于图8的曲线确定的马达的驱动模式的扭矩-反向磁通参考曲线。
通过如步骤S12中所示的方法针对每个代表电压确定的两种马达的驱动模式的边界可以表示为如图7所示的针对每个代表电压区分两种马达的驱动模式的曲线。
如图7所示，针对电池的每个代表电压导出对应于两种驱动模式的边界的区分曲线(S13)，并且当利用上述式1将图7的马达转速轴转换为反向磁通轴时，如图8所示，可以表示为彼此相邻的多个曲线(S14)。
对于针对如图8所示的多个代表电压导出的马达扭矩-反向磁通区分曲线，当通过将根据代表电压的权重(总权重之和为1)应用于每个马达扭矩的反向磁通并相加时，可以确定如图9所示的一个参考曲线(S15)。
当马达的驱动状态表示与该参考曲线的第一区域对应的马达扭矩-反向磁通时，驱动模式确定单元130可以确定以CEW驱动模式驱动马达，并且当马达的驱动状态表示与该参考曲线的第二区域对应的马达扭矩-反向磁通时，驱动模式确定单元130可以确定以OWE驱动模式驱动马达。
即，如图9所示，驱动模式确定单元130可以包括将马达的扭矩-反向磁通区域区分为两个区域的数据图，根据输入的扭矩指令和马达的反向磁通值所在的区域，可以将马达的驱动模式确定为OEW驱动模式和CEW驱动模式中的一种驱动模式。
图10是示出根据本发明的一个实施方式的马达驱动方法的图。
参照图10，在根据本发明的一个实施方式的马达驱动方法中，控制单元100接收电池电压VDC和马达40的转速ωr，并且扭矩指令生成单元110将电池电压VDC、马达40的转速ωr和驾驶员的输入应用于预先确定并存储的马达输出图以生成扭矩指令，并且反向磁通计算单元120可以从基于电池电压VDC和马达40的转速ωr计算马达的反向磁通的步骤S21开始。
接下来，驱动模式确定单元130可以利用通过利用扭矩指令和反向磁通值来预设的用于确定驱动模式的扭矩-反向磁通数据图来确定扭矩指令和反向磁通值所属的区域(S22)。
当驱动模式确定单元130将扭矩指令和反向磁通值所属的区域确定为第二区域(R2，即确定为以OEW驱动模式驱动马达的区域)时，当切换开关元件已经处于断开状态时，由于在此之前已经以OEW驱动模式驱动马达，因此可以再次返回到步骤S21，监测是否需要切换驱动模式(S23)。
当在步骤S23中切换开关元件处于导通状态时，驱动模式确定单元130可以断开切换开关元件(S24)，并且可以通知扭矩指令生成单元110将马达的驱动模式改变为OEW驱动模式(S25)。
在步骤S25中，扭矩指令生成单元110可以扩展在CEW驱动模式中使用的输出图以在OEW驱动模式中应用。即，可以将具有如图3的曲线L1的最大扭矩的边界的输出图扩展为具有如图3的曲线L2的最大扭矩的边界的输出图。
接下来，电流指令图140可以接收扭矩指令和反向磁通值并输出与扭矩指令和反向磁通值对应的电流指令。电流指令图140可以是预先通过试验方法存储与扭矩指令和反向磁通值对应的电流指令的数据图。
PWM调制单元150可以应用预设的PWM调制方法生成并输出用于PWM控制第一逆变器电路单元10和第二逆变器电路单元20内的开关元件S11至S16和开关元件S21至S26的第一逆变器控制信号和第二逆变器控制信号，使得与接收的电流指令对应的电流能够施加到马达(S26)。
利用电流指令图生成电流指令并PWM控制逆变器电路单元的开关元件的技术应用本领域已知的常规方法，因此省略其详细描述。
马达的驱动模式改变后的马达电流控制可以持续预设的最小参考时间(C1)，当经过最小参考时间(C1)时，可以再次返回到步骤S21并执行确定是否需要切换驱动模式的过程(S27)。这是为了防止马达的驱动模式在短时间内频繁变化而导致马达控制的稳定性劣化。
另一方面，当在步骤S22中驱动模式确定单元130将扭矩指令和反向磁通值所属的区域确定为第一区域R1而不是第二区域R2时，驱动模式确定单元130可以将马达的驱动模式确定为CEW驱动模式。
当驱动模式确定单元130确定为以CEW驱动模式驱动马达时，当切换开关元件已经处于导通状态时，由于在此之前已经以CEW驱动模式驱动马达，因此可以再次返回到步骤S21，监测是否需要切换驱动模式(S28)。
当在步骤S28中切换开关元件处于断开状态时，驱动模式确定单元130可以导通切换开关元件(S29)，并且可以通知扭矩指令生成单元110将马达的驱动模式改变为CEW驱动模式(S30)。
在步骤S30中，扭矩指令生成单元110可以缩小在OEW驱动模式中使用的输出图以在CEW驱动模式中应用。即，具有如图3的曲线L2的最大扭矩的边界的输出图可以缩小为具有如图3的曲线L1的最大扭矩的边界的输出图。
如上所述，根据本发明的各种实施方式的马达驱动装置及方法通过应用可以通过考虑根据马达的扭矩-转速关系的马达损耗来确定是否应用OEW驱动模式和CEW驱动模式的数据图，从而可以最大化马达的效率并驱动马达。特别地，根据本发明的各种实施方式的马达驱动装置及方法可以基于提供马达的电源的电池可输出的电压导出多个反向磁通值并且基于将权重应用于多个反向磁通值的代表反向磁通值创建用于切换马达的驱动模式的数据图，从而可以减少数据图的数据量，因此可以减少用于控制的计算负荷。
尽管以上已经示出并描述了关于本发明的特定实施方式，但是对于本技术领域的普通技术人员而言，可以在权利要求书的范围内对本发明进行各种修改和改变是显而易见的。

Claims (13)

1.一种马达驱动装置，其特征在于，包括：
第一逆变器电路单元，包括多个第一开关元件，并且连接到马达的分别对应于多个相的多个绕组中的每一个的第一端；
第二逆变器电路单元，包括多个第二开关元件，并且连接到所述多个绕组中的每一个的第二端；
多个切换开关元件，其一端连接到所述多个绕组和所述第二开关元件连接的节点，另一端彼此连接；以及
控制单元，被配置为以通过导通所述多个切换开关元件并控制所述第一开关元件来驱动所述马达的第一驱动模式和通过断开所述多个切换开关元件并控制所述第一开关元件和所述第二开关元件来驱动所述马达的第二驱动模式中的一种驱动模式驱动所述马达，并且基于所述马达的反向磁通值和扭矩指令确定所述驱动模式。
2.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，
所述控制单元包括分别应用于所述第一驱动模式和所述第二驱动模式的输出图，并且针对存储所述马达的电源电力的电池的每个电压，所述输出图存储根据所述马达的转速的扭矩。
3.根据权利要求2所述的马达驱动装置，其特征在于，
所述控制单元将所述电池的电压、所述马达的转速和驾驶员的输入应用于所述输出图以生成所述马达的扭矩指令。
4.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，
所述控制单元包括基于所述马达的反向磁通值和扭矩指令的用于确定驱动模式的数据图，并且在所述用于确定驱动模式的数据图中，根据与所述马达的反向磁通值和扭矩指令对应的区域确定所述马达的驱动模式。
5.根据权利要求4所述的马达驱动装置，其特征在于，
所述控制单元针对存储所述马达的电源电力的电池的每个电压基于所述马达的转速计算所述马达的反向磁通，并且将计算出的所述马达的反向磁通和所述马达的扭矩指令应用于所述用于确定驱动模式的数据图以确定所述马达的驱动模式。
6.根据权利要求4所述的马达驱动装置，其特征在于，
所述用于确定驱动模式的数据图是如下的数据图，其中：
针对存储所述马达的电源电力的电池的多个电压预先导出根据每种驱动模式的所述马达的转速-扭矩的所述马达的马达损耗，
预先将彼此对应的马达的转速-扭矩的损耗中具有更小损耗的驱动模式确定为相应马达的转速-扭矩的驱动方式，导出针对所述电池的每个电压确定的马达的转速-扭矩的驱动模式的边界线，
将所述边界线的马达转速轴转换为反向磁通轴，
根据通过将权重应用于针对多个电压的每个扭矩的反向磁通并相加并且连接根据扭矩的代表反向磁通而导出的参考曲线设置用于确定所述马达的驱动模式的区域。
7.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，
所述控制单元被配置为当所述马达的驱动模式改变时，在将改变的马达的驱动模式保持预设的参考时间后判断是否改变马达的驱动模式。
8.一种利用马达驱动装置的马达驱动方法，所述马达驱动装置包括：第一逆变器电路单元，包括多个第一开关元件，并且连接到马达的分别对应于多个相的多个绕组中的每一个的第一端；第二逆变器电路单元，包括多个第二开关元件，并且连接到所述多个绕组中的每一个的第二端；多个切换开关元件，其一端连接到所述多个绕组和所述第二开关元件连接的节点，另一端彼此连接，所述马达驱动方法包括以下步骤：
接收所述马达的转速和存储所述马达的电源电力的电池的电压；
基于接收的所述马达的转速和所述电池的电压生成所述马达的扭矩指令并计算所述马达的反向磁通值；
通过将计算出的所述扭矩指令和所述反向磁通值应用于预设的用于确定驱动模式的数据图，将通过导通所述多个切换开关元件并控制所述第一开关元件来驱动所述马达的第一驱动模式和通过断开所述多个切换开关元件并控制所述第一开关元件和所述第二开关元件来驱动所述马达的第二驱动模式中的一种驱动模式确定为所述马达的驱动模式；以及
根据确定的所述马达的驱动模式控制所述切换开关元件的导通/断开状态并控制所述第一开关元件和所述第二开关元件。
9.根据权利要求8所述的马达驱动方法，其特征在于，
在所述计算步骤中，针对所述电池的每个电压利用存储根据所述马达的转速的扭矩的输出图计算所述扭矩指令，以分别应用于所述第一驱动模式和所述第二驱动模式。
10.根据权利要求9所述的马达驱动方法，其特征在于，
在所述计算步骤中，将所述电池的电压、所述马达的转速和驾驶员的输入应用于所述输出图以生成所述马达的扭矩指令。
11.根据权利要求8所述的马达驱动方法，其特征在于，
在所述计算步骤中，针对存储所述马达的电源电力的电池的每个电压基于所述马达的转速计算所述马达的反向磁通。
12.根据权利要求8所述的马达驱动方法，其特征在于，
所述用于确定驱动模式的数据图是如下的数据图，其中：
针对存储所述马达的电源电力的电池的多个电压预先导出根据每种驱动模式的所述马达的转速-扭矩的所述马达的马达损耗，
预先将彼此对应的马达的转速-扭矩的损耗中具有更小损耗的驱动模式确定为相应马达的转速-扭矩的驱动方式，导出针对所述电池的每个电压确定的马达的转速-扭矩的驱动模式的边界线，
将所述边界线的马达转速轴转换为反向磁通轴，
根据通过将权重应用于针对多个电压的每个扭矩的反向磁通并相加并且连接根据扭矩的代表反向磁通而导出的参考曲线设置用于确定所述马达的驱动模式的区域。
13.根据权利要求1所述的马达驱动方法，其特征在于，
当所述马达的驱动模式改变时，在将改变的马达的驱动模式保持预设的参考时间后，执行所述接收步骤、所述计算步骤和所述确定步骤以再次确定所述马达的驱动模式。
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