CN115441805A - 电机驱动装置及其控制方法 - Google Patents

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CN115441805A CN202210402832.0A CN202210402832A CN115441805A CN 115441805 A CN115441805 A CN 115441805A CN 202210402832 A CN202210402832 A CN 202210402832A CN 115441805 A CN115441805 A CN 115441805A
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Abstract

一种汽车电机驱动装置，包括：包括多根导线的第一电机；以及包括多根导线第二电机，该多根导线包括彼此连接的第一端。该电机驱动装置包括：连接到第一电机的导线的第一端并包括多个第一开关装置的第一逆变器；连接到第一电机的导线的第二端并包括多个第二开关装置的第二逆变器；连接到第二电机的导线的第二端的第三逆变器；以及控制器，被配置为：当在第二逆变器中发生问题时，通过在第三开关装置上执行脉宽控制来驱动第二电机，并同时以开口端绕组模式驱动第一电机，其中，在该开口端绕组模式下，脉宽调制控制在第一开关装置和第二开关装置两者上执行。

Description

电机驱动装置及其控制方法
技术领域
本公开涉及一种电机驱动装置及其控制方法。本公开涉及一种电机驱动装置和一种控制该电机驱动装置的方法，当在车辆(其中电机以开口端绕组式驱动)中用于开口端绕组控制的逆变器连接到驱动轮之一，并且以Y形连接方式驱动的电机连接到另一驱动轮时，该装置可以通过控制另一驱动轮补偿由于逆变器故障而导致的驱动轮的输出减小。
背景技术
一般来说，包括在电机中各自具有相位的线圈在一端处连接到一个逆变器，并在另一端处彼此连接，从而形成Y形连接。
当电机被驱动时，逆变器中的开关装置在通过脉宽调制控制打开/关闭的同时将线电压施加到电机的Y形连接线圈，并产生AC电流，从而产生扭矩。
由于使用电机产生的扭矩作为功率的生态友好型车辆(比如电动车辆)的燃料效率(能量效率)取决于逆变器-电机的功率转换效率，因此重要的是将逆变器功率转换效率和电机的效率最大化，以提高燃料效率。
逆变器-电机系统的效率一般取决于逆变器的电压利用率，并且当车辆的取决于电机的速度和扭矩之间关系的操作点出现在电压利用率高的时段时，可以提高车辆的燃料效率。
然而，为了增加电机的最大扭矩，电机中的线圈数量越大，电压利用率高的时段就越远离作为车辆主要操作点的低扭矩区域，使得燃料效率可能降低。此外，当考虑到燃料效率而将主要操作点设计成包括在电压利用率高的时段中时，车辆的加速性能因电机的最大扭矩的限制而降低。
为了解决这个问题，已经在本领域中提供了一种开口端绕组(OEW，open endwinding)式电机的驱动方法，将逆变器连接到电机线圈两端中的每一个并驱动两个逆变器，而不是在电机中通过Y形连接在线圈端部处发生短路。
与常见的具有Y形连接结构的电机的驱动方法相比，该开口端绕组式电机的驱动方法具有增加相位电压的优点，所以可以提高电压利用率高率并能够实现高输出。
在四轮驱动的电动车辆中，前轮和后轮的驱动轮输出通过以开口端绕组式驱动的电机来提高，并且辅输出由具有Y形连接结构的电机产生，用于辅驱动轮，由此能够提高电动车辆的驱动效率。
本公开背景技术部分中包括的信息仅用于增强对本公开大致背景的理解，并且不得视为承认或以任何形式建议这些信息构成本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本公开的各个方面均旨在提供一种电机驱动装置和一种控制该电机驱动装置的方法，该装置可以在车辆中以开口端绕组式连接到电机的逆变器之一损坏时确保车辆的稳定输出，该车辆包括使用以开口端绕组式驱动的电机产生功率的一个驱动轮，以及使用以Y形连接方式驱动的电机产生功率的另一驱动轮。
为了解决这些问题，本公开的各个方面均旨在提供一种电机驱动装置，包括第一电机和第二电机，第一电机将功率提供到车辆的第一驱动轮并包括分别对应于多个相位的多个线圈，并且第二电机将功率提供到车辆的第二驱动轮并包括分别对应于多个相位的多个线圈，并且包括彼此连接的第一端。该电机驱动装置包括：连接到第一电机线圈的第一端并包括多个第一开关装置的第一逆变器；连接到第一电机线圈的第二端并包括多个第二开关装置的第二逆变器；连接到第二电机线圈的第二端的第三逆变器；以及控制器，被配置为当在第二逆变器中发生问题时，通过在第三开关装置上执行脉宽控制来驱动第二电机，并同时以开口端绕组模式驱动第一电机，在开口端绕组模式下，在第一开关装置和第二开关装置上执行脉宽调制控制。
在本公开的示例性实施例中，当在开口端绕组模式下第二逆变器中发生问题时，控制器可以将第一电机线圈的第二端彼此连接并可以以Y形连接模式驱动第一电机，在Y形连接模式下，脉宽调制控制在第一开关装置上执行。
在本公开的示例性实施例中，电机驱动装置可以还包括多个开关，多个开关的第一端分别连接到第一电机线圈的第二端，并且多个开关的第二端彼此连接，其中当在开口端绕组模式下第二逆变器中发生问题时，控制器可以打开开关，并以Y形连接模式驱动第一电机。
在本公开的示例性实施例中，当第二逆变器中发生问题，而控制器以开口端绕组模式驱动第一电机时，控制器可以将预设的总所需扭矩划分并确定为第一电机的扭矩命令和第二电机的扭矩命令。
在本公开的示例性实施例中，当第二逆变器中发生问题，而控制器以开口端绕组模式驱动第一电机时，控制器可以根据预设分布比将预设的总所需扭矩分布并确定为第一电机的扭矩命令和第二电机的扭矩命令。
在本公开的示例性实施例中，控制器可以包括保持第一扭矩限制值、第二扭矩限制值和第三扭矩限制值的扭矩限制表，第一扭矩限制值施加到在开口端绕组模式下的第一电机，第二扭矩限制值施加到在Y形连接模式下的第一电机，并且第三扭矩限制值在通过在第三开关装置上执行脉宽调制控制来驱动第二电机时施加到第二电机。
在本公开的示例性实施例中，当第二逆变器中发生问题，而控制器以开口端绕组模式驱动第一电机时，控制器可以被配置为当从预设的总所需扭矩划分并确定的第二电机的扭矩命令小于或等于第三扭矩限制值，并且从预设的总所需扭矩划分并确定的第一电机的扭矩命令小于或等于第二扭矩限制值时，控制第一电机输出第二扭矩限制值，并且可以控制第二电机输出第三扭矩限制值。
在本公开的示例性实施例中，当第二逆变器中发生问题，而控制器以开口端绕组模式驱动第一电机时，控制器可以在从预设的总所需扭矩划分并确定的第二电机的扭矩命令大于第三扭矩限制值时，将第二电机的扭矩命令改变为第三扭矩限制值，并且可以将第一电机的扭矩命令确定为通过从预设的总所需扭矩减去第三扭矩限制值而获得的值。
在本公开的示例性实施例中，当被确定为通过从预设的总所需扭矩减去第三扭矩限制值而获得的值的第一电机的扭矩命令小于或等于第二扭矩限制值时，控制器可以被配置为控制第一电机输出通过从预设的总所需扭矩减去第三扭矩限制值而获得的值；并且当被确定为通过从预设的总所需扭矩减去第三扭矩限制值而获得的值的第一电机的扭矩命令大于第二扭矩限制值时，控制器可以被配置为控制第一电机输出第二扭矩限制值。
在本公开的示例性实施例中，当在控制器以开口端绕组模式驱动第一电机时第二逆变器中发生问题时，控制器可以被配置为当从预设的总所需扭矩划分并确定的第二电机的扭矩命令小于或等于第三扭矩限制值，并且从预设的总所需扭矩划分并确定的第一电机的扭矩命令大于第二扭矩限制值时，将第一电机的扭矩命令改变为第二扭矩限制值，并且可以将第二电机的扭矩命令确定为通过从预设的总所需扭矩减去第二扭矩限制值而获得的值。
在本公开的示例性实施例中，当被确定为通过从预设的总所需扭矩减去第二扭矩限制值而获得的值的第二电机的扭矩命令小于或等于第三扭矩限制值时，控制器可以被配置为控制第二电机输出通过从预设的总所需扭矩减去第二扭矩限制值而获得的值；并且当被确定为通过从预设的总所需扭矩减去第二扭矩限制值而获得的值的第二电机的扭矩命令大于第三扭矩限制值时，控制器被配置为控制第二电机输出第三扭矩限制值。
为了解决这些问题，本公开的另一方面提供了一种控制上文所述的电机驱动装置的电机驱动方法。该方法包括：在以开口端绕组模式驱动第一电机的同时，通过控制器识别第二逆变器中已经发生问题，在开口端绕组模式下，脉宽调制控制在第一开关装置和第二开关装置两者上执行；通过控制器将预设的总所需扭矩划分并确定为第一电机的扭矩命令和第二电机的扭矩命令；以及根据扭矩命令与多个预设扭矩限制值的比较结果，校正从预设的总所需扭矩划分并确定的第一电机和第二电机的扭矩命令，并根据校正值驱动第一电机和第二电机。
在本公开的示例性实施例中，该驱动可以将第一电机线圈的第二端彼此连接并可以以Y形连接模式驱动第一电机，在Y形连接模式下，脉宽调制控制在第一开关装置上执行。
在本公开的示例性实施例中，电机驱动装置可以还包括多个开关，多个开关的第一端分别连接到第一电机线圈的第二端，并且多个开关的第二端彼此连接，并且当在开口端绕组模式下第二逆变器中发生问题时，该驱动可以通过控制器打开开关并可以以Y形连接模式驱动第一电机。
在本公开的示例性实施例中，该确定可以根据预设分布比将预设的总所需扭矩分布并确定为第一电机的扭矩命令和第二电机的扭矩命令。
在本公开的示例性实施例中，控制器可以包括保持第一扭矩限制值、第二扭矩限制值和第三扭矩限制值的扭矩限制表，第一扭矩限制值施加到在开口端绕组模式下的第一电机，第二扭矩限制值施加到在Y形连接模式下的第一电机，并且第三扭矩限制值在通过在第三开关装置上执行脉宽调制控制来驱动第二电机时施加到第二电机。
在本公开的示例性实施例中，当从预设的总所需扭矩划分并确定的第二电机的扭矩命令小于或等于第三扭矩限制值，并且从预设的总所需扭矩划分并确定的第一电机的扭矩命令小于或等于第二扭矩限制值时，该驱动可以控制第一电机输出第二扭矩限制值，并且可以控制第二电机输出第三扭矩限制值。
在本公开的示例性实施例中，当从预设的总所需扭矩划分并确定的第二电机的扭矩命令大于第三扭矩限制值时，该驱动可以通过控制器将第二电机的扭矩命令改变为第三扭矩限制值，并且可以将第一电机的扭矩命令确定为通过从预设的总所需扭矩减去第三扭矩限制值而获得的值。
在本公开的示例性实施例中，当被确定为通过从预设的总所需扭矩减去第三扭矩限制值而获得的值的第一电机的扭矩命令小于或等于第二扭矩限制值时，该驱动可以通过控制器控制第一电机输出通过从预设的总所需扭矩减去第三扭矩限制值而获得的值；并且当被确定为通过从预设的总所需扭矩减去第三扭矩限制值而获得的值的第一电机的扭矩命令大于第二扭矩限制值时，该驱动可以通过控制器控制第一电机输出第二扭矩限制值。
在本公开的示例性实施例中，当从预设的总所需扭矩划分并确定的第二电机的扭矩命令小于或等于第三扭矩限制值，并且从预设的总所需扭矩划分并确定的第一电机的扭矩命令大于第二扭矩限制值时，该驱动可以通过控制器将第一电机的扭矩命令改变为第二扭矩限制值，并且可以将第二电机的扭矩命令确定为通过从预设的总所需扭矩减去第二扭矩限制值而获得的值。
在本公开的示例性实施例中，当被确定为通过从预设的总所需扭矩减去第二扭矩限制值而获得的值的第二电机的扭矩命令小于或等于第三扭矩限制值时，该驱动可以通过控制器控制第二电机输出通过从预设的总所需扭矩减去第二扭矩限制值而获得的值；并且当被确定为通过从预设的总所需扭矩减去第二扭矩限制值而获得的值的第二电机的扭矩命令大于第三扭矩限制值时，该驱动通过控制器控制第二电机输出第三扭矩限制值。
根据该电机驱动装置和用于驱动该装置的方法，当控制分别连接到电机线圈两端的两个逆变器的开口端绕组驱动式应用于连接的电机之一以将驱动力提供到多个驱动轮时，即使两个逆变器之一损坏并且对应电机的输出降低，也能够通过额外驱动应用于其他驱动轮的另一电机来补偿因逆变器故障而导致的输出减小。因此，驾驶员可以在将车辆加速到期望速度的同时保持稳定驾驶。
本公开的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将从并入本文的附图和以下具体实施方式中显而易见或更详细地阐述，附图和具体实施方式一起用来说明本公开的某些原理。
附图说明
图1是示出根据本公开示例性实施例的电机驱动装置的配置的框图；
图2是示出根据本公开示例性实施例的电机驱动装置中以开口端绕组式驱动的电机所在的区域的电路图；
图3是示出根据本公开示例性实施例的电机驱动装置中以Y形连接方式驱动的电机所在的区域的电路图；
图4是详细示出应用于根据本公开示例性实施例的电机驱动装置的控制器的框图；
图5是示例性地图示通过应用于根据本公开示例性实施例的电机驱动装置的控制器的扭矩命令限制技术的视图；
图6和图7是概略地示出应用于根据本公开示例性实施例的电机驱动装置的控制器所使用的扭矩命令限制表的示例的视图；以及
图8和图9是示出根据本公开示例性实施例的用于驱动电机的方法的流程图。
可以理解，附图未必按比例绘制，从而呈现说明本公开基本原理的各种特征的略微简化的表示。如本文所包括的本公开的具体设计特征，包括例如具体尺寸、取向、位置和形状，将部分地由具体预期的应用和使用环境确定。
在附图中，附图标记在附图的若干张图中指代本公开的相同或等效部分。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的各种实施例，本公开的示例在附图中图示并在下文描述。虽然将结合本公开的示例性实施例来描述本公开，但将理解，本说明书并非旨在将本公开限制于本公开的那些示例性实施例中。另一方面，本公开旨在不仅涵盖本公开的示例性实施例，而且涵盖可以包括在如所附权利要求定义的本公开的精神和范围内的各种替代、修改、等效形式和其他实施例。
在下文中，将参考附图详细描述根据本公开的各种实施例的电机驱动装置和用于控制该电机驱动装置的方法。
图1是示出根据本公开示例性实施例的电机驱动装置的配置的框图，图2是示出根据本公开示例性实施例的电机驱动装置中以开口端绕组式驱动的电机所在的区域的电路图，并且图3是示出根据本公开示例性实施例的电机驱动装置中以Y形连接方式驱动的电机所在的区域的电路图。
参考1、图2和图3，根据本公开的示例性实施例的电机驱动装置是驱动第一电机10和第二电机20的装置，第一电机10将功率提供到车辆的一个驱动轮，并且第二电机20用于将功率提供到车辆的另一驱动轮。
包括在第一电机10中的多个线圈的两端分别连接到第一逆变器100和第二逆变器200，使得第一电机10可以以开口端绕组式驱动。包括在第二电机20中的多个线圈的某些端部彼此连接，从而形成Y形连接结构，并且其他端部可以连接到第三逆变器300。
第一逆变器100至第三逆变器300全部连接到电池30，接收从电池30提供的DC电压。此外，第一逆变器至第三逆变器中的开关装置以脉宽调制式打开/关闭，所以可以产生用于驱动第一电机10和第二电机20的相位电压。
具体地，第一电机10和第二电机20分别连接到车辆的驱动轮，由此它们可以将功率提供到连接的驱动轮。例如，第一电机10可以连接到车辆的后轮，并且第二电机20可以连接到车辆的前轮。在本公开的另一示例性实施例中可以考虑相反的连接结构。
可以控制以开口端绕组结构连接到第一逆变器100和第二逆变器200的第一电机10产生比连接到一个逆变器(也即第三逆变器300)的第二电机20的功率大的功率。因此，第一电机10通常可以连接到用于产生车辆的主驱动力的驱动轮，并且第二电机20可以连接到用于产生车辆的辅驱动力的驱动轮。
首先，如图2所示，对于第一电机10、第一逆变器100和第二逆变器200的开口端绕组结构的连接关系，第一电机10可以具有对应于多个相位的多个线圈L11～L13。此外，第一逆变器100包括多个开关装置S11～S16并且可以连接到第一电机10的线圈L11～L13的第一端，并且第二逆变器200包括第二开关装置S21～S26并且可以连接到第一电机10的线圈L11～L13的第二端。
第一逆变器100和第二逆变器200可以将存储在电池300中的DC功率转换成三AC功率并将三相AC功率提供到第一电机10，或可以将再生制动能量转换成DC功率并将DC功率提供到电池30，再生制动能量是通过第一电机10在再生制动中产生的再生制动扭矩产生的。这种在DC功率和AC功率之间的转换可以通过以脉宽调制式控制分别包括在第一逆变器100和第二逆变器200中的第一开关装置S11～S16和第二开关装置S21～S26的开关状态来实现。
第一逆变器100可以包括多个支路11～13，在连接在电池30的两端之间的DC链路电容器Cdc处产生的DC电压被施加到这些支路。支路11～13分别对应于第一电机10的多个相位，由此可以形成电连接。
详细地，第一支路11包括在DC电容器Cdc的两端之间彼此串联连接的两个开关装置S11和S12，并且两个开关装置S11和S12的连接节点可以连接到第一电机10中的一个相位的线圈L11的第一端，使得输入和输出对应于多个相位中的一个相位的AC功率。
类似地，第二支路12包括在DC电容器Cdc的两端之间彼此串联连接的两个开关装置S13和S14，并且两个开关装置S13和S14的连接节点可以连接到第一电机10中的一个相位的线圈L12的第一端，使得输入和输出对应于多个相位中的一个相位的AC功率。
第三支路13包括在DC电容器Cdc的两端之间彼此串联连接的两个开关装置S15和S16，并且两个开关装置S15和S16的连接节点可以连接到第一电机10中的一个相位的线圈L13的第一端，使得输入和输出对应于多个相位中的一个相位的AC功率。
第二逆变器200可以具有类似于第一转换器的配置的配置。第二转换器200可以包括多个支路21～23，在连接在电池30的两端之间的DC链路电容器Cdc处产生的DC电压被施加到这些支路。支路21～23对应于第一电机10的多个相位，由此可以形成电连接。
详细地，第二支路21包括在DC电容器Cdc的两端之间彼此串联连接的两个开关装置S21和S22，并且两个开关装置S21和S22的连接节点可以连接到第一电机10中的一个相位的线圈L11的第二端，使得输入和输出对应于多个相位中的一个相位的AC功率。
类似地，第二支路22包括在DC电容器Cdc的两端之间彼此串联连接的两个开关装置S23和S24，并且两个开关装置S23和S24的连接节点可以连接到第一电机10中的一个相位的线圈L12的第二端，使得输入和输出对应于多个相位中的一个相位的AC功率。
第三支路23包括在DC电容器Cdc的两端之间彼此串联连接的两个开关装置S25和S26，并且两个开关装置S25和S26的连接节点可以连接到第一电机10中的一个相位的线圈L13的第二端，使得输入和输出对应于多个相位中的一个相位的AC功率。
第一逆变器100连接到第一电机10的线圈L11～L13的第一端，并且第二逆变器200连接到第一电机10的线圈L11～L13的第二端。也即，可以形成开口端绕组结构的电连接，在该结构中第一电机10的线圈L11～L13的两端分别连接到第一逆变器100和第二逆变器200。
接下来，关于第二电机20和第三逆变器的连接关系，第二电机20可以具有对应于多个相位的多个线圈L21～L23，第三逆变器300可以包括多个第三开关装置S31～S36并且可以连接到第二电机20的线圈L21～L23的第一端，并且第二电机20的线圈L21～L23的第二端可以彼此连接，由此可以形成中性点N。
第三转换器300可以包括多个支路31～33，在连接在电池30的两端之间的DC链路电容器Cdc处产生的DC电压被施加到这些支路。支路31～33分别对应于第一电机20的多个相位，由此可以形成电连接。
详细地，第一支路31包括在DC电容器Cdc的两端之间彼此串联连接的两个开关装置S31和S32，并且两个开关装置S31和S32的连接节点可以连接到第二电机20中的一个相位的线圈L21的第一端，使得输入和输出对应于多个相位中的一个相位的AC功率。
类似地，第二支路32包括在DC电容器Cdc的两端之间彼此串联连接的两个开关装置S33和S34，并且两个开关装置S33和S34的连接节点可以连接到第二电机20中的一个相位的线圈L22的第一端，使得输入和输出对应于多个相位中的一个相位的AC功率。
第三支路33包括在DC电容器Cdc的两端之间彼此串联连接的两个开关装置S35和S36，并且两个开关装置S35和S36的连接节点可以连接到第二电机20中的一个相位的线圈L23的第一端，使得输入和输出对应于多个相位中的一个相位的AC功率。
再次参考图2，根据本公开示例性实施例的电机驱动装置可以还包括开关单元400，开关单元400包括多个开关S41～S43，这些开关分别连接到第一电机10的线圈L11～L13的第二端，并且可以选择性地连接线圈的第二端。
开关S41～S44的第一端可以连接到第一电机10中的线圈L11～L13的第二端，并且开关S41～S43的第二端可以彼此连接。
通过本连接结构，当开关S41～S43关闭(处于断开)时，第一逆变器100和第二逆变器200分别连接到第一电机线圈L11～L13的两端并操作。当开关S41～S43打开(处于短接状态)时，第一电机10的一端彼此连接，从而形成中性点。也即，当开关S41～S43打开时，第一电机10通过第一逆变器的控制以与第二电机20通过第三逆变器300的控制而驱动的基本相同的方式操作。
如上所述，根据本公开的示例性实施例的电机驱动装置还包括控制器40，该控制器以PWM式切换第一逆变器100至第三逆变器300中的开关装置。
控制器40是基于驾驶员对车辆所需的所需扭矩以脉宽调制技术切换包括在第一逆变器100至第三逆变器300中的开关装置的部件，使得可以通过第一电机10和第二电机20输出所需扭矩。
图4是详细示出应用于根据本公开示例性实施例的电机驱动装置的控制器的框图。
参考图4，应用于根据本公开示例性实施例的电机驱动装置的控制器40可以包括：电机扭矩命令生成器41，该生成器基于来自驾驶员的输入(例如，加速踏板的下压量)为电机10和电机20中的每一个产生第一扭矩命令；扭矩限制表42，该限制表基于施加到逆变器100～300的DC电压和电机10以及电机20的速度生成第二扭矩命令，该扭矩命令是通过将预设的扭矩命令限制施加到第一扭矩命令而获得的；电流命令映射43，该映射基于第二扭矩命令电机10和电机20的磁通量的，为电机10和电机20生成电流命令IdqRef。电流控制器44，该控制器基于电流命令IdqRef与实际输入到电机10和电机20的电机电流IdqAct的比较结果生成电压命令VdqRef；空间矢量调制器45，该调制器通过应用空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术生成对应于电压命令VdqRef的脉宽调制信号；以及最小距离误差过调制器46，该过调制器通过将最小距离误差过调制方法应用于由空间矢量调制器45生成的脉宽调制信号生成控制信号，用于控制包括在逆变器100～300中的开关装置S11～S16、S21～S26和S31～S36。在图4中，附图标记“47”指示坐标转换器，该转换器将由电流检测器等检测到的电机输入三相电流IabcAct转换成可以通过电流控制器44比较的dq信号。
当该电机驱动装置实际应用于车辆时，控制器40可以实现为一个或多个部分。例如，在特定的车辆中，电机扭矩命令生成器41可以以车辆控制单元(VCU)式实现，而其他部件可以以电机控制单元(MCU)式实现。控制器40，无论物理部分的数量或形状如何，都可以理解为包括一个或多个处理器和一个或多个存储器的部件，一个或多个处理器被编程有用于执行实现本公开的各种实施例的操作的算法，一个或多个存储器存储算法并存储执行算法的同时产生的信息或用于执行算法的预设数据。
图5是示例性地图示通过应用于根据本公开示例性实施例的电机驱动装置的控制器的扭矩命令限制技术的视图。图6和图7是概略地示出应用于根据本公开示例性实施例的电机驱动装置的控制器所使用的扭矩命令限制表的示例的视图。
参考图5，已知可以线性控制的电机扭矩的最大量值可以由电压限制椭圆O1和O2确定，电压限制椭圆O1和O2通过电机的旋转速度和可以由将三相功率提供到电机的逆变器提供的相位电压的最大量值确定。速度越大，逆变器的最大相位电压的量值越大，电压限制椭圆O1和O2的量值就越小。当在电压限制椭圆O1和O2内确定电机电流时，可以稳定地线性控制电机。
在匀速驱动电机的条件下，当使用两个连接到开口端绕组连接结构的电机线圈两侧的逆变器来驱动电机时，可以提供到电机的相位电压的最大值增加。因此，电压限制椭圆O1的大小大于当包括Y形连接结构的电机由一个逆变器驱动时形成的电压限制椭圆O2。由于电压限制椭圆大，电流命令可以在与较大值等效扭矩曲线相交的点P1处生成。相位电压的最大值可以通过施加到逆变器的DC电压确定。
控制器40中的扭矩限制表42是保持扭矩限制值上限的表，该扭矩限制值上限是基于电机的旋转速度和施加到逆变器的DC电压的量值来确定的。
扭矩限制表42可以包括当第一电机10以开口端绕组式驱动时使用的扭矩限制表(见图6)和当第一电机10以Y形连接方式驱动时使用的扭矩限制表(见图7)。
如图6和图7所示，当第一电机10以开口端绕组式驱动时使用的扭矩限制表与第一电机10以Y形连接方式以相同电机旋转速度驱动时相比可以具有大的扭矩限制值。
显然，扭矩限制表42还可以包括应用于控制由第三逆变器300以Y形连接方式驱动的第二电机20的扭矩限制表。
在控制器40通过控制两个逆变器100和200来驱动开口端绕组式的第一电机10的同时，当一个逆变器因转换器的问题而无法控制时，控制器确定是否可以通过第二电机20产生附加扭矩以补偿当前问题，并在可以产生附加扭矩时控制第二电机20产生附加扭矩，从而有利于驾驶员用期望的扭矩驾驶车辆。
至此，控制器40可以在逆变器损坏时为每个电机重新生成适当的第二扭矩命令。
图4所示的电流命令映射43、电流控制器44、空间矢量脉宽调制器46、最小距离误差过调制器47和坐标转换器47是通过本领域已知技术操作的常见部件，所以不再进一步描述。
在下文中，描述了由控制器40执行的根据本公开的各个实施例的用于控制电机的方法。控制器40的操作和对应的操作效果可以通过以下对根据本发明各个实施例的用于控制电机的方法的描述而进一步清楚地理解。
图8和图9是示出根据本公开示例性实施例的用于驱动电机的方法的流程图。
参考8和图9，根据本公开示例性实施例的电机的控制方法可以开始于识别第二逆变器的故障(S12)，同时控制器40通过使用开口端绕组连接结构切换第一逆变器100和第二逆变器200来操作第一电机10(S11)的过程。
在步骤S12中，控制器40可以通过本领域已知的各种故障确定技术来识别第二逆变器200的故障，例如执行设置为周期性执行的诊断过程或识别从各种检测器接收的信息中的异常值。
当控制器40识别出故障时，扭矩限制表42可以将应用于驱动第一电机10的扭矩限制表从用于开口端绕组驱动的表(对应于图6)改变为用于Y形连接驱动的表(对应于图7)。也即，控制器40可以改变扭矩限制表，使得设置了较小的扭矩限制值的扭矩限制表得到应用。因此，由第一电机10生成的扭矩值减小。
接下来，为了通过驱动第二电机20来补偿第一电机20的扭矩减小，控制器40可以诊断用于驱动第二电机20的第三逆变器300是否正常操作(S14)，并且可以将第一电机10的第二扭矩命令确定为在第三转换器300未正常操作时用于驱动Y形连接结构的第一电机的扭矩限制值Tref1(S15)。
在步骤S14中，当控制器40确定第三逆变器300正常操作时，能够通过基于预设的扭矩分布比分布基于来自驾驶员输入的预设的总所需扭矩为第一电机10和第二电机20的第一扭矩命令(S16)。
扭矩分布比是分布到四轮驱动车辆的前轮和后轮的扭矩的比率，并且可以使用基于应用了第一电机10和第二电机20的驱动轮的位置、车辆速度、车辆加速度、车辆重量和路面状态等确定分布比的公知技术而提前确定。
接下来，在步骤S16中控制器40可以检查重置的第二电机20的第一扭矩命令T2是否小于或等于扭矩限制表42中第二电机的扭矩限制值Tref2(S17)。此外，当第二电机20的第一扭矩命令T2小于或等于第二电机20的扭矩限制值Tref2时，在步骤S16中控制器40可以检查重置的第一电机10的第一扭矩命令T1是否小于或等于用于扭矩限制表42中的第一电机10的Y形连接驱动的扭矩限制值Tref1(S18)。
在步骤S18中，当重置的第一电机10的第一扭矩命令T1小于或等于用于扭矩限制表42中的第一电机10的Y形连接驱动的扭矩限制值Tref1时，在步骤S16中重置的第一扭矩命令都小于限制值，使得控制器40打开所有开关S41～S43(S19)并将第一扭矩命令设置为第二扭矩命令，控制第一逆变器100和第三逆变器300，从而能够驱动第一电机10和第二电机20。
在步骤S17中，当第二电机20的第一扭矩命令T2大于第二电机20的扭矩限制值Tref2时，控制器40可以将第二电机20的第二扭矩命令T2'确定为限制值Tref2，并且可以将通过从通过驾驶员的总所需扭矩Tt减去限制值Tref2而获得的值重置为第一电机10的第一扭矩命令(S20)。
接下来，在步骤S20中控制器40确定重置的第一电机10的第一扭矩命令T1是否小于或等于用于扭矩限制表42中第一电机10的Y形连接驱动的扭矩限制值Tref1，并且可以在第一电机10的重置第一扭矩命令T1小于或等于用于扭矩限制表42中第一电机10的Y形连接驱动的扭矩限制值Tref1时，将在步骤S20中重置的第一电机10的第一扭矩命令确定为第二扭矩命令(S21)。
接下来，控制器40可以打开开关S41～S43的全部(S19)，驱动Y形连接方式的第一逆变器100输出第一电机10的第二扭矩命令，也即，通过从由驾驶员要求的总所需扭矩减去第二电机20的扭矩限制值而获得的值，并控制第三逆变器300，使得第二电机20输出第二电机20的扭矩限制值(S25)。
在步骤S18中，当第一电机10的第一扭矩命令T1大于以Y形连接方式驱动第一电机20时应用的第二电机20的扭矩限制值Tref1时，控制器40可以将第一电机10的第二扭矩命令T1'确定为扭矩限制值Tref1，并且可以将通过从通过驾驶员的总所需扭矩Tt减去扭矩限制值Tref1而获得的值重置为第二电机20的第一扭矩命令(S22)。
接下来，控制器40确定在步骤S22中重置的第二电机20的第一扭矩命令T2是否小于或等于扭矩限制表42中第二电机20的扭矩限制值Tref2，并且可以在第二电机20的重置第一扭矩命令T2小于或等于扭矩限制表42中第二电机20的扭矩限制值Tref2时，将在步骤S22中重置的第二电机20的第一扭矩命令确定为第二扭矩命令(S23)。
接下来，控制器40可以打开开关S41～S43的全部(S19)，控制Y形连接方式的第一逆变器100在第一电机10以Y形连接方式驱动时输出扭矩限制值Tref1，并控制第三逆变器300，使得第二电机20在第一电机10以Y形连接方式驱动时输出通过从由驾驶员要求的所需扭矩减去的扭矩限制值Tref1而获得的值(S25)。
当在步骤S21中确定第一电机10的重置第一扭矩T1大于用于扭矩限制表中以Y形连接方式驱动第一电机10的扭矩限制值Tref1时，并且当在步骤S23中确定第二电机20的重置第一扭矩命令T2大于扭矩限制表42中第二电机20的扭矩限制值Tref2时，控制器40可以将第一电机10和第二电机20的第二扭矩命令T1'和T2'确定为在各自的扭矩限制表42中确定的限制值Tref1和Tref2(S24)。
接下来，控制器40可以打开开关S41～S43的全部(S19)，控制Y形连接方式的第一逆变器100在第一电机10以Y形连接方式驱动时输出扭矩限制值Tref1，控制第三逆变器300，使得第二电机20输出扭矩限制值Tref2(S25)。
如上所述，根据本公开的各个实施例的电机驱动装置和用于驱动该装置的方法，当分别控制连接到电机线圈两端的两个逆变器的开口端绕组驱动式时，该装置应用于连接的电机之一，以将驱动力提供到多个驱动轮，即使两个逆变器之一发生损坏并且对应电机的输出降低，也能够通过额外驱动应用于其他驱动轮的电机来补偿因逆变器故障而导致的输出减小。因此，驾驶员可以在将车辆加速到期望速度的同时保持稳定驾驶。
此外，涉及控制装置的术语，比如“控制器”、“控制装置”、“控制单元”、“控制设备”或“控制模块”等是指包括存储器和处理器的硬件装置，处理器被配置为执行解释为算法结构的一个或多个步骤。存储器存储算法步骤，并且处理器执行算法步骤以执行根据本公开的各种示例性实施例的方法的一个或多个过程。根据本公开的示例性实施例的控制装置可以通过非易失性存储器和处理器实现，非易失性存储器被配置为存储用于控制车辆的各个部件的操作的算法，或关于用于执行这些算法的软件命令的数据，并且处理器被配置为使用存储在存储器中的数据执行上文所述的操作。存储器和处理器可以是单独的芯片。另选地，存储器和处理器可以集成在单个芯片中。处理器可以实现为一个或多个处理器。处理器可以包括各种逻辑电路和运算电路，可以根据从存储器提供的程序处理数据，并且可以根据处理结果生成控制信号。
控制装置可以是由预定程序操作的至少一个微处理器，预定程序可以包括用于实施包括在本公开的前述各种示例性实施例中的方法的一系列命令。
上述发明还可以实施为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可以存储随后可由计算机系统读取的数据并存储和执行随后可由计算机系统读取的程序指令的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括硬盘驱动器(HDD)、固态磁盘(SSD)、硅磁盘驱动器(SDD)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置等以及作为载波的具体实施(例如，在互联网上传输)。程序指令的示例包括机器语言代码，比如由编译器生成的机器语言代码，以及可以由计算机使用解释程序等执行的高级语言代码。
在本公开的各种示例性实施例中，上文所述的每步操作都可以由控制装置执行，并且控制装置可以通过多个控制装置或集成的单个控制装置来配置。
在本公开的各种示例性实施例中，控制装置可以以硬件或软件的形式实现，或可以以硬件和软件的组合来实现。
此外，本说明书中包括的术语，比如“单元”、“模块”等意指用于处理至少一个功能或操作的单元，该单元可以通过硬件、软件或它们的组合来实现。
为了便于解释和在所附权利要求中准确限定，术语“上部”、“下部”、“内”、“外”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背部”、“内侧”、“外侧”、“向内地”、“向外地”、“内部”、“外部”、“内部的”、“外部的”、“向前”、“向后””用于参考示例性实施例的特征在附图中显示的位置来描述这些特征。将进一步理解，术语“连接”或其派生词是指直接连接和间接连接两者。
出于说明和描述的目的，已经呈现了本公开的特定示例性实施例的前述描述。这些描述不旨在穷举本公开或将本公开限制为公开的确切形式，并且显然根据上述教导能够做出许多修改和变化。选择和描述了示例性实施例以说明本公开的某些原理及其实际应用，以使本领域的其他技术人员能够做出和利用本公开的各种示例性实施例，以及其各种替代和修改。本公开的范围旨在由所附权利要求书及其等效形式来限定。

Claims (20)

1.一种电机驱动装置，包括第一电机和第二电机，所述第一电机将功率提供到车辆的第一驱动轮并包括分别对应于多个相位的多个线圈，并且所述第二电机将功率提供到车辆的第二驱动轮并包括分别对应于多个相位的多个线圈，并且包括彼此连接的第一端，所述电机驱动装置包括：
第一逆变器，连接到所述第一电机线圈的第一端并包括多个第一开关装置；
第二逆变器，连接到所述第一电机线圈的第二端并包括多个第二开关装置；
第三逆变器，连接到所述第二电机线圈的第二端并包括多个第三开关装置；以及
控制器，所述控制器被配置为当在所述第二逆变器中发生问题时，通过在所述第三开关装置上执行脉宽控制来驱动所述第二电机，并同时以开口端绕组模式驱动所述第一电机，在所述开口端绕组模式下，脉宽调制控制在所述第一开关装置和所述第二开关装置上执行。
2.根据权利要求1所述的电机驱动装置，其中，当在所述开口端绕组模式下所述第二逆变器中发生所述问题时，所述控制器被配置为将所述第一电机线圈的第二端彼此连接并以Y形连接模式驱动所述第一电机，在所述Y形连接模式下，脉宽调制控制在所述第一开关装置上执行。
3.根据权利要求2所述的电机驱动装置，还包括：
多个开关，所述多个开关的第一端分别连接到所述第一电机线圈的第二端，并且所述多个开关的第二端彼此连接，
其中，当在所述开口端绕组模式下所述第二逆变器中发生所述问题时，所述控制器被配置为打开所述开关，并以所述Y形连接模式驱动所述第一电机。
4.根据权利要求2所述的电机驱动装置，其中，当所述第二逆变器中发生所述问题，而所述控制器以所述开口端绕组模式驱动所述第一电机时，所述控制器被配置为将预设的总所需扭矩划分并确定为所述第一电机的扭矩命令和所述第二电机的扭矩命令。
5.根据权利要求4所述的电机驱动装置，其中，当所述第二逆变器中发生所述问题，而所述控制器以所述开口端绕组模式驱动所述第一电机时，控制器被配置为根据预设分布比将所述预设的总所需扭矩分布并确定为所述第一电机的扭矩命令和所述第二电机的扭矩命令。
6.根据权利要求4所述的电机驱动装置，其中，所述控制器包括保持第一扭矩限制值、第二扭矩限制值和第三扭矩限制值的扭矩限制表，所述第一扭矩限制值施加到在所述开口端绕组模式下的所述第一电机，所述第二扭矩限制值施加到在Y形连接模式下的所述第一电机，并且所述第三扭矩限制值在通过在第三开关装置上执行脉宽调制控制来驱动所述第二电机时施加到所述第二电机。
7.根据权利要求4所述的电机驱动装置，其中，当所述第二逆变器中发生所述问题，而所述控制器以所述开口端绕组模式驱动所述第一电机时，所述控制器被配置为当从所述预设的总所需扭矩划分并确定的所述第二电机的扭矩命令小于或等于所述第三扭矩限制值，并且从所述预设的总所需扭矩划分并确定的所述第一电机的扭矩命令小于或等于所述第二扭矩限制值时，控制所述第一电机输出所述第二扭矩限制值，并控制所述第二电机输出所述第三扭矩限制值。
8.根据权利要求4所述的电机驱动装置，其中，当所述第二逆变器中发生所述问题，而所述控制器以所述开口端绕组模式驱动所述第一电机时，所述控制器被配置为当从所述预设的总所需扭矩划分并确定的所述第二电机的扭矩命令大于所述第三扭矩限制值时，将所述第二电机的扭矩命令改变为所述第三扭矩限制值，并将所述第一电机的扭矩命令确定为通过从所述预设的总所需扭矩减去所述第三扭矩限制值而获得的值。
9.根据权利要求8所述的电机驱动装置，其中，
当被确定为通过从所述预设的总所需扭矩减去所述第三扭矩限制值而获得的值的所述第一电机的扭矩命令小于或等于所述第二扭矩限制值时，所述控制器被配置为控制所述第一电机输出通过从所述预设的总所需扭矩减去所述第三扭矩限制值而获得的值；并且
当被确定为通过从所述预设的总所需扭矩减去所述第三扭矩限制值而获得的值的所述第一电机的扭矩命令大于所述第二扭矩限制值时，所述控制器被配置为控制所述第一电机输出所述第二扭矩限制值。
10.根据权利要求4所述的电机驱动装置，其中，当在所述控制器以所述开口端绕组模式驱动所述第一电机时所述第二逆变器中发生所述问题时，所述控制器被配置为当从所述预设的总所需扭矩划分并确定的所述第二电机的扭矩命令小于或等于所述第三扭矩限制值，并且从所述预设的总所需扭矩划分并确定的所述第一电机的扭矩命令大于所述第二扭矩限制值时，将所述第一电机的扭矩命令改变为所述第二扭矩限制值，并将所述第二电机的扭矩命令确定为通过从所述预设的总所需扭矩减去所述第二扭矩限制值而获得的值。
11.根据权利要求10所述的电机驱动装置，其中，
当被确定为通过从所述预设的总所需扭矩减去所述第二扭矩限制值而获得的值的所述第二电机的扭矩命令小于或等于所述第三扭矩限制值时，所述控制器被配置为控制所述第二电机输出通过从所述预设的总所需扭矩减去所述第二扭矩限制值而获得的值；并且
当被确定为通过从所述预设的总所需扭矩减去所述第二扭矩限制值而获得的值的所述第二电机的扭矩命令大于所述第三扭矩限制值时，所述控制器被配置为控制所述第二电机输出所述第三扭矩限制值。
12.一种控制权利要求1所述的电机驱动装置的电机驱动方法，所述方法包括：
在以所述开口端绕组模式驱动所述第一电机的同时，通过所述控制器识别所述第二逆变器中已经发生所述问题，在所述开口端绕组模式下，在所述第一开关装置和所述第二开关装置上执行脉宽调制控制；
通过所述控制器将预设的总所需扭矩划分并确定为所述第一电机的扭矩命令和所述第二电机的扭矩命令；以及
根据所述第一电机的扭矩命令和所述第二电机的扭矩命令与多个预设扭矩限制值的比较结果，通过所述控制器校正从所述预设的总所需扭矩划分并确定的所述第一电机和所述第二电机的扭矩命令，以获得校正值，并根据所述校正值驱动所述第一电机和所述第二电机。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述驱动将所述第一电机线圈的第二端彼此连接并以所述Y形连接模式驱动所述第一电机，在所述Y形连接模式下，脉宽调制控制在所述第一开关装置上执行。
14.根据权利要求13所述的方法，
其中，所述电机驱动装置还包括多个开关，所述多个开关的第一端分别连接到所述第一电机线圈的第二端，并且所述多个开关的第二端彼此连接，并且
其中，当在所述开口端绕组模式下所述第二逆变器中发生所述问题时，所述驱动通过所述控制器打开所述开关并以所述Y形连接模式驱动所述第一电机。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述确定根据预设分布比将所述预设的总所需扭矩分布并确定为所述第一电机的扭矩命令和所述第二电机的扭矩命令。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述控制器包括保持第一扭矩限制值、第二扭矩限制值和第三扭矩限制值的扭矩限制表，所述第一扭矩限制值施加到在所述开口端绕组模式下的所述第一电机，所述第二扭矩限制值施加到在Y形连接模式下的所述第一电机，并且所述第三扭矩限制值在通过在第三开关装置上执行脉宽调制控制来驱动所述第二电机时施加到所述第二电机。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，当从所述预设的总所需扭矩划分并确定的所述第二电机的扭矩命令小于或等于所述第三扭矩限制值，并且从所述预设的总所需扭矩划分并确定的所述第一电机的扭矩命令小于或等于所述第二扭矩限制值时，所述驱动通过所述控制器控制所述第一电机输出所述第二扭矩限制值，并控制所述第二电机输出所述第三扭矩限制值。
18.根据权利要求16所述的方法，当从所述预设的总所需扭矩划分并确定的所述第二电机的扭矩命令大于所述第三扭矩限制值时，所述驱动通过所述控制器将所述第二电机的扭矩命令改变为所述第三扭矩限制值，并将所述第一电机的扭矩命令确定为通过从所述预设的总所需扭矩减去所述第三扭矩限制值而获得的值。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，
当被确定为通过从所述预设的总所需扭矩减去所述第三扭矩限制值而获得的值的所述第一电机的扭矩命令小于或等于所述第二扭矩限制值时，所述驱动通过所述控制器控制所述第一电机输出通过从所述预设的总所需扭矩减去所述第三扭矩限制值而获得的值；并且
当被确定为通过从所述预设的总所需扭矩减去所述第三扭矩限制值而获得的值的所述第一电机的扭矩命令大于所述第二扭矩限制值时，所述驱动通过所述控制器控制所述第一电机输出所述第二扭矩限制值。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，当从所述预设的总所需扭矩划分并确定的所述第二电机的扭矩命令小于或等于所述第三扭矩限制值，并且从所述预设的总所需扭矩划分并确定的所述第一电机的扭矩命令大于所述第二扭矩限制值时，所述驱动通过所述控制器将所述第一电机的扭矩命令改变为所述第二扭矩限制值，并将所述第二电机的扭矩命令确定为通过从所述预设的总所需扭矩减去所述第二扭矩限制值而获得的值。
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