DE102010031176A1 - Verfahren zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors - Google Patents

Verfahren zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors Download PDF

Info

Publication number
DE102010031176A1
DE102010031176A1 DE102010031176A DE102010031176A DE102010031176A1 DE 102010031176 A1 DE102010031176 A1 DE 102010031176A1 DE 102010031176 A DE102010031176 A DE 102010031176A DE 102010031176 A DE102010031176 A DE 102010031176A DE 102010031176 A1 DE102010031176 A1 DE 102010031176A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
permanent magnet
axis
synchronous motor
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102010031176A
Other languages
English (en)
Inventor
Bum Sik Kim
Young Kook Lee
Jin Hwan Jung
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hyundai Motor Co
Kia Corp
Original Assignee
Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hyundai Motor Co, Kia Motors Corp filed Critical Hyundai Motor Co
Publication of DE102010031176A1 publication Critical patent/DE102010031176A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/02—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit
    • B60L15/025—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit using field orientation; Vector control; Direct Torque Control [DTC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12—Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/13—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines using AC generators and AC motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/18—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from dc supply lines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/04—Arrangements for controlling or regulating the speed or torque of more than one motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10—Electrical machine types
    • B60L2220/14—Synchronous machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50—Structural details of electrical machines
    • B60L2220/58—Structural details of electrical machines with more than three phases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/427—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/429—Current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/527—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/529—Current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/44—Control modes by parameter estimation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors bereit, der in Elektrofahrzeugen wie zum Beispiel Hybridfahrzeugen, Brennstoffzellenfahrzeugen und dergleichen verwendet wird. Das verfahren zum Steuern des Permanentmagnet-Synchronmotors umfasst vorzugsweise ein Detektieren einer absoluten Winkellage eines Permanentmagnet-Synchronmotors; Berechnen einer Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf der detektierten absoluten Winkellage; Detektieren einer Spannung einer Batterie als eine Stromquelle; Berechnen einer kompensierten Drehzahl, für welche eine Batteriespannungsschwankung kompensiert wird, aus der Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf einem Drehmomentbefehl, der Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors und der Batteriespannung; Erzeugen eines d-Achsen-Strombefehls und eines q-Achsen-Strombefehls entsprechend dem Drehmomentbefehl und der kompensierten Drehzahl unter Verwendung eines vorbestimmten Strombefehlkennfeldes; Umwandeln von in den Permanentmagnet-Synchronmotor fließenden Dreiphasen-Strömen in einen d-Achsen-Rückkopplungsstrom und einen q-Achsen-Rückkopplungsstrom basierend auf der detektierten absoluten Winkellage; Berechnen eines d-Achsen-Spannungsbefehls und eines q-Achsen-Spannungsbefehls basierend auf dem d-Achsen-Strombefehl, dem q-Achsen-Strombefehl, dem d-Achsen-Rückkopplungsstrom und dem q-Achsen-Rückkopplungsstrom; Umwandeln des d-Achsen-Spannungsbefehls und des q-Achsen-Spannungsbefehls in Dreiphasen-Spannungsbefehle basierend auf der detektierten absoluten Winkellage; und Steuern des Betriebs des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf den Dreiphasen-Spannungsbefehlen.

Description

  • HINTERGRUND
  • (a) Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Anmeldung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren zum Steuern eines Motors. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors, der in Elektrofahrzeugen wie zum Beispiel Hybridfahrzeugen, Brennstoffzellenfahrzeugen und dergleichen verwendet wird.
  • (b) Stand der Technik
  • Ein Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) ist ein Hochleistungsmotor und ein Motor mit hohem Wirkungsgrad, der in den Bereichen von Elektrofahrzeugen einschließlich Hybridfahrzeugen, Brennstoffzellenfahrzeugen und dergleichen ebenso wie in anderen Branchen weit verbreitet ist.
  • Ein Synchronmotor mit internem Dauermagnet (IPMSM) ist insbesondere ein Synchronmotor mit einem Permanentmagnet, der in einen Rotoreisenkern eingebaut ist. Der IPMSM weist eine exzellente Haltbarkeit und Fahrbarkeit bei Hochgeschwindigkeit auf und ist somit für eine Verwendung als ein Elektrofahrzeugmotor geeignet.
  • Wie in 1 gezeigt, empfängt gemäß einem herkömmlichen Verfahren zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors ein Strombefehlsgenerator 35 einen Drehmomentbefehl Te* und eine Drehzahl ωrpm des Permanentmagnet-Synchronmotors und erzeugt einen d-Achsen-Strombefehl id* und einen q-Achsen-Strombefehl iq* basierend auf Strombefehlskennfelddaten 36a und 36b.
  • Wenn der Strombefehlsgenerator 35 die erzeugten d-Achsen- und q-Achsenstrombefehle id* und iq* ausgibt, erzeugt ein Stromregler (nicht gezeigt) d-Achsen- und q-Achsen-Spannungsbefehle Vd* and Vq* basierend auf den d-Achsen- und q-Achsenstrombefehlen id* und iq*. Danach wird der Permanentmagnet-Synchronmotors durch die Erzeugung von Dreiphasen-Spannungsbefehlen Vu*, Vv* und Vw* und durch eine Pulsdauermodulation (pulse width modulation – PWM) und einer Dreiphasenstromregelung eines Inverters entsprechend gesteuert.
  • Herkömmlich wird jedoch ein vorbestimmter Strombefehl in geeigneter Weise erzeugt und das Drehmoment bei der entsprechenden Drehzahl wird entsprechend gemäß dem Drehmomentbefehl und der Motordrehzahl basierend auf einem vorbestimmten Referenzspannungskennfeld erzeugt, ohne Rücksicht auf die Spannung einer Batterie als eine Stromquelle des Motors, d. h. basierend auf einem Kennfeld, das auf die niedrigste DC-Link-Spannung eingestellt ist, welche die Nennleistung des Motors erfüllt.
  • Demzufolge kann die Batteriespannungsschwankung nicht in Echtzeit widergespiegelt werden, welche die Spannungsauslastung des Inverters entsprechend verringert, wenn die Batteriespannung während einem Betrieb ansteigt.
  • Insbesondere in Elektrofahrzeugen wie zum Beispiel Hybridfahrzeugen, Brennstoffzellenfahrzeugen und dergleichen ist die Erzeugung des Strombefehls basierend auf dem Kennfeld, das auf die Referenzspannung eingestellt wird, nachteilig in Hinblick auf die Verwendung einer Spannung und eines Stroms, da die Batteriespannung während einem Betreiben eines Fahrzeugantriebsmotors entsprechend höher ist als die Referenzspannung bei welcher das Kennfeld eingestellt wird.
  • Demzufolge ist es möglich, eine lineare Interpolation unter Verwendung eines Strombefehlkennfeldes für jeden Spannungsschritt bis zu der maximalen Spannung durchzuführen, welche während einem Fahren eines Fahrzeugs entsprechend erzeugt wird. Jedoch erfordert es einen großen Datenspeicher ebenso wie eine beträchtliche Zeit und Aufwand.
  • Demzufolge besteht eine Notwendigkeit im Stand der Technik für Verfahren zum Steuern eines in Elektrofahrzeugen verwendeten Permanentmagnet-Synchronmotors.
  • Die obige in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und kann daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ANMELDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors bereit, der in Elektrofahrzeugen wie zum Beispiel Hybridfahrzeugen, Brennstoffzellenfahrzeugen und dergleichen verwendet wird, welcher eine Batteriespannungsschwankung in Echtzeit widerspiegeln kann.
  • In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors bereit, in welchem eine Batteriespannungsschwankung in Echtzeit kompensiert wird, um die Spannungsauslastung eines Motor-Inverter-Systems zu verbessern und um wiederum die Kraftstoffeinsparung des Fahrzeugs zu verbessern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum entsprechenden Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors bereit, wobei das Verfahren vorzugsweise umfasst ein Detektieren einer absoluten Winkellage eines Permanentmagnet-Synchronmotors; entsprechendes Berechnen einer Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf der detektierten absoluten Winkellage; entsprechendes Detektieren einer Spannung einer Batterie als eine Stromquelle; entsprechendes Berechnen einer kompensierten Drehzahl, für welche eine Batteriespannungsschwankung kompensiert wird, aus der Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf einem Drehmomentbefehl, der Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors und der Batteriespannung; Erzeugen eines d-Achsen-Strombefehls und eines q-Achsen-Strombefehls entsprechend dem Drehmomentbefehl und der kompensierten Drehzahl unter Verwendung eines vorbestimmten Strombefehlkennfeldes; Umwandeln von in den Permanentmagnet-Synchronmotor fließenden Dreiphasen-Strömen in einen d-Achsen-Rückkopplungsstrom und einen q-Achsen-Rückkopplungsstrom basierend auf der detektierten absoluten Winkellage; entsprechendes Berechnen eines d-Achsen-Spannungsbefehls und eines q-Achsen-Spannungsbefehls basierend auf dem d-Achsen-Strombefehl, dem q-Achsen-Strombefehl, dem d-Achsen-Rückkopplungsstrom und dem q-Achsen-Rückkopplungsstrom; Umwandeln des d-Achsen-Spannungsbefehls und des q-Achsen-Spannungsbefehls in Dreiphasen-Spannungsbefehle basierend auf der detektierten absoluten Winkellage; und Steuern des Betriebs des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf den Dreiphasen-Spannungsbefehlen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Schritt zum Berechnen der kompensierten Drehzahl vorzugsweise umfassen ein Bestimmen ob die Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors größer als eine vorbestimmte Lastanwendungs-Drehzahl (weight application speed) ist; entsprechendes Berechnen einer Betriebslast durch Anlegen einer Last an die Drehzahl und den Drehmomentbefehl, falls die Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors größer als die Lastanwendungs-Drehzahl ist; und entsprechendes Berechnen der kompensierten Drehzahl, für welche eine Batteriespannungsschwankung kompensiert wird, aus der Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf der Betriebslast und einer Referenzspannung, die verwendet wird wenn das Strombefehlskennfeld eingestellt wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Betriebslast durch die folgende Gleichung E1 basierend auf einer vorbestimmten Drehzahllast und einer Drehmomentbefehlslast berechnet werden: KN = Kω(ωrpm – ωo) + KT|Te*| E1 wobei KN die Betriebslast darstellt, Kω die Drehzahllast darstellt, ωrpm die Motordrehzahl darstellt, ω0 die Lastanwendungs-Startdrehzahl, KT die Drehmomentlast darstellt und Te* den Drehmomentbefehl darstellt.
  • In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Betriebslast Null, falls die Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors entsprechend geringer ist als die Lastanwendungs-Drehzahl.
  • In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Schritt zum Berechnen der kompensierten Drehzahl ferner umfassen ein Bestimmen ob die Batteriespannung größer ist als eine vorbestimmte Kompensationsstartspannung, wobei die kompensierte Drehzahl entsprechend berechnet werden kann und als eine Eingangsgröße der Strombefehlskennfelddaten verwendet werden kann, falls die Batteriespannung größer als die Kompensationsstartspannung ist, und falls die Batteriespannung geringer als die Kompensationsstartspannung ist, die Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors als eine Eingangsgröße der Strombefehlskennfelddaten anstatt der kompensierten Drehzahl verwendet werden kann.
  • In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die kompensierte Drehzahl durch eine Motordrehzahl-Normalisierungsformel berechnet werden, in welcher die Betriebslast, die Batteriespannung und die Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors als Eingangsgrößen verwendet werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die kompensierte Drehzahl eine normalisierte Motordrehzahl sein, die durch die Motordrehzahl-Normalisierungsformel berechnet werden kann, dargestellt durch die folgende Gleichung E2:
    Figure 00070001
    wobei ωrpm,Nom die normalisierte Motordrehzahl darstellt, KN die Betriebslast darstellt, VDC,MAP die Referenzspannung darstellt, die verwendet wird wenn das Kennfeld eingestellt wird, VDC die Batteriespannung darstellt und F ist gleich 1(VDC ≥ V0) oder 0(VDC < V0), in welchen VDC die Batteriespannung darstellt und V0 die Kompensationsstartspannung darstellt.
  • Weiter Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend erläutert.
  • Es ist zu beachten, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich oder ausführlich dargelegt in den beigefügten Zeichnungen, welche enthalten sind und einen Teil der Beschreibung bilden und der vorliegenden ausführlichen Beschreibung, welche zusammen dazu dienen, durch Beispiele die Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die obigen und weiteren Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun ausführlich mit Bezug auf deren bestimmte beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, welche nachfolgend lediglich der Veranschaulichung dienen und somit für die vorliegende Erfindung nicht einschränkend sind, und wobei:
  • 1 zeigt ein schematisches Diagramm, das einen herkömmlichen Strombefehlsgenerator zum Erzeugen von Strombefehlen darstellt.
  • 2 zeigt ein schematisches Diagramm, das ein System zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 3 zeigt ein schematisches Diagramm, das einen Strombefehlsgenerator zum Erzeugen von Strombefehlen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Die in den Zeichnungen dargestellten Bezugszeichen umfassen einen Bezug auf die folgenden Elemente wie sie ferner unterhalb erläutert werden:
  • Bezugszeichenliste
    • 11
    Permanentmagnet-Synchronmotor
    13
    PWM-Inverter
    15
    Raumvektor-Pulsdauermodulationsalgorithmus-Modul
    17
    Positionsdetektor
    19
    Stromdetektor
    21
    Batterie
    23
    Spannungsdetektor
    31
    Winkelgeschwindigkeitsrechenvorrichtung
    33
    Dreiphasen-/d-q-Koordinatenumwandler
    35
    Strombefehlsgenerator
    35a
    Spannungsschwankungskompensator
    37
    Stromregler
    39
    d-q-/Dreiphasen-Koordinatenumwandler
  • Es ist zu beachten, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabgerecht sind und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen darstellen, welche die Grundsätze der Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung wie sie hierin offenbart sind, einschließlich z. B. spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Einbauorten, und Formen werden zum Teil durch die eigens dafür vorgesehene Anmeldung und der Arbeitsumgebung bestimmt.
  • In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen überall in den einzelnen Figuren der Zeichnungen auf die gleichen oder äquivalenten Teile der vorliegenden Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Wie hierin beschrieben ist die vorliegende Erfindung gekennzeichnet durch ein Verfahren zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors, wobei das Verfahren aufweist ein Detektieren einer absoluten Winkellage eines Permanentmagnet-Synchronmotors, Berechnen einer Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf der detektierten absoluten Winkellage, Detektieren einer Spannung einer Batterie als eine Stromquelle, Berechnen einer kompensierten Drehzahl, wobei eine Batteriespannungsschwankung kompensiert wird aus der kompensierten Drehzahl, Erzeugen eines d-Achsen-Strombefehls und eines q-Achsen-Strombefehls entsprechend dem Drehmomentbefehl und der kompensierten Drehzahl unter Verwendung eines vorbestimmten Strombefehlskennfeldes, Umwandeln von in den Permanentmagnet-Synchronmotor fließenden Dreiphasen-Strömen in einen d-Achsen-Rückkopplungsstrom und einen q-Achsen-Rückkopplungsstrom basierend auf der detektierten absoluten Winkellage, Berechnen eines d-Achsen-Spannungsbefehls und eines q-Achsen-Spannungsbefehls basierend auf dem d-Achsen-Strombefehl, dem q-Achsen-Strombefehl, dem d-Achsen-Rückkopplungsstrom und dem q-Achsen-Rückkopplungsstrom, Umwandeln des d-Achsen-Spannungsbefehls und des q-Achsen-Spannungsbefehls in Dreiphasen-Spannungsbefehle basierend auf der detektierten absoluten Winkellage, und Steuern des Betriebs des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf den Dreiphasen-Spannungsbefehlen.
  • In einer Ausführungsform wird die kompensierte Drehzahl aus der Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf einen Drehmomentbefehl, der Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors und der Batteriespannung berechnet.
  • Nachfolgend wird nun ausführlich auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, wobei deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind und unterhalb beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es zu beachten, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, die Erfindung auf jene beispielhafte Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist die Erfindung dazu vorgesehen, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern ebenso verschiedenste Alternativen, Abänderungen, Äquivalente und weitere Ausführungsformen, welche innerhalb des Geistes und des Umfangs der Erfindung wie sie in den beigefügten Ansprüchen bestimmt ist, umfasst sein können.
  • Die in der Beschreibung und in den Zeichnungen verwendeten Formelzeichen sind wie folgt festgelegt:
    • Te*:
    Drehmomentbefehl
    Vd*:
    d-Achsen-Spannungsbefehl
    Vq*:
    q-Achsen-Spannungsbefehl
    id*:
    d-Achsen-Strombefehl
    iq*:
    q-Achsen-Strombefehl
    id:
    d-Achsen-Rückkopplungsstrom
    iq:
    q-Achsen-Rückkopplungsstrom
    Vu*, Vv*, Vw*:
    Dreiphasen-Spannungsbefehle
    Du, Dv, Dw:
    Betriebsphasen für Schaltsteuersignale des Inverters
    VDC:
    Batteriespannung (DC-Link-Spannung)
    ius, ivs, iws:
    Dreiphasen-Ströme
    ωrpm:
    Motordrehzahl
    ω0:
    Lastanwendungs-Startdrehzahl
    ωrpm,Nom:
    normalisierte Motordrehzahl
    Kω:
    Drehzahllast
    KT:
    Drehmomentbefehlslast
    KN:
    Betriebslast
    V0:
    Kompensationsstartspannung
    F:
    Spannungsschwankungs-Flag
    VDC,MAP:
    Kennfeldeinstellungs-Referenzspannung (DC-Spannung während einem Abbilden (mapping))
  • Gemäß bevorzugten Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors bereit, welches eine Spannungsschwankung einer Batterie als eine Stromquelle des Motors während einem Betrieb in Echtzeit unter Verwendung eines bestehenden Referenzspannungs-Kennfeldes widerspiegeln kann, d. h., ein Kennfeld, das bei einer vorbestimmten Spannung eingestellt wird, wenn ein Strombefehl gemäß einer Motordrehzahl und einem benötigten Drehmoment (Drehmomentbefehl) erzeugt wird.
  • Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen und wie zum Beispiel in 2 gezeigt, bezeichnet Bezugszeichen 11 einen Permanentmagnet-Synchronmotor. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der Permanentmagnet-Synchronmotor zum Beispiel ein Synchronmotor mit internem Dauermagnet sein.
  • In weiteren bevorzugten Ausführungsformen bezeichnet Bezugszeichen 21 eine Batterie (Hochspannungsbatterie), die als eine Stromquelle des Permanentmagnet-Synchronmotors 11 verwendet wird. Die Batterie 21 liefert vorzugsweise eine Antriebsleistung des Motors in einer Elektrofahrzeugbetriebsart (electric vehicle – EV mode) oder einer Hybridelektrofahrzeugbetriebsart (hybrid electric vehicle – HEV mode) und speichert die Energie die durch den Motor erzeugte wird, welcher in einer Erzeugungsbetriebsart betrieben wird, in einer Rückgewinnungsbremsungsbetriebsart (regenerative braking – RB mode). Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist in einem Brennstoffzellenfahrzeug (mit einem Brennstoffzellen-Batterie-Hybridsystem) die Batterie 21 zusammen mit einem Brennstoffzellenstapel (nicht gezeigt) als eine Hauptstromquelle vorgesehen und dient als eine Hilfsstromquelle um die Antriebsleistung des Motors zu liefern.
  • Gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen bezeichnet Bezugszeichen 13 einen PWM-Inverter, welcher einen Dreiphasen-Wechselstrom dem Permanentmagnet-Synchronmotor 11 zuführt. Der PWM-Inverter 13 steuert vorzugsweise eine Motoranwendungsspannung (Inverterausgangsspannung) durch Pulsweitenmodulation (PWM), um die dem Motor 11 zugeführten Dreiphasen-Ströme ius, ivs und iws zu regeln. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst der PWM-Inverter 13 vorzugsweise ein Leistungsmodul (nicht gezeigt), das aus einem Halbleiterschalter (z. B. IGBT), der ein Hochgeschwindigkeitsschalten ausführen kann, und einer Diode gebildet ist, welche eine Stromschleife während der Energieerzeugung bildet.
  • Vorzugsweise steuert das PWM-Steuerungsverfahren die Spannung (oder den Strom) durch entsprechendes Verändern eines Schaltimpulses zum Schalten des Halbleiterschalters in dem Inverter und umfasst vorzugsweise ein Dreieckswellenvergleichs-PWM-Verfahren und ein Raumvektor-PWM-Verfahren. Gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen zeigt 2 ein Beispiel des Raumvektor-PWM-Verfahrens. Die PWM und die Dreiphasenregelung des Inverters sind dem Fachmann gut bekannt und somit wird auf eine ausführliche Beschreibung hiervon verzichtet.
  • Gemäß anderen bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung einen Positionsdetektor 17 zum Detektieren einer absoluten Winkellage θ eines Motors. Vorzugsweise bedeutet die absolute Winkellage θ jede Winkellage, in welcher der Strom dem Permanentmagnet-Synchronmotor 11 zugeführt wird. Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen kann der Positionsdetektor 17 ein Drehmelder sein.
  • Gemäß bevorzugten Ausführungsformen bezeichnet Bezugszeichen 19 einen Stromdetektor zum Detektieren von jedem der in den Permanentmagnet-Synchronmotor 11 fließenden Phasenströme ius, ivs und iws durch die Ausgangsspannung des PWM-Inverters 13. Vorzugsweise können die durch den Stromdetektor detektierten Phasenströme verwendet werden um den Inverter zu regeln.
  • Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen überwacht das Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung die Batteriespannungsschwankung und spiegelt sie entsprechend beim Steuern des Motors wider, um die Batteriespannungsschwankung in Echtzeit zu kompensieren. Vorzugsweise wird eine DC-Link-Spannung VDC des Inverters detektiert und als ein Spannungswert verwendet, um die Batteriespannungsschwankung zu überwachen.
  • Demzufolge umfasst das Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise einen Spannungsdetektor 23 zum Detektieren der DC-Link-Spannung VDC als die Batteriespannung. Vorzugsweise kann der Spannungsdetektor entsprechend eingerichtet sein, um die Spannung an beiden Enden eines DC-Link-Kondensators (nicht gezeigt) zu detektieren, welcher den Hochfrequenz-Welligkeitsanteil der DC-Spannung absorbiert, der durch den Betrieb des Inverters erzeugt wird und die DC-Spannung glättet. Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist es bevorzugt, da ein Kennfeld, das bei der niedrigsten DC-Link-Spannung VDC,MAP eingestellt wird, welche die Nennleistungen des Motors erfüllt, als Referenzspannungskennfelder 36a und 36b (gezeigt in 3) verwendet wird, die DC-Link-Spannung VDC durch den Spannungsdetektor 23 zu detektieren und dann die detektierte DC-Link-Spannung VDC zu verwenden, um die Spannungsschwankung entsprechend zu kompensieren.
  • Gemäß noch weiteren bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst das Steuerungssystem vorzugsweise ferner einen Winkelgeschwindigkeitsrechenvorrichtung 31 zum Berechnen einer Motordrehzahl ωrpm basierend auf dem Signal des Positionsdetektors 17; einen Dreiphasen-/d-q-Koordinatenumwandler zum Berechnen eines d-Achsen-Rückkopplungsstroms id und eines q-Achsen-Rückkopplungsstroms iq basierend auf den Signalen des Positionsdetektors 17 und des Stromdetektors 19; einen Strombefehlsgenerator 35 zum entsprechenden Erzeugen eines d-Achsen-Strombefehls id* und eines q-Achsen-Strombefehls iq*, für welche die Spannungsschwankung kompensiert wird, basierend auf einem von einer übergeordneten Steuerung bereitgestellten Drehmomentbefehl Te*, der von dem Winkelgeschwindigkeitsrechenvorrichtung 31 eingegebenen Motordrehzahl ωrpm und dem Signal des Spannungsdetektors 23; einem Stromregler 37 zum entsprechenden Berechnen eines d-Achsen-Spannungsbefehls Vd* beziehungsweise eines q-Achsen-Spannungsbefehls Vq*; und einem d-q-/Dreiphasen-Koordinatenumwandler 39 zum Berechnen von Dreiphasen-Spannungsbefehlen Vu*, Vv* and Vw, basierend auf dem Signal des Positionsdetektors 17 und dem d-Achsen-Spannungsbefehl Vd* und dem q-Achsen-Spannungsbefehl Vq*, die von dem Stromregler 37 eingegeben werden.
  • Der Winkelgeschwindigkeitsrechenvorrichtung 31 empfängt vorzugsweise die durch den Positionsdetektor 17, d. h. Drehmelder gemessene Winkellage θ und berechnet die Motordrehzahl ωrpm basierend auf der detektierten Winkellage θ. Der Winkelgeschwindigkeitsrechenvorrichtung kann zum Beispiel vorzugsweise einen Differenzierer umfassen.
  • Gemäß noch weiteren bevorzugten Ausführungsformen empfängt der Dreiphasen-/d-q-Koordinatenumwandler 33 die durch den Positionsdetektor 17 detektierte Winkellage θ und die durch den Stromdetektor 19 detektierten Phasenströme ius, ivs, and iws und wandelt die Dreiphasen-Ströme ius, ivs, and iws in den d-Achsen-Rückkopplungsstrom und q-Achsen-Rückkopplungsstrom unter Verwendung der Winkellage θ um.
  • Ferner empfängt der Strombefehlsgenerator 35 der vorliegenden Erfindung den von der übergeordneten Steuerung bereitgestellten Drehmomentbefehl Te*, die durch den Winkelgeschwindigkeitsrechenvorrichtung berechnete Motordrehzahl ωrpm und die durch den Spannungsdetektor 23 detektierte DC-Link-Spannung VDC und erzeugt entsprechend den d-Achsen-Strombefehl id* und den q-Achsen-Strombefehl iq*, für welche die Spannungsschwankung entsprechend kompensiert wird, unter Verwendung von vorbestimmten Strombefehlsdaten basierend auf dem Drehmomentbefehl Te*, der Motordrehzahl ωrpm und der DC-Link-Spannung VDC. Die übergeordnete Steuerung kann eine typische Hybridsteuerungseinheit (hybrid control unit – HCU) sein, welche den Drehmomentbefehl entsprechend erzeugt und ausgibt.
  • Die vorbestimmten Strombefehlsdaten können vorzugsweise die bestehenden Strombefehlsdaten mit dem Drehmomentbefehl und der Drehzahl als Eingangsgrößen sein. Die vorbestimmten Strombefehlsdaten umfassen vorzugsweise vorbestimmte d-Achsen-Strombefehlsdaten zum Erzeugen des d-Achsen-Strombefehls id* und vorbestimmte q-Achsen-Strombefehlsdaten zum Erzeugen des q-Achsen-Strombefehls iq*, welche dem Drehmomentbefehl und der Drehzahl entsprechen.
  • Die d-Achsen-Strombefehlsdaten und die q-Achsen-Strombefehlsdaten sind vorzugsweise Kennfelddaten zum entsprechenden Berechnen der Strombefehle aus dem Drehmomentbefehl, und das bestehende d-Achsen-Strombefehlskennfeld 36a (3) und das bestehende q-Achsen-Strombefehlskennfeld 36b (3), die bei einer vorbestimmten Referenzspannung erzeugt werden, können verwendet werden wie sie sind.
  • Gemäß noch weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst das vorbestimmte d-Achsen-Strombefehlskennfeld 36a eine Vielzahl von optimalen d-Achsen-Strombefehlswerten, die mit Bezug auf eine Vielzahl von Drehmomenten beziehungsweise einer Vielzahl von Drehzahlen abgebildet sind, und das vorbestimmte q-Achsen-Strombefehlskennfeld 36b umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von optimalen q-Achsen-Strombefehlswerten, die mit Bezug auf eine Vielzahl von Drehmomenten beziehungsweise einer Vielzahl von Drehzahlen abgebildet sind.
  • Gemäß anderen weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann das d-Achsen-Strombefehlskennfeld und das q-Achsen-Strombefehlskennfeld unter Verwendung von Daten eingestellt werden, die von einem früheren Test gewonnen wurden. Zum Beispiel können gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen das d-Achsen-Strombefehlskennfeld und das q-Achsen-Strombefehlskennfeld durch Berechnen optimaler d-Achsen-Strombefehle und q-Achsen-Strombefehle für jedes Drehmoment und jede Drehzahl unter Verwendung eines bidirektionalen Prüfstandes (dynamometer) durch einen Test und dann Abbilden dieser Werte eingestellt werden.
  • Um die Spannungsschwankungskompensation in der oberhalb beschriebenen Art und Weise durchzuführen, umfasst der Strombefehlsgenerator 35 der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ferner einen Spannungsschwankungskompensator 35a zum Berechnen einer kompensierten Motordrehzahl ωrpm basierend auf dem von der übergeordneten Steuerung bereitgestellten Drehmomentbefehl Te*, der durch den Winkelgeschwindigkeitsrechenvorrichtung berechneten Motordrehzahl ωrpm und der durch den Spannungsdetektor 23 detektierten DC-Link-Spannung (Batteriespannung) VDC (siehe 3).
  • Im Einzelnen erzeugt der Strombefehlsgenerator 35 gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend die d-Achsen- und q-Achsen-Strombefehle id* und iq* unter Verwendung der d-Achsen- und q-Achsen-Strombefehlskennfelder 36a und 36d und empfängt ferner die DC-Link-Spannung VDC, die in Echtzeit detektiert wird, um die Batteriespannungsschwankung zu kompensieren. Der Spannungsschwankungskompensator 35a berechnet vorzugsweise die kompensierte Motordrehzahl ωrpm,Nom unter Verwendung des Drehmomentbefehls Te*, der detektierten Motordrehzahl ωrpm und der DC-Link-Spannung (Batteriespannung) VDC. Vorzugsweise werden die kompensierte Motordrehzahl ωrpm,Nom (nachfolgend bezeichnet als ”kompensierte Drehzahl”) und der Drehmomentbefehl Te* als Eingangsgrößen des d-Achsen-Strombefehlskennfeldes 36a und des q-Achsen-Strombefehlskennfeldes 36b zum entsprechenden Erzeugen der Strombefehle verwendet.
  • Folglich entspricht gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, da der d-Achsen-Strombefehl id* und der q-Achsen-Strombefehl iq* durch das d-Achsen-Strombefehlskennfeld 36a und das q-Achsen-Strombefehlskennfeld 36b basierend auf dem Drehmomentbefehl Te* und der kompensierten Drehzahl ωrpm,Nom entsprechend erzeugt werden, jeder der erzeugten Strombefehle dem Strombefehl, für den die Spannungsschwankung kompensiert wird.
  • Der Prozess zum Berechnen der kompensierten Drehzahl, d. h. der Prozess zum Kompensieren der Spannungsschwankung mit Bezug auf die Motordrehzahl ωrpm, der durch den Spannungsschwankungskompensator 35a des Strombefehlsgenerators 35 unter Verwendung der DC-Link-Spannung durchgeführt wird, wird mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben.
  • Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung empfängt der Stromregler 37 den d-Achsen-Strombefehl id* und den q-Achsen-Strombefehl iq*, die von dem Strombefehlsgenerator 35 ausgegeben werden, und den d-Achsen-Rückkopplungsstrom id und den q-Achsen-Rückkopplungsstrom iq, die von dem Dreiphasen/d-q-Umwandler 33 ausgegeben werden, und erzeugt den d-Achsen-Spannungsbefehl Vd* und den q-Achsen-Spannungsbefehl Vq* basierend auf denselben. Vorzugsweise kann die von dem Winkelgeschwindigkeitsrechenvorrichtung 31 ausgegebene Drehzahl ωrpm ferner verwendet werden, um den d-Achsen-Strombefehl id* und den q-Achsen-Strombefehl iq* zu berechnen.
  • Gemäß anderen weiteren bevorzugten Ausführungsformen wandelt der d-q/Dreiphasenkoordinatenumwandler 39 den d-Achsen-Spannungsbefehl Vd* und den q-Achsen-Spannungsbefehl Vq*, die von dem Stromregler 37 eingegeben werden, in die Dreiphasen-Spannungsbefehle Vu*, Vv* and Vw unter Verwendung der absoluten Winkellage θ um, die von dem Positionsdetektor 17 eingegeben wird.
  • Infolgedessen werden die Dreiphasen-Spannungsbefehle Vu*, Vv* and Vw, die von dem d-q/Dreiphasenkoordinatenumwandler 39 ausgegeben werden, an ein Raumvektor-PWM-Algorithmusmodul eingegeben, um Betriebsphasen Du, Dv und Dw für Schaltsteuersignale zu erzeugen, und der PWM-Inverter 13 steuert die Dreiphasenströme, die dem Permanentmagnet-Synchronmotor 11 basierend auf den Betriebsarten zugeführt werden.
  • Der Koordinatenumwandlungsprozess von jedem Koordinatenumwandler, die Betriebsartenerzeugung unter Verwendung der Raumvektor-Pulsweitenmodulation und die Dreiphasen-Stromregelung ebenso wie der oberhalb beschriebene Spannungsbefehls-Berechnungsprozess sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt, der die vorliegende Erfindung betrifft und auf eine ausführliche Beschreibung hiervon wird verzichtet.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen wird der Prozess zum Berechnen der kompensierten Drehzahl, der durch den Spannungsschwankungskompensator 35a des Strombefehlgenerators durchgeführt wird, mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben.
  • Erstens umfasst Bezug nehmend auf 3 der Strombefehlgenerator 35 vorzugsweise den Spannungsschwankungskompensator 35a, welcher den Drehmomentbefehl Te*, die Motordrehzahl ωrpm und die Batteriespannung VDC empfängt, und berechnet entsprechend die Motordrehzahl, für welche die Spannungsschwankung entsprechend kompensiert wird, das heißt, die kompensierte Drehzahl ωrpm,Nom basierend auf derselben.
  • Um die Batteriespannungsschwankung während einem Betrieb entsprechend wider zu spiegeln, kompensiert gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Spannungsschwankungskompensator 35a des Strombefehlgenerators 35 die Spannungsschwankung mit Bezug auf die Eingangsgrößen des Strombefehlkennfeldes 36a und 36b unter Verwendung der durch den Spannungsdetektor 23 detektierten Batteriespannung (DC-Link-Spannung) VDC. Der Spannungsschwankungskompensator 35a kann vorzugsweise eingereichtet sein, um die Spannungsschwankung mit Bezug auf die Motordrehzahl ωrpm als die Eingangsgröße der Stromkennfelddaten entsprechend zu kompensieren.
  • In besonders bevorzugten Ausführungsformen wird ein Motordrehzahl-Normalisierungsverfahren gemäß der Spannungsschwankung in der vorliegenden Erfindung entsprechend verwendet und die Batteriespannungsschwankung wird durch ein Motordrehzahl-Normalisierungsverfahren entsprechend kompensiert, in welchem eine Last an jede Motordrehzahl, jeden Drehmomentbefehl und jede Batteriespannung angelegt wird. Wie hierin beschrieben, soll sich die Batteriespannungsschwankung in der vorliegenden Erfindung auf die Schwankung der Batteriespannung beziehen, die während einem Betrieb auf der Basis der DC-Spannung während einem Abbilden (mapping) verursacht wird, das heißt, einer Referenzspannung, bei welcher das Strombefehlkennfeld eingestellt wird. Vorzugsweise beim Einstellen des Strombefehlkennfeldes wird die Referenzspannung (nachfolgend als ”Kennfeldeinstellungs-Referenzspannung” bezeichnet) im Allgemeinen als die niedrigste DC-Link-Spannung bestimmt, welche die Nennleistung des Motors erfüllt.
  • Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen und Bezug nehmend auf 4 sollten zum Beispiel Parameterwerte vorbestimmt werden, die für den kompensierten Drehzahlberechnungsprozess erforderlich sind, der durch den Spannungsschwankungskompensator durchgeführt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen die für die Logik benötigten Parameterwerte eine Lastanwendungs-Startdrehzahl ω0, eine Drehzahllast Kω, eine Drehmomentbefehlslast KT und eine Kompensationsstartspannung V0, welche von einem vorherigen Test unter verschiedenen Bedingungen erhalten und gespeichert werden.
  • In einem Zustand wo die Parameterwerte entsprechend vorbestimmt werden, wird demzufolge die während dem Betrieb des Permanentmagnet-Synchronmotors detektierte Motordrehzahl ωrpm von dem Winkelgeschwindigkeitsrechenvorrichtung entsprechend eingegeben, die augenblickliche DC-Spannung VDC wird von dem Spannungsdetektor eingegeben und der Drehmomentbefehl Te* wird von der übergeordneten Steuerung eingegeben (S11). Vorzugsweise wird es bestimmt, ob die Motordrehzahl ωrpm die Lastanwendung benötigt (S12).
  • Demzufolge wird die detektierte Motordrehzahl ωrpm mit der Lastanwendungs-Startdrehzahl ω0 verglichen, um zu bestimmen ob die Motordrehzahl ωrpm der Lastanwendungs-Drehzahl entspricht. Falls die Motordrehzahl ωrpm größer als die Lastanwendungs-Startdrehzahl ω0 ist, wird es bestimmt, dass die Motordrehzahl ωrpm der Lastanwendungs-Drehzahl entspricht, und die Betriebslast KN wird entsprechend durch Anlegen der entsprechenden Lasten Kω und KT mit Bezug auf die Drehzahl und den Drehmomentbefehl aus der folgenden Gleichung 1 berechnet (S13).
  • [Gleichung 1]
    • KN = Kω(ωrpm – ω0) + KT|Te*|
  • Falls die Motordrehzahl ωrpm geringer als die Lastanwendungs-Startdrehzahl ω0 ist, das heißt, falls es bestimmt wird, dass die Motordrehzahl ωrpm nicht dem Lastanwendungszustand entspricht, wird die Betriebslast vorzugsweise Null (KN = 0)(S13').
  • Vorzugsweise ist es in Bezug auf die Betriebsleistung nicht wünschenswert wenn die Last an jede Drehzahl des Motors entsprechend angelegt wird. Daher wird ein optimaler Grenzwert, an welchen die Last anzulegen ist, unter Berücksichtigung der Betriebsleistung und der Verbesserung der durch die Spannungsschwankung verursachten Spannungsauslastung experimentell erhalten. Vorzugsweise ist der optimale Grenzwert auf die Lastanwendungs-Startdrehzahl ω0 eingestellt, so dass die Last nur angelegt werden kann wenn sie dem Lastanwendungszustand entspricht.
  • Sobald die Betriebslast KN in der oberhalb beschriebenen Art und Weise erhalten wird, wird ferner die kompensierte Drehzahl ωrpm,Nom, für welche die Batteriespannungsschwankung kompensiert wird, aus der Motordrehzahl ωrpm unter Verwendung der Batteriespannung VDC und der Kennfeldeinstellungs-Referenzspannung VDC,MAP ebenso wie der Betriebslast KN berechnet.
  • In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird es entsprechend bestimmt, ob die Spannungsschwankungskompensation basierend auf der Batteriespannung erforderlich ist, das heißt, der durch den Spannungsdetektor detektierten DC-Link-Spannung VDC (S14). Falls es bestimmt wird, dass die DC-Link-Spannung VDC die Spannungsschwankungskompensation benötigt, wird die kompensierte Drehzahl ωrpm,Nom gemäß der Spannungsschwankung entsprechend aus einer vorbestimmten Gleichung berechnet (S15 und S16).
  • Gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen wird im Einzelnen die DC-Link-Spannung VDC mit der vorbestimmten Kompensationsstartspannung V0 verglichen, um zu bestimmen, ob die Spannungsschwankungskompensation erforderlich ist. Falls die DC-Link-Spannung VDC größer als die Kompensationsstartspannung V0 ist, wird es vorzugsweise bestimmt, dass die Spannungsschwankungskompensation benötigt wird (S15) und die kompensierte Drehzahl ωrpm,Nom gemäß den Spannungsschwankungen wird aus einer vorbestimmten Gleichung erhalten (S16).
  • Zum Beispiel kann in beispielhaften Ausführungsformen die oberhalb beschriebene Gleichung eine Motordrehzahl-Normalisierungsformel gemäß der Spannungsschwankung sein, und die Motordrehzahl-Normalisierungsformel kann durch die folgende Gleichung 2 dargestellt werden: [Gleichung 2]
    Figure 00250001
    wobei VDC,MAP die Kennfeldeinstellungs-Referenzspannung darstellt.
  • In der obigen Gleichung 2 stellt F ein Flag in der Logik dar, anzeigend ob die Kompensation angewendet wird oder nicht. Falls die DC-Link-Spannung VDC die Spannungsschwankungskompensation benötigt, entspricht F1 (F = 1) (S15), wohingegen, falls die DC-Link-Spannung VDC die Spannungsschwankungskompensation nicht benötigt, F Null entspricht (F = 0) (S15').
  • Gleichung 2 wird verwendet um die normalisierte Motordrehzahl ωrpm unter Verwendung der aus Gleichung 1 berechneten Betriebslast KN, der detektierten DC-Link-Spannung VDC und der Motordrehzahl ωrpm als Eingangsgrößen zu berechnen. Die aus Gleichung 2 berechnete normalisierte Motordrehzahl ωrpm,Nom entspricht der kompensierten Drehzahl, welche in das Strombefehlskennfeld eingegeben wird. Die kompensierte Drehzahl entspricht einem Drehzahlwert, für welchen die Spannungsschwankung kompensiert wird, aus der Motordrehzahl ωrpm, die von der Winkelgeschwindigkeitsrechenvorrichtung eingegeben wird.
  • Falls die DC-Link-Spannung VDC jedoch niedriger als die Kompensationsstartspannung V0 ist, entspricht F Null (F = 0) in Gleichung 2. Demzufolge wird die augenblickliche Motordrehzahl ωrpm als eine Eingangsgröße der Strombefehlskennfelddaten anstatt der kompensierten Drehzahl verwendet.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen wird die Kompensationsstartspannung V0 durch Erhalten einer optimalen Grenzwertspannung erhalten, um zu bestimmen ob die Kompensation aus dem vorherigen Test benötigt wird, unter Berücksichtigung der Verbesserung der Spannungsauslastung, die durch die Spannungsschwankungskompensation verursacht wird.
  • Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird folglich die kompensierte Motordrehzahl ωrpm,Nom, d. h. die kompensierte Drehzahl als eine Eingangsgröße des d-Achsen-Strombefehlkennfeldes 36a und des q-Achsen-Strombefehlkennfeldes 36b zusammen mit dem Drehmomentbefehl Te* verwendet, um die d-Achsen- und q-Achsen-Befehle zu erhalten (siehe 3). Vorzugsweise wenn die d-Achsen- und q-Achsen-Strombefehle, in welchen die Spannungsschwankung entsprechend wider gespiegelt wird, erhalten werden, werden sie verwendet um den Permanentmagnet-Synchronmotor zu regeln.
  • Wie hierin beschrieben kann gemäß dem Verfahren zum Steuern des Permanentmagnet-Synchronmotors der vorliegenden Erfindung die Batteriespannungsschwankung in Echtzeit beim Steuern des Permanentmagnet-Synchronmotors entsprechend wider gespiegelt werden, welches die Spannungsauslastung des Motor-Inverter-Systems verbessert und wiederum die Fahrzeugleistung (wie zum Beispiel Energieeffizienz, Kraftstoffeinsparung und dergleichen) verbessert.
  • Darüber hinaus ist es möglich, die Stabilität der Stromregelung im Hochspannungs- und Hochgeschwindigkeitsbereich zu gewährleisten, die Datenmenge zum Erzeugen von Strombefehlen und den Datenspeicher zu verringern und Personal und Zeit zu sparen, die für den Datenaufbau und die Datenprüfung erforderlich ist, verglichen mit den herkömmlichen Verfahren zum Durchführen der linearen Interpolation unter Verwendung des Strombefehlkennfeldes für jeden Spannungsschritt bis zu der maximalen Spannung.
  • Die Erfindung wurde ausführlich mit Bezug auf deren bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Jedoch ist dabei zu berücksichtigen, dass durch den Fachmann Änderungen in diesen Ausführungsformen gemacht werden können, ohne von den Grundsätzen und dem Geist der Erfindung abzuweichen, wobei der Umfang der Erfindung in den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten bestimmt ist.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors, wobei das Verfahren aufweist: Detektieren einer absoluten Winkellage eines Permanentmagnet-Synchronmotors; Berechnen einer Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf der detektierten absoluten Winkellage; Detektieren einer Spannung einer Batterie als eine Stromquelle; Berechnen einer kompensierten Drehzahl, für welche eine Batteriespannungsschwankung kompensiert wird, aus der Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf einem Drehmomentbefehl, der Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors und der Batteriespannung; Erzeugen eines d-Achsen-Strombefehls und eines q-Achsen-Strombefehls entsprechend dem Drehmomentbefehl und der kompensierten Drehzahl unter Verwendung eines vorbestimmten Strombefehlkennfeldes; Umwandeln von in den Permanentmagnet-Synchronmotor fließenden Dreiphasen-Strömen in einen d-Achsen-Rückkopplungsstrom und einen q-Achsen-Rückkopplungsstrom basierend auf der detektierten absoluten Winkellage; Berechnen eines d-Achsen-Spannungsbefehls und eines q-Achsen-Spannungsbefehls basierend auf dem d-Achsen-Strombefehl, dem q-Achsen-Strombefehl, dem d-Achsen-Rückkopplungsstrom und dem q-Achsen-Rückkopplungsstrom; Umwandeln des d-Achsen-Spannungsbefehls und des q-Achsen-Spannungsbefehls in Dreiphasen-Spannungsbefehle basierend auf der detektierten absoluten Winkellage; und Steuern des Betriebs des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf den Dreiphasen-Spannungsbefehlen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen der kompensierten Drehzahl aufweist: Bestimmen ob die Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors größer als eine vorbestimmte Lastanwendungs-Drehzahl ist; Berechnen einer Betriebslast durch Anlegen einer Last an die Drehzahl und den Drehmomentbefehl, falls die Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors größer als die Lastanwendungs-Drehzahl ist; Berechnen der kompensierten Drehzahl, für welche eine Batteriespannungsschwankung kompensiert wird, aus der Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf der Betriebslast und einer Referenzspannung, die verwendet wird wenn das Strombefehlskennfeld eingestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Betriebslast durch die folgende Gleichung E1 basierend auf einer vorbestimmten Drehzahllast und einer Drehmomentbefehlslast berechnet wird: KN = Kω(ωrpm – ωo) + KT|Te*| E1 wobei KN die Betriebslast darstellt, Kω die Drehzahllast darstellt, ωrpm die Motordrehzahl darstellt, ω0 die Lastanwendungs-Startdrehzahl, KT die Drehmomentlast darstellt und Te* den Drehmomentbefehl darstellt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Betriebslast Null ist falls die Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors niedriger als die Lastanwendungs-Drehzahl ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Berechnung der kompensierten Drehzahl ferner aufweist ein Bestimmen ob die Batteriespannung größer ist als eine vorbestimmte Kompensationsstartspannung ist, wobei, falls die Batteriespannung größer als die Kompensationsstartspannung ist, die kompensierte Drehzahl berechnet wird und als eine Eingangsgröße der Strombefehlskennfelddaten verwendet wird, und falls die Batteriespannung niedriger als die Kompensationsstartspannung ist, die Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors als eine Eingangsgröße der Strombefehlskennfelddaten anstatt der kompensierten Drehzahl verwendet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die kompensierte Drehzahl durch eine Motordrehzahl-Normalisierungsformel berechnet wird, in welcher die Betriebslast, die Batteriespannung und die Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors als Eingangsgrößen verwendet werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die kompensierte Drehzahl eine normalisierte Drehzahl ist, die durch die Motordrehzahl-Normalisierungsformel berechnet wird, die durch die folgende Gleichung E2 dargestellt ist:
    Figure 00320001
    wobei ωrpm,Nom die normalisierte Motordrehzahl darstellt, KN die Betriebslast darstellt, VDC,MAP die Referenzspannung darstellt, die verwendet wird wenn das Kennfeld eingestellt wird, VDC die Batteriespannung darstellt und F ist gleich 1(VDC ≥ V0) oder 0(VDC < V0), in welchen VDC die Batteriespannung darstellt und V0 die Kompensationsstartspannung darstellt.
  8. Verfahren zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors, wobei das Verfahren aufweist: Detektieren einer absoluten Winkellage eines Permanentmagnet-Synchronmotors; Berechnen einer Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf der detektierten absoluten Winkellage; Detektieren einer Spannung einer Batterie als eine Stromquelle; Berechnen einer kompensierten Drehzahl, wobei eine Batteriespannungsschwankung aus der kompensierten Drehzahl kompensiert wird; Erzeugen eines d-Achsen-Strombefehls und eines q-Achsen-Strombefehls entsprechend dem Drehmomentbefehl und der kompensierten Drehzahl unter Verwendung eines vorbestimmten Strombefehlkennfeldes; Umwandeln von in den Permanentmagnet-Synchronmotor fließenden Dreiphasen-Strömen in einen d-Achsen-Rückkopplungsstrom und einen q-Achsen-Rückkopplungsstrom basierend auf der detektierten absoluten Winkellage; Berechnen eines d-Achsen-Spannungsbefehls und eines q-Achsen-Spannungsbefehls basierend auf dem d-Achsen-Strombefehl, dem q-Achsen-Strombefehl, dem d-Achsen-Rückkopplungsstrom und dem q-Achsen-Rückkopplungsstrom; Umwandeln des d-Achsen-Spannungsbefehls und des q-Achsen-Spannungsbefehls in Dreiphasen-Spannungsbefehle basierend auf der detektierten absoluten Winkellage; und Steuern des Betriebs des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf den Dreiphasen-Spannungsbefehlen.
  9. Verfahren zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors nach Anspruch 8, wobei die kompensierte Geschwindigkeit aus der Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors basierend auf einem Drehmomentbefehl, der Drehzahl des Permanentmagnet-Synchronmotors und der Batteriespannung berechnet wird.
DE102010031176A 2010-03-31 2010-07-09 Verfahren zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors Pending DE102010031176A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100029169A KR101628385B1 (ko) 2010-03-31 2010-03-31 영구자석 동기모터의 제어방법
KR10-2010-0029169 2010-03-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010031176A1 true DE102010031176A1 (de) 2011-10-06

Family

ID=44650204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010031176A Pending DE102010031176A1 (de) 2010-03-31 2010-07-09 Verfahren zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8786221B2 (de)
JP (1) JP5715777B2 (de)
KR (1) KR101628385B1 (de)
CN (1) CN102208890B (de)
DE (1) DE102010031176A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2606637C2 (ru) * 2012-10-31 2017-01-10 Дайкин Индастриз, Лтд. Способ управления первичным магнитным потоком

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO318223B1 (no) * 2003-09-02 2005-02-21 Norpropeller As Drivsystem for skip
US20100066289A1 (en) * 2008-09-17 2010-03-18 Ford Global Technologies, Llc System and method for controlling an electric motor
KR101382305B1 (ko) * 2010-12-06 2014-05-07 현대자동차주식회사 하이브리드 차량용 모터 제어 장치
JP5494979B2 (ja) * 2011-01-26 2014-05-21 三菱自動車工業株式会社 電動車両
US8519648B2 (en) * 2011-07-22 2013-08-27 GM Global Technology Operations LLC Temperature compensation for improved field weakening accuracy
KR101356864B1 (ko) * 2011-12-30 2014-01-29 엘에스산전 주식회사 매입형 영구자석 동기 전동기 제어 장치
US8664901B2 (en) * 2012-02-15 2014-03-04 GM Global Technology Operations LLC Method and system for estimating electrical angular speed of a permanent magnet machine
WO2013140559A1 (ja) * 2012-03-22 2013-09-26 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置
CN102710202B (zh) * 2012-06-01 2016-03-02 欧瑞传动电气股份有限公司 交流同步伺服驱动器及其控制算法
KR101827000B1 (ko) 2012-06-12 2018-02-07 현대자동차주식회사 영구자석 동기모터 제어 방법
KR101495187B1 (ko) * 2012-08-30 2015-02-24 엘지전자 주식회사 전기차량용 모터 제어 장치 및 이를 이용한 토크리플 저감 방법
US9893657B2 (en) 2012-09-07 2018-02-13 Ford Global Technologies, Llc Electric motor mode control
US9929688B2 (en) * 2012-09-07 2018-03-27 Ford Global Technologies, Llc Electric machine torque capability determination
US9735720B2 (en) * 2012-09-07 2017-08-15 Ford Global Technologies, Llc Electric motor torque control
US9369078B2 (en) * 2013-03-11 2016-06-14 Steering Solutions Ip Holding Corporation Method of current reference generation for a motor
US9461574B2 (en) * 2013-03-12 2016-10-04 Steering Solutions Ip Holding Corporation Motor control system for determining a reference d-axis current and a q-axis current
US9531311B2 (en) 2013-03-13 2016-12-27 Steering Solutions Ip Holding Corporation Generation of a current reference to control a brushless motor
KR102176579B1 (ko) * 2013-06-24 2020-11-09 삼성전자주식회사 영구자석 동기 전동기의 토크를 제어하는 방법 및 제어 장치.
KR101405237B1 (ko) * 2013-06-25 2014-06-10 현대자동차 주식회사 친환경 자동차의 모터 제어 시스템
US9344026B2 (en) * 2013-07-23 2016-05-17 Atieva, Inc. Induction motor flux and torque control
US11418140B2 (en) * 2013-07-23 2022-08-16 Atieva, Inc. Induction motor flux and torque control
US10521519B2 (en) 2013-07-23 2019-12-31 Atieva, Inc. Induction motor flux and torque control with rotor flux estimation
JP5910582B2 (ja) * 2013-08-20 2016-04-27 株式会社デンソー 交流電動機の制御装置
BR102013024565A2 (pt) * 2013-09-25 2015-09-15 Whirlpool Sa sistema para controle de operação de motor elétrico de compressor e método para controle de operação de motor elétrico de compressor
KR101583951B1 (ko) 2014-07-02 2016-01-08 현대자동차주식회사 친환경 차량용 인버터의 전압이용율 향상 제어 장치 및 방법
KR101620172B1 (ko) 2014-07-03 2016-05-13 현대자동차주식회사 차량의 냉시동 방법
KR101601444B1 (ko) * 2014-07-04 2016-03-21 현대자동차주식회사 모터 구동 시스템의 인버터 6-스텝 제어 장치 및 방법
KR101628464B1 (ko) * 2014-07-14 2016-06-08 현대자동차주식회사 배터리 전압 강하 완화 장치 및 방법
KR20160104166A (ko) * 2015-02-25 2016-09-05 한국전자통신연구원 모터 구동 장치, 모터를 제어하는 제어 방법, 그리고 모터의 각 정보를 계산하는 계산 장치
JP6409966B2 (ja) * 2015-05-21 2018-10-24 日産自動車株式会社 モータ制御装置とモータ制御方法
WO2017147769A1 (zh) 2016-03-01 2017-09-08 深圳市大疆创新科技有限公司 电机的控制方法、装置及系统
JP6465848B2 (ja) * 2016-09-21 2019-02-06 キヤノン株式会社 モータ制御装置、シート搬送装置及び画像形成装置
CN106887976B (zh) * 2017-04-27 2019-05-10 天津工业大学 考虑加速度的多永磁同步电机偏差耦合控制方法
CN107147341A (zh) * 2017-06-16 2017-09-08 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 用于控制电机转动的矢量控制方法及控制系统及稳定云台
JP6320603B1 (ja) * 2017-06-20 2018-05-09 三菱電機株式会社 交流回転機の制御装置
CN107482985B (zh) * 2017-07-20 2019-11-22 宝沃汽车（中国）有限公司 电机控制扭矩的修正方法、修正系统和车辆
JP6990118B2 (ja) * 2018-01-31 2022-01-12 オークマ株式会社 電動機の制御装置
US10526008B1 (en) 2018-07-31 2020-01-07 Steering Solutions Ip Holding Corporation Machine current limiting for permanent magnet synchronous machines
KR20200075931A (ko) * 2018-12-11 2020-06-29 현대자동차주식회사 차량용 전력 변환 시스템의 고장진단 방법 및 장치
KR102226037B1 (ko) * 2019-01-22 2021-03-10 현대모비스 주식회사 모터 제어 장치 및 방법
JP6723410B1 (ja) * 2019-04-15 2020-07-15 三菱電機株式会社 電力変換装置およびこれを用いた電動化車両
US11489471B2 (en) * 2019-12-16 2022-11-01 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for detecting stator winding faults and degradation
CN110932629B (zh) * 2019-12-20 2021-03-23 华中科技大学 基于单神经元网络的惯量估计方法及其自适应调整策略
CN111064418B (zh) * 2020-03-17 2020-07-10 深圳熙斯特新能源技术有限公司 基于电流检测的电动汽车电机控制方法及系统
CN111682816A (zh) * 2020-06-29 2020-09-18 潍柴动力股份有限公司 一种永磁同步电机的控制方法及装置
US11611305B2 (en) * 2020-10-23 2023-03-21 GM Global Technology Operations LLC Bandwidth-partitioning harmonic regulation for improved acoustic behavior of an electric drive system
CN112713830B (zh) * 2020-12-21 2022-04-08 华中科技大学 永磁同步电机调速系统及多目标最优状态反馈控制方法
CN113459830B (zh) * 2021-07-30 2023-11-17 潍柴动力股份有限公司 车辆抖动的抑制方法、装置、电子设备及计算机存储介质
CN113415340B (zh) * 2021-08-25 2021-11-23 江苏贝叶斯机器人有限公司 类阿克曼转向机构转向控制的参数整定方法
CN113972876A (zh) * 2021-08-31 2022-01-25 东风商用车有限公司 一种具有转矩估测功能的永磁同步电机控制器及驾驶设备

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4263543A (en) 1979-12-03 1981-04-21 General Electric Company Control circuit for controlling battery voltage transition rate in an automotive electrical system
JP3362156B2 (ja) 1993-09-28 2003-01-07 ヤマハ発動機株式会社 車両の電圧制御装置
US5617014A (en) 1994-07-29 1997-04-01 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Multifunction voltage regulator
GB9508051D0 (en) * 1995-04-20 1995-06-07 Switched Reluctance Drives Ltd Compensation for input voltage variation in an electric motor drive
KR20000008221A (ko) 1998-07-10 2000-02-07 김영환 전기자동차용 모터의 입력전원 최적화장치및 방법
JP3396440B2 (ja) * 1999-02-08 2003-04-14 株式会社日立製作所 同期電動機の制御装置
JP2002281794A (ja) * 2001-03-19 2002-09-27 Nissan Motor Co Ltd 電動機の制御装置
DE10219822A1 (de) * 2002-05-03 2003-11-20 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur sensorreduzierten Regelung einer permanentmagneterregten Synchronmaschine
JP2004336885A (ja) * 2003-05-07 2004-11-25 Toyota Motor Corp 動力出力装置、モータ駆動方法およびモータの駆動制御をコンピュータに実行させるための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
US6986688B1 (en) * 2003-06-06 2006-01-17 Patrick Lee Jansen Low-cost means for estimating and controlling speed of electric watercraft and trolling motors
EP1524749A3 (de) 2003-10-14 2007-05-16 KIM, Sunchae Elektrische Stromversorgungssteuervorrichtung für ein mit elektrischer Energie aus einer Fahrzeugbattiere gespeistes elektronisches Gerät
US7548035B2 (en) * 2003-11-26 2009-06-16 Nsk Ltd. Control apparatus of electric power steering apparatus
JP4353093B2 (ja) 2004-12-24 2009-10-28 日産自動車株式会社 電圧可変バッテリを備えたハイブリッド車両
JP4655723B2 (ja) * 2005-03-31 2011-03-23 トヨタ自動車株式会社 車両およびその制御方法
JP4894856B2 (ja) * 2006-04-11 2012-03-14 日本精工株式会社 モータ制御装置及びこれを使用した電動パワーステアリング装置
JP5167631B2 (ja) * 2006-11-30 2013-03-21 株式会社デンソー モータの制御方法及びそれを利用するモータ制御装置
JP2008189090A (ja) 2007-02-02 2008-08-21 Denso Corp 車両用制御装置
JP4490458B2 (ja) * 2007-06-15 2010-06-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 回転電機の制御装置及び車両の駆動装置
JP4476314B2 (ja) * 2007-08-10 2010-06-09 三洋電機株式会社 モータ制御装置及び圧縮機
JP4978429B2 (ja) * 2007-11-01 2012-07-18 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 電動機制御装置，電気自動車およびハイブリッド電気自動車
JP4424428B2 (ja) * 2008-03-18 2010-03-03 トヨタ自動車株式会社 電動機駆動制御装置、それを備えた車両および電動機駆動制御方法
JP2009291019A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Toyota Motor Corp 交流モータ用インバータの制御装置
JP5227102B2 (ja) * 2008-07-04 2013-07-03 トヨタ自動車株式会社 モータ駆動制御装置および方法
US8427087B2 (en) * 2009-01-29 2013-04-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for AC motor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2606637C2 (ru) * 2012-10-31 2017-01-10 Дайкин Индастриз, Лтд. Способ управления первичным магнитным потоком

Also Published As

Publication number Publication date
US8786221B2 (en) 2014-07-22
CN102208890B (zh) 2015-08-19
KR20110109433A (ko) 2011-10-06
JP2011217589A (ja) 2011-10-27
KR101628385B1 (ko) 2016-06-08
JP5715777B2 (ja) 2015-05-13
US20110241578A1 (en) 2011-10-06
CN102208890A (zh) 2011-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010031176A1 (de) Verfahren zum Steuern eines Permanentmagnet-Synchronmotors
DE112008002482B4 (de) Steuerungsvorrichtung für eine elektrische Drehmaschine
DE112010003572B4 (de) Elektromotorantriebsystem für ein Elektrofahrzeug
DE112007000277B4 (de) Regelungsverfahren und -gerät für einen elektrischen Motor
DE102010042330B4 (de) Verfahren und Systeme zum Durchführen von Fehlerdiagnosen für Rotoren von Elektromotoren
DE102011000949A1 (de) Steuervorrichtung für eine drehende elektrische Maschine
DE102015218081A1 (de) DC-Busspannungssteuerung
DE102017110937A1 (de) Steuerungsgerät für ein Leistungsumwandlungsgerät
DE102018120378A1 (de) Konfigurierbare hybridantriebsysteme
DE102012214256B4 (de) System und Verfahren zum Steuern des Motors eines Elektrofahrzeugs
DE102008026755A1 (de) Verfahren und System zur Drehmomentsteuerung bei Permanentmagnetmaschinen
DE112009001967T5 (de) Motorsteuervorrichtung und Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug
DE102011004817A1 (de) Verfahren, Systeme and Vorrichtung zuin Übersteuern einer fünfphasigen Maschine
DE102011002444B4 (de) Steuerungssystem für einen Induktionsmotor
DE102015108450A1 (de) Traktionsmotorantrieb mit variabler Spannung für ein Hybridkraftfahrzeug
DE112008000467T5 (de) Antriebssteuerungsgerät für rotierende elektrische Maschinen und Fahrzeug
DE112011100096T5 (de) Steuerungsvorrichtung einer Motorantriebsvorrichtung
DE112020003588T5 (de) Wechselrichter-Steuervorrichtung
DE102010028056A1 (de) Verfahren, Systeme und vorrichtung zur Steuerung des Betriebs von zwei Wechselstrom (AC) -Maschinen
DE102010040433B4 (de) Verfahren und System zum Überwachen von Leistungselektronik-Steuerungen in elektrischen Systemen für Kraftfahrzeuge
DE102011079841A1 (de) System zum Regeln eines Motors von einem Hybridfahrzeug
DE102010028104A1 (de) Drehmomenterzeugung in einem Elektromotor in Antwort auf einen Stromsensorfehler
DE102017217431A1 (de) Verfahren zum Steuern eines Doppelinverters
DE102013202735A1 (de) Wechselstrommotor-steuerungsgerät
DE102011078450A1 (de) System zur Fehlererkennung eines Hybridfahrzeuges und Verfahren davon

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication