DE102015223896A1

DE102015223896A1 - Wechselrichtersteuerverfahren für Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102015223896A1
Application number: DE102015223896.2A
Authority: DE
Inventors: Young Un Kim; Jeongwon Rho; Jae Sang Lim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2016-12-22
Also published as: CN106256595A; US9796276B2; US20160368388A1; KR101684538B1; CN106256595B

Abstract

Ein Wechselrichtersteuerverfahren für ein Hybridfahrzeug umfasst: Überwachen einer Drehmomentanweisung und einer Motorgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Echtzeit; Bestimmen, ob die Motorgeschwindigkeit geringer ist als eine erste Geschwindigkeit; Bestimmen, ob ein Absolutwert der Drehmomentanweisung geringer ist als ein erstes Drehmoment, wenn die Motorgeschwindigkeit geringer ist als die erste Geschwindigkeit; Ändern einer Schaltfrequenz auf eine vorbestimmte Frequenz, wenn der Absolutwert der Drehmomentanweisung geringer ist als das erste Drehmoment; und Steuern eines Wechselrichterbetriebs durch Erzeugen eines Pulsbreitmodulations-(PWM)Signals mit der auf die vorbestimmte Frequenz geänderten Schaltfrequenz.

Description

QUERVERWEIS AUF IN BEZIEHUNG STEHENDE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2015-0086700 , eingereicht am 18. Juni 2015 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum, wobei deren gesamter Inhalt hier durch Bezug aufgenommen wird.
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
(a) Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein Wechselrichtersteuerverfahren für ein Hybridfahrzeug, und insbesondere ein Wechselrichtersteuerverfahren für ein Hybridfahrzeug zum Reduzieren von Geräuschen bzw. Rauschen (engl. noise) und zur Verbesserung einer diesbezüglichen Kraftstoffeffizienz.
(b) Beschreibung des Standes der Technik
Fahrzeuge, die mit einer Verbrennungskraftmaschine arbeiten, die einen fossilen Kraftstoff, wie z.B. Benzin, Diesel oder dergleichen verwenden, können Probleme verursachen, wie z.B. Umweltverschmutzung durch Abgase, globale Erwärmung durch Kohlendioxid, und Atemwegserkrankungen durch Ausbildung von Ozon. Darüber hinaus ist die Menge fossiler Kraftstoffe auf der Erde begrenzt, sodass sich diese letztendlich erschöpfen werden.
Um die oben stehenden Probleme zu lösen werden umweltfreundliche Fahrzeuge entwickelt, wie z.B. Elektrofahrzeuge (EV), die einen Elektromotor verwenden, Hybridfahrzeuge (HEV), die eine Kraftmaschine und einen Elektromotor verwenden, elektrische Brennstoffzellenfahrzeuge (FCEV), die einen Elektromotor verwenden, durch Elektrizität, die durch eine Brennstoffzelle erzeugt wird, oder dergleichen. Derartige umweltfreundliche Fahrzeuge treiben einen Motor an, in dem eine Gleichstromleistung (engl. DC power), die in einer Hauptbatterie eines Fahrzeugs geladen ist, in eine 3-Phasen-Wechselstrom-Leistung unter Verwendung eines Wechselrichters gewandelt wird, und in dem ein Antriebsdrehmoment des Motors auf ein Antriebsrad geliefert wird, um ein Fahrzeug anzutreiben.
In einem Motorsystem mit einem Motor und einem Wechselrichter, die als Antriebsquelle eines umweltfreundlichen Fahrzeugs dienen, können jedoch verschiedene Probleme auftreten, wie z.B. ein Rauschen bzw. Geräusche (engl. noise), die in einem Fahr/Regenerationsbetrieb erzeugt werden, sowie eine Effizienzbeeinträchtigung, die durch einen Schaltverlust verursacht wird, eine Beeinträchtigung der elektromagnetischen Performance, oder dergleichen.
Die obige Information, die in diesem Hintergrundabschnitt offenbart ist, dient lediglich zum besseren Verständnis des Hintergrunds der Offenbarung, und kann daher Information enthalten, die nicht den Stand der Technik ausbildet, der bereits durch einen Durchschnittsfachmann in diesem Land bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist die Lösung der oben stehenden Probleme, sowie anderer Probleme. Die vorliegende Offenbarung erfolgte in dem Bemühen, ein Wechselrichtersteuerverfahren für ein Hybridfahrzeug bereitzustellen, das die Vorteile reduzierter Geräusche bzw. Rauschens aufweist. Die vorliegende Offenbarung erfolgte darüber hinaus in dem Bemühen, ein Wechselrichtersteuerverfahren für ein Hybridfahrzeug bereitzustellen, das die Vorteile der Verbesserung einer Kraftstoffeffizienz aufweist.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen ein Wechselrichtersteuerverfahren für ein Hybridfahrzeug bereit, umfassend: Überwachen einer Drehmomentanweisung und einer Motorgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Echtzeit; Bestimmen, ob die Motorgeschwindigkeit geringer ist als eine erste Geschwindigkeit; Bestimmen, ob ein Absolutwert der Drehmomentanweisung geringer ist als ein erstes Drehmoment, wenn die Motorgeschwindigkeit geringer ist als die erste Geschwindigkeit; Ändern einer Schaltfrequenz auf eine vorbestimmte Frequenz, wenn der Absolutwert der Drehmomentanweisung geringer ist als das erste Drehmoment; und Steuern eines Wechselrichterbetriebs durch Erzeugen eines pulsbreiten Modulations-(PWM)Signals mit der auf die vorbestimmte Frequenz geänderten Schaltfrequenz.
Das Ändern der Schaltfrequenz auf die vorbestimmte Frequenz kann ein Ändern eines Modus zwischen einem Doppelabtastmodus unter Verwendung einer Frequenz, die zweimal die Schaltfrequenz ist, als eine Abtastfrequenz, sowie einen Einzelabtastmodus unter Verwendung einer identischen Frequenz zu der Schaltfrequenz als die Abtastfrequenz enthalten.
Das Wechselrichtersteuerverfahren kann darüber hinaus ein Steuern des Wechselrichterbetriebs durch Erzeugen eines PWM-Signals und einer festen Schaltfrequenz umfassen, wenn die Motorgeschwindigkeit größer als oder gleich der ersten Geschwindigkeit ist.
Das Wechselrichtersteuerverfahren kann darüber hinaus ein Steuern des Wechselrichterbetriebs durch Erzeugen des PWM-Signals mit der festen Schaltfrequenz umfassen, wenn der Absolutwert der Drehmomentanweisung größer als oder gleich dem ersten Drehmoment ist.
Bestimmte Effekte des Wechselrichtersteuerverfahrens für ein Hybridfahrzeug gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind wie folgt.
Es kann z.B. einen Vorteil der Verbesserung einer Kraftstoffeffizienz geben. Es kann darüber hinaus einen Vorteil der Reduzierung eines Motorgeräuschs geben.
Zusätzliche Möglichkeiten zum Implementieren der vorliegenden Offenbarung sind auf Grundlage der folgenden detaillierten Beschreibungen ersichtlich. Der Durchschnittsfachmann erkennt jedoch, dass die verschiedenen Ausführungsformen auf verschiedene unterschiedliche Arten modifiziert werden können, alle ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, sodass verstanden wird, dass die Ausführungsformen lediglich als Beispiel bereitgestellt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Blockdiagramm zur Darstellung eines Motorsystems eines Hybridfahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
2 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung eines Wechselrichtersteuerverfahrens für ein Hybridfahrzeug gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
3 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Abtastfrequenz und einer Schaltfrequenz gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
4 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Simulationsresultats eines Phasenstroms in Abhängigkeit von einer Schaltfrequenz.
5 und 6 sind Diagramme zur Darstellung eines Simulationsresultats einer Größe und einer Rauschfrequenz in Abhängigkeit von einer Schaltfrequenz.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird die vorliegende Offenbarung vollständig mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erläutert, wobei gleiche oder vergleichbare ausbildende Elemente durch gleiche oder vergleichbare Bezugszeichen bezeichnet werden, und eine diesbezügliche sich wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ein Suffix einer Komponente unter Verwendung von Ausdrücken, wie z.B. „Modul“, „Einheit“, „Teil“, „Bauteil“, „Element“, „Abschnitt“ und dergleichen, die im Folgenden nur zur Einfachheit der Erzeugung der Beschreibung als gegeben oder gemeinsam verwendet berücksichtigt werden, sind nicht voneinander zu unterscheiden mit einer selbständigen Bedeutung oder Rolle. Wenn ferner bei der Beschreibung des Standes der Technik in der folgenden Beschreibung bestimmt wird, dass der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung durch die Beschreibung undeutlich wird, wird diese weggelassen. Die beiliegenden Zeichnungen sind darüber hinaus nur zur Einfachheit der Verständigung der offenbarten beispielhaften Ausführungsformen und der Umfang der vorliegenden Offenbarung wird nicht durch die beigefügten Zeichnungen beschränkt. Es wird darüber hinaus verstanden, dass eine beliebige Modifikation, Äquivalente und Substitutionen im Umfang der vorliegenden Offenbarung enthalten sind.
Ausdrücke, einschließlich Ordnungszahlen, wie z.B. erster, zweiter und dergleichen können verwendet werden, um verschiedene ausbildende Elemente zu beschreiben, die ausbildenden Elemente sind jedoch nicht durch die Ausdrücke beschränkt. Die Ausdrücke werden lediglich verwendet, um ein ausbildendes Element von anderen ausbildenden Elementen zu unterscheiden. Der Einzahlausdruck „ein“ und „der/die/das“ sollen, wie hier verwendet, ebenso die Mehrzahlformen enthalten, es sei dann, dass der Zusammenhang deutlich etwas anderes anzeigt.
Es wird verstanden, dass dann, wenn ein ausbildendes Element als „verbunden“ oder „kontaktiert“ mit einem anderen ausbildenden Element bezeichnet wird, dieses mit dem anderen ausbildenden Element direkt verbunden oder kontaktiert ist oder dazwischen liegende Elemente ebenso vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz dazu ein auszubildendes Element als „direkt verbunden“ oder „direkt kontaktiert“ mit einem anderen ausbildenden Element bezeichnet ist, sind keine dazwischen liegenden Elemente vorhanden. Ein Einzahlausdruck enthält ein Mehrzahlausdruck, es sei dann, dass dies in einem Zusammenhang klar unterschieden wird.
In der vorliegenden Offenbarung wird verstanden, dass der Ausdruck „umfassen“, „enthalten“, „aufweisen“ und dergleichen das Vorhandensein einer Charakteristik, einer Anzahl, eines Schritts, einer Bewegung, eines ausbildenden Elements, einer Komponente oder eine diesbezügliche Kombination kennzeichnet, und nicht das darüber hinaus gehende Vorhandensein einer Charakteristik, einer Nummer, eines Schritts, einer Bewegung, eines ausbildendes Elements, einer Komponente oder einer diesbezüglichen Kombination, oder einer diesbezüglichen zusätzlichen Möglichkeit ausschließt.
Es wird verstanden, dass der Ausdruck „Fahrzeug“ oder ein anderer vergleichbarer Ausdruck, wie hier verwendet, im Allgemeinen Motorfahrzeuge umfasst, wie z.B. Automobile für Passagiere, einschließlich Geländewagen (SUV), Busse, Laster, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und dergleichen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoff-angetriebene Fahrzeuge und andere alternative Kraftstofffahrzeuge (z.B., Kraftstoffe, die von Ressourcen außer Erdöl abgeleitet werden). Ein Hybridfahrzeug, wie hier bezeichnet, ist ein Fahrzeug, dass zwei oder mehr Leistungsquellen aufweist, z.B. sowohl Benzin-betriebene und elektrisch betriebene Fahrzeuge.
Darüber hinaus wird verstanden, dass eines oder mehrere der folgenden Verfahren, oder diesbezügliche Aspekte durch zumindest eine Steuerung ausgeführt werden kann. Der Ausdruck „Steuerung“ bzw. „Steuermittel“ kann hier auf eine Hardwarevorrichtung verweisen, die einen Speicher und einen Prozessor enthält. Der Speicher ist konfiguriert zum Speichern von Programmanweisungen, und der Prozessor ist spezifisch zur Ausführung der Programmanweisungen programmiert, um einen oder mehrere Prozesse durchzuführen, die im Weiteren beschrieben werden. Darüber hinaus wird verstanden, dass die folgenden Verfahren durch eine Vorrichtung ausgeführt werden können, die die Steuerung im Zusammenhang mit einer oder mehrerer anderer Komponenten umfasst, wie durch einen Fachmann verstanden wird.
Für den Fall des Ansteigens einer Schaltfrequenz eines Wechselrichters, der in einem Motorsystem enthalten ist, kann das Rauschen (engl. noise) im Allgemeinen verringert werden, und für den Fall des Abfalls der Schaltfrequenz kann die Wechselrichtereffizienz und Kraftstoffeffizienz verbessert werden. Wenn somit die Wechselrichterschaltfrequenz auf eine geringe feste Frequenz eingestellt ist (z.B. ist eine Basisschaltfrequenz auf 4 KHz fixiert), während eine elektromagnetische Performance gut sein kann, kann jedoch das Problem des Rauschens nachteilig sein.
Wenn die Basisschaltfrequenz auf eine hohe feste Frequenz eingestellt ist (z.B. ist die Basisschaltfrequenz auf 8 KHz fixiert), über einen gesamten Betriebsbereich zur Reduzierung derartiger Wechselrichtergeräusche, kann eine NVH-Performance verbessert werden (d.h., dass eine PWM-Stromwelligkeit reduziert wird), während eine elektromagnetische Performance verschlechtert werden kann und Schaltverluste ansteigen können (d.h., dass eine Heel-Hold-Performance in einem Fahrzeugbeschränkungszustand verschlechtert wird), sodass eine Wechselrichtereffizienz und eine Kraftstoffeffizienz beeinträchtigt werden können. Wenn die Schaltfrequenz ansteigt, wächst, in einer weiteren Beschreibung der elektromagnetischen Performance, ein elektromagnetisches Strahlungsrauschen an (z.B. wird ein AM-Funkempfang als ein Ergebnis schlecht), und wenn die Schaltfrequenz verringert wird, verringert sich das Strahlungsrauschen, sodass eine elektromagnetische Performance verbessert wird.
In einem herkömmlichen umweltfreundlichen Fahrzeug ist die Wechselrichterschaltfrequenz hoch eingestellt (z.B., 8 KHz) und zum Reduzieren von Wechselrichtergeräuschen fixiert, und eine Abtastfrequenz zum Erhalten einer Information, wie z.B. eine abtastende Strominformation, Motorwinkelinformation und dergleichen zum Steuern des Wechselrichters wird auf eine Frequenz eingestellt, die identisch zu der Schaltfrequenz (z.B., 8 KHz) ist.
Die Schaltfrequenz (d.h., eine Schaltperiode) kann hier als eine Periode definiert werden, bei der AN/AUS eines individuellen Schalters in dem Wechselrichter jeweils einmal wiederholt wird, und die Abtastfrequenz ist einer Frequenz entsprechend eine Steuerperiode in einer Wechselrichterstromsteuerung. Die Steuerperiode kann hier als eine Periode eines Wiederholungszyklus einer Strom/Winkelabtastung, eines Stromsteuerbetriebs, einer Duty-Berechnung und einer Duty-Aktualisierung definiert werden.
Wenn eine Schaltfrequenz fixiert ist und über den gesamten Betriebsbereich verwendet wird, ohne Berücksichtigung einer Motorantriebssituation oder dergleichen, weist jedoch ein umweltfreundliches Fahrzeug eine Charakteristik mit einem hohen Schaltverlust auf, der durch eine Wärmeemission von, z.B., einem Schaltelement und einer schwachen elektromagnetischen Performance verursacht wird. In der Abtastfrequenz wird dann, wenn die Abtastfrequenz hoch ist, die Wechselrichtersteuerstabilität verbessert, während Steuerfaktoren, wie z.B. eine Abtaststrominformation, Motorwinkelinformation und dergleichen in einer kürzeren Periode erhalten werden, sodass diesbezüglich mehr Berechnungen in einem Mikrocomputer erforderlich sind. Ein Lastverhältnis des Mikrocomputers wird folglich problematisch erhöht.
Unter Berücksichtigung einer Rausch-, Vibrations- und Rauheit-(engl. noice, vibration, and harshness bzw. NVH)Performance, einer elektromagnetischen Performance, einem Schaltverlustproblem, einer Steuerstabilität, dem Mikrocomputer-Lastverhältnis und dergleichen ist eine geeignete Steuerung von Frequenzen für das Schalten und das Abtasten in Abhängigkeit einer Fahrsituation erforderlich.
Im Folgenden wird ein Wechselrichtersteuerverfahren für ein Hybridfahrzeug zur Verbesserung einer Kraftstoffeffizienz und zum Reduzieren von Geräuschen bzw. Rauschen durch das geeignete Steuern von Frequenzen des Schaltens und des Abtastens mit Bezug auf 1 und 2 erläutert.
1 ist ein schematisches Blockdiagramm zur Darstellung des Motorsystems eines Hybridfahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, und 2 ist ein Flussdiagram zur Darstellung eines Wechselrichtersteuerverfahrens für ein Hybridfahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Wie in 1 gezeigt umfasst das Motorsystem eine Überwachungseinheit 11, einen Stromanweisungsgenerator 12, eine Stromüberwachungseinheit 13, eine d-q/3-Phasen-Koordinatenwandler 14, einen PWM-Signalgenerator 15, einen PWM-Wechselrichter 16, einen Motor 17, einen Drehmelder (engl. resolver) R und ein Geschwindigkeitsberechnungsmittel 19.
Der Stromanweisungsgenerator 12 liefert eine Stromanweisung i_d* einer d-Achse und einer Stromanweisung i_q* einer q-Achse in Abhängigkeit von einer eingegebenen Drehmomentanweisung T_e* und einer Motorgeschwindigkeit ω_rpm an die Stromüberwachungseinheit 13. Der Stromanweisungsgenerator 12 enthält hier ein Stromanweisungskennfeld pro Drehmomentanweisung und Motorgeschwindigkeit, und der Stromanweisungsgenerator 12 kann Stromanweisungen i_d* und i_q* von d- bzw. q-Achsen entsprechend der Drehmomentanweisung T_e* und der Motorgeschwindigkeit ω_rpm aus dem Stromanweisungskennfeld extrahieren.
Die Stromüberwachungseinheit 13 erzeugt dann d- und q-Achsen-Spannungsanweisungen V_d* und V_q* für einen Betrieb des Motors 17, in Abhängigkeit von d- und q-Achsen-Stromanweisungen i_d* und i_q*. Die Stromüberwachungseinheit 13 empfängt einen d-Achsen-Feedbackstrom i_d, angewendet auf die d-Achse, und einen q-Achsen-Feedbackstrom i_q, angewendet auf die q-Achse, von einem 3-Phasen/d-q-Koordinatenwandler 18, und entfernt einen Drehmomentfehler durch Kalibrierung von d- und q-Achsen-Spannungsanweisungen V_d* und V_q*.
Der d-q/3-Phasen-Koordinatenwandler 14 erhält 3-Phasen-Spannungen V_a*, V_b* und V_c* durch ein 3-Phasen-Wandeln von d-und q-Achsen-Spannungsanweisungen V_d* und V_q*. Der PWM-Signalgenerator 15 erzeugt PWM-Schaltsignale S_a, S_b und S_c unter Verwendung der Schaltfrequenz von der Überwachungseinheit 11 und 3-Phasen-Spannungsanweisungen V_a*, V_b* und V_c*, und gibt PWM-Schaltsignale S_a, S_b und S_c an den PWM-Wechselrichter 16 aus.
Der PWM-Wechselrichter 16 enthält eine Vielzahl von Schaltelementen, die durch eingegebene PWM-Schaltsignale S_a, S_b und S_c selektiv an und ausgeschaltet werden, und gibt 3-Phasen-Ströme I_a, I_b und I_c zum Steuern des Motors 17 aus.
Der 3-Phasen/d-q-Koordinatenwandler 18 gibt darüber hinaus den d-Achsen-Feedbackstrom i_d und den q-Achsen-Feedbackstrom i_q aus, und führt ein Feedback der d- und q-Achsen-Feedbackströme i_d und i_q an die Stromüberwachungseinheit 13 durch.
Das Wechselrichtersteuerverfahren gemäß Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird erläutert.
Für den Fall des Antriebs unter Verwendung des Motors 17 überwacht die Überwachungseinheit 11 zuerst die Fahrsituation, d.h., die Stromdrehmomentanweisung T_e* und die Motorgeschwindigkeit ω_rpm im Schritt S10. Die Überwachungseinheit 11 kann insbesondere die Drehmomentanweisung T_e* überwachen, die in einen Stromanweisungsgenerator (z.B. d- und q-Achsen-Stromanweisungen erzeugend) für eine Motorsteuerung eingegeben wird. Die Überwachungseinheit 11 kann darüber hinaus die Motorgeschwindigkeit ω_rpm überwachen, die berechnet wird von dem Geschwindigkeitsberechnungsmittel 19 auf Grundlage einer absoluten Winkelposition θ, die durch den Drehmelder R des Motors 17 detektiert wird.
Die Überwachungseinheit 11 bestimmt dann im Schritt S20, ob die gegenwärtige Motorgeschwindigkeit ω_rpm geringer ist als eine erste Referenzgeschwindigkeit ω_{rpm_cal}.
Bei der gegenwärtigen Schaltfrequenz wird für den Fall, dass die Motorgeschwindigkeit ω_rpm gleich zu oder größer als eine erste Referenzgeschwindigkeit ω_{rpm_cal} ist, der Wechselrichter im Schritt S42 in einem Doppelabtastmodus (F_samp = 2 × F_SW) unter Verwendung einer Frequenz als die Abtastfrequenz gesteuert, die zweimal die Schaltfrequenz ist.
Für den Fall, dass die Motorgeschwindigkeit ω_rpm geringer ist als die erste Referenzgeschwindigkeit ω_{rpm_cal}, bestimmt die Überwachungseinheit 11 als nächstes im Schritt S30, ob ein gegenwärtiger Absolutwert der Drehmomentanweisung |T_e*| geringer ist als ein erstes Referenzdrehmoment T_{e_cal}.
In der gegenwärtigen Schaltfrequenz ist der Absolutwert der Drehmomentanweisung |T_e*| gleich zu oder größer als das erste Referenzdrehmoment T_{e_cal}, sodass der Wechselrichter im Schritt S42 in dem Doppelabtastmodus (F_samp = 2 × F_SW) gesteuert wird, unter Verwendung der Frequenz als die Abtastfrequenz, die zweimal die Schaltfrequenz ist.
Für den Fall, dass der Absolutwert der gegenwärtigen Drehmomentanweisung |Te*| geringer ist als das erste Referenzdrehmoment T_{e_cal}, wird der Wechselrichter im Schritt S40 in einem gemischten Abtastmodus gesteuert, der abwechselnd einen Einzelabtastmodus (F_samp = F_SW) und den Doppelabtastmodus (F_samp = 2 × F_SW) für eine vorbestimmte Periode wiederholt.
Der gemischte Abtastmodus wird mit Bezug auf 3 erläutert.
3 ist ein Diagramm zur Darstellung der Abtastfrequenz und der Schaltfrequenz gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Für den Fall, dass die Motorgeschwindigkeit ω_rpm geringer ist als die erste Referenzgeschwindigkeit ω_{rpm_cal} und der Absolutwert der gegenwärtigen Drehmomentanweisung |T_e*| geringer ist als das erste Referenzdrehmoment T_{e_cal} steuert die Überwachungseinheit 11 den Wechselrichter im Schritt S40 in dem gemischten Abtastmodus.
Durch ein Signal, das 1 oder 0 pro halbe Periode 0,5 T_{_ss} einer vorbestimmten Periode T_{_ss} wiederholt, wird z.B. der Doppelabtastmodus (F_samp = 2 × F_SW) zum Einstellen der Schaltfrequenz F_SW auf die Frequenz, bei der die Abtastfrequenz F_samp zweimal die Schaltfrequenz F_SW ist, und der Einzelabtastmodus (F_samp = F_SW) zum Einstellen der Abtastfrequenz F_samp identisch zu der Schaltfrequenz F_SW wiederholt.
In Zeitperioden von t₁ bis t₂ und t₃ bis t₄ wird der Doppelabtastmodus (F_samp = 2 × F_SW) ausgewählt, und in Zeitperioden von t₂ bis t₃ und t₄ bis t₅ wird der Einzelabtastmodus (F_samp = F_SW) ausgewählt. In diesem Fall weist jede Zeitperiode eine identische Periode für die halbe Periode 0,5 T_{_ss} auf.
Nachdem die Wechselrichterschaltfrequenz F_SW auf die Schaltfrequenz geändert wurde, die gemäß der gegenwärtigen Drehmomentanweisung T_e* und der Motorgeschwindigkeit ω_rpm eingestellt wird, wird somit die geänderte Schaltfrequenz an den PWM-Signalgenerator 15 geliefert. Folglich wird ein Dreieckswellen-Oszillationssignal unter Verwendung der geänderten Schaltfrequenz erzeugt, und es wird ein PWM-Signal erzeugt.
Ein Verfahren zum Erzeugen des Dreieckswellen-Oszillationssignals und des PWM-Signals in Abhängigkeit von der Schaltfrequenz F_SW ist hierbei ein herkömmliches Verfahren, sodass detaillierte Erläuterungen weggelassen werden.
In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird die Schaltfrequenz F_SW jedoch in Abhängigkeit von der gegenwärtigen Drehmomentanweisung T_e* und der Motorgeschwindigkeit ω_rpm variiert, und der PWM-Signalgenerator 15 erzeugt das PWM-Signal unter Verwendung der geänderten Schaltfrequenz. In Abhängigkeit von dem PWM-Signal, das in diesem Prozess erzeugt wird, wird ein AN/AUS-Betrieb des Schaltelements in dem PWM-Wechselrichter 15 gesteuert.
Da eine herkömmliche Systemkonfiguration, wie z.B. der Stromanweisungsgenerator 12 zum Erzeugen der d- und q-Achsen-Stromanweisungen i_d* und i_q*, der Stromüberwachungseinheit 13 zum Erzeugen von d- und q-Achsen-Spannungsanweisungen V_d* und V_q*, der d-q/3-Phasen-Koordinatenwandler 14 zum Ausgeben von 3-Phasen-Spannungsanweisungen V_a*, V_b* und V_c*, der 3-Phasen-d/q-Koordinatenwandler 18 zum Liefern von d- und q-Achsen-Feedbackströmen i_d und i_q, und dergleichen verwendet wird, wird eine diesbezügliche detaillierte Erläuterung in der vorliegenden Beschreibung vermieden, da es sich bei diesen um einen bekannten Stand der Technik handelt.
Bezugnehmend auf 4 bis 6 werden Phasenströme und ein gemessenes Rauschen im Fall der Verwendung von Schalt- und Abtastfrequenzen in dem Doppelabtastmodus und in dem Fall der Verwendung von Schalt- und Abtastfrequenzen in dem gemischten Abtastmodus im Vergleich beschrieben.
4 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Simulationsresultats eines Phasenstroms in Abhängigkeit von der Schaltfrequenz, und 5 und 6 sind Diagramme zur Darstellung eines Simulationsresultats von einer Größe und einer Frequenz des Rauschens in Abhängigkeit von der Schaltfrequenz.
4(a) ist ein Diagramm zur Darstellung eines U-Phasen-Stroms I_a, eines V-Phasen-Stroms I_b und eines W-Phasen-Stroms I_c eines gemessenen PWM-Stroms, für den Fall der Verwendung von Schalt- und Abtastfrequenzen nur in dem Doppelabtastmodus. 4(b) ist darüber hinaus ein Diagramm zur Darstellung des U-Phasen-Stroms I_a, des V-Phasen-Stroms I_b und des W-Phasen-Stroms I_c des gemessenen PWM-Stroms, im Fall der Verwendung von Schalt- und Abtastfrequenzen in dem gemischten Abtastmodus.
In Zeitperioden von t₁₁ bis t₁₂ und t₁₃ bis t₁₄ wird der Doppelabtastmodus (F_samp = 2 × F_SW) ausgewählt, und in Zeitperioden von t₁₂ bis t₁₃ und t₁₄ bis t₁₅ wird der Einzelabtastmodus (F_samp = F_SW) ausgewählt. Die Welligkeit (engl. ripple) des Phasenstroms in Zeitperioden von t₁₁ bis t₁₂ und t₁₃ bis t₁₄ ist folglich geringer als die Welligkeit des Phasenstroms in Zeitperioden von t₁₂ bis t₁₃ und t₁₄ bis t₁₅. Eine NVH-Performance wird somit im ersten Fall der Verwendung des gemischten Abtastmodus verbessert, verglichen mit einem zweiten Fall der Verwendung nur des Doppelabtastmodus (F_samp = 2 × F_SW).
5 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Größe und einer Frequenz eines gemessenen Rauschens im Fall der Verwendung von Schalt- und Abtastfrequenzen nur in dem Doppelabtastmodus. 6 ist darüber hinaus ein Diagramm zur Darstellung der Größe und der Frequenz von gemessenem Rauschen im Fall der Verwendung von Schalt- und Abtastfrequenzen in dem gemischten Abtastmodus.
In einem 4 KHz-Bereich (durch eine gestrichelte Linie dargestellt) von 5 und 6 ist die Größe des Rauschens beim Betrieb in dem gemischten Abtastmodus geringer als die Größe des Rauschens des Betriebs in dem Doppelabtastmodus. Die Rauschgröße bzw. Geräuschgröße wird folglich in einem ersten Fall der Verwendung des gemischten Abtastmodus reduziert, verglichen mit einem zweiten Fall der Verwendung nur des Doppelabtastmodus (F_samp = 2 × F_SW).
Da die Schaltfrequenz geeignet in Abhängigkeit von einem Motorantriebszustand variiert wird, und für die Abtastfrequenz eine geeignete Modenänderung zwischen dem Doppelabtastmodus und dem Einzelmodus ausgeführt wird, kann über den gesamten Betriebsbereich eine allgemeine Verbesserung des Schaltverlusts, der elektromagnetischen Performance, der NVH-Performance, der Steuerstabilität und dergleichen im Vergleich mit der Verwendung einer Schaltfrequenz und einer Abtastfrequenz erzielt werden.
Während diese Offenbarung im Zusammenhang damit beschrieben wurde, was momentan als praktische Ausführungsform angesehen wird, wird verstanden, dass die Offenbarung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Der Durchschnittsfachmann kann folglich leicht daraus auswählen und substituieren. Ein Durchschnittsfachmann kann darüber hinaus einen Teil aus den oben erwähnten ausbildenden Elementen weglassen, ohne eine Performance zu beeinträchtigen, oder kann ein zusätzliches ausbildendes Element hinzufügen, um die diesbezügliche Performance zu verbessern. Ein Durchschnittsfachmann kann darüber hinaus eine Sequenz von Schritten, die in der vorliegenden Beschreibung beschrieben sind, in Abhängigkeit von einer Prozessumgebung oder eine Ausrüstung ändern. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung soll folglich nicht durch die oben stehenden beispielhaften Ausführungsformen bestimmt werden, sondern soll nur gemäß den beigefügten Ansprüchen bestimmt sein.
Bezugszeichenliste

11: Überwachungseinheit
12: Stromanweisungsgenerator
13: Stromüberwachungseinheit
14, 18: Koordinatenwandler
15: PWM-Signalgenerator
16: PWM-Wechselrichter
17: Motor
19: Geschwindigkeitsberechnungsmittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2015-0086700 [0001]

Claims

Wechselrichter-Steuerverfahren für ein Hybridfahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen einer Drehmomentanweisung und einer Motorgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Echtzeit; Bestimmen, ob die Motorgeschwindigkeit geringer ist als eine erste Geschwindigkeit; Bestimmen, ob ein Absolutwert der Drehmomentanweisung geringer ist als ein erstes Drehmoment, wenn die Motorgeschwindigkeit geringer ist als die erste Geschwindigkeit; Ändern einer Schaltfrequenz auf eine vorbestimmte Frequenz, wenn der Absolutwert der Drehmomentanweisung geringer ist als das erste Drehmoment; und Steuern eines Wechselrichterbetriebs durch Erzeugen eines pulsbreiten Modulations-(PWM)Signals mit der auf die vorbestimmte Frequenz geänderten Schaltfrequenz.
Wechselrichtersteuerverfahren nach Anspruch 1, wobei das Ändern der Schaltfrequenz auf die vorbestimmte Frequenz umfasst: Ändern eines Modus zwischen einem Doppelabtastmodus unter Verwendung einer Frequenz, die zweimal die Frequenz ist, als eine Abtastfrequenz, und einem Einzelabtastmodus unter Verwendung einer identischen Frequenz zu der Schaltfrequenz als die Abtastfrequenz.
Wechselrichtersteuerverfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: Steuern des Wechselrichterbetriebs durch Erzeugen eines PWM-Signals mit einer festen Schaltfrequenz, wenn die Motorgeschwindigkeit größer als oder gleich der ersten Geschwindigkeit ist.
Wechselrichtersteuerverfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: Steuern des Wechselrichterbetriebs durch Erzeugen des PWM-Signals mit der festen Schaltfrequenz, wenn der Absolutwert der Drehmomentanweisung größer als oder gleich dem ersten Drehmoment ist.