[發明專利]為混合動力車及燃料電池車補償分解器的非線性的方法

有效

• 申請號: 201010260986.8
• 申請日: 2010-08-23
• 公開（公告）號: CN102237839A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 全禹勇;全信慧;崔遠景;金凡植;李永國;鄭鎮煥;文湘賢;金成奎
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社
• 主分類號: H02P6/16
• 分類號: H02P6/16
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本公開一般涉及用于為混合動力車及燃料電池車補償分解器的非線性的方法。更特別地，本公開涉及用于在混合動力車及燃料電池車中補償分解器的非線性以控制電動機的方法，從而在高扭矩和高速運轉期間穩定地控制電動機電流。

背景技術

使用發動機和驅動電動機的混合動力車是這樣的車輛：其在初始起動期間由驅動電動機驅動，然后在車輛以高于預定速度的速度運動時由發動機的動力和電動機的電力這二者驅動，從而改善燃料效率并減少廢氣。

燃料電池車是配備有燃料電池組的車輛，在燃料電池組中，供應到燃料電池組的氫氣由燃料電極(陽極)的催化劑分解為氫離子和電子，其中氫離子通過電解質膜傳輸到空氣電極(陰極)，并且供應到空氣電極的氧氣與通過外部導線傳輸到空氣電極的電子反應以產生水和電，從而使驅動電動機運轉。

混合動力車及燃料電池車都采用電動機來驅動車輛，并都采用逆變器系統來驅動電動機。

特別地，在混合動力車及燃料電池車中采用檢測電動機速度和轉子角度的分解器，其中分解器的檢測和故障檢測被認為是電動機控制中最重要的因素之一。

參考圖1簡要描述在混合動力車及燃料電池車中使用的逆變器系統的配置。

電池10通過主繼電器20連接到逆變器30，逆變器30電連接到電動機40(例如，永磁同步電動機)，并且電動機40配備有分解器50，分解器50是用于檢測轉子的絕對位置并向逆變器30發送檢測信號的一種旋轉角度檢測傳感器。

逆變器30優選地包括：電力模塊31(例如，IGBT)，其在電池10和永磁同步電動機40之間傳輸電能；DC鏈接電容器32，其吸收逆變器30的操作所引起的DC電壓的紋波成分以防止紋波成分傳輸到電池10；DC鏈接電壓傳感器33，其測量逆變器30的DC電壓，即DC鏈接電容器32兩端的電壓，以便用于控制逆變器30；DC鏈接電壓感測電路34，其處理DC鏈接電壓傳感器33的輸出以具有能夠輸入到AD轉換器的幅度，并同時防止發生由于噪聲等而引起的電壓測量誤差；電流傳感器35，其測量逆變器30的交流電，以便用于控制逆變器30；電流感測電路36，其處理電流傳感器模塊中的電流傳感器的輸出以具有能夠輸入到AD轉換器的幅度，并同時防止發生由于噪聲等而引起的電流測量誤差；CPU?37，其配備有控制逆變器30的軟件，并使用測量的物理參數來控制逆變器30的全部操作；以及控制/門電路板(control/gate?board)38，其配備有用于控制逆變器30的上述電路和組件。

優選地，分解器50被用作位置傳感器以檢測電動機轉子的精確位置，從而用逆變器30精確地控制電動機40。

因此，當電動機轉子的精確位置未被適當地檢測時，難以滿足駕駛者需要的扭矩并且可能會失去電動機的可控性。因此，有必要為與轉子磁通位置同步的電動機矢量控制建立坐標系，并且為此目的，有必要獲知電動機轉子的絕對位置。因此，使用分解器來檢測轉子的絕對位置(即，轉子的旋轉角度)。

優選地，分解器通常由兩個元件組成。即，分解器優選地由轉子和定子組成，與電動機相似。分解器的轉子安裝于電動機的轉子上，并且分解器的定子安裝于電動機的定子上。

因此，分解器通過接收從逆變器的分解器數字轉換器(RDC，resolver-to-digital?converter)產生的10KHz的勵磁信號而旋轉，以向RDC輸送正弦波和余弦波，從正弦波和余弦波中解調勵磁信號成分(10kHz)，并檢測電動機轉子的位置。

因此，轉子的各相位由分解器精確測量，并且RDC發送所測量的轉子的相位，其中RDC包括對測量值整流的同步整流器和以期望的振蕩頻率輸出整流電壓的壓控振蕩器(VCO)。因此，可以精確控制車輛運轉所需的電動機速度和電動機扭矩。

如圖2所示，電動機轉子的理想位置信息應該具有線性。然而，分解器檢測到的電動機轉子的位置信息具有偏離理想位置信息的非線性。確信的是，非線性可能由分解器自身的硬件特性引起，盡管程度上有所不同。

如果由于非線性而在分解器中引起誤差，則在低速和高速下的最大扭矩/動力運轉期間，由于逆變器中的錯誤，混合動力功能可能會不起作用，在電動機的高扭矩和高速運轉期間電流控制的穩定性可能會降低，并且電動機相電流的不對稱性的增大可能會導致紋波(損耗)的增大。

即，當由于分解器的非線性而在電動機轉子的位置信息中發生誤差時，在低速下的最大扭矩運轉期間，逆變器對電動機電流的控制可能會變得不穩定。此外，當測量電動機控制算法中使用的速度時，不可能測量到精確速度，這可能會在高速下的最大動力運轉期間使電動機電流的控制不穩定。