[發明專利]電動馬達扭矩估算

有效

• 申請號: 201110230969.4
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102386817A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: J·吳
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P21/14
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 郭鴻禧

技術領域

本發明涉及電動馬達扭矩估算。本發明還涉及使用永磁(PM)馬達的混合動力及電動車輛。

背景技術

永磁(PM)同步馬達的使用已變得十分廣泛。總體上，PM同步馬達包括轉子，其具有安裝在轉子周邊或隱藏在馬達內部的永磁體。

在一些PM同步馬達的應用中，需要估算產生的馬達扭矩。

現有扭矩估算方法基于扭矩方程：

T＝P/2[phi×Iq+(Ld-Lq)×Id×Iq]

其中P為磁極數，phi為永磁體磁鏈(flux?linkage)，Id和Iq為測量并轉換至馬達的d軸、q軸的電流，Ld和Lq為d軸、q軸的電感。Ld和Lq還由于磁路的飽和特性而受到Id和Iq的影響。

通常，可容易地精確測量電流，而phi僅隨著溫度線性變化并因此可容易地進行調節。

盡管該方法在一些應用中較為合適，然而該方法的問題在于估算的精確性總體上依賴于對Ld和Lq的估算，而這十分難以達到。

專利文件US2006/0006825A1、US2009/0179602A1、WO2007066182A1、EP1014554A2、US7586286和EP1401093A2中公開了背景信息。2001年1月出版的《亞歷山大工程學》雜志(Alexandria?Engineering?Journal)第40卷第1期中Y.S.Mohamed和A.A.Hassan撰寫的《改善的直接扭矩控制的感應馬達驅動的性能》(Performance?of?modified?direct?torque?controlled?induction?motor?drives)一文中可得到更多的背景信息。

發明內容

本發明的目的在于提供一種改進的電動馬達扭矩估算。更為詳細地，本發明的目的在于通過使用電流反饋和電流指令提供對電機的扭矩估算的改善。

根據本發明的一個方面，提供了一種控制包括有永磁(PM)同步馬達的方法。校準馬達以使得對于每個扭矩指令均具有對應的直軸(d軸，direct-axis)和交軸(q軸，quadrature?axis)電流指令。該方法包含建立扭矩指令T*，并分別確定對應于扭矩指令T*的d軸和q軸電流指令Id*、Iq*。

該方法還包含基于Id*、Iq*控制馬達，并分別測量d軸和q軸電流Id、Iq。根據扭矩指令T*與扭矩差之和估算輸出扭矩。根據Id*、Iq*、Id、和Iq的函數確定扭矩差。可基于估算的輸出扭矩控制車輛。

更為詳細地，本發明預見到在本發明的任意實施例中可分別或以合適的組合包括多種其它特征。例如，扭矩指令T*可基于車輛工況。車輛可包括存儲器，且基于估算的輸出扭矩控制車輛可包括將診斷代碼存儲在存儲器中(例如在估算的輸出扭矩處于該值的正常期待范圍之外時)。

在一些實施例中，通過建立查值表將扭矩指令映射至對應的直軸(d軸)和交軸(q軸)電流指令。

在一個實施例中，該方法還包含分別計算d軸和q軸電流誤差Id_e和Iq_e，其中Id_e＝Id-Id*，Iq_e＝Iq-Iq*。隨后，根據下列方程確定扭矩差：

T_diff＝P/2×[Phi×Iq_e+(Ld-Lq)×(Id_e×Iq*+Iq_e×Id*+Id_e×Iq_e)]

其中T_diff為扭矩差，P為磁極數，phi為永磁體磁鏈，Ld為d軸的電感，Lq為q軸的電感。

應了解，本發明實施例在使用永磁(PM)馬達的混合動力和電動車輛中尤為有用。另外，可在其它應用中采用本發明實施例。

根據本發明的另一個方面，提供了一種控制永磁(PM)同步馬達的方法。校準馬達以使得對于每個扭矩指令均具有對應的直軸(d軸)和交軸(q軸)電流指令。該方法包含建立扭矩指令T*，并分別確定對應于扭矩指令T*的d軸和q軸電流指令Id*、Iq*。該方法還包含基于Id*、Iq*控制馬達，并分別測量d軸和q軸電流Id、Iq。根據扭矩指令T*和扭矩差之和估算輸出扭矩。根據Id*、Iq*、Id和Iq的函數確定扭矩差。可產生指示估算的輸出扭矩的輸出信號。

根據本發明的一個實施例，該方法還包含：產生指示估算的輸出扭矩的輸出信號。

根據本發明的一個實施例，該方法還包含：建立查值表用于將各個扭矩指令映射至對應的直軸(d軸)和交軸(q軸)電流指令。

根據本發明的一個實施例，該方法還包含：分別計算d軸和q軸電流誤差Id_e、Iq_e；其中Id_e＝Id-Id*；且Iq_e＝Iq-Iq*。