[發(fā)明專利]用于控制電動車的電動機的系統(tǒng)和方法

有效

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• 申請日: 2012-08-17
• 公開（公告）號: CN103144551B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設計）人: 金成奎;崔遠景;郭武信;裴秀炫
• 申請（專利權）人: 現(xiàn)代自動車株式會社;起亞自動車株式會社
• 主分類號: B60L15/20
• 分類號: B60L15/20
• 代理公司: 北京尚誠知識產(chǎn)權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于控制電動車的電動機的系統(tǒng)和方法。更特別地，本發(fā)明涉及一種用于有效且可靠地控制電動車(例如混合動力車)的電動機的系統(tǒng)和方法。

背景技術

電動車通常利用來自電池的電力驅(qū)動。電動車可以是僅使用來自電池的電力的純電動車、或者組合使用來自電池的電力和來自內(nèi)燃發(fā)動機的動力的混合動力車。

一種用于電動車的電動機是內(nèi)置式永磁同步電動機(IPMSM)，其通常能夠輸出較高的每單元體積轉(zhuǎn)矩和效率。在許多情況下，由根據(jù)實驗得到的電池輸出電壓(逆變器輸入電壓)狀態(tài)構成的基于速度的電流控制圖被應用以控制IPMSM的轉(zhuǎn)矩。

然而，通常必須獲得與速度和轉(zhuǎn)矩控制命令相關的多個實驗數(shù)據(jù)來構成基于速度的電流控制圖。因此，不幸的是，生成基于速度的電流控制圖需要花費相對較長的時間。

此外，如果車輛的電池電壓低于電流控制圖的參考電壓，那么車輛的電池由于缺少電壓而在電流控制期間變得不穩(wěn)定，并且如果電池電壓高于電流控制圖的參考電壓，那么就無法使系統(tǒng)的效率最大化并且需要額外的算法來提高系統(tǒng)的效率。

圖6是根據(jù)常規(guī)技術的基于速度的電流控制命令決定方法的示意圖。三相交流電動機接收諸如具有三相的電壓和電流之類的變量，并將三相變量轉(zhuǎn)換成具有a、d、q和0軸的直角坐標系變量。該坐標轉(zhuǎn)換通常用于對交流(AC)電動機進行建模或分析。

如圖6所示，根據(jù)常規(guī)技術的基于速度的電流控制方法使用預定表格，該預定表格確定與轉(zhuǎn)矩控制命令和電動機速度相對應的d軸電流控制命令(i^r_ds*)和q軸電流控制命令(i^r_qs*)。該常規(guī)方法能夠穩(wěn)定地控制轉(zhuǎn)矩。然而，該常規(guī)方法需要額外的算法來完成該操作。因為常規(guī)方法僅接收轉(zhuǎn)矩控制命令和電動機速度來產(chǎn)生電流控制命令，所以在不使用額外算法的情況下很難對電池的電壓波動做出響應并有效地操作電動機系統(tǒng)。因此，常規(guī)方法需要額外的算法(例如當電池的輸出電壓不足時的電壓利用率限制邏輯，以及當產(chǎn)生過剩的輸出電壓時的電壓波動補償邏輯)。

此外，常規(guī)方法必須在所有電動機速度中保留掃描時間來產(chǎn)生電流控制命令，并且控制穩(wěn)定性與輸出改進有沖突。因此，簡而言之，常規(guī)的基于速度的電流控制方法具有用于補償電池的電壓波動的額外邏輯，并且限制性地反映電池的電壓波動。

另外，常規(guī)方法是當電池的電壓波動時改變電流控制圖中的電動機速度值的離線控制方法和間接控制方法。因此，由于常規(guī)方法不能實時反映當前車輛狀態(tài)，所以難以反映實際的電壓波動。

本背景技術部分中公開的上述信息僅用于加強對本發(fā)明的背景技術的理解，并且因此可能包含不構成對本領域普通技術人員而言在該國已知的現(xiàn)有技術的信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明致力于提供一種用于控制電動車的電動機的系統(tǒng)和方法，其具有以下優(yōu)點：即使當電池的電壓波動時仍能保持控制穩(wěn)定性，通過克服由電動機的誤差產(chǎn)生的限制來提高控制精確性，以及通過應用于諸如混合動力車之類的電動車來提高燃料效率和動力性能。

本發(fā)明的示例性實施例提供了一種用于控制電動車的電動機的系統(tǒng)和方法，其包括：接收向電動機提供驅(qū)動電力的電池的輸出電壓、電動機的速度和轉(zhuǎn)矩；使用電池的輸出電壓、電動機的速度和轉(zhuǎn)矩，來產(chǎn)生基于磁通量的電流控制圖(current?control?map)；以及使用基于磁通量的電流控制圖來產(chǎn)生電流控制命令。

該系統(tǒng)和方法還可以包括：產(chǎn)生作為電池的輸出電壓和電動機的速度的比率的驅(qū)動點比率，并通過使用電動機的速度和轉(zhuǎn)矩來產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩控制命令。更具體地，可以通過使用驅(qū)動點比率和轉(zhuǎn)矩控制命令來產(chǎn)生基于磁通量的電流控制圖。該方法還可以包括根據(jù)電流控制命令來產(chǎn)生電壓控制命令。

電池的輸出電壓(V_dc)、電動機的速度(ω_r)以及驅(qū)動點比率(1/λ_max)可以滿足以下等式：