用于控制环保车辆的电动机的方法和系统技术方案

提供一种用于控制环保车辆的电动机的方法和系统。该系统包括控制电动机以接收来自外部系统的扭矩指令并基于扭矩指令输出扭矩。此外，基于扭矩指令和电动机的操作条件生成电流指令。基于电流指令和电动机的操作条件，生成电压指令以被应用至电动机。基于电压指令和电动机的操作条件生成脉冲宽度调制（PWM）指令。基于电动机操作条件以PWM形式将PWM指令转变成电压并应用至电动机。然后，将基于电动机的非线性特性生成的电动机无用扭矩输出加至扭矩指令并从所述扭矩指令中减去。

【技术实现步骤摘要】
用于控制环保车辆的电动机的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求于2013年10月10日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2013-0120743号的优先权和权益，通过引用将其全部内容结合在此。
本专利技术涉及一种用于控制环保车辆的电动机的方法和系统，并且更具体地，涉及一种使用电动机的非线性模型来改善电动机的振动特性的用于控制环保车辆的电动机的方法和系统。
技术介绍
在本领域内众所周知，环保车辆通常包括燃料电池车辆、电动车辆、插电电动车辆和混合动力车辆，并且通常包括电动机(例如，驱动电动机)以生成驱动力。作为环保车辆的实例，混合动力车辆同时使用内燃机和电池的电力。换言之，混合动力车辆有效地结合并使用内燃机的动力和电动机的动力。例如，如在图9中所示，混合动力车辆包括发动机10、电动机20、用于调节发动机10与电动机20之间的动力的发动机离合器30、变速器40、差速齿轮设备50、电池60、用于启动发动机10或通过发动机10的输出来发电的集成启动器-发电机70、以及轮80。此外，混合动力车辆可包括配置成操作混合动力车辆的混合控制单元(HCU)200、配置成操作发动机10的发动机控制单元(ECU)110、配置成操作电动机20的电动机控制单元(MCU)120、配置成操作变速器40的变速器控制单元(TCU)140、以及配置成操作和管理电池60的电池控制单元(BCU)160。电池控制单元160可以是电池管理系统(BMS)。集成启动器-发电机70可以是集成启动器和发电机(ISG)或者混合启动器和发电机(HSG)。混合动力车辆可以以诸如电动车辆(EV)模式、混合动力车辆(HEV)模式和再生制动(RB)模式来驱动；EV模式是仅使用电动机20的动力的电动车辆模式，HEV模式使用发动机10的旋转力作为主动力并使用电动机20的旋转力作为辅助动力，以及RB模式在被车辆的制动或惯性驱动的过程中通过电动机20的发电来收集制动和惯性能从而为电池60充电。包括混合动力车辆的环保车辆通常通过在图1中所示的反相器300来驱动并控制电动机M。参考图1，操作以电角速度(We)旋转的电动机M的反相器300被配置为从外部系统接收扭矩指令Te*并基于扭矩指令Te*执行一系列处理以获得扭矩输出Te。在反相器300中接收的扭矩指令被传递至电流指令发生器311以基于电动机M的操作条件生成特定电流指令。在电流指令发生器311中生成的电流指令被传递至电压指令发生器312。基于电动机M的操作条件，传递至电压指令发生器312的电流指令被转换成电压指令以应用至电动机M。从电压指令发生器312输出的电压指令被传递至脉冲宽度调制(PWM)指令发生器313。基于电动机M的操作条件将传递至PWM指令发生器313的电压指令转换成PWM指令。将从PWM指令发生器313输出的PWM指令传递至PWM电压发生器314。基于电动机M的操作条件将传递至PWM电压发生器314的PWM指令转换成PWM形式的电压，并且将转换的PWM电压施加至电动机M以驱动电动机M。此外，在用于控制环保车辆的电动机的系统中，基于所需的扭矩Te*，在平衡坐标系中操作的电流指令控制器(未示出)选择Idsr*(d-轴定子参考电流)和Iqsr*(q轴定子参考电流)作为电流指令。所选择的电流指令Idsr*和Iqsr*是输出所需的扭矩Te*的电流指令的组合。通过一系列处理基于所需的扭矩Te*，在平衡坐标系中操作的电流指令控制器操作电动机M以输出扭矩Te从而促使基于由电动机M的操作条件所选择的电流指令Idsr*和Iqsr*的电流Idsr和Iqsr流入电动机M。然而，当基于电流指令Idsr*和Iqsr*的电流Idsr和Iqsr流入电动机M时，可能由于电动机M和反相器300的固有特性生成具有与所需的扭矩Te*不同方面的扭矩Te。具体地，在根据电动机M的转子的旋转重复该特性时，扭矩输出振动，并且对于其中包括电动机和反相器的电动机系统生成车辆的主要驱动力的环保车辆，可造成车辆的振动。因此，在控制环保车辆中的电动机的输出的反相器中，需要使用基于电动机和反相器的特性不改变扭矩输出的控制方法使基于电动机和反相器的扭矩输出与在状态方面的改变基本上一致。在本
技术介绍
部分中公开的上述信息仅用于增强对本专利技术的
技术介绍
的理解，并且因此上述信息可包含没有形成已为该国的本领域普通技术人员所知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于控制环保汽车的电动机的系统，该系统使用电动机的非线性模型改善电动机的振动特性。进一步，本专利技术提供一种用于控制环保汽车的电动机的系统，在该系统中，操作环保车辆中的电动机的输出的反相器使用基于电动机和反相器的特性不改变扭矩输出的控制方法以保持基于电动机和反相器的状态的扭矩输出与在该状态中的改变基本上一致。本专利技术的示例性实施方式提供一种用于控制电动机的系统，该系统可包括被配置为操作环保车辆中的电动机的反相器；其中，该反相器可被配置为操作电动机以从外部系统接收扭矩指令并基于该扭矩指令从电动机输出扭矩，并且可包括：电流指令发生器，被配置为基于在反相器中接收的扭矩指令和电动机的操作条件来生成特定电流指令；电压指令发生器，被配置为基于从电流指令发生器输出的电流指令和电动机的操作条件生成电压指令；PWM指令发生器，被配置为基于从电压指令发生器输出的电压指令和电动机的操作条件来生成PWM指令；PWM电压发生器，被配置为基于电动机的操作条件将从PWM指令发生器输出的PWM指令转换成PWM形式的电压并将所转换的电压施加至电动机；以及扭矩指令优化器，被配置为将基于电动机的非线性特性生成的电动机的无用扭矩输出Te_unwanted加至扭矩指令Te*或者从扭矩指令Te*中减去。扭矩指令优化器可包括：无用扭矩提取器，被配置为提取电动机无用扭矩输出作为不必要的扭矩输出；以及加法器/减法器，被配置为通过将无用扭矩输出Te_unwanted加至扭矩指令Te*或者从扭矩指令Te*中减去来输出修改的扭矩指令Te*_mod。扭矩指令优化器还可以包括：电动机位置预测器，被配置为预测电动机转子的位置并将所预测的位置提供给无用扭矩提取器；以及扭矩衰减器，被配置为将从无用扭矩提取器输出的无用扭矩衰减至预定值。根据本专利技术的示例性实施方式，调整环保车辆中的电动机的输出的反相器可使用基于电动机和反相器的特性不改变扭矩输出的控制方法从而保持基于电动机和反相器的状态的扭矩输出与在该状态中的改变基本上一致。附图说明图1是示出了根据现有技术的环保车辆的通用电动机控制系统的示例性框图；图2是根据本专利技术的示例性实施方式的环保车辆的电动机控制系统的示例性结构图；图3是示出了根据本专利技术的示例性实施方式的环保车辆的电动机控制系统中扭矩指令优化器的示例性结构图；图4是示出了根据本专利技术的示例性实施方式由环保车辆的电动机控制系统控制的电动机转子的位置的示例性曲线图；图5是示出了根据本专利技术的示例性实施方式在环保车辆的电动机控制系统中扭矩指令优化器的另一示例性实施方式的示例性结构图；图6至图8B是描述了根据本专利技术的示例性实施方式的环保车辆的电动机控制系统的操作的示例性曲线图；以及图9是示意性地示出了根据现有技术的混合动力车辆(一种环保车辆)的示例性框图。具体实施方式应理解的是，本文中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制电动机的系统，包括：反相器，被配置为控制所述系统中的所述电动机，其中，所述反相器被配置为：控制所述电动机，接收来自外部系统的扭矩指令；基于所述扭矩指令从所述电动机输出扭矩；基于在所述反相器中接收的所述扭矩指令和所述电动机的操作条件生成电流指令；基于生成的所述电流指令和所述电动机的所述操作条件生成电压指令以应用至所述电动机；基于生成的所述电压指令和所述电动机的所述操作条件生成脉冲宽度调制（PWM）指令；基于所述电动机的所述操作条件将生成的所述脉冲宽度调制指令转换成脉冲宽度调制形式的电压；将转换的所述电压施加至所述电动机；以及将基于所述电动机的非线性特性生成的所述电动机的无用扭矩输出加至所述扭矩指令以及从所述扭矩指令中减去。

【技术特征摘要】
2013.10.10 KR 10-2013-01207431.一种用于控制电动机的系统，包括：反相器，被配置为控制所述系统中的所述电动机，其中，所述反相器被配置为：控制所述电动机，接收来自外部系统的扭矩指令；基于所述扭矩指令从所述电动机输出扭矩；基于在所述反相器中接收的所述扭矩指令和所述电动机的操作条件生成电流指令；基于生成的所述电流指令和所述电动机的所述操作条件生成电压指令以应用至所述电动机；基于生成的所述电压指令和所述电动机的所述操作条件生成脉冲宽度调制(PWM)指令；基于所述电动机的所述操作条件将生成的所述脉冲宽度调制指令转换成脉冲宽度调制形式的电压；将转换的所述电压施加至所述电动机；以及将基于所述电动机的非线性特性生成的所述电动机的无用扭矩输出加至所述扭矩指令或者从所述扭矩指令中减去，其中，所述反相器进一步被配置为：提取所述电动机的所述无用扭矩输出作为不必要的扭矩输出；通过将所述无用扭矩输出加至所述扭矩指令或者从所述扭矩指令中减去来输出修改的扭矩指令；预测电动机转子的位置；以及将所述无用扭矩输出衰减至预定值，其中，所述反相器进一步被配置为使用以下公式计算所述电动机转子的位置作为所述转子的修改的位置，所述位置是扭矩输出点，其中，θr是所述电动机转子的位置，θr_mod是所述转子的所述修改的位置，并且t1和t0是不同的时间间隔。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述反相器进一步被配置为：基于所需的扭矩选择电流指令以获得所述扭矩输出；以及选择电压指令以使基于所选择的电流指令的电流流入所述电动机，其中，所述扭矩输出、所述电流和基于所述电压指令的电压满足以下公式，Te＝Iqsr·dFlux-Idsr·qFlux其中，dFlux是磁链的d轴，qFlux是磁链的q轴，Idsr是d轴定子参考电流，Iqsr是q轴定子参考电流，Vdsr是d轴定子参考电压，Vqsr是q轴定子参考电压，Rs是所述电动机的定子线圈电阻，Te是所述扭矩输出，以及Wr是电动机转子的电角速度。3.根据权利要求2所述的系统，其中，施加至所述电动机的所述电压由以下公式中的至少一个来表示，其中，dFlux是磁链的d轴，qFlux是磁链的q轴，Idsr是d轴定子参考电流，Iqsr是q轴定子参考电流，Vdsr是d轴定子参考电压，Vqsr是q轴定子参考电压，Rs是所述电动机的定子线圈电阻，Te是所述扭矩输出，Wr是电动机转子的电角速度，并且θr是所述电动机转子的位置。4.根据权利要求3所述的系统，其中，作为基于由多项式表示的磁链的以下公式中所示，所述扭矩输出和所述无用扭矩输出分别通过多项式扭矩输出和无用扭矩输出表示：其中，dFlux_H是磁链的多项式d轴，qFlux是磁链的多项式q轴，Idsr是d轴定子参考电流，Iqsr是q轴定子参考电流，Te是所述扭矩输出，Te_unwanted是所述无用扭矩输出，并且θr是所述电动机转子的位置。5.一种用于控制电动机的方法，包括：由控制器从外部系统接收扭矩指令；由所述控制器基于所述扭矩指令输出扭矩；由所述控制器基于所接收的所述扭矩指令和所述电动机的操作条件生成电流指令；由所述控制器基于生成的所述电流指令和所述电动机的所述操作条件生成电压指令以应用至所述电动机；由所述控制器基于生成的所述电压指令和所述电动机的所述操作条件生成脉冲宽度调制(PWM)指令；由所述控制器基于所述电动机的所述操作条件将生成的所述脉冲宽度调制指令转换成脉冲宽度调制形式的电压；由所述控制器将转换的所述电压施加至所述电动机；由所述控制器将基于所述电动机的非线性特性生成的所述电动机的无用扭矩输出加至所述扭矩指令或者从所述扭矩指令中减去；由所述控制器提取所述电动机的所述无用扭矩输出作为不必要的扭矩输出；由所述控制器输出通过将所述无用扭矩输出加至所述扭矩指令或者从所述扭矩指令中减去所修改的扭矩指令；由所述控制器预测电动机转子的位置；以及由所述控制器将所述无用扭矩输出衰减至预定值，由所述控制器使用以下公式计算所述电动机转子的位置作为所述转子的修改的位置，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：庾太一，朴韩姬，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR