控制逆变器的方法和设备技术

描述了一种电连接至电动机的逆变器。一种用于控制逆变器中的切换的方法包括确定电动机的扭矩输出并且确定与逆变器冷却回路相关的温度。基于电动机的扭矩输出和与逆变器冷却回路相关的温度来选择用于控制逆变器的优选逆变器开关控制模式。

Method and apparatus for controlling an inverter

An inverter that is electrically connected to an electric motor is described. A method for controlling switching in an inverter includes determining a torque output of an electric motor and determining temperature associated with an inverter cooling loop. Based on the torque output of the motor and the temperature associated with the inverter cooling loop, a preferred inverter switch control mode for controlling the inverter is selected.

【技术实现步骤摘要】
控制逆变器的方法和设备
本公开涉及车辆上利用的高压电力系统以及与其相关的控制例程。
技术介绍
车辆可使用动力系系统，该系统由内燃发动机(发动机)与诸如高压电动马达/发电机的非燃烧型马达一起产生推进动力。经由包括逆变器的高压电力电路，高压电动马达/发电机从车载高压电能存储装置(例如，高压电池)获取电力。逆变器是利用多个成对设置的半导体开关将直流输入电压转换为交流输出电压的装置。成对的半导体开关根据逆变器开关控制模式受控。交流输出电压可供应给诸如高压电动马达/发电机的电动机械以完成作业，其中该作业可包括在扭矩模式中产生扭矩或在反应模式中产生电力。半导体开关可为绝缘栅双极晶体管、场效应晶体管或其它合适的装置。用于控制半导体开关的开关技术包括脉宽调制(PWM)方法，诸如三角比较脉宽调制(PWM)方法、空间向量(SV)脉宽调制(SV-PWM)方法以及非连续脉宽调制(D-PWM)方法。不同的开关技术根据控制、功率损耗、噪音、谐波含量和其它参数产生不同结果。功率损耗影响系统效率和系统热生成。
技术实现思路
描述了一种电连接到电动机器的逆变器。一种用于控制逆变器中切换的方法包括确定电动机器的扭矩输出并且确定与逆变器冷却回路相关的温度。基于电动机器的扭矩输出和与逆变器冷却回路相关的温度，选择了一种用于控制逆变器的优选逆变器开关控制模式。从以下结合附图对一些最佳模式的详细描述和如所附权利要求书所定义的执行本教导的其它实施例中，可以容易地了解本专利技术的上述特点和优点以及其他特点和优点。附图说明下面将参照附图，通过举例的方式描述一个或多个实施例，其中：图1示意性地示出了根据本公开由控制器控制的高压电力系统的实施例，包括在车辆动力系系统上利用的高压电力系统；图2示意性地示出了根据本公开基于电动机器的扭矩输出和循环到逆变器的冷却剂温度来选择用于控制逆变器的优选逆变器开关控制模式的马达控制选择例程；以及图3以图表示出了根据本公开选择与冷却剂温度和马达扭矩相关的优选逆变器开关控制模式的变量Z的校定。具体实施方式现参考附图，其中所示的内容仅为了示出某些实施例，而不是为了对其进行限制。图1示意性地示出了由控制器12控制的高压电力系统40。在一个非限定性实施例中，并且如图所示，高压电力系统40使用于车辆10的动力系系统20上。在一个非限定性实施例中，动力系系统20包括机械耦接到电动机器30的内燃发动机(发动机)24，以及机械耦接到车辆传动系26以向一个或多个车辆车轮提供推进动力的传动机构28。发动机24可以是任何合适的内燃发动机，通过燃烧过程将烃基燃料或其它燃料转换为机械动力。使用传动机构28的可旋转构件22或其它合适的机械耦接件，发动机24机械可旋转地耦接到电动机器30。动力系系统20可使用第二个或更多的电动机器用于车辆推进和其它功能。传动机构28可包括任何合适的机械动力传送机构，诸如但不限于行星齿轮、斜齿轮和其它齿轮组、旋转轴、离合器、制动器和和其它装置。可旋转构件22可包括任何合适的形式，就非限制性举例而言，诸如旋转轴、啮合齿轮布置或带驱动布置。另外，可旋转构件22可包括经由传动系系统20的传动机构28的一个实施例的行星齿轮组的齿圈、过桥齿轮或太阳齿轮至发动机24的机械耦接。发动机24、电动机器30和传动机构28之间机械互连的实施例的其它细节是已知的，并且不再详细描述。电动机器30可以是任何合适的电动机，并且在一个实施例中是高压电动机/发电机，该高压电动马达/发电机将高压电力转换为机械动力，并且优选地将机械动力转换为可存储在高压能量存储装置(高压电池)42中的电能。电动机器30电连接至功率逆变器模块(TPIM)32。从电动机器30输出的扭矩可直接使用扭矩传感器监测，或从至诸如电流、通量或或其他参数的电动机器30的监测到的输入来推断。高压电池42经由高压总线向电力组件(特别是经由接触器开关58向TPIM32)供应电力。高压总线包括正侧(HV+)44和负侧(HV-)46，其中电力由电流传感器48和电压传感器56监测。优选地，电力组件包括功率逆变器模块32和辅助电力模块(APM)64。在一个实施例中，交流充电器电连接至高压总线，并且经由充电电缆电连接至远程、车辆外的交流电源，以当车辆10静止时向高压电池42充电。高压电池42可以是任何合适的高压能量存储装置，例如但不限于多节锂离子装置、超级电容器或另一种装置。负总线接触器开关52将负极侧(HV-)46连接至高压电池42，并且具有电阻器54的预充电接触器开关50与之并联布置。辅助电力模块64和交流充电器优选在HV+44和HV-46之间并联布置。辅助电力模块64优选包括直流/直流电力转换器，该直流/直流电力转换器在一个实施例中电连接至低压总线和低压电池。辅助电力模块64向在车辆上的低压系统(包括例如电动车窗、HVAC风扇、座椅以及其它附属装置)提供低压电力。逆变器冷却回路70布置成管理并且传递由功率逆变器模块32产生的热。逆变器冷却回路70包括空气/流体热交换器72，该空气/流体热交换器72使用流体导管75流体连接至功率逆变器模块32的散热元件73，散热元件73机械热耦接至功率逆变器模块32的功率晶体管。冷却流体优选使用流体泵通过逆变器冷却回路70循环。根据需要，可以采用其它流体元件，诸如耦接器、储流罐、压力调节器等。温度传感器74被布置成监测逆变器冷却回路70中的温度，并且在一个实施例中，温度传感器74在来自功率逆变器模块32的出口处监测冷却剂流体的温度。温度传感器74指示从散热元件73的热传递，因此指示在功率逆变器模块32的功率晶体管中的热生成。可替代地，可应用温度模块来动态评估或以其它方式确定逆变器冷却回路70的温度，例如在来自功率逆变器模块32的出口处的冷却剂流体的温度，因此指示功率逆变器模块32的功率晶体管中的热生成。在一个实施例中，空气/流体热交换器72为整体车辆冷却系统的一部分。可替代地，功率逆变器模块32可以是空气冷却的，采用空气被动或主动地穿过散热元件73，并且采用监测穿过散热元件73传导的空气的温度系统以，以指示逆变器冷却回路70的温度，并且因此指示功率逆变器模块32的功率晶体管中的热生成。控制器12优选地包括多个分立装置，其与传动系系统20的各个元件位于相同位置，以响应于操作员命令和传动系需求来实现传动系系统20的各个元件的操作控制。控制器12还可以包括提供其它控制装置的分级控制的控制装置。控制器12直接或经由通信总线16通信连接至高压电池42、辅助电力模块(APM)64和功率逆变器模块(TPIM)32中的每一个以监视并且控制其操作。控制器12控制传动系系统20的操作，包括选择并且命令多个操作模式中的一个操作模式的操作，以产生扭矩并在扭矩产生装置，例如发动机24、电动机器30和传动系26之传递扭矩。操作模式可以包括一个或多个电动车辆(EV)模式，其中发动机24处于关闭(OFF)状态，并且电动机30产生推进扭矩。操作模式还可以包括电动可变模式，其中发动机24和第一电动机30产生推进扭矩。操作模式还可以包括扩展范围EV模式，其中发动机24处于打开(ON)状态并通过电动机30正在产生电力，并且第二电动机正在产生推进扭矩。扩展范围EV模式、EV模式和电动可变模式每一个具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制电连接至电动机的逆变器中的切换的方法，所述方法包括：确定所述电动机的扭矩输出；确定与逆变器冷却回路相关的温度；以及基于所述电动机的所述扭矩输出和与所述逆变器冷却回路相关的所述温度来选择用于控制所述逆变器的优选逆变器开关控制模式。

【技术特征摘要】
2015.07.28 US 14/8110941.一种用于控制电连接至电动机的逆变器中的切换的方法，所述方法包括：确定所述电动机的扭矩输出；确定与逆变器冷却回路相关的温度；以及基于所述电动机的所述扭矩输出和与所述逆变器冷却回路相关的所述温度来选择用于控制所述逆变器的优选逆变器开关控制模式。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括只有当所述电动机的旋转速度大于最小阈值速度时基于所述电动机的所述扭矩输出和所述温度来选择用于控制所述逆变器的所述优选逆变器开关控制模式。3.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述电动机的所述扭矩输出和循环至所述逆变器的所述冷却剂的所述温度选择用于控制所述逆变器的所述优选逆变器开关控制模式包括当与所述逆变器冷却回路相关的所述温度小于阈值温度时选择空间向量PWM模式。4.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述电动机的所述扭矩输出和与所述逆变器冷却回路相关的所述温度选择用于控制所述逆变器的所述优选逆变器开关控制模式包括当与所述逆变器冷却回路相关的所述温度大于阈值温度时选择非连续PWM模式。5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：确定所述电动机的旋转速度；以及基于所述电动机的所述扭矩输出、与所述逆变器冷却回路相关的所述温度以及所述电动机的所述旋转速度来选择用于控制所述逆变器的优选逆变器开关控制模式。6.根据权利要求5所述的方法，其中基于所述电动机的所述扭矩输出、与所述逆变器冷却回路相关的所述温度以及所述电动机的所述旋转速度选择用于控制所述逆变器的所述优选逆变器开关控制模式包括当所述电动机的所述旋转速度小于阈值速度时...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·S·奥克斯，B·A·韦尔奇，A·K·洛斯托尼，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US