电机的检测和控制制造技术

本公开提供“电机的检测和控制”。一种车辆包括：电机，所述电机具有极对数量N；位置传感器，所述位置传感器具有极对数量M，所述位置传感器产生指示所述电机的旋转位置的输出；以及一个或多个控制器。所述一个或多个控制器根据所述旋转位置与L/N的乘积来生成重新映射的旋转位置，根据所述重新映射的旋转位置与N/M的乘积来生成经缩放的位置，并且基于所述经缩放的位置来命令所述电机以产生指定的扭矩或速度。M不等于N且不是N的因数，并且L是N和M的最小公倍数。小公倍数。小公倍数。

【技术实现步骤摘要】
电机的检测和控制


[0001]本公开涉及汽车电力电子部件。

技术介绍

[0002]电动化车辆可以包含一个或多个马达以用于推进。它还可以包含为马达提供能量的牵引电池和支持低电压负载的辅助电池。由于马达、牵引电池和辅助电池可能需要不同的电参数，因此它们之间的电通信可能需要修改所提供或所消耗的电力。

技术实现思路

[0003]一种车辆包括电机、位置传感器和一个或多个控制器。所述电机具有极对数量N。所述位置传感器具有极对数量M，并且产生指示所述电机的旋转位置的输出。所述一个或多个控制器根据所述旋转位置与L/N的乘积来生成重新映射的旋转位置，根据所述重新映射的旋转位置与N/M的乘积来生成经缩放的位置，并且基于所述经缩放的位置来命令所述电机以产生指定的扭矩或速度。M不等于N且不是N的因数，并且L是N和M的最小公倍数。
[0004]一种用于操作车辆电机的方法包括：从具有极对数量M的位置传感器获得具有极对数量N的电机的旋转位置，根据所述旋转位置与L/N的乘积来生成重新映射的旋转位置，根据所述重新映射的旋转位置与N/M的乘积来生成经缩放的位置，以及基于所述经缩放的位置来命令所述电机以产生指定的扭矩或速度。L是N和M的最小公倍数。
[0005]一种电驱动系统包括：电机，所述电机具有极对数量N；位置传感器，所述位置传感器具有极对数量M，所述位置传感器产生指示所述电机的旋转位置的输出；以及一个或多个控制器。所述一个或多个控制器基于所述输出来生成计数，根据所述旋转位置与L/N的乘积来生成重新映射的旋转位置，根据所述重新映射的旋转位置与N/M的乘积来生成经缩放的位置，响应于所述计数加一大于(L/N)
‑
1而将所述计数重置为零并将所述旋转位置重置为零，并且基于所述经缩放的位置来命令所述电机以产生指定的扭矩或速度。
附图说明
[0006]图1示出了针对具有两个极对的位置传感器和具有四个极对的电机的转子的角位置波形与时间。
[0007]图2示出了针对具有六个极对的位置传感器和具有四个极对的电机的转子的角位置波形与时间。
[0008]图3是对于给定DC总线电压，死区时间电压随角位置变化的d轴/q轴曲线图。
[0009]图4是用于旋转变压器偏移检测的补偿示例性查找表的曲线图。
[0010]图5是注入程序的流程图。
[0011]图6是检测程序的流程图。
[0012]图7示出了针对具有六个极对的位置传感器和具有四个极对的电机的转子的角位置波形与时间，以及转数计波形和重新映射的位置传感器波形。
[0013]图8是用于检测和控制具有位置传感器极对和电机极对的任何组合的电机的算法的流程图。
[0014]图9是车辆的框图。
具体实施方式
[0015]本文中描述了本公开的各种实施例。然而，所公开的实施例仅仅是示例性的，并且其他实施例可以采用未明确示出或描述的各种形式和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅仅解释为教导本领域普通技术人员以不同方式采用本专利技术的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任何一个示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征进行组合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改可以是特定应用或实现方式所期望的。
[0016]为了控制电机，通常需要位置传感器来测量转子的取向。位置传感器可以是例如旋转变压器。常规地，位置传感器的极对数量(NPP)，即，凸角的数量，应与电机的NPP匹配，或者至少应是电机的NPP的因数。如果位置传感器的NPP不等于电机的NPP或不是电机的NPP的因数，则可能导致控制不稳定性和不正确的扭矩传递。例如，如果电机的NPP为四，则可以使用NPP为二或四的位置传感器。不使用NPP为一的位置传感器，因为它在机械上不平衡并且因此不能平滑地旋转。
[0017]对于一些电机设计，NPP是不常见的数，例如，质数五或七。选择NPP为五或七的位置传感器可能会增加成本，因为与其他常见NPP(诸如二、三、四或六)相比，这些NPP相对罕见。
[0018]如上所述，位置传感器的NPP通常需要等于电机的NPP或为电机的NPP的因数，因为它允许将位置传感器测量读数映射到唯一转子位置。例如，图1示出了NPP为二的位置传感器和NPP为四的电机的波形。对于任何给定的传感器角位置最小或最大读数，只有一个对应的唯一电机角位置读数：每当传感器波形的角位置为零时，电机波形的角位置同样为零。因此，当传感器波形的角位置在零处时，电机的角位置必然是已知的。
[0019]当上述关系不为真时，位置传感器读数可以映射到若干可能的电机位置中的一个。图2示出了NPP为六的位置传感器和NPP为四的电机的示例。当位置传感器读数为零(统一)时，电机可能为零、三分之一或三分之二(统一)。也就是说，当传感器的NPP不等于电机的NPP或不为电机的NPP的因数时，常规的电机控制算法无法知道实际转子位置。因此，它可能会失去控制并导致不正确的扭矩和不稳定性。
[0020]这里，提出了用于可以与具有任何NPP的位置传感器一起有效操作的电机驱动系统的控制技术。
[0021]为了正确地控制具有位置传感器NPP和电机NPP的任何组合的电机，可能需要解决两个问题。首先，对于每次控制器上电，需要确定位置传感器偏移值，这是因为由于缺少上述一对一映射，它不是唯一值。其次，在正常操作期间的位置读数需要重新映射到电机位置以恢复一对一映射。
[0022]位置传感器偏移
[0023]关于第一个问题，可以使用任何位置传感器偏移检测算法。在一个示例中，旋转变压器偏移检测通过将高频电压信号引入电机中来实现。对于该高频电压信号并且参考方程式(1)，将静止参考坐标系中持续旋转的高频电压矢量注入电机：
[0024][0025]其中V
c
表示旋转电压矢量的大小，并且ω
c
表示旋转电压矢量的频率。然后，观察来自电机响应的三相电流并对其进行后处理以便进行转子位置检测。然后将检测到的转子位置与旋转变压器读数进行比较，以因此确定旋转变压器偏移值。
[0026]基于逆变器开关频率来选取注入频率。开关频率与注入频率之间的大约十到二十的比率是示例性优化值。大小V
c
的选择稍后进行描述。
[0027]高频电流响应具有嵌入其中的显著性信息，并且可以由方程式(2)表示：
[0028][0029]其中I
cp
和I
cn
分别表示正序电流响应和负序电流响应的大小，并且和分别表示正序电流响应和负序电流响应的相位。
[0030]负序电流响应的相位由方程式(3)表示：
[0031][0032]其中θ
e
是以电角度表示的转子位置。它包括电机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆，其包括：电机，所述电机具有极对数量N；位置传感器，所述位置传感器具有极对数量M，并且被配置为产生指示所述电机的旋转位置的输出，其中M不等于N且不是N的因数；以及一个或多个控制器，所述一个或多个控制器被配置为根据所述旋转位置与L/N的乘积来生成重新映射的旋转位置，根据所述重新映射的旋转位置与N/M的乘积来生成经缩放的位置，并且基于所述经缩放的位置来命令所述电机以产生指定的扭矩或速度，其中L是N和M的最小公倍数。2.如权利要求1所述的车辆，其中所述一个或多个控制器还被配置为基于所述输出生成计数，其中所述计数具有在(
‑
L/N)+1与(L/N)
‑
1之间的范围。3.如权利要求2所述的车辆，其中所述一个或多个控制器还被配置为响应于(i)所述车辆的速度大于零且(ii)所述计数加一大于(L/N)
‑
1，将所述计数重置为零并将所述旋转位置重置为零。4.如权利要求3所述的车辆，其中所述一个或多个控制器还被配置为响应于所述旋转位置实现一转，确定所述速度。5.如权利要求2所述的车辆，其中所述一个或多个控制器还被配置为响应于(i)所述车辆的速度不大于零且(ii)所述计数减一小于(
‑
L/N)+1，将所述计数重置为零并将所述旋转位置重置为零。6.如权利要求5所述的车辆，其中所述一个或多个控制器还被配置为响应于所述旋转位置实现一转，确定所述速度。7.一种用于操作车辆的电机的方法，所述方法包括：通过一个或多个控制器，从具有极对数量M的位置传感器获得具有极对数量N的电机的旋转位置，根据所述旋转位置与L/N的乘积来生成重新映射的旋转位置，其中L是N和M的最小公倍数，根据所述重新映射的旋转位置与N/M的乘积来生成经缩放的位置，以及基于所述经缩放...

【专利技术属性】
技术研发人员：李思龙，王激尧，迈克尔，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：