控制包括永磁同步马达的车辆的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种控制包括永磁同步马达的车辆的系统和方法。所述系统包括控制器，所述控制器被配置成利用马达电流来控制所述马达。在存在预定条件的情况下，马达电流相对于针对最小绕组损耗的最佳马达电流使得绕组损耗增加并使得扭矩波动减小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过操纵控制角来减小内置式永磁(PM)电机中的扭矩波动。
技术介绍
混合动力电动车辆(HEV)使用电池作为能量储存系统。插电式混合动力电动车辆(PHEV)是现有的混合动力电动车辆(HEV)技术的扩展。PHEV采用容量比标准的混合动力电动车辆的电池组的容量大的电池组,并增加了通过标准电插座给电池再充电的能力，以在电驱动模式或混合驱动模式下减少燃料消耗并进一步提高燃料经济性。还存在电池电动车辆(BEV)应用，在BEV应用中，电机完全取代了内燃发动机。HEV、PHEV和BEV均包括电动马达驱动系统，所述电动马达驱动系统可包括永磁(PM)同步马达。PM同步马达包括转子，所述转子具有安装在转子外周上或者埋在转子内部的永磁体。电动马达驱动系统产生扭矩波动。马达输出扭矩包含由根据马达的转子位置的磁力变化所引起的扭矩波动。在用于减小内置式永磁(PM)电机中的扭矩波动的现有方法中，通过电机设计来使扭矩波动最小化。
技术介绍
信息可在第2008/0246425A1号美国专利公开以及第JP2009195049A号日本专利公开中进行查询。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，一种用于控制包括永磁(PM)同步马达的车辆的系统包括控制器。所述控制器被配置成利用马达电流来控制所述马达。在存在预定条件的情况下，马达电流相对于针对最小绕组损耗的最佳马达电流使得绕组损耗增加并使得扭矩波动减小。所述控制器还可被配置成确立马达速度；基于马达速度是否落入预定的速度范围内来确定预定条件的存在情况。预定条件的存在情况可进一步基于扭矩命令是否超过预定值。在一个可能的特征中，在存在预定条件的情况下，马达电流相对于针对最小绕组损耗的最佳马达电流使得控制角减小至少5度。在本专利技术的另一实施例中，提供一种控制包括永磁(PM)同步马达的车辆的方法。校准马达以使得对于每个扭矩命令均存在对应的直轴(d轴)电流命令和交轴(q轴)电流命令。所述方法包括建立扭矩命令；分别确定对应于扭矩命令的d轴电流命令Id和q轴电流命令Iq ;基于Id、Iq控制马达。在存在预定条件的情况下，Id和Iq相对于针对最小绕组损耗的最佳Id和Iq使得绕组损耗增加并使得扭矩波动减小。本专利技术的实施例可包括各种附加特征中的一个或多个。在一个特征中，在不存在预定条件的情况下，Id和Iq相对于针对最小扭矩波动的最佳Id和Iq使得绕组损耗减小并使得扭矩波动增加。在另一特征中，所述方法还包括确立马达速度；基于马达速度是否落入预定的速度范围内来确定预定条件的存在情况。在另一特征中，所述方法还包括进一步基于扭矩命令是否超过预定值来确定预定条件的存在情况。在一个可能的特征中，在存在预定条件的情况下，Id和Iq相对于针对最小绕组损耗的最佳Id和Iq使得峰值电流增加。在另一可能的特征中，在存在预定条件的情况下，Id和Iq相对于针对最小绕组损耗的最佳Id和Iq使得控制角减小至少5度。在另一实施例中，提供一种用于控制包括永磁(PM)同步马达的车辆的系统。校准马达以使得对于每个扭矩命令均存在对应的直轴(d轴)电流命令和交轴(q轴)电流命令。所述系统包括控制器，所述控制器被配置成建立扭矩命令；分别确定对应于扭矩命令的d轴电流命令Id和q轴电流命令Iq ;基于Id、Iq控制马达。在存在预定条件的情况下，Id和Iq相对于针对最小绕组损耗的最佳Id和Iq使得绕组损耗增加并使得扭矩波动减小。附图说明图1是动力分流式动力系统构造的示意图；图2是框图形式的动力系统动力流向图的示意图；图3示出了包括马达控制器和永磁(PM)同步马达的电动马达装置；图4示出了在本专利技术的实施例中对包括永磁(PM)同步马达的车辆的控制；图5示 出了在峰值电流为300A时，由8极48槽的内置式PM电机产生的作为控制角(Θ )的函数的平均扭矩和扭矩谐波；图6示出了利用针对最小损耗被优化的控制角(Θ = 40度)获得的扭矩波形与利用针对最小扭矩波动被优化的控制角(Θ =26度)获得的扭矩波形的比较；图7示出了在本专利技术的实施例中减小扭矩波动的方法。具体实施例方式根据需要，在此公开本专利技术的详细实施例；然而，应该理解的是，公开的实施例仅仅是本专利技术的示例性实施例，本专利技术可以以各种及替代的形式实施。附图未必按比例绘制；一些特征可能会被夸大或最小化，以显示特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能上的细节不应该被解释为限制，而仅仅被解释为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本专利技术的代表性基准。本专利技术包括通过操纵控制角来控制内置式永磁(PM)电机中的扭矩波动的各个方面。马达控制器通常被调谐成使损耗最小化并使燃料效率最大化。根据本专利技术，马达控制器可被调谐成在一定条件下(例如，在一定的马达速度水平和扭矩水平下)使扭矩波动最小化。更加详细地讲，在特定的速度水平和扭矩水平下，内置式PM电机可以以使波动(而非损耗)最小化的控制参数进行操作。本专利技术的实施例可在各种应用中实现。一个示例是混合动力电动车辆动力系。图1中示出了混合动力电动车辆动力系。车辆系统控制器(VSC) 10、电池和电池能量控制模块(BECM) 12以及包括马达发电机子系统的变速器14通过控制器局域网(CAN)进行通信。由VSC 10控制的内燃发动机16通过扭矩输入轴18将扭矩分配至变速器14。变速器14包括行星齿轮单元20，行星齿轮单元20包括环形齿轮22、中心齿轮24和行星架总成26。环形齿轮22将扭矩分配至变速齿轮(包括啮合齿轮元件28、30、32、34和36)。变速器14的扭矩输出轴38通过差速器及车桥机构42被可驱动地连接至车辆牵引轮40。齿轮30、32和34安装在中间轴上，齿轮32与马达驱动的齿轮44啮合。电动马达46驱动齿轮44,齿轮44作用为中间轴齿轮装置的扭矩输入件。电池通过能量流动路径48、54向马达46传递电能。如52处所示,发电机50以已知方式电连接至电池及马达46。如本领域技术人员所了解的，图1的动力分流式动力系统可以以多种不同的模式操作。如图所示，传动系有两个动力源。第一动力源为发动机子系统和发电机子系统的组合，发动机子系统和发电机子系统利用行星齿轮单元20连接在一起。另一动力源包括电驱动系统(包括马达46、发电机50和电池)，其中，电池作用为发电机50和马达46的能量储存介质。通常，VSC 10计算满足驱动轮动力需求加上所有附件负载所需的总发动机动力，并独立安排带有或不带有实际发动机性能反馈的发动机速度和负载操作点，以满足总的动力需求。这种类型的方法通常用于使燃料经济性最大化，并可用在具有(例如)VSC的其他类型的动力系统中。图2中示出了图1中所示的动力分流式动力系图的各个元件之间的能量流动路径。基于驾驶员输入和其他输入安排燃料供应计划。发动机16向行星齿轮单元20传递动力。附件负载减少了可用的发动机制动力。通过行星环形齿轮将动力传递至中间轴齿轮30、32、34。从变速器输出的动力驱动车轮。发电机50在作用为马达时可向行星齿轮单元传递动力。当作用为发电机时，发电机50由行星齿轮单元驱动。类似地，马达46和中间轴齿轮30、32、34之间的动力分配可沿任一方向进行。如图1和图2中所示，可通过控制发电机50而将发动机动力输出分成两条路径。在操作中，系统确定驾驶员对扭矩的需求，并在两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制包括永磁(PM)同步马达的车辆的系统，所述系统包括控制器，所述控制器被配置成：利用马达电流来控制所述马达，其中，在存在预定条件的情况下，马达电流相对于针对最小绕组损耗的最佳马达电流使得绕组损耗增加并使得扭矩波动减小。

【技术特征摘要】
2011.10.14 US 13/273,6991.一种用于控制包括永磁(PM)同步马达的车辆的系统，所述系统包括控制器，所述控制器被配置成利用马达电流来控制所述马达，其中，在存在预定条件的情况下，马达电流相对于针对最小绕组损耗的最佳马达电流使得绕组损耗增加并使得扭矩波动减小。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置成确立马达速度；基于马达速度是否落入预定的速度范围内来确定预定条件的存在情况，并进一步基于扭矩命令是否超过预定值来确定预定条件的存在情况。3.如权利要求2所述的系统，其中，在存在预定条件的情况下，马达电流相对于针对最小绕组损耗的最佳马达电流使得控制角减小至少5度。4.如权利要求1所述的系统，其中，在存在预定条件的情况下，马达电流相对于针对最小绕组损耗的最佳马达电流使得控制角减小至少5度。5.一种控制包括永磁(PM)同步马达的车辆的方法，校准所述马达以使得对于每个扭矩命令均存在对应的直轴(d轴)电流命令和交轴(q轴)电流命令，所述方法包括建立扭矩命令；分别确定对应于扭矩命令的d轴电流命令Id和q轴电流命令Iq ；基于Id、I...

【专利技术属性】
技术研发人员：佛朗哥·伦纳迪，迪恩·理查德·卡尼尼，迈克尔·W·德格内尔，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：