[发明专利]用于控制电动车的电动机的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制电动车的电动机的系统和方法。更特别地，本发明涉及一种用于有效且可靠地控制电动车(例如混合动力车)的电动机的系统和方法。

背景技术

电动车通常利用来自电池的电力驱动。电动车可以是仅使用来自电池的电力的纯电动车、或者组合使用来自电池的电力和来自内燃发动机的动力的混合动力车。

一种用于电动车的电动机是内置式永磁同步电动机(IPMSM)，其通常能够输出较高的每单元体积转矩和效率。在许多情况下，由根据实验得到的电池输出电压(逆变器输入电压)状态构成的基于速度的电流控制图被应用以控制IPMSM的转矩。

然而，通常必须获得与速度和转矩控制命令相关的多个实验数据来构成基于速度的电流控制图。因此，不幸的是，生成基于速度的电流控制图需要花费相对较长的时间。

此外，如果车辆的电池电压低于电流控制图的参考电压，那么车辆的电池由于缺少电压而在电流控制期间变得不稳定，并且如果电池电压高于电流控制图的参考电压，那么就无法使系统的效率最大化并且需要额外的算法来提高系统的效率。

图6是根据常规技术的基于速度的电流控制命令决定方法的示意图。三相交流电动机接收诸如具有三相的电压和电流之类的变量，并将三相变量转换成具有a、d、q和0轴的直角坐标系变量。该坐标转换通常用于对交流(AC)电动机进行建模或分析。

如图6所示，根据常规技术的基于速度的电流控制方法使用预定表格，该预定表格确定与转矩控制命令和电动机速度相对应的d轴电流控制命令(i^r_ds*)和q轴电流控制命令(i^r_qs*)。该常规方法能够稳定地控制转矩。然而，该常规方法需要额外的算法来完成该操作。因为常规方法仅接收转矩控制命令和电动机速度来产生电流控制命令，所以在不使用额外算法的情况下很难对电池的电压波动做出响应并有效地操作电动机系统。因此，常规方法需要额外的算法(例如当电池的输出电压不足时的电压利用率限制逻辑，以及当产生过剩的输出电压时的电压波动补偿逻辑)。

此外，常规方法必须在所有电动机速度中保留扫描时间来产生电流控制命令，并且控制稳定性与输出改进有冲突。因此，简而言之，常规的基于速度的电流控制方法具有用于补偿电池的电压波动的额外逻辑，并且限制性地反映电池的电压波动。

另外，常规方法是当电池的电压波动时改变电流控制图中的电动机速度值的离线控制方法和间接控制方法。因此，由于常规方法不能实时反映当前车辆状态，所以难以反映实际的电压波动。

本背景技术部分中公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景技术的理解，并且因此可能包含不构成对本领域普通技术人员而言在该国已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明致力于提供一种用于控制电动车的电动机的系统和方法，其具有以下优点：即使当电池的电压波动时仍能保持控制稳定性，通过克服由电动机的误差产生的限制来提高控制精确性，以及通过应用于诸如混合动力车之类的电动车来提高燃料效率和动力性能。

本发明的示例性实施例提供了一种用于控制电动车的电动机的系统和方法，其包括：接收向电动机提供驱动电力的电池的输出电压、电动机的速度和转矩；使用电池的输出电压、电动机的速度和转矩，来产生基于磁通量的电流控制图(current control map)；以及使用基于磁通量的电流控制图来产生电流控制命令。

该系统和方法还可以包括：产生作为电池的输出电压和电动机的速度的比率的驱动点比率，并通过使用电动机的速度和转矩来产生转矩控制命令。更具体地，可以通过使用驱动点比率和转矩控制命令来产生基于磁通量的电流控制图。该方法还可以包括根据电流控制命令来产生电压控制命令。

电池的输出电压(V_dc)、电动机的速度(ω_r)以及驱动点比率(1/λ_max)可以满足以下等式：