[发明专利]控制电动车电机的装置及用该装置减小转矩波动的方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种用于控制电动车电机的装置以及用于使用该装置来减小转矩波动(torque ripple)的方法，尤其涉及这样一种用于控制电动车的电机的装置以及用于使用该装置来减小转矩波动的方法，该装置能够通过用根据转子位置生成的转矩波动的负相波动电流来控制电机的励磁电流，从而减小电机的转矩波动。

背景技术

近来，由于能源枯竭和环境污染，诸如电动车或混合动力车等环保车日益瞩目。环保车包括用于通过使用电池中存储的电力来产生驱动力的电机，并且在这种情况下，通常使用的是DC（直流）电机。

通常，DC电机由配置为磁体的定子和配置为励磁绕组(field winding)的转子组成。转子的励磁绕组通过电刷连接至外部的DC电源，这里，随着转子的旋转，连接至电刷的外部电源的极性不断变化，并且转子中生成的磁场的方向也不断变化。即，转子的磁场保持为具有相对于定子磁场的相同极性，因而产生电机的旋转力。

同时，在DC电机使用于电动车或混合动力车的情况下，通过达到高输出密度、高效率和低噪声水平（低振动水平）来确保电机的可靠性十分重要。有鉴于此，重要的是减小或抵消作为电机运行期间噪声和振动的主要原因的转矩波动。

用于减小DC电机的转矩波动的方案包括：通过在制造和装配电机时优化电机的形状来减小齿槽转矩波动的方案，通过应用正弦电流来减小转矩波动的方案，等等。然而，将电机设计为使得电流分布成为完美的正弦波是非常复杂的且需要精确的设计工艺，并且在将斜槽(skew)应用于电机的定子或转子以减小齿槽转矩波动的情况下或者在将定子或转子制造成具有正弦形（例如弧形）以维持正弦波的情况下，输出转矩多半也一起降低从而减小了输出效率。

发明内容

本申请的方案提供一种用于控制电动车的电机的装置以及用于使用该装置来减小转矩波动的方法，该装置能够通过针对基于转子位置的转矩波动生成负相波动电流来控制电机转子的励磁线圈中流动的励磁电流，由此减小电机的转矩波动且不降低输出转矩。

根据本申请的一个方案，提供一种用于控制电动车的电机的装置，该装置包括：电机，包括具有电枢线圈的定子和具有励磁线圈的转子；转子位置检测单元，配置为检测所述转子的位置；励磁电流检测单元，配置为检测所述励磁线圈中流动的励磁电流；以及励磁电流控制单元，具有用以对所检测的励磁电流进行反馈控制的反馈控制单元，其中所述励磁电流控制单元通过使用根据所述转子的每个位置所检测的励磁电流来生成用于每个运行区间的负相波动电流，并用所生成的负相波动电流来控制所述励磁电流，由此减小所述电机的转矩波动。

根据本申请的另一方案，提供一种通过用于控制电动车的电机的装置来减小转矩波动的方法，所述电动车具有电机，所述电机包括带有电枢线圈的定子和带有励磁线圈的转子，所述方法包括：检测所述转子的位置；检测所述励磁线圈中流动的励磁电流；对根据所述转子的每个位置而生成的电机的转矩波动进行采样；为每个运行区间生成所述转矩波动的负相波动电流；以及用对应于当前运行区间的负相波动电流来对所述励磁电流进行反馈控制。

在根据本申请实施例的用于控制电动车的电机的装置和用于使用该装置来减小转矩波动的方法示例中，由于转子的励磁线圈中流动的励磁电流通过生成与转矩波动（该转矩波动是基于电机转子的每个位置而生成的）相关的负相波动电流而得以控制，所以能够在不降低输出转矩的情况下减小电机的转矩波动。

此外，在根据本申请实施例的用于控制电动车的电机的装置和用于使用该装置来减小转矩波动的方法示例中，在高转矩段的运行区间中，通过增大负相波动电流的AC分量来控制励磁电流以减小转矩波动；而在低转矩段的运行区间中，通过减小负相波动电流的AC分量来控制励磁电流以减小转矩波动。即，通过仅控制励磁电流而无需控制施加至定子电枢线圈的输出电流的相位来减小电机的转矩波动。

基于下文结合说明书附图对本申请的详细说明，本申请上述及其他目的、特征、方案和优点将更为明显。

附图说明

图1为根据本申请一实施例的用于控制电动车的电机的装置的配置的电路图；

图2为显示根据本申请一实施例通过使用负相波动电流来抵消根据转子每个位置生成的转矩波动所得到的结果的图表；

图3为显示根据本申请一实施例与用于基于转矩和电机转速减小每个运行区间(operation region)中转矩波动的负相波动电流对应的励磁电流（If）幅值的图表；

图4为显示与图3的各运行区间中转子位置相关的转矩波动的周期和形状的图表；