[发明专利]电机驱动控制方法和系统与驱动空气压缩机的控制方法

说明书

本发明涉及电机驱动控制方法和系统与驱动空气压缩机的控制方法。该电机驱动控制方法包括：计算电机的电转动频率，基于计算出的电机的电转动频率计算电机的驱动转矩频率，以及将电机的转矩控制为以计算出的驱动转矩频率重复接通/断开。

技术领域

本公开涉及一种用于电机的驱动的控制方法和系统以及使用电机的燃料电池系统的空气压缩机的驱动的控制方法，更具体来说，涉及一种用于电机的驱动的控制方法和系统，用于减少在电机的开/关控制期间产生的电磁噪声并且提高能量效率。

背景技术

当在燃料电池堆在高输出下运转期间以降低冷却性能的工作条件驱动燃料电池车辆时，例如车辆在高温下上坡行驶时，燃料电池堆的工作温度升高，降低了供应燃料的湿度，相应地，燃料电池堆变干，这降低了相同电流情况下的堆工作电压。这导致了其中随着燃料电池堆的热量由于堆电压的下降而增加，燃料电池工作温度进一步升高的反馈环路。

近年来，为了防止此种现象，用于增加供应到空气电极(阴极)的空气的压力以增加空气电极处的相对湿度的控制技术，已应用于车辆用的燃料电池系统。相应地，需要进一步提高用于向燃料电池堆的空气电极供应空气的空气压缩机的压缩比。

由于需要进一步提高向燃料电池堆的空气电极供应的空气的压缩比，空气压缩机被设计成在进一步提高空气压缩机的压缩比的同时，在最大压力工作点达到最高效率。根据设计，压缩机的效率在高流速范围内增加，但是高压缩比在与相对较低的流速对应的周期内降低。因此，空气压缩机的功耗在低流速的范围内增加，而低流速的范围是车辆在市区区域中行驶期间的主要行驶范围，因此，这对车辆燃料效率有不利影响。

更具体来说，与常规使用的常压鼓风机相比，空气压缩比进一步提高的加压空气压缩机需要被配置为进一步扩增在加压空气压缩机内安装的电机的驱动速度，相应地，低流速范围与高流速范围之间的电机驱动速度差增加，这对空气压缩机的效率提高有不利影响。也就是说，为了确保随着电机转速的增加而在高速驱动区域中有足够电压裕度，加压空气压缩机以降低电机电感(motor inductance)的方式来配置，并且三相纹波电流由于电机电感降低而增大，从而降低了电机/逆变器的效率。特别地，在需要相对低的输出的低流速范围内，三相电流较低，并且由于电流纹波的增加，效率显著降低。也就是说，作为次要分量(secondary component)的三相纹波电流不牵扯电机转矩，并且在具有低电机转矩的低流速范围内，与三相正弦波电流分量相比，三相纹波电流量相对较高，因此，与高输出范围相比，电机/逆变器的效率降低。

此外，翼型轴承(airfoil bearing)在高速转动时应用于空气压缩机的电机的转动，就此而言，为了保持窜动状态(lift state)，需要以预定速度或更高速度转动。因此，存在一个问题，即当电机以等于或小于使翼型轴承保持窜动状态所需的参考速度的速度连续驱动时，翼型轴承会由于与电机转动轴的摩擦而受到损坏。因此，为防止翼型轴承受到损坏，空气压缩机具有最小驱动速度的限制，因此，空气压缩机以最小驱动速度或更高速度来驱动，即使在需要以低输出进行驱动的空气燃料电池中，也不必要地供应了过量的空气，从而降低了燃料电池系统的总效率。

为了对此进行克服，在空气压缩机的低速工作范围期间，重复执行用于驱动空气压缩机的电机的转矩的接通/断开控制，以降低空气压缩机的功耗。然而，在驱动转矩的接通/断开控制期间，仅在其中驱动转矩接通的短时间周期内施加连续供应的电流，因此，存在电磁噪声增加的问题。

本章节披露的内容仅用于增强对本发明的一般背景的理解，不应被视为对这些内容构成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。

发明内容

因此，鉴于上述问题而作出本公开，并且本公开的目的在于提供一种用于电机的驱动的控制方法和系统，以及使用电机的燃料电池的空气压缩机的驱动的控制方法，以用于减少在驱动转矩的接通/断开控制期间的电磁噪声，并显着提高电机的效率，以便以低速驱动针对高速转动期间有最大效率而设计的电机。