用于控制电动车辆的设备和方法_2

文档序号:9918543阅读:来源:国知局
5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.I %、0.05%或 0.01 % 内。除非从上下文另有明确的指出,否则由所述术语“大约”来修饰在此提供的所有数值。
[0027]在下文中根据示出了本发明的示例性实施例的附图将对本发明进行更全面的描述。作为本领域的技术人员将了解,描述的示例性实施例可以以各种不同的方式进行修改,都将不偏离本发明的精神或保护范围。为了使描述清楚,没有示出不涉及所述示例性实施例的描述的部分,而且贯穿说明书的同样的参考数字指定同样的元件。为便于描述,选择性地提供在图中示出的配置的大小和粗细,这样本发明并不局限于在图中示出的那些,而且为了使一些部分和区域更加清晰放大了所述粗细。
[0028]在下文中,根据本发明的示例性实施例,将根据附图详细描述用于控制电动车辆的设备。
[0029]图1是根据本发明的示例性实施例示出用于控制电动车辆的设备的示例性方框图。如图1所示,用于控制电动车辆的设备可以包括电池10、逆变器30、电动机20和配置成操作逆变器30和电动机20的控制器40。
[0030]电池10可以配置成充入电能;而且电动机20可以配置成从充入电池10中的电能产生驱动转矩来运行车辆。控制器40可以配置成基于电动机速度和所需的转矩输出电流和产生对应于同步参考坐标的电流命令、将电流命令转换为对应于所述同步参考坐标的电压命令、将所述电压命令转换为PWM信号、以及输出所述PWM信号。
[0031]逆变器30的开关元件可以配置成基于从控制器40输出的PffM信号执行开关操作,而且三相电流可以从逆变器30流至所述电动机20。控制器40可以是至少一个根据预设程序工作的处理器,其中所述预设程序用于执行根据本发明的示例性实施例的用于控制电动车辆的方法的步骤。
[0032]控制器40可以配置成根据电动机速度和驾驶者所需的转矩将行驶范围划分为主行驶范围和辅行驶范围。控制器40可以进一步配置成基于车辆的行驶范围,执行电动机20的效率可以被最大化的最大效率控制和电动机20的转矩纹波可以被最小化的最小转矩纹波控制。最大效率控制是控制器可以配置成考虑电动机20的铁损耗,输出电流命令以使所述电动机20的效率可以被最大化的方法。最大效率控制可以是在电动机20中消耗的电流可以被最小化的最小电流控制。
[0033]基于电动机速度和驾驶者所需的转矩,车辆的行驶范围可以被划分为主行驶范围和辅行驶范围。当电动机速度小于预先确定的速度范围且所需的转矩小于预先确定的转矩范围时,行驶范围可以被设置为主行驶范围,而且除主行驶范围之外的行驶范围可以被设置为辅行驶范围。可以从关于设置在车辆中的加速踏板和制动踏板的信息确定驾驶者所需的转矩。
[0034]可以根据城市测功机驾驶时间表(UDDS:Urban Dynamometer Driving Schedule)模式和高速公路(HffY-highway)模式的测试结果,车辆的行驶范围可以被划分为主行驶范围和辅行驶范围。换句话说,通常通过UDDS模式和HffY模式的测试使用的电动机速度范围和转矩范围可以被设置为主行驶范围,而且其他范围可以被设置为辅行驶范围。然而,本发明并不局限于此,而且行驶范围可以由其他方法来设置。
[0035]图2是示出等转矩曲线的示例图。图2示出基于电动机速度的等转矩曲线(指实线)、恒流环(constant current circle)(指虚线)和恒压环(指的是双点划线)。等转矩曲线显示基于d轴电流和q轴电流的组合产生恒转矩的电流矢量的轨迹。恒流环显示基于d轴电流和q轴电流的组合产生恒流的电流矢量的轨迹。恒压环显示基于d轴电流和q轴电流的组合产生恒压的电流矢量的轨迹。
[0036]在图2中,恒流环和恒压环的公共部分是可控区域。如图2所示,满足特定的转矩和电动机速度的d轴电流和q轴电流的组合是无限的。进一步地,虽然电动机的转矩大约是相同的,但是基于d轴电流和q轴电流的组合,从电动机产生的转矩纹波的幅度变得不同。因此,基于电动机速度和转矩可以获得电流图,而且基于车辆的行驶范围通过组合d轴电流和q轴电流可以操作电动机20。
[0037]控制器40可以配置成以电流图格式存储对应于所需的转矩和电动机速度的电流命令。电流图可以经配置具有对应于所需的转矩和电动机速度的同步参考坐标的d轴电流和q轴电流。电流图可以从计算机仿真进行确定。例如,可以以预先确定的时间间隔扫描d轴电流和q轴电流的幅度和相位差,而且基于d轴电流和q轴电流的幅度和相位差通过计算机仿真可以确定电动机20的转矩、电动机20的效率和电动机20的转矩纹波。
[0038]从计算机仿真计算出的对应于电动机20的转矩的幅度和相位可以被转换为同步参考坐标的d轴电流和q轴电流,而且对应于电动机速度和电动机转矩的d轴电流和q轴电流可以以电流图格式被存储在控制器中。可以从电流图确定基于d轴电流和q轴电流的组合的电动机的转矩、电动机的效率和电动机的转矩纹波。
[0039]如上所述,控制器40可以配置成基于车辆的行驶范围,执行电动机20的效率可以被最大化的最大效率控制和电动机20的转矩纹波可以被最小化的最小转矩纹波控制。因此,最大效率控制可以是在电动机20中消耗的电流可以被最小化的最小电流控制。换句话说,控制器40可以配置成当车辆的行驶范围是主行驶范围时,执行电动机的效率可以被最大化的最大效率控制,而且控制器40可以配置成当所述车辆的行驶范围是辅行驶范围时,执行电动机20的转矩纹波可以被最小化的最小转矩纹波控制。
[0040]主行驶范围可以是当加速车辆的时候通常使用的行驶范围。因为主行驶范围可以是通常使用的行驶范围,随着主行驶范围的效率的增加,车辆的燃料消耗量可以被减少。所以,当车辆的行驶范围是主行驶范围时,控制器40可以配置成执行用于使燃料消耗最小化的控制策略。
[0041]具体地,当车辆的行驶范围是主行驶范围时,控制器40可以配置成从电流图选择配置有如下d轴电流和q轴电流的电流命令:其中基于所需的转矩和电动机速度,该d轴电流和q轴电流的组合可以使在电动机20中消耗的电流最小化。然后,控制器40可以配置成输出所述电流命令来操作电动机20。
[0042]可以使用每安培最大转矩(MTPA:maximum torque per ampere)方案执行最小电流控制。等转矩曲线和恒流环相遇的交点可以是工作点(operat1n point),而且MTPA方案的轨迹可以通过连接离原点最短的交点进行配置(参考图2)。辅行驶范围可以是除主行驶范围之外的行驶范围。辅行驶范围与主行驶范围相比可能很少被使用。例如,当所述车辆迅速地启动、迅速地加速或者迅速地减速时,可以使用辅行驶范围。
[0043]然而,当车辆迅速地启动、迅速地加速或者迅速地减速时,从电动机产生的振动和噪声可能使车辆的噪声、振动和声振粗糙度(NVH)性能恶化。因为辅行驶范围的发生程度与主行驶范围相比可以显著降低,所以可以执行控制策略来使从电动机20产生的噪声和振动最小化。
[0044]因此,当车辆的行驶范围是辅行驶范围时,控制器40可以配置成从电流图中选择配置有如下d
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