用于控制具体用于机动车辆的电机的电磁转矩的系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于控制配备有驱动电机的机动车辆的变速器、具体是配备有热 力发动机和驱动电机的机动车辆的混合动力变速器的电磁转矩的方法。
【背景技术】
[0002] 混合动力变速器通常包括两个同也的主轴W及在该两个主轴之间的第一联接装 置，每个主轴携带至少一个减速齿轮，该减速齿轮位于连接到车辆车轮上的副轴上，并且该 联接装置可W占据W下H个位置：在第一个位置上，热力发动机与将电机连接到该些车轮 上的运动链解除联接，在第二个位置上，热力发动机独立于该电机驱动该些车轮，并且在第 H个位置上，热力发动机与电机相联接从而使得它们各自的转矩在该些车轮的方向上相 加。
[0003] 还存在W下H个位置W便将连接于电动机上的主轴连接到副轴上；在第一个位置 上，电动机不是直接联接到副轴上的，在第二个位置上，电动机W第一比率直接连接到副轴 上，并且在第H个位置上，电动机W第二比率直接连接到副轴上。
[0004] 在只有电机向电动车辆提供牵引转矩的情况下，也就是说，在纯粹电动牵引的情 况下，如在具有纯粹电动牵引的机动车辆中，必须对由该电机所提供的转矩进行控制。由于 电机的转矩与在其内循环的电流直接相关联，必须对该些电流进行精确的控制。
[0005] 在电机（具体是永磁轴向磁通H相同步电机）中，定子的H相中的电流是正弦的 并且各自相移了fi fl 该些电流在该电机中产生旋转磁场。转子是由多个永磁体 '1.1 〇 所构成，例如1至5个极对。类似于罗盘，转子自然地使其自身与该转子所产生的旋转磁场 对齐。因此，转子的旋转频率等于定子的该些电流的频率（同步的）。定子的该些电流的幅 值与转子的该些磁体的功率产生了电机旋转所需要的转矩。因此，为了控制该些电流，需要 向定子的各个相施加多个各自相移了a cf的正弦电压。
[0006] 通常，对常量进行调节比对正弦信号进行调节更简单。通常使用H相制变换（如 帕克变换）来将H相制投射到一个二维空间内W便产生等效的单相制。因此，有可能在一 个空间中相对于H相制的H个相来对定子的该H个电流和该H个正弦电压进行转换，在该 空间中电流或电压的该H个正弦信号是W电流或电压的两个恒定信号的形式来表示的，一 个在直轴Xd上并且另一个在交轴X。上。为此，帕克参考系是基于与旋转场相关联的一个参 考系，也就是说，在同步电机的情况下是基于与转子相关联的参考系。
[0007] 因此，通过使用在帕克空间内表示的电流和电压来工作，能够影响恒定的电流或 电压而不是正弦信号，W便调节有待控制的H相电机。
[0008] 通过进行逆变换，能够返回到电机的正常参考系，并且因此能够准确地知道将哪 些电压或哪些电流施加到电机的各个相。
[0009] 使用电池作为该H相电机的电源带来了附加的限制，因为可施加的电压受到该电 池的容量的限制。实际上，由于该些限制，不可能达到某些设定点。超出可达到范围的设定 点经常是不稳定性的诱因。
[0010] 本发明的一个目的是在尽管存在该些电压限制的情况下确保在电机的调节期间 其电流的稳定性。在具有该些限制的情况下，如果该些设定点仍是不可达到的，那么目标是 尽可能靠近地达到设定点。
[0011] 文献US 6 181 091描述了一种用于控制永磁同步电机的方法，在该方法中通过 修改脉宽调制（PWM)模块的功能来避免饱和，从而确保了跨电动机的各个分支的电压。在 该种已知的控制方法中，具体地通过直接控制帕克空间内的一个电流分量来减小同步电机 可得到的电磁转矩，W避免电压饱和。
[0012] 通常，为了控制电流的正交分量，使用一个给出了随着有待达到的正交分量设定 点而变的电流直流分量的映射图。该种方法具有必须对电流映射图进行一系列调整的缺 点。此外，没有办法确保将获得针对给定电磁转矩为最佳的电流。实际上，使用该种映射方 法，为了确保不遇到电压饱和的情况，提供了关于电流直流分量的值的一个安全余量，也就 是说，电流直流分量的减小比所必须的更多，W便在控制该系统时不存在遇到饱和的危险。 该个安全余量的实现是对电机的输出有损害的。
[0013] 此类电流直流分量的减小涉及电压的减小并且因此涉及可得到的电磁转矩的减 小。
【发明内容】
[0014] 本发明提出，提供一种用于控制永磁电机的电磁转矩的方法，而使得有可能确保 该电机中电流的稳定性，无论该电机的状态如何并且调节器的预定增益为恒定。
[0015] 根据本发明的一个方面，在一个实施例中提出了提供一种用于控制永磁H相电机 的电磁转矩的系统，该系统包括用于测量跨该电机的H相所传送的电流的装置、能够基于 H相制变换将所测量的该H个电流转换为电流的直流分量和正交分量的转换装置、能够将 转矩设定点转换为用于电流的正交分量的设定点和用于电流的直流分量的设定点的变换 装置、用于确定该些控制电压的装置、W及能够将所确定的该些控制电压施加到电机上的 控制装置。
[0016] 根据本发明的总体特征，该确定装置包括；接收所述电流的直流分量和正交分量 W及所述该些设定点的第一计算模块，该第一计算模块能够应用变量的改变并且能够向一 个调节模块提供一组控制变量，该调节模块能够将基于作为该些控制变量的函数的一个方 程组所计算出的多个控制参数进行传送，该方程组将由该电机的转子的磁体产生的通量所 弓艇的那些干扰项从加剧该电磁转矩的那些项中隔离开来；W及能够基于根据该些控制参 数所确定的电压的直流分量与正交分量来计算该些控制电压的第二计算模块。
[0017] 变量的改变使得有可能将对帕克空间内所表示的电磁转矩进行调节的方程组变 换为包括针对于电磁转矩的多个内生变量与针对于由通量所导致的干扰的多个外生变量 的一个方程组。因此，变量的该种改变使得有可能将该些干扰的频率从电磁转矩的控制中 隔离开来并且因此抵消该些干扰。
[0018] 该个控制系统还使得有可能减小电机的电流纹波并且因此使电机的电磁转矩平 滑。
[0019] 该H相制变换可W是帕克变换。它还可W是弗特斯克（Fortescue)变换、克拉克 (Clarke)变换或Ku变换。
[0020] 在帕克空间中，该些变量包括施加到同步电机的帕克平面的两个轴（直轴和交 轴）上的直流分量和正交分量。电压的直流分量和正交分量被表示为同步电机的电流的直 流分量和正交分量的函数。
[0021] 有利地，该同步电机在H相制变换的平面的直轴和交轴之间具有对称性，使得有 可能获得等效电感的直流分量，该直流分量基本上相当于等效电感的正交分量。
[0022] 通过使用多个光滑的隐极，在电机的制造过程中可W获得该种对称性。该使得有 可能将电机的电磁转矩表示为由该电机的磁体引起的通量的唯一因子的函数。
[0023] 在帕克空间中，有待调节的方程组是基于多个控制变量根据W下表达式来表达 的：
[0024]
【主权项】
1. 一种用于控制永磁三相电机（10)的电磁转矩的系统（I)，该系统包括用于测量跨 该电机（10)的三相所传送的电流的装置（2)、能够基于一个三相制变换而将所测量的该三 个电流转换为电流的一个直流分量（I d)和一个正交分量（Iq)的转换装置（3)、能够将一个 转矩设定点
转换为用于电流的该正交分量（Iq)的一个设定点
和用于电流的该直流分量（Id)的一个设定点
的变换装置（4)、用于确定控制 电压（U1, U2, U3)的装置、以及能够将所确定的这些控制电压（U1, U2, U3)施加到该电机（10) 上的控制装置（9)，其特征在于，该确定装置包括接收电流的所述直流分量和正交分量（Id， I,)以及所述这些设定点I 的一个第一计算模块（5)，该第一计算模块（5)能 够应用变量的改变并且能够向一个调节模块（6)提供一组控制变量（XtpXyXq rai, Xd rai),该 调节模块能够将基于作为这些控制变量的一个函数的一个方程组所计 算出的多个控制参数（Ud，Uq)进行传送，该方程组将由该电机（10)的转子的磁体产生的通 量所引起的干扰项（P d，Pq)从加剧该电磁转矩的那些项中隔离开来，以及能够基于根据这 些控制参数（ud，U q)所确定的电压的直流分量与正交分量（Vd，Vq)来计算这些控制电压（U 1, u2, U3)的一个第二计算模块（8)。
2. 如权利要求1所述的系统，其中该电机（10)在该三相制变换的平面的直轴与交轴之 间具有对称性，使得有可能获得等效电感的直流分量（L d)，该直流分量基本上相当于该等 效电感的正交分量（Lq)。
3. 如权利要求1或2之一所述的系统，包括能够将帕克变换应用于所测量的这些电流 以便获得电流的该直流分量（Id)和该正交分量（I q)的转换装置（3)。
4. 一种装备有电机的机动车辆，该电机包括一个如权利要求1至3之一所述的控制系 统。
5. 如权利要求4所述的机动车辆，包括同样配备有一个热力发动机的一个混合动力变 速器。
6. -种用于控制永磁三相电机（10)的电磁转矩的方法，包括对跨该电机（10)的三相 所传送的电流进行测量、基于一个三相制变换来将所测量的该三个电流转换为电流的一个 直流分量（I d)和一个正交分量（Iq)、接收与该三相制变换相关联的平面内的用于电流的该 直流分量（I d)和该正交分量（Iq)的两个设定点（1<^和I 、确定这些控制电压（UpU2, U3)并且控制有待施加至该电机（10)上的这些电压，其特征在于，确定这些控制电压（U1, ?2，?3)包括变量的改变从而提供这些控制变量（Xd，\，X d req);对基于表达为这些控制 变量（xd，\，Χ,Μ，Xd^)的一个函数的一个方程组所计算出的多个控制参数（u d，Uq)进行 调节，该方程组将由该电机（10)的转子的磁体产生的通量所引起的干扰项（P d，Pq)从加剧 该电磁转矩的那些项中隔离开来；以及基于根据这些控制参数（ud，U q)所确定的电压的直 流分量与正交分量（vd，V,)来计算这些控制电压（U1, U2, U3)。
7. 如权利要求6所述的方法，其中该电机（10)在该三相制变换的平面的直轴与交轴之 间具有对称性，使得有可能获得等效电感的直流分量（L d)，该直流分量基本上相当于该等 效电感的正交分量（Lq)。
8. 如权利要求6或7之一所述的方法，其中，该三相制变换是一种帕克转换。
【专利摘要】用于控制具体用于机动车辆的电机的电磁转矩的系统。用于控制永磁三相电机(10)的电磁转矩的系统(1)包括用于测量电流的装置(2)、能够基于三相制变换而将所测量的三个电流转换为电流的直流分量(Id)和正交分量(Iq)的转换装置(3)、能够将转矩设定点(Creqem)转换为用于电流的正交分量(Iq)的设定点(lreq)和用于电流的直流分量(la)的设定点(Ireq)的变换装置(4)、用于确定控制电压(U1，U2，U3)的装置、以及能够将所确定的这些控制电压(U1，U2，U3)施加到电机(10)上的控制装置(9)。
【IPC分类】H02P21-05, H02P6-10
【公开号】CN104541446
【申请号】CN201380042650
【发明人】A·马卢姆, L·梅里耶纳
【申请人】雷诺股份公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2013年7月25日
【公告号】EP2880756A2, US20150222214, WO2014023888A2, WO2014023888A3