具有增强摆动补偿的电动机控制器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有增强摆动（wobble)补偿的电动机控制器。
【背景技术】
[0002] 旋转变压器（resolver)是模拟式旋转位置传感器，其测量电动机中旋转轴的绝 对位置或角度。旋转速度可以作为测量的轴位置的函数被计算，速度和位置是典型的电动 机反馈和控制值。实际上，旋转变压器是具有三个绕组的旋转式变换器：主参考绕组和一 对二次绕组，即，在电动机中以彼此90度角度地间隔开连接的正弦（SIN)和余弦（COS)绕 组。流动通过旋转变压器绕组的电流的幅值随轴的旋转正弦变化。在一次绕组被通电时， 在二次绕组中诱导出电压。诱导电压等于参考电压和轴相对于校准零点的被测量角度的相 应SIN和COS值的乘积。
[0003] 在典型的电动机控制电路中，旋转变压器-数字转换器（RDC)用于将从旋转变压 器而来的电输出信号转换为有用的数字输出。两个RDC输出对应于测量的轴位置/角度和 速度。但是，由于一些物理异常，从给定RDC而来的输出信号不总是代表电动机轴的真实的 旋转速度。代替地，周期性变化误差会随轴的每一次旋转而重复。这种变差（其在本领域 被称为位置误差或角摆动）的模式可以具有的特征是，包含了电动机轴的基础旋转周期的 多谐波（multiple harmonics)
【发明内容】
[0004] 本文公开一种车辆，其包括电驱动系统。电驱动系统包括牵引电动机、旋转变压器 电路和电动机控制器。旋转变压器电路包括旋转变压器和旋转变压器-数字转换器（RDC)， 且可以包括其他硬件装置，例如线路滤波器、放大器、调制芯片、振荡器、追踪回路软件等。
[0005] 在本发明的范围中，相对于常规的摆动补偿方法，控制器配置为对旋转变压器测 量的位置和速度输出信号提供增强的误差/摆动补偿。控制器可以通过以下实现目的结 果：（1)在对摆动进行补偿之前，执行与RDC的动态特征相似的数字滤波器，这可以改善对 含有摆动频率的任何旋转变压器输出信号的相位和复制补偿的准确性，和（2)通过将用于 摆动补偿的一个或多个查找表的索引变换，以便通过RDC模拟相位变换。两种方法在下文 描述。
[0006] 如本领域已知的，测量的轴位置是连续输出信号。摆动信息选择性地从该输出信 号以固定间隔记录，以构造一个或多个查找表，例如一个用于速度增益误差而另一个用于 位置误差。例如，误差或摆动信息可以在转子的可能的360度旋转中每六度记录一次，从而 用于查找表的索引的范围是从〇值（对应于〇度旋转）到59的值（对应于354度旋转）。 用于位置或速度增益的示例性查找表可以包含用于一个位置旋转的128个元件。由此，在 该例子中每2. 8125度记录一次摆动信息。由于目前公开的方法，可以减小电驱动系统中的 扭矩波动和噪声、振动、不顺性（NVH)。
[0007] 具体说，在一个可行实施例中的车辆包括电动机、具有直接或选择性地连接到电 动机的齿轮组的变速器、具有旋转变压器和旋转变压器-数字转换器（RDC)的旋转变压器 电路，所述旋转变压器测量转子轴的位置。RDC接收作为输入的测量位置且经由RDC的追踪 回路产生作为输出信号的原始位置信号。车辆还包括与电动机和RDC通信的控制器。控制 器可以包括处理器和有形非瞬时存储器，在存储器上记录了旋转变压器电路的预定频率特 征和一组指令。
[0008] 指令被处理器选择性地执行，以使得控制器（具有描述了原始位置信号中的位置 摆动的查找表）接收来自RDC的输出信号。控制器可以在转子轴的所有旋转速度下通过将 预定频率特征应用于位置摆动而对查找表中的位置摆动进行补偿，以由此获得经补偿的位 置信号。控制器随后使用经补偿的位置信号控制电动机的运行。
[0009] 预定频率特征可以实施为描述RDC的已知位置动态特征的传递函数。这些动态特 征可以应用于位置摆动，以由此获得经补偿的位置信号。即，RDC的频率响应对摆动的效果 (其可以脱机确定以作为用于给定RDC的校准值）可以提前被计入考量，即在所有电动机速 度下被预先确定，且随后从任何原始位置信号撤出。控制器可以通过将位置动态特征从原 始位置信号减去而对位置摆动自动补偿，以获得经补偿的位置信号。根据输入位置的函数， 查找表中的信息被控制器读取，即通过找出用于原始位置的相应数据。取决于该方法，查找 表可被首先读取而随后应用频率特征，或查找表的索引可根据电动机速度变换而随后读取 经索引变换的查找表。
[0010] RDC可以经由追踪回路产生作为另一输出信号的原始速度信号。控制器从位置动 态特征获得速度动态特征且通过从原始速度信号减去获得的速度动态特征而计算经补偿 的速度信号。控制器可以对原始速度信号应用可选的低通滤波器，以产生经滤波的原始位 置速度信号，且根据经滤波的原始位置速度信号自动变换查找表的索引，以由此模拟预定 频率响应的相位变换。
[0011] 本文还公开一种方法，其包括经由旋转变压器测量电动机的转子轴的绝对位置， 且经由具有追踪回路的RDC接收作为输入信号的所述绝对位置。方法进一步包括从绝对位 置经由RDC的追踪回路产生作为输出信号的原始位置信号，且将输出信号传递到控制器。 作为方法的一部分，控制器参照描述原始位置信号中位置摆动的查找表，且通过将RDC的 预定频率特征应用于位置摆动而在转子轴的所有旋转速度下自动补偿或调整位置摆动，以 由此获得经补偿的位置信号。使用经补偿的位置信号随后控制电动机的运行。
[0012] 在一【具体实施方式】中，本发明提供的方法包括：经由旋转变压器测量电动机的转 子轴的绝对位置；经由旋转变压器-数字转换器（RDC)接收作为输入信号的绝对位置；从 所述绝对位置经由RDC产生作为输出信号的原始位置信号；将RDC的输出信号传递到具有 查找表的控制器，所述查找表含有位置摆动信息；和经由控制器进行：
[0013] 根据原始位置的函数变换查找表的索引；
[0014] 在变换索引之后从查找表获取位置摆动信息，由此获得经补偿的位置信号；和
[0015] 使用经补偿的位置信号控制电动机的运行。
[0016] 优选地，所述方法进一步包括：从原始位置信号获得原始速度信号；对原始速度 信号应用低通滤波器，以产生经滤波的原始位置速度信号；和根据经滤波的原始位置速度 信号的函数，自动变换索引，以由此模拟预定频率响应的相位变换。
[0017] 优选地，所述方法进一步包括，产生使用经变换的索引的、速度摆动增益信息的查 找表，且通过将原始速度信号除以适度摆动增益信息而计算经补偿的速度信号。
[0018] 在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理 解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。
【附图说明】
[0019] 图1是车辆的示意图，车辆具有牵引电动机、旋转变压器电路和控制器，所述控制 器使用本文所述方法对旋转变压器电路的输出信号中的误差或摆动进行补偿。
[0020] 图2是图1的车辆中可用的示例性旋转变压器电路的示意性电路图。
[0021] 图2A是图1和2所示的来自RDC的原始输出信号中的速度和位置摆动的图示，原 始输出信号绘制在水平轴线上且相应的摆动分量绘制在垂直轴线上。
[0022] 图2B是图2所示的RDC的追踪回路示例性频率响应的显示。
[0023] 图3是电动机驱动系统中摆动补偿的示例性方法的逻辑流程图，例如在图1所示 的车辆上。
[0024] 图3A是描述位置和速度摆动的映射的示意图。
[0025] 图4是描述电动机驱动系统中摆动补偿的另一示例性方法的逻辑流程图，例如在 图1所示的车辆上。
【具体实施方式】
[0026] 参见附图，其中在几幅图中相同的附图标记表示相同或类似的部件，示例性车辆 10在图1中被示意性示出。车辆10包括控制器（C)50和电动机驱动系统11，所述电动机 驱动系统具有牵引电动机20和22,即分别为电动机1和M b。电动机驱动系统11也可以包 括功率逆变模块（P頂)24和可充电能量存储系统（ESS) 26,例如多单元锂离子或镍金属氢 化物电池。牵引电动机20、22可以经由AC电压总线23供电，而从ESS26而来的DC功率经 由分开的DC电压总线25提供到PM 24。
[0027] 每一个牵引电动机20、22包括旋转变压器电路40，其例子显示在图2中，该旋转变 压器电路将原始位置和速度信号（ωρ Θ J输出到控制器50。作为本发明控制方法的一部 分，控制器50在任何电动机旋转速度下自动对位置和速度信号中的角摆动进行补偿，如在 下文参考图3和3Α详细描述，经由图3的方法100或图4的方法200实现这一点。控制器 50最终在方法100或200执行过程中获得经补偿的位置和速度信号（ω。，Θ。）。控制器50 随后可使用经补偿的位置和速度信号（ωρ Θ J经由控制信号（箭头51)控制牵引电动机 20和/或22的动作。
[0028] 图1的车辆10显示在混合动力车辆的非限制性的示例性实施例中，所述混合动力 车辆具有发动机（E) 12、牵引电动机20和22、和至少一个齿轮组30,所述至少一个齿轮组具 有一组节点/齿轮元件32、34