用于减少电动机驱动系统中的扭矩变化的方法和设备的制造方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]示例性实施方式涉及电机领域，更具体地，涉及电动和混合动力车辆中使用的电机。
[0002]随着汽油价格的增长以及消费者对由传统车辆引起的环境影响具有更深的认识，电动车辆(EV)或混合动力车辆(HEV)越来越受欢迎。EV和HEV两者使用由电力作为推进力来提供动力的牵引电动机以减少排放。
[0003]为了使EV和HEV被公众接受，EV和HEV必须具有类似于碳氢燃料车辆的驾驶性能特点。例如，如果在再生制动期间牵引电动机的减速比预期的更快，则车辆可能具有不和谐的刹车动作。类似地，如果加速比预期的更快，则车辆可能具有不和谐的加速。这类不期望的动作可能导致对驾驶性能的担忧以及消费者的抱怨。因此，在EV和HEV的细分市场中将重视牵引电动机的可操纵性的改进。
【发明内容】
[0004]公开了一种用于控制特定电机的方法。该方法包括:采用控制器接收受控的特定电机的反电动势(BEMF)系数，控制器被配置成控制耦接到电机的逆变器的操作，逆变器被配置成向处于电动机模式的电机提供多相电或者被配置成从处于发电机模式的电机接收多相电；采用控制器接收与处于电动机模式的电机待施加的所选择的扭矩有关的输入或者接收与从处于发电机模式的电机待移除的所选择的功率有关的输入；使用BEMF系数确定逆变器向处于电动机模式的电机施加的具有第一特性的第一电压或电流以便实现所选择的扭矩或者使用BEMF系数确定逆变器将功率转换成具有第二特性的第二电压或电流以便从处于发电机模式的电机中移除所选择的功率；以及使用逆变器向处于电动机模式的电机施加第一电压或电流或者使用逆变器将从处于发电机模式的电机接收的功率转换成第二电压或电流。
[0005]还公开了一种用于控制特定电机的设备。该设备包括:逆变器，其耦接到电机并且被配置成将直流电转化成施加到处于电动机模式的电机的多相电或者将从处于发电机模式的电机接收的多相电转换成直流电；以及控制器，其耦接到逆变器。控制器被配置成:接收受控的特定电机的反电动势(BEMF)系数；接收与处于电动机模式的电机待施加的所选择的扭矩有关的输入或者接收与从处于发电机模式的电机待移除的所选择的功率有关的输入；以及，使用BEMF系数确定逆变器向处于电动机模式的电机施加的具有第一特性的第一电压或电流以便实现所选择的扭矩或者使用BEMF系数确定逆变器将接收的多相电转换成的具有第二特性的第二电压或电流以便从处于发电机模式的电机中移除所选择的功率。
[0006]还公开了一种车辆系统。该车辆系统包括:车辆，其具有驱动机构；特定电机，其耦接到驱动机构并且被配置成给车辆提供动力或者被配置成从车辆中移除能量以提供制动功率；电池，其被配置成向车辆提供功率或者被配置成存储移除的能量；逆变器，其被配置成将来自电池的直流电转化成向操作在电动机模式的电机施加的多相电或者被配置成将来自操作在发电机模式的电机的多相电转换成提供给电池的直流电；以及控制器，其耦接到逆变器。控制器被配置成:接收受控的特定电机的反电动势系数；接收与处于电动机模式的电机待施加的所选择的扭矩有关的输入或者接收与从处于发电机模式的电机待移除的所选择的功率有关的输入；以及使用BEMF系数确定逆变器向处于电动机模式的电机施加的具有第一特性的第一电压或电流以便实现所选择的扭矩或者使用BEMF系数确定逆变器将接收的多相电转换成的具有第二特性的第二电压或电流以便从处于发电机模式的电机中移除所选择的功率。
【附图说明】
[0007]以下描述不应被认为是以任何方式进行限制。参考附图，相似的元件的标记相似:
[0008]图1是具有电牵引电动机的车辆的示例性实施方式的截面图；
[0009]图2是施加到电牵引电动机的不同电压的扭矩相对于速度的曲线的示例性实施方式；
[0010]图3是施加到电牵引电动机的不同电压的功率相对于速度的曲线的示例性实施方式；
[0011]图4是电牵引电动机的反电动势系数相对于温度的曲线的示例性实施方式；以及
[0012]图5是用于控制特定电动机的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0013]公开的设备和方法的一个或更多个实施方式的具体描述通过参考附图举例性地而非限制性地呈现在本文中。
[0014]公开了一种用于减少由逆变器驱动的交流(ac)电动机的输出扭矩变化的方法和设备。针对特定电力输入，输出扭矩变化与诸如由于制造公差引起的、来自交流电动机的特定输出扭矩的变化有关。通过减少输出扭矩从特定值的变化，可以实现对期望扭矩的更加精确的施加，导致期望的电动机响应。
[0015]公开的方法和设备通过调节电动机控制器减少扭矩变化，电动机控制器可以被包括作为逆变器的一部分，以调节受控的特定电动机的磁链(magnetic flux linkage)。例如，假设通过逆变器向特定电动机施加100安培-rms (root-mean-square,均方根值)，并且假设这在电动机中导致了 100韦伯匝数的磁链并且使得电动机提供了 200N-m的期望的所需扭矩。因为正常的生产公差，如果另一个电动机具有施加同样100A(rms)产生的100韦伯匝数的磁链，则电动机控制器能够控制逆变器将施加的电流减少到90.9A(rms) (100*100= 90.9*110)，导致另一个电动机产生相同的200N-m的期望的所需扭矩。因此，通过调节施加的电流(或有关的电压)，可以在不考虑减少制造公差的情况下实现期望的输出扭矩。
[0016]为了完成磁链的调节，需要电动机控制器获取关于受控的特定电动机的磁链的信息。因为在给定温度下，磁链与反电动势(BEMF)系数(BEMF/旋转速度或BEMF/rpm)成比例，所以特定电动机的BEMF系数数据可以被用作该相同电动机的磁链的替代。在一个或更多个实施方式中，可以在生产特定电动机之后测量该特定电动机的BEMF系数并且将BEMF系数印刷在贴附到电动机的标签上。在一个或更多个实施方式中，标签是可以被电动机控制器扫描的UPC标签或者标签可以是可以被电动机控制器中的射频识别读取器读取的射频识别装置(RFID)标签。这类标签的一个优点在于:在控制器-逆变器-电动机系统的装配期间或者在电动机被另一个电动机替换的情况下，BEMF系数可以在没有抄写错误的情况下快速地输入至电动机控制器。
[0017]在一个或更多个替选实施方式中，系统被配置成自测量或自学习BEMF系数。例如，控制器能够使用BEMF系数的默认值启动特定的电动机，接着测量BEMF、速度和温度，并在随后计算该特定电动机的实际BEMF系数。系统自学习BEMF系数的一个优点在于:在诸如混合动力车辆的电动车辆中电动机必须被替换的情况下，自学习过程能够允许控制器自动地学习用于替换的电动机的新的BEMF。
[0018]图1中示出了根据示例性实施方式的车辆应用中的电机系统2。由电机系统2操作车辆3。电机系统2包括交流多相电动机4。电动机4具有定子5以及转子7，定子5具有绕组6，转子7具有永磁体8。在电动机模式下，电动机4可以被操作为将电功率转换为机械功率的电动机，而在发电机模式下，其可以被操作为将机械功率转换为电功率的发电机。在一个或更多个实施方式中，发电机模式被用于车辆3的制动并且可以被称作再生制动。因为电动机4可以被操作为电动机和/或发电机，所以电动机4可以被称作电机。
[0019]逆变器9被耦接到电动机4并且被配置成将直流(即，O频率)电功率转化为多相电功率并且向电动机4提供多相电功率。为了控制电动机4，逆变器9可以提供具有一个或更多个电特性的多相功率。例如，施加的多相电功率的频率可以确定由定子5提供的旋转磁场的旋转速度，并且因此确定电动机4的旋转速度。电压或电流的幅值(峰值或rms)和/或在频率周期(即，脉冲宽度调制)期间可以施加的电压或电流的持续时间可以确定通过电动机4施加到车辆3的动力传动系统(drivetrain) 13的机械扭矩。逆变器9通常包括用于将直流(dc)功率转化为多相功率的半导体开关装置12，以及用于在一个或更多个电相位中分别感测电压和电流的电压传感器14和电流传感器15。应当理解，逆变器9虽然被称作逆变器，但还可以被配置