专利名称：电动交通工具、电动汽车与混合动力交通工具中电机运行的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种通过控制电机转矩，控制电机在电动交通工具、 电动汽车与混合动力交通工具中运行的方法。
背景技术：
目前影响电动汽车与混合动力汽车发展的主要问题是 一.电动汽
车难以适应运动状态需要不断改变的路况；二.电动汽车每充电一次能
行驶的路程较短；三.混合动力汽车中发动机与电动机协调运行不理 木巨
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种更为合理、协调其他动力效果更 好、电机效率更高的在电动交通工具、电动汽车与混合动力交通工具 动力系统中电机运行的控制方法。
本发明所采用的技术方案是
一种电机在电动交通工具中的控制方法，其特征在于电机采用 输出转矩控制模式。
一种电机在电动汽车中的控制方法，其特征在于电机采用输出 转矩控制模式。
一种电机在混合动力交通工具中的控制方法，其特征在于电机
采用输出转矩控制模式。
本发明中电机选用交流异步电机，采用转矩控制方式，其输出转 矩控制是通过转差与电压协调控制实现的，其中转差控制是根据电机 的转子转速，调节电源频率控制同步转速实现的。
本发明的有益效果是本发明通过控制电机输出转矩控制电 动交通工具、电动汽车与混合动力交通工具中电机的运行过程，使控 制更为合理，并且在协调其他动力方面产生良好的效果。同时，由于 本发明创造方法在不同负载的工况下都可控制转差，因此可以控制电 动交通工具、电动汽车与混合动力交通工具中电机在不同负载时的效 率，提高其综合效率。
本发明中转矩控制可以依赖于转差控制，这里的转差控制是根据 电机转子转速调节同步转速实现的，即通过调节电源频率调节转差。 本发明的实现过程是通过测量电机转子转速，调节电源频率，调节 同步转速进而调节转差，同时调节电压，实现转矩的调节。因为转矩 始终受控，所以处于电动状态时电机与负载可以很好的协调，处于发 电状态电机与动力也可以很好的协调。同时由于在控制过程中电机的 转差也是受控的，因此无论是电动状态还是发电状态，都可以通过调 节转差来控制电机效率，使电动机电能转变成机械能或发电机机械能 转变成电能的效率更高。
具体实施例方式
本发明的一种电机在电动交通工具中的控制方法，电机采用输出转 矩控制模式。
一种电机在电动汽车中的控制方法，电机采用输出转矩控制模式。 一种电机在混合动力交通工具中的控制方法，电机采用输出转矩 控制模式。
在以上三种控制方法中，该输出转矩控制方式具体是电机选用交 流异步电机，采用转矩控制方式，其输出转矩控制是通过转差与电压 协调控制实现的，其中转差控制是根据电机的转子转速，调节电源频 率控制同步转速实现的。
一种双电机或多电机协调运行模式在电动交通工具上的应用方 法，用多个电机驱动或制动该交通工具，各电机以控制输出转矩的方 式运行，或其中一个以其它方式运行，其余的电机均以转矩控制方式 运行，产生合转矩共同驱动或制动电动交通工具。其中，采用的电机 是交流异步电机，其输出转矩控制通过转差与电压协调控制实现，其 中转差的控制是根据转子转速，调节电机电源频率，控制电机同步转 速实现的。
另外， 一种电机在电动汽车中的控制方法，特别是一种双电机或 多电机协调运行模式在电动汽车上的应用方法，用多个电机驱动或制 动该交通工具，各电机以控制输出转矩的方式运行，或其中一个以其 它方式运行，其余的电机均以转矩控制方式运行，产生合转矩共同驱 动或制动电动汽车。其中，采用的电机是交流异步电机，其输出转矩 控制通过转差与电压协调控制实现，其中转差的控制是根据转子转速， 调节电机电源频率，控制电机同步转速实现的。
所述的一种电机在混合动力交通工具中的控制方法，特别是一种
双电机或多电机协调运行模式在混合动力汽车上的应用方法，用多个 电机与发动机共同驱动或制动该交通工具，各电机以控制输出转矩的 方式运行，产生合转矩共同驱动或制动混合动力交通工具。其中，采 用的电机是交流异步电机，其输出转矩控制通过转差与电压协调控制 实现，其中转差的控制是根据转子转速，调节电机电源频率，控制电 机同步转速实现的。
另外，对于在电动交通工具中、电机在电动汽车中、电机在混合 动力交通工具中的电动机的控制方法，作为其效率控制，对于特定电 机，在转矩控制时，预先设定一条转差/转速曲线，即根据不同情况设 定一个不同转差，令电机遵循该曲线运行，使电机的驱动效率最高， 通过调节电压，得到所需转矩。
而对于在电动交通工具中、电机在电动汽车中、电机在混合动力交 通工具中的发电机的控制方法，作为其发电效率控制，对于特定电机 (发电机)，在转矩控制中，预先设定一条转差/转速曲线，即根据不 同情况设定一个不同转差，使电机(发电机)的发电效率最高，通过 调节电压，得到所需转矩。
当然，以上所述电动机和发电机可以是由同一 电机处于电动状态或 发电状态，该两种状态可以因应具体工况转换。
本发明中转矩控制依赖于转差控制，这里的转差控制是根据电机 转子转速调节同步转速实现的，即通过调节电源频率调节转差。本发 明的实现过程是通过测量电机转子转速，调节电源频率，调节同步 转速进而调节转差，同时调节电压，实现转矩的调节。因为转矩始终 受控，所以处于电动状态时电机与负载可以很好的协调，处于发电状 态电机与动力也可以很好的协调。同时由于在控制过程中电机的转差 也是受控的，因此无论是电动状态还是发电状态，都可以通过调节转 差来控制电机效率，使电动机电能转变成机械能或发电机机械能转变 成电能的效率更高。 具体实施方案(以电动汽车为例)
1、使电动汽车适应运动状态需要不断改变的路况
众所周知，有轨交通工具大多都已采用电动机车。但由于公路路 况复杂，常遇到山坡、弯道、行车、行人等，电机的运行状态经常改 变，时而按驱动状态运行，时而按制动状态运行。而现有技术多数采 用转速控制方法控制电机运行，当电机处于转速控制时，为了适应电 机经常改变的运动状态，电机的输出转矩变化很大，电机的额定转矩 必须很大才能满足其工作需要，这在实际应用中是很难实现的。因此， 仅依靠速度控制的电动汽车在公路交通上较少使用，难以推广。
本发明创造方案令电机无论处于驱动状态或制动状态都是在输出 转矩控制方式下运行。电机采用输出转矩控制的方法，由于转矩是受 到控制的，只要把输出转矩控制在电机额定转矩以内，就可以满足汽 车在不同路况下电机运行的要求。下面以交流异步电机为例说明输出 转矩控制的方法
对于特定的交流异步电机，在每一个转速工作点，其输出转矩取 决于电机的电源电压和电机的转差，也就是说只要确定了每一转速点 的电压和转差就可以确定电机每一转速点的输出转矩。本发明创造控
制输出转矩的方法是根据转子转速及电机极对数，改变频率，控制 转差，用转差协同电压控制电机转矩，代替现用的直接控制电机转速 的方法，使电动汽车适应复杂的路况。因为转矩是力的作用结果，物 体的运动状态是由外力矢量和决定的，也就是说不同的力产生的转矩 作用在同一物体上时可以进行矢量叠加。由此可见，电动汽车采用转 矩控制的方法适应其它外力的作用是比较容易的，通过转矩控制，能 使电动汽车在运行过程中适应遇到的复杂路况。 2、提高电机效率，增加电动汽车充电一次行驶的路程。
目前，增大电池容量是增加电动汽车充电一次行驶的路程，改善 电动汽车充电一次行驶路程较短问题的主要方法。
本发明创造通过增加单位电量所做的功，即提高电机效率，增加 电动汽车充电一次行驶的路程，改善电动汽车充电一次行驶路程较短 问题。
当前市场上的交流异步电机都有一个效率指标，在电动汽车适
用功率规格内，当电机负载为额定负载时，其使用效率一般在80%-90% 之间；当电机负载率降低时，其使用效率随之降低。而电动汽车中电
机的负载是不断变化的，为了不超过电机额定负载，只能选择电机功 率大于电动汽车的最大负载，因此电机的负载率通常在百分之几十、 百分之几，甚至是零(空载)，电机的综合效率非常低(俗称大马拉小车)。
对于特定的交流异步电机，每一转速都有一个对应的转差令电机 效率最高。用转差与电压协同控制电机转矩时，令电机遵循该电机的最高效率转差/转速曲线运行，通过调节电压，控制转矩。电机在该情 形下工作时的效率较高，远远高于传统控制方法的工作效率，从而增 加电动汽车充电一次行驶的路程。
另一方面，电动汽车行驶时常遇到弯道、行车、行人、上下坡等 复杂路况，经常需要制动。制动时电机处于发电状态，把制动过程中 的机械能转化成电能并整流成直流后储蓄到电池中，成为电动汽车驱 动时的电能。应用本发明创造所述方法，电动汽车在制动状态时，电 机处于发电状态，此时电机用转矩控制，对于特定电机，令其遵循预 先设定的最高效率转差/转速曲线运行，通过调节电压控制转矩，使电 机作发电机时的效率最高。本方法使机械能转化电能的效率提高，从 而增加电动汽车充电一次行驶的路程。
3、 一种双动力或多动力协调运行模式在电动汽车或混合动力汽车上的应用。
汽车用两台或多台电机控制驱动，此时电机处于转矩控制状态， 电机输出的转矩的和即总转矩为驱动汽车需要的转矩。
用两台或多台电机经不同变速比的变速箱或不同额定转速的电机 共同作用于同一动力轴，各电机处于转矩控制方式运行，由控制设备 根据汽车每一工况转矩的要求，和每一台电机在各个工况性能的优劣， 设定各电机输出转矩的比例，使电机都在自己适合的转速段输出较大 转矩，从而达到两台或多台电机协调运行的目的。本发明创造控制输
出转矩的方法是根据转子转速，改变频率，控制同步转速，调节转 差，用转差协同电压控制电机转矩。因为转矩是力的作用结果，物体
的运动状态是由外力矢量和决定的，也就是说不同的力产生的转矩作 用在同一物体上时可以进行矢量叠加，由此可见， 一种双电机或多电 机动力系统或其他混合动力系统采用转矩控制的方法适应其它外力的 作用是比较容易的，所以通过转矩控制，可以解决电动汽车和混合动 力汽车在双动力或多动力协调运行过程中遇到的问题。
4、本发明创造所述的电机转矩控制方法、电机高效率运行方法亦适用 于串联式或并联式混合动力汽车，其控制方法与上述电动汽车控制方 法相同，在此不作赘述。
权利要求
1、一种电机在电动交通工具中的控制方法，其特征在于电机采用输出转矩控制模式。
2、 一种电机在电动汽车中的控制方法，其特征在于电机采用输出 转矩控制模式。
3、 一种电机在混合动力交通工具中的控制方法，其特征在于电机 采用输出转矩控制模式。
4、 根据权利要求l一种电机在电动交通工具中的控制方法，其特征 在于电机选用交流异步电机，采用转矩控制方式，其输出转矩控制 是通过转差与电压协调控制实现的，其中转差控制是根据电机的转子 转速，调节电源频率控制同步转速实现的。
5、 根据权利要求2—种电机在电动汽车中的控制方法，其特征在于 电机选用交流异步电机，采用转矩控制方式，其输出转矩控制是通过 转差与电压协调控制实现的，其中转差控制是根据电机的转子转速， 调节电源频率控制同步转速实现的。
6、 根据权利要求3—种电机在混合动力交通工具中的控制方法，其 特征在于电机选用交流异步电机，采用转矩控制方式，其输出转矩 控制是通过转差与电压协调控制实现的，其中转差控制是根据电机的 转子转速，调节电源频率控制同步转速实现的。
7、 根据权利要求1所述的一种电机在电动交通工具中的控制方法， 其特征在于用双电机或者多个电机驱动或制动该交通工具，各电机 以控制输出转矩的方式运行，或其中一个以其它方式运行，其余的电机均以转矩控制方式运行，产生合转矩共同驱动或制动电动交通工具。
8、 根据权利要求2所述的一种电机在电动汽车中的控制方法，其特征在于用双电机或者多个电机驱动或制动该交通工具，各电机以控 制输出转矩的方式运行，或其中一个以其它方式运行，其余的电机均 以转矩控制方式运行，产生合转矩共同驱动或制动电动汽车。
9、 根据权利要求3所述的一种电机在混合动力交通工具中的控制方法，其特征在于用双电机或者多个电机与发动机共同驱动或制动该 交通工具，各电机以控制输出转矩的方式运行，产生合转矩共同驱动 或制动混合动力交通工具。
10、 根据权利要求7所述的一种电机在电动交通工具中的控制方法，其特征是采用的电机是交流异步电机，其输出转矩控制通过转差与 电压协调控制实现，其中转差的控制是根据转子转速，调节电机电源 频率，控制电机同步转速实现的。
11、 根据权利要求8所述的一种电机在电动汽车中的控制方法，其特征是采用的电机是交流异步电机，其输出转矩控制通过转差与电压 协调控制实现，其中转差的控制是根据转子转速，调节电机电源频率， 控制电机同步转速实现的。
12、 根据权利要求9所述的一种电机在混合动力交通工具中的控制方法，其特征是采用的电机是交流异步电机，其输出转矩控制通过 转差与电压协调控制实现，其中转差的控制是根据转子转速，调节电 机电源频率，控制电机同步转速实现的。
13、 根据权利要求4所述的一种电机在电动交通工具中的控制方法，其特征在于对于作为特定电机的电动机，在转矩控制时，预先设定 一条转差/转速曲线，即根据不同情况设定一个不同转差，令电机遵 循该曲线运行，使电动机的效率最高，通过调节电压，得到所需转矩。
14、 根据权利要求5所述的一种电机在电动汽车中的控制方法，其特征在于对于作为特定电机的电动机，在转矩控制时，预先设定一条 转差/转速曲线，即根据不同情况设定一个不同转差，令电机遵循该 曲线运行，使电动机的效率最高，通过调节电压，得到所需转矩。
15、 根据权利要求6所述的一种电机在混合动力交通工具中的控制方法，其特征在于对于作为特定电机的电动机，在转矩控制时，预先 设定一条转差/转速曲线，即根据不同情况设定一个不同转差，令电 机遵循该曲线运行，使电动机的效率最高，通过调节电压，得到所需转矩。
16、 根据权利要求4所述的一种电机在电动交通工具中的控制方法，其特征在于对于特定的发电机，在转矩控制中，预先设定一条转差 /转速曲线，即根据不同情况设定一个不同转差，使发电机的发电效 率最高，通过调节电压，得到所需转矩。
17、 根据权利要求5所述的一种电机在电动汽车之中的控制方法，其特征在于对于特定的发电机，在转矩控制时，预先设定一条转差/ 转速曲线，即根据不同情况设定一个不同转差，令电机遵循该曲线运 行，使发电机的发电效率最高，通过调节电压，得到所需转矩。
18、 根据权利要求6所述的一种电机在混合动力交通工具中的控制方法，其特征在于对于特定的发电机，在转矩控制时，预先设定一条 转差/转速曲线，即根据不同情况设定一个不同转差，令电机遵循该 曲线运行，使发电机的发电效率最高，通过调节电压，得到所需转矩。
19、 根据权利要求4所述的一种电机在电动交通工具中的控制方法， 其特征在于对于特定的电动机，在转矩控制中，预先设定一条转差 /转速曲线，即根据不同情况设定一个不同转差，使发电机的驱动效 率最高，通过调节电压，得到所需转矩。
20、 根据权利要求5所述的一种电机在电动汽车之中的控制方法，其 特征在于对于特定的电动机，在转矩控制时，预先设定一条转差/ 转速曲线，即根据不同情况设定一个不同转差，令电机遵循该曲线运 行，使发电机的驱动效率最高，通过调节电压，得到所需转矩。
21、 根据权利要求6所述的一种电机在混合动力交通工具中的控制方法，其特征在于对于特定的电动机，在转矩控制时，预先设定一条 转差/转速曲线，即根据不同情况设定一个不同转差，令电机遵循该 曲线运行，使发电机的驱动效率最高，通过调节电压，得到所需转矩。
全文摘要
本发明公开了电机在电动交通工具中的控制方法，通过控制电机输出转矩控制电动交通工具、电动汽车与混合动力交通工具中电机的运行过程，使控制更为合理，并且在协调其他动力方面产生良好的效果。
文档编号B60L15/20GK101181875SQ200610123649
公开日2008年5月21日 申请日期2006年11月13日 优先权日2006年11月13日
发明者黄锡民 申请人:黄锡民