用于控制车辆的转换器的方法和系统与流程

本发明涉及一种用于控制车辆的转换器的方法和系统，更具体而言，涉及这样一种方法和系统，其可以通过适当地控制车辆的转换器的输出电压而提高车辆的燃料效率，并且可以通过减少在电源转换设备中产生的热而提高耐用性。

背景技术：

最近，随着对环境友好型车辆的兴趣上升，使用发动机和电动机作为动力源的混合动力车辆已经得到了广泛的使用。混合动力车辆具有用于电动机的高压电池以及用于发动机和电子部件的低压电池。

因为混合动力车辆一般不具备为低压电池充电的交流发电机，所以单独的降压dc-dc转换器是必须的，其使用高压电池作为输入电源，来为低压电池充电或向电子部件供电。此外，因为功耗随着车辆中安装的电子部件的数量增多而上升，所以dc-dc转换器必须设计为能够转换大量的电能。

然而，这样的dc-dc转换器的一个问题在于，由电源损耗所产生的热量增加。而且，为解决该问题而添置的冷却设备的尺寸和重量的增加会导致车辆的重量增加。因此，为了通过减少产生的热量来不仅提高电源转换效率，而且还降低冷却设备的重量，需要减小dc-dc转换器的损耗。

同时，为提高转换器的效率已经开发出了各种技术，但是这些技术大多仅旨在提高转换器的效率，而没有考虑应用了转换器的整体的车辆电源系统。因此，转换器的效率提升，但是连接至转换器的其他电源系统的损耗会增加，从而车辆的总电源损耗可能增加。

上述内容仅仅旨在有助于对本发明的背景的理解，而并非旨在意味着本发明属于对于本领域技术人员已知的相关技术的范围。

技术实现要素：

因此，本发明提供了一种用于控制车辆的转换器的方法和系统，其可以通过使用布置在车辆中的每个电动机的电压指令来获取转换器的输出电压，从而将车辆电源转换系统的电源损耗最小化。

为实现以上目标，根据本发明的用于控制车辆的转换器的方法包括：经由控制器，通过使用第一电动机和第二电动机的所需扭矩和转速来获取第一电动机和第二电动机的所需最大电压和所需最小电压；经由控制器，通过使用第一电动机和第二电动机的转速和磁通量来获取第一电动机和第二电动机的电压指令；经由控制器，通过使用第一电动机和第二电动机的电压指令来获取经修正的电压指令；经由控制器，通过使用第一电动机和第二电动机的所需最大电压和所需最小电压、经修正的电压指令以及电池的电压来获取转换器的输出电压指令；以及经由控制器，通过使用转换器的输出电压指令来控制转换器的输出电压。

获取所需最大电压和所需最小电压可以配置为：从输入为所需扭矩与转速的积且输出为所需最大电压的映射数据推出第一电动机和第二电动机的所需最大电压；以及从输入为所需扭矩与转速的积且输出为所需最小电压的映射数据推出第一电动机和第二电动机的所需最小电压。

获取电压指令的步骤可以配置为使用下列等式来获取电压指令：

vc1＝kmg1*fmg1，kmg1＝k1*wmg1

vc2＝kmg2*fmg2，kmg2＝k2*wmg2

其中，vc1表示第一电动机的电压指令，kmg1表示第一电动机的转换常数，fmg1表示第一电动机的磁通量，k1表示第一电动机的转速常数，wmg1表示第一电动机的转速，vc2表示第二电动机的电压指令，kmg2表示第二电动机的转换常数，fmg2表示第二电动机的磁通量，k2表示第二电动机的转速常数，wmg2表示第二电动机的转速。

获取经修正的电压指令可以包括：经由控制器，通过比较第一电动机的电压指令与第二电动机的电压指令来确定较大的电压指令；经由控制器，来计算第一电动机的电压指令与第二电动机的电压指令之间的差；经由控制器，通过使用输入为第一电动机的电压指令和第二电动机的电压指令之间的差且输出为修正值的映射数据来推出修正值；以及经由控制器，通过从较大的电压指令减去修正值来获取经修正的电压指令。

修正值可以随着第一电动机的电压指令和第二电动机的电压指令之间的差增加而增加。

获取转换器的输出电压指令可以包括：经由控制器，通过使用第一电动机的所需最大电压和第二电动机的所需最大电压来获取最大电压极限值；经由控制器，通过使用第一电动机的所需最小电压、第二电动机的所需最小电压以及电池的电压来获取最小电压极限值；以及经由控制器，通过将经修正的电压指令应用到限制器来获取转换器的输出电压指令，该限制器的最大值是最大电压极限值，该限制器的最小值是最小电压极限值。

获取最大电压极限值可以包括：经由控制器，来比较第一电动机的所需最大电压与第二电动机的所需最大电压；经由控制器，在第一电动机的所需最大电压大于第二电动机的所需最大电压时，将第一电动机的所需最大电压设定为最大电压极限值，或者经由控制器，在第一电动机的所需最大电压等于或小于第二电动机的所需最大电压时，将第二电动机的所需最大电压设定为最大电压极限值。

获取最小电压极限值可以包括：经由控制器，来比较第一电动机的所需最小电压和第二电动机的所需最小电压；经由控制器，在第一电动机的所需最小电压小于第二电动机的所需最小电压时，将第一电动机的所需最小电压设定为最小电压比较值，或者经由控制器，在第一电动机的所需最小电压等于或大于第二电动机的所需最小电压时，将第二电动机的所需最小电压设定为最小电压比较值；经由控制器，来比较最小电压比较值与电池的电压；以及经由控制器，在最小电压比较值小于电池的电压时，将最小电压比较值设定为最小电压极限值，以及经由控制器，在最小电压比较值等于或大于电池的电压时，将电池的电压设定为最小电压极限值。

通过应用经修正的电压指令来获取转换器的输出电压指令可以配置成使得控制器：在经修正的电压指令大于最大电压极限值时，将最大电压极限值设定为转换器的输出电压指令；在经修正的电压指令小于最小电压极限值时，将最小电压极限值设定为转换器的输出电压指令；以及在经修正的电压指令等于或小于最大电压极限值且等于或大于最小电压极限值时，将经修正的电压指令设定为转换器的输出电压指令。

根据本发明的用于控制车辆的转换器的系统包括：第一电动机和第二电动机，所述第一电动机和第二电动机是驱动电动机；可充电电池；转换器，其布置在电池与第一电动机及第二电动机之间；以及控制器，其用于使用第一电动机和第二电动机的所需扭矩和转速来获取第一电动机和第二电动机的所需最大电压和所需最小电压，使用第一电动机和第二电动机的转速和磁通量来获取第一电动机和第二电动机的电压指令，使用第一电动机和第二电动机的电压指令来获取经修正的电压指令，使用第一电动机和第二电动机的所需最大电压和所需最小电压、经修正的电压指令以及电池的电压来获取转换器的输出电压指令，以及使用转换器的输出电压指令来控制转换器的输出电压。

可以获取经修正的电压指令，使得控制器：通过比较第一电动机的电压指令与第二电动机的电压指令来确定较大的电压指令；计算第一电动机的电压指令与第二电动机的电压指令之间的差；使用输入为第一电动机的电压指令和第二电动机的电压指令之间的差且输出为修正值的映射数据来推出修正值；以及通过从较大的电压指令减去修正值来获取经修正的电压指令。

可以获取转换器的输出电压指令，使得控制器：使用第一电动机的所需最大电压和第二电动机的所需最大电压来获取最大电压极限值；使用第一电动机的所需最小电压、第二电动机的所需最小电压以及电池的电压来获取最小电压极限值；以及将经修正的电压指令应用到限制器，该限制器的最大值是最大电压极限值，该限制器的最小值是最小电压极限值。

附图说明

通过随后结合附图呈现的详细描述，将会更为清楚地理解本发明的上述目的和其它目的、特征以及其它益处，在这些附图中：

图1是根据本发明的实施方案的用于控制车辆的转换器的方法的流程图；

图2是根据本发明的实施方案的用于获取经修正的电压指令的步骤的流程图；

图3是根据本发明的实施方案的用于控制车辆的转换器的系统的框图。

具体实施方式

应了解本文所用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语一般包括机动车辆，如包括运动型多用途车辆(suv)、大客车、大货车、各种商用车辆的乘用车辆，包括多种舟艇、船舰的船只、航空器等，并包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代性的燃料车辆(例如，源自非石油能源的燃料)。正如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

在本文中所应用的术语仅出于描述特定的实施方案的目的，而并非旨在限制本发明。本文所使用的，单数形式“一”、“一个”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚作出表示。还应了解当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件存在，但不排除一种或多种其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合存在或添加。如本文中所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任何和所有组合。在整个说明书中，除了明确地说明意思相反，否则词语包括“包括”以及诸如“包括”的第三人称形式或者“包括”的现在分词形式的变化形式将被理解为意指包括声明的元件，但不排除任何其他的元件。另外，说明书中所描述的术语“单元”、“器”、“部”以及“模块”用于处理至少一个功能和操作，并且可以由硬件部件或软件部件以及它们的组合来实施。

此外，本发明的控制逻辑可以具体表现为在计算机可读介质上的非易失性计算机可读介质，其包含通过处理器、控制器等来执行的可执行程序指令。该计算机可读介质的示例包括但不限于：rom、ram、光盘(cd)-rom、磁带、软盘、闪存、智能卡以及光学数据存储设备。计算机可读介质也可以分布在网络联接的计算机系统中，以使计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(can)以分布式的方式来存储和执行。

下面将参考所附附图来对本发明的优选实施方案进行描述。

如图1所示，根据本发明的用于控制车辆的转换器40的方法包括：经由控制器50，通过使用第一电动机10和第二电动机20的所需扭矩和转速来获取第一电动机10和第二电动机20的所需最大电压和所需最小电压(步骤s10)；经由控制器50，通过使用第一电动机10和第二电动机20的转速和磁通量来获取第一电动机10和第二电动机20的电压指令(步骤s20)；经由控制器50，通过使用第一电动机10和第二电动机20的电压指令来获取经修正的电压指令(步骤s30)；经由控制器50，通过使用第一电动机10和第二电动机20的所需最大电压和所需最小电压、经修正的电压指令以及电池30的电压来获取转换器的输出电压指令(步骤s40)；经由控制器50，通过使用转换器40的输出电压指令来控制转换器的输出电压(步骤s50)。

在本发明中，第一电动机10和第二电动机20是布置在车辆中的电动机，并且对于四轮驱动车辆可以分别表示布置在前轮侧的电动机和布置在后轮侧的电动机。本发明获取第一电动机10的电压指令和第二电动机20的电压指令，然后通过比较两个电压指令来确定转换器40的输出电压。因此，实施本发明的设计者可以按照需求而自由地将布置在前轮侧的电动机或布置在后轮侧的电动机设定为第一电动机10。

在将第一电动机10和第二电动机20彼此区分出来之后，执行获取所需最大电压和所需最小电压的步骤s10作为实施本发明的第一个步骤，如图1所示。所需最大电压和所需最小电压从映射数据推出。特别地，所需最大电压从这样的映射数据推出：该映射数据的输入为所需扭矩与转速的积，该映射数据的输出为所需最大电压。此外，所需最小电压从这样的映射数据推出：该映射数据的输入为所需扭矩与转速的积，该映射数据的输出为所需最小电压。此处，因为所需扭矩和转速的值是通过电动机的旋转所输出的动力值，所以可以使用输入为第一电动机10和第二电动机20的输出动力且输出为所需最大电压或所需最小电压的映射数据。

在通过上述方法来获取第一电动机10和第二电动机20的所需最大电压和所需最小电压时，需要获取转换器40的输出电压指令。然而，因为本发明旨在通过使用第一电动机10和第二电动机20的电压指令之间的差来获取经修正的电压指令，然后将经修正的电压指令应用到转换器40的输出电压指令，从而提高车辆电源转换系统的效率，所以额外执行获取第一电动机10和第二电动机20的电压指令的步骤作为获取经修正的电压指令的第一个步骤。如本文中所使用的，电压指令指的是要应用到第一电动机10或第二电动机20，以使得第一电动机10或第二电动机20旋转在所希望的速度的电压值。特别地，电压指令可以使用下列等式来获取：

vc1＝kmg1*fmg1，kmg1＝k1*wmg1

vc2＝kmg2*fmg2，kmg2＝k2*wmg2

此处，vc1表示第一电动机10的电压指令，kmg1表示第一电动机10的转换常数，fmg1表示第一电动机10的磁通量，k1表示第一电动机10的转速常数，wmg1表示第一电动机10的转速，vc2表示第二电动机20的电压指令，kmg2表示第二电动机20的转换常数，fmg2表示第二电动机20的磁通量，k2表示第二电动机20的转速常数，wmg2表示第二电动机20的转速。

此处，因为第一电动机10的转换常数、第二电动机20的转换常数、第一电动机10的转速常数、第二电动机20的转速常数对应于第一电动机10和第二电动机20的特征值，所以这些值可以依据第一电动机10和第二电动机20的设计方法而变化。

当通过获取电压指令的步骤s20获取第一电动机10的电压指令和第二电动机20的电压指令时，执行使用所获取的电压指令来获取经修正的电压指令的步骤s30，如上所述。在获取经修正的电压指令的步骤s30中所执行的处理具体地图示在图2的流程图中。

如图2所示，获取经修正的电压指令的步骤s30包括：经由控制器50，通过比较两个电压指令来确定第一电动机10的电压指令和第二电动机20的电压指令中较大的电压指令(步骤s32)；经由控制器50来计算第一电动机10的电压指令和第二电动机20的电压指令之间的差(步骤s34)；经由控制器50，从输入为两个电压指令之间的差且输出为修正值的映射数据推出修正值(步骤s36)；以及经由控制器50，从较大的电压指令减去修正值来获取经修正的电压指令(步骤s38)。

结果，通过从第一电动机10的电压指令和第二电动机20的电压指令中较大的电压指令减去从数据映射推出的修正值，来获取经修正的电压指令。此处，第一电动机10和第二电动机20的电压指令之间的差越大，修正值会越大。

当通过上述步骤来获取经修正的电压指令时，需要获取转换器40的输出电压指令，这是本发明最终旨在获取的。基本上，转换器40的输出电压指令可以使用第一电动机10和第二电动机20的所需最大电压和所需最小电压、经修正的电压指令以及电池30的电压来获取，如上所述。

具体地，首先，控制器50使用第一电动机10的所需最大电压和第二电动机20的所需最大电压来获取最大电压极限值。此处，最大电压极限值可以通过下列步骤来获取：比较第一电动机10的所需最大电压与第二电动机20的所需最大电压；如果第一电动机10的所需最大电压大于第二电动机20的所需最大电压，则将第一电动机10的所需最大电压设定为最大电压极限值；或者，如果第一电动机10的所需最大电压等于或小于第二电动机20的所需最大电压，则将第二电动机20的所需最大电压设定为最大电压极限值。换言之，第一电动机10的所需最大电压和第二电动机20的所需最大电压中的较大值被设定为最大电压极限值。

在获取了最大电压极限值之后，控制器50使用第一电动机10的所需最小电压、第二电动机20的所需最小电压以及电池30的电压来获取最小电压极限值。特别地，最小电压极限值可以通过下列步骤来获取：比较第一电动机10的所需最小电压与第二电动机20的所需最小电压；如果第一电动机10的所需最小电压小于第二电动机20的所需最小电压，则将第一电动机10的所需最小电压设定为最小电压比较值；或者，如果第一电动机10的所需最小电压等于或大于第二电动机20的所需最小电压，则将第二电动机20的所需最小电压设定为最小电压比较值；比较最小电压比较值与电池30的电压；如果最小电压比较值小于电池30的电压，则将最小电压比较值设定为最小电压极限值；或者，如果最小电压比较值等于或大于电池30的电压，则将电池30的电压设定为最小电压极限值。

本发明描述的方法首选获取最大电压极限值，然后获取最小电压极限值。然而，设计者可以按照需求自由地改变获取最大电压极限值和最小电压极限值的顺序。

在获取了最大电压极限值和最小电压极限值之后，控制器50通过将经修正的电压指令应用到限制器来获取转换器40的输出电压指令，该限制器的最大值是最大电压极限值，该限制器的最小值是最小电压极限值。

换言之，如果经修正的电压指令大于最大电压极限值，则将最大电压极限值设定为转换器40的输出电压指令。如果经修正的电压指令小于最小电压极限值，则将最小电压极限值设定为转换器40的输出电压指令。如果经修正的电压指令等于或小于最大电压极限值且等于或大于最小电压极限值，则将经修正的电压指令设定为转换器40的输出电压指令。

最后，因为在控制转换器的输出电压的步骤s50中使用所获取的转换器40的输出电压指令来控制转换器40的输出电压，所以可以在考虑到电动机的损耗的情况下控制转换器40的输出电压，从而相比于使用常规的控制转换器40的方法的情况提高了车辆的燃料效率，并且可以降低车辆电源转换设备中产生的热量。

此外，根据本发明的用于控制车辆的转换器40的系统包括：第一电动机10，其是车辆驱动电动机；第二电动机20，其是车辆驱动电动机；可充电电池30；转换器40，其布置在电池30与第一电动机10及第二电动机20之间；以及控制器50，其用于使用第一电动机10和第二电动机20的所需扭矩和转速来获取第一电动机10和第二电动机20的所需最大电压和所需最小电压，使用第一电动机10和第二电动机20的转速和磁通量来获取第一电动机10和第二电动机20的电压指令，使用第一电动机10和第二电动机20的电压指令来获取经修正的电压指令，使用第一电动机10和第二电动机20的所需最大电压和所需最小电压、经修正的电压指令以及电池30的电压来获取转换器40的输出电压指令，以及使用转换器40的输出电压指令来控制转换器40的输出电压。

根据本发明，通过降低车辆电源转换系统中的电源损耗，可以减少其中产生的热量，从而改善车辆电源转换系统的冷却性能。同样地，随着系统的能量效率提高，不仅可以提高车辆的燃料效率，还可以提高电源转换系统的耐用性。

尽管出于说明的目的已描述了本发明的优选实施方案，但是本领域的技术人员将理解的是，在不脱离所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改形式、增加和替代都是可行的。