控制车辆中的逆变器的方法与流程

本发明涉及一种控制和校准车辆中的逆变器的方法。

背景技术：

混合动力/电动汽车中使用的电动机具有变化的效率曲线，并且效率的主要部分通过逆变器控制以得到不同的扭矩、速度和高压电池简档（profile）。现有技术使用理论公式来固定逆变器、电动机的效率以及不同扭矩/速度简档中的逆变器的切换策略。这种方法不是非常准确的且不高效。需要关于多个电流和电压矢量值对被用于控制比如混合动力汽车中使用的永磁同步电动机之类的电动机的逆变器的各种参数进行校准，以给出准确的扭矩值。一个这样的参数是电动机的定子线圈的电感值。针对不同范围轴电流在测试台中手动校准电动机的电感参数是耗时的活动且容易出错，并且还缺乏准确性。

现有技术文献us6046554公开了一种电动机，其具有在电动机的操作期间提供电动机反emf的第一电动机绕组，并且可通过供应电流操作。第一电动机以预定的额定转速产生与预定的操作电流对应的预定的额定扭矩和预定的额定反emf。可以通过向电动机施加供应电流来校准上述参数。电动机以已知的转速操作，从电动机断开供电电流以使得电动机从已知的转速减速，并获得电动机反emf的emf指示。

附图说明

在说明书中详细公开并在附图中说明本发明的不同模式：

图1图示了根据本发明的一个实施例的车辆中的控制单元；

图2图示了校准混合动力车辆中的逆变器的方法的流程图。

具体实施方式

图1图示了根据车辆的一个实施例的车辆10中的控制单元12。控制单元12检测用于每个预限定时间间隔的至少一个车辆参数，并基于检测到的至少一个车辆参数来生成脉冲宽度信号。控制单元12取决于针对检测到的至少一个车辆参数而生成的脉冲宽度信号来调节车辆10的逆变器14的至少一个切换策略，以在混合动力车辆10中实现最大旋转通量。车辆10选自包括混合动力车辆、电动车辆等的一组车辆。控制单元12调节车辆10的逆变器14的切换策略，以在最大旋转通量的产生期间实现最大效率。逆变器14上的控制和校准功能在车辆中或在电动机测试台上执行。

此外，如下那样解释混合动力车辆10中的逆变器14的构造和逆变器14的组件。逆变器14从电池22向电动机20提供功率。逆变器14包括如图1所示那样连接的至少六个切换器16。根据本发明的一个实施例，切换器16是绝缘栅双极型晶体管。根据本发明的一个实施例的电动机20是永磁同步电动机。然而，其不限于上述公开的一种，而可以是被用于各种应用的任何电动机20。适于感测至少一个车辆参数的至少一个感测元件18被邻近放置成连接到电动机20，或者根据需要将其集成到电动机20中。至少一个感测元件18选自包括扭矩传感器、速度传感器、轴振动传感器等的一组感测元件。

控制单元12选自包括微控制器、微处理器、ascii芯片、ic芯片等的一组控制单元。至少一个车辆参数选自包括电动机速度、产生的扭矩、输入电压、电动机轴上的振动、在定子电流线上生成的谐波、用于切换频率的可听频率范围、生成的热量等的一组参数。控制单元12包括生成被提供给逆变器14的切换器16的一系列脉冲的脉冲宽度发生器15。控制单元12基于检测到的至少一个车辆参数向逆变器14的切换器提供多个切换策略。控制单元12调节被提供给逆变器14的至少一个切换策略包括基于检测到的至少一个车辆参数向逆变器提供具有不同占空比的多个脉冲宽度信号。控制单元12适于以至少一个切换策略将脉冲宽度信号提供给逆变器14的至少三个切换器16。

图2图示了校准混合动力车辆10中的逆变器的方法的流程图。在步骤s1中，通过对应的感测元件18检测用于每个预限定时间间隔的至少一个车辆参数。在步骤s2中，通过脉冲发生器15基于检测到的至少一个车辆参数来生成脉冲宽度信号。在步骤s3中，通过控制单元12取决于针对检测到的至少一个车辆参数而生成的脉冲宽度信号来调节逆变器14的至少一个切换策略，以在混合动力车辆/电动机测试台10中以最高效率实现最大旋转通量。

控制单元12接收混合动力车辆10在其下操作的当前扭矩、速度和高压线值。控制单元12基于存储在控制单元12中的预限定的电动机扭矩对速度对高压简档来改变对逆变器和测试台系统的所需求的速度、扭矩和输入高压供应。基于接收到的速度和扭矩值，控制单元12确定要提供给逆变器14的切换器16以实现最大旋转通量的脉冲宽度信号。控制单元12提供包括不同的占空比、脉冲宽度和频率值的一系列脉冲宽度信号。控制单元12通过改变脉冲宽度信号的上述参数来改变切换策略。控制单元12改变比如占空比、脉冲宽度和频率值之类的脉冲宽度信号参数，并且将上述参数的不同组合提供给逆变器14的切换器16，以使得针对每个切换策略实现旋转磁通量。

针对每个切换策略，控制单元12将在车辆10中生成的扭矩与期望的扭矩进行比较。例如，如果所生成的扭矩等于（存储在控制单元12中的）期望的扭矩值，则使用扭矩和速度值来计算产生的机械功率。基于从电池22提供给逆变器14的输入功率使用从电压和电流传感器18获得的逆变器电压和电流值以及所计算的机械功率来计算逆变器效率。除了逆变器效率外，还计算如上所述的车辆参数（比如电动机轴上的振动、定子线上生成的谐波、用于切换频率的可听频率范围、生成的热量等）。当检测到提供给逆变器14的（给出完全旋转通量的）切换策略的组合的完成时，控制单元12确定一个切换策略，其中上述车辆参数与预限定值偏差不大。所确定的切换策略被存储在控制单元12中以供进一步使用。

例如，控制单元12将脉冲宽度信号频率提供到6khz，并将占空比初始化为50％。因为逆变器14包括六个切换器，所以脉冲宽度信号以不同的波形定位提供给三个切换器16，比如第一切换器t1＝0ms，t2＝4ms和t3＝8ms。在将以上切换策略提供给逆变器14时，控制单元12确定至少一个车辆参数以及车辆参数关于预限定值的变化。例如，控制单元12确定针对以上提供的切换策略而生成的旋转通量，并且基于生成的旋转通量的量，控制单元12存储切换策略。

如果生成的旋转通量不是最大或等于预定值，则控制单元12将脉冲宽度信号的参数改变为频率（6khz）、占空比（60%）和波形定位为t1＝3ms，t2＝5ms和t3＝7ms，并继续以上公开的过程。控制单元12改变脉冲宽度的一个或多个参数来提供给逆变器14的切换器，以获得最大旋转通量。在检测到脉冲宽度信号参数的所有组合的完成时，控制单元12检测针对车辆/测试台10的对应扭矩、速度和高压值提供最大旋转通量的切换策略，并且存储在控制单元12中。控制单元12针对车辆10的多个扭矩、速度和高压值继续该过程，并且基于车辆12的至少一个车辆参数从预限定值的变化来将多个切换策略存储在控制单元12中。

利用以上公开的方法，通过使用切换策略技术的学习和自动校准来改进电动机20的效率。混合动力车辆10中的电动机20所使用的功率的使用被最小化。在提供给电动机20的相同功率输入的情况下，以改进的效率实现了更长的行驶里程。通过使校准过程更加准确而减少了人工干预。自动地优化针对不同速度、扭矩和高压范围的谐波、振动、可听频率。

应当理解，以上描述中解释的实施例仅是说明性的，并不限制本发明的范围。可以设想许多这样的实施例以及说明书中解释的实施例中的其他修改和改变。本发明的范围仅由权利要求的范围限制。