优化电动机波形的方法与流程

本披露内容涉及优化电动机波形的方法，并且更具体地，涉及优化波形以改善脉冲电动机的噪声、振动和声振粗糙度特性。

背景技术：

1、交通电气化减少了对化石燃料的依赖，减缓了气候变化，并且消除了尾气排放。鉴于电动车辆消耗的能源的量和成本可能很快就会与化石燃料车辆消耗的能源的量和成本相当，因此电能的使用效率可能会变得与传统能源的使用效率一样重要。

2、提高电池电动车辆动力传动系的效率可以提高电动车辆的可用性。尽管配备有稀土磁体的电动机的峰值效率超过90％，但实际的驱动循环和动力传动系架构经常在该峰值效率速度/负载区域之外操作。例如，在电动车辆的最大转矩的10％处，效率可以在70％-85％的范围内。另外，许多电动机使用钕或钐含量高的磁体，这两种元素都很昂贵并且供应来源有限。

3、已知电动机能高效地为被驱动设备提供连续转矩。电动机的转矩递送通常是连续的而没有与内燃机相关联的脉动。通常，电动机在相对于电动机的最大转矩的中-低到中-高转矩范围内具有最佳效率点。例如，电动机的最大效率可以在电动机的最大转矩的30％至80％的范围内。

4、当电动机提供在电动机最大转矩的低范围(例如，低于最大转矩的20％)内的连续转矩时，电动机的效率通常较低。已经发现，通过在最佳效率点对电动机施加脉冲来降低电动机的占空比，可以以比从电动机提供连续转矩更高的效率提供在电动机的低范围内的目标转矩。在最佳效率点对电动机施加脉冲包括以调制频率递送脉冲。

5、以调制频率对电动机施加脉冲可以在由电动机驱动的设备中引起振动。例如，当电动机驱动车辆时，对电动机的脉冲可以在车辆的结构中产生振动。当调制频率接近车辆结构的固有频率谐振时，这些振动可以被放大。

技术实现思路

1、本披露内容总体上涉及优化电动机的脉冲序列的脉冲以减少或消除由对电动机施加脉冲而产生的振动的方法。

2、在本披露内容的实施例中，一种控制电动机的方法包括：接收电动机的占空比；至少部分地基于所接收的占空比生成脉冲序列；以及利用所生成的脉冲序列对电动机施加脉冲。所接收的占空比被选择用于从电动机递送目标转矩。所生成的脉冲序列被优化以改善电动机的噪声、振动或声振粗糙度中的至少一个。

3、在实施例中，生成脉冲序列包括生成范围为2至20个脉冲的脉冲序列。生成脉冲序列可以包括生成具有第一脉冲、第二脉冲和第三脉冲的脉冲序列。第一时间可以被定义为从第一脉冲的停止时间到第二脉冲的开始时间。第二时间可以被定义为从第二脉冲的停止时间到第三脉冲的开始时间。第一时间可以不同于第二时间。生成脉冲序列可以包括生成第一时间大于第二时间的脉冲序列。

4、在一些实施例中，生成脉冲序列包括生成包括第一脉冲和第二脉冲的脉冲序列。第一脉冲可以具有第一转矩，并且第二脉冲可以具有不同于第一转矩的第二转矩。生成脉冲序列可以包括生成包括第三脉冲的脉冲序列，该第三脉冲具有不同于第一转矩和第二转矩的第三转矩。生成脉冲序列可以包括生成这样的脉冲序列：脉冲序列的每个脉冲的转矩在脉冲序列的脉冲的平均转矩的10％以内。

5、在某些实施例中，至少部分地基于被驱动设备的操作条件来生成脉冲序列。生成脉冲序列可以包括生成这样的脉冲序列：脉冲序列的每个脉冲具有大于目标转矩的脉冲转矩。利用所生成的脉冲序列对电动机施加脉冲可以推进车辆。

6、在本披露内容的另一个实施例中，一种其上存储有指令的非暂态计算机可读介质，这些指令当由控制器执行时，使得该控制器至少部分地基于所接收的占空比生成脉冲序列，并且利用所生成的脉冲序列对电动机施加行脉冲。所生成的脉冲序列被优化以改善电动机的噪声、振动或声振粗糙度中的至少一个，以递送目标转矩。

7、在实施例中，控制器生成包括范围为2至20个脉冲的脉冲序列。控制器可以生成包括第一脉冲、第二脉冲和第三脉冲的脉冲序列。第一时间可以被定义为从第一脉冲的停止时间到第二脉冲的开始时间，并且第二时间可以被定义为从第二脉冲的停止时间到第三脉冲的开始时间。第一时间可以不同于第二时间。控制器可以生成脉冲序列，使得第一时间大于第二时间。

8、在一些实施例中，控制器生成包括第一脉冲和第二脉冲的脉冲序列。第一脉冲可以具有第一转矩，并且第二脉冲具有不同于第一转矩的第二转矩。控制器可以至少部分地基于被驱动设备的操作条件来生成脉冲序列。

9、在本披露内容的另一个实施例中，一种用于操作电动机以使被驱动部件旋转的控制器包括处理器和存储器，该存储器包括使处理器进行以下操作的程序：至少部分地基于所接收的占空比生成脉冲序列，并且利用所生成的脉冲序列对电动机施加脉冲。所生成的脉冲序列被优化以改善电动机的噪声、振动或声振粗糙度中的至少一个，以递送目标转矩。

10、在实施例中，处理器生成包括范围为2至20个脉冲的脉冲序列。存储器可以包括中所接收的占空比的函数的相对应的多个优化的脉冲序列。

11、在本披露内容的另一个实施例中，一种驱动系统包括具有至少一个谐振频率的结构、被驱动部件、固定在该结构上用于使被驱动部件旋转的电动机、以及本文所描述和详细说明的控制器。

12、在本披露内容的另一个实施例中，一种控制电动机的方法包括：接收电动机所请求的转矩以推进车辆；以及以大于所请求的转矩的脉冲转矩对电动机施加脉冲以递送所请求的转矩。

13、在一些实施例中，接收电动机所请求的转矩包括接收或计算电动机的占空比，以通过在最佳效率点对电动机施加脉冲来递送所请求的转矩。该方法可以进一步包括至少部分地基于所接收的占空比生成脉冲序列。以脉冲转矩对电动机施加脉冲包括利用所生成的脉冲序列对电动机施加脉冲。所生成的脉冲序列可以被优化以改善电动机的噪声、振动或声振粗糙度中的至少一个。

14、在某些实施例中，生成脉冲序列包括生成范围为2至20个脉冲的脉冲序列。生成脉冲序列可以包括生成包括第一脉冲、第二脉冲和第三脉冲的脉冲序列。第一时间被定义为从第一脉冲的停止时间到第二脉冲的开始时间，第二时间被定义为从第二脉冲的停止时间到第三脉冲的开始时间。第一时间可以不同于第二时间。生成脉冲序列可以包括生成第一时间大于第二时间的脉冲序列。

15、在特定实施例中，生成脉冲序列包括生成包括第一脉冲和第二脉冲的脉冲序列。第一脉冲具有第一转矩和第二脉冲。第一脉冲具有第一转矩，并且第二脉冲具有不同于第一转矩的第二转矩。生成脉冲序列可以包括生成包括第三脉冲的脉冲序列，该第三脉冲具有不同于第一转矩和第二转矩的第三转矩。生成脉冲序列可以包括生成这样的脉冲序列：脉冲序列的每个脉冲的转矩在脉冲序列的平均转矩的10％以内。

16、在实施例中，生成脉冲序列包括至少部分地基于被驱动设备的操作条件来生成脉冲序列。生成脉冲序列可以包括生成这样的脉冲序列：脉冲序列的每个脉冲具有大于所请求的转矩的脉冲转矩。

17、在本披露内容的另一个实施例中，一种用于操作电动机以使被驱动部件旋转的控制器包括处理器和存储器，该存储器包括使处理器进行以下操作的程序：接收电动机所请求的转矩以推进车辆，并且以大于所请求的转矩的脉冲转矩对电动机施加脉冲以递送所请求的转矩，从而以脉冲转矩对电动机施加脉冲以使被驱动部件旋转，从而使被驱动部件推进车辆。

18、在一些实施例中，该程序进一步使处理器进行以下操作：至少部分地基于所接收的占空比生成脉冲序列，并且利用所生成的脉冲序列对电动机施加脉冲。所生成的脉冲序列可以被优化以改善电动机的噪声、振动或声振粗糙度中的至少一个，以递送目标转矩。

19、在本披露内容的另一个实施例中，一种驱动系统包括具有至少一个谐振频率的结构、被驱动部件、固定在该结构上用于使被驱动部件旋转的电动机、以及用于操作电动机以使被驱动部件旋转的控制器，该控制器包括处理器和存储器，该存储器包括使处理器进行以下操作的程序：接收电动机所请求的转矩以推进车辆，并且以大于所请求的转矩的脉冲转矩对电动机施加脉冲以递送所请求的转矩，从而以脉冲转矩对电动机施加脉冲以使被驱动部件旋转，从而使被驱动部件推进车辆。

20、进一步地，在一致的情况下，本文描述的任何实施例或方面可以与本文描述的任何或所有其他实施例或方面结合使用。