專利名稱：混合動力電動車中控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制混合動力電動車中電機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法，其可以通過對混合動力電動車的電機(jī)(內(nèi)部永磁同步電機(jī))的溫度變化提供
轉(zhuǎn)矩控制補(bǔ)償邏輯來減少圖形成時間(mapping time)并簡化控制算法。
背景技術(shù)：
混合動力電動車電機(jī)的電感和永磁體磁通量的特性隨環(huán)境溫度(發(fā)動機(jī)室)和工作條件所產(chǎn)生的熱量而變化。
這種變化會影響控制特性，例如每安培的最大轉(zhuǎn)矩(MTPA)曲線和磁場削弱控制，并且會損壞轉(zhuǎn)矩控制性能。因此，為了改善混合動力電動車的動力性能和操縱性能，需要提供一種手段來根據(jù)電機(jī)溫度的變化補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩的變化。
現(xiàn)有技術(shù)的一種補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩變化的方法是對于感應(yīng)電機(jī)估算轉(zhuǎn)子次級線圈電阻，并通過矢量控制操作來重新產(chǎn)生電流指令，如圖4所示。例如，日本專利No. 3339208公開了一種防止由于電池電流變化和電機(jī)溫度變化而產(chǎn)生電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動的方法。根據(jù)該方法，在電池電流變化期間，檢測電池電流的變化以補(bǔ)償電流指令，并把該補(bǔ)償電流指令發(fā)動給矢量控制算子。在電機(jī)溫度變化期間，從電機(jī)冷卻風(fēng)扇的空氣量和電機(jī)殼體溫度來估算轉(zhuǎn)子溫度，以獲得轉(zhuǎn)子次級線圈電阻，并將該轉(zhuǎn)子次級線圈電阻發(fā)動給矢量控制算子以使用轉(zhuǎn)子次級線圈電阻產(chǎn)生新的電流指令。
然而，該現(xiàn)有技術(shù)方法存在缺陷，在實(shí)施該方法時需要根據(jù)轉(zhuǎn)子溫度來估計(jì)次級線圈電阻的處理，如果在該處理中產(chǎn)生誤差，其控制特性也顯著下降。
另一種現(xiàn)有技術(shù)方法是根據(jù)電機(jī)溫度形成"n"個電流控制圖(map),然后在施加轉(zhuǎn)矩指令時，在靠近發(fā)動機(jī)實(shí)際溫度的兩個參考
溫度處插值計(jì)算電流指令(c^,c^;和c)，從而在其基礎(chǔ)上通過電流指令發(fā)生器產(chǎn)生新的電流指令(/二和/;)，如圖5所示。根據(jù)這種方法，
電流指令根據(jù)電機(jī)溫度通過"n"個電流控制圖插值計(jì)算得出，根據(jù)溫度形成"n"個電流控制圖的處理是實(shí)施該方法所必需的。此外，為了形成一個電流控制圖，必需應(yīng)用電機(jī)控制單元(MCU)在全部操作范圍中所能結(jié)合的電流指令來測量實(shí)際的轉(zhuǎn)矩，然后得出MTPA曲線和磁場削弱控制曲線。因而，需要大量的時間和工作來通過重復(fù)上述過程n次而形成n個電流控制圖，且可以存在MCU中的電流控制圖數(shù)量受到存儲器容量的限制。
背景技術(shù)：
部分公開的上述信息僅僅是幫助加強(qiáng)對本發(fā)明背景的理解，因此其可以含有不構(gòu)成已經(jīng)被本國該領(lǐng)域普通技術(shù)人員所已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。本發(fā)明的一個目的是提供一種控制混合動力電動車中的電機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法，其可以通過根據(jù)發(fā)動機(jī)室溫度形成單個電流控制圖并確定需要溫度補(bǔ)償?shù)碾姍C(jī)工作范圍來利用優(yōu)化公式補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩指令。
一方面內(nèi)容中，本發(fā)明提供了一種混合動力電動車中的轉(zhuǎn)矩的控
制方法，該方法包括基于發(fā)動機(jī)室的溫度形成單個電流控制圖；根
據(jù)如速度和轉(zhuǎn)矩等電機(jī)載荷狀態(tài)來確定需要溫度補(bǔ)償?shù)碾姍C(jī)工作范
圍；得出轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化公式；利用該優(yōu)化公式確定轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償值；用該轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償值生成新的轉(zhuǎn)矩指令，并將該新的轉(zhuǎn)矩指令應(yīng)用于該單個電流控制圖；將用于對根據(jù)溫度變化的轉(zhuǎn)矩變化進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娏魇┘咏o電機(jī)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，該用于轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化公式通過如下方法獲得確定對于電機(jī)轉(zhuǎn)矩變化有影響的獨(dú)立變量，如電機(jī)溫度、轉(zhuǎn)矩指令和速度等，使用Taguchi正交陣列來消去具有低輸入特性的至少一個獨(dú)立變量，利用反應(yīng)曲面分類研究法得出其余獨(dú)立變量與因變量(轉(zhuǎn)矩變化)之間的函數(shù)關(guān)系。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，通過將從混合控制單元輸入的轉(zhuǎn)矩指令(T*)和從電機(jī)溫度傳感器輸入的溫度值(t°C)應(yīng)用于優(yōu)化公式來確定轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償值。
根據(jù)本發(fā)明的方法，可以顯著減少形成電流控制圖所需的時間，簡化控制算法，并方便地補(bǔ)償根據(jù)溫度變化的轉(zhuǎn)矩變化，從而改善電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制性能并降低制造成本。
應(yīng)該理解，在此使用的術(shù)語"車輛"和"車輛的"和其它類似術(shù)
語包括廣義的機(jī)動車輛，諸如包括運(yùn)動型多用途車(suv)，公交汽車，
卡車，各種商用車的乘用車、包括各種艇和船在內(nèi)的水運(yùn)工具，飛機(jī)等。
本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)從附圖來看顯而易見或在附圖中詳細(xì)描述，附圖結(jié)合到說明書中并且形成本說明書的一部分，附圖和下文中的詳細(xì)描述通過實(shí)例的方式說明本發(fā)明的原理。


現(xiàn)在參考附圖所示具體典型實(shí)施例來詳細(xì)介紹本發(fā)明的上述及其它特征，實(shí)施例僅在下文中以舉例的形式給出，而非對本發(fā)明的限制，
附圖中
圖1是配置圖，示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的混合動力電動車的電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制方法；
圖2是流程圖，示出了在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的混合動力電動車電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制方法中獲得優(yōu)化公式(formula)并補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩命令的過程;
圖3是在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的混合動力電動車電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制方法中，根據(jù)溫度變化的轉(zhuǎn)矩變化的圖，并被應(yīng)用來確定溫度補(bǔ)償范圍；
圖4和5是表示傳統(tǒng)的根據(jù)電機(jī)溫度變化對轉(zhuǎn)矩變化進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ǖ呐渲脠D。
應(yīng)該理解附圖不必按比例，其給出了略微簡化的代表本發(fā)明基本原理的各種優(yōu)選特征。這里公開的本發(fā)明特定的設(shè)計(jì)特征，例如，特定的尺寸、方向、位置和形狀可以部分地由所要應(yīng)用和使用的環(huán)境來確定。
具體實(shí)施方式
下文中參考附圖所示實(shí)例來詳細(xì)介紹本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，附圖
中類似的附圖標(biāo)記指代類似的部件。下面通過參考附圖來介紹實(shí)施例以解釋本發(fā)明。
如前面所討論的， 一方面，本發(fā)明提供了一種控制混合動力電動車的電機(jī)轉(zhuǎn)矩的方法，該方法包括形成單個電流控制圖；確定需要溫度補(bǔ)償?shù)碾姍C(jī)工作范圍；得出轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化公式；確定轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償值；用該轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償值產(chǎn)生新的轉(zhuǎn)矩指令；并將該補(bǔ)償電流施加給電機(jī)。
更具體地說，首先，根據(jù)發(fā)動機(jī)室溫度，其為10()OC但不局限于該溫度，形成單個電流控制圖。由于混合動力電機(jī)設(shè)置的位置在發(fā)動機(jī)室，所以在車輛運(yùn)行期間電機(jī)周圍的溫度就是發(fā)動機(jī)室的溫度，因此可以根據(jù)發(fā)動機(jī)室溫度形成單個電流控制圖。
接下來，根據(jù)諸如速度和轉(zhuǎn)矩等電機(jī)載荷狀態(tài)來確定需要溫度補(bǔ)償?shù)碾姍C(jī)工作范圍。如圖3所示，其中示出了相對于工作范圍的根據(jù)溫度變化的轉(zhuǎn)矩變化，電機(jī)轉(zhuǎn)矩變化是線性的，且該變化根據(jù)工作狀態(tài)而不同，這表示可以根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制性能來確定溫度補(bǔ)償范圍。在這種情況下，作為確定需要溫度補(bǔ)償?shù)碾姍C(jī)工作范圍的準(zhǔn)則，要應(yīng)用相對于混合控制單元(HCU)轉(zhuǎn)矩指令值的MCU的電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制程度(誤差)。
然后，導(dǎo)出電機(jī)轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化公式。獲得電機(jī)轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化公式的過程如下所述。確定對電機(jī)轉(zhuǎn)矩變化有影響的獨(dú)立變量，如電機(jī)溫度、轉(zhuǎn)矩指令及速度。使用Taguchi正交陣列來消除具有低輸入特性的一個獨(dú)立變量或多個獨(dú)立變量。優(yōu)化公式從其余一個或多個獨(dú)立變量與因變量(即，轉(zhuǎn)矩變化)之間的函數(shù)關(guān)系利用反應(yīng)曲面分類研究法導(dǎo)出。
然后，使用優(yōu)化公式來確定轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償值。具體地，通過將從HCU輸入的轉(zhuǎn)矩指令(T*)和從電機(jī)溫度傳感器輸入的溫度值(t。C)應(yīng)用于優(yōu)化公式來確定轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償值。更具體地，由于電機(jī)轉(zhuǎn)矩變化受電機(jī)溫度(Xl)、轉(zhuǎn)矩指令(X2)和速度(X3)的影響，可以通過Y=aXl+bX2+cX3來表示。在利用Taguchi正交陣列來消除一個對轉(zhuǎn)矩變化影響較小的獨(dú)立變量后，根據(jù)對其余兩個獨(dú)立變量的轉(zhuǎn)矩
6變化可以使用反應(yīng)曲面分類研究法作為一個函數(shù)(優(yōu)化公式)來導(dǎo)出，
其可以由Y二aXl+bX2表示。上述推導(dǎo)優(yōu)化公式的過程可以通過例如Minitab工具的數(shù)據(jù)分析來進(jìn)行。
因此，如果利用轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償值得出新的轉(zhuǎn)矩指令并將該新的轉(zhuǎn)矩指令施加給單個電流控制圖，則根據(jù)溫度變化來補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩變化的電流可以施加給電機(jī)。
如上文所述，本發(fā)明提供的優(yōu)點(diǎn)包括以下可以顯著減小電流控制圖生成時間并簡化控制算法；可以顯著改善電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制性能；由于只在MCU中存儲一個電流控制圖，所以可以減小MCU的存儲容量;且可以降低制造成本。
已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)介紹了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解在不偏離本發(fā)明原理和宗旨的前提下可對這些實(shí)施例做出改變，本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬權(quán)利要求及其等效權(quán)利要求來確定。
權(quán)利要求
1. 一種混合動力電動車中電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制方法，所述方法包括基于發(fā)動機(jī)室的溫度形成單個電流控制圖；根據(jù)如速度和轉(zhuǎn)矩等電機(jī)載荷狀態(tài)來確定需要溫度補(bǔ)償?shù)碾姍C(jī)工作范圍；得出轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化公式；利用所述優(yōu)化公式確定轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償值；采用所述轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償值生成新的轉(zhuǎn)矩指令，并將該新的轉(zhuǎn)矩指令應(yīng)用于所述單個電流控制圖，以產(chǎn)生對根據(jù)溫度變化的轉(zhuǎn)矩變化進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娏?；和將該補(bǔ)償電流施加給所述電機(jī)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中用于所述轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償?shù)乃?優(yōu)化公式通過如下方法獲得確定對電機(jī)轉(zhuǎn)矩的變化有影響的獨(dú)立變 量，如電機(jī)溫度、轉(zhuǎn)矩指令和速度等，使用Taguchi正交陣列來消去具 有低輸入特性的至少一個獨(dú)立變量，利用反應(yīng)曲面分類研究法得出其 余一個或多個獨(dú)立變量與因變量之間的函數(shù)關(guān)系。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中通過將從混合控制單元輸入的 轉(zhuǎn)矩指令(T*)和從電機(jī)溫度傳感器輸入的溫度值(fC)應(yīng)用于所述 優(yōu)化公式來確定所述轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種混合動力電動車中的電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制方法，其可通過對混合動力電動車電機(jī)(內(nèi)部永磁同步電機(jī))的溫度變化提供轉(zhuǎn)矩控制補(bǔ)償邏輯，從而減小電流控制圖形成時間并簡化控制算法。本方法包括基于發(fā)動機(jī)室的溫度形成單個電流控制圖；根據(jù)如速度和轉(zhuǎn)矩等電機(jī)載荷狀態(tài)來確定需要溫度補(bǔ)償?shù)碾姍C(jī)工作范圍；得出轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化公式；利用該優(yōu)化公式確定轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償值；用該轉(zhuǎn)矩指令補(bǔ)償值生成新的轉(zhuǎn)矩指令，并將該新的轉(zhuǎn)矩指令應(yīng)用于該單個電流控制圖；將用于對根據(jù)溫度變化的轉(zhuǎn)矩變化進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娏魇┘咏o電機(jī)。
文檔編號H02P6/08GK101459399SQ20081012726
公開日2009年6月17日 申請日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者林盛曄, 申政旼, 金詠埈 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社