[发明专利]为混合动力车及燃料电池车补偿分解器的非线性的方法

说明书

技术领域

本公开一般涉及用于为混合动力车及燃料电池车补偿分解器的非线性的方法。更特别地，本公开涉及用于在混合动力车及燃料电池车中补偿分解器的非线性以控制电动机的方法，从而在高扭矩和高速运转期间稳定地控制电动机电流。

背景技术

使用发动机和驱动电动机的混合动力车是这样的车辆：其在初始起动期间由驱动电动机驱动，然后在车辆以高于预定速度的速度运动时由发动机的动力和电动机的电力这二者驱动，从而改善燃料效率并减少废气。

燃料电池车是配备有燃料电池组的车辆，在燃料电池组中，供应到燃料电池组的氢气由燃料电极(阳极)的催化剂分解为氢离子和电子，其中氢离子通过电解质膜传输到空气电极(阴极)，并且供应到空气电极的氧气与通过外部导线传输到空气电极的电子反应以产生水和电，从而使驱动电动机运转。

混合动力车及燃料电池车都采用电动机来驱动车辆，并都采用逆变器系统来驱动电动机。

特别地，在混合动力车及燃料电池车中采用检测电动机速度和转子角度的分解器，其中分解器的检测和故障检测被认为是电动机控制中最重要的因素之一。

参考图1简要描述在混合动力车及燃料电池车中使用的逆变器系统的配置。

电池10通过主继电器20连接到逆变器30，逆变器30电连接到电动机40(例如，永磁同步电动机)，并且电动机40配备有分解器50，分解器50是用于检测转子的绝对位置并向逆变器30发送检测信号的一种旋转角度检测传感器。

逆变器30优选地包括：电力模块31(例如，IGBT)，其在电池10和永磁同步电动机40之间传输电能；DC链接电容器32，其吸收逆变器30的操作所引起的DC电压的纹波成分以防止纹波成分传输到电池10；DC链接电压传感器33，其测量逆变器30的DC电压，即DC链接电容器32两端的电压，以便用于控制逆变器30；DC链接电压感测电路34，其处理DC链接电压传感器33的输出以具有能够输入到AD转换器的幅度，并同时防止发生由于噪声等而引起的电压测量误差；电流传感器35，其测量逆变器30的交流电，以便用于控制逆变器30；电流感测电路36，其处理电流传感器模块中的电流传感器的输出以具有能够输入到AD转换器的幅度，并同时防止发生由于噪声等而引起的电流测量误差；CPU 37，其配备有控制逆变器30的软件，并使用测量的物理参数来控制逆变器30的全部操作；以及控制/门电路板(control/gate board)38，其配备有用于控制逆变器30的上述电路和组件。

优选地，分解器50被用作位置传感器以检测电动机转子的精确位置，从而用逆变器30精确地控制电动机40。

因此，当电动机转子的精确位置未被适当地检测时，难以满足驾驶者需要的扭矩并且可能会失去电动机的可控性。因此，有必要为与转子磁通位置同步的电动机矢量控制建立坐标系，并且为此目的，有必要获知电动机转子的绝对位置。因此，使用分解器来检测转子的绝对位置(即，转子的旋转角度)。

优选地，分解器通常由两个元件组成。即，分解器优选地由转子和定子组成，与电动机相似。分解器的转子安装于电动机的转子上，并且分解器的定子安装于电动机的定子上。

因此，分解器通过接收从逆变器的分解器数字转换器(RDC，resolver-to-digital converter)产生的10KHz的励磁信号而旋转，以向RDC输送正弦波和余弦波，从正弦波和余弦波中解调励磁信号成分(10kHz)，并检测电动机转子的位置。

因此，转子的各相位由分解器精确测量，并且RDC发送所测量的转子的相位，其中RDC包括对测量值整流的同步整流器和以期望的振荡频率输出整流电压的压控振荡器(VCO)。因此，可以精确控制车辆运转所需的电动机速度和电动机扭矩。

如图2所示，电动机转子的理想位置信息应该具有线性。然而，分解器检测到的电动机转子的位置信息具有偏离理想位置信息的非线性。确信的是，非线性可能由分解器自身的硬件特性引起，尽管程度上有所不同。

如果由于非线性而在分解器中引起误差，则在低速和高速下的最大扭矩/动力运转期间，由于逆变器中的错误，混合动力功能可能会不起作用，在电动机的高扭矩和高速运转期间电流控制的稳定性可能会降低，并且电动机相电流的不对称性的增大可能会导致纹波(损耗)的增大。

即，当由于分解器的非线性而在电动机转子的位置信息中发生误差时，在低速下的最大扭矩运转期间，逆变器对电动机电流的控制可能会变得不稳定。此外，当测量电动机控制算法中使用的速度时，不可能测量到精确速度，这可能会在高速下的最大动力运转期间使电动机电流的控制不稳定。