[发明专利]用于控制包括电机的车辆的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)和电池电动车辆(BEV)的电力驱动扭矩脉动补偿。

背景技术

混合动力电动车辆(HEV)使用电池作为能量储存系统。插电式混合动力电动车辆(PHEV)是现有的混合动力电动车辆(HEV)技术的延伸。PHEV采用容量比标准的混合动力电动车辆的电池组的容量更大的电池组，并增加了从标准的电气插口对电池进行再充电的能力，以减少燃料消耗并进一步改善电力驱动模式或者混合驱动模式下的燃料经济性。还存在电机完全取代内燃机的电池电动车辆(BEV)的应用。

HEV、PHEV和BEV各自包括电动机驱动系统，电动机驱动系统包括永磁(PM)同步电机。PM同步电机包括具有永磁体的转子，所述永磁体安装在所述转子的外周或者埋置在所述转子内。电动机驱动系统产生扭矩脉动。电机输出扭矩含有由基于电机的转子位置的磁力变化导致的扭矩脉动。

在补偿扭矩脉动的现有方法中，采用扭矩谐波注入方法(torque harmonicsinjection method)，以通过增加根据电机转子位置和速度计算的消除脉动扭矩(cancellation ripple torque)来修正电机扭矩命令。

注入扭矩谐波会因为难以测量扭矩以及由于电机电流、扭矩和转子位置之间的关系不简单直接的事实而变得困难。

可在第7,768,220号、第7,696,709号、第7,843,154号、第7,538,469号、第6,828,752号美国专利中找到背景技术信息。

发明内容

在本发明的一个实施例中，提供了一种用于控制包括电机的车辆的系统。所述系统包括控制器，所述控制器被配置为：利用包括多个电流谐波分量的电机电流来控制电机。所述多个电流谐波分量中的至少两个具有不同的幅值。

在一个方面，当电机的扭矩脉动是电的k阶谐波时，所述多个电流谐波分量可包括具有第一幅值的电的k-1阶谐波分量和具有与第一幅值不同的第二幅值的电的k+1阶谐波分量，k可以是例如大于1的整数。

在另一方面，所述控制器还可被配置为：从电机获得多个反馈电流；还基于所述多个反馈电流控制电机。

在本发明的另一实施例中，提供了一种控制车辆的方法。车辆包括永磁(PM)同步电机。所述永磁同步电机被校准成使得对于每个扭矩命令，存在对应的直轴(d轴)电流命令和交轴(q轴)电流命令。所述方法包括：确立扭矩命令：分别确定与扭矩命令对应的d轴电流命令Id和q轴电流命令Iq。基于转子位置确定多个电流谐波分量。所述多个电流谐波分量中的至少两个具有不同的幅值。所述方法还包括基于Id、Iq和所述多个电流谐波分量控制电机。

本发明的实施例可根据应用包括一个或多个其他特征。在一个可能的特征中，当电机的扭矩脉动是电的k阶谐波时，所述多个电流谐波分量包括具有第一幅值的电的k-1阶谐波分量和具有与第一幅值不同的第二幅值的电的k+1阶谐波分量，k可以是例如大于1的整数。

在其他特征中，所述方法还包括：将所述多个电流谐波分量分别转换成d轴谐波电流Idh和q轴谐波电流Iqh；基于Id、Idh、Iq和Iqh控制电机。

可从电机获得多个反馈电流。所述方法还可包括：将所述多个反馈电流分别转换成d轴反馈电流Id_fdb和q轴反馈电流Iq_fdb；还基于Id_fdb和Iq_fdb控制电机。

在其他特征中，所述方法还包括：从电机获得多个反馈电流；基于所述多个电流谐波分量和所述多个反馈电流来确定多个差电流。还基于所述多个差电流控制电机。

可将所述多个差电流分别转换成d轴差电流Id_fdb和q轴差电流Iq_fdb，还可基于Id_fdb和Iq_fdb控制电机。

在本发明的另一实施例中，提供了一种用于控制车辆的系统。所述车辆包括永磁(PM)同步电机。所述永磁同步电机被校准成使得针对每个扭矩命令，存在对应的直轴(d轴)电流命令和交轴(q轴)电流命令。所述系统包括控制器，所述控制器被配置为：分别确定与扭矩命令对应的d轴电流命令Id和q轴电流命令Iq；基于转子位置确定多个电流谐波分量，所述多个电流谐波分量中的至少两个具有不同的幅值；基于Id、Iq和所述多个电流谐波分量控制电机。

电机的扭矩脉动是电的k阶谐波，其中，所述多个电流谐波分量包括具有第一幅值的电的k-1阶谐波分量和具有与第一幅值不同的第二幅值的电的k+1阶谐波分量，k是大于1的整数。