[发明专利]在失速工况处或接近失速工况时控制电动机的方法和系统

说明书

本发明根据35U.S.C.119(e)要求基于2011年2月28日提交的、名称为“在失速或接近失速条件下控制电动机的方法和系统(METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING AN ELECTRIC MOTOR AT OR NEAR STALL CONDITIONS)”的第61/447,323号美国临时申请的优先权。

技术领域

本发明涉及在失速工况处或接近失速工况时控制电动机的方法和系统。

背景技术

电动机的特征在于带有永磁体的转子和定子，例如，内置永磁体(IPM)电动机、IPM同步电动机、表面安装式永磁体电动机、或其他永磁体电动机结构。电动机可用于推进车辆，而车辆推进通常需要宽的电动机转速范围控制。

失速工况指的是扭矩载荷被施加到电动机，导致电动机的轴速变为或接近零转/分钟。例如，如果电动机从静止位置推进车辆，如果车辆是重载的，如果车辆正拉着拖着或工具，或者如果车辆正在爬斜坡，则可能会经历失速工况。在接近失速工况的低运转速度下，电动机可能经历瞬间的扭矩波动、扭矩输出振动或变化的扭矩输出。车辆的乘客或操作者可注意到或抱怨因瞬间的或变化的扭矩输出导致的车辆的振动、抖动或不平稳的运动。因此，需要一种在失速工况处或接近失速工况时控制电动机的方法和系统，以在接近失速工况的较低的运转速度的情况下提供均匀的或稳定的扭矩输出。

发明内容

根据一个实施例，提出了一种用于在失速工况处或接近失速工况时控制电动机的方法和系统。传感器检测所述电动机的转子的旋转位置。数据处理器确定复合扭矩命令在一时间间隔内是否大于预设扭矩阈值。所述复合扭矩命令能够转化为直轴电流命令和正交轴电流命令。所述数据处理器确定转子的电动机转速在所述时间间隔内是否小于预设速度阈值。如果所述复合扭矩命令大于所述预设扭矩阈值并且如果所述转子转速小于所述预设速度阈值，则数据处理器、电流调整模块、或电流成形模块调整所述直轴电流命令和正交轴电流命令以获得经修订的直轴电流命令和经修订的正交轴电流命令，其中，经修订的电流命令(或扭矩失速系数)根据转子的被检测到的旋转位置改变，以获得大致恒定的轴扭矩输出。

附图说明

图1是用于在失速工况处或接近失速工况时控制电动机的系统的一个实施例的方块图。

图2是图1的电子数据处理系统的方块图。

图3是用于在失速工况处或接近失速工况时控制电动机的方法的第一实例的流程图。

图4是用于在失速工况处或接近失速工况时控制电动机的方法的第二实例的流程图。

图5是用于在失速工况处或接近失速工况时控制电动机的方法的第三实例的流程图。

图6是电动机(例如，内置永磁体电动机)的示例性实施例的横截面图。

具体实施方式

根据一个实施例，图1公开了用于控制电动机117(例如，内置永磁体(IPM)电动机)或其他交流电机的系统。本文中描述的方法和系统可以被同等地应用于具有宽的运转速度的内置永磁体电动机、感应电机或表面安装式永磁体(PM)电动机。在一个实施例中，除电动机117外，该系统可以被称为逆变器或电动机控制器。该系统或逆变器可良好地适用于电动机轴的很宽地变化的运转速度，因此，可以在一个或多个不同速度范围内为逆变器选出平衡的或最佳的脉冲宽度调制频率。

该系统包括电子模块、软件模块，或以上二者。在一个实施例中，电动机控制器包括电子数据处理系统120，以支持一个或多个软件模块的软件指令的存储、处理或执行。电子数据处理系统120如图1中的虚线所示，并且在图2中被更详细地示出。

电子数据处理系统120被连接到逆变器电路188。逆变器电路188包括半导体驱动电路，该半导体驱动电路驱动或控制切换半导体(例如，绝缘栅双极晶体管(IGBT)或其他功率晶体管)以输出用于电动机117的控制信号。依次地，逆变器电路188被连接到电动机117。电动机117与传感器115(例如，位置传感器、分解器或编码器位置传感器)关联，传感器115与电动机轴126或转子相关联。例如，传感器115和电动机117被连接到数据处理系统120，以提供反馈数据(例如，诸如i_a，i_b，i_c的电流反馈数据)、原始位置信号、以及其他可能的反馈数据或信号。例如，其他可能的反馈数据包括但不限于：绕组温度读数、逆变器电路188的半导体温度读数、三相电压数据、或电动机117的其他热学信息或性能信息。