[发明专利]具有集中式功率分配策略和分散式逆变器的电动化动力系统

说明书

本发明涉及具有集中式功率分配策略和分散式逆变器的电动化传动系统。一种用于向电动动力系统中的电动马达分配电力的方法，其中电动马达电连接到共享电源，该方法包括经由监管控制器接收输入信号。输入信号包括电动动力系统的总扭矩请求和电源的电力限制。该方法包括响应于输入信号针对每个相应的马达确定开环扭矩命令。响应于总扭矩请求和电源限制，控制器还确定马达的最大和最小功率限制，其中最大和最小功率限制包括用于执行预定扭矩操作的经校准的功率保留。该方法包括将开环扭矩命令和功率限制传输到每个马达的相应马达控制处理器，从而控制扭矩操作。

背景技术

旋转电机被用在机动车辆和其他电动驱动系统的电动动力系统中，以在不同的操作模式下产生或接收扭矩。在具有转子和缠绕定子的径向磁通型电机中，转子被定子包围，并通过径向气隙与定子分开。当定子的磁场绕组由来自功率逆变器的交流（AC）输出电压循序地激励时，转子和整体连接的转子轴一致旋转，功率逆变器又电连接到直流（DC）电源，诸如高压电池组或燃料电池单元。在功率逆变器内，使用脉宽调制或另一种适合应用的开关控制技术来控制单独的半导体开关的相应开/关导电状态，以生成AC输出电压，其中在一些配置中，功率逆变器还能够执行DC到AC转换操作，例如在功率产生操作模式下。

发明内容

本文中公开的是用于控制具有高压直流（DC）电源的电动动力系统内的多个多相/交流（AC）旋转电机的操作的系统、相关联控制逻辑以及方法。每一个相应的电机（为了简明性在下文中称为电动马达，而不管电机是充当马达还是发电机）具有相应的牵引功率逆变器模块（TPIM）和相关联的局部马达控制处理器（MCP）。电动马达中给定的一个的TPIM和MCP一起局部地且独立地控制电动马达的扭矩操作。

在所公开的配置中，各种TPIM的DC侧经由DC电压总线电连接到共享的DC电源，使得放电时来自电源的电力在各个电动马达之间被共享。同样，当以再生容量起作用时（即用作发电机），从各个电动马达供应的电力在充电模式下被供应到公共/共享电源。因此，如本文中所设想的功率共享发生在充电和放电两种操作模式期间。

在本公开的范围内，集中式监管控制器被用于计算去往或来自作为整体的电动动力系统（即电动马达的共同集合及其相关联的TPIM和MCP）的总所需功率水平。尽管本文中阐述的各种示例依赖于电动推进，但是本领域技术人员将领会到，混合动力系统实施例可以在本公开的范围内使用，其中这样的实施例利用内燃机作为可能的扭矩源。此后，监管控制器将计算出的总所需功率分配给各个TPIM和MCP，从而根据需要补偿非限制性示例性混合动力系统配置中的可用发动机扭矩。

如本文中所使用的，术语“分配”是指分发或保留来自共享电源的总可用电力量的针对特定马达的部分，其本身在本文中非限制性地被例示为多电池单元的电池组，其中控制和电开关动作确保每一个电动马达接收不多于其被分配的部分。集中式开环方法、随后是由TPIM和MCP局部地执行特定扭矩操作允许以保护共享电源和相关联功率电子硬件的方式实现简化的分散式马达控制策略。

如本领域中所领会的，在分散式电动系统内，本文中所设想的类型的共享电源，即其总电力能力由电动动力系统的各个电动马达所共享的一种电源，充当非线性约束。本控制策略旨在通过经由监管控制器的操作提供相应的所需功率水平和开环扭矩命令，以供每一个相应的TPIM和相关联的MCP执行，从而简化在这样的约束下的单独的马达驱动系控制。

本策略内所需的功率水平包括最小保留功率余量，该最小保留功率余量由监管控制器使用开环控制逻辑来计算。本文中使用的保留功率余量足以确保剩余足够的功率用于局部地执行预定的快速致动器任务，例如在几个非限制性实施例中的主动阻尼、冲击补偿或车轮突发状况（wheel flare）缓解。因此，本解决方案实现了一种独立的监管控制策略，该监管控制策略在具有或没有如上指出的伴随发动机的情况下智能地在多个分散式MCP和TPIM之间分配电力。