專利名稱：使用零電流偏差值消除來控制電動馬達的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電動馬達。更具體地，本發(fā)明涉及控制電動馬達的方法和系統(tǒng)， 例如用于機動車的推進系統(tǒng)中的電動馬達。
背景技術(shù)：
近年來，技術(shù)的發(fā)展以及時尚風格的變化使得機動車的設計產(chǎn)生了實質(zhì)性改變。 其中一種改變涉及機動車內(nèi)各種電氣系統(tǒng)的復雜度，特別是使用電壓源的替代燃料(或推 進)車輛，例如混合動力和蓄電池電動車輛。這種替代燃料車輛通常使用一個或多個電動馬 達，通常由蓄電池提供動力，可能與另一個致動器結(jié)合以驅(qū)動車輪。這種車輛通常使用兩個獨立電壓源，例如蓄電池和燃料電池，以給驅(qū)動車輪的電 動馬達提供動力。功率電子器件(或功率電子系統(tǒng))，例如，直流-直流(DC/DC)轉(zhuǎn)換器，通 常用于管理和傳輸來自于兩個電壓源的功率。而且，由于替代燃料機動車通常僅包括直流 (DC)功率源，因而也設置直流-交流(DC/AC)逆變器(或功率逆變器)以將DC功率轉(zhuǎn)換為 馬達通常需要的交流(AC)功率?？刂乒β孰娮悠骷闹匾糠质怯呻娏鱾鞲衅魈峁┑姆答?，表示實際上流經(jīng)電動 馬達中的繞組的電流量，因為該反饋用于優(yōu)化效率和扭矩調(diào)節(jié)。與電流傳感器接口相關(guān)的 任何誤差顯著地影響扭矩調(diào)節(jié)。此外，霍爾效應傳感器有時用作這些電流傳感器，且通常經(jīng) 受線性誤差、輸出準確性誤差、滯后誤差和零電流誤差。零電流偏差可占總電流感測誤差 的顯著部分且可以是來自于傳感器的偏差、電路接口偏差、功率源偏差、模擬-數(shù)字通道偏 差、操作溫度變化和外部噪音的結(jié)果。因此，期望提供用于控制電動馬達的改進系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法提供這種 電流感測誤差的至少部分消除。此外，本發(fā)明的其它希望特征和特性從隨后詳細說明和所 附權(quán)利要求結(jié)合附圖以及前述技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)顯而易見。
發(fā)明內(nèi)容
提供一種用于控制電動馬達的方法。所述電動馬達包括至少一個繞組。監(jiān)測流經(jīng) 所述至少一個繞組的繞組電流。繞組電流具有振動分量和偏差分量。繞組電流的偏差分量 從繞組電流的振動分量分離。電動馬達基于繞組電流的偏差分量控制。提供一種用于控制機動車電動馬達的方法。所述機動車電動馬達包括多個繞組。 監(jiān)測多個繞組電流。所述多個繞組電流中的每一個流經(jīng)所述多個繞組中的相應一個。產(chǎn)生 多個繞組電流信號。所述多個繞組信號中的每一個表示所述多個繞組電流中的相應一個， 且是振動分量和偏差分量的總和。所述多個繞組電流信號被濾波以確定所述多個繞組電流 信號中的每一個的偏差分量。所述機動車電動馬達基于所述多個繞組電流信號的偏差分量 控制。提供一種機動車推進系統(tǒng)。所述機動車推進系統(tǒng)包括電動馬達，所述電動馬達 具有至少一個繞組；被聯(lián)接到所述電動馬達的直流(DC)電壓源；被聯(lián)接到所述至少一個繞組的電流傳感器，所述電流傳感器配置成產(chǎn)生表示流經(jīng)所述至少一個繞組的繞組電流的信 號；功率逆變器，所述功率逆變器具有被聯(lián)接到所述至少一個繞組和所述DC電壓源的至少 一個功率開關(guān)裝置；以及處理器，所述處理器與電動馬達、DC電壓源、電流傳感器和功率逆 變器操作性地連通。所述處理器配置成監(jiān)測流經(jīng)所述至少一個繞組的繞組電流，其中，繞 組電流具有振動分量和偏差分量；將繞組電流的偏差分量從繞組電流的振動分量分離；以 及基于繞組電流的偏差分量控制所述至少一個功率開關(guān)裝置。方案1. 一種用于控制電動馬達的方法，所述電動馬達包括至少一個繞組，所述方 法包括
監(jiān)測流經(jīng)所述至少一個繞組的繞組電流，所述繞組電流具有振動分量和偏差分量； 將繞組電流的偏差分量從繞組電流的振動分量分離；以及 基于繞組電流的偏差分量控制電動馬達。方案2.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述繞組電流是振動分量和偏差分量的總 和。方案3.根據(jù)方案2所述的方法，其中，基于繞組電流的偏差分量控制電動馬達包 括從繞組電流減去偏差分量以確定振動分量。方案4.根據(jù)方案3所述的方法，其中，基于繞組電流的偏差分量控制電動馬達僅 在偏差分量小于預定電流閾值時發(fā)生。方案5.根據(jù)方案4所述的方法，其中，繞組電流的振動分量具有操作頻率。方案6.根據(jù)方案5所述的方法，其中，將繞組電流的偏差分量從繞組電流的振動 分量分離用具有截止頻率的低通濾波器執(zhí)行。方案7.根據(jù)方案6所述的方法，其中，基于繞組電流的偏差分量控制電動馬達僅 在繞組電流的振動分量的操作頻率高于預定頻率閾值時發(fā)生。方案8.根據(jù)方案7所述的方法，其中，所述預定頻率閾值大于低通濾波器的截止頻率。方案9.根據(jù)方案8所述的方法，其中，基于繞組電流的偏差分量控制電動馬達還 包括計算被電連接到所述至少一個繞組的功率開關(guān)裝置的占空因數(shù)。方案10.根據(jù)方案9所述的方法，其中，監(jiān)測通過所述至少一個繞組的繞組電流 使用霍爾效應傳感器執(zhí)行。方案11. 一種用于控制機動車電動馬達的方法，所述機動車電動馬達包括多個繞 組，所述方法包括
監(jiān)測多個繞組電流，所述多個繞組電流中的每一個流經(jīng)所述多個繞組中的相應一個； 產(chǎn)生多個繞組電流信號，所述多個繞組信號中的每一個表示所述多個繞組電流中的相 應一個，且是振動分量和偏差分量的總和；
濾波所述多個繞組電流信號以確定所述多個繞組電流信號中的每一個的偏差分量；以
及
基于所述多個繞組電流信號的偏差分量控制所述機動車電動馬達。方案12.根據(jù)方案11所述的方法，其中，控制機動車電動馬達包括通過從所述 多個繞組電流信號中的每一個減去所述多個繞組電流信號中的相應一個的偏差分量來確 定所述多個繞組電流信號的振動分量，其中，基于所述多個繞組電流信號的偏差分量控制所述機動車電動馬達僅在每個偏差分量都小于預定電流閾值時發(fā)生。方案13.根據(jù)方案12所述的方法，其中，所述多個繞組電流信號中的每一個的振 動分量具有操作頻率，所述操作頻率對應于所述多個繞組電流中的相應一個的電流頻率， 且其中，濾波所述多個繞組電流信號用具有截止頻率的至少一個低通濾波器執(zhí)行。方案14.根據(jù)方案13所述的方法，其中，基于所述多個繞組電流信號的偏差分量 控制所述機動車電動馬達僅在所述多個繞組電流信號中的每一個的振動分量的操作頻率 高于預定頻率閾值時發(fā)生。方案15.根據(jù)方案14所述的方法，其中，所述預定頻率閾值大于所述至少一個低 通濾波器的截止頻率。方案16. —種機動車推進系統(tǒng)，包括 電動馬達，所述電動馬達具有至少一個繞組； 被聯(lián)接到所述電動馬達的直流(DC)電壓源；
被聯(lián)接到所述至少一個繞組的電流傳感器，所述電流傳感器配置成產(chǎn)生表示流經(jīng)所述 至少一個繞組的繞組電流的信號；
功率逆變器，所述功率逆變器具有被聯(lián)接到所述至少一個繞組和所述DC電壓源的至 少一個功率開關(guān)裝置；以及
處理器，所述處理器與電動馬達、DC電壓源、電流傳感器和功率逆變器操作性地連通， 所述處理器配置成
監(jiān)測流經(jīng)所述至少一個繞組的繞組電流，其中，繞組電流具有振動分量和偏差分量； 將繞組電流的偏差分量從繞組電流的振動分量分離；以及 基于繞組電流的偏差分量控制所述至少一個功率開關(guān)裝置。方案17.根據(jù)方案16所述的機動車推進系統(tǒng)，其中，繞組電流是振動分量和偏差 分量的總和，且處理器配置成使得基于繞組電流的偏差分量控制所述至少一個功率開關(guān)裝 置包括從繞組電流減去偏差分量以確定振動分量。方案18.根據(jù)方案17所述的機動車推進系統(tǒng)，其中，處理器配置成使得基于繞組 電流的偏差分量控制所述至少一個功率開關(guān)裝置僅在偏差分量小于預定電流閾值時發(fā)生。方案19.根據(jù)方案18所述的機動車推進系統(tǒng)，其中，繞組電流的振動分量具有 操作頻率，將繞組電流的偏差分量從繞組電流的振動分量分離用具有截止頻率的低通濾波 器執(zhí)行，處理器配置成使得基于繞組電流的偏差分量控制所述電動馬達僅在繞組電流的振 動分量的操作頻率高于預定頻率閾值時發(fā)生，所述預定頻率閾值大于低通濾波器的截止頻 率。方案20.根據(jù)方案19所述的機動車推進系統(tǒng)，其中，電流傳感器是霍爾效應傳感器。
本發(fā)明將在下文中結(jié)合以下附圖加以描述，其中類似的附圖標記表示類似的元 件，并且
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的示例性機動車的示意圖； 圖2是圖1的機動車內(nèi)的逆變器系統(tǒng)的框圖；圖3是圖1的機動車內(nèi)的功率逆變器、電壓源和電動馬達的示意圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的組合框圖和流程圖，示出了用于控制馬達的系統(tǒng)和/ 或方法。
具體實施例方式以下具體實施方式
本質(zhì)上僅為示例性的且不旨在限制本發(fā)明或本發(fā)明的應用和 使用。此外，并非旨在受限于前述技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或以下具體實施方式
中提 出的任何明確的或隱含的理論。另外，盡管本文示出的示意圖示出了元件的示例性布置，但 是在實際的實施例中也可以出現(xiàn)附加的中間元件、裝置、特征或部件。應當理解，圖1-4僅 僅是描述性的，并且不是按照比例繪制的。圖1 一圖4示出了用于控制電動馬達的系統(tǒng)和方法。所述電動馬達包括至少一個 繞組。監(jiān)測流經(jīng)所述至少一個繞組的繞組電流。繞組電流具有振動分量和偏差分量。繞組 電流的偏差分量從繞組電流的振動分量分離。電動馬達基于繞組電流的偏差分量控制，除 了在低輸出頻率時之外，其中，振動頻率低，且偏差電流不能以及時的方式從繞組電流的振 動分量分離。電動馬達可以是安裝在機動車推進系統(tǒng)中的機動車電動馬達。分離繞組電流 的偏差分量可以用低通濾波器執(zhí)行，所述低通濾波器具有大于偏差分量頻率且小于振動分 量頻率的截止頻率。圖1根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出了車輛(或機動車)10。機動車10包括底盤12、 車身14、四個車輪16、和電子控制系統(tǒng)18。車身14設置在底盤12上并且基本上包圍機動 車10的其他部件。車身14和底盤12可共同地形成車架。車輪16每一個都旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到 位于車身14的相應角部附近的底盤12上。機動車10可以是多種不同類型的機動車中的任一種，例如，轎車、貨車、卡車、或 運動型車輛(SUV)，并且可以是兩輪驅(qū)動(2WD)(即，后輪驅(qū)動或前輪驅(qū)動)，四輪驅(qū)動(4WD)， 或全輪驅(qū)動(AWD)。機動車10還可結(jié)合有多種不同類型的發(fā)動機中的任一種或組合，例如， 汽油或柴油燃料內(nèi)燃機、“靈活燃料車輛”(FFV)發(fā)動機(即，使用汽油和酒精的混合物)、氣 體化合物(例如，氫氣和/或天然氣)燃料發(fā)動機、燃燒/電動馬達混合動力發(fā)動機(即，例如 在混合動力電動車輛(HEV)中)、和電動馬達。在圖1所示出的示例性實施例中，機動車10是HEV，并且還包括致動器組件20、蓄 電池(或DC功率或電壓源)22、功率電子組件(例如，逆變器或逆變器組件)24、和散熱器26。 致動器組件20包括內(nèi)燃機28和電動馬達/發(fā)電機(或馬達)30。仍參考圖1，內(nèi)燃機28和/或電動馬達30整體形成，從而它們中的一個或兩者通 過一個或多個驅(qū)動軸32機械地聯(lián)接到車輪16中的至少一些。在一個實施例中，機動車10 是“串聯(lián)HEV”，其中，內(nèi)燃機觀未直接聯(lián)接到變速器，而是聯(lián)接到用于給電動馬達30提供 動力的發(fā)電機(未示出)。在另一個實施例中，機動車10是“并聯(lián)HEV”，其中，內(nèi)燃機觀直 接聯(lián)接到變速器，例如通過使得電動馬達30的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到內(nèi)燃機觀的驅(qū)動軸。散熱器沈在其外部被連接到車架，并且盡管未詳細描繪出，但是所述散熱器沈中 包括容納冷卻流體(即冷卻劑)(例如水)和/或乙二醇(即防凍劑)的多個冷卻通道，并且被 聯(lián)接到發(fā)動機觀和逆變器對。再次參考圖1，在所示實施例中，逆變器M接收冷卻劑且與電動馬達30共用冷卻
6劑。然而，其他實施例可以使用用于逆變器M和電動馬達30的獨立冷卻劑。散熱器沈可 類似地連接到逆變器M和/或電動馬達30。電子控制系統(tǒng)18與致動器組件20、高壓蓄電池22和逆變器M操作性連通。雖 然未詳細示出，但是電子控制系統(tǒng)18包括各種傳感器和機動車控制模塊或電子控制單元 (ECU)(例如逆變器控制模塊、馬達控制器和車輛控制器)、以及包括存儲在其上(或在其它 計算機可讀介質(zhì)中)的指令的至少一個處理器(或處理系統(tǒng))和/或存儲器，用于執(zhí)行下文 所述的過程和方法。參考圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的逆變器控制系統(tǒng)(或電驅(qū)動系統(tǒng))34。 電壓源逆變器系統(tǒng)；34包括控制器36，控制器36與脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)制器38 (或脈寬調(diào)制 器)和逆變器M (在其輸出處)操作連通。PWM調(diào)制器38被聯(lián)接到門驅(qū)動器39，門驅(qū)動器 39繼而具有被聯(lián)接到逆變器M輸入的輸出。逆變器M具有被聯(lián)接到馬達30的第二輸出。 控制器36和PWM調(diào)制器38可以與圖1所示的電子控制系統(tǒng)18整體形成。圖3更詳細地示意性地示出了圖1和2的蓄電池(和/或DC電壓源》2、逆變器M (或功率轉(zhuǎn)換器)和馬達30。逆變器M包括被聯(lián)接到馬達30的三相電路。更具體地，逆變 器M包括開關(guān)網(wǎng)絡，具有被聯(lián)接到蓄電池22 (BP,電壓源(Vd。))的第一輸入和被聯(lián)接到馬 達30的輸出。雖然示出了單個電壓源，但是可以使用具有兩個或更多串聯(lián)電壓源的分布式 DC鏈路。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在一個實施例中，電動馬達30是用詞電動馬達，且包 括定子組件40 (包括導電線圈或繞組)和轉(zhuǎn)子組件42 (包括鐵磁芯和/或磁體)以及變速 器和冷卻流體(未示出)。定子組件40包括多個(例如，三個)導電線圈或繞組44、46和48， 其中每個與電動馬達30的三個相中的一個相連，如通常理解的那樣。轉(zhuǎn)子組件42包括多 個磁體50且旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到定子組件40，如通常理解的那樣。磁體50可包括多個電磁極(例 如16個磁極)，如通常理解的那。應當理解的是，上文提供的說明旨在用作可以使用的一種 電動馬達的示例。開關(guān)網(wǎng)絡包括三對(a，b和C)串聯(lián)功率開關(guān)裝置(或開關(guān))，開關(guān)裝置帶有與馬達 30的每個相相對應的反并聯(lián)二極管(antiparallel diode)(g卩，與每個開關(guān)反并聯(lián))。每對 串聯(lián)開關(guān)包括第一開關(guān)或晶體管(即“高”開關(guān))52,54和56和第二開關(guān)(即“低”開關(guān))58、 60和62，第一開關(guān)或晶體管(即“高”開關(guān))52,54和56具有聯(lián)接到電壓源22的正極的第 一端子，第二開關(guān)(即“低”開關(guān))58,60和62具有聯(lián)接到電壓源22的負極的第二端子以及 聯(lián)接到相應第一開關(guān)5254和56的第二端子的第一端子。如通常理解的那樣，每個開關(guān)52-62可以是獨立半導體裝置(例如絕緣柵雙極晶 體管(IGBT))的形式，集成電路在半導體(例如，硅)基底(例如，芯片)上形成。如圖所示，二 極管64以反并聯(lián)配置(即，“倒轉(zhuǎn)”或“續(xù)流”二極管)與每個開關(guān)52-62連接。因而，每個 開關(guān)52-62和相應二極管64可理解為形成開關(guān)-二極管對或組，在所示實施例中包括六個 開關(guān)-二極管對或組。仍參考圖3，逆變器M和/或馬達30包括多個電流傳感器66，其中每個配置成檢 測通過馬達30的繞組44、46和48中的相應一個(和/或通過相應開關(guān)52-62或二極管64) 的電流。在一個實施例中，電流傳感器66是霍爾效應傳感器。電流傳感器的其它示例包括 電阻分流傳感器(resistive shunt type sensor)和磁阻傳感器。
在正常操作(即，駕駛)期間，參考圖1，機動車10通過用內(nèi)燃機觀和電動馬達30 以交替方式和/或用內(nèi)燃機觀和電動馬達30同時地對車輪16提供動力來操作。為了對 電動馬達30提供動力，從蓄電池22 (和在燃料電池機動車的情況下是燃料電池)對逆變器 24提供DC功率，逆變器M在將功率送至電動馬達30之前將DC功率轉(zhuǎn)換成AC功率。如本 領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的那樣，DC功率至AC功率的轉(zhuǎn)換基本上是通過以操作(或開關(guān))頻率 (例如12千赫茲(kHz))操作(即，重復地開關(guān))逆變器M中的晶體管實現(xiàn)的。參考圖2，通常，控制器36產(chǎn)生脈寬調(diào)制(PWM)信號，以控制逆變器M的開關(guān)動 作。接下來，逆變器對將？麗信號轉(zhuǎn)換為調(diào)制后的電壓波形，以操作馬達30。圖2的逆變 器控制系統(tǒng)34在正?；蚯斑M操作期間包括多個操作，包括但不限于接收扭矩指令、基于 當前速度和可用電壓將扭矩指令轉(zhuǎn)換為電流指令、以及在這種電流指令上執(zhí)行調(diào)節(jié)。電流 調(diào)節(jié)器(未示出)的輸出是產(chǎn)生所請求電流所需的輸出電壓。PWM調(diào)制器38和門驅(qū)動器39 產(chǎn)生所需門脈沖(或占空因子)，所述脈沖發(fā)送給逆變器M以將電動馬達30控制為期望速 度和/或扭矩。通過向前控制路徑可以采用附加考慮，例如系統(tǒng)溫度、限制、以及總體系統(tǒng) 控制的附加通信或反饋(關(guān)于系統(tǒng)狀態(tài)和可用性)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，作為反饋控制回路的一部分，監(jiān)測流經(jīng)繞組44、46和48 的電流。繞組電流(和/或所生成的表示繞組電流的信號)均具有振動分量和偏差分量。振 動分量對應于逆變器的操作頻率，偏差分量是例如由于零電流偏差的結(jié)果。偏差分量從繞 組電流分離或濾波且用于控制電動馬達30的操作。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的馬達控制系統(tǒng)(和/或方法)100?？刂葡到y(tǒng) 100包括扭矩控制器102和偏差電流檢測回路104。扭矩控制器102包括電流指令塊106、 電流控制回路108、和電流監(jiān)測器110。偏差電流檢測回路104包括低通濾波器112、偏差 電流限制器114和扭矩控制器接口 116。如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的那樣，在一個實施例中， 控制系統(tǒng)100可以在電子控制系統(tǒng)18內(nèi)實施(S卩，以存儲在計算機可讀介質(zhì)上的指令或“軟 件”的形式)，尤其是在電子控制系統(tǒng)18內(nèi)的逆變器控制模塊。然而，在其它實施例中，控制 系統(tǒng)100的部分可以實施為硬件，如使用分立電子部件的電路。如圖所示，扭矩控制器102接收(S卩，從機動車10的各個其它子系統(tǒng)和傳感器)扭 矩指令(T*)、繞組電流(Ia，Ib, I。)、電壓源的可用電壓(vd。)、馬達(或馬達內(nèi)的轉(zhuǎn)子)的角 速度(ω》以及馬達的角位置(θ r)作為輸入。在扭矩控制器102內(nèi)，扭矩指令、可用電壓和馬達的角速度發(fā)送到電流指令塊 106。電流指令塊106使用例如存儲在電子控制系統(tǒng)內(nèi)的計算機可讀介質(zhì)上的查詢表來產(chǎn) 生指令同步坐標電流(I*,，I*d)，如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的那樣。同步坐標電流然后發(fā)送到 電流控制回路108。在電流控制回路108內(nèi)，同步坐標電流由相應求和電路(或求和器)118和120接 收，其中每個從相應指令電流減去感測同步坐標電流(I,，Id)。指令和感測同步坐標電流之 間的差(即，誤差)發(fā)送到比例積分(PI)控制器122和124。如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的那樣，PI控制器122和IM是反饋回路部件，采用來自于 過程或其它設備的測量值(或輸出)且將其與設定或參考值進行比較。差(或“誤差”信號) 然后用于調(diào)節(jié)過程的輸入，以便使得輸出變?yōu)槠谕麉⒖贾?。PI控制器122和IM可包括比 例項和積分項。比例項用于考慮“即時”或當前誤差，其乘以常量。積分項在一定時間段內(nèi)積分誤差，且將積分項乘以另一常量。因而，PI控制器122和IM從求和電路118和120接收當前電流誤差，且產(chǎn)生表示 當前電流誤差和在一定時間段內(nèi)的電流誤差的組合的信號。PI控制器122和IM的輸出分 別發(fā)送到求和電路1 和128，在一個實施例中，求和電路1 和1 還接收解耦電壓/反 饋項((or ψ* +-OJr ψ\ + I*JO。求和電路126和128將PI控制器122和124的 輸出與相應解耦電壓相加，且將輸出(指令同步坐標電壓(V*,，V*d))發(fā)送到三相(S卩，abc) 參考坐標轉(zhuǎn)換塊130。如通常理解的那樣，參考坐標轉(zhuǎn)換塊130還接收馬達30的角速度和 位置，且產(chǎn)生指令固定電壓(〔，fb,廣)，其每個對應于馬達30的三個相中的一個。雖然未明確示出，但是指令固定電壓然后通過例如電子控制系統(tǒng)18內(nèi)的逆變器 控制模塊轉(zhuǎn)換為占空因子(久，Db, Dc、。占空因子然后用于操作逆變器M內(nèi)的開關(guān)52-62 以操作馬達30。仍參考圖4，電流監(jiān)測器110包括求和電路132、134和136以及兩相(S卩，dq)參 考坐標轉(zhuǎn)換塊138。每個求和電路132、134和136接收來自于例如相應一個電流傳感器66 (圖3)的感測繞組電流(Ia，Ib, I。)和來自于偏差電流檢測回路104的偏差電流(/3 mm， Ib_offset, Ic—offset\參考坐標轉(zhuǎn)換塊138接收求和電路132、1；34和136的輸出、馬達30的角 速度和角位置，且產(chǎn)生由電流控制回路108使用的感測同步坐標電流(I,，Id)，如上所述。偏差電流檢測回路104接收感測繞組電流(Ia，Ib, I。)作為輸出。感測繞組電流 饋送通過低通濾波器112。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，感測繞組電流(Ia，Ib, I。)和/或表示 繞組電流的由電流傳感器66產(chǎn)生的信號均包括振動分量(例如，類似于馬達30的基本頻 率)和“偏差”或靜止或非振動(或低頻)分量(即，零電流偏差)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的 那樣，偏差分量可基本上沒有頻率或者具有零頻率(即，DC量)，且是各個現(xiàn)象的結(jié)果，所述 現(xiàn)象例如來自于電流傳感器66、電路接口、功率源和模擬-數(shù)字通道接口的偏差/誤差、以 及任何外部噪音或干擾。因而，當感測繞組電流用低通濾波器112濾波時，偏差分量或電流(J3 mm，Ib— offset, 從繞組電流分離，只要繞組電流的振動分量的頻率高于低通濾波器的截止頻 率即可。在一個實施例中，由電流傳感器接口引起的偏差分量使用如下方程檢測
1Zilteredn + 1)= 1ZilteredM+ ^ i^nipl·1 filtered^， ⑴
%
其中，Ts是取樣時間，％是濾波器時間常量。在一個實施例中，低通濾波器112的截止頻率可以是0. 5 Hz0同樣，控制系統(tǒng)100
可以配置成使得偏差電流檢測回路104在基本馬達頻率低于預定頻率閾值(可高于低通濾 波器112的截止頻率，例如1.0 Hz)時不使用。應當注意的是，如上所述，在其它實施例中， 低通濾波器112可以實施為硬件，例如電子控制系統(tǒng)18內(nèi)的一系列分立無源電子部件(例 如，電阻器和電容器)。仍參考圖4，偏差分量然后發(fā)送到偏差電流限制器114。偏差電流限制器114將 偏差分量與預定電流閾值(例如，15 A)進行比較。如果任何偏差分量大于或等于(即，不小
于)電流閾值(或者不在“預期最差情況界限”內(nèi))，假定感測電流繞組(和/或相應信號)不 可靠，則偏差分量不發(fā)送到控制器接口 116，偏差電流檢測回路104返回低通濾波器112，用
于下一循環(huán)。在一些實施例中，通知較高級別的系統(tǒng)，偏差檢測系統(tǒng)檢測到預期范圍之外的零電流偏差。 如果偏差電流在預期最差情況界限內(nèi)，偏差電流檢測回路104經(jīng)由扭矩控制器接 口 116將偏差電流發(fā)送到扭矩控制器112。如上所述，每個偏差電流發(fā)送到求和電路132、 134和136中的相應一個，在求和電路132、134和136，從相關(guān)繞組電流(和/或表示繞組電 流的信號)減去偏差電流。因而，求和電路132、134和136的輸出更準確地表示由于指令電 流引起的流經(jīng)繞組的電流量，而沒有來自于偏差電流的干擾。因而，改進了提供給電流控制 回路108的感測同步坐標電流的準確性，在扭矩控制器112中的總體扭矩調(diào)節(jié)也是如此。
另一個優(yōu)勢是可以減少相電流不平衡以及扭矩振動和脈動。又一優(yōu)勢是由于偏差 電流檢測回路可以實施為“軟件”，因而使得機動車10的制造成本的任何增加最小化。其它實施例可以在機動車之外的實施方式(如船和航空器)中采用上述方法和系 統(tǒng)。電動馬達和功率逆變器可以具有不同數(shù)量的相，如兩個或四個?？梢允褂闷渌问降墓?率源，例如電流源和負載(包括二極管整流器、半導體間流管、燃料電池、電感器、電容器和/ 或其組合)。雖然在前述具體實施方式
中已經(jīng)闡述了至少一個示例性實施例，但是應當理解的 是，存在大量的變型。也應當理解，示例性實施例僅僅是示例，且不旨在以任何方式限制本 發(fā)明的范圍、可應用性或構(gòu)造。相反，前述具體實施方式
將提供本領(lǐng)域技術(shù)人員實施示例性 實施例的便利途徑。應當理解的是，可以對元件的功能和布置進行各種變化，而不偏離由所 附權(quán)利要求書及其合法等價物所闡述的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于控制電動馬達的方法，所述電動馬達包括至少一個繞組，所述方法包括 監(jiān)測流經(jīng)所述至少一個繞組的繞組電流，所述繞組電流具有振動分量和偏差分量； 將繞組電流的偏差分量從繞組電流的振動分量分離；以及基于繞組電流的偏差分量控制電動馬達。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述繞組電流是振動分量和偏差分量的總和。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，基于繞組電流的偏差分量控制電動馬達包括從 繞組電流減去偏差分量以確定振動分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，基于繞組電流的偏差分量控制電動馬達僅在偏 差分量小于預定電流閾值時發(fā)生。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，繞組電流的振動分量具有操作頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，將繞組電流的偏差分量從繞組電流的振動分量 分離用具有截止頻率的低通濾波器執(zhí)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，基于繞組電流的偏差分量控制電動馬達僅在繞 組電流的振動分量的操作頻率高于預定頻率閾值時發(fā)生。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述預定頻率閾值大于低通濾波器的截止頻率。
9.一種用于控制機動車電動馬達的方法，所述機動車電動馬達包括多個繞組，所述方 法包括監(jiān)測多個繞組電流，所述多個繞組電流中的每一個流經(jīng)所述多個繞組中的相應一個； 產(chǎn)生多個繞組電流信號，所述多個繞組信號中的每一個表示所述多個繞組電流中的相 應一個，且是振動分量和偏差分量的總和；濾波所述多個繞組電流信號以確定所述多個繞組電流信號中的每一個的偏差分量；以及基于所述多個繞組電流信號的偏差分量控制所述機動車電動馬達。
10.一種機動車推進系統(tǒng)，包括電動馬達，所述電動馬達具有至少一個繞組； 被聯(lián)接到所述電動馬達的直流(DC)電壓源；被聯(lián)接到所述至少一個繞組的電流傳感器，所述電流傳感器配置成產(chǎn)生表示流經(jīng)所述 至少一個繞組的繞組電流的信號；功率逆變器，所述功率逆變器具有被聯(lián)接到所述至少一個繞組和所述DC電壓源的至 少一個功率開關(guān)裝置；以及處理器，所述處理器與電動馬達、DC電壓源、電流傳感器和功率逆變器操作性地連通， 所述處理器配置成監(jiān)測流經(jīng)所述至少一個繞組的繞組電流，其中，繞組電流具有振動分量和偏差分量； 將繞組電流的偏差分量從繞組電流的振動分量分離；以及 基于繞組電流的偏差分量控制所述至少一個功率開關(guān)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用零電流偏差值消除來控制電動馬達的方法和系統(tǒng)。提供用于控制電動馬達的系統(tǒng)和方法。所述電動馬達包括至少一個繞組。監(jiān)測流經(jīng)所述至少一個繞組的繞組電流。繞組電流具有振動分量和偏差分量。繞組電流的偏差分量從繞組電流的振動分量分離。電動馬達基于繞組電流的偏差分量控制。
文檔編號H02P21/14GK102130653SQ20111000740
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者B·A·維爾奇科, D·P·塔斯基, J·O·尼爾森, S·M·N·哈桑, S·希蒂 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司