專利名稱：與車輛電動機(jī)相連的逆變器的不連續(xù)脈寬調(diào)制的使用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種具有電動機(jī)的車輛，更具體地說涉及一種方法，用于控制與電動機(jī)一起使用的逆變器的脈沖寬度調(diào)制。
背景技術(shù)：
技術(shù)的新發(fā)展已經(jīng)引起使用電動發(fā)電機(jī)提供用于驅(qū)動車輛的動力的全部或一部分以便提高車輛燃油效率和/或車輛可行駛里程。逆變器通常與電動機(jī)一起使用把直流電轉(zhuǎn)換成交流電輸入以運(yùn)轉(zhuǎn)電動機(jī)。當(dāng)電動機(jī)具有零轉(zhuǎn)速和零扭矩時(shí)，用于逆變器的不連續(xù)脈沖寬度調(diào)制信號(PWM)可以用來降低開關(guān)損耗。然而，每當(dāng)電動機(jī)處于零轉(zhuǎn)速和零扭矩就把用于逆變器的控制信號改為不連續(xù)PWM信號減少了電動機(jī)的響應(yīng)時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種控制與車輛電動機(jī)相連的逆變器的方法。該方法包括，當(dāng)電動機(jī)扭矩大于預(yù)定扭矩值或者電動機(jī)的轉(zhuǎn)速超出預(yù)定轉(zhuǎn)速值時(shí)產(chǎn)生用于逆變器的不連續(xù)PWM信號。還在電動機(jī)扭矩和電動機(jī)轉(zhuǎn)速基本上為零并且滿足至少一個(gè)預(yù)定車輛狀況時(shí)產(chǎn)生不連續(xù)PWM信號。該至少一個(gè)預(yù)定車輛狀況包括變速器處于最高固定檔位與發(fā)動機(jī)關(guān)閉且車速基本上為零中的至少一種。另外，基本上為零的扭矩是小于電動機(jī)最大扭矩的百分之一，基本上為零的轉(zhuǎn)速是小于電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速的百分之一。該方法可以還包括，當(dāng)電動機(jī)扭矩小于預(yù)定扭矩值且大于基本上為零的扭矩與電動機(jī)轉(zhuǎn)速小于預(yù)定轉(zhuǎn)速值且大于基本上為零的轉(zhuǎn)速中的一者出現(xiàn)時(shí)，產(chǎn)生用于逆變器的連續(xù)PWM信號。本發(fā)明提供下列技術(shù)方案。技術(shù)方案1 一種控制與車輛電動機(jī)相連的逆變器的方法，包括
當(dāng)電動機(jī)的扭矩基本上為零、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速低于預(yù)定轉(zhuǎn)速閾值并且滿足至少一個(gè)預(yù)定車輛狀況時(shí)產(chǎn)生用于逆變器的不連續(xù)PWM信號。技術(shù)方案2 如技術(shù)方案1所述的方法，其中，車輛由電動機(jī)或發(fā)動機(jī)驅(qū)動，并且其中，所述至少一個(gè)預(yù)定車輛狀況包括變速器處于最高固定檔位與發(fā)動機(jī)關(guān)閉且車速基本上為零中的至少一種。技術(shù)方案3 如技術(shù)方案1所述的方法，其中，基本上為零的扭矩是小于電動機(jī)最大扭矩的百分之一。技術(shù)方案4 如技術(shù)方案1所述的方法，其中，電動機(jī)扭矩是電動機(jī)實(shí)際扭矩與指令扭矩中的一個(gè)。技術(shù)方案5 如技術(shù)方案1所述的方法，其中，電動機(jī)轉(zhuǎn)速基本上為零。技術(shù)方案6 如技術(shù)方案5所述的方法，其中，基本上為零的轉(zhuǎn)速是小于電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速的百分之一。
技術(shù)方案7 如技術(shù)方案1所述的方法，還包括
當(dāng)電動機(jī)扭矩小于預(yù)定扭矩值且大于基本上為零的扭矩與電動機(jī)轉(zhuǎn)速小于預(yù)定轉(zhuǎn)速值且大于預(yù)定轉(zhuǎn)速閾值中的一者出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生用于逆變器的連續(xù)PWM信號。技術(shù)方案8 如技術(shù)方案7所述的方法，還包括
當(dāng)電動機(jī)扭矩大于預(yù)定扭矩值與電動機(jī)轉(zhuǎn)速大于預(yù)定轉(zhuǎn)速值中的一者出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生用于逆變器的不連續(xù)P麗信號。技術(shù)方案9 一種控制與車輛電動機(jī)相連的逆變器的方法，包括 當(dāng)下列情況之一出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生用于逆變器的不連續(xù)PWM信號 電動機(jī)扭矩大于預(yù)定扭矩值；
電動機(jī)轉(zhuǎn)速超出預(yù)定轉(zhuǎn)速值；和
電動機(jī)扭矩和電動機(jī)轉(zhuǎn)速基本上為零且滿足至少一個(gè)預(yù)定車輛狀況。技術(shù)方案10 如技術(shù)方案9所述的方法，其中，車輛由電動機(jī)驅(qū)動或通過變速器由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，并且其中，所述至少一個(gè)預(yù)定車輛狀況包括變速器處于最高固定檔位與發(fā)動機(jī)關(guān)閉且車速為零中的至少一種。技術(shù)方案11 如技術(shù)方案9所述的方法，其中，電動機(jī)扭矩是電動機(jī)實(shí)際扭矩與指令扭矩中的一個(gè)。技術(shù)方案12 如技術(shù)方案9所述的方法，其中，零扭矩是小于電動機(jī)最大扭矩的百分之一。技術(shù)方案13 如技術(shù)方案9所述的方法，其中，零轉(zhuǎn)速是小于電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速的百分之一。技術(shù)方案14 如技術(shù)方案9所述的方法，還包括
當(dāng)電動機(jī)扭矩小于預(yù)定扭矩值且大于零與電動機(jī)轉(zhuǎn)速小于預(yù)定轉(zhuǎn)速值且大于零中的一者出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生用于逆變器的連續(xù)PWM信號。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將通過對實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的下列詳細(xì)描述變得更明顯，同時(shí)參照附圖。


圖1是對具有電動可變變速器和電動機(jī)的車輛的平面示意圖說明； 圖2是用于圖1所示電動機(jī)和車輛的逆變器的示意圖3是用于圖1所示車輛的逆變器的控制信號的示意圖解說明；以及圖4是控制用于圖1所示車輛的逆變器的信號的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式參照這些圖，其中，在這多個(gè)視圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相同或類似部件，圖1 示意性地示出了車輛10，其包括發(fā)動機(jī)12、變速器14和至少一個(gè)電動機(jī)16。電動機(jī)16可以是電動發(fā)電機(jī)，其中，電動機(jī)16所產(chǎn)生的動力可以驅(qū)動變速器14或是儲存在電池18中供以后使用。動力傳動系統(tǒng)(未示出)可以也連接到變速器14。變速器14優(yōu)選為具有一個(gè)或多個(gè)工作模式的混合變速器14。具有多種工作動作的變速器14可以以標(biāo)準(zhǔn)、電動或混合模式工作。在標(biāo)準(zhǔn)工作模式中，變速器14由發(fā)動機(jī)12驅(qū)動。在某些車輛10的狀況下，通常為當(dāng)車輛10的動力需求低時(shí)，可以關(guān)閉發(fā)動機(jī)12并且可以由電動機(jī)16提供驅(qū)動變速器14所需的動力，這被稱為工作的電動工作模式。在混合工作模式中，發(fā)動機(jī)12提供動力，并且控制電動機(jī)16用作電動機(jī)或發(fā)電機(jī)。在混合工作模式中，變速器14可以類似于連續(xù)可變變速器進(jìn)行響應(yīng)，以提供車輛10在很寬的速度范圍內(nèi)的平穩(wěn)運(yùn)行。然而，一旦車輛10已經(jīng)達(dá)到巡航速度，也就是幾乎不需要加速度的情況，變速器14就工作在固定檔位?；谲囕v10的巡航速度和特定變速器14以及為特定車輛10 提供的傳動比，選擇這個(gè)固定檔位。通常，在高速巡航的時(shí)候，選擇可用于特定變速器14的最高檔位。電子控制單元(E⑶)20連接到發(fā)動機(jī)12、電動機(jī)16和變速器14用于控制不同的車輛功能，包括變速器14的工作模式。E⑶20可以還連接到多個(gè)其它部件，例如但不限于用于控制車輛10的傳感器和控制模塊。逆變器22和控制器M也連接到E⑶20用于控制電動機(jī)16的運(yùn)轉(zhuǎn)?？刂破鱉接收與逆變器22和電動機(jī)16有關(guān)的數(shù)據(jù)。例如，電動機(jī)16 之內(nèi)的傳感器(未示出)報(bào)告電動機(jī)16的工作轉(zhuǎn)速和扭矩給控制器M。另外，控制器M可以從E⑶20接收車輛10的數(shù)據(jù)。參照圖2，示出了電動機(jī)16和逆變器22的示意圖?？刂破鱉 (如圖1所示)根據(jù)來自電動機(jī)16和ECU 20的數(shù)據(jù)輸入控制信號給逆變器22。逆變器22從電池18接收直流電輸入并向電動機(jī)16輸出交流電。逆變器22包括三相電路沈，其中，來自逆變器22的三相輸出ia、ib、i。連接到電動機(jī)16。電池18提供電壓源Vde給逆變器22。逆變器22包括多個(gè)開關(guān)觀々、觀8、觀(、30八、 30B和30C把來自電池18的直流電輸入轉(zhuǎn)換成可以由電動機(jī)16使用的三相交流電輸出ia、 ib、i。。三個(gè)開關(guān)觀々、觀8、28(連接到電池18的正輸出，三個(gè)開關(guān)3(^、3( 和30(連接到電池18的負(fù)輸出。另外，多個(gè)開關(guān)觀々、觀8、觀(、3(^、3( 和30C連接以形成三對，具有來自逆變器22的三個(gè)輸出ia、ib、i。。也就是說，開關(guān)28A的輸出連接到開關(guān)30A的輸出以形成來自逆變器22的輸出ia。開關(guān)^B的輸出連接到開關(guān)30B的輸出以形成來自逆變器22 的輸出ib。最后，開關(guān)^C的輸出連接到開關(guān)30C的輸出以形成來自逆變器22的輸出i。。 通過根據(jù)來自控制器M (如圖1所示)的信號反復(fù)地打開和關(guān)閉這多個(gè)開關(guān)^AJSB J8C、 30A、30B和30C，把來自電池18的直流電轉(zhuǎn)換成三相輸出ia、ib、ic。參照圖1和圖3，在車輛10的運(yùn)行期間，電池18提供直流電給逆變器22，逆變器又把直流電轉(zhuǎn)換成供電動機(jī)16使用的交流輸出?？刂破鱉通?？梢允褂眠B續(xù)脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號來控制逆變器22的開關(guān)。連續(xù)脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號減小了在使用不連續(xù) PWM時(shí)由電流失真產(chǎn)生的扭矩波動。然而，當(dāng)電動機(jī)16經(jīng)受高扭矩和轉(zhuǎn)速時(shí)，其它來源產(chǎn)生的電流失真大于不連續(xù)PWM信號所產(chǎn)生的。因此，可以在沒有相關(guān)的電流失真的情況下使用不連續(xù)PWM信號來減小開關(guān)損耗。因此，當(dāng)電動機(jī)16以低于預(yù)定轉(zhuǎn)速Ii1的轉(zhuǎn)速和低于預(yù)定扭矩T1的扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，逆變器22的控制信號是連續(xù)PWM信號，如圖表M所示，該圖表比較電動機(jī)16的轉(zhuǎn)速和扭矩與來自逆變器22的控制信號。當(dāng)電動機(jī)16以高于預(yù)定轉(zhuǎn)速Ii1 的轉(zhuǎn)速或以高于預(yù)定扭矩T1的扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，逆變器22以不連續(xù)PWM工作，如圖表M所示。當(dāng)電動機(jī)16接近零扭矩和轉(zhuǎn)速時(shí)，扭矩波動不是問題，并且如圖表M上的52所示，不連續(xù)PWM信號也可以用于逆變器22。然而，當(dāng)車輛10正在運(yùn)行時(shí)，電動機(jī)16可能常常暫時(shí)達(dá)到零扭矩和轉(zhuǎn)速。每次改變逆變器22的控制信號時(shí)，電動機(jī)16的運(yùn)轉(zhuǎn)可能會有延遲。在大多數(shù)情況中，電動機(jī)16的運(yùn)轉(zhuǎn)延遲不明顯。然而，如果逆變器22的控制信號常常在連續(xù)PWM與不連續(xù)PWM (即當(dāng)電動機(jī)扭矩和轉(zhuǎn)速暫時(shí)基本上為零時(shí))之間變化，電動機(jī) 16的性能可能受到影響。因此，不連續(xù)PWM信號用于控制逆變器22的使用應(yīng)當(dāng)限制在電動機(jī)16的轉(zhuǎn)速和扭矩基本上為零的車輛10的狀況下，從而有足夠的時(shí)間利用開關(guān)損耗的減小?？赡艽嬖陔妱訖C(jī)處于基本上為零的實(shí)際或指令扭矩和轉(zhuǎn)速一段足夠的時(shí)間的幾種情況，在這段時(shí)間中，比起電動機(jī)16運(yùn)轉(zhuǎn)的小延遲，開關(guān)損耗減小的這個(gè)優(yōu)勢更大。例如，當(dāng)車輛10處于電動模式時(shí)，即發(fā)動機(jī)12關(guān)閉時(shí)，車輛10具有基本上為零的車速。在這種情況下，不需要電動機(jī)16。車輛10可以處于電動模式中，在包括車輛10為駐車、空檔或停著時(shí)在內(nèi)的許多事件中沒有車速。使用不連續(xù)PWM具有優(yōu)勢的另一種情況是在車輛10處于巡航速度且變速器14工作在固定檔位的時(shí)候。例如，在變速器14處于可獲得的最高固定檔位時(shí)，例如以公路車速巡航時(shí)。電動機(jī)16的基本上為零的扭矩和轉(zhuǎn)速將是小于特定電動機(jī)16的最大運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩和轉(zhuǎn)速的百分之一的扭矩或轉(zhuǎn)速。另外，當(dāng)車速小于1英里/小時(shí)時(shí)，車輛10的車速是基本上為零?？商娲?，當(dāng)電動機(jī)16的扭矩基本上為零且轉(zhuǎn)速低于預(yù)定轉(zhuǎn)速閾值n2時(shí)，也可以命令電動機(jī)16使用不連續(xù)PWM。當(dāng)電動機(jī)16以不連續(xù)PWM運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，此時(shí)，電動機(jī)16的轉(zhuǎn)速接近零，那么預(yù)定轉(zhuǎn)速閾值n2將等于零。所提及的電動機(jī)16的基本上為零的扭矩指的是基本上為零的實(shí)際扭矩和指令扭矩這兩者。基本上為零的實(shí)際扭矩出現(xiàn)在電動機(jī)16的估計(jì)扭矩值小于最大運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩的百分之一的時(shí)候。基本上為零的指令扭矩出現(xiàn)在電動機(jī)16低于預(yù)定扭矩值的時(shí)候，該預(yù)定扭矩值足夠低到使電動機(jī)16可以就像零扭矩一樣運(yùn)轉(zhuǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道特定電動機(jī) 16運(yùn)轉(zhuǎn)在基本上為零的指令扭矩下的適當(dāng)?shù)念A(yù)定扭矩值。圖4是示意性地示出控制用于帶有電動機(jī)16的車輛10的逆變器22的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖32。步驟34，逆變器22的控制器M收集來自電動機(jī)16和來自ECU 20 的數(shù)據(jù)?？刂破鱉所收集的數(shù)據(jù)可以包括車速、變速器工作模式、電動機(jī)轉(zhuǎn)速、電動機(jī)扭矩及可能需要的車輛10的其它數(shù)據(jù)。然后在步驟36，控制器M比較電動機(jī)16的扭矩與預(yù)定扭矩值1\。如果電動機(jī)16的扭矩大于或等于預(yù)定扭矩值T1，就到步驟38，控制器M使用不連續(xù)PWM控制電動機(jī)16。如果電動機(jī)16的扭矩小于預(yù)定扭矩值T1,就到步驟40，控制器M比較電動機(jī)16 的實(shí)際轉(zhuǎn)速與預(yù)定電動機(jī)轉(zhuǎn)速Α。如果電動機(jī)16的轉(zhuǎn)速大于或等于預(yù)定電動機(jī)轉(zhuǎn)速Ii1，就到步驟38，控制器M使用不連續(xù)PWM控制電動機(jī)16。如果電動機(jī)轉(zhuǎn)速小于預(yù)定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 Ii1，就到步驟42，控制器M檢查電動機(jī)16的實(shí)際扭矩是否基本上為零且電動機(jī)16的實(shí)際轉(zhuǎn)速是否低于預(yù)定轉(zhuǎn)速閾值n2。如果電動機(jī)扭矩不接近零或者轉(zhuǎn)速超出預(yù)定轉(zhuǎn)速閾值n2， 就到步驟44，控制器M發(fā)送連續(xù)PWM信號給逆變器22。如果電動機(jī)扭矩接近零且電動機(jī)轉(zhuǎn)速低于預(yù)定轉(zhuǎn)速閾值n2，就到步驟46，控制器對評估來自ECU 20的數(shù)據(jù)以查明變速器14是否處于可獲得的最高固定檔位。如果變速器 14處于可獲得的最高固定檔位，就到步驟38，控制器M用不連續(xù)PWM指示逆變器22。如果變速器14不處于最高固定檔位，就到步驟48，控制器M再次評估來自ECU 20的數(shù)據(jù)以查明發(fā)動機(jī)12是否處于關(guān)閉位置，即檢查車輛10是否運(yùn)行在電動模式中。如果發(fā)動機(jī)12 開著(即車輛10不處于電動模式)，就到步驟44，控制器44用連續(xù)PWM信號指示逆變器22。 如果發(fā)動機(jī)12關(guān)閉，就到步驟50，控制器M評估車輛10的車速以確認(rèn)車輛10具有零轉(zhuǎn)速。如果車輛10正在行進(jìn)，就到步驟44，向逆變器22發(fā)送連續(xù)PWM信號，如果車輛10沒有行進(jìn)，就到步驟38，向逆變器22發(fā)送不連續(xù)PWM。上述實(shí)施例公開了在電動機(jī)16的扭矩和轉(zhuǎn)速超出預(yù)定水平時(shí)或者在電動機(jī)16的轉(zhuǎn)速和扭矩為零且滿足車輛10的其它預(yù)定狀況時(shí)，使用不連續(xù)PWM。雖然所公開的車輛10 的預(yù)定狀況包括運(yùn)行在變速器最高檔位，或是在發(fā)動機(jī)關(guān)閉且車輛處于停止的時(shí)候，但是， 可以選擇車輛10的其它狀況來用不連續(xù)PWM信號控制逆變器22。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能選擇適當(dāng)?shù)能囕v狀況，在這些車輛狀況中用不連續(xù)PWM控制逆變器22。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了實(shí)施本發(fā)明的最佳方式，但熟悉本發(fā)明所涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員將看出多種替換方案和實(shí)施例，用于在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種控制與車輛電動機(jī)相連的逆變器的方法，包括當(dāng)電動機(jī)的扭矩基本上為零、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速低于預(yù)定轉(zhuǎn)速閾值并且滿足至少一個(gè)預(yù)定車輛狀況時(shí)產(chǎn)生用于逆變器的不連續(xù)PWM信號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，車輛由電動機(jī)或發(fā)動機(jī)驅(qū)動，并且其中，所述至少一個(gè)預(yù)定車輛狀況包括變速器處于最高固定檔位與發(fā)動機(jī)關(guān)閉且車速基本上為零中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，基本上為零的扭矩是小于電動機(jī)最大扭矩的百分之一。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，電動機(jī)扭矩是電動機(jī)實(shí)際扭矩與指令扭矩中的一個(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，電動機(jī)轉(zhuǎn)速基本上為零。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，基本上為零的轉(zhuǎn)速是小于電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速的百分之一。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括當(dāng)電動機(jī)扭矩小于預(yù)定扭矩值且大于基本上為零的扭矩與電動機(jī)轉(zhuǎn)速小于預(yù)定轉(zhuǎn)速值且大于預(yù)定轉(zhuǎn)速閾值中的一者出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生用于逆變器的連續(xù)PWM信號。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括當(dāng)電動機(jī)扭矩大于預(yù)定扭矩值與電動機(jī)轉(zhuǎn)速大于預(yù)定轉(zhuǎn)速值中的一者出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生用于逆變器的不連續(xù)PWM信號。
9.一種控制與車輛電動機(jī)相連的逆變器的方法，包括 當(dāng)下列情況之一出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生用于逆變器的不連續(xù)PWM信號 電動機(jī)扭矩大于預(yù)定扭矩值；電動機(jī)轉(zhuǎn)速超出預(yù)定轉(zhuǎn)速值；和電動機(jī)扭矩和電動機(jī)轉(zhuǎn)速基本上為零且滿足至少一個(gè)預(yù)定車輛狀況。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，車輛由電動機(jī)驅(qū)動或通過變速器由發(fā)動機(jī)驅(qū)動， 并且其中，所述至少一個(gè)預(yù)定車輛狀況包括變速器處于最高固定檔位與發(fā)動機(jī)關(guān)閉且車速為零中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及與車輛電動機(jī)相連的逆變器的不連續(xù)脈寬調(diào)制的使用，提供一種控制與車輛電動機(jī)相連的逆變器的方法，包括當(dāng)電動機(jī)扭矩和電動機(jī)轉(zhuǎn)速基本上為零的時(shí)候以及滿足至少一個(gè)預(yù)定車輛狀況的時(shí)候產(chǎn)生用于逆變器的不連續(xù)PWM信號。
文檔編號H02M7/48GK102195505SQ20111006440
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者A. 韋爾奇科 B., 塔梅 G., A. 賽姆 K., 王 L., E. 舒爾茨 S., 希蒂 S. 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司