改善新能源汽車的逆變器的電壓利用率的控制裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于改善新能源汽車的逆變器的電壓利用率的控制裝置和控制方法， 且更具體地，涉及用于改善新能源汽車的逆變器的電壓利用率的控制裝置和控制方法，其 能夠通過改善用于控制新能源汽車的驅(qū)動電動機(jī)的逆變器的電壓利用率，從而改善電動機(jī) 系統(tǒng)的輸出和效率并增強(qiáng)車輛燃料效率。
【背景技術(shù)】
[0002] 如本領(lǐng)域中已知，包括電動車（EV)、混合動力車（HEV)、燃料電池電動車（FCEV)等 的新能源汽車將電動機(jī)用作車輛驅(qū)動的驅(qū)動源。
[0003] 具體來說，通過使用逆變器將存儲于車輛的主電池中的DC電力轉(zhuǎn)換成三相AC電 力以驅(qū)動電動機(jī)，并將電動機(jī)的驅(qū)動功率傳輸?shù)津?qū)動輪籍此驅(qū)動車輛。
[0004] 在包含作為新能源汽車的驅(qū)動源的電動機(jī)以及逆變器的電動機(jī)系統(tǒng)中，逆變器大 體上配置有多個(gè)絕緣柵雙極型晶體管（IGBT)。響應(yīng)于脈寬調(diào)制（PWM)信號，逆變器經(jīng)由開 關(guān)來轉(zhuǎn)換從電池供應(yīng)的DC電壓，并將經(jīng)轉(zhuǎn)換的電壓供應(yīng)為用于驅(qū)動電動機(jī)的相電壓。
[0005] 逆變器充當(dāng)電動機(jī)控制器，并通過使用從混合動力控制單元（HCU)施加的扭矩命 令信號、從電池施加的電池電壓狀態(tài)以及從電動機(jī)施加的電動機(jī)速度信息來輸出最終PWM 信號，以控制電動機(jī)的運(yùn)行。
[0006] 然而，在上述的常規(guī)方法中，存在如下不足之處：輸入到逆變器的輸入DC電壓Vdc 僅用在線性部分中，且因此限制電動機(jī)系統(tǒng)的任何效率和輸出改善。
[0007] 具體來說，當(dāng)生成相對于逆變器的輸入DC電壓的不能線性地輸出的電壓（逆變器 的輸出AC電壓）時(shí)，逆變器的輸出受限，使得僅生成線性輸出。因此，限制電動機(jī)系統(tǒng)的效 率和輸出。
[0008] 在使用常規(guī)方法控制逆變器的輸出的情形中，當(dāng)通過改善逆變器的電壓利用率來 控制電動機(jī)的輸入電流時(shí)，部分區(qū)域中的電動機(jī)控制穩(wěn)定性是不利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明提供一種用于改善新能源汽車的逆變器的電壓利用率的控制裝置和控制 方法，其中通過將不能線性地輸出的輸出AC電壓改變?yōu)槟軌蚓€性地輸出的電壓，以將逆變 器的輸入DC電壓以例如最大量調(diào)制成逆變器的輸出AC電壓，使得可以在相同輸出條件下 隨著輸入電流降低而提高電動機(jī)系統(tǒng)的效率，并在相同電流條件下改善電動機(jī)系統(tǒng)的輸 出。
[0010] 在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于改善新能源汽車的逆變器的電壓利用率的控制 裝置，控制裝置包含：電流控制器，其配置成生成具有第一電壓命令和第二電壓命令的兩個(gè) 相位的兩相電壓命令（Vdqref);命令轉(zhuǎn)換單元，其配置成接收從電流控制器輸入的兩相電 壓命令（Vdqref)以生成三相極點(diǎn)電壓（threephasepolevoltage)命令（Vabcn_ref); 第一過調(diào)器，其配置成將從命令轉(zhuǎn)換單元輸入的三相極點(diǎn)電壓命令（VabCn_ref)調(diào)制成 能夠線性地輸出的電壓；以及高增益計(jì)算器，其配置成接收電流控制器的兩相電壓命令 (Vdqref)和逆變器的輸入DC電壓（VdcLPF)以計(jì)算電壓增益值。
[0011] 在示例性實(shí)施方式中，控制裝置可以包含：乘法器，其配置成將第一過調(diào)器的輸出 值乘以高增益計(jì)算器的輸出；以及第二過調(diào)器，其配置成接收乘法器的輸出值以將所接收 的輸出值調(diào)制成能夠線性地輸出的電壓。
[0012] 在另一示例性實(shí)施方式中，命令轉(zhuǎn)換單元可以包含：相位轉(zhuǎn)換器，其配置成接收從 電流控制器輸入的兩相電壓命令（Vdqref)以將所接收的兩相電壓命令（Vdqref)轉(zhuǎn)換成三 相相位電壓命令（Vabcs_ref);以及空間向量調(diào)制器，其配置成將從相位轉(zhuǎn)換器輸入的三 相相位電壓命令（Vabcs_ref)轉(zhuǎn)換成三相極點(diǎn)電壓命令（Vabcn_ref)。
[0013] 在又一示例性實(shí)施方式中，控制裝置可以包含：電流命令映射單元，其配置成生成 具有第一電流命令和第二電流命令的兩個(gè)相位的兩相電流命令（Idq_ref)，并將所生成的 兩相電流命令（Idq_ref)輸出到電流控制器。
[0014] 在另一示例性實(shí)施方式中，如果識別出從空間向量調(diào)制器輸入的三相極點(diǎn)電壓命 令（VabCn_ref)為不能線性地輸出的電壓，則第一過調(diào)器可以通過將從空間向量調(diào)制器輸 入的三相極點(diǎn)電壓命令（Vabcn_ref)的命令電壓向量改變成預(yù)定向量，以將三相極點(diǎn)電壓 命令（Vabcn_ref)校正為能夠線性地輸出的線性輸出電壓。
[0015] 在另一示例性實(shí)施方式中，高增益計(jì)算器可以計(jì)算兩相電壓命令（Vdqref)的模 值（|Vdqref|)，經(jīng)?
計(jì)算兩相電壓命令的模值（IVdqref|)與逆變 器的輸入DC電壓（VdcLPF)之間的差值（VmagErr)，并接著通過對差值（VmagErr)求積分計(jì) 算電壓增益值。
[0016] 在又一示例性實(shí)施方式中，如果識別出乘法器的輸出值為不能線性地輸出的電 壓，則第二過調(diào)器可以通過將乘法器的輸出值的命令電壓向量改變成預(yù)定向量，以將乘法 器的輸出值校正為最終線性輸出電壓。
[0017] 在另一方面，本發(fā)明提供一種用于改善新能源汽車的逆變器的電壓利用率的控制 方法，控制方法包括：生成具有第一電流命令和第二電流命令的兩個(gè)相位的兩相電流命令 (Idq_ref);使用兩相電流命令（Idq_ref)來生成具有第一電壓命令和第二電壓命令的兩 個(gè)相位的兩相電壓命令（Vdqref);使用兩相電壓命令（Vdqref)來生成三相極點(diǎn)電壓命令 (Vabcn_ref);將三相極點(diǎn)電壓命令（Vabcn_ref)調(diào)制成能夠線性地輸出的線性輸出電壓； 以及使用兩相電壓命令（Vdqref)和逆變器的輸入DC電壓（VdcLPF)來計(jì)算電壓增益值。
[0018] 在示例性實(shí)施方式中，控制方法可以包括通過將線性輸出電壓乘以電壓增益值來 輸出倍增值；以及接收倍增值以將所接收的倍增值調(diào)制成能夠線性地輸出的最終線性輸出 電壓。
[0019] 在另一示例性實(shí)施方式中，三相電極電壓（VabCn_ref)的生成可以包括將兩相 電壓命令（Vdqref)轉(zhuǎn)換成三相相位電壓命令（Vabcs_ref);以及將三相相位電壓命令 (Vabcs_ref)轉(zhuǎn)換成三相極點(diǎn)電壓命令（Vabcn_ref)。
[0020] 在又一示例性實(shí)施方式中，在三相極點(diǎn)電壓命令（Vabcn_ref)到線性輸出電壓的 調(diào)制中，如果識別出三相極點(diǎn)電壓命令（VabCn_ref)為不能線性地輸出的電壓，則可以通 過將從空間向量調(diào)制器輸入的三相極點(diǎn)電壓命令（Vabcn_ref)的命令電壓向量改變成預(yù) 定向量，以將三相極點(diǎn)電壓命令（Vabcn_ref)校正為能夠線性地輸出的線性輸出電壓。
[0021] 在另一示例性實(shí)施方式中，在由壓增益佶的i+笪由，可以計(jì)算兩相電壓命令 (Vdqref)的模值（|Vdqref|)，可以經(jīng)由
計(jì)算兩相電壓命令的模值 (|Vdqref|)與逆變器的輸入DC電壓（VdcLPF)之間的差值（VmagErr)，并可以接著通過對 差值（VmagErr)求積分來計(jì)算電壓增益值。
[0022] 在又一示例性實(shí)施方式中，在倍增值到最終線性輸出電壓的調(diào)制中，如果識別出 倍增值為不能線性地輸出的電壓，則可以通過將倍增值的命令電壓向量改變成預(yù)定向量， 將倍增值校正為能夠線性地輸出的最終線性輸出電壓。
[0023] 本發(fā)明還提供一種含有由控制器執(zhí)行的程序指令的非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其 中計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包含：生成具有第一電流命令和第二電流命令的兩個(gè)相位的兩相電流命 令（Idq_ref)的程序指令；使用兩相電流命令（Idq_ref)來生成具有第一電壓命令和第二 電壓命令的兩個(gè)相位的兩相電壓命令（Vdqref)的程序指令；使用兩相電壓命令（Vdqref) 來生成三相極點(diǎn)電壓命令（Vabcn_ref)的程序指令；將三相極點(diǎn)電壓命令（Vabcn_ref)調(diào) 制成能夠線性地輸出的線性輸出電壓的程序指令；以及使用兩相電壓命令（Vdqref)和逆 變器的輸入DC電壓（VdcLPF)來計(jì)算電壓增益值的程序指令。
[0024] 下文論述本發(fā)明的其他方面和示例性實(shí)施方式。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，用于電動機(jī)控制的逆變器的電壓利用率得以改善，由此電動機(jī)系統(tǒng) 的輸出和效率得以改善。結(jié)果，可以改善新能源汽車的燃料效率。
[0026]另外，可以無需改變?nèi)魏斡布O(shè)計(jì)來實(shí)施本發(fā)明，且因此并不存在單位成本增加。
[0027] 下文論述本發(fā)明的以上和其他特征。
【附圖說明】
[0028] 現(xiàn)將參考在附圖中示出的本發(fā)明的某些示例性實(shí)施方式來詳細(xì)描述本發(fā)明的以 上和其他特征，實(shí)施方式在下文中僅以示例說明的方式給出，因此并不限制本發(fā)明，其中：
[0029] 圖1為示出當(dāng)用于控制新能源汽車的驅(qū)動電動機(jī)的逆變器的電壓利用率得到改 善時(shí)發(fā)生的效果的概念圖；
[0030] 圖2為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)