CN103684132A - 控制电动车电机的装置及用该装置减小转矩波动的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种用于控制电动车的电机的装置以及用于使用该装置来减小转矩波动的方法。由于针对根据电机转子的每个位置的转矩波动生成负相波动电流来控制转子的励磁线圈中流动的励磁电流，所以能够在不降低输出转矩的情况下减小电机的转矩波动。此外，在高转矩段的运行区间中，通过增大负相波动电流的AC分量来控制励磁电流以减小转矩波动；而在低转矩段的运行区间中，通过减小负相波动电流的AC分量来控制励磁电流以减小转矩波动。即，通过仅控制励磁电流而不控制施加至定子的电枢线圈的输出电流的相位来减小电机的转矩波动。

Description

控制电动车电机的装置及用该装置减小转矩波动的方法
技术领域
本申请涉及一种用于控制电动车电机的装置以及用于使用该装置来减小转矩波动(torque ripple)的方法，尤其涉及这样一种用于控制电动车的电机的装置以及用于使用该装置来减小转矩波动的方法，该装置能够通过用根据转子位置生成的转矩波动的负相波动电流来控制电机的励磁电流，从而减小电机的转矩波动。
背景技术
近来，由于能源枯竭和环境污染，诸如电动车或混合动力车等环保车日益瞩目。环保车包括用于通过使用电池中存储的电力来产生驱动力的电机，并且在这种情况下，通常使用的是DC（直流）电机。
通常，DC电机由配置为磁体的定子和配置为励磁绕组(field winding)的转子组成。转子的励磁绕组通过电刷连接至外部的DC电源，这里，随着转子的旋转，连接至电刷的外部电源的极性不断变化，并且转子中生成的磁场的方向也不断变化。即，转子的磁场保持为具有相对于定子磁场的相同极性，因而产生电机的旋转力。
同时，在DC电机使用于电动车或混合动力车的情况下，通过达到高输出密度、高效率和低噪声水平（低振动水平）来确保电机的可靠性十分重要。有鉴于此，重要的是减小或抵消作为电机运行期间噪声和振动的主要原因的转矩波动。
用于减小DC电机的转矩波动的方案包括：通过在制造和装配电机时优化电机的形状来减小齿槽转矩波动的方案，通过应用正弦电流来减小转矩波动的方案，等等。然而，将电机设计为使得电流分布成为完美的正弦波是非常复杂的且需要精确的设计工艺，并且在将斜槽(skew)应用于电机的定子或转子以减小齿槽转矩波动的情况下或者在将定子或转子制造成具有正弦形（例如弧形）以维持正弦波的情况下，输出转矩多半也一起降低从而减小了输出效率。
发明内容
本申请的方案提供一种用于控制电动车的电机的装置以及用于使用该装置来减小转矩波动的方法，该装置能够通过针对基于转子位置的转矩波动生成负相波动电流来控制电机转子的励磁线圈中流动的励磁电流，由此减小电机的转矩波动且不降低输出转矩。
根据本申请的一个方案，提供一种用于控制电动车的电机的装置，该装置包括：电机，包括具有电枢线圈的定子和具有励磁线圈的转子；转子位置检测单元，配置为检测所述转子的位置；励磁电流检测单元，配置为检测所述励磁线圈中流动的励磁电流；以及励磁电流控制单元，具有用以对所检测的励磁电流进行反馈控制的反馈控制单元，其中所述励磁电流控制单元通过使用根据所述转子的每个位置所检测的励磁电流来生成用于每个运行区间的负相波动电流，并用所生成的负相波动电流来控制所述励磁电流，由此减小所述电机的转矩波动。
根据本申请的另一方案，提供一种通过用于控制电动车的电机的装置来减小转矩波动的方法，所述电动车具有电机，所述电机包括带有电枢线圈的定子和带有励磁线圈的转子，所述方法包括：检测所述转子的位置；检测所述励磁线圈中流动的励磁电流；对根据所述转子的每个位置而生成的电机的转矩波动进行采样；为每个运行区间生成所述转矩波动的负相波动电流；以及用对应于当前运行区间的负相波动电流来对所述励磁电流进行反馈控制。
在根据本申请实施例的用于控制电动车的电机的装置和用于使用该装置来减小转矩波动的方法示例中，由于转子的励磁线圈中流动的励磁电流通过生成与转矩波动（该转矩波动是基于电机转子的每个位置而生成的）相关的负相波动电流而得以控制，所以能够在不降低输出转矩的情况下减小电机的转矩波动。
此外，在根据本申请实施例的用于控制电动车的电机的装置和用于使用该装置来减小转矩波动的方法示例中，在高转矩段的运行区间中，通过增大负相波动电流的AC分量来控制励磁电流以减小转矩波动；而在低转矩段的运行区间中，通过减小负相波动电流的AC分量来控制励磁电流以减小转矩波动。即，通过仅控制励磁电流而无需控制施加至定子电枢线圈的输出电流的相位来减小电机的转矩波动。
基于下文结合说明书附图对本申请的详细说明，本申请上述及其他目的、特征、方案和优点将更为明显。
附图说明
图1为根据本申请一实施例的用于控制电动车的电机的装置的配置的电路图；
图2为显示根据本申请一实施例通过使用负相波动电流来抵消根据转子每个位置生成的转矩波动所得到的结果的图表；
图3为显示根据本申请一实施例与用于基于转矩和电机转速减小每个运行区间(operation region)中转矩波动的负相波动电流对应的励磁电流（If）幅值的图表；
图4为显示与图3的各运行区间中转子位置相关的转矩波动的周期和形状的图表；
图5为显示根据本申请一实施例通过区分磁阻转矩、磁转矩和齿槽转矩来分析根据转子位置所生成的电机的转矩波动的图表；
图6和图7为示出根据本申请一实施例通过将使用励磁电流的负相波动电流应用于第一运行区间的高转矩段（torque section）中的转矩波动来减小转矩波动的处理的图示；
图8和图9为示出根据本申请一实施例通过将使用励磁电流的负相波动电流应用于第一运行区间的低转矩段中的转矩波动来减小转矩波动的处理的图示；
图10和图11为示出根据本申请一实施例通过将使用励磁电流的负相波动电流应用于第二运行区间的高转矩段中的转矩波动来减小转矩波动的处理的图示；
图12和图13为示出根据本申请一实施例通过将使用励磁电流的负相波动电流应用于第二运行区间的低转矩段中的转矩波动来减小转矩波动的处理的图示；
图14为显示根据本申请一实施例根据转子的极数和定子的槽数的转矩波动和齿槽转矩的波形的图表；
图15为显示根据本申请一实施例根据转子的极数和定子的槽数的每一旋转中转矩波动的周期数和齿槽转矩波动的周期数之间的比较的图示；以及
图16和图17为示出根据本申请一实施例用于减小控制电动车电机的装置的转矩波动的方法的流程图。
具体实施方式
首先，图1为根据本申请一实施例的用于控制电动车电机的装置的配置的电路图。如图所示，用于控制电动车电机的装置包括：电机2，由定子和转子组成，该定子具有电枢线圈3，且该转子具有励磁线圈4；励磁电流控制单元40和励磁电流控制电路50，配置为控制励磁电流；转子位置检测单元20，配置为检测电机的转子的位置；输出电流检测单元30，配置为检测施加至电机的三相AC（交流）电流；电池60，配置为供应充电电池电力；以及逆变器70，配置为将电池60的DC电力转换成AC电力从而向电机2提供驱动电力。
转子位置检测单元20被设计用以测量转子的旋转位置，其例如可以是设于电机2前级(front stage)中的旋转变压器(resolver)。
励磁电流控制单元40包括励磁电流检测单元42和反馈控制单元45。励磁电流检测单元42根据诸如MOSFET等开关元件的开/关比来检测励磁线圈4中流动的励磁电流If值。同时，反馈控制单元45通过传送用于励磁电流控制电路50中所设的开关元件的开/关操作的控制信号来对所检测的励磁电流If进行反馈控制。
并且，励磁电流控制单元40通过使用基于转子的每个位置检测的励磁电流来生成与每个运行区间中所产生的转矩波动相关的负相波动电流。
这里，运行区间可以分为第一运行区间和第二运行区间，在第一运行区间中转矩根据电机2的转速是一致的，而在第二运行区间中转矩根据电机2的转速而减小。
参照图3，在图表中，区间A和区间B对应于转矩一致或恒定的第一运行区间，而区间C和区间D对应于转矩随着转速增加而减小的第二运行区间。并且，当前的运行区间是基于根据驱动器(driver)的加速器角度(acceleratorangle)所接收的参考转矩(torque reference)和根据从转子位置检测单元20接收的信号所计算的电机转速来确定的。
负相波动电流可利用通过励磁电流检测单元42所检测的DC励磁电流来生成。详细而言，根据通过转子位置检测单元20所检测的转子的每个旋转位置来提取转矩波动，并对波动进行标度(scale)，之后，通过利用对应的旋转位置中的DC励磁电流来生成幅值与所提取的转矩波动相同而相位与其相反的负相波动电流。
励磁电流控制单元40通过使用由此生成的负相波动电流来控制所检测的励磁电流If的幅值和相位，从而减小电机2的转矩波动。
详细而言，励磁电流控制单元40控制励磁电流If以使其幅值随着基于参考转矩和电机转速的运行区间从具有一致转矩的第一运行区间的低转矩段向第一运行区间的高转矩段转移（shift）而增加。并且，励磁电流控制单元40控制设于励磁电流电路中的开关元件的占空比，以使得励磁电流If的幅值随着基于参考转矩和电机转速的运行区间从第二运行区间（其中转矩随着电机转速的增加而减小）的低转矩段向第二运行区间的高转矩段转移而增加。
同时，在基于输入的参考转矩和电机转速的运行区间从具有一致转矩的第一运行区间的高转矩段移动至第二运行区间的高转矩段的情况下，励磁电流控制单元40控制励磁电流电路50以减小励磁电流If的幅值。并且，即使当运行区间从具有一致转矩的第一运行区间的低转矩段移动至转矩减小的第二运行区间的低转矩段时，励磁电流控制单元40也控制励磁电流电路50以减小励磁电流If的幅值。
而且，当基于输入的参考转矩和电机转速的当前运行区间是第一运行区间或第二运行区间的高转矩段时，励磁电流控制单元40增加所生成的负相波动电流的AC分量以减小电机的转矩波动。
并且，在基于输入的参考转矩和电机转速的当前运行区间是第一运行区间或第二运行区间的低转矩段时，励磁电流控制单元40减小所生成的负相波动电流的AC分量以减小电机的转矩波动。
电机的总输出转矩为磁转矩、磁阻转矩和齿槽转矩的总和。在这些转矩当中，磁转矩包括输出电流的励磁电流（If）分量和转矩生成电流Iq分量这二者，因此通过利用励磁电流生成的负相波动电流的幅值具有这样的特性：其与转矩生成电流Iq的幅值成比例。因而，励磁电流控制单元40可通过生成与转矩生成电流Iq的幅值成比例的负相波动电流来控制励磁电流的幅值，这里的转矩生成电流Iq已经从由输出电流检测单元30检测的输出电流转换成两相同步坐标系的电流。
并且，励磁电流控制单元40包括存储模块47和励磁电流校正模块49。
存储模块47预先以查找表(look-up table)的形式来存储用以减小各运行区间中的转矩的对应于负相波动电流的转子位置以及励磁电流的幅值。该查找表中的数据值可通过对每个运行区间中生成的转矩波动的趋势进行实验并对其加以分析来获得。并且，励磁电流校正模块49通过从存储于存储模块47中的查找表读取与根据所接收的参考转矩和所计算的电机转速而确定的当前运行区间对应的转子位置和励磁电流幅值来校正励磁电流的幅值。以这种方式，可通过使用读取的励磁电流幅值作为励磁电流参考值来校正所检测的励磁电流，从而减小电机的转矩波动。
在本申请的实施例中，转矩波动的幅值与转子的极数成反比。也即，随着转子极数的增加，转矩波动减小。关于这一点，例如参照图14可看出：当转子极数最小（即为4）时转矩波动最严重，而当转子极数最大（即为10）时转矩波动相对稳定。
同时，根据转子的旋转位置而周期性出现的齿槽转矩的波动在每一转中的频率周期数是转子极数和定子槽数的最小公倍数。就此而论，参照图15，当转子极数和定子槽数的最小公倍数小时（例如在4极/6槽的情况下），所计算的每一转的频率周期长且波动大。同时，当转子极数和定子槽数的最小公倍数最大时（例如在10极/60槽的情况下），所计算的每一转的频率周期短且波动小。并且，由于电机的总输出转矩是磁转矩、磁阻转矩和齿槽转矩的总和，所以根据转子极数的齿槽转矩的波动变化与转矩波动的变化成比例。参照图14可看出，根据转子极数和定子槽数的齿槽转矩的波形变化与转矩波动的波形变化成比例。
逆变器70根据车辆的操作条件将来自电池60的DC电力转换成三相AC电流，并将该三相AC电流供应至电枢线圈3以驱动电机2。为此，如图1所示，逆变器70连接至CPU、PWM（脉宽调制）控制单元以及RDC（旋转变压器数字转换器）电路。这里，RDC电路从转子位置检测单元20接收关于电机的转子位置的信号，计算电机的速度，并将所计算的电机的速度施加至CPU。
逆变器70还包括逆变器电路和整流电路，该逆变器电路被配置为诸如MOSFET等开关元件，该整流电路被配置为并联连接至每个开关元件的二极管。如图1所示，逆变器70包括U相上桥臂和下桥臂、V相上桥臂和下桥臂、以及W相上桥臂和下桥臂，并且各相的上桥臂和下桥臂连接至电机2的电枢线圈3。并且，占空比根据转子位置检测单元20所检测的旋转位置进行控制，且与输出电流检测单元30所检测的三相AC电流对应的PWM信号被施加至逆变器70的开关元件。
在本申请的实施例中，为了根据电机转速的变化稳定地减小转矩波动，仅控制施加至转子线圈的励磁电流If，而不控制逆变器70的脉冲宽度调制模式。因而，已经从输出电流检测单元30所检测的三相输出电流转换的磁通生成电流Id和转矩生成电流Iq被仅用来分析转矩波动，而并不控制U、V和W相电流的相位以减小转矩波动。
输出电流检测单元30检测电枢线圈3的输出电流。所检测的输出电流可被转换成磁通生成电流Id和转矩生成电流Iq以作为两相同步坐标系上的电流，并且在这种情况下，根据本申请一实施例的负相波动电流的幅值与转矩生成电流Iq的幅值成比例。
图2为显示使用上述用于控制电动车电机的装置通过利用负相波动电流来抵消转子的每个位置中生成的转矩波动所得到的结果的图表。如图2所示，利用励磁电流所生成的负相波动电流具有与转矩波动相同的幅值和相反的相位。因而，可以看出在将负相波动电流施加于转矩波动时，转矩波动减小或被抵消。由此，能够在不降低输出转矩的情况下减小转矩波动。
图3为显示根据本申请一实施例与用于减小基于转矩和电机转速的每个运行区间中转矩波动的负相波动电流对应的励磁电流（If）幅值的图表。
这里，图3中所示的箭头表示分别对应于If、Id和Iq的电流的幅值（电流幅值：↑↑>↑(↑)>↑）。Id的(+)或(-)符号表示d轴电流的电流方向。例如，(+)符号可以表示定子电流在d-q平面上的第一象限内出现。而且，(-)符号可以表示定子电流在d-q平面上的第二象限内出现。
每个运行区间是根据基于驱动器的加速器角度所接收的参考转矩和基于从转子位置检测单元20接收的信号所计算的电机速度来确定的。
详细而言，如图3所示，运行区间被划分成作为第一运行区间（其根据电机转速具有一致的转矩）的区间A和B以及作为第二运行区间（其根据电机转速而转矩减小）的区间C和D。优选地，随着所接收的参考转矩从低转矩段转移至高转矩段，即，随着所接收的参考转矩从区间B过渡到区间A或者从区间D过渡到区间C，励磁电流If被控制以具有增大的幅值。并且，可看出各区间中励磁电流If的幅值与转矩生成电流Iq（即，已经从逆变器的三相输出电流转换的两相同步参照系上的电流）的幅值成比例，这是因为磁转矩包括了励磁电流If和转矩生成电流Iq的所有分量。
以这种方式，在基于从各运行区间所检测的励磁电流If和转矩生成电流Iq的幅值实验性地分析了转矩波动的趋势之后，通过使用所检测的励磁电流If来生成用于减小或抵消转矩波动的负相波动电流。为此，检测用于减小各运行区间中所生成的转矩波动的负相波动电流的相位角（即，对应转子的位置），并且基于此来生成查找表。也即，以查找表的形式预先存储各运行区间中与关于转矩波动的负相波动电流对应的励磁电流If的幅值与转子位置的映射对(pair)。
之后，根据基于驱动器的加速器角度的参考转矩值以及基于从转子位置检测单元接收的信号的电机转速值来确定当前运行区间对应于A、B、C和D中的哪个区间，并从先前存储的查找表中读取对应于负相波动电流（该负相波动电流与对应于所确定的当前运行区间的转矩波动相关）的励磁电流If的幅值以及转子的位置，进而控制励磁电流If。
同时，在对应于第一运行区间（其中具有一致的转矩）的高转矩段的区间A以及对应于第二运行区间（其中转矩随着电机转速的增大而减小）的高转矩段的区间C中，通过显著增大所生成的负相波动电流的AC分量来减小电机的转矩波动。以这种方式，由于在高转矩段中输出转矩中的磁转矩的比例高，所以通过控制励磁电流If能够容易地减小转矩波动。
同时，在对应于第一运行区间（其中具有一致的转矩）的低转矩段的区间B以及对应于第二运行区间（其中转矩随着电机转速的增大而减小）的低转矩段的区间D中，通过减小所生成的负相波动电流的AC分量能够减小电机的转矩波动。
然而，在这种情况下，在本申请的实施例中，由于仅通过控制励磁电流If来减小或抵消转矩波动，所以未对作为逆变器的三相输出电流的磁通生成电流Id和转矩生成电流Iq或者已经从逆变器的三相输出电流转换的两相同步坐标系下的电流进行相位控制。
图4为显示与图3的各运行区间中的转子位置相关的转矩波动的周期和形状的图表。点(POINT)1显示作为具有一致转矩的高转矩段的区间A中生成的转矩波动的周期和形状。点2显示作为具有一致转矩的低转矩段的区间B中生成的转矩波动的周期和形状。点3显示作为具有减小转矩的高转矩段的区间C中生成的转矩波动的周期和形状。点4显示作为具有减小转矩的低转矩段的区间D中生成的转矩波动的周期和形状。如所示出的，各运行区间中生成的转矩波动的周期和形状不同，因此用于减小或消除这些转矩波动的负相波动电流的周期和形状也产生为不同。
图6和图7为示出根据本申请一实施例通过将使用励磁电流的负相波动电流应用于第一运行区间的高转矩段中的转矩波动（即点1）来减小转矩波动的处理的图示。如图6所示，点1所属的区间A中生成的转矩波动被标度，随后将DC励磁电流应用于该转矩波动以生成负相波动电流。在区间A中，由于转矩波动中磁转矩波动的比例大，所以使用励磁电流If减小转矩波动能够获得很好的效果。图7示出通过用生成的负相波动电流来控制励磁电流If所获得的结果。能够看出，在励磁电流If被控制之后转矩波动被减小到励磁电流If被控制之前的转矩波动的大约四分之一。
图8和图9为示出根据本申请一实施例通过将使用励磁电流的负相波动电流应用于第一运行区间的低转矩段中的转矩波动（即点2）来减小转矩波动的处理的图示。如图8所示，点2所属的区间B中生成的转矩波动被标度，随后将DC励磁电流应用于该转矩波动以生成负相波动电流。在区间B中，由于在转矩波动中磁转矩波动的比例大而转矩生成电流Iq的幅值相对较小，所以使用励磁电流If减小转矩波动能够获得很好的效果，并且可以通过减小负相波动电流的AC分量来减小转矩波动。图9示出通过用生成的负相波动电流来控制励磁电流If所获得的结果。
图10和图11为示出根据本申请一实施例通过将使用励磁电流的负相波动电流应用于第二运行区间的高转矩段中的转矩波动（即点3）来减小转矩波动的处理的图示。如图10所示，点3所属的区间C中生成的转矩波动被标度，随后将DC励磁电流应用于该转矩波动以生成负相波动电流。在区间C中，由于磁阻转矩波动的比例增加，所以通过增加负相波动电流的AC分量来减小转矩波动。图11示出通过用生成的负相波动电流来控制励磁电流If所获得的结果。
图12和图13为示出根据本申请一实施例通过将使用励磁电流的负相波动电流应用于第二运行区间的低转矩段中的转矩波动（即点4）来减小转矩波动的处理的图示。如图12所示，点4所属的区间D中生成的转矩波动被标度，随后将DC励磁电流应用于该转矩波动以生成负相波动电流。与区间C相比，在区间D中，由于作为从逆变器的三相输出电流转换来的两相同步坐标系上的电流的磁通生成电流Id的幅值相对减小，因而可以通过减小负相波动电流的AC分量来减小转矩波动。图13示出通过用生成的负相波动电流来控制励磁电流If所获得的结果。类似地，可以看出，励磁电流If被控制之后的转矩波动减小到励磁电流If被控制之前的转矩波动的大约四分之一。
图5为显示根据本申请一实施例通过区分磁阻转矩、磁转矩和齿槽转矩来分析根据转子位置所生成的电机的总转矩波动的图表。电机的输出转矩是磁阻转矩、磁转矩和齿槽转矩的总和，如以下所示的等式所表示。
转矩=T磁+T磁阻+T齿槽
转矩=Pn{Lf×If×Iq+(Ld-Lq)×Id Iq}+T齿槽
这里，Pn是转子的极数，Lf是励磁绕组电感，Ld是d轴电感，且Lq是q轴电感。
这里，磁转矩包括励磁电流If和转矩生成电流Iq分量，而磁阻转矩包括磁通生成电流Id和转矩生成电流Iq分量。在本申请的一实施例中，根据运行区间来分析转矩波动，并相应地控制磁转矩的励磁电流If，由此减小电机的转矩波动。
这里，与磁阻转矩和磁转矩相比，齿槽转矩的幅值非常小。齿槽转矩的值是根据电机设计或制造中的转子极数和定子槽数来确定的，所以总转矩波动中齿槽转矩的比例也小。然而，在本申请的一实施例中，由于励磁电流控制单元40是通过生成与反映齿槽转矩波动的转矩波动相关的负相波动电流来控制励磁电流，所以能够更加精确地减小转矩波动。
在后文中，将描述根据本申请一实施例通过用于控制电动车电机的装置来减小转矩波动的方法。
首先，参照图16，通过使用旋转变压器等来检测电机的转子位置（S10）。检测电机的励磁线圈中流动的励磁电流（S20）。
对根据所检测的转子旋转位置的电机的转矩波动进行采样（S30）。对电机的转矩波动进行采样（S30）可包括检测电枢线圈的输出电流（即，三相AC电流），并且基于所检测的励磁电流的幅值和所检测的三相AC电流的幅值，通过包括三相AC电流的磁阻转矩和包括励磁电流分量的磁转矩来分析根据转子的旋转位置所生成的电机的总转矩波动。
之后，通过使用依据转子的旋转位置所检测的励磁电流来生成与按照运行区间进行采样的转矩波动相关的负相波动电流（S40）。这里，运行区间可包括第一运行区间（其中根据电机转速转矩是一致的）和第二运行区间（其中转矩根据电机转速而减小）。
用对应于当前运行区间的负相波动电流对励磁电流进行反馈控制以减小转矩波动（S50）。详细而言，对励磁电流进行反馈控制，以使其幅值随着当前运行区间从第一运行区间的低转矩段朝向高转矩段转移或者从第二运行区间的低转矩段朝向第二运行区间的高转矩段转移而增大，由此减小转矩波动。并且，当前运行区间可基于根据驱动器的加速器角度所接收的参考转矩和根据从转子位置检测单元接收的信号所计算的电机转速来确定。
图17中示出通过用负相波动电流对励磁电流进行反馈控制来减小转矩波动的详细处理。
首先，预先以查找表的形式存储各运行区间中对应于负相波动电流的转子位置以及励磁电流的幅值（S51）。之后，基于接收的参考转矩和通过转子位置检测单元计算的电机转速来确定当前运行区间（S52）。从查找表中读取与所确定的当前运行区间对应的转子位置和励磁电流的幅值，并对励磁电流进行反馈控制（S53）。
之后，确定所确定的当前运行区间是高转矩段还是低转矩段（S54）。当根据确定结果得出当前运行区间是高转矩段时，通过急剧增大负相波动电流的AC分量来减小转矩波动（S55）。同时，当根据确定结果得出当前运行区间是低转矩段时，通过减小负相波动电流的AC分量来减小转矩波动（S56）。
如上所述，在根据本申请实施例的用于控制电动车电机的装置和用于使用该装置来减小转矩波动的方法的情况中，由于励磁线圈中流动的励磁电流通过生成与转矩波动（该转矩波动根据电机转子的每个位置而生成）相关的负相波动电流而得以控制，所以能够在不降低输出转矩的情况下减小电机的转矩波动。

Claims (20)

1.一种用于控制电动车的电机的装置，该装置包括：
电机，包括具有电枢线圈的定子和具有励磁线圈的转子；
转子位置检测单元，配置为检测所述转子的位置；
励磁电流检测单元，配置为检测在所述励磁线圈中流动的励磁电流；以及
励磁电流控制单元，具有用以对所检测的励磁电流进行反馈控制的反馈控制单元，
其中所述励磁电流控制单元通过使用根据所述转子的每个位置所检测的励磁电流来生成用于每个运行区间的负相波动电流，并用所生成的负相波动电流来控制所述励磁电流，由此减小所述电机的转矩波动。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述运行区间分为第一运行区间和第二运行区间，在所述第一运行区间中转矩根据所述电机的转速是一致的，而在所述第二运行区间中转矩基于所述电机的转速而减小。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述励磁电流控制单元提供控制，以使得所述励磁电流的幅值从所述第一运行区间的低转矩段到高转矩段，或者从所述第二运行区间的低转矩段到高转矩段增大。
4.如权利要求1所述的装置，还包括：
输出电流检测单元，配置为检测所述电枢线圈的输出电流，
其中所述输出电流被分为磁通生成电流和转矩生成电流，并且
所述励磁电流控制单元通过生成与所述转矩生成电流的幅值成比例的负相波动电流来控制所述励磁电流的幅值。
5.如权利要求3所述的装置，其中在当前运行区间为所述第一运行区间或所述第二运行区间的高转矩段时，所述励磁电流控制单元通过增大所生成的负相波动电流的AC分量来减小所述电机的转矩波动。
6.如权利要求3所述的装置，其中在当前运行区间为所述第一运行区间或所述第二运行区间的低转矩段时，所述励磁电流控制单元通过减小所生成的负相波动电流的AC分量来减小所述电机的转矩波动。
7.如权利要求3所述的装置，其中，根据所接收的参考转矩和所述电机的转速，在所述运行区间从所述第一运行区间的高转矩段转移至所述第二运行区间的高转矩段或者从所述第一运行区间的低转矩段转移至所述第二运行区间的低转矩段时，所述励磁电流控制单元进行控制以使所述励磁电流的幅值减小。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述运行区间是基于根据附连至所述电机的驱动器的加速器角度所接收的参考转矩以及根据从所述转子位置检测单元接收的信号所计算的电机转速来确定的。
9.如权利要求8所述的装置，其中所述励磁电流控制单元以查找表的形式按照运行区间来存储与用于减小所述转矩波动的负相波动电流对应的所述转子的位置、以及所述励磁电流的幅值。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述励磁电流控制单元通过读取与所确定的运行区间对应的所述转子的位置以及所述励磁电流的幅值来校正所检测的励磁电流的幅值。
11.如权利要求1所述的装置，其中所述转矩波动包括齿槽转矩波动，并且
所述励磁电流控制单元生成用以减小包括所述齿槽转矩波动的转矩波动的所述负相波动电流。
12.如权利要求11所述的装置，其中所述转矩波动的幅值与所述转子的极数成反比，并且
所述励磁电流控制单元控制所述励磁电流的幅值随着所述转子的极数增加而减小。
13.如权利要求1所述的装置，还包括：
电池；以及
逆变器，配置为将来自所述电池的DC电力转换成三相AC电流，并将所述三相AC电流供应至所述电枢线圈以驱动所述电机。
14.一种通过用于控制电动车的电机的装置来减小转矩波动的方法，所述电动车具有电机，所述电机包括带有电枢线圈的定子和带有励磁线圈的转子，所述方法包括：
检测所述转子的位置；
检测所述励磁线圈中流动的励磁电流；
对根据所述转子的每个位置生成的电机的转矩波动进行采样；
为每个运行区间生成所述转矩波动的负相波动电流；以及
用对应于当前运行区间的负相波动电流来反馈控制所述励磁电流。
15.如权利要求14所述的方法，其中对所述电机的转矩波动进行采样包括：
检测所述电枢线圈的输出电流；以及
基于所检测的励磁电流的幅值和所检测的输出电流，按照磁阻转矩和磁转矩来分析根据所述转子的位置而生成的所述电机的转矩波动。
16.如权利要求14所述的方法，其中所述运行区间包括第一运行区间和第二运行区间，在所述第一运行区间中转矩根据所述电机的转速是一致的，而在所述第二运行区间中转矩根据所述电机的转速而减小。
17.如权利要求16所述的方法，其中，在减小所述转矩波动中，通过对所述励磁电流进行反馈控制以使得所述励磁电流的幅值随着当前运行区间从所述第一运行区间的低转矩段朝向所述第一运行区间的高转矩段或者从所述第二运行区间的低转矩段朝向所述第二运行区间的高转矩段转移而增大，从而减小转矩波动。
18.如权利要求14所述的方法，还包括：
以查找表的形式存储各个运行区间中与用于减小所述转矩波动的负相波动电流对应的所述转子的位置、以及所述励磁电流的幅值。
19.如权利要求18所述的方法，其中减小所述转矩波动包括：
基于根据附连至所述电机的驱动器的加速器角度所接收的参考转矩以及基于从被配置为检测所述转子的位置的转子位置检测单元接收的信号所计算的所述电机的转速来确定当前运行区间；以及
通过从所述查找表读取与所确定的当前运行区间对应的所述转子的位置以及所述励磁电流的幅值来对励磁电流进行反馈控制。
20.如权利要求17所述的方法，其中，在减小所述转矩波动中，在当前运行区间为所述第一运行区间或所述第二运行区间的高转矩段时，通过增大负相波动电流的AC分量来减小所述转矩波动，并且
在当前运行区间为所述第一运行区间或所述第二运行区间的低转矩段时，通过减小负相波动电流的AC分量来减小所述转矩波动。
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