CN109927705B - 用于防止混合动力电动车辆的电动机飞速旋转的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于防止混合动力电动车辆的电动机飞速旋转的方法,其可以包括:在同时驱动发动机和电动机时检查发动机离合器是否脱离,当发动机离合器脱离时检查电动机扭矩的命令是否为零,并且在电动机扭矩的命令为零时检查电动机速度是否正常,其中当检查电动机速度是否正常的结果为电动机速度异常增加时,将电动机扭矩校正为零。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年12月12日提交的第10-2017-0170245号韩国专利申请的优先权,其全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。
技术领域
本发明涉及一种用于防止混合动力电动车辆的电动机异常飞速旋转(take off)的方法。
背景技术
图1示出智能功率模块(IPM)电动机及其控制,并且图2示出通用IPM电动机的控制结构。如图所示,通过在批量生产时执行旋转变压器偏移校正逻辑调整旋转变压器偏移来调整生产偏差,由此来使用环保车辆电动机。
即,为每个批量生产的电动机制造和安装旋转变压器时存在误差,并且一般通过软件为每个车辆寻找旋转变压器偏移并且补偿该值。
图3示出当旋转变压器偏移变化时在零扭矩控制期间的测量扭矩。如图所示,此类扭矩误差使电动机无负载运行并且扭矩命令为零,使得电动机速度必须降低,这可能使电动机异常飞速旋转。
然而,当发生此类旋转变压器偏移误差时,有可能在发动机离合器接合并且然后脱离时电动机飞速旋转。
在存在旋转变压器偏移误差的情况下,即使在中等速度的电动机零扭矩控制中也可以在正(+)方向上产生电动机扭矩,并且在此情况下,电动机飞速旋转并且电动机被烧坏。
即,当旋转变压器偏移校正由于噪声等而在误差校正中存在误差时,在发动机离合器脱离/电动机零控制时产生电动机扭矩,并且有可能使电动机飞速旋转。
图4、图5、图6和图7是用于更具体地描述上述内容的示图。
作为第一示例,考虑电动机和发动机连接和操作,操作制动器并且发动机离合器脱离,以及电动机速度和发动机速度两者都降低的情况。
如图4所示,在正常情况下,当发动机离合器脱离时,电动机不具有连接到负载的部分,并且当扭矩命令为零时不产生扭矩。在这种情况下,由于机械摩擦等引起的自然损耗,电动机的速度降低。
然而,当存在如图5所示的旋转变压器偏移校正的误差时,即使在发出零扭矩命令时也产生测量扭矩,并且即使在小扭矩下,处于空载状态的电动机也激励电动机速度。在这种情况下,由于电动机处于空载状态,所以电动机速度瞬间增加。
作为第二示例,考虑电动机和发动机连接和操作,并且然后发动机离合器脱离以及电动机速度和发动机速度两者都降低的情况。
在图6的正常情况下,当发动机离合器脱离时,电动机不具有连接到负载的部分,并且当扭矩命令为零时不产生扭矩。在这种情况下,由于机械摩擦等引起的自然损耗,电动机的速度降低。
然而,当存在如图7所示的旋转变压器偏移校正的误差时,即使在发出零扭矩命令时也产生测量扭矩,并且即使在小扭矩下,处于空载状态的电动机也激励电动机速度。在这种情况下,由于电动机处于空载状态,所以电动机速度瞬间增加。
随后,当发动机离合器脱离并且电动机在没有负载的情况下操作时,由于零扭矩控制中的旋转变压器偏移差异引起的速度在图8中示出,并且通用电动机扭矩与速度之间的关系可以由等式1表示。
【等式1】
J:电动机惯性
dw/dt:速度变化程度
B:摩擦系数
w:电动机速度
TL:负载扭矩
T:电动机扭矩
当TL为零时,该关系可以由等式2表示。
【等式2】
参考图8和等式1与等式2,该关系可以总结为如下表1中所示。
即,在正常情况下,电动机扭矩变为零并且通过摩擦B使速度降低。
在情况1中,当电动机扭矩为正(+)并且扭矩大于摩擦损耗时,电动机飞速旋转。
在情况2中,电动机扭矩为负(-),并且作为结果,电动机速度急剧降低。
【表1】
在本发明背景部分中公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解,并且可以不作为对该信息形成本领域技术人员已知的现有技术的确认或任何形式的暗示。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供用于防止混合动力电动车辆的电动机飞速旋转的方法,其配置为由于能够进行正常零扭矩控制,因此防止电动机异常飞速旋转。
根据本发明的各种示例性实施例,用于防止混合动力电动车辆的电动机飞速旋转的方法可以包括:在同时驱动发动机和电动机时检查发动机离合器是否脱离;在发动机离合器脱离时检查电动机扭矩的命令是否为零;以及在电动机扭矩的命令为零时检查电动机速度是否正常,其中当检查电动机速度是否正常的结果为电动机速度异常增加时,将电动机扭矩校正为零。
当检查电动机速度是否正常的结果为电动机速度异常增加时,可以应用新的旋转变压器偏移。
此外,可以通过将确定的旋转变压器偏移校正值添加并应用于现有的旋转变压器偏移值来获取新的旋转变压器偏移值。
此外,关于旋转变压器偏移校正值,检测电动机速度和Vd*值以根据检测到的电动机速度和Vd*值来确定预定值。
本发明的方法和设备具有其它特征和优点,这些特征和优点将在并入本文的附图中以及以下具体实施方式中显而易见或更加详细地阐述,附图和具体实施方式一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8是用于描述相关技术中的问题的示图。
图9、图10、图11、图12和图13是用于描述根据本发明的示例性实施例的用于防止电动机飞速旋转的方法的概念的示图。
图14示出根据本发明的示例性实施例的用于构建旋转变压器偏移波动值的方法。
图15示出配置为用于实现本发明的方法的IPM电动机的控制结构。
图16顺序地示出根据本发明的示例性实施例的用于防止电动机飞速旋转的方法。
可以理解的是,附图不必按比例绘制,而呈现说明本发明基本原理的各种特征的略微简化的表示。如本文包括的本发明的具体设计特征(包括例如具体的尺寸、方向、位置和形状)将部分地由特别预期的应用和使用环境确定。
在附图中,在整个附图的若干图中,附图标记表示本发明的相同或等同的部分。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各种实施例,其示例在附图中示出并且描述如下。虽然将结合示例性实施例描述本发明,但是应当理解,本说明书并不旨在将本发明限制于那些示例性实施例。在另一方面,本发明不仅旨在涵盖本发明的示例性实施例,而且涵盖可以包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替换、修改、等同物以及其它实施例。
为了充分理解本发明,可以参考本发明的操作优点、通过本发明的示例性实施例实现的目的、示出本发明的示例性实施例的附图以及包括在附图中的内容。
在描述本发明的示例性实施例时,应当理解,本发明不限于前述描述和附图的细节。
图9至图12是用于描述根据本发明的示例性实施例的用于防止电动机飞速旋转的方法的概念的示图,图13示出用于实现本发明的方法的控制结构,并且图14顺序地示出根据本发明的示例性实施例的用于防止电动机飞速旋转的方法。
在下文中,将参考图9至图14描述根据本发明的示例性实施例的用于防止混合动力电动车辆的电动机飞速旋转的方法。
首先,描述由旋转变压器偏移差异引起的扭矩变化和Vd*(Vd命令)变化。
1)由旋转变压器偏移差异引起的电流操作点变化和扭矩变化
在图9中,当旋转变压器偏移正常时,电流在操作点①处操作。
然而,当旋转变压器偏移差异如θerr一样大时,电流在操作点②处操作。
随着操作点变化,扭矩从零扭矩波动到正(+)扭矩。
此外,还存在取决于反向磁通量变化(1/λ→1/λ_err)的操作点变化。
2)由旋转变压器偏移差异引起的Vd*变化
在图10中,当操作点旋转变压器偏移正常时,矢量在操作点①处操作。在本例中,Vd*值接近0。
然而,当旋转变压器偏移差异如θerr一样大时,矢量在操作点②处操作并且Vd*值如下示出。
上述内容总结在下表2中。
【表2】
表2的变量如下。
id/iq:在正常情况下,d/q轴电流(id_err/iq_err:旋转变压器偏移改变时的d/q轴电流)
Vd*/Vq*:在正常情况下,d/q轴电压(Vd*_err/Vq*_err:旋转变压器偏移改变时的d/q电压)
T:在正常情况下,扭矩(T_err:旋转变压器偏移改变时的扭矩)
Ld/Lq:电动机的d/q轴电感
Rs:电动机的相电阻
w:电动机速度
Φ:电动机的磁场强度
λd/λq:在正常情况下,电动机的d/q轴磁通(λd_err/λq_err:旋转器偏移改变时的电动机的d/q轴磁通)
P:电动机的极数
随后,参考图11和图12,将描述根据旋转变压器偏移波动的零扭矩控制中的测量扭矩变化和Vd*变化。
在中速区域的零扭矩控制中(在区间的PWM的零扭矩控制中),当旋转变压器偏移改变时,电流操作点改变,并且id、iq和Lq根据下面的等式3改变。
【等式3】
Vd*=Rs*id-w*Lq*iq
这里,Vd*表示d轴电压命令,并且Lq表示q轴电感。
作为结果,示出根据旋转变压器偏移的扭矩差异和Vd*差异,并且由于实际电动机的旋转变压器偏移的差异而在零扭矩控制下的测量扭矩和Vd*值如模拟结果所示。
如上述结果所示,如图13所示针对每个旋转变压器偏移测量Vd*,以构建如表3中所示的表。由于Vd*随速度变化,所以还针对每个速度测量Vd*以构建3D表。
在零扭矩控制中构建相对于Vd*的旋转变压器偏移波动值的方法可以总结为如图14所示,并且因此可以根据电动机速度和Vd*测量值来构建旋转变压器偏移波动值θadd。
【表3】
项目 | 旋转变压器偏移波动θ | Vd* |
正常 | 0 | 0 |
旋转变压器偏移波动1 | α1 | β1 |
旋转变压器偏移波动2 | α2 | β2 |
旋转变压器偏移波动3 | α3 | β3 |
本发明通过如图15所示的控制结构检测Vd*、电动机速度和扭矩命令,以补偿旋转变压器偏移的波动,防止电动机飞速旋转。
图16顺序地示出用于防止电动机飞速旋转的所得方法。
参考图16,验证发动机和电动机同时被驱动的状态(S10),并且在此状态下验证发动机离合器是否脱离(S20)。
在发动机离合器脱离的状态下确认电动机扭矩命令为零(S30)之后,验证电动机扭矩是否处于正常状态(S40)。
当电动机和发动机连接和操作,并且同样发动机离合器脱离并且扭矩命令为零时,在没有出现旋转变压器误差的正常状态下不会产生电动机扭矩。此外,电动机速度也不会增加,并且作为结果不会有变化。
然而,当在步骤S40中确定产生电动机扭矩时,可以确定在旋转变压器偏移校正中存在误差,并且可能使电动机飞速旋转。
为了防止飞速旋转,检测电动机速度和Vd*值(S50)。
在本发明的示例性实施例中,根据在S50处检测到的电动机速度和Vd*值构建的旋转变压器偏移波动值θadd由表3中的预定数据来确定(S60),并且应用并添加所确定的θadd以将旋转变压器偏移波动值校正为新的旋转变压器偏移值(S70)。
根据本发明的示例性实施例,通过此类控制方法实时校正旋转变压器偏移误差以使发动机离合器脱离,并且当电动机扭矩命令为0时,电动机扭矩变为零,从而防止电动机飞速旋转。
表4总结了在旋转变压器偏移波动30度的情况下应用本发明时的模拟结果。
【表4】
通过本发明的用于防止混合动力电动车辆的电动机飞速旋转的方法,在离合器脱离时检测旋转变压器偏移的误差以校正旋转变压器偏移并且使电动机扭矩为零,以及通过旋转变压器偏移校正误差防止电动机异常飞速旋转并且防止电动机损坏。
此外,这能够在不改***件的情况下在车辆中应用而无需附加成本。
为了便于解释和准确定义所附权利要求,词语“上部”、“下部”、“内”、“外”、“上”、“下”,“上部的”、“下部的”、“向上”、“向下”、“前部”、“后部”、“后”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内”、“外”、“向前”以及“向后”用于参考附图中所示的示例性实施例的特征的位置来描述这些特征。
已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的具体示例性实施例的前述描述。它们并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式,并且显然鉴于上述教导可进行许多修改和变化。选择和描述示例性实施例以解释本发明的某些原理及其实际应用,以使本领域其他技术人员能够实现和利用本发明的各种示例性实施例以及它们的各种替换和修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种用于防止混合动力电动车辆的电动机飞速旋转的方法,所述方法包括以下步骤:
在驱动发动机和电动机时,验证发动机离合器是否脱离;
当验证为所述发动机离合器脱离时,验证电动机扭矩的命令是否为零;以及
当验证为所述电动机扭矩的命令为零时,验证所述电动机速度是否正常,
其中,当验证所述电动机速度是否正常的结果为所述电动机速度异常增加时,将所述电动机的电动机扭矩校正为零。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,当验证所述电动机速度是否正常的结果为所述电动机速度异常增加时,应用新的旋转变压器偏移值。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,通过将预定的旋转变压器偏移波动值与现有的旋转变压器偏移值相加来获取所述新的旋转变压器偏移值。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,检测所述电动机速度和d轴电压命令值,以根据检测到的电动机速度和检测到的d轴电压命令值来确定所述预定的旋转变压器偏移波动值。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,根据以下等式,基于所述电动机速度来确定所述d轴电压命令值:
Vd*=Rs*id-w*Lq*iq
其中,Vd*为d轴电压命令,Rs为电动机的相电阻,id为d轴电流,w为电动机速度,Lq为q轴电感,并且iq为q轴电流。
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