用于控制环保车辆的电动机的方法和系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年10月10日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请第 10-2013-0120743号的优先权和权益，通过引用将其全部内容结合在此。
技术领域
[0003] 本发明涉及一种用于控制环保车辆的电动机的方法和系统，并且更具体地，涉及 一种使用电动机的非线性模型来改善电动机的振动特性的用于控制环保车辆的电动机的 方法和系统。
【背景技术】
[0004] 在本领域内众所周知，环保车辆通常包括燃料电池车辆、电动车辆、插电电动车辆 和混合动力车辆，并且通常包括电动机(例如，驱动电动机)以生成驱动力。作为环保车辆的 实例，混合动力车辆同时使用内燃机和电池的电力。换言之，混合动力车辆有效地结合并使 用内燃机的动力和电动机的动力。
[0005] 例如，如在图9中所示，混合动力车辆包括发动机10、电动机20、用于调节发动机 10与电动机20之间的动力的发动机离合器30、变速器40、差速齿轮设备50、电池60、用于 启动发动机10或通过发动机10的输出来发电的集成启动器-发电机70、以及轮80。此外， 混合动力车辆可包括配置成操作混合动力车辆的混合控制单元（HCU)200、配置成操作发动 机10的发动机控制单元（E⑶）110、配置成操作电动机20的电动机控制单元(MCU) 120、配 置成操作变速器40的变速器控制单元（TCU)140、以及配置成操作和管理电池60的电池控 制单元（BCU) 160。
[0006] 电池控制单元160可以是电池管理系统（BMS)。集成启动器-发电机70可以是集 成启动器和发电机（ISG)或者混合启动器和发电机（HSG)。混合动力车辆可以以诸如电动 车辆（EV)模式、混合动力车辆（HEV)模式和再生制动（RB)模式来驱动；EV模式是仅使用电 动机20的动力的电动车辆模式，HEV模式使用发动机10的旋转力作为主动力并使用电动 机20的旋转力作为辅助动力，以及RB模式在被车辆的制动或惯性驱动的过程中通过电动 机20的发电来收集制动和惯性能从而为电池60充电。
[0007] 包括混合动力车辆的环保车辆通常通过在图1中所示的反相器300来驱动并控制 电动机M。参考图1，操作以电角速度（We)旋转的电动机M的反相器300被配置为从外部 系统接收扭矩指令Te*并基于扭矩指令Te*执行一系列处理以获得扭矩输出Te。在反相器 300中接收的扭矩指令被传递至电流指令发生器311以基于电动机M的操作条件生成特定 电流指令。
[0008] 在电流指令发生器311中生成的电流指令被传递至电压指令发生器312。基于电 动机M的操作条件，传递至电压指令发生器312的电流指令被转换成电压指令以应用至电 动机M。从电压指令发生器312输出的电压指令被传递至脉冲宽度调制（PWM)指令发生器 313。基于电动机M的操作条件将传递至PWM指令发生器313的电压指令转换成PWM指令。 将从PWM指令发生器313输出的PWM指令传递至PWM电压发生器314。基于电动机M的操 作条件将传递至PWM电压发生器314的PWM指令转换成PWM形式的电压，并且将转换的PWM 电压施加至电动机M以驱动电动机M。
[0009] 此外，在用于控制环保车辆的电动机的系统中，基于所需的扭矩Te*，在平衡坐标 系中操作的电流指令控制器(未示出）选择Idsr* (d-轴定子参考电流）和Iqsr*(q轴定 子参考电流）作为电流指令。所选择的电流指令Idsr*和Iqsr*是输出所需的扭矩Te*的 电流指令的组合。通过一系列处理基于所需的扭矩Te*，在平衡坐标系中操作的电流指令控 制器操作电动机M以输出扭矩Te从而促使基于由电动机M的操作条件所选择的电流指令 Idsr*和Iqsr*的电流Idsr和Iqsr流入电动机M。
[0010] 然而，当基于电流指令Idsr*和Iqsr*的电流Idsr和Iqsr流入电动机M时，可能 由于电动机M和反相器300的固有特性生成具有与所需的扭矩Te*不同方面的扭矩Te。具 体地，在根据电动机M的转子的旋转重复该特性时，扭矩输出振动，并且对于其中包括电动 机和反相器的电动机系统生成车辆的主要驱动力的环保车辆，可造成车辆的振动。因此，在 控制环保车辆中的电动机的输出的反相器中，需要使用基于电动机和反相器的特性不改变 扭矩输出的控制方法使基于电动机和反相器的扭矩输出与在状态方面的改变基本上一致。 [0011] 在本【背景技术】部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明的【背景技术】的理解，并 且因此上述信息可包含没有形成已为该国的本领域普通技术人员所知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0012] 本发明提供一种用于控制环保汽车的电动机的系统，该系统使用电动机的非线性 模型改善电动机的振动特性。
[0013] 进一步，本发明提供一种用于控制环保汽车的电动机的系统，在该系统中，操作环 保车辆中的电动机的输出的反相器使用基于电动机和反相器的特性不改变扭矩输出的控 制方法以保持基于电动机和反相器的状态的扭矩输出与在该状态中的改变基本上一致。
[0014] 本发明的示例性实施方式提供一种用于控制电动机的系统，该系统可包括被配置 为操作环保车辆中的电动机的反相器；其中，该反相器可被配置为操作电动机以从外部系 统接收扭矩指令并基于该扭矩指令从电动机输出扭矩，并且可包括：电流指令发生器，被配 置为基于在反相器中接收的扭矩指令和电动机的操作条件来生成特定电流指令；电压指令 发生器，被配置为基于从电流指令发生器输出的电流指令和电动机的操作条件生成电压指 令；PWM指令发生器，被配置为基于从电压指令发生器输出的电压指令和电动机的操作条 件来生成PWM指令；PWM电压发生器，被配置为基于电动机的操作条件将从PWM指令发生器 输出的PWM指令转换成PWM形式的电压并将所转换的电压施加至电动机；以及扭矩指令优 化器，被配置为将基于电动机的非线性特性生成的电动机的无用扭矩输出Te_unwanted加 至扭矩指令Te*以及从扭矩指令Te*中减去。
[0015] 扭矩指令优化器可包括：无用扭矩提取器，被配置为提取电动机无用扭矩输出作 为不必要的扭矩输出；以及加法器/减法器，被配置为通过将无用扭矩输出Tejnwanted加 至扭矩指令Te*以及从扭矩指令Te*中减去来输出修改的扭矩指令Te*_mod。
[0016] 扭矩指令优化器还可以包括：电动机位置预测器，被配置为预测电动机转子的位 置并将所预测的位置提供给无用扭矩提取器；以及扭矩衰减器，被配置为将从无用扭矩提 取器输出的无用扭矩衰减至预定值。
[0017] 根据本发明的示例性实施方式，调整环保车辆中的电动机的输出的反相器可使用 基于电动机和反相器的特性不改变扭矩输出的控制方法从而保持基于电动机和反相器的 状态的扭矩输出与在该状态中的改变基本上一致。
【附图说明】
[0018] 图1是示出了根据现有技术的环保车辆的通用电动机控制系统的示例性框图；
[0019] 图2是根据本发明的示例性实施方式的环保车辆的电动机控制系统的示例性结 构图；
[0020] 图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的环保车辆的电动机控制系统中扭 矩指令优化器的示例性结构图；
[0021] 图4是示出了根据本发明的示例性实施方式由环保车辆的电动机控制系统控制 的电动机转子的位置的示例性曲线图；
[0022] 图5是示出了根据本发明的示例性实施方式在环保车辆的电动机控制系统中扭 矩指令优化器的另一示例性实施方式的示例性结构图；
[0023] 图6至图8B是描述了根据本发明的示例性实施方式的环保车辆的电动机控制系 统的操作的示例性曲线图；以及
[0024] 图9是示意性地示出了根据现有技术的混合动力车辆(一种环保车辆)的示例性框 图。
【具体实施方式】
[0025] 应理解的是，本文中使用的术语"车辆"或"车辆的"或其他在本文中使用的相似 术语包括普通的