專利名稱：為混合動力車及燃料電池車補償分解器的非線性的方法
技術領域：
本公開一般涉及用于為混合動力車及燃料電池車補償分解器的非線性的方法。更特別地，本公開涉及用于在混合動力車及燃料電池車中補償分解器的非線性以控制電動機的方法，從而在高扭矩和高速運轉(zhuǎn)期間穩(wěn)定地控制電動機電流。
背景技術：
使用發(fā)動機和驅(qū)動電動機的混合動力車是這樣的車輛其在初始起動期間由驅(qū)動電動機驅(qū)動，然后在車輛以高于預定速度的速度運動時由發(fā)動機的動力和電動機的電力這二者驅(qū)動，從而改善燃料效率并減少廢氣。燃料電池車是配備有燃料電池組的車輛，在燃料電池組中，供應到燃料電池組的氫氣由燃料電極(陽極)的催化劑分解為氫離子和電子，其中氫離子通過電解質(zhì)膜傳輸?shù)娇諝怆姌O(陰極)，并且供應到空氣電極的氧氣與通過外部導線傳輸?shù)娇諝怆姌O的電子反應以產(chǎn)生水和電，從而使驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)?；旌蟿恿嚰叭剂想姵剀嚩疾捎秒妱訖C來驅(qū)動車輛，并都采用逆變器系統(tǒng)來驅(qū)動電動機。特別地，在混合動力車及燃料電池車中采用檢測電動機速度和轉(zhuǎn)子角度的分解器，其中分解器的檢測和故障檢測被認為是電動機控制中最重要的因素之一。參考圖1簡要描述在混合動力車及燃料電池車中使用的逆變器系統(tǒng)的配置。電池10通過主繼電器20連接到逆變器30，逆變器30電連接到電動機40 (例如， 永磁同步電動機)，并且電動機40配備有分解器50，分解器50是用于檢測轉(zhuǎn)子的絕對位置并向逆變器30發(fā)送檢測信號的一種旋轉(zhuǎn)角度檢測傳感器。逆變器30優(yōu)選地包括電力模塊31 (例如，IGBT)，其在電池10和永磁同步電動機 40之間傳輸電能；DC鏈接電容器32，其吸收逆變器30的操作所引起的DC電壓的紋波成分以防止紋波成分傳輸?shù)诫姵?0 ；DC鏈接電壓傳感器33，其測量逆變器30的DC電壓，即DC 鏈接電容器32兩端的電壓，以便用于控制逆變器30 ；DC鏈接電壓感測電路34，其處理DC鏈接電壓傳感器33的輸出以具有能夠輸入到AD轉(zhuǎn)換器的幅度，并同時防止發(fā)生由于噪聲等而引起的電壓測量誤差；電流傳感器35，其測量逆變器30的交流電，以便用于控制逆變器 30 ；電流感測電路36，其處理電流傳感器模塊中的電流傳感器的輸出以具有能夠輸入到AD 轉(zhuǎn)換器的幅度，并同時防止發(fā)生由于噪聲等而引起的電流測量誤差；CPU 37，其配備有控制逆變器30的軟件，并使用測量的物理參數(shù)來控制逆變器30的全部操作；以及控制/門電路板(control/gate board) 38，其配備有用于控制逆變器30的上述電路和組件。優(yōu)選地，分解器50被用作位置傳感器以檢測電動機轉(zhuǎn)子的精確位置，從而用逆變器30精確地控制電動機40。因此，當電動機轉(zhuǎn)子的精確位置未被適當?shù)貦z測時，難以滿足駕駛者需要的扭矩并且可能會失去電動機的可控性。因此，有必要為與轉(zhuǎn)子磁通位置同步的電動機矢量控制建立坐標系，并且為此目的，有必要獲知電動機轉(zhuǎn)子的絕對位置。因此，使用分解器來檢測轉(zhuǎn)子的絕對位置(即，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度)。優(yōu)選地，分解器通常由兩個元件組成。即，分解器優(yōu)選地由轉(zhuǎn)子和定子組成，與電動機相似。分解器的轉(zhuǎn)子安裝于電動機的轉(zhuǎn)子上，并且分解器的定子安裝于電動機的定子上。因此，分解器通過接收從逆變器的分解器數(shù)字轉(zhuǎn)換器(RDCjesolver-to-digital converter)產(chǎn)生的IOKHz的勵磁信號而旋轉(zhuǎn)，以向RDC輸送正弦波和余弦波，從正弦波和余弦波中解調(diào)勵磁信號成分(IOkHz)，并檢測電動機轉(zhuǎn)子的位置。因此，轉(zhuǎn)子的各相位由分解器精確測量，并且RDC發(fā)送所測量的轉(zhuǎn)子的相位，其中RDC包括對測量值整流的同步整流器和以期望的振蕩頻率輸出整流電壓的壓控振蕩器 (VCO)。因此，可以精確控制車輛運轉(zhuǎn)所需的電動機速度和電動機扭矩。如圖2所示，電動機轉(zhuǎn)子的理想位置信息應該具有線性。然而，分解器檢測到的電動機轉(zhuǎn)子的位置信息具有偏離理想位置信息的非線性。確信的是，非線性可能由分解器自身的硬件特性引起，盡管程度上有所不同。如果由于非線性而在分解器中引起誤差，則在低速和高速下的最大扭矩/動力運轉(zhuǎn)期間，由于逆變器中的錯誤，混合動力功能可能會不起作用，在電動機的高扭矩和高速運轉(zhuǎn)期間電流控制的穩(wěn)定性可能會降低，并且電動機相電流的不對稱性的增大可能會導致紋波(損耗)的增大。S卩，當由于分解器的非線性而在電動機轉(zhuǎn)子的位置信息中發(fā)生誤差時，在低速下的最大扭矩運轉(zhuǎn)期間，逆變器對電動機電流的控制可能會變得不穩(wěn)定。此外，當測量電動機控制算法中使用的速度時，不可能測量到精確速度，這可能會在高速下的最大動力運轉(zhuǎn)期間使電動機電流的控制不穩(wěn)定。因此，本領域中需要用于在混合動力車及燃料電池車中補償分解器的非線性以控制電動機的方法。本背景技術部分中公開的上述信息只是為了增強對本發(fā)明的背景的理解，并且因此可能包含不形成在該國對本領域普通技術人員而言已知的現(xiàn)有技術的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于在混合動力車及燃料電池車中補償分解器的非線性以控制電動機的方法，其在以恒定低速驅(qū)動電動機時向分解器數(shù)字轉(zhuǎn)換器(RDC)輸出分解器轉(zhuǎn)子的位置信息以提取分解器轉(zhuǎn)子的位置信息并計算位置變更的理論值，并且當所提取的分解器在拐點處的角速度與計算的理論角速度相等時，將它們存儲為補償表的輸入和輸出，使得分解器的非線性通過補償表的補償函數(shù)而得到線性補償，從而在高扭矩和高速運轉(zhuǎn)期間穩(wěn)定地控制電動機電流。在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明提供了用于在混合動力車及燃料電池車中補償分解器的非線性以適當?shù)乜刂齐妱訖C的方法，該方法優(yōu)選地包括通過適當?shù)赜嬎阋粋€采樣周期IT 期間的實際分解器位置變更Δ θ η，通過計算將分解器位置變更的理論值Δ θ^加到先前的分解器位置的理論值θ。ld上而獲得的分解器位置的理論值θ，并通過提取非線性周期 (nonlinear period)的拐點處的實際分解器位置變更Δ θ η以及分解器位置變更的理論值 Δ θ ^，來收集分解器位置數(shù)據(jù)；確定是否在相應的車輛中執(zhí)行分解器位置校正；以及如果
5確定不執(zhí)行分解器位置校正，則基于收集的分解器位置數(shù)據(jù)來補償分解器的非線性。本發(fā)明的其它方面和優(yōu)選實施例在下文中討論。應該理解的是，本文中使用的術語“車輛”或“車輛的”或其它類似術語包括一般的機動車輛(諸如包括運動型多功能車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛在內(nèi)的客車)、 包括各種艇和船在內(nèi)的水運工具、飛行器等，并且包括混合動力車、電動車、插電式混合電動車、氫動力車以及其它代用燃料車(例如從除石油以外的資源中取得的燃料)。如本文中所述，混合動力車是具有兩個或更多個動力源的車輛，例如既有汽油動力又有電動力的車輛。在結合在本說明書中并形成本說明書的一部分的附圖以及與附圖一起用于通過舉例來解釋本發(fā)明原理的以下詳細說明中，將體現(xiàn)出或更詳細地闡述本發(fā)明的以上特征和優(yōu)點。


現(xiàn)在將參考通過附圖示出的本發(fā)明的某些示例性實施例來詳細描述本發(fā)明的上述及其它特征，其中附圖將在下文中僅通過例證的方式給出，并且因此并非對本發(fā)明進行限制，其中圖1是示出混合動力車及燃料電池車中的逆變器系統(tǒng)的配置的示意圖。圖2是示出混合動力車及燃料電池車的分解器的非線性現(xiàn)象的圖。圖3至5是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于在混合動力車及燃料電池車中補償分解器的非線性以控制電動機的方法的流程圖。應該理解的是，附圖不一定要依比例，而是呈現(xiàn)出說明本發(fā)明的基本原理的各種優(yōu)選特征的稍微簡化的表示。本文中公開的本發(fā)明的特定設計特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形狀，將部分地由期望的特定應用和使用環(huán)境來確定。在附圖中，附圖標記在附圖的幾幅圖中始終指代本發(fā)明的相同或等效部分。
具體實施例方式如本文中所述，本發(fā)明的特征在于一種用于在混合動力車及燃料電池車中補償分解器的非線性以控制電動機的方法，該方法包括收集分解器位置數(shù)據(jù)，確定是否在相應的車輛中執(zhí)行分解器位置校正，以及如果確定不執(zhí)行分解器位置校正，則基于收集的分解器位置數(shù)據(jù)來補償分解器的非線性。在一個實施例中，通過計算一個采樣周期IT期間的實際分解器位置變更Δ θ ，通過計算將分解器位置變更的理論值Δ θ ^加到先前的分解器位置的理論值θ。ω上而獲得的分解器位置的理論值θ，并通過提取非線性周期的拐點處的實際分解器位置變更Δ 0 以及分解器位置變更的理論值Δ θ ^，來收集分解器位置數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在將在下文中詳細參考本發(fā)明的各種實施例，其實例在附圖中示出并在下面描述。雖然將結合示例性實施例來描述本發(fā)明，但應理解的是，本說明并非旨在將本發(fā)明限于那些示例性實施例。相反，本發(fā)明旨在不僅涵蓋這些示例性實施例，而且涵蓋可包括在所附權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種替代形式、改型、等效形式和其它實施例。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例并且例如如圖3至5所示，圖3至5是示出根據(jù)本發(fā)明的用于在混合動力車及燃料電池車中補償分解器的非線性以控制電動機的方法的流程圖。 在某些示例性實施例中，例如如圖3所示，圖3示出在分解器偏移校正期間收集分解器位置數(shù)據(jù)的處理和校正分解器位置數(shù)據(jù)的處理。在其它示例性實施例中，例如如圖4所示，圖4 示出分解器偏移校正確定邏輯。在其它示例性實施例中，例如如圖5所示，圖5示出校正分解器位置數(shù)據(jù)的處理。下面參考圖3來描述用于補償分解器的非線性的數(shù)據(jù)收集處理。在第一示例性實施例中，初始化分解器位置變更的理論值(SlOl)。優(yōu)選地，將分解器位置的理論值θ和先前的分解器位置的理論值θ-初始化為零(0)，并初始化基本速度的整數(shù)N即Nbase和先前整數(shù)N。ld，使得分解器位置變更的理論值 Δ θ ^被初始化為如下面的公式1所示[公式1]
2πA0o=Nbasex — xPPxTs
60其中?。槐硎静蓸又芷冢琍P表示電動機的極對數(shù)量，Nbase表示電動機的基本速度，并且N表示整數(shù)。接著，當以恒定低速驅(qū)動電動機時，分解器轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并且因此分解器向RDC輸出電動機轉(zhuǎn)子的位置信息。優(yōu)選地，根據(jù)另外的優(yōu)選實施例，通過下面的公式2來計算在一個采樣周期IT期間實際分解器位置變更Δ θ η的增量(S102)。[公式2]Δ θη= θ η-θ η (_base)如從上面的公式2可以看到的那樣，在以基本速度Nbase(即，以恒定低速)驅(qū)動電動機時，通過從當前分解器位置θ 中減去先前分解器位置θ μ來適當?shù)赜嬎阍谝粋€采樣周期IT期間的實際分解器位置變更Δ θ η。隨后，通過加上分解器位置變更的理論值Δ θ ^的增量來適當?shù)赜嬎惴纸馄魑恢玫睦碚撝郸?(S103)。[公式3]θ = θ old+ Δ θ 0如從上面的公式3可以看到的那樣，通過將分解器位置變更的理論值Δ Qtl加到先前的分解器位置的理論值θ-上來計算分解器位置的理論值θ。此外，提取分解器在角速度拐點處的位置變更，并同時提取在分解器位置變更的理論值處的位置變更(S104)。因此，由于由分解器檢測到的電動機轉(zhuǎn)子的位置信息被顯示為非線性周期，所以提取在非線性周期的拐點處的實際分解器位置變更△ θ η，并同時提取分解器位置變更的理論值Δ θ。。根據(jù)本文中描述的本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施例，并且如從圖3的S104所表示的公式可以看到的那樣，將通過從拐點處的實際分解器位置變更Δ θ 中減去先前的實際分解器位置變更Δ θ 而獲得的值乘以通過從先前的實際分解器位置變更Δ θ 中減去更先前的實際分解器位置變更Δ θ η_2而獲得的值來計算值[(Δ Θη-Δ θ ^1) (Δ Θ^-Δ θη_2)]， 并且同時，將通過從拐點處的實際分解器位置變更△ θ η中減去分解器位置變更的理論值Δ θ ^而獲得的值乘以通過從先前的實際分解器位置變更Δ θ 中減去分解器位置變更的理論值Δ θ ^而獲得的值來計算值[(Δ θ η-Δ QtlKA Θ^-Δ θ0)]ο然后，將兩個提取的值相互比較。結果，如果兩個值[(ΔΘη-Δ θ η) (Δ θη_「Δ θη_2)]和[(Δ θ η-Δ θ 0) (Δ Θ^-Δ θ0)]全部低于零(0)并且基本相等，則將如上所述計算的分解器位置的理論值θ存儲為補償表的基準輸出值&，并將當前分解器位置θ η存儲為補償表的基準輸入值 Xn(S106)。隨后，通過以每次增加1的方式增加整數(shù)N來提高基本速度(Nbase) (S105)，并且重新初始化提高后的基本速度處的分解器位置變更的理論值(S107)以重復上述方式的采樣。確定一個采樣周期IT是否完成(S108)，并且如果完成，則一個采樣周期IT的對分解器位置數(shù)據(jù)的收集和對補償表的構建完成。接著，如圖4所示，確定是否為實際的混合動力車或燃料電池車中的分解器執(zhí)行偏移校正(即，是否補償非線性)(S109)，并且如果偏移校正未完成，則以下面的方式執(zhí)行用于補償分解器的非線性的處理(SllO)。更詳細地，根據(jù)另外的示例性實施例，如果上面的值[(Δ θ η-Δ θ J (Δ θη_「Δ θη_2)]和[(Δ Θη-Δ θ0) (Δ Θ^-Δ θ。)]不低于零(0)并且互不相同，則通過下面的公式4來執(zhí)行分解器位置的校正，以計算位置校正后的分解器位置(SllO)。
權利要求
1.一種用于在混合動力車及燃料電池車中補償分解器的非線性以控制電動機的方法， 該方法包括通過計算一個采樣周期IT期間的實際分解器位置變更△ θ n，通過計算將分解器位置變更的理論值Δ θ ^加到先前的分解器位置的理論值θ。ld上而獲得的分解器位置的理論值 θ，并通過提取非線性周期的拐點處的實際分解器位置變更Δ θ 以及分解器位置變更的理論值Δ θ ^，來收集分解器位置數(shù)據(jù)；確定是否在相應的車輛中執(zhí)行分解器位置校正；以及如果確定不執(zhí)行分解器位置校正，則基于收集的分解器位置數(shù)據(jù)來補償分解器的非線性。
2.如權利要求1所述的方法，其中在以恒定低速驅(qū)動所述電動機時執(zhí)行所述收集分解器位置數(shù)據(jù)的步驟。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述收集分解器位置數(shù)據(jù)的步驟包括提取值[(Δ Θη-Δ θ η) (Δ θη_「Δ θη_2)]和[(Δ Θη-Δ θ。)(Δ θ η_「Δ θ。)]并比較所述值；以及如果兩個值[(Δ Θη-Δ θ η) (Δ θη_「Δ θη_2)]和[(Δ Θη-Δ θ。)(Δ θ η_「Δ θ。)]全部低于零(0)并且基本上相等，則將所計算的分解器位置的理論值θ存儲為補償表的基準輸出值并將當前分解器位置θ η存儲為所述補償表的基準輸入值\，其中Δ θ η表示所述實際分解器位置變更，Δ θ 表示先前的實際分解器位置變更， Δ θ η_2表示更先前的實際分解器位置變更，并且Δ θ ^表示所述分解器位置變更的理論值。
4.如權利要求3所述的方法，還包括如果所述值[(ΔΘη-Δ θ ^1) (Δ Θ^-Δ θη_2)]和 [(Δ Θη-Δ θ0) (Δ Θ^-Δ θ。)]不低于零(0)并且互不相同，則補償所述分解器的非線性位置。
5.如權利要求1所述的方法，其中在所述補償分解器的非線性位置的步驟中，通過以下公式來計算分解器校正位置Ytl γ _ ~ ^- ) χ + (xn-\xn ~ ^n^· n~\) (X" -{xn - xν-χ)其中\(zhòng)表示所述補償表的所述基準輸出值，V1表示先前的基準輸出值，Xn表示所述補償表的所述基準輸入值，Xp1表示先前的基準輸入值，并且&表示分解器校正前的位置角度。
6.一種用于在混合動力車及燃料電池車中補償分解器的非線性以控制電動機的方法， 該方法包括收集分解器位置數(shù)據(jù)；確定是否在相應的車輛中執(zhí)行分解器位置校正；以及如果確定不執(zhí)行分解器位置校正，則基于收集的分解器位置數(shù)據(jù)來補償分解器的非線性。
7.如權利要求6所述的用于在混合動力車及燃料電池車中補償分解器的非線性以控制電動機的方法，其中通過計算一個采樣周期IT期間的實際分解器位置變更△ θη，通過計算將分解器位置變更的理論值Δ θ ^加到先前的分解器位置的理論值θ-上而獲得的分解器位置的理論值θ，并通過提取非線性周期的拐點處的實際分解器位置變更Δ θη以及分解器位置變更的理論值Δ θ ^，來收集分解器位置數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于在混合動力車及燃料電池車中補償分解器的非線性以控制電動機的方法，該方法包括通過計算一個采樣周期1T期間的實際分解器位置變更Δθn，通過計算將分解器位置變更的理論值Δθ0加到先前的分解器位置的理論值θold上而獲得的分解器位置的理論值θ，并通過提取非線性周期的拐點處的實際分解器位置變更Δθn以及分解器位置變更的理論值Δθ0，來收集分解器位置數(shù)據(jù)；確定是否在相應的車輛中執(zhí)行分解器位置校正；以及如果確定不執(zhí)行分解器位置校正，則基于收集的分解器位置數(shù)據(jù)來補償分解器的非線性。
文檔編號H02P6/16GK102237839SQ20101026098
公開日2011年11月9日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權日2010年4月22日
發(fā)明者全信慧, 全禹勇, 崔遠景, 文湘賢, 李永國, 鄭鎮(zhèn)煥, 金凡植, 金成奎 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社