CN103975521A - 电机操控方法和操控装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操控电机（14）的方法，所述电机尤其用于机动车（10）的电的或混合的动力总成系统（12），其中，所述电机（14）不仅能在正转速（n）的情况下也能在负转速的情况下提供一转矩（T），所述方法具有下列步骤：-参照一特征曲线（M；G）检测，是否能够或者允许提出所述电机（14）的转矩额定值（72；74），其中，所述特征曲线（M；G）展示了一关于所述转矩（n）的极限转矩并且具有一针对正转速的第一分段（A1-A4）和一针对负转速的第二分段（A2；A3）。在此，所述第一分段（A1；A4）和所述第二分段（A2；A3）布置在所述特征曲线（70）的相同的象限（I；IV）中。

Description

电机操控方法和操控装置

技术领域

本发明涉及一种用于操控电机的方法，该电机尤其用于机动车的电的或混合的动力总成系统，其中，所述电机不仅能在正转速的情况下也能在负转速的情况下提供一转矩，所述方法具有下列步骤：参照一特征曲线检测，是否能够或者允许提出所述电机的转矩额定值，其中，所述特征曲线展示了一关于所述转矩的极限转矩并且具有一针对正转速的第一分段和一针对负转速的第二分段。

本发明还涉及一种用于电机的控制装置，其中，所述控制装置设计用于实施上述方法。最后，本发明涉及一种用于机动车的动力总成系统，其具有电机和这种控制装置。

背景技术

在机动车驱动技术的领域普遍公知，将电机用作单独的驱动装置或与另一类型的驱动马达共同地（混合驱动装置）使用。在这种电动车辆或混合动力车辆中，典型地使用感应式电机作为驱动马达。在机动车中用于操控这种感应式机器的是一功率电子装置，其包括一逆变器，该逆变器将位于该机动车的车身上的（高伏）蓄电池的直流电压/直流电流转换成交流电流。在此，所述逆变器通常具有多个可操控的功率开关。所述功率开关借助于一控制器经脉冲调制地被操控，使得所述电机在马达运行中在所述电机的从动轴的一确定的转速下产生一确定的转矩。

在所述电机的操控中，为了计算力矩策略，必须获知转矩极限，该转矩极限给出了关于电驱动装置的功率性能的说明。

在此，所述电机通常能够不仅在正转速的情况下也能够在负转速的情况下提供一转矩。这在马达运行中意味着，所述电机例如也可以用于机动车的逆行。在一些情况下，所述电机也设计用于作为发电机工作。如果这也能在正转速和负转速下实现，则称之为所谓的4象限运行。

为了确保所述电机或者说所述动力总成系统的可靠性和可供使用性，合理的是，避免在计算所述转矩极限时的问题。一个问题在于在所述转速的过零点（在正转速和负转速之间的任意的变换）马达式和发电机式的转矩极限的计算。在那里会出现力矩跳跃，因为例如所述发电机式的极限力矩在负转速的情况下具有正值并且在正转速的情况下具有负值。以相应的方式，所述马达室的极限力矩在负转速的情况下具有负值并且在正转速的情况下具有正值。通过在这些极限上的跳跃，在从负转速变换到正转速的情况下会在力矩策略内部出现问题，因为在转速零的情况下无法在马达室运行和发电机式运行之间进行区分。

发明内容

在该背景下本发明的任务是，提出一种改进的用于操控电机的方法、一种改进的控制装置以及一种改进的动力总成系统，其中，尤其是改善了可靠性和可供使用性。

上述任务通过一种用于操控电机的方法解决，该电机尤其用于机动车的电的或混合的动力总成系统，其中，所述电机不仅能在正转速的情况下也能在负转速的情况下提供一转矩，所述方法具有下列步骤：

- 参照一特征曲线检测，是否能够或者允许提出所述电机的转矩额定值，其中，所述特征曲线展示了一关于所述转矩的极限转矩并且具有一针对正转速的第一分段和一针对负转速的第二分段，其中，所述第一分段和所述第二分段布置在所述特征曲线的相同的象限中。

此外，上述任务通过一种用于电机的控制装置解决，其中，所述控制装置设计和/或设置用于实施上述方法。

最后，上述任务通过一种用于机动车的动力总成系统解决，该动力总成系统具有一电机和一上述类型的控制装置。

所述电机可以仅设计成马达或仅设计成发电机。因此在上下文中，在正转速和负转速的情况下提供一转矩意味着，所述电机作为马达输出该转矩，或作为发电机接收该转矩。以相应的方式，所述特征曲线在作为马达运行的情况下展示出一马达式的极限转矩，并且在作为发电机运行的情况下展示出一发电机式的极限转矩。所述马达式的极限转矩在现有技术的检测方法中布置在象限I、III中，所述发电机式的极限转矩在现有技术中布置在象限II、IV中。

根据本发明，在作为马达运行的情况下，在现有技术中布置在象限III中的针对负转速的分段现在也可以布置在象限I中，或者反过来。以相应的方式，在作为发电机运行的情况下，象限II的分段根据本发明可以布置在象限IV中，或者反过来。

因此，根据本发明可以与所述转矩的正负号无关地进行如下检测，即，是否可以提出一转矩额定值。

这正是在预测所述转矩极限和角点计算（Eckpunktberechnungen）时是特别重要的。由于与所述转速或者说与所述转速的正负号无关，所述值的预测是可行的，从而获得了所述电机或者说所述动力总成系统的更高的可供使用性。以这种方式可以避免在零点中的不连续性。

当例如在过零点计算所述转矩极限和/或所述转矩预测时，在现有技术中可能会错误地呈现一极限。例如在现有技术中所述发电机式的极限转矩可能从象限II中的值跳到象限IV中的值上，其中，但所述转速仍表明象限II。由此将所述发电机式的极限转矩拉入到象限III中，这会意味着，仅还有马达室力矩是可行的。这样，在这些情况下会由车辆控制装置错误地做出反应（例如错误的马达启动，尽管该启动不被允许，或者蓄电池充电，尽管其已经是满的）。

发明优点

特别优选的是，所述第一分段和所述第二分段中的一个分段通过在所述特征曲线的原点处的点反射被反射到另一个分段的象限中。

由此以简单和有效的方式实现，将所述第一分段和所述第二分段布置在所述特征曲线的相同的象限中。

此外有利的是，所述转矩是一马达力矩，并且针对负转速的分段被布置在针对正转速的象限中。

因此，在该实施方式的情况下，所述马达力矩的正负号、且尤其是所述转速的正负号在检测步骤中始终是正的。

以相应的方式有利的是，所述转矩是一发电机力矩，并且针对负转速的分段布置在针对正转速的象限中。

因此，在该实施方式的情况下，所述发电机力矩的正负号在检测步骤中始终是负的，且尤其是所述转速的正负号始终是正的。

总体上还优选的是，所述转矩在所述检测步骤之前必要时经历一正负号变换。

由此可以确保，例如在所述电机的负转速的情况下能够进行在所述特征曲线中在正转速的范围中的检测。

也有利的是，在所述电机从转速零开动的情况下，首先将所述特征曲线的如下分段用来检测，所述分段的极限转矩在所述开动范围中较小。

一般来说，布置在所述特征曲线的相同象限中的所述第一分段和所述第二分段是不同的（因为例如在向前行驶的情况下提供一比在倒车行驶或类似的情况下更大的转矩。）这样，在从转数零开动的情况下与实际转速的正负号无关地通常首先将所述特征曲线的如下分段用来检测，所述分段的极限转矩在开动范围中较小。

由此可以提高可靠性。

优选地，所述极限转矩根据下列参数中的一个或多个来设定，包括电池电流极限、电池电压极限、逆变器的温度、所述电机的转速、温度，以及诊断等效函数。

因此，所述极限转矩进入到车辆控制装置的力矩策略中。当例如所述转矩预测表示，在x秒中无法再实现马达式电流，内燃机可以有准备地启动，从而可以对电池进行充电，以便最终再次可提供用于马达式辅助的功率。即这种转矩预测方式直接接入到行驶策略中。

此外，针对所述转矩预测，相同的参数可以起到作用，其中，但这些参数是预测的参数。此外，所述转矩预测可以基于其它参数如预测的温度、蓄电池电流、效率来进行补偿。要理解的是，前面提到的和后面的还待阐释的特征不仅能够在对应说明的组合中，而且能够在不离开本发明的框架的情况下在其它的组合中或者以单独的形式应用。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下面的描述中详细阐释。

图1 以示意形式示出了机动车的具有电机的动力总成系统；

图2 以示意形式示出了用于电机的控制装置的一部分的方框图；

图3 以示意形式示出了具有极限转矩特征曲线的图表；以及

图4 以示意形式示出了根据本发明的方法的流程图的一部分。

具体实施方式

在图1中示意性示出了一机动车并且整体上以10表示。该机动车10具有一动力总成系统12，其在当前情况下包括一用于提供驱动功率的感应式电机14。所述动力总成系统12用于驱动该车辆10的被驱动的车轮16L、16R。

所述感应式电机14在一从动轴上提供一转矩并且利用一可设定的转速进行转动。

所述动力总成系统12可以设置用于仅仅借助于所述感应式电机14来驱动所述车辆10（电动车辆）。替选地，所述感应式电机14可以是一混合动力总成系统12的一部分，其中，所述动力总成系统12可包括一其它的、在图1中未详细示出的驱动马达，例如内燃机或类似装置。此外，所述动力总成系统12在该情况下可以具有变速器和类似装置。

所述感应式电机14是多相地构造的（在该情况下具有三相）并且借助于一功率电子装置18来操控。所述功率电子装置18与所述车辆10的一能量供给装置，如直流电压供给装置（例如蓄电池）20连接，并且用于将一由所述蓄电池20提供的直流电压转换成三个用于所述感应式电机的三个相的交流电流。所述功率电子装置18为此具有多个功率开关并且借助于一控制器22来操控。该控制器22还可以与所述感应式电机14连接，用以例如获得所述感应式电机14的转子的转速和/或转动位置的实际值。此外，所述控制器22可以与所述蓄电池20连接。最后，所述控制器22可以与一上级的或平级的用于操控所述动力总成系统12的其它部件的控制装置24连接。

图2示出了一用于操控所述电机14的控制器22的一部分的方框图。

该控制器22具有一上级的调节器30，该调节器接收一外部地预设的额定转矩32。该上级的调节器30由此产生一内部的额定力矩34，该额定力矩例如被所述给一电流调节回路（其例如借助于一d-q-调节器来工作）。此外，所述上级的调节器30在36接收一额定模式，该额定模式确定待执行的调节的方式。待执行的调节的方式可以是一转矩调节、一转速调节、一电压调节等等。必要时甚至也可以不预设调节方式。在最后一种情况下，不进行所述功率电子装置的操控，从而优选也不进行马达室的和发电机式的转矩极限的计算且因此优选也不进行转矩预测。

所述控制器22还具有一用于计算转矩极限的方块或模块40。该转矩极限计算模块40参照实际参数，包括：蓄电池电流极限42、蓄电池电压极限44，逆变器18的温度46、所述电机14的转速n 48、温度50和/或参照诊断等效函数52来计算所述转矩极限。

所述转矩极限计算模块40由此获知一实际的最大转矩极限54且必要时计算一最小转矩极限56。所述计算模块尤其包括如下方法，其将最大转矩极限54或最小转矩极限56的第一和第二分段中的一个分段通过在所述特征曲线的原点处的点反射来反射到另一个分段的象限中。根据所述操控正好位于哪个象限中，将一马达室的极限转矩或者将一发电机式的极限转矩映射（gemappt）到这样一种最小转矩极限56上；在所述最大转矩极限54的情况下刚好相反。这两个极限54、56代表了如下的调节范围，在该调节范围中所述功率电子装置18可以工作。所述转矩极限54、56也进入到所述转矩预测中。所述转矩极限54、56被输入到上级的调节器30中。将该到上级的调节器30中的外部地预设的额定转矩32与至少所述最大转矩极限54进行比较。如果所述外部地预设的额定转矩32小于所述最大转矩极限54，则将所述外部地预设的额定转矩32作为内部的额定力矩34输出。相反，如果所述外部地预设的额定转矩32大于所述最大转矩极限54，则将所述内部的额定力矩34减小到所述最大转矩极限54的相应的值上。

所述转矩极限54、56还被输入到一模块60中用于转矩预测。该转矩预测模块60还接收实际的转矩n 48以及电池预测值64。在所述转矩预测模块60中获知的值进入到车辆控制装置的力矩策略中。

在图3中示出了一图表70，其示出了转矩T关于转速n。该图表70包含了四个象限I至IV。在该图表70中还绘制了一针对马达式的极限转矩的特征曲线M以及一针对发电机式的极限转矩的特征曲线G。

马达运行通常在象限I、III中进行，而发电机运行通过象限II、IV绘出。因此，针对正转速n的特征曲线M包含一在象限I中的分段A1。在现有技术中所述特征曲线M还包含一在象限III中的针对负转速的分段A2'。在此，所述分段A2'通过点反射（如通过箭头所示）反射到第一象限I中的A2上。因此，针对负转速，所述特征曲线M具有一在第一象限I中的分段A2。

所述发电机特征曲线G包含一在第四象限中针对正转速的分段A4。在现有技术中，该发电机特征曲线G还包括一在第二象限中的分段A3'。在此，所述分段A3'通过点反射反射到第四象限IV中的A3上。由于所述分段A4、A3'是点对称的，因此所述发电机特征曲线G在此包含一针对正转速的分段A4以及一针对负转速的分段A3，但它们在当前情况下是相同的。

在图3中在72输入一第一示例性的转矩额定值，其被外部地预设。针对如下情况，即所述电机在马达运行中处于正转速下，则可应用所述马达特征曲线M的分段A1。所述转矩额定值72位于适用于各转速的极限转矩以下，从而所述外部地预设的转矩额定值72可以作为内部的额定力矩34来转交。

相反，在74示出一转矩额定值，其位于所述极限转矩以上，从而作为内部的额定力矩输出一相应于与各转矩所配属的极限转矩的一个值74'。

图4示出了一例行程序的方框图80，其在实施参照各特征曲线M、G的检测之前实施。在一询问例行程序82中首先检测是否转速n 0。如果是这种情况，则在一方框84中确认所述转速的正负号。如果在方框82中所述询问的结果是负的，则将所述转速乘以（-1），确切地说在一方框86中，从而将所述转速变成负的。由此可以在针对正转速的象限I、IV中进行与所述极限转矩的比较，确切地说在一检测例行程序88的框架中，其在图4中示意性示出。

Claims (9)

1. 用于操控电机（14）的方法，所述电机尤其用于机动车（10）的电的或混合的动力总成系统（12），其中，所述电机（14）不仅能在正转速（n）的情况下也能在负转速的情况下提供一转矩（T），所述方法具有下列步骤：

- 参照一特征曲线（M；G）检测，是否能够或者允许提出所述电机（14）的转矩额定值（72；74），其中，所述特征曲线（M；G）展示了一关于所述转矩（n）的极限转矩并且具有一针对正转速的第一分段（A1；A4）和一针对负转速的第二分段（A2；A3），

其特征在于，

所述第一分段（A1；A4）和所述第二分段（A2；A3）布置在所述特征曲线（70）的相同的象限（I；IV）中。

2. 按照权利要求1所述的方法，其中，所述特征曲线（M；G）的第一分段（A1；A4）和第二分段（A2；A3）中的一个分段（A1；A4；A2；A3）通过在所述特征曲线（M；G）的原点处的点反射被反射到另一分段的象限（I；IV）中。

3. 按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述转矩（T）是一马达力矩并且针对负转速的分段（A2）布置在针对正转速的象限（I）中。

4. 按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述转矩（T）是一发电机力矩并且针对负转速的分段（A3）布置在针对正转速的象限（IV）中。

5. 按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述转速在所述检测步骤之前必要时经历一正负号变换。

6. 按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述电机（14）从转速零开动的情况下，首先将所述特征曲线（M；G）的如下分段用于检测，所述分段的极限转矩在开动范围中较小。

7. 按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述极限转矩根据下列参数中的一个或多个来设定，所述参数包括电池电流极限（42）、电池电压极限（44）、逆变器的温度（46）、所述电机（14）的转速（n；48）、温度（50），以及诊断等效函数（52）。

8. 用于电机（14）的控制装置（22），其中，所述控制装置（22）构造用于实施按照权利要求1-7中任一项所述的方法。

9. 用于机动车（10）的动力总成系统（12），具有电机（14）和按照权利要求8所述的控制装置（22）。