用于旋转电机的驱动转矩切断管理方法与流程

文档序号:22759945发布日期:2020-10-31 09:58阅读:199来源:国知局
用于旋转电机的驱动转矩切断管理方法与流程

本发明涉及一种用于控制旋转电机的电动机转矩切断的方法。



背景技术:

以已知的方式,可逆电机可以耦合到热力引擎,特别是经由附件前端耦合到热力引擎。

这种通常被称为交流发电机启动器的电机可以以发电机模式运行,以便给车辆的电池充电,也可以以电动机模式运行,以便给车辆供应转矩。

发电机模式可以在再生制动功能中使用,允许电机在制动阶段期间向电池供应电能。

电动机模式特别可用于根据交通状况自动停止和重启热力引擎的功能(称为“停止和启动”的stt功能)、热力引擎失速辅助功能、允许电机在以热力模式行驶的阶段期间间歇地辅助热力引擎的被称为增压的功能、以及被称为滑行的自由轮功能,使得无需驾驶员的特定动作就可以自动打开牵引链,以便降低引擎速度或停止引擎,从而使燃料消耗和污染物排放最小化。

在已知的电机中,在保护(热、时间或速度)的激活期间的启动器模式的停止导致电机的逆变器的开关元件打开。定子中包含的电流随后返回到车辆的车载网络,在附件前端产生转矩浪涌,并且在车载网络上产生过电压。



技术实现要素:

本发明的目的是通过提出一种用于控制机动车辆的旋转电机的方法来有效地消除这种缺点,该旋转电机包括定子和转子,该旋转电机包括控制模块,该控制模块能够根据施加到旋转电机的转矩和转矩梯度产生定子命令,其特征在于:

-在对激活旋转电机的电动机模式的需求之后,特别是在启动机动车辆的热力引擎期间,所述方法包括施加由机动车辆的引擎计算机发送的设定转矩和设定转矩梯度的步骤;和

-在对停止先前激活的电动机模式的需求之后,并且独立于机动车辆的引擎计算机所请求的转矩和转矩梯度,所述方法包括向旋转电机施加等于零的设定转矩和预定转矩梯度的步骤。

因此,本发明使得在对停止电动机模式的需求之后,可以继续控制电机,以减少在逆变器的开关元件完全打开之前收集的电流。因此,这防止了机动车辆的转矩浪涌和车载网络上的过电压。

根据一个实施例,预定转矩梯度取决于旋转电机的转速。

根据一个实施例,旋转电机的转速越大,预定转矩梯度越低。

根据一个实施例,对停止电动机模式的需求是在转矩施加的时间段结束之后产生的。

根据一个实施例,对停止电动机模式的需求是在已经超过温度阈值之后产生的。

根据一个实施例,对停止电动机模式的需求是在已经超过旋转电机的转速阈值之后产生的。

根据一个实施例,控制模块还可以根据转子的温度产生定子命令。

根据一个实施例,控制模块可以根据要施加到旋转电机的转矩和转矩梯度产生转子命令。

根据一个实施例,转子命令是励磁电流的值。

根据一个实施例,定子命令由定子的电压和旋转电机的电动势之间的超前角、逆变器的开关元件的打开角和纹波电压来定义。

根据一个实施例,旋转电机是交流发电机启动器。

本发明还涉及一种用于旋转电机的控制模块,其特征在于,它包括存储软件指令的存储器,该软件指令用于实施如前所定义的用于控制旋转电机的方法。

本发明还涉及一种用于控制机动车辆的旋转电机的方法,该机动车辆包括定子和转子,该旋转电机包括控制模块,该控制模块能够根据要施加到该旋转电机的转矩和转矩梯度产生定子指令和转子指令,其特征在于:

-在对激活旋转电机的电动机模式的需求之后,特别是在启动机动车辆的热力引擎期间,所述方法包括施加由机动车辆的引擎计算机发送的设定转矩和设定转矩梯度的步骤;和

-在对停止先前激活的电动机模式的需求之后,并且独立于由机动车辆的引擎计算机请求的转矩和转矩梯度,所述方法包括向旋转电机施加等于零的设定转矩和预定转矩梯度的步骤。

前述特征可单独或组合地应用于最近的发明。

通过阅读下面的描述并查阅附图,将更好地理解本发明。这些附图纯粹是以说明的方式提供的,而不是对本发明的限制。

附图说明

图1是实施根据本发明的用于优化电机从一种运行模式到另一种运行模式的转换的方法的交流发电机启动器的示意性功能表示;

图2是根据本发明的集成在控制单元中的功能块的示意性表示,该控制单元使得可以控制电机的转矩的施加;

图3是在实施根据本发明的控制方法期间可以观察到的信号的图;

图4表示用于根据电机的转速确定电机的内部转矩梯度的图表。

从一个图到另一个图,相同、相似或类似的元件保持相同的附图标记。

具体实施方式

图1示意性地表示根据本发明的交流发电机启动器10。交流发电机启动器10被设计成安装在车辆中,该车辆包括连接到电池12的车载电气网络。车载电气网络可以是12v、24v或48v的类型。交流发电机启动器10通过系统11’以已知方式耦合到热力引擎11,系统11’带有植入到附件前端的带子或链条。

此外,交流发电机启动器10可以根据lin(本地互连网络)类型或can(控制器局部网,它是串行系统总线)类型的通信协议与引擎计算机15通信。

交流发电机启动器10可以以交流发电机模式运行,该模式已知为发电机模式或电动机模式。

具体地,交流发电机启动器10包括电工部件13和控制模块14。

更具体地,电工部件13包括被感应元件18和电感器元件19。根据一个示例,被感应元件18是定子,电感器19是包括励磁线圈20的转子。作为变型,转子包括一组金属板和永磁体。定子18包括n个相。在所考虑的示例中,定子18包括三相u、v和w。根据变型,相的数量n对于五相机器可以等于5,对于六相或双三相类型的机器可以等于6,或者对于七相机器可以等于7。定子18的相可以以三角形或星形的形式耦合。也可以设想三角形和星形耦合的组合。

控制模块14包括包含斩波器的励磁电路141,以产生注入励磁线圈20的励磁电流。励磁电流可以例如通过分流型的电阻器来测量。

对转子19的角位置和角速度的测量可以通过霍尔效应模拟传感器h1、h2、h3以及与转子19一体旋转的相关磁性靶25来执行。

控制模块14另外包括控制电路142,控制电路142包括例如微控制器,微控制器根据从引擎计算机15获得并经由信号连接器24接收的命令信号来控制逆变器26。

逆变器26具有臂,每个臂包括两个开关元件,这使得可以根据它们的接通或断开状态将定子18的对应相u、v、w选择性地连接到地或电池12的电源电压b+上。开关元件优选的是mosfet类型的功率晶体管。

参考图2和图3,下文提供了根据本发明的用于在热力引擎的被中止启动阶段期间控制电机的转矩的方法的描述。控制模块14可以包括存储用于其实施的软件指令的存储器。

更具体地,在时刻t0,当机动车辆的热力引擎启动时,在对激活旋转电机的电动机模式的需求期间,引擎计算机15经由通信总线将对应指令inst_dem_ecu以及设定转矩t_cons_ecu和设定梯度g_cons_ecu发送到电机10。热力引擎的这种启动发生在例如根据交通状况自动停止和重新启动热力引擎的功能(所谓的“停止和启动”的stt功能)的环境中。

功能块27将这些值转发给另一功能块28,功能块28可以根据这些转矩和转矩梯度值产生定子命令comm_stat,以及特别地,转子命令comm_rot。功能块27、28优选地集成在控制模块14中。转子命令comm_rot对应于励磁电流值。定子命令comm_stat由超前角、开关元件的打开角和纹波电压定义。超前角对应于在定子18的各相中循环的电压(由逆变器26的开关元件控制)和电机10的电动势之间的相位差。打开角对应于开关元件处于电池的电势b+的电角度。

因此,如图3所示,电机10处于启动状态dem_on。内部设定转矩t_cons_mel对应于由引擎计算机发送的设定转矩t_cons_ecu,例如70n.m,并且设定转矩梯度g_cons_mel对应于由引擎计算机15发送的设定转矩梯度g_cons_ecu,例如200n.m/s

在时间t1,在对停止先前激活的电动机模式的需求d之后,例如在对应于热力引擎启动失败的警报时间段的结束之后,块27向电机施加等于零的设定转矩t_cons_mel和例如大约500n.m/s的预定设定转矩梯度g_cons_mel。这些值独立于引擎计算机15所要求的转矩t_cons_ecu和转矩梯度g_cons_ecu而施加。

预定转矩梯度g_cons_mel取决于电机10的转速wmel。优选地,速度越大,预定转矩梯度越低。根据一个实施例,通过图4所示的图表,根据电机的转速wmel来定义电机的内部转矩梯度g_cons_mel。当电机的速度wmel低于阈值s1(例如400rpm)时,该图表设定g_cons_mel的恒定的最大值g_max,例如500n.m/s。当电机的速度wmel大于阈值s2(例如1200rpm)时,该图表设定g_cons_mel的恒定的最小值g_min,例如100n.m/s。当转速wmel从s1向s2演变时,梯度g_cons_mel以线性方式从最大值g_max向最小值g_min减小。应当理解,可以设想其他形式的图表,特别是根据多项式或指数函数等的演变。

可以观察到,与打开逆变器26的开关元件的策略相比,在实施根据本发明的用于控制机器的方法期间,在车载网络上没有出现过电压(参见利用传统策略获得的车载网络上的电流曲线idc_edt,以及在根据本发明的实施期间获得的曲线idc_inv)。

然后,电机10进入启动暂停的状态susp_dem,该状态例如持续大约100ms。

在时间t2,电机10然后可以回到启动状态dem_on,在该状态中,设定转矩t_cons_ecu和转矩梯度g_cons_ecu被施加到电机。

在时间t3,在警报时间段结束时,块27通过绕过引擎计算机15的值t_cons_ecu、g_cons_ecu,来向电机10施加等于零的设定转矩t_cons_mel和例如大约400n.m/s的设定梯度g_cons_mel。电机10然后进入启动暂停的状态susp_dem’,该状态持续大约200ms。

在时间t4,电机10然后进入启动状态dem_on,在该状态中,设定转矩t_cons_ecu和设定转矩梯度g_cons_ecu被施加到电机10。

在时间t5,在已经超过电机的速度阈值之后(该速度阈值对应于例如热力引擎的自动启动(autonomy)的阈值),块27向电机10施加等于零的设定转矩t_cons_mel和例如大约100n.m/s的设定转矩梯度g_cons_mel。随着热力引擎的启动已经成功,电机10向通信总线传送对应的状态mth_ok。

作为变型,可以在已经超过电机10的温度阈值之后,产生对停止电动机模式的需求d,特别是对定子18、转子19处的温度或电机的命令或功率电子学的需求。

一旦电机10的转矩已经变为零,就可以在例如在大约10ms±10%的时间段期间使得定子18的相短路,以便从定子18中的残余电流中消除焦耳损耗。

应该理解的是,前面描述纯粹是通过示例的方式提供的,并且不限制本发明的领域,通过用任何其他等同物替换不同的元件不会构成对本发明的背离。

此外,本发明的不同特征、变型和/或实施例可以根据各种组合彼此关联,只要它们不是不兼容或互斥的。

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