直流總線電壓控制的制作方法
【專利說(shuō)明】直流總線電壓控串I.
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01280010782. 6的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)（申請(qǐng)日：2012年2月1 日；發(fā)明名稱：直流總線電壓控制）的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及控制車輛電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的直流總線電壓。
【背景技術(shù)】
[000引車輛（例如，汽車、拖拉機(jī)、挖掘機(jī)）通常包括電應(yīng)用（例如，電驅(qū)動(dòng)）。直流總線 電壓可W通過(guò)控制發(fā)電機(jī)被調(diào)節(jié)。典型地，發(fā)電機(jī)由W恒定速度運(yùn)行的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。接 著所構(gòu)建的直流總線電壓可W提供功率給車輛上的許多電動(dòng)機(jī)應(yīng)用。
[0004]典型地，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)每個(gè)具有相關(guān)的控制器。發(fā)電機(jī)控制器接收控制信 號(hào)（例如，轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)）W標(biāo)識(shí)其中控制器應(yīng)該控制發(fā)電機(jī)的方式。例如，控制信號(hào)可W 標(biāo)識(shí)穩(wěn)態(tài)、需求增加或需求減少。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)控制器維持發(fā)電機(jī)的軸速度。W此方式，發(fā)電 機(jī)維持理想的直流總線電壓。
[0005]而且，如果電動(dòng)機(jī)被配置成驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)（例如，牽引電動(dòng)機(jī)），那么該電動(dòng)機(jī)還可W運(yùn)行W在車輛再生制動(dòng)周期期間為車輛直流總線充電。再生制動(dòng)是能量回收機(jī)構(gòu)，它通 過(guò)將車輛100的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成其他形式（例如電能）而使車輛100減速，能量可W通過(guò)擦棒 電阻（crowbarresistor)即時(shí)耗散或者被存儲(chǔ)直至有需求。被回收的能量還可W被用于 維持理想直流總線電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一種實(shí)施例包括一種控制車輛的直流總線電壓的方法。所述方法包括生成第一參 數(shù)。所述第一參數(shù)W參考直流總線電壓平方為基礎(chǔ)。所述方法包括基于所述第一參數(shù)和檢 測(cè)到的直流總線電壓控制車輛直流總線電壓。
[0007]另一種實(shí)施例包括一種控制車輛直流總線電壓的方法。所述方法包括生成第一參 數(shù)，所述第一參數(shù)W與車輛相關(guān)的牽引電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)模式（motoringmode)運(yùn)行和發(fā)電模 式運(yùn)行中的至少一個(gè)相關(guān)的需求為基礎(chǔ)。所述需求在經(jīng)由專用高速數(shù)據(jù)總線所接收的消息 中被標(biāo)識(shí)。所述方法包括基于所述第一參數(shù)控制車輛直流總線電壓。
[0008]另一種實(shí)施例包括一種控制車輛直流總線電壓的控制器。所述控制器包括第一模 塊，該第一模塊配置成生成第一參數(shù)。所述第一參數(shù)W參考直流總線電壓平方為基礎(chǔ)。所 述控制器包括電壓控制器，該電壓控制器配置成基于所述第一參數(shù)和檢測(cè)到的直流總線電 壓控制車輛直流總線電壓。
[0009]另一種實(shí)施例包括一種控制車輛直流總線電壓的控制器。所述控制器包括接口， 該接口配置成生成第一參數(shù)，所述第一參數(shù)W與車輛相關(guān)的牽引電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)模式運(yùn)行和 發(fā)電模式運(yùn)行中的至少一個(gè)相關(guān)的功率需求為基礎(chǔ)。所述功率需求在經(jīng)由專用高速數(shù)據(jù)總 線所接收的消息中被標(biāo)識(shí)。所述第一參數(shù)被用W控制車輛直流總線電壓。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 從此文下面給出的詳細(xì)描述和附圖中更全面地理解本發(fā)明，其中相同元件用相同 參考數(shù)字表示，本發(fā)明僅W圖示的方式給出并且因而不限制本發(fā)明，其中：
[0011] 圖1顯示根據(jù)示例實(shí)施例的車輛。
[0012] 圖2顯示根據(jù)示例實(shí)施例的控制器。
[0013] 圖3顯示根據(jù)示例實(shí)施例的前饋模塊。
[0014] 圖4顯示根據(jù)示例實(shí)施例的確定前饋轉(zhuǎn)矩值的方法。
[0015] 圖5顯示根據(jù)示例實(shí)施例的PI控制模塊。
[0016] 圖6顯示根據(jù)示例實(shí)施例的確定PI控制值的方法。
[0017] 圖7顯示根據(jù)示例實(shí)施例的生成轉(zhuǎn)矩值W控制直流總線電壓的方法。
[001引圖8是用于控制電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)的示例實(shí)施例的方框圖。
[0019] 圖9是與圖8-致的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的方框圖。
[0020] 應(yīng)當(dāng)注意，運(yùn)些圖旨在顯示在特定示例中所采用的方法、結(jié)構(gòu)和/或材料的基本 特征并補(bǔ)充下面所提供的書面描述。然而，運(yùn)些圖沒(méi)有按照比例繪制并且可能沒(méi)有精確反 應(yīng)任何既定實(shí)施例的準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)化或者性能特征，并且不應(yīng)該被解釋為限定或者限制通過(guò) 示例實(shí)施例涵蓋的值和屬性的范圍。例如，為了清楚的目的，可W減少或擴(kuò)大顆粒、層、區(qū)域 和/或結(jié)構(gòu)化元件的相對(duì)厚度和定位。各種圖中使用的相似或相同的參考數(shù)字旨在表示類 似或相同元件或特征的存在。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 雖然示例實(shí)施例能夠有各種修改和替換形式，但是其實(shí)施例在圖中W示例的方式 示出并且將在運(yùn)里詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，沒(méi)有想要將示例實(shí)施例限制在所公開的具體 形式，而是相反地，示例實(shí)施例將覆蓋落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有修改例、等同例和替換 例。在對(duì)于圖的描述中，相同的數(shù)字表示相同的元件。
[0022] 在更加詳細(xì)地討論示例實(shí)施例之前，要注意一些示例實(shí)施例被描述為流程圖中所 描繪的過(guò)程和方法。雖然流程圖將運(yùn)些操作描述為按照次序的過(guò)程，但是運(yùn)些操作中的多 數(shù)可W并列、同時(shí)或者一起被執(zhí)行。此外，運(yùn)些操作的順序也可W重新排列。當(dāng)操作完成時(shí)， 過(guò)程可能中止，但是也可能包括沒(méi)有被包括在圖內(nèi)的附加步驟。運(yùn)些過(guò)程可能對(duì)應(yīng)于方法、 功能、步驟、子例程、子程序等。
[0023] 下面所討論的方法（其中一些用流程圖示出）可化圍過(guò)硬件、軟件、固件、中間件、 微代碼、硬件描述語(yǔ)言、或者它們的結(jié)合而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)W軟件、固件、中間件、或微代碼實(shí)現(xiàn)時(shí)， 執(zhí)行必要任務(wù)的程序代碼或者代碼段可W被存儲(chǔ)在機(jī)器或者諸如存儲(chǔ)介質(zhì)的計(jì)算機(jī)可讀 介質(zhì)中。一個(gè)或多個(gè)處理器可W執(zhí)行該必要任務(wù)。
[0024] 運(yùn)里所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)節(jié)僅具有代表性質(zhì)，其目的是描述本發(fā)明的示 例實(shí)施例。然而，本發(fā)明可W具體化為多種可選形式并且不應(yīng)該被理解為僅限于運(yùn)里所闡 述的實(shí)施例。
[0025] 應(yīng)當(dāng)理解，雖然此處術(shù)語(yǔ)第一、第二等可W用W描述各種元件，但是運(yùn)些元件應(yīng)該 不受運(yùn)些術(shù)語(yǔ)的限制。運(yùn)些術(shù)語(yǔ)僅用W將一個(gè)元件與另外一個(gè)區(qū)分開。例如，在不偏離示 例實(shí)施例的范圍的情況下，第一元件可W被叫做第二元件，并且，類似地，第二元件可W被 叫做第一元件。正如此處所采用的，術(shù)語(yǔ)"和/或"包括所列舉的相關(guān)數(shù)據(jù)中的一個(gè)或多個(gè) 的任意和全部組合。
[0026] 應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)一個(gè)元件被稱為"連接"或"禪接"至另一個(gè)元件時(shí)，它可W是直接連 接或者禪接至另一個(gè)元件或者可W出現(xiàn)中間元件。相反地，當(dāng)一個(gè)元件被稱為"直接連接" 或"直接禪接"至另一個(gè)元件時(shí)，沒(méi)有中間元件。用來(lái)描述元件之間的關(guān)系的其它的詞應(yīng)當(dāng) 用相同的方式進(jìn)行解釋（例如，"之間"與"直接之間"，"鄰近"與"直接鄰近"等）。
[0027] 運(yùn)里使用的術(shù)語(yǔ)僅是用于描述特定實(shí)施例，而非旨在限制示例性實(shí)施例。如本文 所用，沒(méi)有明確為單數(shù)的表述，例如"所述"旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另有指 示。要進(jìn)一步理解的是，術(shù)語(yǔ)"包括"在本文中使用時(shí)，說(shuō)明存在所述特征、整體、步驟、操 作、元件和/或組件，但不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、組 件和/或其組合。
[0028] 還應(yīng)當(dāng)注意到，在一些替換實(shí)施方案中，所指出的功能/動(dòng)作可能會(huì)與圖中指出 的順序不同。例如，連續(xù)示出的兩個(gè)數(shù)字，實(shí)際上被同時(shí)執(zhí)行，或者有時(shí)可WW相反的順序 執(zhí)行，運(yùn)取決于設(shè)及的功能/動(dòng)作。
[0029] 除非另有定義，否則運(yùn)里使用的所有術(shù)語(yǔ)（包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)）具有與示例實(shí) 施例所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解相同的含義。要進(jìn)一步理解，術(shù)語(yǔ)，例如在常用字 典中定義的那些，應(yīng)解釋為具有與在相關(guān)領(lǐng)域的上下文中含義相一致的含義，并且因此，將 不被解釋為理想化的或過(guò)于正式的意義，除非明確如此界定外。
[0030] 示例實(shí)施例和相應(yīng)的具體描述的一些部分W對(duì)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)位的操作 的軟件、或者算法和符號(hào)表示的方式出現(xiàn)。運(yùn)些描述和表示是本領(lǐng)域技術(shù)人員將他們的工 作內(nèi)容有效傳達(dá)給其他本領(lǐng)域技術(shù)人員的那些描述和表示。算法，作為運(yùn)里所使用的術(shù)語(yǔ) 并且通常是運(yùn)么使用的，被認(rèn)為是得出一個(gè)結(jié)果的自恰的一系列步驟。運(yùn)些步驟是需要物 理量的物理操作的那些步驟。通常地，但是不是必然地，運(yùn)些量采用能夠被存儲(chǔ)、傳輸、組 合、比較、W及其它操作的光、電或者磁信號(hào)的形式。已經(jīng)不時(shí)地證明，主要為了共同使用的 原因，方便的是將運(yùn)些信號(hào)稱為諸如位、值、元件、符號(hào)、字符、術(shù)語(yǔ)、數(shù)字等。
[0031] 在下面的描述中，將參照可W作為程序模塊或功能性過(guò)程被實(shí)現(xiàn)的操作的動(dòng)作和 符號(hào)表示（例如，在流程圖的形式）描述示例性實(shí)施例，程序模塊或功能性過(guò)程包括程序、 對(duì)象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，其執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型，并且可W使用在現(xiàn)有 網(wǎng)絡(luò)元件處的現(xiàn)有硬件實(shí)現(xiàn)。運(yùn)種現(xiàn)有的硬件可W包括一個(gè)或多個(gè)中央處理單元（CPU)、數(shù) 字信號(hào)處理器值SP)、應(yīng)用程序特定集成的電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程口陣列（FPGA)電腦等。
[0032] 然而，應(yīng)當(dāng)牢記的，所有運(yùn)些和類似的術(shù)語(yǔ)是與適當(dāng)?shù)奈锢砹肯嚓P(guān)聯(lián)，并且僅僅是 應(yīng)用于運(yùn)些量的方便的標(biāo)記。除非另有特別聲明，或從討論中顯而易見(jiàn)的，諸如"處理"或 "運(yùn)算"或"計(jì)算"或"確定"或"顯示"或類似術(shù)語(yǔ)是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似的電子計(jì)算裝置 的動(dòng)作和過(guò)程，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似的電子計(jì)算裝置將在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的寄存器和存儲(chǔ)器中表 示為物理量、電子量的數(shù)據(jù)操作和轉(zhuǎn)換為類似地表示為在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)器或寄存器或其 他運(yùn)樣的信息存儲(chǔ)、傳輸或顯示設(shè)備內(nèi)的物理量的其他數(shù)據(jù)。
[0033] 還要注意，示例實(shí)施例的軟件實(shí)現(xiàn)方面通常是被編碼在一些形式的有形（或者記 錄）存儲(chǔ)介質(zhì)上或者經(jīng)由一些類型的傳輸介質(zhì)實(shí)施。程序存儲(chǔ)介質(zhì)可W是磁性的（例如， 軟盤或者硬盤驅(qū)動(dòng)器）或者光學(xué)的（例如壓縮光盤只讀存儲(chǔ)器，或者"CDROM")，并且可W是只讀的或者是隨機(jī)存取的。類似地，傳輸介質(zhì)可W是雙扭線對(duì)、同軸電纜、光學(xué)纖維、或 者業(yè)界公知的一些其它合適的傳輸介質(zhì)。示例實(shí)施例不限于運(yùn)些方面的任何既定的實(shí)現(xiàn)方 案。
[0034] 如上所述，車輛（例如汽車、拖拉機(jī)和挖掘機(jī)）通常包括電應(yīng)用（例如包括牽引電 動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的電驅(qū)動(dòng)器）。可W通過(guò)W制動(dòng)模式和/或驅(qū)動(dòng)模式控制發(fā)電機(jī)而調(diào)節(jié)直流 總線。
[0035] 維持直流總線電壓的穩(wěn)定性W及小的電壓振蕩和充分快的響應(yīng)時(shí)間有=個(gè)主要 原因。第一，牽引電動(dòng)機(jī)在快速動(dòng)態(tài)載荷變化下通常需要大量功率。如果車輛直流總線電 壓急劇下降，即便在瞬變電壓期間，（在高速深弱磁區(qū)域處的）牽引電動(dòng)機(jī)電流調(diào)節(jié)可能缺 少電壓并導(dǎo)致與牽引電動(dòng)機(jī)相關(guān)的電動(dòng)機(jī)控制器的故障。
[0036] 第二，如果內(nèi)部永磁（IPM)機(jī)被用作發(fā)電機(jī)，并且，該IPM機(jī)可W高速運(yùn)作，那么可 能導(dǎo)致弱磁區(qū)域。IPM機(jī)轉(zhuǎn)矩生成能力還可能受到直流總線電壓變化的限制。如果直流總 線電壓鑒于高載荷需求而減少，與IPM機(jī)（發(fā)電機(jī)）相關(guān)的控制器可能不能恢復(fù)直流總線 電壓電平。
[0037] 最后，當(dāng)直流總線電壓超過(guò)預(yù)定闊值時(shí)，制動(dòng)斷路器IGBT(公知的用于保護(hù)控制 器硬件的機(jī)構(gòu)）可能被打開W將功率耗散到擦棒電阻中，從而避免直流總線的過(guò)壓狀態(tài)。 [003引圖1顯示根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施例的車輛100。如圖1所示，車輛100可W包括 發(fā)電