控制電動車電機的裝置及用該裝置減小轉(zhuǎn)矩波動的方法【專利摘要】本申請?zhí)峁┮环N用于控制電動車的電機的裝置以及用于使用該裝置來減小轉(zhuǎn)矩波動的方法。由于針對根據(jù)電機轉(zhuǎn)子的每個位置的轉(zhuǎn)矩波動生成負相波動電流來控制轉(zhuǎn)子的勵磁線圈中流動的勵磁電流，所以能夠在不降低輸出轉(zhuǎn)矩的情況下減小電機的轉(zhuǎn)矩波動。此外，在高轉(zhuǎn)矩段的運行區(qū)間中，通過增大負相波動電流的AC分量來控制勵磁電流以減小轉(zhuǎn)矩波動；而在低轉(zhuǎn)矩段的運行區(qū)間中，通過減小負相波動電流的AC分量來控制勵磁電流以減小轉(zhuǎn)矩波動。即，通過僅控制勵磁電流而不控制施加至定子的電樞線圈的輸出電流的相位來減小電機的轉(zhuǎn)矩波動?！緦＠f明】控制電動車電機的裝置及用該裝置減小轉(zhuǎn)矩波動的方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本申請涉及一種用于控制電動車電機的裝置以及用于使用該裝置來減小轉(zhuǎn)矩波動(torqueripple)的方法，尤其涉及這樣一種用于控制電動車的電機的裝置以及用于使用該裝置來減小轉(zhuǎn)矩波動的方法，該裝置能夠通過用根據(jù)轉(zhuǎn)子位置生成的轉(zhuǎn)矩波動的負相波動電流來控制電機的勵磁電流，從而減小電機的轉(zhuǎn)矩波動。【
背景技術(shù)：
】[0002]近來，由于能源枯竭和環(huán)境污染，諸如電動車或混合動力車等環(huán)保車日益矚目。環(huán)保車包括用于通過使用電池中存儲的電力來產(chǎn)生驅(qū)動力的電機，并且在這種情況下，通常使用的是DC(直流)電機。[0003]通常,DC電機由配置為磁體的定子和配置為勵磁繞組(fieldwinding)的轉(zhuǎn)子組成。轉(zhuǎn)子的勵磁繞組通過電刷連接至外部的DC電源，這里，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，連接至電刷的外部電源的極性不斷變化，并且轉(zhuǎn)子中生成的磁場的方向也不斷變化。即，轉(zhuǎn)子的磁場保持為具有相對于定子磁場的相同極性，因而產(chǎn)生電機的旋轉(zhuǎn)力。[0004]同時，在DC電機使用于電動車或混合動力車的情況下，通過達到高輸出密度、高效率和低噪聲水平(低振動水平)來確保電機的可靠性十分重要。有鑒于此，重要的是減小或抵消作為電機運行期間噪聲和振動的主要原因的轉(zhuǎn)矩波動。[0005]用于減小DC電機的轉(zhuǎn)矩波動的方案包括:通過在制造和裝配電機時優(yōu)化電機的形狀來減小齒槽轉(zhuǎn)矩波動的方案，通過應用正弦電流來減小轉(zhuǎn)矩波動的方案，等等。然而，將電機設計為使得電流分布成為完美的正弦波是非常復雜的且需要精確的設計工藝，并且在將斜槽(skew)應用于電機的定子或轉(zhuǎn)子以減小齒槽轉(zhuǎn)矩波動的情況下或者在將定子或轉(zhuǎn)子制造成具有正弦形(例如弧形)以維持正弦波的情況下，輸出轉(zhuǎn)矩多半也一起降低從而減小了輸出效率?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0006]本申請的方案提供一種用于控制電動車的電機的裝置以及用于使用該裝置來減小轉(zhuǎn)矩波動的方法，該裝置能夠通過針對基于轉(zhuǎn)子位置的轉(zhuǎn)矩波動生成負相波動電流來控制電機轉(zhuǎn)子的勵磁線圈中流動的勵磁電流，由此減小電機的轉(zhuǎn)矩波動且不降低輸出轉(zhuǎn)矩。[0007]根據(jù)本申請的一個方案，提供一種用于控制電動車的電機的裝置，該裝置包括:電機，包括具有電樞線圈的定子和具有勵磁線圈的轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子位置檢測單元，配置為檢測所述轉(zhuǎn)子的位置；勵磁電流檢測單元，配置為檢測所述勵磁線圈中流動的勵磁電流；以及勵磁電流控制單元，具有用以對所檢測的勵磁電流進行反饋控制的反饋控制單元，其中所述勵磁電流控制單元通過使用根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的每個位置所檢測的勵磁電流來生成用于每個運行區(qū)間的負相波動電流，并用所生成的負相波動電流來控制所述勵磁電流，由此減小所述電機的轉(zhuǎn)矩波動。[0008]根據(jù)本申請的另一方案，提供一種通過用于控制電動車的電機的裝置來減小轉(zhuǎn)矩波動的方法，所述電動車具有電機，所述電機包括帶有電樞線圈的定子和帶有勵磁線圈的轉(zhuǎn)子，所述方法包括:檢測所述轉(zhuǎn)子的位置；檢測所述勵磁線圈中流動的勵磁電流；對根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的每個位置而生成的電機的轉(zhuǎn)矩波動進行采樣；為每個運行區(qū)間生成所述轉(zhuǎn)矩波動的負相波動電流；以及用對應于當前運行區(qū)間的負相波動電流來對所述勵磁電流進行反饋控制。[0009]在根據(jù)本申請實施例的用于控制電動車的電機的裝置和用于使用該裝置來減小轉(zhuǎn)矩波動的方法示例中，由于轉(zhuǎn)子的勵磁線圈中流動的勵磁電流通過生成與轉(zhuǎn)矩波動(該轉(zhuǎn)矩波動是基于電機轉(zhuǎn)子的每個位置而生成的)相關(guān)的負相波動電流而得以控制，所以能夠在不降低輸出轉(zhuǎn)矩的情況下減小電機的轉(zhuǎn)矩波動。[0010]此外，在根據(jù)本申請實施例的用于控制電動車的電機的裝置和用于使用該裝置來減小轉(zhuǎn)矩波動的方法示例中，在高轉(zhuǎn)矩段的運行區(qū)間中，通過增大負相波動電流的AC分量來控制勵磁電流以減小轉(zhuǎn)矩波動；而在低轉(zhuǎn)矩段的運行區(qū)間中，通過減小負相波動電流的AC分量來控制勵磁電流以減小轉(zhuǎn)矩波動。即，通過僅控制勵磁電流而無需控制施加至定子電樞線圈的輸出電流的相位來減小電機的轉(zhuǎn)矩波動。[0011]基于下文結(jié)合說明書附圖對本申請的詳細說明，本申請上述及其他目的、特征、方案和優(yōu)點將更為明顯?！緦＠綀D】【附圖說明】[0012]圖1為根據(jù)本申請一實施例的用于控制電動車的電機的裝置的配置的電路圖；[0013]圖2為顯示根據(jù)本申請一實施例通過使用負相波動電流來抵消根據(jù)轉(zhuǎn)子每個位置生成的轉(zhuǎn)矩波動所得到的結(jié)果的圖表；[0014]圖3為顯示根據(jù)本申請一實施例與用于基于轉(zhuǎn)矩和電機轉(zhuǎn)速減小每個運行區(qū)間(operationregion)中轉(zhuǎn)矩波動的負相波動電流對應的勵磁電流(If)幅值的圖表；[0015]圖4為顯示與圖3的各運行區(qū)間中轉(zhuǎn)子位置相關(guān)的轉(zhuǎn)矩波動的周期和形狀的圖表;[0016]圖5為顯示根據(jù)本申請一實施例通過區(qū)分磁阻轉(zhuǎn)矩、磁轉(zhuǎn)矩和齒槽轉(zhuǎn)矩來分析根據(jù)轉(zhuǎn)子位置所生成的電機的轉(zhuǎn)矩波動的圖表；[0017]圖6和圖7為示出根據(jù)本申請一實施例通過將使用勵磁電流的負相波動電流應用于第一運行區(qū)間的高轉(zhuǎn)矩段(torquesection)中的轉(zhuǎn)矩波動來減小轉(zhuǎn)矩波動的處理的圖示；[0018]圖8和圖9為示出根據(jù)本申請一實施例通過將使用勵磁電流的負相波動電流應用于第一運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段中的轉(zhuǎn)矩波動來減小轉(zhuǎn)矩波動的處理的圖示；[0019]圖10和圖11為示出根據(jù)本申請一實施例通過將使用勵磁電流的負相波動電流應用于第二運行區(qū)間的高轉(zhuǎn)矩段中的轉(zhuǎn)矩波動來減小轉(zhuǎn)矩波動的處理的圖示；[0020]圖12和圖13為示出根據(jù)本申請一實施例通過將使用勵磁電流的負相波動電流應用于第二運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段中的轉(zhuǎn)矩波動來減小轉(zhuǎn)矩波動的處理的圖示；[0021]圖14為顯示根據(jù)本申請一實施例根據(jù)轉(zhuǎn)子的極數(shù)和定子的槽數(shù)的轉(zhuǎn)矩波動和齒槽轉(zhuǎn)矩的波形的圖表；[0022]圖15為顯示根據(jù)本申請一實施例根據(jù)轉(zhuǎn)子的極數(shù)和定子的槽數(shù)的每一旋轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)矩波動的周期數(shù)和齒槽轉(zhuǎn)矩波動的周期數(shù)之間的比較的圖示；以及[0023]圖16和圖17為示出根據(jù)本申請一實施例用于減小控制電動車電機的裝置的轉(zhuǎn)矩波動的方法的流程圖?！揪唧w實施方式】[0024]首先，圖1為根據(jù)本申請一實施例的用于控制電動車電機的裝置的配置的電路圖。如圖所示，用于控制電動車電機的裝置包括:電機2，由定子和轉(zhuǎn)子組成，該定子具有電樞線圈3，且該轉(zhuǎn)子具有勵磁線圈4；勵磁電流控制單元40和勵磁電流控制電路50，配置為控制勵磁電流；轉(zhuǎn)子位置檢測單元20，配置為檢測電機的轉(zhuǎn)子的位置；輸出電流檢測單元30，配置為檢測施加至電機的三相AC(交流)電流；電池60，配置為供應充電電池電力；以及逆變器70，配置為將電池60的DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力從而向電機2提供驅(qū)動電力。[0025]轉(zhuǎn)子位置檢測單元20被設計用以測量轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，其例如可以是設于電機2前級(frontstage)中的旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver)。[0026]勵磁電流控制單元40包括勵磁電流檢測單元42和反饋控制單元45。勵磁電流檢測單元42根據(jù)諸如MOSFET等開關(guān)元件的開/關(guān)比來檢測勵磁線圈4中流動的勵磁電流If值。同時，反饋控制單元45通過傳送用于勵磁電流控制電路50中所設的開關(guān)元件的開/關(guān)操作的控制信號來對所檢測的勵磁電流If進行反饋控制。[0027]并且，勵磁電流控制單元40通過使用基于轉(zhuǎn)子的每個位置檢測的勵磁電流來生成與每個運行區(qū)間中所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩波動相關(guān)的負相波動電流。[0028]這里，運行區(qū)間可以分為第一運行區(qū)間和第二運行區(qū)間，在第一運行區(qū)間中轉(zhuǎn)矩根據(jù)電機2的轉(zhuǎn)速是一致的，而在第二運行區(qū)間中轉(zhuǎn)矩根據(jù)電機2的轉(zhuǎn)速而減小。[0029]參照圖3，在圖表中，區(qū)間A和區(qū)間B對應于轉(zhuǎn)矩一致或恒定的第一運行區(qū)間，而區(qū)間C和區(qū)間D對應于轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速增加而減小的第二運行區(qū)間。并且，當前的運行區(qū)間是基于根據(jù)驅(qū)動器(driver)的加速器角度(acceleratorangle)所接收的參考轉(zhuǎn)矩(torquereference)和根據(jù)從轉(zhuǎn)子位置檢測單元20接收的信號所計算的電機轉(zhuǎn)速來確定的。[0030]負相波動電流可利用通過勵磁電流檢測單元42所檢測的DC勵磁電流來生成。詳細而言，根據(jù)通過轉(zhuǎn)子位置檢測單元20所檢測的轉(zhuǎn)子的每個旋轉(zhuǎn)位置來提取轉(zhuǎn)矩波動，并對波動進行標度(scale)，之后，通過利用對應的旋轉(zhuǎn)位置中的DC勵磁電流來生成幅值與所提取的轉(zhuǎn)矩波動相同而相位與其相反的負相波動電流。[0031]勵磁電流控制單元40通過使用由此生成的負相波動電流來控制所檢測的勵磁電流If的幅值和相位，從而減小電機2的轉(zhuǎn)矩波動。[0032]詳細而言，勵磁電流控制單元40控制勵磁電流If以使其幅值隨著基于參考轉(zhuǎn)矩和電機轉(zhuǎn)速的運行區(qū)間從具有一致轉(zhuǎn)矩的第一運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段向第一運行區(qū)間的高轉(zhuǎn)矩段轉(zhuǎn)移(shift)而增加。并且，勵磁電流控制單元40控制設于勵磁電流電路中的開關(guān)元件的占空比，以使得勵磁電流If的幅值隨著基于參考轉(zhuǎn)矩和電機轉(zhuǎn)速的運行區(qū)間從第二運行區(qū)間(其中轉(zhuǎn)矩隨著電機轉(zhuǎn)速的增加而減小)的低轉(zhuǎn)矩段向第二運行區(qū)間的高轉(zhuǎn)矩段轉(zhuǎn)移而增加。[0033]同時，在基于輸入的參考轉(zhuǎn)矩和電機轉(zhuǎn)速的運行區(qū)間從具有一致轉(zhuǎn)矩的第一運行區(qū)間的高轉(zhuǎn)矩段移動至第二運行區(qū)間的高轉(zhuǎn)矩段的情況下，勵磁電流控制單元40控制勵磁電流電路50以減小勵磁電流If的幅值。并且，即使當運行區(qū)間從具有一致轉(zhuǎn)矩的第一運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段移動至轉(zhuǎn)矩減小的第二運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段時，勵磁電流控制單元40也控制勵磁電流電路50以減小勵磁電流If的幅值。[0034]而且，當基于輸入的參考轉(zhuǎn)矩和電機轉(zhuǎn)速的當前運行區(qū)間是第一運行區(qū)間或第二運行區(qū)間的高轉(zhuǎn)矩段時，勵磁電流控制單元40增加所生成的負相波動電流的AC分量以減小電機的轉(zhuǎn)矩波動。[0035]并且，在基于輸入的參考轉(zhuǎn)矩和電機轉(zhuǎn)速的當前運行區(qū)間是第一運行區(qū)間或第二運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段時，勵磁電流控制單元40減小所生成的負相波動電流的AC分量以減小電機的轉(zhuǎn)矩波動。[0036]電機的總輸出轉(zhuǎn)矩為磁轉(zhuǎn)矩、磁阻轉(zhuǎn)矩和齒槽轉(zhuǎn)矩的總和。在這些轉(zhuǎn)矩當中，磁轉(zhuǎn)矩包括輸出電流的勵磁電流(If)分量和轉(zhuǎn)矩生成電流Iq分量這二者，因此通過利用勵磁電流生成的負相波動電流的幅值具有這樣的特性:其與轉(zhuǎn)矩生成電流Iq的幅值成比例。因而，勵磁電流控制單元40可通過生成與轉(zhuǎn)矩生成電流Iq的幅值成比例的負相波動電流來控制勵磁電流的幅值，這里的轉(zhuǎn)矩生成電流Iq已經(jīng)從由輸出電流檢測單元30檢測的輸出電流轉(zhuǎn)換成兩相同步坐標系的電流。[0037]并且，勵磁電流控制單元40包括存儲模塊47和勵磁電流校正模塊49。[0038]存儲模塊47預先以查找表(look-uptable)的形式來存儲用以減小各運行區(qū)間中的轉(zhuǎn)矩的對應于負相波動電流的轉(zhuǎn)子位置以及勵磁電流的幅值。該查找表中的數(shù)據(jù)值可通過對每個運行區(qū)間中生成的轉(zhuǎn)矩波動的趨勢進行實驗并對其加以分析來獲得。并且，勵磁電流校正模塊49通過從存儲于存儲模塊47中的查找表讀取與根據(jù)所接收的參考轉(zhuǎn)矩和所計算的電機轉(zhuǎn)速而確定的當前運行區(qū)間對應的轉(zhuǎn)子位置和勵磁電流幅值來校正勵磁電流的幅值。以這種方式，可通過使用讀取的勵磁電流幅值作為勵磁電流參考值來校正所檢測的勵磁電流，從而減小電機的轉(zhuǎn)矩波動。[0039]在本申請的實施例中，轉(zhuǎn)矩波動的幅值與轉(zhuǎn)子的極數(shù)成反比。也即，隨著轉(zhuǎn)子極數(shù)的增加，轉(zhuǎn)矩波動減小。關(guān)于這一點，例如參照圖14可看出:當轉(zhuǎn)子極數(shù)最小(即為4)時轉(zhuǎn)矩波動最嚴重，而當轉(zhuǎn)子極數(shù)最大(即為10)時轉(zhuǎn)矩波動相對穩(wěn)定。[0040]同時，根據(jù)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置而周期性出現(xiàn)的齒槽轉(zhuǎn)矩的波動在每一轉(zhuǎn)中的頻率周期數(shù)是轉(zhuǎn)子極數(shù)和定子槽數(shù)的最小公倍數(shù)。就此而論，參照圖15，當轉(zhuǎn)子極數(shù)和定子槽數(shù)的最小公倍數(shù)小時(例如在4極/6槽的情況下)，所計算的每一轉(zhuǎn)的頻率周期長且波動大。同時，當轉(zhuǎn)子極數(shù)和定子槽數(shù)的最小公倍數(shù)最大時(例如在10極/60槽的情況下),所計算的每一轉(zhuǎn)的頻率周期短且波動小。并且，由于電機的總輸出轉(zhuǎn)矩是磁轉(zhuǎn)矩、磁阻轉(zhuǎn)矩和齒槽轉(zhuǎn)矩的總和，所以根據(jù)轉(zhuǎn)子極數(shù)的齒槽轉(zhuǎn)矩的波動變化與轉(zhuǎn)矩波動的變化成比例。參照圖14可看出，根據(jù)轉(zhuǎn)子極數(shù)和定子槽數(shù)的齒槽轉(zhuǎn)矩的波形變化與轉(zhuǎn)矩波動的波形變化成比例。[0041]逆變器70根據(jù)車輛的操作條件將來自電池60的DC電力轉(zhuǎn)換成三相AC電流，并將該三相AC電流供應至電樞線圈3以驅(qū)動電機2。為此，如圖1所示，逆變器70連接至CPU、PWM(脈寬調(diào)制)控制單元以及RDC(旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)字轉(zhuǎn)換器)電路。這里，RDC電路從轉(zhuǎn)子位置檢測單元20接收關(guān)于電機的轉(zhuǎn)子位置的信號，計算電機的速度，并將所計算的電機的速度施加至CPU。[0042]逆變器70還包括逆變器電路和整流電路，該逆變器電路被配置為諸如MOSFET等開關(guān)元件，該整流電路被配置為并聯(lián)連接至每個開關(guān)元件的二極管。如圖1所示，逆變器70包括U相上橋臂和下橋臂、V相上橋臂和下橋臂、以及W相上橋臂和下橋臂，并且各相的上橋臂和下橋臂連接至電機2的電樞線圈3。并且，占空比根據(jù)轉(zhuǎn)子位置檢測單元20所檢測的旋轉(zhuǎn)位置進行控制，且與輸出電流檢測單元30所檢測的三相AC電流對應的PWM信號被施加至逆變器70的開關(guān)元件。[0043]在本申請的實施例中，為了根據(jù)電機轉(zhuǎn)速的變化穩(wěn)定地減小轉(zhuǎn)矩波動，僅控制施加至轉(zhuǎn)子線圈的勵磁電流If，而不控制逆變器70的脈沖寬度調(diào)制模式。因而，已經(jīng)從輸出電流檢測單元30所檢測的三相輸出電流轉(zhuǎn)換的磁通生成電流Id和轉(zhuǎn)矩生成電流Iq被僅用來分析轉(zhuǎn)矩波動，而并不控制U、V和W相電流的相位以減小轉(zhuǎn)矩波動。[0044]輸出電流檢測單元30檢測電樞線圈3的輸出電流。所檢測的輸出電流可被轉(zhuǎn)換成磁通生成電流Id和轉(zhuǎn)矩生成電流Iq以作為兩相同步坐標系上的電流，并且在這種情況下，根據(jù)本申請一實施例的負相波動電流的幅值與轉(zhuǎn)矩生成電流Iq的幅值成比例。[0045]圖2為顯示使用上述用于控制電動車電機的裝置通過利用負相波動電流來抵消轉(zhuǎn)子的每個位置中生成的轉(zhuǎn)矩波動所得到的結(jié)果的圖表。如圖2所示，利用勵磁電流所生成的負相波動電流具有與轉(zhuǎn)矩波動相同的幅值和相反的相位。因而，可以看出在將負相波動電流施加于轉(zhuǎn)矩波動時，轉(zhuǎn)矩波動減小或被抵消。由此，能夠在不降低輸出轉(zhuǎn)矩的情況下減小轉(zhuǎn)矩波動。[0046]圖3為顯示根據(jù)本申請一實施例與用于減小基于轉(zhuǎn)矩和電機轉(zhuǎn)速的每個運行區(qū)間中轉(zhuǎn)矩波動的負相波動電流對應的勵磁電流(If)幅值的圖表。[0047]這里，圖3中所示的箭頭表示分別對應于If、Id和Iq的電流的幅值(電流幅值:??>i(t)>t)。Id的⑴或㈠符號表示d軸電流的電流方向。例如，⑴符號可以表示定子電流在d_q平面上的第一象限內(nèi)出現(xiàn)。而且，(-)符號可以表示定子電流在d_q平面上的第二象限內(nèi)出現(xiàn)。`[0048]每個運行區(qū)間是根據(jù)基于驅(qū)動器的加速器角度所接收的參考轉(zhuǎn)矩和基于從轉(zhuǎn)子位置檢測單元20接收的信號所計算的電機速度來確定的。[0049]詳細而言，如圖3所示，運行區(qū)間被劃分成作為第一運行區(qū)間(其根據(jù)電機轉(zhuǎn)速具有一致的轉(zhuǎn)矩)的區(qū)間A和B以及作為第二運行區(qū)間(其根據(jù)電機轉(zhuǎn)速而轉(zhuǎn)矩減小)的區(qū)間C和D。優(yōu)選地，隨著所接收的參考轉(zhuǎn)矩從低轉(zhuǎn)矩段轉(zhuǎn)移至高轉(zhuǎn)矩段，即，隨著所接收的參考轉(zhuǎn)矩從區(qū)間B過渡到區(qū)間A或者從區(qū)間D過渡到區(qū)間C，勵磁電流If被控制以具有增大的幅值。并且，可看出各區(qū)間中勵磁電流If的幅值與轉(zhuǎn)矩生成電流Iq(即，已經(jīng)從逆變器的三相輸出電流轉(zhuǎn)換的兩相同步參照系上的電流)的幅值成比例，這是因為磁轉(zhuǎn)矩包括了勵磁電流If和轉(zhuǎn)矩生成電流Iq的所有分量。[0050]以這種方式，在基于從各運行區(qū)間所檢測的勵磁電流If和轉(zhuǎn)矩生成電流Iq的幅值實驗性地分析了轉(zhuǎn)矩波動的趨勢之后，通過使用所檢測的勵磁電流If來生成用于減小或抵消轉(zhuǎn)矩波動的負相波動電流。為此，檢測用于減小各運行區(qū)間中所生成的轉(zhuǎn)矩波動的負相波動電流的相位角(即，對應轉(zhuǎn)子的位置)，并且基于此來生成查找表。也即，以查找表的形式預先存儲各運行區(qū)間中與關(guān)于轉(zhuǎn)矩波動的負相波動電流對應的勵磁電流If的幅值與轉(zhuǎn)子位置的映射對(pair)。[0051]之后，根據(jù)基于驅(qū)動器的加速器角度的參考轉(zhuǎn)矩值以及基于從轉(zhuǎn)子位置檢測單元接收的信號的電機轉(zhuǎn)速值來確定當前運行區(qū)間對應于A、B、C和D中的哪個區(qū)間，并從先前存儲的查找表中讀取對應于負相波動電流(該負相波動電流與對應于所確定的當前運行區(qū)間的轉(zhuǎn)矩波動相關(guān))的勵磁電流If的幅值以及轉(zhuǎn)子的位置，進而控制勵磁電流If。[0052]同時，在對應于第一運行區(qū)間(其中具有一致的轉(zhuǎn)矩)的高轉(zhuǎn)矩段的區(qū)間A以及對應于第二運行區(qū)間(其中轉(zhuǎn)矩隨著電機轉(zhuǎn)速的增大而減小)的高轉(zhuǎn)矩段的區(qū)間C中，通過顯著增大所生成的負相波動電流的AC分量來減小電機的轉(zhuǎn)矩波動。以這種方式，由于在高轉(zhuǎn)矩段中輸出轉(zhuǎn)矩中的磁轉(zhuǎn)矩的比例高，所以通過控制勵磁電流If能夠容易地減小轉(zhuǎn)矩波動。[0053]同時，在對應于第一運行區(qū)間(其中具有一致的轉(zhuǎn)矩)的低轉(zhuǎn)矩段的區(qū)間B以及對應于第二運行區(qū)間(其中轉(zhuǎn)矩隨著電機轉(zhuǎn)速的增大而減小)的低轉(zhuǎn)矩段的區(qū)間D中，通過減小所生成的負相波動電流的AC分量能夠減小電機的轉(zhuǎn)矩波動。[0054]然而，在這種情況下，在本申請的實施例中，由于僅通過控制勵磁電流If來減小或抵消轉(zhuǎn)矩波動，所以未對作為逆變器的三相輸出電流的磁通生成電流Id和轉(zhuǎn)矩生成電流Iq或者已經(jīng)從逆變器的三相輸出電流轉(zhuǎn)換的兩相同步坐標系下的電流進行相位控制。[0055]圖4為顯示與圖3的各運行區(qū)間中的轉(zhuǎn)子位置相關(guān)的轉(zhuǎn)矩波動的周期和形狀的圖表。點(POINT)I顯示作為具有一致轉(zhuǎn)矩的高轉(zhuǎn)矩段的區(qū)間A中生成的轉(zhuǎn)矩波動的周期和形狀。點2顯示作為具有一致轉(zhuǎn)矩的低轉(zhuǎn)矩段的區(qū)間B中生成的轉(zhuǎn)矩波動的周期和形狀。點3顯示作為具有減小轉(zhuǎn)矩的高轉(zhuǎn)矩段的區(qū)間C中生成的轉(zhuǎn)矩波動的周期和形狀。點4顯示作為具有減小轉(zhuǎn)矩的低轉(zhuǎn)矩段的區(qū)間D中生成的轉(zhuǎn)矩波動的周期和形狀。如所示出的，各運行區(qū)間中生成的轉(zhuǎn)矩波動的周期和形狀不同，因此用于減小或消除這些轉(zhuǎn)矩波動的負相波動電流的周期和形狀也產(chǎn)生為不同。[0056]圖6和圖7為示出根據(jù)本申請一實施例通過將使用勵磁電流的負相波動電流應用于第一運行區(qū)間的高轉(zhuǎn)矩段中的轉(zhuǎn)矩波動(即點I)來減小轉(zhuǎn)矩波動的處理的圖示。如圖6所示，點I所屬的區(qū)間A中生成的轉(zhuǎn)矩波動被標度，隨后將DC勵磁電流應用于該轉(zhuǎn)矩波動以生成負相波動電流。在區(qū)間A中，由于轉(zhuǎn)矩波動中磁轉(zhuǎn)矩波動的比例大，所以使用勵磁電流If減小轉(zhuǎn)矩波動能夠獲得很好的效果。圖7示出通過用生成的負相波動電流來控制勵磁電流If所獲得的結(jié)果。能夠看出，在勵磁電流If被控制之后轉(zhuǎn)矩波動被減小到勵磁電流If被控制之前的轉(zhuǎn)矩波動的大約四分之一。[0057]圖8和圖9為示出根據(jù)本申請一實施例通過將使用勵磁電流的負相波動電流應用于第一運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段中的轉(zhuǎn)矩波動(即點2)來減小轉(zhuǎn)矩波動的處理的圖示。如圖8所示，點2所屬的區(qū)間B中生成的轉(zhuǎn)矩波動被標度，隨后將DC勵磁電流應用于該轉(zhuǎn)矩波動以生成負相波動電流。在區(qū)間B中，由于在轉(zhuǎn)矩波動中磁轉(zhuǎn)矩波動的比例大而轉(zhuǎn)矩生成電流Iq的幅值相對較小，所以使用勵磁電流If減小轉(zhuǎn)矩波動能夠獲得很好的效果，并且可以通過減小負相波動電流的AC分量來減小轉(zhuǎn)矩波動。圖9示出通過用生成的負相波動電流來控制勵磁電流If所獲得的結(jié)果。[0058]圖10和圖11為示出根據(jù)本申請一實施例通過將使用勵磁電流的負相波動電流應用于第二運行區(qū)間的高轉(zhuǎn)矩段中的轉(zhuǎn)矩波動(即點3)來減小轉(zhuǎn)矩波動的處理的圖示。如圖10所示，點3所屬的區(qū)間C中生成的轉(zhuǎn)矩波動被標度，隨后將DC勵磁電流應用于該轉(zhuǎn)矩波動以生成負相波動電流。在區(qū)間C中，由于磁阻轉(zhuǎn)矩波動的比例增加，所以通過增加負相波動電流的AC分量來減小轉(zhuǎn)矩波動。圖11示出通過用生成的負相波動電流來控制勵磁電流If所獲得的結(jié)果。[0059]圖12和圖13為示出根據(jù)本申請一實施例通過將使用勵磁電流的負相波動電流應用于第二運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段中的轉(zhuǎn)矩波動(即點4)來減小轉(zhuǎn)矩波動的處理的圖示。如圖12所示，點4所屬的區(qū)間D中生成的轉(zhuǎn)矩波動被標度，隨后將DC勵磁電流應用于該轉(zhuǎn)矩波動以生成負相波動電流。與區(qū)間C相比，在區(qū)間D中，由于作為從逆變器的三相輸出電流轉(zhuǎn)換來的兩相同步坐標系上的電流的磁通生成電流Id的幅值相對減小，因而可以通過減小負相波動電流的AC分量來減小轉(zhuǎn)矩波動。圖13示出通過用生成的負相波動電流來控制勵磁電流If所獲得的結(jié)果。類似地，可以看出，勵磁電流If被控制之后的轉(zhuǎn)矩波動減小到勵磁電流If被控制之前的轉(zhuǎn)矩波動的大約四分之一。[0060]圖5為顯示根據(jù)本申請一實施例通過區(qū)分磁阻轉(zhuǎn)矩、磁轉(zhuǎn)矩和齒槽轉(zhuǎn)矩來分析根據(jù)轉(zhuǎn)子位置所生成的電機的總轉(zhuǎn)矩波動的圖表。電機的輸出轉(zhuǎn)矩是磁阻轉(zhuǎn)矩、磁轉(zhuǎn)矩和齒槽轉(zhuǎn)矩的總和，如以下所示的等式所表示。[0〇61]轉(zhuǎn)矩=T磁+T麵+T齒槽[0062]轉(zhuǎn)矩=Pn{LfXIfXIq+(Ld-Lq)XIdIq}+T齒槽[0063]這里，Pn是轉(zhuǎn)子的極數(shù)，Lf是勵磁繞組電感，Ld是d軸電感，且Lq是q軸電感。[0064]這里，磁轉(zhuǎn)矩包括勵磁電流If和轉(zhuǎn)矩生成電流Iq分量，而磁阻轉(zhuǎn)矩包括磁通生成電流Id和轉(zhuǎn)矩生成電流Iq分量。在本申請的一實施例中，根據(jù)運行區(qū)間來分析轉(zhuǎn)矩波動，并相應地控制磁轉(zhuǎn)矩的勵磁電流If，由此減小電機的轉(zhuǎn)矩波動。[0065]這里，與磁阻轉(zhuǎn)矩和磁轉(zhuǎn)矩相比，齒槽轉(zhuǎn)矩的幅值非常小。齒槽轉(zhuǎn)矩的值是根據(jù)電機設計或制造中的轉(zhuǎn)子極數(shù)和定子槽數(shù)來確定的，所以總轉(zhuǎn)矩波動中齒槽轉(zhuǎn)矩的比例也小。然而，在本申請的一實施例中，由于勵磁電流控制單元40是通過生成與反映齒槽轉(zhuǎn)矩波動的轉(zhuǎn)矩波動相關(guān)的負相波動電流來控制勵磁電流，所以能夠更加精確地減小轉(zhuǎn)矩波動。[0066]在后文中，將描述根據(jù)本申請一實施例通過用于控制電動車電機的裝置來減小轉(zhuǎn)矩波動的方法。[0067]首先，參照圖16，通過使用旋轉(zhuǎn)變壓器等來檢測電機的轉(zhuǎn)子位置(S10)。檢測電機的勵磁線圈中流動的勵磁電流(S20)。[0068]對根據(jù)所檢測的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置的電機的轉(zhuǎn)矩波動進行采樣(S30)。對電機的轉(zhuǎn)矩波動進行采樣(S30)可包括檢測電樞線圈的輸出電流(即，三相AC電流)，并且基于所檢測的勵磁電流的幅值和所檢測的三相AC電流的幅值，通過包括三相AC電流的磁阻轉(zhuǎn)矩和包括勵磁電流分量的磁轉(zhuǎn)矩來分析根據(jù)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置所生成的電機的總轉(zhuǎn)矩波動。[0069]之后，通過使用依據(jù)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置所檢測的勵磁電流來生成與按照運行區(qū)間進行采樣的轉(zhuǎn)矩波動相關(guān)的負相波動電流(S40)。這里，運行區(qū)間可包括第一運行區(qū)間(其中根據(jù)電機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩是一致的)和第二運行區(qū)間(其中轉(zhuǎn)矩根據(jù)電機轉(zhuǎn)速而減小)。[0070]用對應于當前運行區(qū)間的負相波動電流對勵磁電流進行反饋控制以減小轉(zhuǎn)矩波動(S50)。詳細而言，對勵磁電流進行反饋控制，以使其幅值隨著當前運行區(qū)間從第一運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段朝向高轉(zhuǎn)矩段轉(zhuǎn)移或者從第二運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段朝向第二運行區(qū)間的高轉(zhuǎn)矩段轉(zhuǎn)移而增大，由此減小轉(zhuǎn)矩波動。并且，當前運行區(qū)間可基于根據(jù)驅(qū)動器的加速器角度所接收的參考轉(zhuǎn)矩和根據(jù)從轉(zhuǎn)子位置檢測單元接收的信號所計算的電機轉(zhuǎn)速來確定。[0071]圖17中示出通過用負相波動電流對勵磁電流進行反饋控制來減小轉(zhuǎn)矩波動的詳細處理。[0072]首先，預先以查找表的形式存儲各運行區(qū)間中對應于負相波動電流的轉(zhuǎn)子位置以及勵磁電流的幅值(S51)。之后，基于接收的參考轉(zhuǎn)矩和通過轉(zhuǎn)子位置檢測單元計算的電機轉(zhuǎn)速來確定當前運行區(qū)間(S52)。從查找表中讀取與所確定的當前運行區(qū)間對應的轉(zhuǎn)子位置和勵磁電流的幅值，并對勵磁電流進行反饋控制(S53)。[0073]之后，確定所確定的當前運行區(qū)間是高轉(zhuǎn)矩段還是低轉(zhuǎn)矩段(S54)。當根據(jù)確定結(jié)果得出當前運行區(qū)間是高轉(zhuǎn)矩段時，通過急劇增大負相波動電流的AC分量來減小轉(zhuǎn)矩波動(S55)。同時，當根據(jù)確定結(jié)果得出當前運行區(qū)間是低轉(zhuǎn)矩段時，通過減小負相波動電流的AC分量來減小轉(zhuǎn)矩波動(S56)。[0074]如上所述，在根據(jù)本申請實施例的用于控制電動車電機的裝置和用于使用該裝置來減小轉(zhuǎn)矩波動的方法的情況中，由于勵磁線圈中流動的勵磁電流通過生成與轉(zhuǎn)矩波動(該轉(zhuǎn)矩波動根據(jù)電機轉(zhuǎn)子的每個位置而生成)相關(guān)的負相波動電流而得以控制，所以能夠在不降低輸出轉(zhuǎn)矩的情況下減小電機的轉(zhuǎn)矩波動。【權(quán)利要求】1.一種用于控制電動車的電機的裝置，該裝置包括:電機，包括具有電樞線圈的定子和具有勵磁線圈的轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子位置檢測單元，配置為檢測所述轉(zhuǎn)子的位置；勵磁電流檢測單元，配置為檢測在所述勵磁線圈中流動的勵磁電流；以及勵磁電流控制單元，具有用以對所檢測的勵磁電流進行反饋控制的反饋控制單元，其中所述勵磁電流控制單元通過使用根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的每個位置所檢測的勵磁電流來生成用于每個運行區(qū)間的負相波動電流，并用所生成的負相波動電流來控制所述勵磁電流，由此減小所述電機的轉(zhuǎn)矩波動。2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述運行區(qū)間分為第一運行區(qū)間和第二運行區(qū)間，在所述第一運行區(qū)間中轉(zhuǎn)矩根據(jù)所述電機的轉(zhuǎn)速是一致的，而在所述第二運行區(qū)間中轉(zhuǎn)矩基于所述電機的轉(zhuǎn)速而減小。3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述勵磁電流控制單元提供控制，以使得所述勵磁電流的幅值從所述第一運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段到高轉(zhuǎn)矩段，或者從所述第二運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段到高轉(zhuǎn)矩段增大。4.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括:輸出電流檢測單元，配置為檢測所述電樞線圈的輸出電流，其中所述輸出電流被分為磁通生成電流和轉(zhuǎn)矩生成電流，并且所述勵磁電流控制單元通過生成與所述轉(zhuǎn)矩生成電流的幅值成比例的負相波動電流來控制所述勵磁電流的幅值。5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中在當前運行區(qū)間為所述第一運行區(qū)間或所述第二運行區(qū)間的高轉(zhuǎn)矩段時，所述勵磁電流控制單元通過增大所生成的負相波動電流的AC分量來減小所述電機的轉(zhuǎn)矩波動。6.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中在當前運行區(qū)間為所述第一運行區(qū)間或所述第二運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段時，所述勵磁電流控制單元通過減小所生成的負相波動電流的AC分量來減小所述電機的轉(zhuǎn)矩波動。7.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，根據(jù)所接收的參考轉(zhuǎn)矩和所述電機的轉(zhuǎn)速，在所述運行區(qū)間從所述第一運行區(qū)間的高轉(zhuǎn)矩段轉(zhuǎn)移至所述第二運行區(qū)間的高轉(zhuǎn)矩段或者從所述第一運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段轉(zhuǎn)移至所述第二運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段時，所述勵磁電流控制單元進行控制以使所述勵磁電流的幅值減小。8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述運行區(qū)間是基于根據(jù)附連至所述電機的驅(qū)動器的加速器角度所接收的參考轉(zhuǎn)矩以及根據(jù)從所述轉(zhuǎn)子位置檢測單元接收的信號所計算的電機轉(zhuǎn)速來確定的。9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述勵磁電流控制單元以查找表的形式按照運行區(qū)間來存儲與用于減小所述轉(zhuǎn)矩波動的負相波動電流對應的所述轉(zhuǎn)子的位置、以及所述勵磁電流的幅值。10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述勵磁電流控制單元通過讀取與所確定的運行區(qū)間對應的所述轉(zhuǎn)子的位置以及所述勵磁電流的幅值來校正所檢測的勵磁電流的幅值。11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述轉(zhuǎn)矩波動包括齒槽轉(zhuǎn)矩波動，并且所述勵磁電流控制單元生成用以減小包括所述齒槽轉(zhuǎn)矩波動的轉(zhuǎn)矩波動的所述負相波動電流。12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述轉(zhuǎn)矩波動的幅值與所述轉(zhuǎn)子的極數(shù)成反比，并且所述勵磁電流控制單元控制所述勵磁電流的幅值隨著所述轉(zhuǎn)子的極數(shù)增加而減小。13.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括:電池；以及逆變器，配置為將來自所述電池的DC電力轉(zhuǎn)換成三相AC電流，并將所述三相AC電流供應至所述電樞線圈以驅(qū)動所述電機。14.一種通過用于控制電動車的電機的裝置來減小轉(zhuǎn)矩波動的方法，所述電動車具有電機，所述電機包括帶有電樞線圈的定子和帶有勵磁線圈的轉(zhuǎn)子，所述方法包括:檢測所述轉(zhuǎn)子的位置；檢測所述勵磁線圈中流動的勵磁電流；對根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的每個位置生成的電機的轉(zhuǎn)矩波動進行采樣；為每個運行區(qū)間生成所述轉(zhuǎn)矩波動的負相波動電流；以及用對應于當前運行區(qū)間的負相波動電流來反饋控制所述勵磁電流。15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中對所述電機的轉(zhuǎn)矩波動進行采樣包括:檢測所述電樞線圈的輸出電流；以及基于所檢測的勵磁電流的幅值和所檢測的輸出電流，按照磁阻轉(zhuǎn)矩和磁轉(zhuǎn)矩來分析根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的位置而生成的所述電機的轉(zhuǎn)矩波動。16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述運行區(qū)間包括第一運行區(qū)間和第二運行區(qū)間，在所述第一運行區(qū)間中轉(zhuǎn)矩根據(jù)所述電機的轉(zhuǎn)速是一致的，而在所述第二運行區(qū)間中轉(zhuǎn)矩根據(jù)所述電機的轉(zhuǎn)速而減小。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，在減小所述轉(zhuǎn)矩波動中，通過對所述勵磁電流進行反饋控制以使得所述勵磁電流的幅值隨著當前運行區(qū)間從所述第一運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段朝向所述第一運行區(qū)間的高轉(zhuǎn)矩段或者從所述第二運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段朝向所述第二運行區(qū)間的高轉(zhuǎn)矩段轉(zhuǎn)移而增大，從而減小轉(zhuǎn)矩波動。18.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括:以查找表的形式存儲各個運行區(qū)間中與用于減小所述轉(zhuǎn)矩波動的負相波動電流對應的所述轉(zhuǎn)子的位置、以及所述勵磁電流的幅值。19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中減小所述轉(zhuǎn)矩波動包括:基于根據(jù)附連至所述電機的驅(qū)動器的加速器角度所接收的參考轉(zhuǎn)矩以及基于從被配置為檢測所述轉(zhuǎn)子的位置的轉(zhuǎn)子位置檢測單元接收的信號所計算的所述電機的轉(zhuǎn)速來確定當前運行區(qū)間；以及通過從所述查找表讀取與所確定的當前運行區(qū)間對應的所述轉(zhuǎn)子的位置以及所述勵磁電流的幅值來對勵磁電流進行反饋控制。20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，在減小所述轉(zhuǎn)矩波動中，在當前運行區(qū)間為所述第一運行區(qū)間或所述第二運行區(qū)間的高轉(zhuǎn)矩段時，通過增大負相波動電流的AC分量來減小所述轉(zhuǎn)矩波動，并且在當前運行區(qū)間為所述第一運行區(qū)間或所述第二運行區(qū)間的低轉(zhuǎn)矩段時，通過減小負相波動電流的AC分量來減小所述轉(zhuǎn)矩波動。【文檔編號】H02P6/16GK103684132SQ201310283636【公開日】2014年3月26日申請日期:2013年7月8日優(yōu)先權(quán)日:2012年8月30日【發(fā)明者】韓承道,林俊榮,金榮朋,林鎬京申請人:Lg電子株式會社