用于控制車輛的轉換器的方法和系統與流程

本發明涉及一種用于控制車輛的轉換器的方法和系統，更具體而言，涉及這樣一種方法和系統，其可以通過適當地控制車輛的轉換器的輸出電壓而提高車輛的燃料效率，并且可以通過減少在電源轉換設備中產生的熱而提高耐用性。

背景技術：

最近，隨著對環境友好型車輛的興趣上升，使用發動機和電動機作為動力源的混合動力車輛已經得到了廣泛的使用。混合動力車輛具有用于電動機的高壓電池以及用于發動機和電子部件的低壓電池。

因為混合動力車輛一般不具備為低壓電池充電的交流發電機，所以單獨的降壓dc-dc轉換器是必須的，其使用高壓電池作為輸入電源，來為低壓電池充電或向電子部件供電。此外，因為功耗隨著車輛中安裝的電子部件的數量增多而上升，所以dc-dc轉換器必須設計為能夠轉換大量的電能。

然而，這樣的dc-dc轉換器的一個問題在于，由電源損耗所產生的熱量增加。而且，為解決該問題而添置的冷卻設備的尺寸和重量的增加會導致車輛的重量增加。因此，為了通過減少產生的熱量來不僅提高電源轉換效率，而且還降低冷卻設備的重量，需要減小dc-dc轉換器的損耗。

同時，為提高轉換器的效率已經開發出了各種技術，但是這些技術大多僅旨在提高轉換器的效率，而沒有考慮應用了轉換器的整體的車輛電源系統。因此，轉換器的效率提升，但是連接至轉換器的其他電源系統的損耗會增加，從而車輛的總電源損耗可能增加。

上述內容僅僅旨在有助于對本發明的背景的理解，而并非旨在意味著本發明屬于對于本領域技術人員已知的相關技術的范圍。

技術實現要素：

因此，本發明提供了一種用于控制車輛的轉換器的方法和系統，其可以通過使用布置在車輛中的每個電動機的電壓指令來獲取轉換器的輸出電壓，從而將車輛電源轉換系統的電源損耗最小化。

為實現以上目標，根據本發明的用于控制車輛的轉換器的方法包括：經由控制器，通過使用第一電動機和第二電動機的所需扭矩和轉速來獲取第一電動機和第二電動機的所需最大電壓和所需最小電壓；經由控制器，通過使用第一電動機和第二電動機的轉速和磁通量來獲取第一電動機和第二電動機的電壓指令；經由控制器，通過使用第一電動機和第二電動機的電壓指令來獲取經修正的電壓指令；經由控制器，通過使用第一電動機和第二電動機的所需最大電壓和所需最小電壓、經修正的電壓指令以及電池的電壓來獲取轉換器的輸出電壓指令；以及經由控制器，通過使用轉換器的輸出電壓指令來控制轉換器的輸出電壓。

獲取所需最大電壓和所需最小電壓可以配置為：從輸入為所需扭矩與轉速的積且輸出為所需最大電壓的映射數據推出第一電動機和第二電動機的所需最大電壓；以及從輸入為所需扭矩與轉速的積且輸出為所需最小電壓的映射數據推出第一電動機和第二電動機的所需最小電壓。

獲取電壓指令的步驟可以配置為使用下列等式來獲取電壓指令：

vc1＝kmg1*fmg1，kmg1＝k1*wmg1

vc2＝kmg2*fmg2，kmg2＝k2*wmg2

其中，vc1表示第一電動機的電壓指令，kmg1表示第一電動機的轉換常數，fmg1表示第一電動機的磁通量，k1表示第一電動機的轉速常數，wmg1表示第一電動機的轉速，vc2表示第二電動機的電壓指令，kmg2表示第二電動機的轉換常數，fmg2表示第二電動機的磁通量，k2表示第二電動機的轉速常數，wmg2表示第二電動機的轉速。

獲取經修正的電壓指令可以包括：經由控制器，通過比較第一電動機的電壓指令與第二電動機的電壓指令來確定較大的電壓指令；經由控制器，來計算第一電動機的電壓指令與第二電動機的電壓指令之間的差；經由控制器，通過使用輸入為第一電動機的電壓指令和第二電動機的電壓指令之間的差且輸出為修正值的映射數據來推出修正值；以及經由控制器，通過從較大的電壓指令減去修正值來獲取經修正的電壓指令。

修正值可以隨著第一電動機的電壓指令和第二電動機的電壓指令之間的差增加而增加。

獲取轉換器的輸出電壓指令可以包括：經由控制器，通過使用第一電動機的所需最大電壓和第二電動機的所需最大電壓來獲取最大電壓極限值；經由控制器，通過使用第一電動機的所需最小電壓、第二電動機的所需最小電壓以及電池的電壓來獲取最小電壓極限值；以及經由控制器，通過將經修正的電壓指令應用到限制器來獲取轉換器的輸出電壓指令，該限制器的最大值是最大電壓極限值，該限制器的最小值是最小電壓極限值。

獲取最大電壓極限值可以包括：經由控制器，來比較第一電動機的所需最大電壓與第二電動機的所需最大電壓；經由控制器，在第一電動機的所需最大電壓大于第二電動機的所需最大電壓時，將第一電動機的所需最大電壓設定為最大電壓極限值，或者經由控制器，在第一電動機的所需最大電壓等于或小于第二電動機的所需最大電壓時，將第二電動機的所需最大電壓設定為最大電壓極限值。

獲取最小電壓極限值可以包括：經由控制器，來比較第一電動機的所需最小電壓和第二電動機的所需最小電壓；經由控制器，在第一電動機的所需最小電壓小于第二電動機的所需最小電壓時，將第一電動機的所需最小電壓設定為最小電壓比較值，或者經由控制器，在第一電動機的所需最小電壓等于或大于第二電動機的所需最小電壓時，將第二電動機的所需最小電壓設定為最小電壓比較值；經由控制器，來比較最小電壓比較值與電池的電壓；以及經由控制器，在最小電壓比較值小于電池的電壓時，將最小電壓比較值設定為最小電壓極限值，以及經由控制器，在最小電壓比較值等于或大于電池的電壓時，將電池的電壓設定為最小電壓極限值。

通過應用經修正的電壓指令來獲取轉換器的輸出電壓指令可以配置成使得控制器：在經修正的電壓指令大于最大電壓極限值時，將最大電壓極限值設定為轉換器的輸出電壓指令；在經修正的電壓指令小于最小電壓極限值時，將最小電壓極限值設定為轉換器的輸出電壓指令；以及在經修正的電壓指令等于或小于最大電壓極限值且等于或大于最小電壓極限值時，將經修正的電壓指令設定為轉換器的輸出電壓指令。

根據本發明的用于控制車輛的轉換器的系統包括：第一電動機和第二電動機，所述第一電動機和第二電動機是驅動電動機；可充電電池；轉換器，其布置在電池與第一電動機及第二電動機之間；以及控制器，其用于使用第一電動機和第二電動機的所需扭矩和轉速來獲取第一電動機和第二電動機的所需最大電壓和所需最小電壓，使用第一電動機和第二電動機的轉速和磁通量來獲取第一電動機和第二電動機的電壓指令，使用第一電動機和第二電動機的電壓指令來獲取經修正的電壓指令，使用第一電動機和第二電動機的所需最大電壓和所需最小電壓、經修正的電壓指令以及電池的電壓來獲取轉換器的輸出電壓指令，以及使用轉換器的輸出電壓指令來控制轉換器的輸出電壓。

可以獲取經修正的電壓指令，使得控制器：通過比較第一電動機的電壓指令與第二電動機的電壓指令來確定較大的電壓指令；計算第一電動機的電壓指令與第二電動機的電壓指令之間的差；使用輸入為第一電動機的電壓指令和第二電動機的電壓指令之間的差且輸出為修正值的映射數據來推出修正值；以及通過從較大的電壓指令減去修正值來獲取經修正的電壓指令。

可以獲取轉換器的輸出電壓指令，使得控制器：使用第一電動機的所需最大電壓和第二電動機的所需最大電壓來獲取最大電壓極限值；使用第一電動機的所需最小電壓、第二電動機的所需最小電壓以及電池的電壓來獲取最小電壓極限值；以及將經修正的電壓指令應用到限制器，該限制器的最大值是最大電壓極限值，該限制器的最小值是最小電壓極限值。

附圖說明

通過隨后結合附圖呈現的詳細描述，將會更為清楚地理解本發明的上述目的和其它目的、特征以及其它益處，在這些附圖中：

圖1是根據本發明的實施方案的用于控制車輛的轉換器的方法的流程圖；

圖2是根據本發明的實施方案的用于獲取經修正的電壓指令的步驟的流程圖；

圖3是根據本發明的實施方案的用于控制車輛的轉換器的系統的框圖。

具體實施方式

應了解本文所用的術語“車輛”或“車輛的”或其他類似術語一般包括機動車輛，如包括運動型多用途車輛(suv)、大客車、大貨車、各種商用車輛的乘用車輛，包括多種舟艇、船艦的船只、航空器等，并包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合動力電動車輛、氫動力車輛和其他替代性的燃料車輛(例如，源自非石油能源的燃料)。正如本文所提到的，混合動力車輛是具有兩種或更多種動力源的車輛，例如汽油動力和電力動力兩者的車輛。

在本文中所應用的術語僅出于描述特定的實施方案的目的，而并非旨在限制本發明。本文所使用的，單數形式“一”、“一個”旨在也包括復數形式，除非上下文清楚作出表示。還應了解當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件存在，但不排除一種或多種其他特征、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其組合存在或添加。如本文中所使用的，術語“和/或”包括一個或更多個相關聯的列出項的任何和所有組合。在整個說明書中，除了明確地說明意思相反，否則詞語包括“包括”以及諸如“包括”的第三人稱形式或者“包括”的現在分詞形式的變化形式將被理解為意指包括聲明的元件，但不排除任何其他的元件。另外，說明書中所描述的術語“單元”、“器”、“部”以及“模塊”用于處理至少一個功能和操作，并且可以由硬件部件或軟件部件以及它們的組合來實施。

此外，本發明的控制邏輯可以具體表現為在計算機可讀介質上的非易失性計算機可讀介質，其包含通過處理器、控制器等來執行的可執行程序指令。該計算機可讀介質的示例包括但不限于：rom、ram、光盤(cd)-rom、磁帶、軟盤、閃存、智能卡以及光學數據存儲設備。計算機可讀介質也可以分布在網絡聯接的計算機系統中，以使計算機可讀介質例如通過遠程信息處理服務器或控制器局域網(can)以分布式的方式來存儲和執行。

下面將參考所附附圖來對本發明的優選實施方案進行描述。

如圖1所示，根據本發明的用于控制車輛的轉換器40的方法包括：經由控制器50，通過使用第一電動機10和第二電動機20的所需扭矩和轉速來獲取第一電動機10和第二電動機20的所需最大電壓和所需最小電壓(步驟s10)；經由控制器50，通過使用第一電動機10和第二電動機20的轉速和磁通量來獲取第一電動機10和第二電動機20的電壓指令(步驟s20)；經由控制器50，通過使用第一電動機10和第二電動機20的電壓指令來獲取經修正的電壓指令(步驟s30)；經由控制器50，通過使用第一電動機10和第二電動機20的所需最大電壓和所需最小電壓、經修正的電壓指令以及電池30的電壓來獲取轉換器的輸出電壓指令(步驟s40)；經由控制器50，通過使用轉換器40的輸出電壓指令來控制轉換器的輸出電壓(步驟s50)。

在本發明中，第一電動機10和第二電動機20是布置在車輛中的電動機，并且對于四輪驅動車輛可以分別表示布置在前輪側的電動機和布置在后輪側的電動機。本發明獲取第一電動機10的電壓指令和第二電動機20的電壓指令，然后通過比較兩個電壓指令來確定轉換器40的輸出電壓。因此，實施本發明的設計者可以按照需求而自由地將布置在前輪側的電動機或布置在后輪側的電動機設定為第一電動機10。

在將第一電動機10和第二電動機20彼此區分出來之后，執行獲取所需最大電壓和所需最小電壓的步驟s10作為實施本發明的第一個步驟，如圖1所示。所需最大電壓和所需最小電壓從映射數據推出。特別地，所需最大電壓從這樣的映射數據推出：該映射數據的輸入為所需扭矩與轉速的積，該映射數據的輸出為所需最大電壓。此外，所需最小電壓從這樣的映射數據推出：該映射數據的輸入為所需扭矩與轉速的積，該映射數據的輸出為所需最小電壓。此處，因為所需扭矩和轉速的值是通過電動機的旋轉所輸出的動力值，所以可以使用輸入為第一電動機10和第二電動機20的輸出動力且輸出為所需最大電壓或所需最小電壓的映射數據。

在通過上述方法來獲取第一電動機10和第二電動機20的所需最大電壓和所需最小電壓時，需要獲取轉換器40的輸出電壓指令。然而，因為本發明旨在通過使用第一電動機10和第二電動機20的電壓指令之間的差來獲取經修正的電壓指令，然后將經修正的電壓指令應用到轉換器40的輸出電壓指令，從而提高車輛電源轉換系統的效率，所以額外執行獲取第一電動機10和第二電動機20的電壓指令的步驟作為獲取經修正的電壓指令的第一個步驟。如本文中所使用的，電壓指令指的是要應用到第一電動機10或第二電動機20，以使得第一電動機10或第二電動機20旋轉在所希望的速度的電壓值。特別地，電壓指令可以使用下列等式來獲取：

vc1＝kmg1*fmg1，kmg1＝k1*wmg1

vc2＝kmg2*fmg2，kmg2＝k2*wmg2

此處，vc1表示第一電動機10的電壓指令，kmg1表示第一電動機10的轉換常數，fmg1表示第一電動機10的磁通量，k1表示第一電動機10的轉速常數，wmg1表示第一電動機10的轉速，vc2表示第二電動機20的電壓指令，kmg2表示第二電動機20的轉換常數，fmg2表示第二電動機20的磁通量，k2表示第二電動機20的轉速常數，wmg2表示第二電動機20的轉速。

此處，因為第一電動機10的轉換常數、第二電動機20的轉換常數、第一電動機10的轉速常數、第二電動機20的轉速常數對應于第一電動機10和第二電動機20的特征值，所以這些值可以依據第一電動機10和第二電動機20的設計方法而變化。

當通過獲取電壓指令的步驟s20獲取第一電動機10的電壓指令和第二電動機20的電壓指令時，執行使用所獲取的電壓指令來獲取經修正的電壓指令的步驟s30，如上所述。在獲取經修正的電壓指令的步驟s30中所執行的處理具體地圖示在圖2的流程圖中。

如圖2所示，獲取經修正的電壓指令的步驟s30包括：經由控制器50，通過比較兩個電壓指令來確定第一電動機10的電壓指令和第二電動機20的電壓指令中較大的電壓指令(步驟s32)；經由控制器50來計算第一電動機10的電壓指令和第二電動機20的電壓指令之間的差(步驟s34)；經由控制器50，從輸入為兩個電壓指令之間的差且輸出為修正值的映射數據推出修正值(步驟s36)；以及經由控制器50，從較大的電壓指令減去修正值來獲取經修正的電壓指令(步驟s38)。

結果，通過從第一電動機10的電壓指令和第二電動機20的電壓指令中較大的電壓指令減去從數據映射推出的修正值，來獲取經修正的電壓指令。此處，第一電動機10和第二電動機20的電壓指令之間的差越大，修正值會越大。

當通過上述步驟來獲取經修正的電壓指令時，需要獲取轉換器40的輸出電壓指令，這是本發明最終旨在獲取的。基本上，轉換器40的輸出電壓指令可以使用第一電動機10和第二電動機20的所需最大電壓和所需最小電壓、經修正的電壓指令以及電池30的電壓來獲取，如上所述。

具體地，首先，控制器50使用第一電動機10的所需最大電壓和第二電動機20的所需最大電壓來獲取最大電壓極限值。此處，最大電壓極限值可以通過下列步驟來獲取：比較第一電動機10的所需最大電壓與第二電動機20的所需最大電壓；如果第一電動機10的所需最大電壓大于第二電動機20的所需最大電壓，則將第一電動機10的所需最大電壓設定為最大電壓極限值；或者，如果第一電動機10的所需最大電壓等于或小于第二電動機20的所需最大電壓，則將第二電動機20的所需最大電壓設定為最大電壓極限值。換言之，第一電動機10的所需最大電壓和第二電動機20的所需最大電壓中的較大值被設定為最大電壓極限值。

在獲取了最大電壓極限值之后，控制器50使用第一電動機10的所需最小電壓、第二電動機20的所需最小電壓以及電池30的電壓來獲取最小電壓極限值。特別地，最小電壓極限值可以通過下列步驟來獲取：比較第一電動機10的所需最小電壓與第二電動機20的所需最小電壓；如果第一電動機10的所需最小電壓小于第二電動機20的所需最小電壓，則將第一電動機10的所需最小電壓設定為最小電壓比較值；或者，如果第一電動機10的所需最小電壓等于或大于第二電動機20的所需最小電壓，則將第二電動機20的所需最小電壓設定為最小電壓比較值；比較最小電壓比較值與電池30的電壓；如果最小電壓比較值小于電池30的電壓，則將最小電壓比較值設定為最小電壓極限值；或者，如果最小電壓比較值等于或大于電池30的電壓，則將電池30的電壓設定為最小電壓極限值。

本發明描述的方法首選獲取最大電壓極限值，然后獲取最小電壓極限值。然而，設計者可以按照需求自由地改變獲取最大電壓極限值和最小電壓極限值的順序。

在獲取了最大電壓極限值和最小電壓極限值之后，控制器50通過將經修正的電壓指令應用到限制器來獲取轉換器40的輸出電壓指令，該限制器的最大值是最大電壓極限值，該限制器的最小值是最小電壓極限值。

換言之，如果經修正的電壓指令大于最大電壓極限值，則將最大電壓極限值設定為轉換器40的輸出電壓指令。如果經修正的電壓指令小于最小電壓極限值，則將最小電壓極限值設定為轉換器40的輸出電壓指令。如果經修正的電壓指令等于或小于最大電壓極限值且等于或大于最小電壓極限值，則將經修正的電壓指令設定為轉換器40的輸出電壓指令。

最后，因為在控制轉換器的輸出電壓的步驟s50中使用所獲取的轉換器40的輸出電壓指令來控制轉換器40的輸出電壓，所以可以在考慮到電動機的損耗的情況下控制轉換器40的輸出電壓，從而相比于使用常規的控制轉換器40的方法的情況提高了車輛的燃料效率，并且可以降低車輛電源轉換設備中產生的熱量。

此外，根據本發明的用于控制車輛的轉換器40的系統包括：第一電動機10，其是車輛驅動電動機；第二電動機20，其是車輛驅動電動機；可充電電池30；轉換器40，其布置在電池30與第一電動機10及第二電動機20之間；以及控制器50，其用于使用第一電動機10和第二電動機20的所需扭矩和轉速來獲取第一電動機10和第二電動機20的所需最大電壓和所需最小電壓，使用第一電動機10和第二電動機20的轉速和磁通量來獲取第一電動機10和第二電動機20的電壓指令，使用第一電動機10和第二電動機20的電壓指令來獲取經修正的電壓指令，使用第一電動機10和第二電動機20的所需最大電壓和所需最小電壓、經修正的電壓指令以及電池30的電壓來獲取轉換器40的輸出電壓指令，以及使用轉換器40的輸出電壓指令來控制轉換器40的輸出電壓。

根據本發明，通過降低車輛電源轉換系統中的電源損耗，可以減少其中產生的熱量，從而改善車輛電源轉換系統的冷卻性能。同樣地，隨著系統的能量效率提高，不僅可以提高車輛的燃料效率，還可以提高電源轉換系統的耐用性。

盡管出于說明的目的已描述了本發明的優選實施方案，但是本領域的技術人員將理解的是，在不脫離所附權利要求中所公開的本發明的范圍和精神的情況下，各種修改形式、增加和替代都是可行的。