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用于診斷環保型車輛的電動機的退磁的方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510968999.3

申請日:

2015.12.22

公開號:

CN106257299A

公開日:

2016.12.28

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):G01R 33/12申請日:20151222|||公開
IPC分類號: G01R33/12; G01R31/34 主分類號: G01R33/12
申請人: 現代自動車株式會社
發明人: 金成玟; 林在相; 尹吉榮; 車志完; 金永云; 盧正元
地址: 韓國首爾
優先權: 2015.06.18 KR 10-2015-0086531
專利代理機構: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322 代理人: 龍淳;岳磊
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510968999.3

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2018.05.15|||2016.12.28

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供用于診斷車輛的電動機退磁的方法,其用于準確地診斷牽引電動機或混合動力起動發電機的永久磁鐵的不可逆退磁狀態,無需額外利用單獨硬件、不增加費用、并且不降低效率的同時,最小化牽引電動機或HSG的永久磁鐵的不可逆退磁對車輛性能的影響。所述方法包括獲得所述電動機的操作狀態信息;基于所獲得的電動機操作狀態信息確定是否滿足包括所述電動機執行發電操作的狀態的診斷進入條件;當滿足所述診斷進入條件時,為了所述電動機的不可逆退磁的診斷而獲得通過所述電動機的發電操作充入電池中的診斷時的DC值;以及通過將所獲得的診斷時的DC值與預存儲的在永久磁鐵的正常狀態中的DC電流值相比較來確定是否發生所述不可逆退磁。

權利要求書

1.一種用于診斷在車輛的發電操作期間對電池充電的電動機的永久
磁鐵的不可逆退磁的方法,所述方法包括以下步驟:
獲得所述電動機的操作狀態信息;
基于所獲得的電動機操作狀態信息確定是否滿足包括所述電動機執行
發電操作的狀態的診斷進入條件;
當滿足所述診斷進入條件時,為了所述電動機的不可逆退磁的診斷而獲
得通過所述電動機的發電操作充入電池中的診斷時的直流(DC)值;以及
通過將所獲得的診斷時的DC值與預存儲的在永久磁鐵的正常狀態中的
DC電流值相比較來確定是否發生所述不可逆退磁。
2.根據權利要求1所述的方法,其中當所述診斷時的DC電流值與
所述正常狀態中的DC電流值之比等于或小于預設比時,確定發生了電
動機的永久磁鐵的不可逆退磁。
3.根據權利要求2所述的方法,其中,當所述預設比的值是A、另
一個預設比的值是B(B<A)、以及所述診斷時DC電流值與所述正常
狀態中的DC電流值的比是α(“α=診斷時DC電流值/在正常狀態中的DC
電流值”)時,確定是否發生所述不可逆退磁的步驟包括:當B<α≤A時
確定當前狀態是電動機的永久磁鐵的不可逆退磁狀態;以及執行不可逆退
磁時的扭矩補償控制,不可逆退磁時的扭矩補償控制是用于根據基于所述
診斷時的DC電流值和所述正常狀態中的DC電流值被補償的所述電動機的
扭矩命令值來控制所述電動機的發電扭矩的控制。
4.根據權利要求3所述的方法,其中通過根據α計算用于不可逆退
磁的扭矩補償值并根據應用了用于不可逆退磁的扭矩補償值的扭矩命令
值控制所述電動機的發電扭矩,來執行所述不可逆退磁時的扭矩補償控
制,其中所述α是所述診斷時DC電流值與所述正常狀態中的DC電流值
的比。
5.根據權利要求4所述的方法,其中所述扭矩補償值被確定為通過
將扭矩補償表的扭矩補償值與“扭矩命令×(1-α)”的值相加獲得的值,在
所述扭矩補償表中根據用于控制正常狀態中的所述電動機的發電扭矩的電
動機速度和扭矩命令設置有正常狀態中的扭矩補償值。
6.根據權利要求5所述的方法,其中確定是否發生不可逆退磁的步
驟包括:當α≤B時,確定所述電動機的永久磁鐵的不可逆退磁的發生;
以及運行用于通知駕駛員所述電動機的永久磁鐵的不可逆退磁的發生的
報警裝置。
7.根據權利要求1所述的方法,其中當正常狀態中的相同電動機的
操作狀態滿足與用于診斷電動機永久磁鐵的不可逆退磁的所述診斷進入
條件相同的條件時,通過以與用于獲取所述診斷時的DC電流值的信息
的方法相同的方式獲取和存儲由正常狀態中的電動機發電操作充入電池
中的DC電流值的信息,來獲得所述永久磁鐵的在正常狀態中的DC電流
值的信息。
8.根據權利要求7所述的方法,其中當假定在車輛出庫后的初始操作
中的電動機狀態是正常狀態,而在所述初始操作中的所述電動機的操作
狀態滿足與所述診斷進入條件相同的條件時,獲得和存儲所述永久磁鐵
的在正常狀態中的DC電流值的信息。
9.根據權利要求1所述的方法,其中所述電動機是連接至所述車輛
的發動機以便在發動機起動和發電中向所述發動機傳輸動力并且用于對
所述電池充電的混合動力起動機和發電機(HSG)。
10.根據權利要求9所述的方法,其中所述診斷進入條件包括怠速充
電狀態,在所述怠速充電狀態中HSG通過在發動機怠速驅動狀態中從所
述發動機傳輸的旋轉動力執行發電操作。
11.根據權利要求9所述的方法,其中作為所述診斷時DC電流值,
獲得通過滿足所述診斷進入條件的所述HSG的發電操作充入電池中的
DC電流值在預設時段或更長期間的平均值。
12.根據權利要求1所述的方法,其中所述電動機是用作用于車輛驅
動的驅動源的牽引電動機。
13.根據權利要求12所述的方法,其中所述診斷進入條件包括作為所
述牽引電動機的發電操作狀態的再生充電狀態。
14.根據權利要求13所述的方法,其中所述診斷進入條件還包括在所
述牽引電動機的再生充電期間所述牽引電動機的扭矩命令在預設范圍1
之內的條件、和所述牽引電動機的溫度在預設范圍2之內的條件。
15.根據權利要求12所述的方法,其中,當滿足所述診斷進入條件時,
用于所述牽引電動機的扭矩控制的扭矩命令值被積分,通過所述牽引電
動機的發電操作充入電池的DC電流值被積分,并且在通過對所述扭矩命
令值積分獲得的積分扭矩命令值達到設置值期間對所述DC電流值積分
獲得的積分DC值作為診斷時的DC電流值被導出。

說明書

用于診斷環保型車輛的電動機的退磁的方法

技術領域

本發明涉及用于診斷環保型車輛的電動機的退磁的方法,更具體
地,涉及用于診斷環保型車輛的用于發動機起動和發電(電池充電)
的牽引電動機或混合動力起動發電機(HSG:hybrid starter-generator)
的永久磁鐵的不可逆退磁狀態的方法。

背景技術

眾所周知,如電動車輛(EV:Electric Vehicle)、混合動力電動
車輛(HEV:Hybrid Electric Vehicle)和燃料電池電動車輛(FCEV:
Fuel Cell Electric Vehicle)之類的環保型車輛通常使用電動機(牽引電
動機)作為驅動車輛的驅動源。

另外,環保型車輛包括作為用于驅動牽引電動機的電力轉換裝置
或用于轉換通過如燃料電池之類的高壓電源供給的電力并向電動機供
給電力的逆變器的高壓電池(主電池)。

牽引電動機由從逆變器通過電力電纜傳輸的三相交流電流(AC)
被驅動,并且當電力模塊的開關裝置根據控制器的脈沖寬度調制
(PWM)信號被驅動時,逆變器將高壓電力電直流電流(DC)轉換
為三相AC。

另外,混合動力車輛與牽引電動機一起使用發動機(內燃發動機)
作為另一用于驅動車輛的驅動源,并且也包括連接至發動機以便向發
動機傳輸電力的混合動力起動發電機(在下文,被稱為“HSG”)。

當通過電動機被操作時,HSG經由傳動帶等向發動機傳輸旋轉動
力(rotation power)以起動發動機并且通過經由傳動帶等從發動機傳
輸來的旋轉動力發電以利用在發電期間產生的電能對車輛的電池充
電。

在安裝有變速器的電氣設備(TMED:transmission mounted electric
device)系統中,牽引電動機被用作車輛的驅動源并且同時在EV模式
和HEV模式中被用于再生制動,并且HSG執行發動機點火和怠速充
電功能,在所述TMED系統中在混合動力車輛的傳動系的部件中變速
器依附于(adhere)牽引電動機。

在區別于TMED系統的沒有牽引電動機的溫和混合動力系統中,
HSG被用于為從發動機接收旋轉動力然后在車輛減速或滑行期間發
電的再生制動中,并同時被用作用于輔助發動機輸出的車輛驅動源。

環保型車輛的電動機,即牽引電動機或HSG,可為永磁同步電機
(PMSM:permanent magnet synchronous motor),并且如牽引電動機
或HSG之類的永磁型電機的問題在于有可能退磁。

用于電動機的永久磁鐵具有隨著溫度增加磁通量變弱和隨著溫度
的降低磁通量被恢復的性質,并且在這點上,磁通量隨著溫度的增加
變弱的現象被稱為退磁現象。

當永久磁鐵被退磁直至磁通量是可恢復的區域時,這被稱為可逆
退磁,并且當永久磁鐵被退磁直至磁通量不可恢復的區域時,這被稱
為不可逆退磁。當發生不可逆退磁時,即使溫度增加至預定溫度或更
高然后降低磁通量也不被恢復。

在環保型車輛的電動機中,當發生上述永久磁鐵的不可逆的退磁
時,牽引電動機和HSG的性能可下降,并且因此包括運轉性能和充電
性能的全部車輛性能可下降。

當不可逆退磁持續時,可發生如不能驅動、不能起動發動機和電
池損壞之類的嚴重問題。

相應地,車輛需要監測永久磁鐵的不可逆退磁狀態,并且需要用
于在發生不可逆退磁時通知駕駛員車輛狀態或最小化對車輛性能的影
響的技術。

然而,現有技術中,為了確定退磁,需要如溫度傳感器之類的硬
件,并且雖然退磁是利用傳感器等被確定的,但是沒有用于退磁的管
理技術,例如扭矩補償,或用于降低不可逆退磁對車輛性能的影響的
管理技術。

防止環保型車輛的永久磁鐵的不可逆退磁是很重要的,并且當發
生不可逆退磁時管理技術的有效性也是很重要的。不用說,不可逆退
磁本身是嚴重的問題,但是不可逆退磁表明車輛的另一個問題的可能
性也很高,并且因此監測是否在車輛中發生永久磁鐵的不可逆退磁比
不可逆退磁本身更有意義。

當電動機由于對環境友好型車輛的冷卻系統的故障不能冷卻時或
當電動機溫度由于溫度傳感器的故障不能被監測時,當電動機過熱時
可發生不可逆退磁。

同樣地,當發生一次不可逆退磁時,永久磁鐵的磁力不可被恢復
至初始狀態,這直接影響車輛的輸出性能。

在背景部分中的上述公開的信息僅用于加強對本發明背景的理
解,并且因此其可含有不形成對本領域普通技術人員已知的現有技術
的信息。

發明內容

本發明提供了用于診斷車輛(例如,環保型車輛)的電動機退磁
的方法,其用于準確地診斷牽引電動機或混合動力起動發電機(HSG)
的永久磁鐵的不可逆退磁狀態,無需額外利用單獨硬件、不增加費用、
并且不降低效率的同時,最小化牽引電動機或HSG的永久磁鐵的不可
逆退磁對車輛性能的影響。

在優選的實施例中,一種用于診斷在車輛的發電操作期間對電池充
電的電動機的永久磁鐵的不可逆退磁的方法,包括以下步驟:獲得所
述電動機的操作狀態信息;基于所獲得的電動機操作狀態信息確定是否
滿足包括所述電動機執行發電操作的狀態的診斷進入條件;當滿足所述
診斷進入條件時,為了所述電動機的不可逆退磁的診斷而獲得通過所述
電動機的發電操作充入電池中的診斷時的直流(DC)值;以及通過將所
獲得的診斷時的DC值與預存儲的在永久磁鐵的正常狀態中的DC電流
值相比較來確定是否發生所述不可逆退磁。

在優選的實施例中,當所述診斷時的DC電流值與所述正常狀態中
的DC電流值之比等于或小于預設比時,確定發生了電動機的永久磁
鐵的不可逆退磁。

當所述預設比的值是A、另一個預設比的值是B(B<A)、以及
所述診斷時DC電流值與所述正常狀態中的DC電流值的比是α(“α=
診斷時DC電流值/在正常狀態中的DC電流值”)時,確定是否發生所述
不可逆退磁的步驟可以包括:當B<α≤A時確定當前狀態是電動機的永
久磁鐵的不可逆退磁狀態;以及執行不可逆退磁時的扭矩補償控制,不
可逆退磁時的扭矩補償控制是用于根據基于所述診斷時的DC電流值和
所述正常狀態中的DC電流值被補償的所述電動機的扭矩命令值來控制
所述電動機的發電扭矩的控制。

可以通過根據α計算用于不可逆退磁的扭矩補償值并根據應用了
用于不可逆退磁的扭矩補償值的扭矩命令值控制所述電動機的發電扭
矩,來執行所述不可逆退磁時的扭矩補償控制,其中所述α是所述診斷
時DC電流值與所述正常狀態中的DC電流值的比。

所述扭矩補償值可以被確定為通過將扭矩補償表的扭矩補償值與
“扭矩命令×(1-α)”的值相加獲得的值,在所述扭矩補償表中根據用于
控制正常狀態中的所述電動機的發電扭矩的電動機速度和扭矩命令設置
有正常狀態中的扭矩補償值。

確定是否發生不可逆退磁的步驟可以包括:當α≤B時,確定所述電
動機的永久磁鐵的不可逆退磁的發生;以及運行用于通知駕駛員所述電
動機的永久磁鐵的不可逆退磁的發生的報警裝置。

當正常狀態中的相同電動機的操作狀態滿足與用于診斷電動機永
久磁鐵的不可逆退磁的所述診斷進入條件相同的條件時,可以通過以
與用于獲取所述診斷時的DC電流值的信息的方法相同的方式獲取和
存儲由正常狀態中的電動機發電操作充入電池中的DC電流值的信息,
來獲得所述永久磁鐵的在正常狀態中的DC電流值的信息。

當假定在車輛出庫后的初始操作中的電動機狀態是正常狀態,而在
所述初始操作中的所述電動機的操作狀態滿足與所述診斷進入條件相
同的條件時,可以獲得和存儲所述永久磁鐵的在正常狀態中的DC電
流值的信息。

所述電動機可以是連接至所述車輛的發動機以便在發動機起動和
發電中向所述發動機傳輸動力并且用于對所述電池充電的混合動力起
動機和發電機(HSG)。

所述診斷進入條件可以包括怠速充電狀態,在所述怠速充電狀態中
HSG通過在發動機怠速驅動狀態中從所述發動機傳輸的旋轉動力執行
發電操作。

作為所述診斷時的DC電流值,可以獲得通過滿足所述診斷進入條
件的所述HSG的發電操作充入電池中的DC電流值在預設時段或更長
期間的平均值。

所述電動機可以是用作用于車輛驅動的驅動源的牽引電動機。

所述診斷進入條件可以包括作為所述牽引電動機的發電操作狀態
的再生充電狀態。

所述診斷進入條件還可以包括在所述牽引電動機的再生充電期間
所述牽引電動機的扭矩命令在預設范圍1之內的條件、和所述牽引電
動機的溫度在預設范圍2之內的條件。

當滿足所述診斷進入條件時,用于所述牽引電動機的扭矩控制的扭
矩命令值可以被積分,通過所述牽引電動機的發電操作充入電池的DC
電流值可以被積分,并且在通過對所述扭矩命令值積分獲得的積分扭矩
命令值達到設置值期間對所述DC電流值積分獲得的積分DC值作為診
斷時的DC電流值可以被導出。

本發明的以上所述的和其他的特征在下文進行論述。

附圖說明

本發明的以上所述的和其他的特征將參考某些示例性實施例進行
詳細地描述,所示出的附圖僅用作示例在下文給出,并因此不限制本
發明,并且其中:

圖1是說明用于診斷混合動力起動發電機(HSG)的不可逆退磁
的過程和管理過程的流程圖;

圖2是說明用于診斷牽引電動機的不可逆退磁和管理不可逆退磁
的過程的流程圖;以及

圖3是用于解釋根據本發明實施例的通過電流圖(current map)
分析的邏輯設置方法的圖。

具體實施方式

在下文將詳細地參考本發明的各種實施例,其實例在附圖中說明并
且詳情如下。

應該理解,本文所使用的術語“車輛”或“車輛的”或其他類似的
術語包括通常的機動車輛,例如包括運動型多功能汽車(SUV)、公
共汽車、卡車、各種商業車輛的乘用汽車、包括各種船只和船舶的水
上車輛、飛行器等,并包括混合動力車輛、電動車輛、插入式混合動
力電動車輛、氫動力車輛,以及其他代用燃料車輛(例如衍生自石油
資源之外的燃料)。如本文所參考,混合動力車輛為具有兩種或更多
種能源的車輛,例如汽油動力車輛和電動車輛。

本文所用的術語僅為了描述特定實施例的目的,并非傾向于限制本
發明。如本文所使用,單數形式“一個”、“一種”和“該”也傾向
于包括復數形式,除非上下文另有明確說明。應當進一步理解,當在
本說明書中使用時,術語“包括”和/或“包括了”指定所陳述的特征、
整數、步驟、操作、元素和/或部件的存在,但并不排除一個或多個其
他特征、整數、步驟、操作、元素、部件和/或其集合的存在或附加。
如本文所使用,術語“和/或”包括一個或多個相關列出項中的任何和
全部組合。本說明書中,除非與此相反的明確的描述,詞“包括
(comprise)”和如“包含(comprises)”或“含有(comprising)”之
類的變體將理解為暗示包括所述元件但并不排除任何其他元件。另外,
在說明書中描述的術語“單元”、“-器(-er)”、“-機(-or)”和“模
塊”意味著用于處理至少一種功能和操作的單元,并且可用過硬件部
件或軟件部件及其組合被實現。

進一步,本發明的控制邏輯可作為永久的計算機可讀介質在包括了
由處理器、控制器或此類執行的可執行程序指令的計算機可讀介質上
被具體化。計算機可讀介質的實例包括但不限制于ROM、RAM、壓縮
盤(CD)-ROMs、磁帶、軟盤、閃存盤、智能卡和光數據存儲裝置。計
算機可讀介質也可分布于偶聯于計算機系統的網絡內,以便計算機可
讀介質被存儲并以分布的方式被執行,例如,由遠程信息服務器或控
制器區域網絡(CAN)。

本發明提供了用于診斷環保型車輛的電動機退磁的方法,其用于
準確地診斷牽引電動機或混合動力起動發電機(HSG)的永久磁鐵的
不可逆退磁狀態,無需額外利用單獨硬件、不增加費用、并且不降低
效率的同時,最小化牽引電動機或HSG的永久磁鐵的不可逆退磁對車
輛性能的影響。

首先,將在下文描述根據本發明示例性實施例的用于診斷電動機不
可逆退磁的方法,即,用于診斷混合動力車輛中HSG的永久磁鐵的不
可逆退磁狀態和響應不可逆退磁發生的方法。

圖1是說明用于診斷HSG的不可逆退磁的過程和管理過程的流程
圖。如圖1所示,用于診斷HSG的永久磁鐵的不可逆退磁的診斷進入條
件,即,用于執行診斷的操作狀態條件可被預設。

診斷進入條件可以相同的方式被應用于正常狀態中的DC電流的計
算過程和在實際診斷中的DC電流的計算過程,這將在下文描述以在相
同的條件下比較。

在本發明中,當HSG的操作狀態被檢查并對應于預定條件(參考
操作S15)時,HSG的永久磁鐵的不可逆退磁的診斷可被設置為被執
行,并且為導出并存儲診斷比較值,所述條件也可以相同的方式被應
用于在正常狀態中DC電流的計算過程。

當執行HSG的怠速充電時,不可逆退磁的診斷可被設置為被執行。

在混合動力車輛包括TMED系統的傳動系的部件的情況下,怠速
充電在相同的預定驅動條件下(在車輛停止期間的相同的驅動點)被
執行,并且因此比較在相同條件下充電期間向電池供給的DC電流值
(充入電池的DC電流)時,具有TMED系統的混合動力車輛具有較
高的可靠性。

相應地,在本發明中,當HSG通過從發動機傳輸的旋轉動力發電
以在發動機怠速運行狀態中對電池充電時,通過利用充入電池的DC
電流可診斷永久磁鐵的不可逆退磁。

DC電流信息是由控制器監測的現有的參數,并且因此當DC電流
信息用于不可逆退磁的診斷時,與在本發明中一樣,不需要額外的操
作或硬件。

相應地,可比較在相同條件下獲得的在正常狀態中的DC電流信息
與在實際診斷中的DC電流信息以確定HSG永久磁鐵的不可逆退磁是
否發生,并且根據本發明的用于診斷不可逆退磁的方法可包括計算作
為診斷比較值的在正常狀態中的DC電流信息。

首先,為診斷HSG永久磁鐵的不可逆退磁,假定在車輛出庫
(introduction)后初始操作中HSG永久磁鐵是在正常狀態中時,在車
輛初始操作期間正常狀態中的DC電流值(DC電流_正常)可被計算
并存儲,如圖1所示。

在這種情況下,控制器檢查在初始操作期間在正常狀態中HSG是
否在怠速充電狀態(S11),然后當電流狀態在怠速充電狀態時,可計
算和存儲經由HSG的發電操作充入電池中的DC電流值(S12至S14)。

計算用于與用于在相同條件下診斷不可逆退磁的如隨后所述的所
監測的DC電流相比較的在正常狀態中的DC電流值的條件可被設置為
在操作S11中怠速充電的條件。

在優選實施例中,在正常狀態中的DC電流值(DC電流_正常)
被用作在怠速充電(S12至S14)期間對于預設時間(X)或更長時間
的DC電流平均值(平均值(DC電流)),并且可利用對于預設時間
(X)或更長時間的在怠速充電期間的平均值以提高診斷的可靠性。

在HSG發電操作期間充入電池中的DC電流是在混合動力車輛中
已經由控制器通過傳感器等監測的參數。DC電流值的獲得在本領域是
眾所周知的,并且因此將在此省略其詳細說明。

然后,HSG操作狀態信息可被獲得并且在進一步的車輛操作中被
檢查(S15),并且當電流狀態是怠速充電狀態時,可開始不可逆退磁
診斷過程,并且診斷時DC電流值可以與在怠速充電狀態中同樣的方
式被計算(S16至S18)。

在這種情況下,診斷時DC電流值(DC電流_診斷)可被用作在
怠速充電(S16至S18)期間對于預設時間(X)或更長時間的DC電
流平均值,并且可利用在怠速充電期間對于預設時間或更長時間的平
均值以提高診斷的可靠性。

然后,控制器可比較診斷時計算出的電流值(DC電流_診斷)與
在正常狀態中的DC電流值(DC電流_正常)的比,以確定是否發生
不可逆退磁和退磁程度。就這點而言,當在診斷期間監測的DC電流
即,診斷時DC電流值(DC電流_診斷)與在正常狀態中存儲的DC
電流值(DC電流_正常)的比等于或小于預設比1時,可確定發生不
可逆退磁。

即,當診斷時DC電流值(DC電流_診斷)與在正常狀態中的DC
電流值(DC電流_正常)的比,即,(DC電流_診斷)/(DC電流_
正常)被定義為α,并且預設比1是A時,如果α≤A,那么可確定發生
了不可逆退磁(S19)。

在優選實施例中,可執行用于通過根據不可逆退磁的發生程度的扭
矩補償控制來管理不可逆退磁,以便最小化歸因于不可逆退磁的對車
輛性能的影響的過程(S22),或者可執行用于通過報警裝置確認故障
并通知駕駛員故障的過程(S21)。

在這種情況下,當預設比2是B(B<A)時,如果B<α≤A,那
么可確定發生不可逆退磁,然后可對HSG執行扭矩補償控制(S19、S20
和S22),并且當診斷時DC電流值(DC電流_診斷)與存儲的在正常
狀態中的DC電流值(DC電流_正常)的比等于或小于預設比2時,
即,當α≤B時,可確認HSG的永久磁鐵的不可逆退磁并且通過報警裝
置給出警報(S20和S21)。

在下文,將描述用于確定HSG不可逆退磁所執行的扭矩補償控制。

車輛的控制器包括在下表1中所示的用于一般的環保型車輛電動
機即牽引電動機或HSG的扭矩控制的扭矩補償表,扭矩補償表具有扭
矩軸和速度軸,并且根據扭矩和速度設置了扭矩補償值,并且可應用
從扭矩補償表導出的扭矩補償值,以便執行在牽引電動機的再生充電
或HSG的充電扭矩(發電扭矩)期間的充電扭矩(發電扭矩)控制。

在這種情況下,當根據扭矩命令(Tq)和電動機速度(rpm)的補
償值從扭矩補償表被導出時,補償值可被應用于扭矩命令,以便根據
應用了補償值的扭矩命令執行對電動機的扭矩控制。

在本發明中,當利用現有的扭矩補償表時,即,用于確定在電動機
正常狀態中扭矩補償值的扭矩補償表時,利用電流幅值與扭矩之間的
線性關系(電流幅值和扭矩具有預定比的比例線性關系)可進一步補
償多達與減少電流比一樣多的扭矩。

在這種情況下,減少電流比可為1–α(在此,α=(DC電流_診斷)
/(DC電流_正常)),并且因此通過將現有扭矩補償表的扭矩補償值(其
為用于電動機正常狀態的扭矩補償值)與“扭矩命令×(1-α)”相加獲得
的值可被確定為用于不可逆退磁的扭矩補償值。

即,用于不可逆退磁的扭矩補償值可被理解為,除現有的扭矩補償
值之外,還應用多達與歸因于不可逆退磁的減少電流比一樣多的扭矩補
償值(用于不可逆退磁的要被進一步補償的扭矩=扭矩命令×(1-α))的
補償值。

用于不可逆退磁的扭矩補償值可通過用現有扭矩補償表的補償值乘
以實時的“扭矩命令×(1-α)”的值被導出,或者當表2所示的用于不
可逆退磁的扭矩補償表被預輸入至控制器時可從下表2被導出。

【表1】


【表2】


在上述表1和表2中,“*”指的是“×”。

利用比較的DC電流值(在正常狀態中的DC電流和診斷時DC電流)
被補償的扭矩比可在扭矩補償控制期間利用現有的扭矩補償表被計算,
然后可基于電流扭矩命令執行扭矩補償。

當為不可逆退磁確定扭矩補償值時,可根據應用了扭矩補償值的扭
矩命令執行HSG的充電扭矩控制。

在下文,作為根據本發明的用于診斷電動機不可逆退磁的方法,將
描述當發生不可逆退磁時診斷牽引電動機永久磁鐵的不可逆退磁狀態
并管理不可逆退磁的方法。

圖2是說明用于診斷牽引電動機的不可逆退磁和管理不可逆退磁
的過程的流程圖。如圖2所示,用于診斷牽引電動機的永久磁鐵的不
可逆退磁的診斷進入條件,即,用于執行診斷的牽引電動機HSG的操
作狀態條件可被預設。

診斷進入條件可以相同的方式被應用于在正常狀態中的DC電流
值(DC電流_正常)的計算過程和診斷時DC電流值(DC電流_診斷)
的計算過程,這將在下文描述以在相同條件下比較。

在再生(即,發電操作)條件下,可診斷關于牽引電動機的不可逆
退磁,并且當在驅動牽引電動機期間診斷不可逆退磁時,輸出值很大
地受到車輛外部條件(道路摩擦力、道路傾斜度等)影響。

另一方面,可與在再生期間的控制同樣多地執行再生,使得診斷條
件是恒定的并且診斷可靠性增加,并且因此可設置診斷邏輯以便在牽
引電動機的再生充電期間診斷永久磁鐵的不可逆退磁。

然而,不可逆退磁的診斷進入條件可被限制于車輛的主要再生驅動
點,并且因此可檢查在再生期間用于牽引電動機的扭矩命令是否在預
設范圍1之內(Y1≤TorqueRef≤Y2),并且同時可檢查牽引電動機的
溫度是否在預設范圍2之內(T1≤Tm≤T2)(S31)。

依照上文所述應用預定范圍內的電動機溫度,這是因為當將在正常
狀態中的扭矩命令的積分量與在診斷中的扭矩命令的積分量相比較
時,如果兩個積分量相等,那么可假定相同的驅動點,但是即使兩個
積分量相等,可根據溫度改變驅動點,并且相應地,必須考慮用于診
斷的電動機溫度范圍。

相應地,在本發明中,當滿足上述條件時,當牽引電動機發電以對
電池充電時,可利用充入電池的DC電流信息診斷永久磁鐵的不可逆
退磁。

DC電流信息是由控制器監測的現有的參數,并且因此依照在本發
明中,當DC電流信息被用于不可逆退磁的診斷時,不需要額外的操
作或硬件。

相應地,在相同條件下獲得的在正常狀態中的DC電流信息和診斷
時DC電流信息可彼此相比較,以確定是否發生牽引電動機的永久磁
鐵的不可逆退磁。

首先,為了牽引電動機的永久磁鐵的不可逆退磁的診斷,假定在車
輛出庫后初始操作中牽引電動機的永久磁鐵是在正常狀態時,在車輛
初始操作期間,正常狀態中的DC電流值(DC電流_正常)可被計算
并存儲,如圖2所示(S32至S34)。

在這種情況下,控制器獲得牽引電動機操作狀態的信息并基于在初
始操作的正常狀態中的信息檢查是否滿足診斷進入條件(S31),并且
當滿足進入條件時,可計算和存儲經由牽引電動機的發電充入電池中
的DC電流值(DC電流_正常)(S32至S34)。

計算用于與為了如后文所述在相同條件下確定不可逆退磁而監測
的DC電流相比較的在正常狀態中的DC電流值(DC電流_正常)的
條件,可被設置為牽引電動機的永久磁鐵不可逆退磁的診斷開始的條
件,即上述診斷進入條件。

在優選實施例中,在正常狀態中的DC電流值(DC電流_正常)
信息可為通過從滿足上述診斷進入條件的時間點對DC電流值積分獲
得的DC電流的積分值(參考操作S34)。

用于牽引電動機的扭矩控制(充電扭矩控制)的扭矩命令值(充電
扭矩命令值)(TorqueRef)可從滿足所述條件的時間點被積分,并且
DC電流值可被積分直至積分值達到預設值Z的時間點(參考S33)。

與HSG的怠速充電不同,牽引電動機的再生充電不可在預定驅動
點被執行,并且為了在正常狀態中的DC電流值和當發生不可逆退磁
時的DC電流之間的比較,需要比較具有相同驅動點或相同條件的情
況。

為此目的,在本發明中,可利用積分扭矩值,并且可比較關于具有
在相同時間點獲得的積分扭矩值的DC電流值的信息,即,關于在正
常狀態中的DC電流值(DC電流_正常)的信息和關于診斷時電流值
(DC電流_診斷)的信息,以確定是否發生不可逆退磁。

在此,關于在正常狀態中的DC電流值(DC電流_正常)的信息
和關于診斷時DC電流值(DC電流_診斷)的信息是積分DC電流值,
并且是滿足診斷進入條件后通過對DC電流積分直到積分扭矩命令值
達到設置值Z為止獲得的積分DC電流值。

在再生中的扭矩和電池充電DC電流可彼此成比例,并且雖然驅動
點不同,但積分扭矩量相同時,在扭矩被積分時被積分的DC電流量
也會相同。

考慮到這點,作為DC電流信息的DC電流可被積分直至扭矩命令
的積分量達到設置值Z以計算積分DC電流值,并且在正常狀態中的
DC電流信息和不可逆退磁時的DC電流信息可彼此相比較以確定是否
發生永久磁鐵的不可逆退磁。

然而,當扭矩顯著地改變時,積分扭矩量會改變,并且因此當滿足
在上述診斷條件之中的扭矩命令(TorqueRef)在預設范圍1之內的條
件(Y1<TorqueRef<Y2)時可對扭矩積分。

在本發明中,扭矩命令的范圍可被限制于主要再生驅動點,并且用
于滿足條件的范圍可被擴大。

在牽引電動機的再生操作期間充入電池中的DC電流是在環保型
車輛中由控制器通過傳感器等已監測的參數,并且DC電流值的獲取
在本領域是眾所周知的,并因此將在此省略其詳細說明。

如所述的,控制器可積分計算和存儲正常狀態中的扭矩命令積分
(TorqueRef_正常)和作為DC電流值信息的積分DC電流值(DC電
流_正常)(S34),并且為了不可逆退磁的確定,可在相同的診斷進
入條件下,即,在再生期間,在預設范圍1之內的扭矩命令條件,以
及在預設范圍2內的牽引電動機的溫度條件下進行比較,從而提高診
斷可靠性。

然后可在進一步的車輛操作中檢查牽引電動機的操作狀態(S35),
并且當滿足上述診斷進入條件時,可開始不可逆退磁診斷過程,并且
可用與在正常狀態中相同的方式對扭矩命令積分以計算診斷時DC電
流值(DC電流_診斷)(S36)。

在這種情況下,診斷時DC電流值(DC電流_診斷)可被用作在
滿足診斷進入條件后通過對DC電流積分直至積分扭矩命令值達到與
在正常狀態中相同的設置值Z為止而被計算出的積分DC電流值
(TorqueRef_診斷)(參考操作S37)。

上述HSG可計算對于預設時間(X)或更長時間的DC電流的平
均值作為用于確定是否發生不可逆退磁的DC電流值(DC電流_診斷)
信息,并且可利用該平均值作為比較值,但是牽引電動機可利用DC
電流的積分值作為用作比較值的DC電流值(DC電流_診斷)信息。

相應地,控制器可比較所獲得的診斷時的DC電流值(該值是積分
DC電流值)與存儲的DC電流值(該值是積分DC電流值)(DC電
流_正常)以確定是否發生不可逆退磁和退磁程度,并且當診斷時DC
電流值(DC電流_診斷)與在正常狀態中的DC電流值(DC電流_正
常)的比等于或小于預設比3時,可確定發生了不可逆退磁。

即,當診斷時DC電流值(DC電流_診斷)與在正常狀態中的DC
電流值(DC電流_正常)的比,即(DC電流_診斷)/(DC電流_正常)
被定義為α并且預設比3是A時,如果α≤A,那么可確定發生了不可
逆退磁(S39)。

在優選實施例中,可執行用于通過根據不可逆退磁的發生程度的扭
矩補償控制來管理不可逆退磁以便最小化歸因于不可逆退磁的對車輛
性能的影響的過程,或者可執行用于通過報警裝置確認故障和通知駕
駛員故障的過程。

在這種情況下,當預設比4是B(B<A)時,如果B<α≤A,那
么可確定發生不可逆退磁,然后可對牽引電動機執行扭矩補償控制(S39、
S40和S41),并且當診斷時DC電流值(DC電流_診斷)與存儲的在正
常狀態中的DC電流值(DC電流_正常)的比等于或小于預設比4時,
即,當α≤B時,可確認牽引電動機的永久磁鐵的不可逆退磁并且通過
報警裝置給出警報(S40和S42)。

在再生期間不可逆退磁的診斷中,當可預比較(利用相同的預設值
(Z))積分扭矩命令值并且在正常狀態和診斷中的積分扭矩命令值相
同時,可利用作為迄今已經被計算出的積分DC電流值的DC電流值信
息來確定是否發生不可逆退磁。

另外,當積分DC電流值與積分扭矩命令值被比較時,可不考慮根
據牽引電動機溫度而變化的DC電流量,并且因此當牽引電動機的溫
度在預設溫度范圍(預設范圍2)之內時,可執行扭矩命令積分。

在確定牽引電動機的不可逆退磁是否發生期間被執行的扭矩補償
控制與上述HSG的扭矩補償控制沒有不同,并且可以與上述HSG的
扭矩補償控制相同的方式被執行,這一點已經被詳細描述,因此省略
其詳細描述。

在牽引電動機的不可逆退磁的診斷中,上述診斷進入條件包括牽引
電動機的溫度范圍條件,并且因此可減少根據溫度DC電流發生變化
的誤差,但是當為獲得精確的DC電流值而過于狹窄地確定電動機溫
度條件時,由于頻繁改變的電動機溫度,診斷次數可被顯著地減少,
導致診斷功能下降。

相應地,當積分扭矩命令值(TorqueRef)的范圍被確定至對溫度
不甚敏感的區域時,可減少電動機溫度的影響并且可更寬地確定溫度
范圍,從而增加診斷次數。

根據溫度設置有電流命令值的電流圖、車輛速度條件和扭矩命令值
可被應用于如混合動力車輛之類的一般的環保型車輛,并且根據速度
和扭矩可不同地影響溫度的影響。

相應地,當分析所應用的電流圖時,可識別根據溫度的電流命令的
變化較小的時段,并且可識別電流命令的變化寬度,因此當所述時段
和所述變化寬度被用于確定不可逆退磁時,可靠性可被進一步提高。

例如,當在預定溫度時段中的電流命令的變化在5%以內時,如果
用于確定不可逆退磁的電流比中應用5%的誤差以更高比率減小電流,那
么可確定發生了不可逆退磁。

更詳細地,如圖3所示,當考慮到主要驅動點并同時排除預定高扭
矩范圍時,可識別出電流變化較少地受到溫度影響的扭矩時段,并且
所識別的扭矩時段可被應用于設置用于積分扭矩命令(TorqueRef)的
預設范圍1。

另外,在電流圖中在電流變化較少地受到溫度影響的時段可識別電
流變化比,并且所識別的電流變化比可被應用于用于確定不可逆退磁
的比值A和B的確定。

相應地,可最小化根據溫度的DC電流的變化的影響,并且可最小
化不正確的診斷。

相應地,在根據本發明實施例的用于診斷環保型車輛的電動機的不
可逆退磁的方法中,不可逆退磁可利用扭矩命令值信息和在發電操作
期間充入電池的DC電流被診斷,以便準確地診斷牽引電動機或混合
動力起動發電機(HSG)的永久磁鐵的不可逆退磁狀態,無需額外利
用單獨硬件、不增加費用、并且不降低效率的同時,最小化牽引電動
機或HSG的永久磁鐵的不可逆退磁對車輛性能的影響。。

已經參考其優選實施例對本發明進行了詳細地描述。然而,本領域
技術人員應理解,可不偏離本發明的原理和精神對這些實施例做出改變,
本發明的范圍由隨附的權利要求和其等價物限定。

關 鍵 詞:
用于 診斷 環保 車輛 電動機 退磁 方法
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