基于电池电压提高混合动力汽车电机系统效率的方法



基于电池电压提高混合动力汽车电机系统效率的方法

永磁同步电机（PMSM）因其高效和高功率密度的特点逐渐成为混合动力汽车的主流选择。因为PMSM发出的扭矩是由通过定子的电流决定的，因此如何控制电流十分重要。但扭矩同样受转子的转速和电池电压影响。

提出了一种新的参考电流计算方法，即使在电池电压存在波动的情况下也能维持较高的精度，从而提高系统效率。首先，建立PMSM数学模型。其电压和扭矩方程为通用的等式关系，用电工学中的圆形图表征每个电机工作点下电压限制和电流限制的关系。最后，建立电机扭矩控制器的框图模型。传统的计算参考电流方法是假定参考电流MAP数据在最小电压下产生最大功率，而实际上电压已经增大。在电动状态下，由于电机工作在磁通削弱区域时其参考电流高于固定值，所以会降低系统效率，这是传统方法的不足之处。本文所提出的方法考虑了实际电压的波动，引入电压对转速进行修正。

式中，floor为取整函数；KN为权重；kv、kω和kT为电压、电机转速和需求转矩的恒重。这样将控制器的输入量由ωrpm变为ωrpm,Nom，考虑电压波动，使电机的工作点发生变化。

使用了一款30kW的电机验证所提出的方法，工况设定为转速4000r/min、扭矩71.6Nm、电池电压280V。传统方法中，为达到规定输出扭矩，相电流为133A，而所提出方法中电流100A就可输出扭矩71.6Nm，电流下降25%，电机系统效率提高2%～5%。由此，验证了本文方法的有效性。

Bumsik Kim et al. 8th International Conference on Power Electronics - ECCE Asia May 30-June 3, 2011, The Shilla Jeju, Korea.

编译：朱泳逾