[发明专利]用于估计燃料电池系统中电动机的功耗的方法

说明书

本公开涉及用于估计燃料电池系统中电动机的功耗的方法。用于估计电动机的功耗的方法包括以下步骤：确定电动机的多个相中的每一个的端子电压的误差电压，该端子电压从逆变器被提供给电动机；通过将误差电压施加到在电动机运行期间以预先设定的方式推导出的端子电压的预测值而产生电动机的多个相中的每一个的补偿端子电压；并且通过使用补偿端子电压和通过检测在电动机的多个相中的每一个中流动的电流而获得的电流值来计算电动机的功耗。

技术领域

本公开总体上涉及用于估计电动机的功耗(power consumption)的方法。更具体地，本公开涉及用于估计电动机的功耗的方法，该方法补偿当操作逆变器的开关元件以产生每个相(each phase)的端子电压时发生的误差，从而估计电动机的功耗。

背景技术

在燃料电池车辆中，期望控制从燃料电池产生的电力到车辆的各种组件的分配。当控制燃料电池车辆的功率分配时，估计辅助系统的功率是非常重要的，该辅助系统是诸如通过操作电动机将空气提供至燃料电池的阴极(cathode)的空气压缩机、用于循环冷却燃料电池堆的冷却水的泵、散热器风扇、空调等。然而，可通过使用设置在各个输出端的电流传感器来精确地估计燃料电池堆和高压电池的功率。连接至车辆的驱动轮的驱动系统的电动机可基于转矩的预测值来估计功耗。相反，用于车辆的其他辅助系统没有设置相应的单独的传感器，并且因此不可能精确地估计功耗。

具体而言，包括向燃料电池供应空气的电动机的空气压缩机消耗了燃料电池堆的总功率的大约10％，并且因此为了提高配电控制精度，精确估计空气压缩机的电动机的功耗是重要的。然而，难以精确地估计功耗。具体而言，空气压缩机将与燃料反应所需的空气供给到燃料电池堆，并且因此空气压缩机的电动机的速度变化很大程度上取决于燃料电池的功率的变化。由此，空气压缩机的电动机的功率根据驱动速度而变化，并且功耗根据在相同速度下的加速度、减速度和恒定速度而是不同的。因此，非常难以估计空气压缩机的电动机的功耗。

在燃料电池车辆中，期望精确地估计上述空气压缩机的功耗，用于战术性地控制燃料电池堆的功率和电池的充电-放电量。例如，当驾驶员尝试实现全开式节气门(WOT)加速度并且空气压缩机的功耗的估计不正确时，电动机消耗燃料电池或高压电池的能量的多少和空气压缩机的功耗的估计误差一样。当空气压缩机更多地消耗能量时，燃料电池或电池消耗能量超过可接受的最大输出。因此，燃料电池和电池可能被损坏。当空气压缩机消耗的能量较少时，供应给燃料电池的空气不足。因此，难以提供车辆所需的动力性能。

通常，通过测试将功耗映射到空气压缩机的流动速率或电动机的转速的映射图(map)被用于估计空气压缩机的功耗。然而，这样，如上所述，空气压缩机的电动机的功耗根据驱动状态不同，所述驱动状态是诸如加速度、减速度和恒定速度，以及相同转速下的加速度和减速度的水平(或由空气压缩机提供空气的流动速率)状况。因此，难以精确地估计功耗。

如上所述，燃料电池车辆需要用于精确地估计向燃料电池供应空气的空气压缩机的功耗的技术，更准确地说，是空气压缩机中的电动机的功耗。

前述内容仅旨在帮助理解本公开的背景内容，并不意味着本公开内容属于本领域技术人员已知的相关领域的范围。

发明内容

考虑到现有技术中出现的上述问题创作本公开，并且本公开旨在提出一种用于估计燃料电池系统(fuel cell system)中的空气压缩机的功耗的方法，该方法补偿当操作逆变器(inverter)的开关元件时出现的误差，并且导出施加到电动机的各相位的端子电压，从而精确地估计电动机的功耗。

为了实现上述目的，根据本公开的一个方面，一种用于估计电动机的功耗的方法包括以下步骤：确定该电动机的多个相中的每一个的端子电压的误差电压，该端子电压从逆变器供给到该电动机；通过将该误差电压施加到在该电动机运行期间以预先设定的方式导出的端子电压的预测值而产生该电动机的多个相中的每一个的补偿端子电压；和通过使用该补偿端子电压和通过检测在该电动机的多个相中的每一个中流动的电流而获得的电流值计算该电动机的功耗。