混合動(dòng)力車輛控制器及控制混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的方法
【專利摘要】公開了一種混合動(dòng)力車輛控制器及控制混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的方法?？刂苹旌蟿?dòng)力電動(dòng)車輛的系統(tǒng)和方法包括響應(yīng)于臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩控制牽引電動(dòng)機(jī)的扭矩，所述臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩基于所測量的牽引電動(dòng)機(jī)速度和所計(jì)算的車輛速度之間的差異而被調(diào)節(jié)，并且所述臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩被濾波以削弱動(dòng)力傳動(dòng)系的共振頻率。
【專利說明】混合動(dòng)力車輛控制器及控制混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及混合動(dòng)力電動(dòng)車輛中的主動(dòng)阻尼和瞬時(shí)平滑控制。

【背景技術(shù)】
[0002]混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)可使用各種類型的動(dòng)力傳動(dòng)系架構(gòu)，提供其并聯(lián)、串聯(lián)或組合，以將來自兩個(gè)或多個(gè)源的扭矩傳遞到牽引車輪。動(dòng)力分流架構(gòu)按照各種運(yùn)轉(zhuǎn)模式將由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭矩和由一個(gè)或更多個(gè)電機(jī)產(chǎn)生的扭矩結(jié)合。圖1中示出了典型的動(dòng)力分流架構(gòu)。兩個(gè)電機(jī)(被稱為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī))可通過具有三相電流輸入的永磁AC電機(jī)實(shí)施。發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)可通過行星齒輪組連接，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與行星架連接，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與太陽齒輪連接。電動(dòng)機(jī)輸出軸上的齒輪可與具有固定傳動(dòng)比的中間軸嚙合。環(huán)形齒輪也可按照固定傳動(dòng)比的布置連接到所述中間軸。
[0003]在該示例中，電動(dòng)機(jī)通過中間軸按照與來自環(huán)形齒輪的源于發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出并聯(lián)地連接到動(dòng)力傳動(dòng)系。電動(dòng)機(jī)的主要功能包括:1.通過供應(yīng)全部請(qǐng)求的扭矩以電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式來驅(qū)動(dòng)車輛；2.基于駕駛員命令補(bǔ)償環(huán)形齒輪的扭矩輸出；3.向動(dòng)力傳動(dòng)系的振動(dòng)施加阻尼。
[0004]車輛駕駛性能(包括車輛平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn))對(duì)于各種類型的汽車實(shí)施而言是具有挑戰(zhàn)性的問題。動(dòng)力傳動(dòng)系共振是駕駛員在扭矩快速改變的加速和減速期間所感覺到的不平穩(wěn)行為的主要原因之一。因此，增加動(dòng)力傳動(dòng)系共振頻率附近的阻尼是針對(duì)各種類型的汽車動(dòng)力傳動(dòng)系控制的典型任務(wù)。具有液壓變矩器的自動(dòng)變速器由于在液體中的扭矩傳遞損耗而具有大的自然粘滯阻尼效應(yīng)。在不包括變矩器或類似裝置的HEV應(yīng)用中，這種自然阻尼效應(yīng)被削弱。由于機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)系中的小阻尼比和電機(jī)的快速響應(yīng)，使得共振模式可通過電動(dòng)機(jī)扭矩輸入而被激活。瞬時(shí)平穩(wěn)主要取決于精心設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一種用于控制混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的方法，所述方法包括響應(yīng)于臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩而控制牽引電動(dòng)機(jī)中的扭矩，所述臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩基于所測量的牽引電動(dòng)機(jī)速度和所計(jì)算的車輛速度之間的差異而已被調(diào)節(jié)并且所述臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩已被過濾以消除動(dòng)力傳動(dòng)系共振頻率的極點(diǎn)。所計(jì)算的車輛速度可基于平均車輪速度信號(hào)，所述車輪速度信號(hào)可從防抱死系統(tǒng)控制模塊接收。所計(jì)算的車輛速度可以選擇性地基于已經(jīng)被低通濾波器濾波的所測量到的電動(dòng)機(jī)速度。所述臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩可響應(yīng)于車輛起動(dòng)事件而產(chǎn)生。所述臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩還可響應(yīng)于駕駛員扭矩請(qǐng)求的改變而產(chǎn)生。
[0006]根據(jù)本公開的混合動(dòng)力車輛控制器的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器被配置為接收扭矩請(qǐng)求并輸出命令的電動(dòng)機(jī)扭矩。所述控制器包括控制邏輯，所述控制邏輯對(duì)目標(biāo)扭矩進(jìn)行濾波以削弱動(dòng)力傳動(dòng)系共振頻率、基于所測量的電動(dòng)機(jī)速度和所計(jì)算的車輛速度之間的差異調(diào)節(jié)目標(biāo)扭矩并基于被濾波的和被調(diào)節(jié)的扭矩產(chǎn)生命令的電動(dòng)機(jī)扭矩。
[0007]在根據(jù)本公開的控制器的一些實(shí)施例中，對(duì)目標(biāo)扭矩濾波的控制邏輯可包括帶阻濾波器。所計(jì)算的車輛速度可基于平均車輪速度信號(hào)，或者所計(jì)算的車輛速度可基于被低通濾波器濾波的所測量的電動(dòng)機(jī)速度計(jì)算。如果所計(jì)算的車輛速度是基于平均車輪速度信號(hào)，那么車輪速度信號(hào)可從防抱死制動(dòng)系統(tǒng)控制模塊接收。在一些實(shí)施例中，基于所測量的電動(dòng)機(jī)速度和所計(jì)算的車輛速度之間的差異而調(diào)節(jié)所命令的扭矩的控制邏輯可在反饋路徑中實(shí)施。在這樣的實(shí)施例中，對(duì)命令的電動(dòng)機(jī)扭矩濾波以去除頻率成分的控制邏輯可在前饋路徑或反饋路徑中實(shí)施。
[0008]根據(jù)本公開的混合動(dòng)力車輛的一個(gè)實(shí)施例，所述混合動(dòng)力車輛包括牽引車輪、通過具有共振頻率的動(dòng)力傳動(dòng)系而可驅(qū)動(dòng)地連接到牽引車輪的電動(dòng)機(jī)以及電動(dòng)機(jī)控制器。所述電動(dòng)機(jī)控制器被配置為產(chǎn)生臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩、對(duì)所述臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩進(jìn)行濾波以削弱動(dòng)力傳動(dòng)系共振頻率、根據(jù)所測量的電動(dòng)機(jī)速度和所計(jì)算的車輛速度之間的差異對(duì)臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩施加阻尼、基于被濾波的和被阻尼的電動(dòng)機(jī)扭矩產(chǎn)生命令的扭矩以及將命令的扭矩提供至電動(dòng)機(jī)。對(duì)臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩進(jìn)行濾波可包括使用帶阻濾波器來去除動(dòng)力傳動(dòng)系共振頻率的極點(diǎn)并在另一頻率處引入一對(duì)被良好地阻尼的極點(diǎn)。所計(jì)算的車輛速度可基于平均車輪速度信號(hào)，或者可基于被低通濾波器濾波的所測量的電動(dòng)機(jī)速度來計(jì)算。如果所計(jì)算的車輛速度是基于平均車輪速度信號(hào)，那么車輪速度信號(hào)可從防抱死制動(dòng)系統(tǒng)控制模塊接收。
[0009]車輪速度信號(hào)從防抱死制動(dòng)系統(tǒng)控制模塊接收。
[0010]所計(jì)算的車輛速度基于通過被低通濾波器濾波的所測量的電動(dòng)機(jī)速度。
[0011]所述控制邏輯包括閉環(huán)控制器，所述閉環(huán)控制器基于反饋路徑中測量到的電動(dòng)機(jī)速度和計(jì)算到的車輛速度之間的差異來調(diào)節(jié)命令的扭矩。
[0012]所述控制邏輯包括具有前饋環(huán)的閉環(huán)控制器，所述閉環(huán)控制器對(duì)命令的電動(dòng)機(jī)扭矩進(jìn)行濾波，以去除前饋路徑中與動(dòng)力傳動(dòng)系共振頻率相關(guān)的頻率成分。
[0013]所述控制邏輯包括閉環(huán)控制器，所述閉環(huán)控制器對(duì)命令的電動(dòng)機(jī)扭矩進(jìn)行濾波，以去除反饋路徑中與動(dòng)力傳動(dòng)系共振頻率相關(guān)的頻率成分。
[0014]一種混合動(dòng)力車輛，包括:電動(dòng)機(jī)，通過具有共振頻率的動(dòng)力傳動(dòng)系而可驅(qū)動(dòng)地連接到牽引車輪；電動(dòng)機(jī)控制器，被配置為響應(yīng)于臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩控制電動(dòng)機(jī)扭矩，所述臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩被濾波以削弱動(dòng)力傳動(dòng)系共振頻率并基于所測量的電動(dòng)機(jī)速度和所計(jì)算的車輛速度之間的差異進(jìn)行阻尼。
[0015]所述電動(dòng)機(jī)控制器使用帶阻濾波器過對(duì)臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩進(jìn)行濾波，以去除動(dòng)力傳動(dòng)系共振頻率的極點(diǎn)并在另一頻率處引入一對(duì)被良好地阻尼的極點(diǎn)。
[0016]所計(jì)算的車輛速度基于平均車輪速度信號(hào)。
[0017]所述車輪速度信號(hào)從防抱死制動(dòng)系統(tǒng)控制模塊接收。
[0018]所計(jì)算的車輛速度基于被低通濾波器濾波的所測量的電動(dòng)機(jī)速度。
[0019]根據(jù)本公開的實(shí)施例提供多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，本公開提供一種用于HEV的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)能夠通過從電動(dòng)機(jī)扭矩命令去除動(dòng)力傳動(dòng)系共振頻率來提高電動(dòng)機(jī)扭矩控制的穩(wěn)健性，以改進(jìn)駕駛性能。
[0020]下面結(jié)合附圖通過對(duì)優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，本公開的上述優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1以示意性形式示出了用于HEV的動(dòng)力分流架構(gòu)。
[0022]圖2是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的HEV的框圖。
[0023]圖3是示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的用于控制HEV中的電動(dòng)機(jī)扭矩的算法的流程圖。
[0024]圖4示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的用于電動(dòng)機(jī)扭矩的主動(dòng)阻尼的控制。
[0025]圖5示出了用于計(jì)算車輛速度的方法。
[0026]圖6示出了用于對(duì)電動(dòng)機(jī)扭矩施加阻尼的控制，其中，在前饋路徑中設(shè)置有濾波器。
[0027]圖7示出了用于對(duì)電動(dòng)機(jī)扭矩施加阻尼的控制，其中，在反饋路徑中設(shè)置有濾波器。

【具體實(shí)施方式】
[0028]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，如參照任何一個(gè)附圖描述和示出的本發(fā)明的各種特征可與在一個(gè)或更多個(gè)其他附圖中示出的特征相結(jié)合，以形成本公開未明確示出或描述的實(shí)施例。示出的特征的組合提供用于典型應(yīng)用的代表性實(shí)施例。然而，與本公開的教導(dǎo)一致的特征的各種組合和變型可期望用于特殊應(yīng)用或?qū)嵤?br> [0029]現(xiàn)在，參照?qǐng)D1，HEV可具有如所示出的動(dòng)力分流架構(gòu)。在這樣的HEV中，與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)相比，為了進(jìn)行阻尼，可充分利用電動(dòng)機(jī)扭矩的較高的帶寬。期望進(jìn)行主動(dòng)阻尼(抗不平穩(wěn)，反隨機(jī))控制，以進(jìn)行平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0030]在該構(gòu)造中，可通過電動(dòng)機(jī)扭矩控制器使用環(huán)形齒輪扭矩來進(jìn)行扭矩補(bǔ)償。在穩(wěn)態(tài)操作下，環(huán)形齒輪扭矩相對(duì)于發(fā)電機(jī)扭矩和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩具有固定的傳動(dòng)比。因此，環(huán)形齒輪扭矩可通過發(fā)電機(jī)扭矩根據(jù)下式直接計(jì)算得到:1

【權(quán)利要求】
1.一種控制混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的方法，所述方法包括: 響應(yīng)于臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩來控制牽引電動(dòng)機(jī)扭矩，所述臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩基于所測量的牽引電動(dòng)機(jī)速度和所計(jì)算的車輛速度之間的差異而進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且所述臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩被濾波，以削弱動(dòng)力傳動(dòng)系共振頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所計(jì)算的車輛速度基于平均車輪速度信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，車輪速度信號(hào)從防抱死制動(dòng)系統(tǒng)控制模塊接收。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所計(jì)算的車輛速度基于被低通濾波器濾波的所測量的電動(dòng)機(jī)速度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩響應(yīng)于車輛起動(dòng)事件而產(chǎn)生。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述臨時(shí)電動(dòng)機(jī)扭矩響應(yīng)于駕駛員扭矩請(qǐng)求的改變而產(chǎn)生。
7.一種混合動(dòng)力車輛控制器，所述控制器被配置為接收扭矩請(qǐng)求并輸出命令的電動(dòng)機(jī)扭矩，所述控制器包括基于目標(biāo)扭矩來控制電動(dòng)機(jī)扭矩的控制邏輯，所述目標(biāo)扭矩被濾波以削弱動(dòng)力傳動(dòng)系共振頻率并基于所測量的電動(dòng)機(jī)速度和所計(jì)算的車輛速度之間的差異而被調(diào)節(jié)。
8.如權(quán)利要求7所述的控制器，其中，所述控制邏輯包括對(duì)目標(biāo)扭矩進(jìn)行濾波的帶阻濾波器。
9.如權(quán)利要求7所述的控制器，其中，所述控制邏輯包括對(duì)目標(biāo)扭矩進(jìn)行濾波的帶通濾波器。
10.如權(quán)利要求7所述的控制器，其中，所計(jì)算的車輛速度基于平均車輪速度信號(hào)。
【文檔編號(hào)】B60W20/00GK104044592SQ201410098902
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】梁偉, 杰弗里·艾倫·多林, 王小勇, 托馬斯·克勞斯托維斯基, 喬納森·安德魯·布徹, 鄺明朗, 法扎爾·阿拉曼·塞伊德 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司