[发明专利]用于传动系振荡平稳化的基于微分的混合驱动电动机控制

说明书

技术领域

本发明涉及一种使具有至少一台电驱动电动机的车辆中的传动系扰动最小化的方法和系统。

背景技术

混合动力电动车辆(HEV)可以选择性地使用内燃发动机以及一个或多个高电压电动机/发电机单元(MGU)作为交替的或同时的动力源，从而优化燃料效率。也就是说，至少有些时候可以利用纯电力装置来推进具有全混合动力系的HEV，通常是在紧继起动HEV之后以及当在低于阈值车辆速度的情况下运行时。视需要，一个或多个MGU可交替地从能量存储系统(ESS)汲取能量以及向其输送能量。当车辆发动后或者当在高于阈值速度的情况下运行时，可以利用MGU或辅助起动电动机(取决于车辆设计)来使发动机再次起动，然后发动机与变速器接合以便通过一组驱动轮来推进车辆。

混合动力系通常共享各种燃料节约特征，例如再生制动和自动起停功能。再生制动允许利用MGU选择性地给ESS再充电。HEV当处于静止时和/或在稳定的低速行驶模式下运行时选择性地关闭和再起动其发动机的能力，同样提供了相对于常规车辆设计而言的燃料节约的好处。

发明内容

因此，本发明提供了一种在预定事件(例如，利用一对电动机/发电机单元(MGU)中的一个单元进行的发动机起动事件)期间使车辆中的传动系扰动最小化的方法。该方法可应用于具有至少一个电驱动电动机和至少一个齿轮组的变速器。发动机的突然再次起动会引起这样的短暂传动系扰动。常规控制系统试图利用主动阻尼和/或发动机消除技术来限制这样的扰动。例如，可以通过火花延迟来完成发动机输出转矩补偿，以减轻传动系扰动。然而，常规的主动阻尼和发动机脉冲消除策略仍然是不太理想的，这部分地因为在传送转矩指令与随之发生的转矩响应之间的延迟所致。

可与本发明的电动机控制方法和系统一起使用的混合动力电动车辆(HEV)可以包括一个或多个高电压电动机/发电机单元(MGU)。该方法可以具体表现为算法形式，并且该方法可以通过车载控制器(如混合控制处理器(HCP)或电动机控制处理器(MCP)，这取决于期望的应用)而自动执行。算法的执行通过直接读取MGU速度提供一种存在于控制器内的、基于微分的控制方法，以便控制器可以处理一组速度波动信息并且从MGU指令校正转矩，这些都是在经校正的最小处理循环内进行的，例如，对于高频和低频扰动而言为2毫秒(ms)或者对于小于约30 Hz的低频扰动而言为串行外设接口(SPI)或者控制器局域网(CAN)总线的约6.25 ms。因此，取决于实施例，在有可能不经历SPI或CAN延迟，以及有可能不发生信号混叠的情况下而提供控制。该方法还可以补偿由于未模型化效应（un-modeled effect）(例如，在基于模型的和/或开环控制系统中的缺陷)而留下的残余扰动。

在不脱离本发明预期范围的情况下，车辆动力系的设计可以发生变化。只要至少一个MGU连接到传动系，即直接或者经由齿轮系中的一个或多个齿轮组而连接到变速器输出轴，那么具有任意数量MGU的任何混合结构都可以受益。例如，根据一个实施例，一对MGU可以经由行星齿轮系而连接，其中一个MGU直接连接到变速器输出轴。以这种方式连接到变速器输出轴的MGU，可以通过其专用的MCP并独立于其他MGU而使所述控制方法起效，从而直接减轻传动系的转矩振荡。另外，通过更好地控制传动系MGU的速度曲线（profile），而为其他MGU提供支点稳定性控制（fulcrum-stability control）。也就是说，当在发动机再起动时第一MGU使发动机增速（lift）时，第二MGU或者说传动系MGU则充当更稳定的反应支点（reaction fulcrum），因而使得第一MGU能够更精确地控制发动机的旋转加速（spin-up）和再点燃事件。

具体地，本发明提供了一种使具有MGU和控制器的车辆中的传动系扰动最小化的方法，所述控制器采用混合控制处理器(HCP)或电动机控制处理器(MCP)的形式，所述方法包括：确定MGU的一组电动机值，包括电动机转速变化、电动机转速变化的微分、和电动机急动度（jerk）值；计算作为所述一组电动机值的函数的校正最终转矩值；以及指令校正最终转矩值。在车辆的预定事件(例如，发动机再起动)期间指令校正最终转矩值，由此使该事件期间的传动系扰动最小化。确定一组电动机值、计算校正最终转矩值、以及指令校正最终转矩值都是在控制器的经校准的最小处理循环时间内由控制器进行的。