[发明专利]用于车辆中速度控制的积分器饱和的单侧检测和禁用

说明书

技术领域

本方面涉及用于提供车辆中速度和阻尼(damping)扭矩控制的比例-积分控制方法和系统，其中积分项(也就是积分器)的饱和(wind up)在一个误差方向上被检测并且被选择性地禁用。

背景技术

油电混合动力车辆包括管理多个原动机(例如一个或多个电力牵引电动机和内燃发动机)的扭矩输出的控制器。在这样的车辆中的传动系统(drive line)振动典型地通过消除在特定频率上或者在特定频率范围内的扭矩震荡而得以最小化。扭矩消除技术可以包括使得传动系统输入通过信号调理过滤器。该处理可以使得整个系统响应性变慢。发动机速度典型地用作单一反馈变量，以对相应的控制信号发出命令，例如发动机扭矩。但是，单一变量反馈控制方案在具有多个原动机的车辆中会提供不足够的振动阻尼缓冲。

最小化传动系统振动的另一方法包括主动传动系统阻尼缓冲。在这样的方法中，期望的动力系统(power train)和传动系统运行状态被确定。电动机阻尼扭矩然后被计算并以随着传动装置运行模式而变化的方式被加到受命令的电动机扭矩。阻尼扭矩和速度控制经由比例-积分(PI)或者比例-积分-微分(PID)控制器提供，如现有技术中所知的，阻尼扭矩和速度控制命令通常关于彼此脱节。

也就是说，传动系统阻尼和速度控制需要的增益被单独校准和施加。在给定的设定点会发生大幅升高或者“饱和”，从而导致来自PI或者PID控制器积分器部分的积分(I)控制项积累明显的误差。这种情况会在控制器以这种不稳定或极小限度稳定的方式被校准时或者在比例扭矩相对于极限饱和时发生这种情况。积分扭矩持续饱和以修正产生的所积累的误差，同时比例扭矩不能针对饱和进行修正。

发明内容

相应地，在此公开一种方法，其允许单侧冻结或者保持比例-积分(PI)车辆控制器中的积分器，也就是积分(I)扭矩控制项。控制器以积分闭环方法提供速度和传动系统阻尼扭矩控制。如在此使用的，阻尼扭矩控制是指在任何瞬时传动系统震荡能够抵达车辆的驱动轮之前减少这种震荡。速度扭矩控制是指以目标速度保持特定旋转部件，例如在发动机在700RPM的怠速下或者在换挡事件中跟踪正接近的离合器中的期望打滑速度。

在PI控制器中，比例(P)项提供相对快的误差响应，而积分(I)项将正被控制的设备或者系统驱使到零稳态误差，如在自动控制系统领域熟知的。本方法和系统将特定配置的PI控制器应用到第一检测积分器饱和，也就是速度控制命令，然后无论何时比例项(也就是阻尼扭矩命令)相对于校准的极限饱和，则冻结也就是保持或者防止积分器的输出值的进一步的变换。仅当积分器控制项在比例控制项已经饱和的方向上饱和时才进行冻结。换句话说，如果积分器在相反方向上解饱和(wind down)，则控制器允许解饱和的动作。

特别地，在这里提出一种用于控制具有PI控制器的车辆中电力牵引电动机的方法。控制器配置用于确定用于受命令的阻尼控制扭矩的比例扭矩值，以及确定积分扭矩值作为受命令的电动机速度扭矩。所述方法包括确定到积分器中的误差的方向，并判断该方向是否与积分器的输出相同。如果所述方向是相同的，则认为存在积分器饱和。如果该方向不同，则存在积分器解饱和。

所述方法进一步包括仅在(a)比例输出值(也就是比例扭矩)已经相对于校准极限饱和且(b)速度误差的方向处于与积分器输出值相同的方向的情形下才将积分器输出值冻结在刚刚之前的输出值。所述方法包括利用与在计算积分器输出值过程中使用的误差值不同的误差值来计算比例输出值。

本文还公开一种车辆，包括电力牵引电动机和如上所述的PI控制器。控制器确定受命令的阻尼扭矩作为比例输出值和确定受命令的电动机速度扭矩作为积分器输出值。控制器确定积分器输出值的方向，并计算当比例输出值已经相对于校准扭矩极限饱和时进入积分器中的速度误差的方向。仅在比例输出值已经饱和并且速度误差的方向与积分器输出值的方向相同的情形下才将积分器输出值冻结在刚刚之前的值。

在一个实施例中，所述车辆可包括两个电力牵引电动机。在这种情况中，PI控制器确定分别用于两个牵引电动机每一个的受命令的阻尼扭矩和受命令的电动机速度扭矩，分别用作一对比例输出值和一对积分器输出值。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是如本文公开的具有提供积分器饱和的单侧检测和禁用的比例-积分(PI)控制器的车辆示意图；

图2是当本方法经由如图1所示的PI控制器施加时饱和的阻尼扭矩及其对速度控制的影响的示意图；和