[发明专利]用于减小混合动力车辆的动力系统的转动不均匀性的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于减小混合动力车辆的动力系统的转动不均匀性的装置和方法，所述动力系统包括内燃机、电机和曲轴。

背景技术

转动不均匀性是指基于惯性矩、燃烧峰值和通过内燃机的运行在曲轴上产生的次级效应的所有周期性干扰转矩的总和。转动不均匀性给由内燃机提供的输出转矩叠加多个周期性干扰。已知借助被动减振元件、如双质量飞轮(ZMS)或转速自适应减振器(DAT)克服转动不均匀性。

也已知主动补偿功能。在主动方法的范畴中使用受控的致动器，必要时也结合被动元件。主动补偿功能考虑选择性安装的被动元件、如ZMS和DAT的作用并且同时实施干扰的主动补偿。在此处理由传感器检测的动力系统信号如转速、转矩或纵向加速度并且将其与参考值进行比较，以便根据调整误差控制相应的致动器。一般来说，这种方式的控制在其可用带宽内基于信号越渡时间和致动器限制而受到限制。角频率根据驱动装置拓扑结构(如发动机结构等)和致动器质量通常处于10Hz和20Hz之间，因此，这种方案适合用于消除急冲频率和其它低频干扰，但不能覆盖转动不均匀性的整个频谱。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供一种装置和方法，其在结构和/或功能上被改进，使其能应对转动不均匀性的更宽的频谱。

所述任务通过根据权利要求1特征的装置和根据权利要求9特征的方法得以解决。有利的方案由相应的从属权利要求给出。

本发明提出一种用于减少混合动力车辆的动力系统的转动不均匀性的装置。所述动力系统包括内燃机、电机和曲轴。转动不均匀性的减少或消除通过电机的控制来进行。在此，所述控制设计为自适应前馈控制。前馈控制在英语文献中被称为“Feed Forward Control”。自适应前馈控制为电机提供控制信号，该控制信号表示要由电机产生的额定转矩，从而电机将与转动不均匀性至少近似相逆的转矩发送到曲轴上以便与由内燃机产生的转矩叠加。

本发明还提出一种用于减少混合动力车辆的动力系统的转动不均匀性的方法，所述动力系统包括内燃机、电机和曲轴。转动不均匀性的减少或消除通过电机的控制来进行。所述控制借助自适应前馈控制进行，该前馈控制为电机提供控制信号，该控制信号表示要由电机产生的额定转矩，从而电机将与转动不均匀性至少近似相逆的转矩发送到曲轴上，用于与由内燃机产生的转矩叠加。

因此根据本发明提出，将电机用于消除转动不均匀性。在此，不使用传统控制来控制电机，传统控制通常只能消除直至约15Hz的低频干扰；而是使用自适应前馈控制，借助该前馈控制也可减少或消除可听到范围中的振动。该措施基于下述认识：要消除的频率分量与发动机转速有关并且要消除的频率从一开始就是已知的。因此该认识可在前馈控制中用来消除或减小相应的振动。

由此可提高内燃机的运行平稳性。也可阻尼动力系统中不希望的振动。所述装置和方法可进一步用于在声学上改善内燃机噪音。另一优点在于，可省却被动的动力系统减振元件、如双质量飞轮或转速自适应减振器。后者尤其是可能的，因为可使用具有高质量自适应前馈控制的功能。

根据一种符合目的的方案，作为输入参数，能向前馈控制输入通过测量技术检测的内燃机转速用以处理。尤其是可向前馈控制输入能由内燃机转速产生的具有多个频率的频率向量，所述多个频率包含于表示转动不均匀性的信号中。与此相应，在根据本发明方法的一种扩展方案中，作为输入参数，向前馈控制输入通过测量技术检测的内燃机转速用以处理。在根据本发明的方法中，尤其是向前馈控制输入能由内燃机转速产生的具有多个频率的频率向量，所述多个频率包含于表示转动不均匀性的信号中。频率向量在此可借助频率生成器产生。

在根据本发明装置的另一种方案中，为了前馈控制的自适应，作为其它输入参数，能向前馈控制输入通过测量技术检测的电机转速用以处理，该电机转速包含转动不均匀性的剩余干扰。与此类似，在该方法的一种扩展方案中，为了前馈控制的自适应，作为其它输入参数，向前馈控制输入通过测量技术检测的电机转速用以处理，该电机转速包含转动不均匀性的剩余干扰。

在另一种符合目的的方案中，自适应前馈控制对于预先规定的发动机阶次具有关于在表示转动不均匀性的干扰信息中所包含的频率的信息用以处理。在该方法中，自适应前馈控制对于预先规定的发动机阶次处理关于表示在转动不均匀性的干扰信息中所包含的频率的信息。

在另一种方案中，本发明装置的自适应前馈控制具有干扰参数观察器，其构造用于产生A矩阵。A矩阵以技术人员已知的方式用于设计或定义控制。在此选择性地在A矩阵中考虑阻尼。

附图说明