[发明专利]一种基于电机旋变电角度在线计算发动机角度位置的方法

说明书

本发明提出一种基于电机旋变电角度在线计算发动机角度位置的方法，涉及发动机、电机或混合动力系统的电子控制领域。该方法通过建立发动机曲轴机械角度与电机电角度之间的关系，在每个电机控制器控制周期到来时，通过计数器跳变算法计算发动机的机械角度。本发明能够同时满足发动机和电机高频联合控制的需求，降低混合动力系统的成本。

技术领域

本发明涉及发动机、电机或混合动力系统的电子控制领域，特别涉及一种基于电机旋变电角度在线计算发动机角度位置的方法。

背景技术

传统的混合动力系统在发动机和电机之间安装飞轮、扭转减振器和离合器来实现在传递扭矩的同时减小轴系的振动。近年来，提出了让电机的转子取代发动机飞轮，电机转子与曲轴后端刚性连接的方案。该方案取消了扭转减振器和离合器，使系统结构更紧凑，成本更低。

但是，在发动机-飞轮电机的方案或者其它包含发动机和电机刚性连接结构的混合动力系统中，发动机和电机仍用两个传感器分别确定各自的角度位置。电机通过旋变转子和旋变线圈确定电机的电角度位置。电控发动机通过安装在曲轴前端的磁电式或霍尔式的曲轴角度位置传感器确定曲轴的机械角度位置。曲轴角度位置传感器包含随曲轴旋转的齿盘和固定在发动机机身上的探头。齿盘通过连齿或缺齿确定上止点位置，通过齿数确定与连/缺齿的角度差。

然而，发动机和电机各采用一个传感器是冗余的，会增加系统的成本、复杂度，降低可靠性。并且，现有的汽车控制架构中，整车控制器基于CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)通讯实现对发动机和电机的协同控制。因此，电机对发动机的响应速度受到CAN通讯延迟的限制。

不仅如此，对于独立的电机控制器和发动机控制器，如果直接依靠CAN总线通讯将发动机的角度位置发送到电机控制器，同样会存在延迟。该延迟在高频控制场景下会带来很大的误差，难以实现电机对发动机在高频域上的响应。另外，在未来的混合动力系统中，为了满足发动机和电机高频协调控制的要求，发动机和电机控制器是集成的。因此，需要提出一种能够同时满足电机和发动机控制需求在线计算角度位置的方法。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于电机旋变电角度在线计算发动机角度位置的方法。本发明能够降低混合动力系统的成本，满足电机和发动机高频联合控制的需求。

本发明提出一种基于电机旋变电角度在线计算发动机角度位置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立曲轴的机械角度与电角度之间的关系，表达式如下：

式中，MechAng为机械角度，ElecAng为电角度，k为由电机旋变计算出的电角度ElecAng所占用的字长，Counter为计数器，Step_MechAng为机械角度步长，表达式如下：

Step_MechAng＝360/p

式中，若发动机和电机同轴，则p为电机的极对数；若发动机和电机不同轴，则用电机/发动机机械转速速比Rit_trans乘以电机的极对数p代替上式中的p，即p→Rit_trans×p；

2)计算控制周期电角度；

定义发动机曲轴的机械转速为n，单位为rpm；电机的电转速为n_elec，单位为rpm；MCU的控制周期为Ctrl_cyc，单位为μs；

则电机的电转速为：

n_elec＝np (3)

电转速n_elec每转所需要的时间为单位为ms；电转速n_elec每转所包含的控制周期的个数为则每个控制周期Ctrl_cyc对应的电角度ElecAng定义为Δ，称作控制周期电角度，则有：