[发明专利]具有使用扩展逆变器限制的最大性能模式控制策略的电气化动力总成

说明书

本发明涉及具有使用扩展逆变器限制的最大性能模式控制策略的电气化动力总成。一种方法控制具有牵引电动机和牵引功率逆变器模块（TPIM）的电气化动力总成。控制器确定电气化动力总成的当前部件能力和使用情况。响应于当前部件能力小于能力阈值，并且使用情况与预定的批准使用情况匹配，控制器确定在部件能力中是否存在预定裕度，以用于在增强的驾驶操纵的整个持续时间内在最大性能模式（MPM）中操作电气化动力总成。当存在预定裕度时，控制器暂时应用TPIM的扩展逆变器限制（EIL）以启用MPM。EIL允许牵引电动机的操作在增强的驾驶操纵的整个持续时间内高于默认的扭矩和速度操作限制发生。MPM/EIL可用性被传达给操作者。

技术领域

本公开涉及用于优化混合电动、电池电动或增程电动车辆以及具有电气化动力总成的其他移动平台的电驱动性能的系统和方法。如本领域中所理解的，在具有一个或多个旋转电机的高压母线供电操作的意义上，电气化动力总成是“电气化的”。例如，混合电动机动车辆包括多个不同的原动机，其通常为内燃机以及一个或多个牵引电动机。在不同的驱动模式期间，来自发动机和/或牵引电动机的输出扭矩最终为一个或多个驱动轴或车轮提供动力。来自各原动机的相对扭矩贡献由车载控制器基于驾驶员要求的扭矩和大量其他性能参数实时选择。相比之下，电池电动车辆仅通过来自通电的牵引电动机的电动机扭矩来推进。增程电动车辆（EREV）包括小型发动机，其可与车辆的传动轴系分离。因此，在EREV构造中，与作为原动机为车辆提供动力相反，发动机被用作备用发电机，以用于扩展车辆的电动操作范围。

背景技术

当牵引电动机作为电气化动力总成的一部分时，牵引电动机通常被构造为多相/交流（AC）电机。因此，功率逆变器被设置在牵引电动机的绕线定子与车载电压源之间，其中后者通常被实施为高压可充电直流（DC）推进电池组。设置在TPIM内的各个半导体开关的开关状态控制将来自该电池组的DC输入电压转换成多相/AC输出电压。来自逆变器的AC输出电压顺序地为定子的磁场绕组供电，并且最终使电机转子旋转。牵引电动机和逆变器的负载根据经校准的一组热和其他性能能力限制来小心地控制和限制。因此，可以通过车载控制器视情况实时地将牵引电动机降额（de-rate）或降低负载，以保护逆变器、牵引电动机和电气化动力总成的其他敏感部件。

发明内容

本公开涉及机动车辆或具有至少一个牵引电动机的其他移动平台的电气化动力总成的实时操作控制，该牵引电动机连接到相应的功率逆变器并由其驱动，其中后者在下文中被称为牵引功率逆变器模块（TPIM）。本文所描述的方法视情况并且暂时地使得能够进入到增强的“最大性能”模式中，为简便起见在本文中简称为“MPM”。这通过选择性地应用如下所述的扩展逆变器限制（extended inverter limit）（“EIL”）来发生，其中EIL暂时扩展更受限的默认/正常逆变器限制（“NIL”）。

由于进入到MPM中被控制器限于某些前瞻性性能状况，在该状况下，MPM可以在增强的驾驶操纵的整个持续时间内可靠地实施，即其中暂时应用EIL以代替上述默认的NIL的状况，因此当前的MPM可用性状态以直观的方式被传达给车辆上的操作者，以帮助管理操作者的性能期望。换句话说，在增强的驾驶操纵、例如0-60 MPH的加速操纵的持续时间内，将通知操作者何时MPM将可用。另外，对于本电气化动力总成的多轴/多电动机的实施例，本公开的各方面应用成本函数（costing function）或其他扭矩仲裁策略来平衡各电机/TPIM随时间的热负载和磨损，同时仍提供由MPM中的操作提供的期望的增强性能水平。

如本领域中公知的，功率逆变器限制是通过对电气化动力总成的敏感功率电子硬件的短期和长期耐久性影响而获知的，所述硬件主要为用于构造每个TPIM的微小半导体开关的开关结（switching junction）。这样的限制用于通过调制占空比来触发自动降额动作，该占空比用于控制此类开关的ON/OFF导通状态。当逆变器/电动机温度和/或其他相关控制值超过经校准的限制时，降额动作通常将由控制器执行。因此，在增加或扩展上述NIL/默认逆变器限制或通常在MPM中偶尔操作之外通常执行的操作范围的意义上，处于本公开的范围内的EIL被“扩展”。