BR112018075243B1

BR112018075243B1 - Método de controle para um veículo híbrido e dispositivo de controle para um veículo híbrido

Info

Publication number: BR112018075243B1
Application number: BR112018075243-6A
Authority: BR
Inventors: Kengo Fujiwara; Ken Itou
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd Emp
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2022-12-06
Also published as: CA3026994A1; EP3470284B1; CN109219545A; KR101957120B1; KR20190007089A; CN109219545B; MX367762B; JP6607313B2; CA3026994C; MY177823A; EP3470284A4; EP3470284A1; US10507819B2; JPWO2017212581A1; MX2018013955A; RU2707471C1; BR112018075243A2; US20190299967A1; WO2017212581A1

Abstract

O método de controle para o veículo híbrido inclui uma etapa de cálculo de torque de controle de velocidade de rotação de, com base em um valor de comando de velocidade de rotação para o gerador elétrico e um valor de detecção de velocidade de rotação do gerador elétrico, calcular um valor de comando de torque para controlar a velocidade de rotação do gerador elétrico e uma etapa de controle de gerador elétrico de controlar o gerador elétrico de acordo com o valor de comando de torque. A etapa de cálculo de torque de controle de velocidade de rotação calcula, usando o compensador de casamento de modelo e com base em um valor obtido por filtrar o valor de detecção de velocidade de rotação através do filtro passa-baixo e o valor de comando de velocidade de rotação, um valor de comando de torque básico que faz com que uma resposta de torque do gerador elétrico coincida com uma resposta de modelo predefinida, calcula, usando o observador de perturbação incluindo a função de transferência composta do sistema inverso do modelo de objeto de controle modelado de acordo com um sistema de transmissão de energia do gerador elétrico conectado ao motor através das engrenagens e um filtro de observador de perturbação, e com base no valor de detecção de velocidade de rotação, um torque de perturbação que é entrado no sistema de transmissão de energia, e calcula o valor de comando de torque com base no valor de comando de torque básico e o torque de perturbação. O grau relativo do filtro de observador de perturbação é definido de modo que o grau relativo da função de transferência se torna 1 ou maior.

Description

Campo técnico

[001] A presente invenção refere-se a um método para controle de um veículo híbrido e um dispositivo para controle de um veículo híbrido.

Técnica antecedente

[002] Em um veículo incluindo uma máquina e um motor como fontes de energia de acionamento, quando torque do motor cruza 0 Nm durante operação do motor, ruído de folga (ruído de chocalho) ocorre devido à colisão entre engrenagens. Na técnica de JP 2009-298266A, quando torque do motor está compreendido em uma faixa perto de 0 Nm, ruído de chocalho é reduzido por aumentar a velocidade alvo de rotação do motor.

Sumário da invenção

[003] Entretanto, na técnica de JP 2009-298266A que aumenta a velocidade de rotação do motor para reduzir o ruído de chocalho, há um problema de que o ruído do motor aumenta.

[004] Enquanto isso, o problema acima descrito pode ocorrer desde que uma máquina e um motor sejam acoplados entre si através de engrenagens. Portanto, o mesmo problema como acima ocorre também em um veículo incluindo um motor como uma fonte de energia para um gerador elétrico para gerar energia elétrica, isto é, não um motor como uma fonte de energia de acionamento de um veículo.

[005] Quando torque transmitido entre o motor e um gerador elétrico é relativamente pequeno, ruído de chocalho ocorre devido à colisão entre engrenagens transmitindo energia entre o motor e o gerador elétrico, a colisão entre as engrenagens causadas por pulsação de torque devido ao movimento de pistão durante rotação do motor. Por exemplo, em um estado de operação de motor como giro do motor usando energia do gerador elétrico, torque de motor é somente fricção e tende a ser afetado por pulsação de torque de modo que ruído de chocalho tenda a ocorrer. Entretanto, uma vez que controle de torque pelo motor não pode ser executado no estado de giro, não é possível reduzir ruído de chocalho usando o motor.

[006] É um objetivo da presente invenção fornecer uma técnica que evite ruído de chocalho por controle de velocidade de rotação de um gerador elétrico sem necessidade de aumentar a velocidade de rotação do motor.

[007] De acordo com uma modalidade da presente invenção, um método de controle para o veículo híbrido incluindo o motor e o gerador elétrico que gera energia elétrica usando energia a partir do motor conectado ao gerador elétrico através de engrenagens, em que o método de controle inclui uma etapa de cálculo do torque de controle de velocidade de rotação de, com base em um valor de comando de velocidade de rotação para o gerador elétrico e um valor de detecção de velocidade de rotação do gerador elétrico, calcular um valor de comando de torque para controlar a velocidade de rotação do gerador elétrico, e uma etapa de controle de gerador elétrico de controlar o gerador elétrico de acordo com o valor de comando de torque. A etapa de cálculo do torque de controle de velocidade de rotação calcula, usando o compensador de correspondência modelo e com base em um valor obtido por filtrar o valor de detecção de velocidade de rotação através do filtro passa-baixo e o valor de comando de velocidade de rotação, um valor de comando de torque básico que faz uma resposta de torque do gerador elétrico coincidir com uma resposta de modelo predefinida, calcula, usando o observador de perturbação incluindo a função de transferência composta do sistema inverso do modelo de objeto de controle padronizado como um sistema de transmissão de energia do gerador elétrico conectado ao motor através das engrenagens e um filtro de observador de perturbação, e com base no valor de detecção de velocidade de rotação, um torque de perturbação que é entrado no sistema de transmissão de energia e calcula o valor de comando de torque com base no valor de comando de torque básico e o torque de perturbação. O grau relativo do filtro de observador de perturbação é definido de modo que o grau relativo da função de transferência se torne 1 ou mais.

[008] O que se segue descreve as modalidades da presente invenção em detalhe com desenhos em anexo.

Breve descrição dos desenhos

[009] A figura 1 é um diagrama de configuração de sistema de um veículo ao qual um dispositivo de controle para um veículo híbrido de uma modalidade é aplicado.

[010] A figura 2 é um diagrama de blocos de controle de um controlador de gerador elétrico.

[011] A figura 3 é um diagrama de blocos de uma unidade de controle de velocidade de rotação.

[012] A figura 4 é um gráfico de forma de onda de série de tempo mostrando os resultados de controle do controle de velocidade de rotação convencional.

[013] A figura 6 é um gráfico Bode de controle de velocidade de rotação da modalidade.

[014] A figura 7 é um gráfico de forma de onda de série de tempo mostrando os resultados de controle do controle de velocidade de rotação da modalidade.

Modo para realizar a invenção Modalidade

[015] A figura 1 é um diagrama de blocos mostrando a configuração do sistema de um veículo híbrido ao qual um dispositivo de controle de veículo híbrido em uma modalidade da presente invenção é aplicado. A figura 1 mostra um exemplo de configuração no qual o dispositivo de controle é aplicado ao veículo híbrido em série equipado com um motor para geração de energia (a seguir mencionado como um gerador elétrico 1) e um motor para acionamento (a seguir mencionado como um motor de acionamento 6). Como mostrado na figura, o veículo híbrido dessa modalidade inclui o gerador elétrico 1, um motor 2, engrenagens 8, um inversor de gerador elétrico 3, uma bateria 4, um inversor de acionamento 5, o motor de acionamento 6, um redutor de velocidade 7, um controlador de motor 9, um controlador de bateria 10, um controlador de motor de acionamento 11, um controlador de sistema 12, uma unidade de controle de geração de energia 13 e um controlador de gerador elétrico 14.

[016] O motor 2 é conectado ao gerador elétrico 1 através de engrenagens 8 e transmite energia para o gerador elétrico 1 para permitir que o gerador elétrico 1 gere energia elétrica. Uma vez que o veículo ao qual o dispositivo de controle de veículo híbrido dessa modalidade é aplicado é do tipo em série, o motor 2 é usado somente como uma fonte de acionamento para acionar de modo rotacional o gerador elétrico 1.

[017] O gerador elétrico 1 é girado por energia do motor 2 para gerar energia elétrica. Além disso, o gerador elétrico 1 também executa giro para consumir energia elétrica por girar o motor 2 usando energia do gerador elétrico 1 ao dar partida no motor 2 ou por operar por energia o motor 2 usando energia do gerador elétrico 1.

[018] O inversor de gerador elétrico 3 é conectado ao gerador elétrico 1, bateria 4 e o inversor de acionamento 5 e converte energia CA gerada pelo gerador elétrico 1 em energia CC. Além disso, o inversor de gerador elétrico 3 converte energia CC fornecida a partir da bateria 4 em energia CA e fornece a energia CA ao gerador elétrico 1.

[019] O inversor de acionamento 5 converte energia CC fornecida a partir da bateria 4 ou inversor de gerador elétrico 3 em energia CA e fornece a energia CA para o motor de acionamento 6. Além disso, o inversor de acionamento 5 converte a energia CA regenerada pelo motor de acionamento 6 em energia CC e fornece a energia CC para a bateria 4.

[020] O motor de acionamento 6 gera força de acionamento por alternar corrente fornecida do inversor de acionamento 5 e transmite a força de acionamento para rodas motrizes através do redutor de velocidade 7. Além disso, o motor de acionamento 6 gera força de acionamento regenerativa quando girado pelas rodas motrizes durante desaceleração do veículo, movimento por inércia do veículo ou similar, desse modo recuperando energia cinética do veículo como energia elétrica.

[021] O controlador de motor 9 ajusta a quantidade de ar de admissão por um acionador de acelerador, a quantidade de injeção de combustível por injetores e a regulagem de ignição por velas de ignição de acordo com sinais de estado como velocidade de rotação e temperatura do motor 2 de modo que o torque do motor coincida com um valor de comando de torque de motor a partir do controlador de sistema 12.

[022] O controlador de bateria 10 mede o estado de carga (SOC: Estado de carga) com base em corrente e tensão que são carregadas em e descarregadas da bateria 4, e transmite a informação medida para o controlador de sistema 12. Além disso, o controlador de bateria 10 calcula uma energia elétrica de entrada e uma energia elétrica de saída da bateria 4 de acordo com temperatura, existência interna, e SOC da bateria 4 e transmite os valores calculados para o controlador de sistema 12.

[023] O controlador de motor de acionamento 11 executa controle de comutação do inversor de acionamento 5 de acordo com estados, como velocidade de rotação e tensão, do motor de acionamento 6 de modo que o torque de motor de acionamento coincida com um valor de comando de torque de motor a partir do controlador de sistema 12.

[024] O controlador de sistema 12 calcula um valor de comando de torque de motor para o motor de acionamento 6 de acordo com informação como estados de veículo incluindo posição do acelerador, velocidade do veículo e gradiente de superfície de estrada, informação de SOC, energia elétrica de entrada e energia elétrica de saída a partir do controlador de bateria 10 e energia elétrica gerada do gerador elétrico 1. Além disso, o controlador de sistema 12 calcula uma energia elétrica de geração de energia alvo para fornecimento a partir do gerador elétrico 1 para a bateria 4 ou motor de acionamento 6.

[025] Para obter a energia elétrica de geração de energia alvo, a unidade de controle de geração de energia 13 no controlador de sistema 12 calcula um valor de comando de torque de motor a ser dado ao controlador de motor 9 e um valor de comando de velocidade de rotação <BG* para o gerador elétrico a ser dado ao controlador de gerador elétrico 14.

[026] O controlador de gerador elétrico 14 executa controle de comutação do inversor de gerador elétrico 3 de acordo com estados, como tensão e valor de detecção de velocidade de rotação do gerador elétrico 1 de modo que a velocidade de rotação do gerador elétrico coincida com o valor de comando da velocidade de rotação de gerador elétrico a partir do controlador de sistema 12.

[027] A figura 2 é um diagrama de blocos de controle para explicar o controle de comutação do inversor de gerador elétrico 3 que é executado pelo controlador de gerador elétrico 14.

[028] O controlador de gerador elétrico 14 inclui uma unidade de controle de velocidade de rotação 20, um calculador de valor de comando de corrente 21, uma unidade de controle de corrente 22, uma unidade de controle não de interferência 23, um conversor de corrente trifásica em bifásica 24, e um conversor de tensão bifásica em trifásica 25.

[029] Com base em um valor de comando de velocidade de rotação <BG* a partir do controlador de sistema 12 e um valor de detecção de velocidade de rotação ao do gerador elétrico 1, a unidade de controle de velocidade de rotação 20 calcula um valor de comando de torque T* para controlar a velocidade de rotação do gerador elétrico 1. O valor de detecção de velocidade de rotação ©G é detectado por um dispositivo de detecção de velocidade de rotação (por exemplo, meio de resolução, codificador ou similar) ligado ao gerador elétrico 1.

[030] O calculador de valor de comando de corrente 21 calcula um valor de comando de corrente de eixo-d id* e um valor de comando de corrente de eixo-q iq* com base no valor de comando de torque T*, o valor de detecção de velocidade de rotação ©G, e uma tensão de bateria Vdc da bateria 4. Uma tabela definindo a relação de um valor de comando de corrente de eixo-d e um valor de comando de corrente de eixo-q com um valor de comando de torque, uma velocidade de rotação de gerador elétrico, e um valor de tensão CC pode ser preparada antecipadamente e um valor alvo de corrente de eixo-d id* e um valor alvo de corrente de eixo-q iq* podem ser obtidos por se referir a essa tabela.

[031] A unidade de controle de corrente 22 calcula valores de comando de tensão de eixo-d e eixo-q vd*, vq* com base nos valores de comando de corrente de eixo-d e eixo-q id*, iq*, correntes de eixo-d e eixo-q id, iq calculadas pelo conversor de corrente trifásica em bifásica 24 e o valor de detecção de velocidade de rotação ©G.

[032] Com base nas correntes de eixo-d e eixo-q id, iq, a unidade de controle de não interferência 23 calcula uma tensão de controle de não interferência que é necessária para os valores de comando de tensão de eixo-d e eixo-q vd*, vq* cancelar uma tensão de interferência entre eixos geométricos de coordenada ortogonal d-q.

[033] O conversor de corrente trifásica em bifásica 24 calcula as correntes de eixo-d e eixo-q id, iq com base pelo menos em duas correntes bifásicas (por exemplo, corrente de fase-U iu e corrente de fase-V iv) das correntes alternadas trifásicas que são fornecidas do inversor de gerador elétrico 3 para o gerador elétrico 1.

[034] O conversor de tensão bifásica em trifásica 25 calcula valores de comando de tensão trifásica Vu*, Vv*, Vw* para as fases U, V e W por executar uma transformação de coordenada com base em valores de comando de tensão final v’d*, v’q* nos quais a tensão de controle de não interferência é considerada.

[035] O inversor de gerador elétrico 3 inclui dois pares de elementos de comutação (por exemplo, elementos semicondutores de energia como IGBTs ou MOSFETs) para cada fase. O inversor de gerador elétrico 3 converte energia CC fornecida da bateria 4 em tensões CA Vu, Vv, Vw por ligar e desligar os elementos de comutação de acordo com os valores de comando de tensão trifásica Vu*, Vv*, Vw* gerados pelo controlador de gerador elétrico 14 e fornece as tensões CA Vu, Vv, Vw para o gerador elétrico 1.

[036] A seguir, detalhes de um sistema de controle de velocidade de rotação pelo dispositivo de controle para o veículo híbrido nessa modalidade serão descritos.

[037] A figura 3 é um diagrama para explicar o sistema de controle de velocidade de rotação nessa modalidade e é um diagrama de blocos mostrando principalmente detalhes da unidade de controle de velocidade de rotação 20 9vide a figura 2). A unidade de controle de velocidade de rotação 20 inclui um compensador de correspondência modelo 301, um observador de perturbação 302 e um meio de subtração 303.

[038] Com base em um valor de comando de velocidade de rotação <BG* e um valor de detecção de velocidade de rotação <BG* como entradas, a unidade de controle de velocidade de rotação 20 transmite um valor de comando de torque T*. No calculador de valor de comando de corrente 21, o valor de comando de torque T* se torna um torque T no qual um retardo de respostas de torque 40 (Gact(s)) do gerador elétrico 1 sendo um elemento de retardo físico é considerado e o torque T é transmitido para um objeto de controle 41 (Gp(s)). Na presente invenção, um sistema a partir da entrada do valor de comando de velocidade de rotação OG* até que o torque T seja entrado no objeto de controle Gp de modo que o gerador elétrico 1 seja controlado para a velocidade de rotação oG é definido como um sistema de controle de velocidade de rotação. Além disso, um sistema de transmissão de energia do gerador elétrico 1 conectado ao motor 2 através das engrenagens 8 é definido como um objeto de controle.

[039] O retardo de resposta de torque Gact(s) que é considerado no valor de comando de torque T* no calculador de valor de comando de corrente 21 é dado pela seguinte fórmula. Mat. 1

[040] Onde s é um operador Laplace e Tact é uma constante de tempo de retardo de resposta de torque.

[041] O objeto de controle Gp(s) recebe o torque T e transmite a velocidade de rotação oG. O objeto de controle Gp(s) é dado pela seguinte fórmula. Mat. 2

[042] Onde J e C são parâmetros indicando estados do objeto de controle. J é inércia total (momento de inércia) do gerador elétrico 1, o motor 2, e as engrenagens 8 dispostas entre o gerador elétrico 1 e o motor 2 em termos de um eixo rotativo do gerador elétrico 1. C é um coeficiente de fricção viscosa.

[043] O compensador de correspondência de modelo 301 inclui um ganho 31 (Kgc), um ganho 33 (Kcp), um filtro de compensador de correspondência de modelo 34 (HMM(s)), e um meio de subtração 32. O compensador de correspondência de modelo 301 transmite como um valor de comando de torque básico um valor obtido por multiplicar uma diferença entre um valor obtido por multiplicar o valor de comando de velocidade de rotação OG* pelo ganho Kgc e um valor obtido por filtrar o valor de detecção de velocidade de rotação OG através do filtro de compensador de correspondência de modelo HMM(s), pelo ganho Kcp.

[044] O ganho Kgc e o ganho Kcp são definidos de modo que uma resposta de uma velocidade de rotação oG para um torque T entrado no objeto de controle Gp(s) se torne uma resposta de modelo definida por um projetista e são dados pelas seguintes fórmulas (3). Mat. 3

[045] onde Tm é uma constante de tempo de resposta de modelo, J' é um valor de design ou um valor medido de inércia total do gerador elétrico 1, as engrenagens 8 e o motor 2 em termos do eixo de gerador elétrico e C1 é um valor de design de coeficiente de fricção viscosa. Isto é, J' e C' são definidos como sendo iguais a um objeto de controle efetivo.

[046] O filtro de compensador de correspondência de modelo HMM(s) é um filtro de passa-baixo de primeira ordem e é dado pela seguinte fórmula. Mat. 4

[047] Onde TMM é uma constante de tempo do filtro de compensador de correspondência de modelo HMM(s).

[048] A constante de tempo TMM é definida para suavizar os valores de detecção de velocidade de rotação para feedback. Consequentemente, pode ser evitado que quando flutuação de velocidade de rotação devido à folga das engrenagens 8 e pulsação de torque do motor 2 é realimentada como está, seus componentes de vibração antes e após realimentação ressoam entre si para promover ruído de chocalho.

[049] O observador de perturbação 302 é fornecido para estimar uma perturbação d que é entrada no sistema de controle de velocidade de rotação e para cancelar a mesma. O observador de perturbação 302 inclui um retardo de detecção de velocidade de rotação 35, um retardo de resposta de torque 36 (Gact(s)), um modelo de objeto de controle Gp’(s), um meio de subtração 38 e uma função de transferência 39 (Hd(s)/Gp’(s)) composta de um sistema inverso do modelo de objeto de controle Gp’(s) e um filtro de observador de perturbação Hd(s).

[050] O retardo de detecção de velocidade de rotação 35 é tratado como um tempo morto e executa um processo para retardar o processamento por um tempo de retardo de detecção da velocidade de rotação do gerador elétrico 1.

[051] O modelo de objeto de controle Gp’(s) é um modelo configurado para ser igual a um objeto de controle efetivo. O modelo de objeto de controle Gp’(s) é dado pela seguinte fórmula. Mat. 5

[052] Onde J’ é um valor de design ou um valor medido da inércia total do gerador elétrico 1, motor 2, e engrenagens 8 dispostas entre o gerador elétrico 1 e o motor 2 em termos do eixo de gerador elétrico e C’ é um valor de design de coeficiente de fricção viscosa. Isto é, J’ e C’ são definidos como sendo iguais a um objeto de controle efetivo.

[053] O filtro de observador de perturbação Hd(s) é um filtro de passa-baixo de segunda ordem e é fornecido para tornar o sistema inverso do modelo de objeto de controle Gp’(s) adequado. O filtro de observador de perturbação Hd(s) é dado pela seguinte fórmula. Mat. 6

[054] Onde Td é uma constante de tempo do filtro de observador de perturbação. Próprio na presente invenção é definido de modo que o grau relativo entre o grau denominador e o grua numerador sejam zero ou mais, isto é, grau denominador > grau numerador.

[055] Quando o filtro de observador de perturbação Hd(s) é dado pela fórmula (6), a função de transferência Hd(s)/Gp’(s) e o filtro de observador de perturbação Hd(s) é dado pela seguinte fórmula. Mat. 7

[056] Consequentemente, a função de transferência Hd(s)/Gp’(s) se torna de tal modo que o grau do polinômio denominador (grau denominador) é mais alto que o grau do polinômio denominador (grau numerador) e portanto, o grau denominador da função de transferência Hd(s)/Gp’(s) se torna mais alto que o grau mínimo exigido para ser adequado. Isto é, o filtro de observador de perturbação Hd(s) dessa modalidade é definido de modo que o grau relativo (grau denominador - grau numerador) da função de transferência Hd(s)/Gp’(s) se torna 1 ou mais. Como resultado, a função de transferência Hd(s)/Gp’(s) pode reduzir o ganho no lado de alta frequência do valor de detecção de velocidade de rotação que é realimentado no observador de perturbação 302.

[057] A seguir, o meio de subtração 303 subtrai torque de perturbação T_d sendo uma saída do observador de perturbação 302 a partir de um valor de comando de torque básico sendo uma saída do compensador de correspondência de modelo 301 para transmitir um valor de comando de torque T*.

[058] Consequentemente, no controle de velocidade de rotação do gerador elétrico 1, mesmo quando o valor de detecção de velocidade de rotação é realimentado, ruído de chocalho não é promovido e pode ser reduzido. Por conseguinte, ruído de chocalho pode ser evitado pelo controle de velocidade de rotação do gerador elétrico 1 sem exigir torque do motor 2 de modo que não é necessário aumentar a velocidade de rotação do motor para evitar ruído de chocalho como convencionalmente exigido, e, portanto, operação de motor sem ruído de chocalho é permitido.

[059] A seguir, um método para definir a constante de tempo TMM do filtro de compensador de correspondência de modelo HMM(s) e a constante de tempo Td do filtro de observador de perturbação Hd(s) será descrito em detalhe.

[060] Quando considerado em termos de um gráfico Bode, a constante de tempo TMM e a constante de tempo Td são definidas de modo que um ganho no lado de alta frequência assumindo que a entrada e saída do compensador de correspondência de modelo 301 são velocidades de rotação do gerador elétrico 1 e um ganho no lado de alta frequência assumindo que a entrada e saída do observador de perturbação 302 são velocidades de rotação do gerador elétrico 1 são iguais entre si. Mais especificamente, para tornar os ganhos no lado de alta frequência iguais entre si, a constante de tempo TMM do filtro de compensador de correspondência de modelo Hmm(s) e a constante de tempo Td do filtro de observador de perturbação Hd(s) podem ser definidas para atender a seguinte fórmula. Mat. 8

[061] Por definir a constante de tempo TMM e a constante de tempo Tdm desse modo, mesmo quando constantes de filtro do filtro de compensador de correspondência de modelo HMM(s) e o filtro de observador de perturbação Hd(s) são definidos individualmente, uma vez que características de transferência no lado de alta frequência que causam ruído de chocalho são exclusivamente determinadas, os filtros podem ser facilmente adaptados.

[062] Aqui, um problema referente a controle de velocidade de rotação no qual uma contramedida de ruído de chocalho posteriormente descrita não é tomada em uma função de transferência a partir do valor de comando de velocidade de rotação OG* para um torque T mostrado na figura 3 será descrito com referência à figura 4. A figura 4 é um gráfico Bode de resposta de frequência referente a controle de velocidade de rotação convencional.

[063] Linhas cheias na figura 4 representam resposta de frequência da função de transferência no caso onde a inércia total do gerador elétrico 1, do motor 2 e engrenagens 8 conectando o gerador elétrico 1 e o motor 2 é igual à inércia J do objeto de controle Gp(s) (a seguir também mencionado como o caso diferente do período de zona morta). Por outro lado, linhas interrompidas na figura 4 representam uma característica de frequência da função de transferência no caso onde a inércia J do objeto de controle Gp(s) é somente a inércia do gerador elétrico 1 devido à separação de dentes das engrenagens causadas pela influência de folga das engrenagens (a seguir também mencionado como o caso de período de zona morta). O período de zona morta é um período no qual energia não é transmitida entre o gerador elétrico 1 e o motor 2 devido à influência de folga das engrenagens 8.

[064] Aqui, o motor é geralmente operado em velocidade de marcha lenta ou mais (por exemplo, 800 rpm ou mais) e o estado de velocidade de marcha lenta ou menos passa antes do término da partida do motor a partir de giro (estado de operação do motor). Nesse evento, o motor 2 é operado para rapidamente passar através de uma frequência de ressonância, desse modo evitando geração de vibração ou similar devido à ressonância. No caso de, por exemplo, um motor de quatro ciclos, pulsação de torque devido a bombeamento ocorre no número de cilindros vezes metade da ordem de rotação. Nesse caso, a frequência de pulsação de torque durante marcha lenta se torna uma frequência indicada por uma linha interrompida traçada verticalmente na figura 4.

[065] Normalmente, como indicado pelas linhas cheias na figura 4, o controle de velocidade de rotação do gerador elétrico 1 é projetado de modo que a resposta de frequência da função de transferência é diferente do período de zona morta (linhas cheias) não tenha ressonância durante marcha lenta. Entretanto, no controle de velocidade de rotação convencional, no período de zona morta (linhas interrompidas), uma frequência que causa ressonância (uma frequência onde o ganho de resposta de frequência se torna aproximadamente 0 dB ou mais) muda em direção ao lado de alta frequência de acordo com uma diminuição na inércia total do objeto de controle, resultando em resposta de frequência com um ganho ressonante alto. Portanto, no controle de velocidade de rotação convencional, ressonância ocorre em uma frequência igual a ou mais alta que uma frequência de pulsação de torque de motor durante marcha lenta.

[066] A figura 5 é um diagrama mostrando formas de onda de série de tempo de torque, velocidade de rotação e vibração de engrenagem durante operação em marcha lenta no controle de velocidade de rotação convencional mostrado na figura 4. Como mostrado na figura, pulsação de torque e flutuação de velocidade de rotação não são reduzidas, e a forma de onda indicando vibração de engrenagem é perturbada de modo que colisão entre as engrenagens que causa ruído de chocalho está ocorrendo.

[067] Para evitar esse problema, nessa modalidade, a constante de tempo TMM do filtro de compensador de correspondência de modelo HMM(s) e a constante de tempo Td do filtro de observador de perturbação Hd(s) e a constante de tempo Td do filtro de observador de perturbação Hd(s) são definidas em um gráfico Bode de modo que uma característica de ressonância de característica de transferência no sistema de controle de velocidade de rotação quando o momento de inércia do sistema de transmissão de energia do objeto de controle é igual à inércia do motor se torna igual a ou menor que uma frequência de pulsação de motor na velocidade de marcha lenta (velocidade de rotação de limite inferior de operação) do motor 2.

[068] A figura 6 é um gráfico Bode de resposta de frequência no controle de velocidade de rotação dessa modalidade onde a constante de tempo TMM e a constante de tempo Td são definidas como descrito acima. Como na figura 4, linhas cheias na figura representam resposta de frequência da função de transferência em outro do que o período de zona morta, e linhas interrompidas na figura representam resposta de frequência da função de transferência no período de zona morta.

[069] Como mostrado na figura, nessa modalidade, por ajustar a constante de tempo TMM e a constante de tempo Td como descrito acima, uma frequência que causa ressonância é mudada para o lado de frequência mais baixa em relação à frequência de pulsação de torque de motor durante operação em marcha lenta no período de zona morta. Portanto, uma vez que a ressonância na faixa de operação normal de motor pode ser evitada, é possível evitar a geração de ruído de chocalho.

[070] A figura 7 é um diagrama mostrando formas de onda de série de tempo de torque, velocidade de rotação e vibração de engrenagem durante operação em marcha lenta no controle de velocidade de rotação dessa modalidade mostrada na figura 6. Como mostrado na figura, pulsação de torque e flutuação de velocidade de rotação são reduzidas, e a forma de onda indicando vibração de engrenagem revela que a colisão entre as engrenagens que causa ruído de chocalho não está ocorrendo.

[071] O dispositivo de controle para o veículo híbrido da modalidade é um dispositivo de controle que realiza um método de controle para o veículo híbrido incluindo o motor 2 e o gerador elétrico 1 que gera energia elétrica usando energia do motor 2 conectado ao gerador elétrico 1 através das engrenagens 8, em que o dispositivo de controle inclui uma unidade de cálculo de torque de controle de velocidade de rotação configurada para, com base em um valor de comando de velocidade de rotação para o gerador elétrico 1 e um valor de detecção de velocidade de rotação do gerador elétrico 1, calcular um valor de comando de torque para controlar a velocidade de rotação do gerador elétrico e uma unidade de controle de gerador elétrico configurada para controlar o gerador elétrico de acordo com o valor de comando de torque. A unidade de cálculo de torque de controle de velocidade de rotação calcula, usando o compensador de correspondência de modelo 301 e com base em um valor obtido por filtrar o valor de detecção de velocidade de rotação através do filtro passa-baixo (o filtro de compensador de correspondência de modelo 34) e o valor de comando de velocidade de rotação, um valor de comando de torque básico que faz com que uma resposta de torque do gerador elétrico 1 coincida com uma resposta de modelo predefinida, calcula, usando o observador de perturbação 302 incluindo a função de transferência Hd(s)/Gp’(s) composta do sistema inverso do modelo de objeto de controle Gp’(s) modelado de acordo com o sistema de transmissão de energia do gerador elétrico 1 conectado ao motor 2 através das engrenagens 8 e o filtro de observador de perturbação Hd(s) e com base no valor de detecção de velocidade de rotação, um torque de perturbação T_d que é entrado no sistema de transmissão de energia e calcula o valor de comando de torque com base no valor de comando de torque básico e o torque de perturbação T_d. o grau relativo do filtro de observador de perturbação Hd(s) é definido de modo que o grau relativo da função de transferência Hd(s)/Gp’(s) se torna 1 ou maior.

[072] Consequentemente, no controle de velocidade de rotação do gerador elétrico 1, uma vez que o valor de detecção de velocidade de rotação é realimentado de modo que o ganho no lado de alta frequência do valor de detecção de velocidade de rotação é reduzido usando o filtro de passa-baixo de primeira ordem (o filtro de compensador de correspondência de modelo HMM(s)) e o filtro de passa-baixo de segunda ordem (o filtro de observador de perturbação Hd(s)), mesmo quando o valor de detecção de velocidade de rotação é realimentado, ruído de chocalho não é promovido. Por conseguinte, ruído de chocalho pode ser evitado pelo controle de velocidade de rotação do gerador elétrico 1 sem necessidade de aumentar a velocidade de rotação do motor 2, e, portanto, operação de motor sem ruído de chocalho é tornada possível.

[073] Além disso, de acordo com o dispositivo de controle para o veículo híbrido da modalidade, a constante de tempo TMM do filtro de compensador de correspondência de modelo 34 incluído no compensador de correspondência de modelo 301 e a constante de tempo Td do filtro de observador de perturbação incluído no observador de perturbação 302 são definidas no gráfico Bode de modo que o ganho no lado de alta frequência assumindo que a entrada e saída do compensador de correspondência de modelo sejam velocidades de rotação de gerador elétrico e o ganho no lado de alta frequência assumindo que a entrada e saída do observador de perturbação 302 são velocidades de rotação de gerador elétrico são iguais entre si. Consequentemente, uma vez que as características de transferência no lado de alta frequência do compensador de correspondência de modelo 301 e filtro de observador de perturbação que causam ruído de chocalho podem ser exclusivamente determinadas, os filtros podem ser facilmente adaptados.

[074] Além disso, de acordo com o dispositivo de controle para o veículo híbrido da modalidade, a constante de tempo TMM do filtro de compensador de correspondência de modelo 34 incluído no compensador de correspondência de modelo 301 e a constante de tempo Td do filtro de observador de perturbação incluído no observador de perturbação 302 são definidos no gráfico Bode de modo que a característica de ressonância de característica de transferência no sistema de controle de velocidade de rotação quando o momento de inércia do sistema de transmissão de energia é igual à inércia de motor se torna igual a ou menor que a frequência de pulsação de motor na velocidade de rotação de limite inferior de operação do motor 2. Consequentemente, a ressonância de componentes de vibração devido á pulsação de torque ou similar pode ser evitada em velocidade de marcha lenta ou mais alta de modo que é possível evitar a geração de ruído de chocalho na faixa de operação normal do motor.

[075] Embora a modalidade da presente invenção tenha sido descrita acima, a modalidade acima descrita mostra somente parte dos exemplos de aplicação da presente invenção e não pretende limiar o escopo técnico da presente invenção às configurações específicas da modalidade acima descrita.

Claims

1. Método de controle para um veículo híbrido incluindo um motor (2) e um gerador elétrico (1) que gera energia elétrica usando energia a partir do motor (2) conectado ao gerador elétrico (1) através de uma engrenagem (8), o método de controle compreendendo: uma etapa de cálculo de torque de controle de velocidade de rotação de, com base em um valor de comando de velocidade de rotação para o gerador elétrico (1) e um valor de detecção de velocidade de rotação do gerador elétrico (1), calcular um valor de comando de torque para controlar uma velocidade de rotação do gerador elétrico (1); e uma etapa de controle de gerador elétrico (1) de controlar o gerador elétrico (1) de acordo com o valor de comando de torque, em que a etapa de cálculo de torque de controle de velocidade de rotação: calcula, usando um compensador de correspondência de modelo (301) e com base em um valor relacionado ao valor de detecção de velocidade e o valor de comando de velocidade de rotação, um valor de comando de torque básico que faz com que uma resposta de torque do gerador elétrico (1) coincida com uma resposta de modelo predefinida; calcula, usando um observador de perturbação (302) incluindo uma função de transferência (39) composta de um sistema inverso de um modelo de objeto de controle padronizado após um sistema de transmissão de energia do gerador elétrico (1) conectado ao motor (2) através da engrenagem (8) e um filtro de observador de perturbação (302) composto de um filtro passa-baixo, e com base no valor de detecção de velocidade de rotação, um torque de perturbação que é entrado no sistema de transmissão de energia; e calcula o valor de comando de torque com base no valor de comando de torque básico e o torque de perturbação, e CARACTERIZADO pelo fato de que um grau relativo do filtro de observador de perturbação (302) é definido de modo que um grau relativo da função de transferência (39) se torna 1 ou maior, e o valor relacionado ao valor de detecção de velocidade é obtido filtrando o valor de detecção de velocidade de rotação através de um filtro passa-baixo.

2. Método de controle para o veículo híbrido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma constante de tempo do filtro passa- baixo incluído no compensador de correspondência de modelo (301) e uma constante de tempo do filtro de observador de perturbação incluído no observador de perturbação (302) são definidos em um gráfico Bode de modo que um ganho em um lado de alta frequência assumindo que uma entrada e uma saída do compensador de correspondência de modelo (301) são velocidades de rotação de gerador elétrico (1) e um ganho no lado de alta frequência assumindo que uma entrada e uma saída do observador de perturbação (302) são velocidades de rotação de gerador elétrico (1) são iguais entre si.

3. Método de controle para o veículo híbrido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que uma constante de tempo do filtro passa-baixo incluído no compensador de correspondência de modelo (301) e uma constante de tempo do filtro de observador de perturbação incluído no observador de perturbação (302) são definidos em um gráfico Bode de modo que uma característica de ressonância de característica de transferência em um sistema de controle de velocidade de rotação quando um momento de inércia do sistema de transmissão de energia for igual a uma inércia de motor se torna igual a ou menor que uma frequência de pulsação de motor (2) em uma velocidade de rotação de limite inferior de operação do motor (2).

4. Dispositivo de controle para um veículo híbrido incluindo um motor (2) e um gerador elétrico (1) que gera energia elétrica usando energia a partir do motor (2), o dispositivo de controle (14) compreendendo: uma unidade (20) de cálculo de torque de controle de velocidade de rotação configurada para, com base em um valor de comando de velocidade de rotação para o gerador elétrico (1) e um valor de detecção de velocidade de rotação do gerador elétrico (1), calcular um valor de comando de torque para controlar uma velocidade de rotação do gerador elétrico (1); e uma unidade (20) de controle de gerador elétrico (1) configurada para controlar o gerador elétrico (1) de acordo com o valor de comando de torque, em que a unidade (20) de cálculo de torque de controle de velocidade de rotação inclui: um compensador de correspondência de modelo (301) configurado para, com base em um valor relacionado ao valor de detecção de velocidade e o valor de comando de velocidade de rotação, calcular um valor de comando de torque básico que faz com que uma resposta de torque do gerador elétrico (1) coincida com uma resposta de modelo predefinida; um observador de perturbação (302) configurado para, usando uma função de transferência composta de um sistema inverso de um modelo de objeto de controle padronizado de acordo com um sistema de transmissão de energia do gerador elétrico (1) conectado ao motor (2) através de uma engrenagem (8) e um filtro de observador de perturbação composto de um filtro passa-baixo, e com base no valor de detecção de velocidade de rotação, calcular um torque de perturbação que é entrado no sistema de transmissão de energia; e um calculador (303) configurado para calcular o valor de comando de torque com base no valor de comando de torque básico e o torque de perturbação; e CARACTERIZADO pelo fato de que um grau relativo do filtro de observador de perturbação é definido de modo que um grau relativo da função de transferência se torna 1 ou maior, e o valor relacionado ao valor de detecção de velocidade é obtido filtrando o valor de detecção de velocidade de rotação através de um filtro passa-baixo.