CN101885303A

CN101885303A - 机动车

Info

Publication number: CN101885303A
Application number: CN2010101776967A
Authority: CN
Inventors: 丹尼尔·R·卢德克
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2010-11-17
Also published as: US20100292879A1; US10399456B2

Abstract

一种机动车和控制其中电动机的方法，该方法可包括：确定电动机的旋转速度；确定传动系统中的除了电动机之外的传动组件的旋转速度；基于所述旋转速度之间的差修改给电动机的扭矩指令以减弱传动系统的振荡。

Description

机动车

技术领域

本发明涉及一种机动车。

背景技术

授权给Morris的第2007/0225887号的美国专利申请公布提供了一种用于控制从动力系统(powertrain system)输出到传动系统的扭矩的多变量控制方法和系统。动力传动系统包括具有连接到变速器的多个扭矩产生装置的混合动力传动系统。确定希望的动力传动系统和传动系统操作状态，作为多个操作状态误差。基于操作状态误差和变速器的操作模式来控制每个扭矩产生装置。基于确定的变速器操作模式为一个或者多个扭矩产生装置确定加到指令扭矩(commanded torque)的阻尼扭矩指令。

授权给Nemoto的第7,344,129号美国专利提供了一种混合动力车辆的阻尼方法，在该混合动力车辆中，由发动机和电机构成的动力单元通过有效振动绝缘支撑系统被支撑在车辆主体框架中。所述方法包括通过有效振动绝缘支撑系统对动力单元的振动进行阻尼的步骤，以及没有被有效振动绝缘支撑系统消除的振动进行阻尼的控制操作的后续步骤。

授权给Evans等人的第6,629,025号美国专利提供了一种用于电机车辆传动系统的浪涌抑制(suppression)控制，其检测和抑制在预定范围的频率内的传动系统振荡，所述预定范围的频率集中在传动系统的估计的固有频率。基于车辆变速器的目前速度比和由经验确定的车辆特性确定传动系统的固有频率，该传动系统的固有频率用于限定响应于发动机速度的带通滤波器的中心频率。滤波器的输出表示集中在传动系统固有频率的频率范围内的发动机速度的AC分量(component)，这种分量被区别以形成与引起检测的共振的扭矩相位同步的加速度分量。根据相反的加速度分量给机械地结合到发动机的电动机提供能量，从而每当加速度分量超过噪声阈值时，有效地消除检测到的共振，所述噪声阈值还基于传动系统估计的固有频率被调节。

发明内容

一种用于控制车辆传动系统的电动机的方法可包括：确定电动机的旋转速度；确定传动系统中的除了电动机之外的传动组件的旋转速度；基于所述旋转速度之间的差修改给电动机的扭矩指令以减弱传动系统的振荡。

一种机动车，可包括至少一个控制器和包括电动机的传动系统。所述至少一个控制可被构造为确定电动机和传动系统中的除了电动机之外的传动组件的旋转速度之间的差；基于旋转速度之间的所述差修改给电动机的扭矩指令。

一种机动车，可包括至少一个控制器和包括电动机的传动系统。所述至少一个控制器可被构造成确定所述电动机的旋转速度，并确定传动系统中的除了所述电动机之外的传动组件的旋转速度，并被构造为确定所述转转速度之间的差。所述至少一个控制器还可被构造成确定旋转速度之间的差是否大于阈值，并被构造为对所述电动机的扭矩指令修改一定的量，如果旋转速度之间的差大于所述阈值，所述量与旋转速度的所述差成比例。

虽然根据本发明的示例性实施例被示出并被公开，但是这种公开不理解为对本发明的限制。可以预知到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种修改和可替换设计。

附图说明

图1是混合动力车的示例性构造的框图；

图2是混合动力车的另一示例性构造的框图；

图3是图1和图2的传动系统部件的示意性表示；

图4是转子速度和转子扭矩指令对时间的示意性图表；

图5是示出图1和图2的电动机的控制策略的实施例的流程图；

图6是示出图5的一部分的流程图；

图7是转子速度和转子扭矩指令对时间的另一示意性图表。

具体实施方式

现在，参照图1，机动车10可包括传动系统12。传动系统12可包括轮胎/轮子组件14n(14a、14b、14c和14d)、发动机16和电动机(例如，电动后轴驱动器)18。传动系统12还可包括集成起动机/发电机于一体的曲轴(crank integrated starter generator，CISG或者其它电动机)20、变速器22、前差速器24和前桥半轴26。(对本领域技术人员清楚的是，彼此紧密相邻的部件可以机械地连接)。传动系统12还可包括后差速器28、后桥半轴30和后驱传动轴32。

如现有技术中所知，CISG 20可用于启动或者制动发动机16，发动机可产生动力以通过变速器22、前差速器24和前桥半轴26驱动轮胎/轮子组件14a、14b。还如现有技术中所知，电动机18可用作电机以产生动力，以通过后驱传动轴32、后差速器28和后桥半轴30驱动轮胎/轮子组件14c、14d。电动机18还可用作发电机，以产生电功率被适当的功率储存单元(例如，电池等)储存。发动机16和电动机18中的一个或者两者都可以被用于产生动力，以驱动轮胎/轮子组件14n。

与电动机18通信的控制器34(或者多个控制机)可将扭矩指令/请求提供给电动机18，使得例如电动机18产生动力使轮胎/轮子组件14c和14d运动。如以下所解释的，这些扭矩指令/请求可以改变以减弱传动系统12中的振动。

现在参照图2，通过相对于图1中的标号增加100以示区别的已编号的元件具有与图1的已编号的元件相似的描述。图2的传动系统112包括动力传递单元136、前驱传动轴138和联轴器140。如现有技术所知，这些附加的部件可以(I)允许发动机116驱动轮胎/轮子组件114n中的任意个；(II)允许电动机118驱动轮胎/轮子组件114n中的任意个。当然，其它的传动系统构造也是可以的。

现在参照图3，混合动力传动系统示意性地被示出为一对被轴连接的气缸。左侧的气缸表示电动机的转子。右侧的气缸表示剩余的传动系统组件。气缸的相对尺寸表示转子和剩余的传动系统组件在体积上的差别。轴具有弹性刚度，该弹性刚度表示传动系统组件的除了转子以外的有效刚度。

传动系统振动可以由各种事件引起，例如扭矩指令中突然的改变，这样导致转子的旋转速度和剩余的传动系统组件的旋转速度之间的差异。例如，如果转子具有N1的旋转速度，旋转速度N1大于剩余的传动系统组件的旋转速度N2，则转子会使传动系统绕紧(wind up)(绕紧连接两个气缸的轴)。绕紧会持续直到传动系统的刚度使转子的旋转速度N1减慢到相对于剩余的传动系统的旋转速度N2反向的点。当转子的相对速度反向时，传动系统将松开并开始沿着另一方向绕紧。如果激励传动系统的固有频率，这种振荡可逐渐增强到意想不到的水平，导致会引起传动系统中其它损耗的振动。

现在，参照图4，与参照图2描述的相似的传动系统操作的测试数据显示出：(I)当扭矩指令施加时；(II)当扭矩指令去除时；(III)施加扭矩指令之后的大概7秒，转子速度振荡(在测试期间，发动机产生动力，电动机也被使用，从而也产生动力。)

测试的传动系统的未控制的绕紧(参照图3所述)导致当扭矩指令被施加时转子速度振荡。同样地，测试的传动系统的未控制的松开(参照图3所述)导致当扭矩指令去除时转子速度振荡。这种转子振荡会波及到整个传动系统，并且当振动时被车辆的乘坐者注意到。

例如，通过(I)使各个传动系统的组件变得刚性；或者(II)优化电动机车辆的支架，可减少由转子振荡引起的传动系统的振动。但是，使传动系统组件变得刚性，会伴随着组件重量、尺寸和成本上的不希望的增加。同样地，使电动机车辆支架得以优化，会伴随着成本和复杂性的增加。

再次参照图1和图2，控制器34、134可执行有效的控制策略以减小/消除与电动机18、118相关联的转子振荡(如参照图3和图4所讨论的)。将详细讨论的是，由控制器34、134向电动机18、118发出的扭矩指令会基于电动机18、118和传动系统12、112的其它组件之间的旋转速度之间的差异而改变。

现在参照图5，如步骤42所指示的，电动机(转子)的旋转速度被确定。该旋转速度可以以任何适合的方式被确定。例如，利用现有技术中已知的观测器直接测量或者估计。

如步骤44所指示的，传动系统中的除了电动机之外的传动组件的旋转速度(例如，轮子、传动轴等)被确定。同样地，这个旋转速度可以以任何其它适合的方式被确定。例如，可以利用现有技术中已知的观测器、降阶(order)观测器、低通滤波器或者制动系统测量仪来确定。

如步骤46所指示的，旋转速度之间的差异被确定。例如，轮子的旋转速度可以从转子的旋转速度减去。

如步骤48所指示的，确定旋转速度之间的差异是否大于阈值。如果不大于阈值，则所述策略返回到42、44。如果大于阈值，则所述策略前进到步骤50。根据传动系统的拓扑、构造、适应性(compliance)等，传动系统的其余组件和电动机的旋转速度中的一些差异是可接受的。也就是说，例如，不会导致可察觉的震动。该阈值差可通过模拟、车辆测试等被确定。

如步骤50所指示的，对电动机的扭矩指令基于旋转速度之间的差异被改变。扭矩指令被改变的量可与旋转速度中的差成比例。

上述策略的循环执行的时间(从步骤42开始到步骤50结束的时间)可以被设置为小于传动系统绕紧或者松开所需的时间。如上所述，传动系统未控制的绕紧或者松开会使电动机速度振荡开始。在传动系统的完全绕紧或者松开前调节对电动机的扭矩指令(该指令影响电动机速度)，可防止振荡行为的开始。

现在，参照图6，如步骤52所指示的，如果旋转速度的差是正的，则给电动机的扭矩指令可减少。例如，如果当前扭矩指令是x Nm，并且旋转速度之间的差是+y rpm，则当前扭矩指令x Nm可改变z Nm，该z Nm与+y rpm差成比例。

z Nm＝+y rpm×-k Nm/rpm (1)

k是针对于特定的传动系统的增益，并且可通过模拟、车辆测试等被确定，然后，改变的扭矩指令q Nm可以通过下面的等式给出：

q Nm＝x Nm+z Nm (2)

注意，因为在上述情况中，z是负的，所以q小于x。

如步骤54所指示的，如果旋转速度中的差是负的，则给电动机的扭矩指令会增加。根据等式(1)，尽管旋转速度中的差是-y rpm，但是z将是正的。根据等式(2)，因为z是正的，所以q将大于x。

现在，参照图7，参照图4测试的传动系统被修改，以包括与参照图5和图6讨论的策略相似的有效阻尼策略。测试数据显示(I)当扭矩指令被施加并且当扭矩指令被除去时，转子速度振荡基本减小；(II)在速度增加(特别是在施加扭矩指令之后的七秒左右)期间转子速度振荡基本消除。(在测试期间，发动机产生动力，电动机进入线路也产生动力)。

虽然已经显示并描述了本发明的实施例，但是这些实施例不在于示出并描述本发明的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述性用语，而非限制性的，应该理解，再不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变。

Claims

1.一种机动车，包括：

传动系统，包括电动机；

至少一个控制器，被构造为(I)确定电动机和传动系统中的除了电动机之外的传动组件的旋转速度之间的差；(II)基于旋转速度之间的所述差修改给电动机的扭矩指令。

2.如权利要求1所述的机动车，其中，所述至少一个控制器还被构造成用于确定旋转速度之间的所述差是否大于阈值，其中，如果旋转速度之间的所述差大于所述阈值，则所述控制器修改所述扭转请求。

3.如权利要求1所述的机动车，其中，修改给所述电动机的扭转指令包括：如果所述电动机的旋转速度小于传送系统中的除了该电动机之外的传动组件的旋转速度，则增加给所述电动机的扭转指令。

4.如权利要求3所述的机动车，其中，扭矩指令增加的量与旋转速度的所述差成比例。

5.如权利要求1所述的机动车，其中，修改对所述电动机的扭矩指令包括：

如果所述电动机的旋转速度大于传送系统中的除了该电动机之外的传动组件的旋转速度，则减少给所述电动机的扭转指令。

6.如权利要求5所述的机动车，其中，扭矩指令减少的量与旋转速度的所述差成比例。

7.如权利要求1所述的机动车，其中，所述至少一个控制器还被构造成确定所述电动机的旋转速度。

8.如权利要求1所述的机动车，其中，所述至少一个控制器还被构造成确定传动系统中的除了电动机之外的传动组件的旋转速度。