CN103123505A - 车辆用驱动系统的振动控制装置及其控制方法 - Google Patents

车辆用驱动系统的振动控制装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车辆用驱动系统的振动控制装置。更具体地，扭矩命令生成部从驾驶者接收需求扭矩，并生成用于操作电动机的扭矩命令。扭矩控制部从扭矩命令生成部接收扭矩命令，收集关于外部干扰的信息，并相应地控制电动机的实际扭矩。最后，衰减部通过扭矩控制部的控制来提取和过滤因电动机的操作所产生的振动成分，并生成目标扭矩，以消除来自电动机的振动。

Description

车辆用驱动系统的振动控制装置及其控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年11月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2011-0121235号的优先权和权益，其全部内容引入本文以供参考。
技术领域
本发明涉及车辆用驱动系统的振动控制装置及其控制方法。更具体地，本发明涉及使用电动机速度的车辆用驱动系统的振动控制装置及其控制方法。
背景技术
通常，混合动力车使用发动机和电动机作为交替或补充动力源，以降低排放并提高燃料消耗效率。此外，混合动力车可分为三种不同的类型：功率分流型、软混合型以及变速器安装电驱动(transmission-mounted electric drive，TMED)型。
使用TMED型的混合动力车包括发动机、通过带轮(pulley)与发动机连接从而在起动发动机时增加发动机速度的点火起动发电机(ISG)、使发动机的动力与变速器和输出轴接合或脱离的离合器、以及直接与传动装置连接的驱动电动机。通常，无级变速器(CVT)或多级换档变速器用作混合动力车的变速器。特别地，多级换档变速器通常安装在TMED型混合动力车中。
当TMED型混合动力车中需要发动机扭矩的供应时，由于正在应用发动机扭矩，因离合器的接合，会出现冲击和振动。由此，关于换挡过程中平衡感觉的水平，多级换档变速器可能比CVT更加不利。
传统上来说，典型的自动变速器包括扭矩转换器，该扭矩转换器布置在发动机与变速器之间，用于吸收与动力输送和换挡相关的震动。然而，TMED型混合动力车使用湿式离合器而不是扭矩转换器来吸收来自动力输送的冲击，由此使用者会感觉“笨拙”。
此外，布置在混合动力车的电动机与驱动轴之间的变速器、减速齿轮和各种齿轮元件具有后冲特性。然而，在混合动力车中，由于混合动力车缺少衰减元件例如扭转减震器来承受齿轮元件的后冲，在转变扭矩方向时因齿轮元件产生振动。进一步，振动可能引起车辆驾驶性能的劣化。
上述在该背景技术部分公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能含有不构成在该国本领域普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。
发明内容
本发明致力于提供一种车辆用驱动系统的振动控制装置及其控制方法，其具有有效减少车辆振动的优势。
根据本发明的示例性实施方式的车辆用驱动系统的振动控制装置可以包括：控制单元或控制器，其包括配置成从驾驶者接收需求扭矩并生成用于操作电动机的扭矩命令的扭矩命令生成部；扭矩控制部，配置成从扭矩命令生成部接收扭矩命令，收集关于外部干扰的信息，并控制电动机的实际扭矩；以及衰减部，配置成通过控制扭矩控制部来提取和过滤因电动机的操作所产生的振动成分，并生成目标扭矩，以消除来自电动机的振动。从衰减部生成的目标扭矩与关于外部干扰的信息一起传送到扭矩控制部。
衰减部可包括：振动提取部分，配置成提取和过滤电动机的振动成分；以及振动控制部分，配置成接收由振动提取部分过滤的振动成分，并生成目标扭矩，以消除来自电动机的振动。
振动提取部分可包括：第一振动提取部分，配置成接收和过滤与电动机速度相关的信息，从而提取由电动机的操作所产生的振动成分；以及第二振动提取部分，配置成使由第一振动提取部分提取的振动成分相对于0基线进行标准化。在本发明示例性实施方式的一些实施方式中，可在第一振动提取部分和第二振动提取部分的每一者中使用低通滤波器或带通滤波器。
车辆用驱动系统的振动控制方法控制振动控制装置，该振动控制装置具有从驾驶者接收需求扭矩并生成电动机的扭矩命令的扭矩命令生成部、接收扭矩命令并控制电动机的扭矩的扭矩控制部、以及吸收由电动机速度产生的振动的衰减部。
该方法可包括：a)首次提取由电动机速度产生的振动成分；b)使振动成分相对于0基线标准化；c)二次提取标准化的振动成分；以及d)根据振动变成0的标准化的振动成分计算目标扭矩。可在首次提取和/或二次提取中使用低通滤波器或带通滤波器。
衰减部可包括振动提取部分和振动控制部分，并且振动提取部分可包括用于执行首次提取的第一振动提取部分以及用于使振动成分标准化的第二振动提取部分。此外，当扭矩控制部根据目标扭矩和关于外部干扰的信息控制电动机的扭矩时，该方法返回到步骤a)。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施方式的车辆用驱动系统的振动控制装置的示意图。
图2是示出根据本发明的示例性实施方式的振动提取部分的振动提取过程的框图。
图3是根据本发明的示例性实施方式的车辆用驱动系统的振动控制方法的流程图。
应当理解到，所附的附图并非必然是按比例的，其说明了本发明基本原理的各种优选特征的一定程度上简化的代表。
在附图中，附图标记在几张图中通篇指代本发明的相同或等同部件。
<附图标记>
10：扭矩命令生成部
20：扭矩控制部
30：衰减部
40：振动提取部分
42：第一振动提取部分
44：第二振动提取部分
50：振动控制部分
具体实施方式
在下列的详细描述中，仅简单地通过示例说明的方式示出并描述本发明的某些示例性实施方式。本领域技术人员应当理解，可以以各种不同的方式对描述的实施方式进行变更，所有的变更都不偏离本发明的精神或范围。因此，附图和描述被视为示例说明性的而不是限制性的。贯穿说明书，相同的附图标记是指相同的元件。
另外，在整个说明书中，除非有明确的相反说明，术语“包括(comprise)”及其各种变形(comprises，comprising)应当被理解为包括所陈述的元件而不是排除其它任何元件。另外，说明书中描述的术语“器(-er，-or)”、“模块(module)”指的是用于处理至少一个功能或操作的单元，并且可以由硬件组件或软件组件和其组合来进行实施。
应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
下文将结合附图详细描述本发明的示例性实施方式。
图1是根据本发明的示例性实施方式的车辆用驱动系统的振动控制装置的示意图。如图1所示，根据本发明的示例性实施方式的车辆用驱动系统的振动控制装置可以包括扭矩命令生成部10、扭矩控制部20和衰减部30。在一些实施方式中，可在控制单元、控制器、集中计算机或能够执行下述各个部分的操作的其它任何装置中实施扭矩生成部分10、扭矩控制部20以及衰减部30。
扭矩命令生成部10示意性地从驾驶者接收对电动机(未示出)的需求扭矩，并生成用于操作电动机的扭矩命令。扭矩控制部20接收扭矩命令和与外部干扰相关的信息，并控制电动机的实际扭矩。此外，扭矩控制部20可从安装至车辆的传感器(未示出)接收与外部干扰相关的信息。
衰减部30可配置成提取和过滤因电动机的操作所产生的振动成分，并相应地控制振动的减少。此外，衰减部30可配置成包括振动提取部分40和振动控制部分50。
振动提取部分40可以包括第一振动提取部分42和第二振动提取部分44。此外，第一振动提取部分42可以配置成接收关于电动机速度的信息，并直接提取因电动机的操作所产生的振动成分。而且，第二振动提取部分44可以配置成接收与由第一振动提取部分42提取的振动成分相关的信息，并相应地执行补偿(offset)。本文中，补偿是一个操作，其配置成使振动成分相对于0基线标准化。也就是，从所提取的振动成分中减去正常状态的振动成分，使得振动成分趋于0。
振动控制部分50可从第二振动提取部分44接收已完成标准化的最终振动成分，并相应地控制振动的减少。换句话说，振动控制部分50可接收与基于电动机操作所产生的振动成分相关的反馈，并相应地生成目标扭矩以减小振动。同时，本领域普通技术人员可容易地应用减小振动的计算。因此，将省略其详细描述。
减小振动的控制值被输入作为目标扭矩，并与和外部干扰相关的信息一起被传送至扭矩控制部20。因此，可以在电动机操作时重复地执行由扭矩控制部20和衰减部30顺序执行的操作。
图2是通过图形图像示出根据本发明的示例性实施方式的振动提取部分的振动提取过程的框图。图形图像(a)示出电动机的当前速度。此外，操作(b)示出因电动机速度引起的振动成分。进一步，操作示出在应用补偿时输出的最终振动。
例如，第一振动提取部分42可从图形图像(a)的电动机速度提取如图形图像(b)中所示的振动成分。此外，第二振动提取部分44可从第一振动提取部分42接收图形图像(b)中的振动成分，并执行补偿，以使振动成分相对于0基线标准化。进一步，在由第一和第二振动提取部分42和44执行的操作中，可使用低通滤波器或带通滤波器来过滤振动。
本文中，低通滤波器指的是仅使低于或等于预定频率的频率通过的滤波器，并且带通滤波器指的是仅使预定范围内的频率通过的滤波器。同时，低通滤波器和带通滤波器分别都是本领域普通技术人员所理解的。因此，将省略其详细描述。
更进一步，本发明的控制逻辑可实施为含有通过处理器、控制器等执行的可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、优盘、智能卡和光学数据存储装置。还能够在网络耦合的计算机系统中分布计算机可读记录介质，使得例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)以分散的方式存储并且执行计算机可读介质。
图3是根据本发明的示例性实施方式的车辆用驱动系统的振动控制方法的流程图。如图3所示，在步骤S100电动机工作之后，在步骤S110中通过第一振动提取部分42提取电动机的振动成分。
如果提取了振动成分，在步骤S120中，第二振动提取部分44接收振动成分，并执行补偿，以使振动成分相对于0基线标准化。也就是，从所提取的振动成分中减去正常状态的振动成分，使得振动成分趋于0。此外，当完成补偿时，在步骤S130中，提取最终振动成分。
第二振动提取部分44将最终振动成分传送至振动控制部分50。此外，在步骤S140中，振动控制部分50根据与最终振动成分有关的信息，执行振动控制，使得电动机的振动成分变为0。
在步骤S150中，根据由振动控制获得的控制值来确定电动机的目标扭矩。此外，扭矩控制部20根据与目标扭矩和外部干扰有关的信息来控制电动机。在电动机工作时，从步骤S110重复地执行该过程，以连续的缓冲来自电动机的振动。
有利地，由于根据电动机速度的振动频率被控制至预定的范围，本发明的示例性实施方式控制振动是模型独立的(意指其可以用在各种类型的车辆中)。此外，由于直接控制电动机的振动频率，可以加强振动减小的可靠性。因此，可以改善车辆的驾驶性能。
尽管本发明结合目前被认为是实用的示例性实施方式进行了描述，但应当理解本发明不限于所公开的实施方式。相反，本发明意在涵盖包括在随附权利要求的精神和范围内的各种变更和等同布置。

Claims (15)

1.一种车辆用驱动系统的振动控制装置，包括：
扭矩命令生成部，配置成从驾驶者接收需求扭矩，并生成用于操作电动机的扭矩命令；
扭矩控制部，配置成从所述扭矩命令生成部接收所述扭矩命令，收集与外部干扰相关的信息，并控制电动机的实际扭矩；以及
衰减部，配置成通过所述扭矩控制部的控制来提取和过滤因电动机的操作所产生的振动成分，并生成目标扭矩，以消除来自电动机的振动，
其中，从所述衰减部生成的所述目标扭矩与和所述外部干扰相关的信息一起传送至所述扭矩控制部。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述衰减部包括：
振动提取部分，配置成提取和过滤电动机的所述振动成分；以及
振动控制部分，配置成接收由所述振动提取部分过滤的振动成分，并生成所述目标扭矩，从而消除电动机的振动。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述振动提取部分包括：
第一振动提取部分，配置成接收和过滤关于电动机速度的信息，以提取由电动机的操作所产生的振动成分；以及
第二振动提取部分，配置成使由所述第一振动提取部分提取的振动成分相对于0基线标准化。
4.如权利要求3所述的装置，其中，在所述第一振动提取部分和所述第二振动提取部分的每一者中使用低通滤波器。
5.如权利要求3所述的装置，其中，在所述第一振动提取部分和所述第二振动提取部分的每一者中使用带通滤波器。
6.一种车辆用驱动系统的振动控制方法，包括：
通过安装在车辆中的控制器，从驾驶者接收需求扭矩，并相应地生成电动机的扭矩命令；
通过所述控制器，首次提取基于电动机速度而产生的振动成分；
通过所述控制器，使所提取的振动成分相对于0基线标准化；
通过所述控制器，对标准化的振动成分进行二次提取；以及
通过所述控制器，根据振动变为0的标准化的振动成分计算目标扭矩。
7.如权利要求6所述的方法，其中在所述首次提取中使用低通滤波器或带通滤波器。
8.如权利要求6所述的方法，其中在所述二次提取中使用低通滤波器或带通滤波器。
9.如权利要求6所述的方法，其中所述控制器包括振动提取部分和振动控制部分，
其中所述振动提取部分包括配置成执行所述首次提取的第一振动提取部分和配置成使所述振动成分标准化的第二振动提取部分。
10.如权利要求6所述的方法，其中，连续重复所述方法，以连续控制来自电动机的振动。
11.一种用于控制来自车辆中电动机的振动的系统，所述系统包括：
控制器，包括：
第一部分，配置成从驾驶者接收需求扭矩，并生成用于操作车辆中的电动机的扭矩命令；
第二部分，配置成从所述第一部分接收所述扭矩命令，收集与外部干扰相关的信息，并控制电动机的实际扭矩；以及
第三部分，配置成通过所述第二部分的控制来提取和过滤因电动机的操作所产生的振动成分，并生成目标扭矩，以消除来自电动机的振动，
其中由所述第三部分生成的所述目标扭矩与和所述外部干扰相关的信息一起传送至所述控制器的第二部分。
12.如权利要求10所述的系统，其中所述第三部分包括：
第四部分，配置成提取和过滤电动机的振动成分，以及
第五部分，配置成接收由所述振动提取部分过滤的振动成分，并生成所述目标扭矩，从而消除电动机的振动。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述振动提取部分包括：
第一振动提取部分，其接收和过滤关于电动机速度的信息，从而提取由电动机的操作所产生的振动成分；以及
第二振动提取部分，使由所述第一振动提取部分提取的振动成分相对于0基线标准化。
14.如权利要求13所述的系统，其中，在所述第一振动提取部分和所述第二振动提取部分的每一者中使用低通滤波器或带通滤波器。
15.一种非暂时性计算机可读介质，其含有由处理器或控制器执行的程序指令，所述计算机可读介质包括：
基于从驾驶者接收的需求扭矩，生成用于操作车辆中的电动机的扭矩命令的程序指令；
收集与外部干扰相关的信息并在接收到所述扭矩命令时控制电动机的实际扭矩的程序指令；以及
提取和过滤因电动机的操作所产生的振动成分并生成目标扭矩以消除来自电动机的振动的程序指令；
其中，根据振动变为0的标准化的振动成分生成所述目标扭矩。
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