CN105172615A - 用于驱动电动机的转矩控制设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于驱动电动机的转矩控制设备和方法。转矩控制方法包括如下步骤：确定请求转矩是上升转矩还是下降转矩。另外，控制器配置成基于输入请求转矩的判断结果，选择上升速率图和下降速率图的一个。此外，控制器配置成采用上升速率图调节上升转矩的上升速率或采用下降速率图调节下降转矩的下降速率。

Description

用于驱动电动机的转矩控制设备和方法
技术领域
本发明涉及用于驱动电动机的转矩控制设备和方法，更具体地，涉及这样一种用于驱动电动机的转矩控制设备和方法：其能降低由驱动电动机转矩变化引起的震动。
背景技术
一般而言，电动车辆和燃料电池车辆包括电动机。电动机用于推进电动车辆和燃料电池车辆。此外，电动车辆和燃料电池车辆装配有配置成调节电动机转矩的电动机控制装置(MCU：motorcontrolunit)。
在给油门(tip-in)(例如，当压力施加到加速踏板以加速电动车辆或燃料电池车辆)或松油门(tip-out)(例如，当压力从加速踏板除去)中，可发生震动或噪声并负面地影响乘坐舒适性。更具体地，再生制动所致的相当低速下的给油门或以使能够再生制动为目的的松油门引起大量的震动和噪声。因此，需要采用MCU，降低由给油门或松油门引起的震动和噪声。
在本部分公开的信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，且不应被视为承认或被视为以任何形式暗示这些信息构成本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明提供用于驱动电动机的转矩控制设备和方法，其可降低由给油门或松油门产生的震动，且将输入转矩的不同可变图(variablemap)应用于给油门和松油门中。
本发明的一个示例性方面提供可包括控制器的用于驱动电动机的转矩控制设备。控制器可配置成确定(例如判断)输入请求转矩是上升转矩还是下降转矩，基于输入请求转矩的确定选择上升速率图(risingratemap)或下降速率图(fallingratemap)，以及基于上升速率图调节上升转矩的上升速率或基于下降速率图调节下降转矩的下降速率。控制器可进一步配置成基于从控制器输出的输出转矩的值，确定随后输入的请求转矩的上升速率或下降速率。此外，控制器还可配置成存储输出转矩的值并且基于输出转矩的存储值，确定随后输入的请求转矩的上升速率或下降速率。
上升速率图可为多个上升速率图中的一个且下降速率图可为多个下降速率图中的一个，并且控制器可进一步配置成基于多个变速模式，从多个上升速率图和多个下降速率图中选择一个图。多个变速模式可包括前进档(D：drive)变速模式和低速档(L：low)变速模式。
控制器可包括：配置成调节输入请求转矩的上升速率或下降速率的限制器；配置成存储上升速率图的第一提供部，其中第一提供部可配置成接收从限制器输出的输出转矩信号，并且当输入请求转矩确定为上升转矩时，向限制器提供与输出转矩相应的上升速率；以及配置成存储下降速率图的第二提供部，其中第二提供部可配置成接收从限制器输出的输出转矩信号，并且当输入转矩确定为下降转矩时，向限制器提供与输出转矩相应的下降速率。
本发明的另一方面提供用于驱动电动机的转矩控制方法。转矩控制方法可包括：通过控制器确定请求转矩是上升转矩还是下降转矩；基于上述请求转矩是上升转矩还是下降转矩的确定，通过上述控制器选择上升速率图和下降速率图中的一个；以及通过上述控制器，采用上述上升速率图调节上述上升转矩的上升速率或采用上述下降速率图调节上述下降转矩的下降速率。此外，上述引用的用于驱动电动机的转矩控制设备和方法可实施为含有程序指令的非暂时性计算机可读介质，其中程序指令确定输入请求转矩是上述转矩还是下降转矩，基于输入请求转矩的确定的结果，选择上升速率图或下降速率图，采用上升速率图调节上升转矩的上升速率或采用下降速率图调节下降转矩的下降速率。
非暂时性计算机可读介质还可包括：基于从上述控制器输出的输出转矩值，确定随后输入的请求转矩的上升速率或下降速率的程序指令。另外，上述非暂时性计算机可读介质还可以包括：存储上述输出转矩值的程序指令；以及基于上述输出转矩的存储值，确定上述随后输入的请求转矩的上升速率或下降速率的程序指令。另外，上述上升速率图为多个上升速率图中的一个且上述下降速率图为多个下降速率图中的一个，上述非暂时性计算机可读介质还包括基于多个变速模式，从上述多个上升速率图和上述多个下降速率图中选择一个图的程序指令。
另外，上述非暂时性计算机可读介质可以包括：采用限制器控制上述输入请求转矩的上升速率或下降速率的程序指令；将上述上升速率图存储在第一提供部内的程序指令；接收从上述限制器输出的输出转矩信号，且当上述输出请求转矩确定为上升转矩时，采用上述第一提供部，向上述限制器提供与上述输出转矩相应的上升速率的程序指令；将上述下降速率图存储在第二提供部内的程序指令；以及接收从上述限制器输出的上述输出转矩的上述的信号，且当上述输入转矩确定为下降转矩时，采用上述第二提供部向上述限制器提供与上述输出转矩相应的下降速率的程序指令。
根据如上所述的用于驱动电动机的转矩控制设备和方法，能够将不同的上升和下降速率图应用给油门和松油门，其可降低对应于上升和下降转矩的不同转矩运转状态的震动。
附图说明
当结合附图时，从下面的详细的描述中将更清楚地理解本发明的上述内容和其他目标、特征和优点，其中：
图1为示出了根据本发明示例性实施例的用于驱动电动机的转矩控制设备的示例性构造图。
图2为示出了根据本发明示例性实施例的用于驱动电动机的转矩控制设备中上升速率图的示例性曲线图。
图3为示出了根据本发明示例性实施例的用于驱动电动机的转矩控制设备中下降速率图的示例性曲线图。
图4A和图4B为示出了根据本发明示例性实施例的用于驱动电动机转矩控制设备的效果的示例性曲线图。
图5为示出了根据本发明示例性实施例的用于驱动电动机转矩控制方法的示例性流程图。
具体实施方式
应理解，本文使用的术语“车辆”(vehicle)或“车辆的”(vehicular)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)在内的乘用车、公交车、卡车、各种商务车、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辆、电动车辆、插入式混合电动车辆、氢动力车辆、燃料电池车辆和其它代用燃料车辆(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。本文所使用的混合动力车是具有两种以上动力源的车辆，比如汽油动力和电动力的车辆。
虽然示例性实施例被描述为使用多个单元执行示例性进程，但是应该理解示例性进程也可以由一个或多个模块执行。此外，应该理解术语“控制器/控制单元”是指包括存储器和处理器的硬件装置。该存储器配置为存储上述模块，而处理器具体配置为执行上述模块，以便执行下面进一步描述的一个或多个进程。
此外，本发明的控制逻辑也可具体化为计算机可读介质上的非瞬时性计算机可读介质，该计算机可读介质包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的例子包括但不限于ROM、RAM、CD-ROM(只读光盘)，磁带、软盘、闪盘(flashdrive)、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可分布在连接网络(networkcoupled)的计算机系统中，以便例如通过远程服务器(telematicsserver)或控制器局域网(CAN：ControllerAreaNetwork)以分布形式存储和执行计算机可读介质。
本文使用的术语仅仅是为了说明示例性实施方式的目的而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种(a、an和the)”也意在包括复数形式，除非上下文中清楚指明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语“包括(comprises和/或comprising)”是指存在所述特征、整数(Integer，整体)、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。
如本文所使用的，除非特别声明或从上下文中明显看出，术语“约(about)”应理解为处于本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准差内。“大约”可理解为在标注值(statedvalue)的10％，9％，8％，7％，6％，5％，4％，3％，2％，1％，0.5％，0.1％，0.05％，或0.01％内。除非从上下文中另外明确地看出，否则本文所提供的所有数值被术语“大约”修饰(限制)。
现在将更详细地参照本发明用于驱动电动机的转矩控制设备和方法，其中的示例性实施例在附图中说明。只要可能，贯穿附图和描述将使用相同的附图标记指代相同或相似部件。
图1为示出了根据本发明示例性实施例的用于驱动电动机的转矩控制设备的示例性构造图。图2为示出了根据本发明示例性实施例的用于驱动电动机的转矩控制设备中上升速率图的示例性曲线图。图3为示出了根据本发明示例性实施例的用于驱动电动机的转矩控制设备中下降速率图的示例性曲线图。图4A和图4B为示出了根据本发明示例性实施例的用于驱动电动机转矩控制设备的效果的示例性曲线图。图5为示出了根据本发明示例性实施例的用于驱动电动机转矩控制方法的示例性流程图。
如图1所示，转矩控制设备可包括控制器100，其配置成确定输入请求转矩是上升转矩还是下降转矩；基于输入请求转矩的确定结果，选择上升速率图和下降速率图；以及采用上升速率图调节上升转矩的上升速率或采用下降速率图调节下降转矩的下降速率。
更具体地，控制器100可包括：配置成调节输入请求转矩的上升速率或下降速率的限制器110；配置成存储上升速率图的第一提供部150，其中第一提供部150可配置成接收从限制器110输出的输出转矩信号，并且当输入请求转矩确定为上升转矩时，向限制器110提供与输出转矩相应的上升速率；以及配置成存储下降速率图的第二提供部170，其中第二提供部170可配置成接收从限制器输出的输出转矩信号，并且当输入请求转矩确定为下降转矩时，向限制器110提供与输出转矩相应的下降速率。
限制器110可配置成接收输入请求转矩的指令。输入请求转矩指令可输入到控制器100中，同时操作加速踏板(未示出)。在此，“给油门”是当压力施加到加速踏板(例如，加速踏板接合)以加速车辆时，而“松油门”时当压力从加速踏板除去(例如，加速踏板脱开)时。输入请求转矩可为来自电动机的用于使车辆加速或减速的转矩。因此，控制器100可配置成操作电动机，从而电动机的转矩基于请求转矩而上升或下降。
如本领域已知，控制器100可为电动机控制装置(MCU)。由于本领域已知，所以省略响应于驾驶员操作加速踏板而输入请求转矩指令到MCU的方法的详细描述。
当电动机的转矩上升或下降时，限制器110可配置成调节转换速率(slewrate)，这样电动机的上升或下降转矩的斜率(slope)随时间减小。转换速率可为相对于时间的输出电压变化量的最大值。此外，限制器110可配置成通过调节使电动机旋转的输出电压，防止电动机转矩迅速增大。
转矩滤波器190可设置于限制器110和电动机之间。转矩滤波器190可配置成在输出转矩作为驱动转矩施加到电动机之前，检测来自限制器110的输出转矩。由转矩滤波器190检测出的输出转矩可为根据由限制器110控制的转换速率(例如，上升速率或下降速率)而改变的请求转矩信号。另外，转矩滤波器190可配置成从限制器110传输来的信号中除去噪声并输出驱动转矩。因此，电动机的转矩可由从转矩滤波器190输出的驱动转矩控制。
当输出转矩从限制器110传输到转矩滤波器190时，一部分输出转矩信号可前进到第一提供部150或第二提供部170。另外，存储部130可配置成存储关于输出转矩的信息，该存储部130设置于第一提供部150和第二提供部170之间。存储关于输出转矩的信息后，存储部130可配置成将关于输出转矩的存储信息发送到第一提供部150或第二提供部170，这样输入到限制器110的上升速率或下降速率可在请求转矩之后确定。换言之，基于输入转矩接收的关于输出转矩的信息可存储在存储部130，且可用于计算下一个输入转矩的输出转矩。
与存储在存储部130中先前的输出转矩相应的上升速率可通过第一提供部150计算。第一提供部150可具有分别与多个变速模式相应的多个上升速率图。基于由第一提供部150接收的关于目前变速模式(shiftmode)的信息，可在多个上升速率图之中选择一个上升速率图。多个变速模式可包括前进档(D)和低速档(L)变速模式。随后，多个上升速率图可包括D档变速模式的上升速率图和L档变速模式的上升速率图。L档变速模式指在再生制动过程中车辆以相对低速行驶的状态，而D档变速模式指相对地较少地受到再生制动影响的车辆的典型行驶模式。判断L档和D当变速模式的基础可由本领域技术人员设置。
当上升速率图被确定时，第一提供部150可配置成基于确定的上升速率图，确定与从存储部130提供的先前的输出转矩值相应的上升速率值，并且向限制器110提供确定的上升速率。限制器110可配置成基于所接收的上升速率值，计算目前输入转矩的输出转矩值，并且发送计算的输出转矩值到存储部130和转矩滤波器190中。
与存储在存储部130中的先前的输出转矩相应的下降速率可通过第二提供部170计算。可基于存储在第二提供部170中的下降速率图确定请求转矩的下降速率。第二提供部170可与第一提供部150相似地配置。请求转矩可由限制器110确定。当请求转矩确定为上升转矩时，限制器110可配置成基于由第一提供部150计算的上升速率，确定输出转矩值。当请求转矩确定为下降转矩时，可基于由第二提供部170计算的下降速率，确定输出转矩值。
限制器110可配置成通过计算请求转矩和输出转矩之间的差，确定上升或下降转矩。限制器110可进一步配置成通过将上升或下降速率与预定的计算周期(calculationcycle)相乘并随后将先前的输出转矩加到该相乘的结果值，计算输出转矩。
例如，当先前的输出转矩为约0％时，且目前请求转矩为约10％，目前状态可为上升状态。当与请求转矩相应的在上升速率图上的上升速率约为0.1％/毫秒(ms)时，输出转矩可为0％+0.1*T(其中T为计算周期)。因此，当T为，例如，约10ms时，输出转矩可为0+0.1*10＝1％。在下一个计算周期，先前的转矩可为约1％。当在下一个计算周期请求转矩为约20％时，由与在上升速率图上的约1％相应的上升速率限制，而输出转矩可计算为1％+(上升速率)*T。
限制器110可配置成接收关于存储部130提供的先前的输出转矩的信息或存储该信息于其中。另外，计算周期可以是输入请求转矩并且通过限制器110内的运行计算输出转矩的周期。计算周期可根据制造商的需要改变。
图2为示出来自第一提供部150的上升速率图的示例性曲线图，以及图3为示出来自第二提供部170的下降速率图的示例性曲线图。如图2和图3所示，D档变速模式的上升速率图可不同于L档变速模式的上升速率图。D档和L档变速模式的上升速率图可由本领域技术人员设置。
图4A和图4B为根据本发明示例性实施例的用于驱动电动机的转矩控制设备效果的示例性曲线图，其中图4A示出了驱动转矩随时间的示例性变化，而图4B示出了随时间施加到加速踏板的示例性压力。具体地，请求转矩可与加速踏板按压的量成比例。
如图4A和图4B所示，当请求转矩在区间A(例如，当进行给油门时)期间突然上升时，不像现有技术，驱动转矩可缓慢地上升。或者，在区间B(例如，当进行松油门时)期间，驱动转矩可缓慢地降低。
图5为示出了根据本发明示例性实施例的用于驱动电动机的转矩控制方法的示例性流程图。转矩控制方法可包括如下步骤：通过控制器确定请求转矩是上升转矩还是下降转矩(S120)；基于请求转矩的确定，通过控制器选择上升速率图(S131)或下降速率图(S132)；以及采用上升速率图通过控制器调节上升转矩的上升速率或采用下降速率图通过控制器调节下降转矩的下降速率(S140)。
可再次检测请求转矩的最终值、调节的上升速率或调节的下降速率(S160)，并且随后施加到电动机(S170)。所述方法还可包括存储请求转矩的最终值、经调节的上升速率或经调节的下降速率(S150)，其中上升速率或下降速率的调节可进一步包括如下步骤：基于与先前存储的先前的请求转矩的最终值相应的上升速率或下降速率，调节请求转矩的上升速率或下降速率。还可计算与存储在上升速率图或下降速率图中的请求转矩的最终值相应的上升速率或下降速率(S140)。当下一个请求转矩输入时(S110)，可通过将计算出的上升速率或下降速率应用于请求转矩，计算请求转矩的最终值(S140)。其他详细的过程与一般由控制器进行的过程相同。
根据如上所述的本发明的示例性实施例，基于转换速率，通过控制电动机的转矩，能够有效地降低由给油门引起的震动和噪声。此外，通过反馈计算的转换速率调节电动机的转矩，能够提高电动机对在给油门中加速的响应性。而且，还可改善舒适性。
尽管已为说明的目的描述本发明的示例性实施例，但本领域技术人员将理解，不偏离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神，能够进行各种修改、添加和替代。

Claims (15)

1.一种用于驱动电动机的转矩控制设备，其包括：
配置成存储程序指令的存储器；以及
配置成执行所述程序指令的控制器，当执行所述程序指令时，所述程序指令配置成：
确定输入请求转矩是上升转矩还是下降转矩；
基于所述输入请求转矩的确定结果，选择上升速率图或下降速率图；以及
采用所述上升速率图调节所述上升转矩的上升速率或采用所述下降速率图调节所述下降转矩的下降速率。
2.根据权利要求1所述的转矩控制设备，其中当执行所述程序指令时所述程序指令进一步配置成基于从所述控制器输出的输出转矩值，确定随后输入的请求转矩的上升速率或下降速率。
3.根据权利要求2所述的转矩控制设备，其中当执行所述程序指令时所述程序指令进一步配置成：
存储所述输出转矩值；以及
基于所存储的输出转矩值，确定所述随后输入的请求转矩的上升速率或下降速率。
4.根据权利要求1所述的转矩控制设备，其中当执行所述程序指令时所述程序指令进一步配置成：
存储输出转矩值；以及
基于所存储的输出转矩值，确定随后输入的请求转矩的上升速率或下降速率。
5.根据权利要求1所述的转矩控制设备，其中所述上升速率图为多个上升速率图中的一个且所述下降速率图为多个下降速率图中的一个，并且当执行所述程序指令时所述程序指令进一步配置成基于多个变速模式，从所述多个上升速率图和所述多个下降速率图中选择一个上升速率图或一个下降速率图。
6.根据权利要求5所述的转矩控制设备，其中所述多个变速模式包括前进档(D)变速模式和低速档(L)变速模式。
7.根据权利要求1所述的转矩控制设备，其中当执行所述程序指令时所述程序指令进一步配置成：
采用限制器调节所述输入请求转矩的上升速率或下降速率；
存储所述上升速率图，
接收从所述限制器输出的输出转矩信号，且当所述输入请求转矩确定为上升转矩时，向所述限制器提供与所述输出转矩相应的上升速率；以及
存储所述下降速率图，
接收从所述限制器输出的输出转矩信号，且当所述输入转矩确定为下降转矩时，向所述限制器提供与所述输出转矩相应的下降速率。
8.一种用于驱动电动机的转矩控制方法，其包括如下步骤：
通过控制器确定请求转矩是上升转矩还是下降转矩；
基于所述请求转矩是上升转矩还是下降转矩的确定，通过所述控制器选择上升速率图和下降速率图中的一个；以及
通过所述控制器，采用所述上升速率图调节所述上升转矩的上升速率或采用所述下降速率图调节所述下降转矩的下降速率。
9.根据权利要求8所述的转矩控制方法，其还包括如下步骤：
通过所述控制器，存储所述请求转矩的最终值、所控制的上升速率或所控制的下降速率；其中
调节所述上升速率或所述下降速率的步骤还包括如下步骤：基于与先前存储的先前的请求转矩的最终值相应的上升速率或下降速率，调节所述请求转矩的上升速率或下降速率。
10.一种含有程序指令的非暂时性计算机可读介质，其中所述程序指令由控制器执行，所述计算机可读介质包括：
确定输入请求转矩是上升转矩还是下降转矩的程序指令；
基于所述输入请求转矩的确定结果，选择上升速率图或下降速率图的程序指令；以及
采用所述上升速率图调节所述上升转矩的上升速率或采用所述下降速率图调节所述下降转矩的下降速率的程序指令。
11.根据权利要求10所述的非暂时性计算机可读介质，其还包括基于从所述控制器输出的输出转矩值，确定随后输入的请求转矩的上升速率或下降速率的程序指令。
12.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其还包括：
存储所述输出转矩值的程序指令；以及
基于所存储的输出转矩值，确定所述随后输入的请求转矩的上升速率或下降速率的程序指令。
13.根据权利要求10所述的非暂时性计算机可读介质，其还包括：
存储输出转矩值的程序指令；以及
基于所述输出转矩的存储值，确定随后输入的请求转矩的上升速率或下降速率的程序指令。
14.根据权利要求10所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述上升速率图为多个上升速率图中的一个且所述下降速率图为多个下降速率图中的一个，所述非暂时性计算机可读介质还包括基于多个变速模式，从所述多个上升速率图和所述多个下降速率图中选择一个图的程序指令。
15.根据权利要求10所述的非暂时性计算机可读介质，其还包括：
采用限制器调节所述输入请求转矩的上升速率或下降速率的程序指令；
将所述上升速率图存储在第一提供部内的程序指令；
接收从所述限制器输出的输出转矩信号，且当所述输入请求转矩确定为上升转矩时，采用所述第一提供部，向所述限制器提供与所述输出转矩相应的上升速率的程序指令；
将所述下降速率图存储在第二提供部内的程序指令；以及
接收从所述限制器输出的输出转矩信号，且当所述输入转矩确定为下降转矩时，采用所述第二提供部向所述限制器提供与所述输出转矩相应的下降速率的程序指令。
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