CN116388625A - 发电机转速控制方法、系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发电机转速控制方法、系统及汽车，该发电机转速控制方法包括：根据发电机的当前转速和目标转速确定所述发电机的当前PI扭矩；根据所述发电机的负载阻力和/或发电机输入扭矩确定负载估算扭矩；根据所述负载估算扭矩对所述当前PI扭矩进行修正获得所述发电机的目标扭矩，所述目标扭矩控制扭矩控制器对所述发电机的转速进行调节。在本发明中先确定负载估算扭矩，然后利用负载估算扭矩对PI扭矩进行修正，得到发电机的准确性较高的目标扭矩，利用该目标扭矩控制扭矩控制器对所述发电机的转速进行调节，从而提升发电机转速控制的精度。

Description

发电机转速控制方法、系统及汽车

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种发电机转速控制方法、系统及汽车。

背景技术

现有混动动力总成，由发电机控制转速发动机控制扭矩。目前发电机采用PI控制的方法进行转速控制。基于当前转速与转速指令的误差，通过PI的方法计算控制扭矩，输入给发电机进行转速控制。目前发电机采用PI控制的方法进行转速控制：在发动机和发电机转速变化和扭矩发生变化时，由于发电机扭矩响应的滞后，会导致发电机转速响应时间较长，且存在较大的转速超调。此外，发动机扭矩存在波动时，由于发电机扭矩响应滞后，发电机稳态转速控制精度偏低。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种发电机转速控制方法、系统及汽车，旨在解决现有技术中发电机转速控制的精度较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种发电机转速控制方法，发电机转速控制方法包括：

根据发电机的当前转速和目标转速确定所述发电机的当前PI扭矩；

根据所述发电机的负载阻力和/或发电机输入扭矩确定负载估算扭矩；

根据所述负载估算扭矩对所述当前PI扭矩进行修正获得所述发电机的目标扭矩，所述目标扭矩控制扭矩控制器对所述发电机的转速进行调节。

可选地，所述根据所述发电机的负载阻力和/或发电机输入扭矩确定负载估算扭矩之前，包括：

获取所述发电机的粘度阻力、加速度阻力以及弹性阻力；

将所述粘度阻力、加速度阻力以及弹性阻力中的至少一项作为负载阻力。

可选地，所述获取所述发电机的粘度阻力、加速度阻力以及弹性阻力，包括：

根据所述发电机的电角速度确定所述发电机的加速度阻力和粘度阻力；

根据所述发电机的前一周期输出扭矩确定所述发电机的弹性阻力。

可选地，所述根据所述发电机的电角速度确定所述发电机的加速度阻力和粘度阻力，包括：

获取所述发电机的粘性摩擦系数和转动惯量；

根据所述转动惯量和所述电角速度确定所述发电机的加速度阻力；

根据所述粘性摩擦系数和所述电角速度确定所述发电机的粘度阻力。

可选地，所述根据所述发电机的前一周期输出扭矩确定所述发电机的弹性阻力，包括：

基于所述前一周期输出扭矩在扭矩输出表中查找补偿系数；

根据所述前一周期输出扭矩和所述补偿系数确定所述发电机的弹性阻力。

可选地，所述基于所述前一周期输出扭矩在扭矩输出表中查找补偿系数之前，包括：

采集所述发电机的实际输出扭矩；

对所述实际输出扭矩进行延时，直至所述实际输出扭矩为所述发电机的前一周期输出扭矩。

可选地，所述根据所述发电机的负载阻力和/或发电机输入扭矩确定负载估算扭矩之前，包括：

获取发动机输出的发动机扭矩；

获取扭矩减速器的减速器速比；

根据所述发动机扭矩和所述减速器速比确定所述发电机输入扭矩。

可选地，所述根据发电机的当前转速和目标转速确定所述发电机的当前PI扭矩，包括：

根据发电机的当前转速和目标转速确定当前转速差；

获取发电机前一周期的初始转速差、标定控制参数以及所述发电机的初始PI扭矩；

根据所述当前转速差、所述初始转速差、所述标定控制参数以及所述初始PI扭矩确定所述发电机的当前PI扭矩。

为实现上述目的，本发明还提出一种发电机转速控制系统，所述发电机转速控制系统包括：PI扭矩模块、负载扭矩模块、扭矩修正模块以及扭矩控制器；

其中，所述扭矩修正模块分别与所述PI扭矩模块、所述负载扭矩模块以及所述扭矩控制器连接；

所述PI扭矩模块，用于根据发电机的当前转速和目标转速确定所述发电机的当前PI扭矩；

所述负载扭矩模块，用于根据所述发电机的负载阻力和/或发电机输入扭矩确定负载估算扭矩；

所述扭矩修正模块，用于根据所述负载估算扭矩对所述当前PI扭矩进行修正获得所述发电机的目标扭矩；所述目标扭矩，用于控制扭矩控制器对所述发电机的转速进行调节。

本发明提供了一种发电机转速控制方法、系统及汽车，该发电机转速控制方法包括：根据发电机的当前转速和目标转速确定所述发电机的当前PI扭矩；根据所述发电机的负载阻力和/或发电机输入扭矩确定负载估算扭矩；根据所述负载估算扭矩对所述当前PI扭矩进行修正获得所述发电机的目标扭矩，所述目标扭矩控制扭矩控制器对所述发电机的转速进行调节。在本发明中先确定负载估算扭矩，然后利用负载估算扭矩对PI扭矩进行修正，得到发电机的准确性较高的目标扭矩，利用该目标扭矩控制扭矩控制器对所述发电机的转速进行调节，从而提升发电机转速控制的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为发明实施例提出的发电机转速控制方法实施例一的流程示意图；

图2为现有技术中发电机转速控制系统的结构示意图；

图3为发明实施例提出的发电机转速控制方法实施例二中的第一流程示意图；

图4为发明实施例提出的发电机转速控制方法实施例二中的第二流程示意图；

图5为本发明实施例提出的发电机转速控制方法实施例三的流程示意图；

图6为本发明实施例提出的发电机转速控制系统的结构示意图；

图7为混合动力总成的发电系统的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例一

参照图1，图1为发明提出的发电机转速控制方法实施例一的流程示意图。基于图1，提出本发明发电机转速控制方法的实施例一。

在实施例一中，所述发电机转速控制方法包括：

步骤S10：根据发电机的当前转速和目标转速确定所述发电机的当前PI扭矩。

应理解的是，在实施例一中，可以以发电机转速控制系统作为执行主体，该电机转速控制系统应当包括负载估算模块、PI扭矩模块、扭矩修正模块以及扭矩控制器。

可以理解的是，参照图2，在混合动力总成工作过程中，发动机接收整车控制器扭矩指令进行输出，发电机接收整车控制器转速指令控制发电系统的转速，转速控制的方式为计算出转速控制模块计算出实际需要的扭矩，通过发电机扭矩控制模块来进行转速的控制。如果只采用PI控制的方式进行转速控制，PI控制输出的扭矩需要基于目标转速与转速的差值计算，然后输入发电机扭矩控制模块进行输出，实际扭矩是基于PI控制计算慢慢增加上去的，存在一定的滞后，在进行转速的调节是响应时间较长，转速超调较大，且在负载端扭矩波动时，控制的转速波动较大。此外，发动机扭矩并不能反映实际的发电机端负载，直接作为前馈也存在一定滞后，且受发动机扭矩反馈精度影响较大。

需要说明的是，发电机的当前转速是指发电机在当前工作状态下对应的转速。目标转速为发电机根据设定状态对应的转速。发电机目标转速为整车给定的需求转速，发动机需求扭矩同样为整车给定的需求扭矩，发电机可以基于当前的转速与整车需求的目标转速来调节转速。

在需要对发动机的扭矩进行调节的过程中，会引起发电机转速波动，从而导致目标转速发生变化此时，发电机会将转速调节至目标转速，维持发电机的转速稳定。而发电机转速较高的情况下，发电机的输出的扭矩最大值会变小，此时整车给发动机的需求扭矩也会相应变小，但是该发动机的需求扭矩通常会基于整车实际需求发生变化。

在实施例一，在发电机的当前转速与目标转速不一致时，可以通过PI控制计算所需的扭矩，将发电机调节至该扭矩，从而实现对发电机转速的调节。当前PI扭矩是PI扭矩模块根据当前转速和目标转速进行运算后得到的扭矩。

在具体实施中，可以通过采集发电机当前运行状态下对应的当前转速，然后通过提取存储或解析总线信号等方式获取发电机的目标转速，在发电机的当前转速和目标转速均确定的情况下，可以利用PI控制方法计算出对应的PI扭矩。

步骤S20：根据所述发电机的负载阻力和/或发电机输入扭矩确定负载估算扭矩。

可以理解的是，发电机在运行过程中，发电机的转速会受到负载端的阻力以及输入至发电机的扭矩等因素影响，从而导致发电机的转速不精确。其中，负载阻力为发电机运行过程中负载端存在的对转速造成影响的阻力。该负载阻力包括摩擦阻力、加速度阻力等。而发电机通常在发动机带动的情况下进行发电，此时输入至发电机的扭矩受到发动机的输出扭矩影响，在此过程中可能存在一定的误差导致发电机的实际扭矩发生变化，进而导致发电机的转速受到影响。

在实施例一中，可以单独通过负载阻力或发电机输入扭矩中的任意一个参数确定负载估算扭矩，也可以将负载阻力与发电机输入扭矩结合确定负载估算扭矩，从而进一步的提高负载扭矩的计算精度。

在具体实施中，可以通直接根据采集到的负载阻力和/或发电机输入扭矩通过计算的方式得到负载估算扭矩，也可以通过建立数学模型，然后利用数学模型计算负载估算扭矩，此处不做具体限定。在使用计算的方式获取负载估算扭矩时，可以先计算负载阻力或发电机输入扭矩中的任意一个对应的估算扭矩，然后计算另一个对应的估算扭矩，最后通过叠加的方式获取到最终的负载估算扭矩。

步骤S30：根据所述负载估算扭矩对所述当前PI扭矩进行修正获得所述发电机的目标扭矩，所述目标扭矩控制扭矩控制器对所述发电机的转速进行调节。

应理解的是，当前PI扭矩并未考虑到负载对应的影响，直接使用该当前PI扭矩对发电机的转速进行调节时，调节后的转速准确性较低。在本申请中，确定负载估算扭矩和当前PI扭矩之后，为了更准确的对发电机转速进行调节，可以使用负载估算扭矩对当前PI扭矩进行调节，将该调节后的当前PI扭矩作为目标扭矩，从而更加精确对发电机转速进行调节。修正的方式可以是直接将负载估算扭矩与当前PI扭矩进行叠加，得到目标扭矩；当然也可以在当前PI扭矩的基础上补偿一定的负载估算扭矩得到该目标扭矩。

在具体实施中，可以直接利用负载估算扭矩对当前PI扭矩进行修正，得到准确的目标扭矩，然后将该准确的目标扭矩以扭矩指令的方式输入至发电机扭矩控制器，该发电机扭矩控制器可以在接收到该扭矩指令时，通过解析得到对应的目标扭矩，然后基于该目标扭矩对发电机的转速进行调节。

进一步的，为了进一步提升目标扭矩的准确度，还可以对目标扭矩进行滤波，从而滤除目标扭矩内的杂波干扰，然后将滤波后的目标扭矩输入至扭矩控制器对所述发电机的转速进行调节。

此外，在实施例一中，负载估算扭矩的过程处于对发电机转速进行调节的步骤之前形成扭矩前馈调节。此时，负载估扭矩的计算过程叠加到发电机的控制扭矩过程中，不仅能对当前PI扭矩进行调节，避免发动机扭矩变化时发电系统转速控制的超调量，提高控制精度；还可以一定程度上提成转速调节过程中的响应速度。在发电机目标扭矩对应的指令稳定时，采用估算的发电机负载扭矩作为PI控制前馈，如果发电机的负载扭矩发生波动，可以迅速的反馈到发电机的输出扭矩中，PI控制需要调节的扭矩范围也相应较小，可以很好的抑制扭矩波动，不需要等到转速实际发生波动，通过PI计算补偿。可以提高发电机的转速控制精度，且在发动机需求扭矩变化时，可以加强控制的稳定性，减小转速波动；并且在调节发电机转速时，采用估算发电机负载扭矩作为PI前馈，发电机扭矩可以更快的介入调节，先抵消负载扭矩，再通过PI控制进行转速调节，PI控制的扭矩范围较小，转速响应更快，且转速调节时的超调量也会相对更小。

在实施例一中提供了一种发电机转速控制方法、系统及汽车，该发电机转速控制方法包括：根据发电机的当前转速和目标转速确定所述发电机的当前PI扭矩；根据所述发电机的负载阻力和/或发电机输入扭矩确定负载估算扭矩；根据所述负载估算扭矩对所述当前PI扭矩进行修正获得所述发电机的目标扭矩，所述目标扭矩控制扭矩控制器对所述发电机的转速进行调节。在本发明中先确定负载估算扭矩，然后利用负载估算扭矩对PI扭矩进行修正，得到发电机的准确性较高的目标扭矩，利用该目标扭矩控制扭矩控制器对所述发电机的转速进行调节，从而提升发电机转速控制的精度。此外，由于将估算的发电机扭矩负载作为发电机转速PI控制的前馈，叠加到发电机的控制扭矩中，还可以一定程度上提成转速调节过程中的响应速度。

实施例二

参照图3，图3为发明提出的发电机转速控制方法实施例二的第一流程示意图。基于上述实施例一提出本发明发电机转速控制方法的实施例二。

在实施例二中，所述步骤S20之前还包括：

步骤S21：获取所述发电机的粘度阻力、加速度阻力以及弹性阻力。

需要说明的是，在发电机驱动过程中对转速造成影响的负载阻力主要包括粘度阻力、加速度阻力以及弹性阻力。其中，粘性阻力是由于液体的粘性对运动物体产生的阻力。粘性阻力包括摩擦阻力和粘性压差阻力。在流体中，粘性阻力是由分子间的摩擦力引起的，当速度增加时，分子间的碰撞频率和能量也会增加，从而导致摩擦阻力增加，故而摩擦阻力与速度之间存在一定的关系，通常情况下，摩擦阻力随速度的增加而增加。

加速度阻力为发电机加速运行时，需要克服其线圈转动加速时的惯性力。在发电机的加速度越大的情况下，产生的加速度阻力也就越大。在车辆动力总成中，发电机与发动机之间通常设有扭振减振器，该扭振减振器指装在曲轴上用以产生阻尼力矩或反力矩以降低曲轴扭转振动振幅的部件。在发电机转动时，为了避免发电机产生较大的振动，扭振减振器会产生一定的阻力，用以降低振动幅度，该阻力便是弹性阻力。

应理解的是，在确定负载阻力时需要将对发电机转速存在影响的所有阻力进行采集，然后通过物理计算的方式确定负载阻力。在具体实施中，可以通过传感器对发电机运行时的电参数进行采集，然后根据采集到的电参数计算出对应的粘度阻力、加速度阻力以及弹性阻力。

步骤S22：将所述粘度阻力、加速度阻力以及弹性阻力中的至少一项作为负载阻力。

可以理解的是，在负载阻力计算过程中，可以选取粘度阻力、加速度阻力以及弹性阻力中的一个阻力或者是多个阻力的组合作为负载阻力。在精确性较高的应用场景下，可以将两个阻力甚至三个阻力作为负载阻力；而在精确度较低的应用场景下，可以适当的选取一个或两个阻力作为负载阻力。选取的负载阻力的数目越多，则对应的负载阻力越准确。

其中，所述步骤S21具体包括：

步骤S211：根据所述发电机的电角速度确定所述发电机的加速度阻力和粘度阻力。

可以理解的是，电角速度是指单位时间内电量在电路中传输的角度量。电角速度是电流的角度速度。电角速度we＝p*wm。这里的p表示极对数。加速度阻力与点角速度间接相关，粘度阻力与点角速度直接相关。在采集到发电机的点角速度的情况下，可以直接根据该电角速度计算所述加速度阻力以及粘度阻力。

步骤S212：根据所述发电机的前一周期输出扭矩确定所述发电机的弹性阻力。

需要说明的是，弹性阻力与发电机转动过程中的振动相关。检测弹性阻力的过程必须在发电机处于正常工作状态下，此时发电机的转速调节已经完成，当前周期内的弹性阻力并不能实时对当前周期进行调节。故而在实施例二中，可以通过采集发电机在前一个周期输出扭矩，利用该扭矩计算当前周期的弹性阻力。

可以理解的是，发电机在转动过程中，相邻周期内的转速变化并不会很大甚至不存在转速变化，因此，采用前一周期输出扭矩计算当前周期的弹性阻力仍然存在很高的精确度。

参照图4，所述步骤S211包括：

步骤S2111：获取所述发电机的粘性摩擦系数和转动惯量。

需要说明的是，发电机的粘度阻力不仅受到发电机的速度影响，还会受到接触面积的摩擦程度相关。例如发电机的转速达到一定值时，粘性摩擦阻力也会达到一个稳定状态，这时阻力与速度之间的关系就不再是简单的线性关系，粘性摩擦阻力与速度之间的关系还受到流体的性质、流体的流动状态以及流体与物体之间的接触面积等因素的影响。因此，在不同的流体、流动状态以及接触面积等条件下，摩擦阻力与速度的关系也会有所不同。同理加速度阻力不仅受到发电机的加速度影响，还会受到发电机的转动惯量的影响。转动惯量越大对应的加速度阻力也就越大。

可以理解的是，粘性摩擦系数是用于体现发电机接触表面摩擦程度的系数。转动惯量是用于体现发电机在转动状态下的惯量。同一个发电机对应的粘性摩擦系数和转动惯量通常是固定值。在发电机确定的情况下，可以直接在发电机的系数标定处，获取到粘性摩擦系数和转动惯量。

步骤S2112：根据所述转动惯量和所述电角速度确定所述发电机的加速度阻力。

需要说明的是，在转动惯量和所述电角速度均确定的情况下，可以直接利用公式(1)计算加速度阻力。

加速度阻力T2＝K2*j*(we/dt)(1)；其中，K2*J为发电系统的转动惯量，we为电角速度，t为时间。

步骤S2113：根据所述粘性摩擦系数和所述电角速度确定所述发电机的粘度阻力。

可以理解的是，在确定粘性摩擦系数和所述电角速度的情况下，可以直接利用公式(2)计算粘性阻力。

粘性阻力T1＝K1*μ*we(2)；其中，所述K1*μ为粘性摩擦系数。

所述步骤S212包括：

步骤S2121：采集所述发电机的实际输出扭矩。

步骤S2122：对所述实际输出扭矩进行延时，直至所述实际输出扭矩为所述发电机的前一周期输出扭矩。

可以理解的是，发电机的实际输出扭矩为经过附在估算扭矩修正后的PI扭矩即目标扭矩。根据上述论述可知，在弹性阻力计算过程中，需要采集前一周期输出扭矩，并利用该前一周期输出扭矩计算弹性阻力。在实际计算过程中，为了尽量保持各阻力的计算同步，从而得到准确的负载估算扭矩。因此，在实施例二中，还可以发电机当前输出的实际输出扭矩，然后对实际输出扭矩进行延时，直至摩擦阻力和加速度阻力采集完成。

步骤S2123：基于所述前一周期输出扭矩在扭矩输出表中查找补偿系数。

步骤S2124：根据所述前一周期输出扭矩和所述补偿系数确定所述发电机的弹性阻力。

应理解的是，弹性阻力主要由扭矩减振器位移产生，扭矩减振器的工作状态受到输入至发电机的扭矩影响，实际输出扭矩与弹性阻力之间存在一定的比例关系。补偿系数是实际标定的补偿系数，扭矩输出表为发电机的实际输出扭矩与补偿系数之间的映射表。不同的实际输出扭矩对应的补偿系数并不相同。扭矩输出表可以通过预先对当前使用的扭矩减振器进行测试，通过输入不同的测试扭矩至扭矩减振器，然后检测对应的测试弹性阻力，基于该测试扭矩以及对应的测试弹性阻力确定该扭矩输出表。

在具体测试弹性阻力过程中，通常该扭矩输出表可以根据需要实际标定出来，然后可以根据前一周期输出扭矩通过查表的方式确定对应的补偿系数。然后基于已经确定前一周期输出扭矩以及补偿系数直接利用公式(3)，计算出发电机的弹性阻力。

弹性阻力T3＝K3*Tcurr’(3)；Tcurr’为前一周期输出扭矩，K3为补偿系数。

在实施例二中，通过对粘度阻力、加速度阻力以及弹性阻力等负载阻力进行准确计算，从而得到更加准确的负载估算扭矩，进而在PI控制前端形成更准确的扭矩补偿，实现更加准确的对发电机转速进行调节。

实施例三

参照图5，图5为发明提出的发电机转速控制方法实施例三的流程示意图。基于上述发电机转速控制方法的实施例一或实施例二，提出本发明发电机转速控制方法的实施例三。

所述步骤S20之前还包括：

步骤S201：获取发动机输出的发动机扭矩。

应理解的是，发电机通常由发动机进行驱动，发动机输出的实际扭矩与输入至发电机的输入扭矩存在一定映射关系，发动机输出的实际扭矩越大则对应的发电机的输入扭矩也就越大。

在确定发电机的输入扭矩时，可以先获取发动机输出当前输出的实际扭矩，然后确定发电机的输入扭矩。在具体实施中，可以对发电机控制器进行检测直接采集对应的发动机扭矩。

步骤S202：获取扭矩减速器的减速器速比。

应理解的是，扭矩减速器为设置在发动机与发电机之间的传动装置，减速器速比即减速装置的传动比，是指减速机构中瞬时输入速度与输出速度的比值。该减速器速比同样可以用于体现发动机的实际扭矩与发电机的输入扭矩之间的关系。

由于扭矩减速器为具体装置，在获取减速器速比时可以直接根据扭矩减速器的具体参数以及当前运行状态进行确定。

步骤S203：根据所述发动机扭矩和所述减速器速比确定所述发电机输入扭矩。

可以理解的是，在发动机扭矩以及所述减速器速比均确定的情况下，可以直接通过公式(4)计算出对应的发电机输入扭矩。

发电机输入扭矩Teng＝Teng_out*i(4)；其中，Teng_out为发动机扭矩，i为减速器速比。

此外，在实施例三中，所述步骤S10具体包括：

步骤S101：根据发电机的当前转速和目标转速确定当前转速差。

应理解的是，在需要对发电机转速进行调节或发电机转速存在波动时，当前转速与目标转速之间的当前转速差为需要进行调节的转速。在对发电机转速进行调节之前，需要根据发电机的当前转速和目标转速计算出对应的当前转速差。

步骤S102：获取发电机前一周期的初始转速差、标定控制参数以及所述发电机的初始PI扭矩。

此外，初始PI扭矩为前一周期内PI控制计算后的到的PI扭矩。考虑到发电机转速调节是一个多周期的调节过程，在该转速调节过程中，可以依据上一周期输出的PI扭矩作为当前周期的初始PI扭矩。初始转速差为上一周期内当前转速与目标转速之间的转速差。标定控制参数为相邻周期之间的扭矩调节的控制参数，用于体现相邻周期内转速的调节程度。该标定控制参数与发电机的转速调节状态相关。

步骤S103：根据所述当前转速差、所述初始转速差、所述标定控制参数以及所述初始PI扭矩确定所述发电机的当前PI扭矩。

可以理解的是，在确定当前周期的当前转速差、前一周期的初始转速差、所述初始PI扭矩以及相邻周期间的标定控制参数，可以直接利用当前PI扭矩计算公式(5)计算所述发电机在当前周期内的当前PI扭矩。

当前PI扭矩Tpi＝Tpi'+kp*(Nerr-Nerr’)+ki*Nerr(5)；其中，Tpi'为PI上一周期输出的初始PI扭矩，kp、ki为标定控制参数,Nerr'为上一周期转速差。

参照图6，为实现上述目的，本发明还提出一种发电机转速控制系统，所述发电机转速控制系统包括：PI扭矩模块10、负载扭矩模块20、扭矩修正模块30以及扭矩控制器40；

其中，所述扭矩修正模块30分别与所述PI扭矩模块10、所述负载扭矩模块20以及所述扭矩控制器40连接。

可以理解的是，在混合动力总成工作过程中，发动机接收整车控制器扭矩指令进行输出，发电机接收整车控制器转速指令控制发电系统的转速，转速控制的方式为计算出转速控制模块计算出实际需要的扭矩，通过发电机扭矩控制模块来进行转速的控制。如果只采用PI控制的方式进行转速控制，PI控制输出的扭矩需要基于目标转速与转速的差值计算，然后输入发电机扭矩控制模块进行输出，实际扭矩是基于PI控制计算慢慢增加上去的，存在一定的滞后，在进行转速的调节是响应时间较长，转速超调较大，且在负载端扭矩波动时，控制的转速波动较大。此外，发动机扭矩并不能反映实际的发电机端负载，直接作为前馈也存在一定滞后，且受发动机扭矩反馈精度影响较大。

需要说明的是，发电机的当前转速是指发电机在当前工作状态下对应的转速。目标转速为发电机根据设定状态对应的转速。在发电机发电过程中，在所述发电机的转速处于目标转速时，发电机输出的电压值为车辆所需的去驱动电压。转速与扭矩之间呈反比关系，电机转速越快对应的扭矩越小，因此在对发电机的扭矩进行调节时，也会对发电机的扭矩进行调节。在发电机的当前转速与目标转速不一致时，可以通过PI控制计算所需的扭矩，将发电机调节至该扭矩，从而实现对发电机转速的调节。当前PI扭矩是PI扭矩模块根据当前转速和目标转速进行运算后得到的扭矩。

在具体实施中，可以通过采集发电机当前运行状态下对应的当前转速，然后通过提取存储或解析总线信号等方式获取发电机的目标转速，在发电机的当前转速和目标转速均确定的情况下，可以利用PI控制方法计算出对应的PI扭矩。

可以理解的是，发电机在运行过程中，发电机的转速会受到负载端的阻力以及输入至发电机的扭矩等因素影响，从而导致发电机的转速不精确。其中，负载阻力为发电机运行过程中负载端存在的对转速造成影响的阻力。该负载阻力包括摩擦阻力、加速度阻力等。而发电机通常在发动机带动的情况下进行发电，此时输入至发电机的扭矩受到发动机的输出扭矩影响，在此过程中可能存在一定的误差导致发电机的实际扭矩发生变化，进而导致发电机的转速受到影响。

在实施例一中，可以单独通过负载阻力或发电机输入扭矩中的任意一个参数确定负载估算扭矩，也可以将负载阻力与发电机输入扭矩结合确定负载估算扭矩，从而进一步的提高负载扭矩的计算精度。

在具体实施中，可以通直接根据采集到的负载阻力和/或发电机输入扭矩通过计算的方式得到负载估算扭矩，也可以通过建立数学模型，然后利用数学模型计算负载估算扭矩，此处不做具体限定。在使用计算的方式获取负载估算扭矩时，可以先计算负载阻力或发电机输入扭矩中的任意一个对应的估算扭矩，然后计算另一个对应的估算扭矩，最后通过叠加的方式获取到最终的负载估算扭矩。

应理解的是，当前PI扭矩并未考虑到负载对应的影响，直接使用该当前PI扭矩对发电机的转速进行调节时，调节后的转速准确性较低。在本申请中，确定负载估算扭矩和当前PI扭矩之后，为了更准确的对发电机转速进行调节，可以使用负载估算扭矩对当前PI扭矩进行调节，将该调节后的当前PI扭矩作为目标扭矩，从而更加精确对发电机转速进行调节。修正的方式可以是直接将负载估算扭矩与当前PI扭矩进行叠加，得到目标扭矩；当然也可以在当前PI扭矩的基础上补偿一定的负载估算扭矩得到该目标扭矩。

在具体实施中，可以直接利用负载估算扭矩对当前PI扭矩进行修正，得到准确的目标扭矩，然后将该准确的目标扭矩以扭矩指令的方式输入至发电机扭矩控制器，该发电机扭矩控制器可以在接收到该扭矩指令时，通过解析得到对应的目标扭矩，然后基于该目标扭矩对发电机的转速进行调节。

此外，在实施例一中，负载估算扭矩的过程处于对发电机转速进行调节的步骤之前形成扭矩前馈调节。此时，负载估扭矩的计算过程叠加到发电机的控制扭矩过程中，不仅能对当前PI扭矩进行调节，避免发动机扭矩变化时发电系统转速控制的超调量，提高控制精度；还可以一定程度上提成转速调节过程中的响应速度。在发电机目标扭矩对应的指令稳定时，采用估算的发电机负载扭矩作为PI控制前馈，如果发电机的负载扭矩发生波动，可以迅速的反馈到发电机的输出扭矩中，PI控制需要调节的扭矩范围也相应较小，可以很好的抑制扭矩波动，不需要等到转速实际发生波动，通过PI计算补偿。可以提高发电机的转速控制精度，且在发动机需求扭矩变化时，可以加强控制的稳定性，减小转速波动；并且在调节发电机转速时，采用估算发电机负载扭矩作为PI前馈，发电机扭矩可以更快的介入调节，先抵消负载扭矩，再通过PI控制进行转速调节，PI控制的扭矩范围较小，转速响应更快，且转速调节时的超调量也会相对更小。

在发电机转速控制系统的实施例中通过先确定负载估算扭矩，然后利用负载估算扭矩对PI扭矩进行修正，得到发电机的准确性较高的目标扭矩，利用该目标扭矩控制扭矩控制器对所述发电机的转速进行调节，从而提升发电机转速控制的精度。此外，由于将估算的发电机扭矩负载作为发电机转速PI控制的前馈，叠加到发电机的控制扭矩中，还可以一定程度上提成转速调节过程中的响应速度。

此外，在发电机转速控制系统的实施例中，该在发电机转速控制系统还可以用于实现上述发电机转速控制方法中的实施例一至实施例三，此处不做赘述。

此外为实现上述目的，本发明还提供了一种汽车，所述汽车包括混合动力总成的发电系统以及上述的发电机转速控制系统，混合动力总成的发电系统与所述发电机转速控制系统之间相互连接。

参照图7，该发电系统由发动机、扭矩减震器、增速器和发电机组成。工作过程中，发动机基于发电机转速控制系统内输出的目标扭矩对应的扭矩指令进行输出，发电机基于整车控制器的转速指令，自己计算出需要的扭矩输入到发电机扭矩控制模块，输出扭矩控制发电系统的转速。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种发电机转速控制方法，其特征在于，所述发电机转速控制方法包括：

根据发电机的当前转速和目标转速确定所述发电机的当前PI扭矩；

根据所述发电机的负载阻力和/或发电机输入扭矩确定负载估算扭矩；

根据所述负载估算扭矩对所述当前PI扭矩进行修正获得所述发电机的目标扭矩，所述目标扭矩控制扭矩控制器对所述发电机的转速进行调节。

2.如权利要求1所述的发电机转速控制方法，其特征在于，所述根据所述发电机的负载阻力和/或发电机输入扭矩确定负载估算扭矩之前，包括：

获取所述发电机的粘度阻力、加速度阻力以及弹性阻力；

将所述粘度阻力、加速度阻力以及弹性阻力中的至少一项作为负载阻力。

3.如权利要求2所述的发电机转速控制方法，其特征在于，所述获取所述发电机的粘度阻力、加速度阻力以及弹性阻力，包括：

根据所述发电机的电角速度确定所述发电机的加速度阻力和粘度阻力；

根据所述发电机的前一周期输出扭矩确定所述发电机的弹性阻力。

4.如权利要求3所述的发电机转速控制方法，其特征在于，所述根据所述发电机的电角速度确定所述发电机的加速度阻力和粘度阻力，包括：

获取所述发电机的粘性摩擦系数和转动惯量；

根据所述转动惯量和所述电角速度确定所述发电机的加速度阻力；

根据所述粘性摩擦系数和所述电角速度确定所述发电机的粘度阻力。

5.如权利要求3所述的发电机转速控制方法，其特征在于，所述根据所述发电机的前一周期输出扭矩确定所述发电机的弹性阻力，包括：

基于所述前一周期输出扭矩在扭矩输出表中查找补偿系数；

根据所述前一周期输出扭矩和所述补偿系数确定所述发电机的弹性阻力。

6.如权利要求5所述的发电机转速控制方法，其特征在于，所述基于所述前一周期输出扭矩在扭矩输出表中查找补偿系数之前，包括：

采集所述发电机的实际输出扭矩；

对所述实际输出扭矩进行延时，直至所述实际输出扭矩为所述发电机的前一周期输出扭矩。

7.如权利要求1所述的发电机转速控制方法，其特征在于，所述根据所述发电机的负载阻力和/或发电机输入扭矩确定负载估算扭矩之前，包括：

获取发动机输出的发动机扭矩；

获取扭矩减速器的减速器速比；

根据所述发动机扭矩和所述减速器速比确定所述发电机输入扭矩。

8.如权利要求1所述的发电机转速控制方法，其特征在于，所述根据发电机的当前转速和目标转速确定所述发电机的当前PI扭矩，包括：

根据发电机的当前转速和目标转速确定当前转速差；

获取发电机前一周期的初始转速差、标定控制参数以及所述发电机的初始PI扭矩；

根据所述当前转速差、所述初始转速差、所述标定控制参数以及所述初始PI扭矩确定所述发电机的当前PI扭矩。

9.一种发电机转速控制系统，其特征在于，所述发电机转速控制系统包括：PI扭矩模块、负载扭矩模块、扭矩修正模块以及扭矩控制器；

其中，所述扭矩修正模块分别与所述PI扭矩模块、所述负载扭矩模块以及所述扭矩控制器连接；

所述PI扭矩模块，用于根据发电机的当前转速和目标转速确定所述发电机的当前PI扭矩；

所述负载扭矩模块，用于根据所述发电机的负载阻力和/或发电机输入扭矩确定负载估算扭矩；

所述扭矩修正模块，用于根据所述负载估算扭矩对所述当前PI扭矩进行修正获得所述发电机的目标扭矩；所述目标扭矩，用于控制扭矩控制器对所述发电机的转速进行调节。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括权利要求9所述的发电机转速控制系统。

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