DE102011111135A1 - Vehicle has drive motor, gearbox driven by drive motor and controller, where controller is formed to combine damping torque control command with motor speed control command in automatic manner - Google Patents
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Abstract
Description
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Nummer 61/380,352, die am 7. September 2010 eingereicht wurde und die hier in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.This application claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 61 / 380,352, filed Sep. 7, 2010, which is incorporated herein by reference in its entirety.
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Steuerungssystem zur Implementierung einer Motordrehzahlregelung in Verbindung mit einer Dämpfungsregelung von Schwingungen des Endantriebs in einem Fahrzeug.The present invention relates to a method and a control system for implementing an engine speed control in conjunction with a damping control of vibrations of the driveline in a vehicle.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Hybridelektrofahrzeuge (HEV) können eine Brennkraftmaschine und einen oder mehrere Hochspannungsantriebsmotoren selektiv als abwechselnde oder simultane Leistungsquellen verwenden, um die Kraftstoffeffizienz zu optimieren. Das heißt, dass ein HEV, das einen Vollhybridantriebsstrang aufweist, mithilfe des bzw. der Antriebsmotoren zumindest zeitweise elektrisch angetrieben werden kann, für gewöhnlich unmittelbar beim Starten des HEV und während es unter einer Fahrzeug-Schwellenwertgeschwindigkeit betrieben wird. Ein oder mehrere Antriebsmotoren können nach Bedarf abwechselnd Leistung aus einem Energiespeichersystem entnehmen und Leistung dorthin liefern. Beim Losfahren des Fahrzeugs oder wenn es über der Schwellenwertgeschwindigkeit betrieben wird, kann die Kraftmaschine unter Verwendung eines der Antriebsmotoren oder eines Hilfsstartermotors neu gestartet und dann mit einem Getriebeeingangselement schnell in Eingriff gestellt werden.Hybrid Electric Vehicles (HEV) may selectively use an internal combustion engine and one or more high voltage propulsion engines as alternate or simultaneous power sources to optimize fuel efficiency. That is, an HEV having a full hybrid powertrain may be at least temporarily electrically powered by the prime mover (s), typically immediately upon starting the HEV and while operating below a vehicle threshold speed. One or more drive motors may alternately draw power from an energy storage system and deliver power thereto, as needed. When starting the vehicle or when operating above the threshold speed, the engine may be restarted using one of the drive motors or an auxiliary starter motor and then quickly engaged with a transmission input member.
Verschiedene Hybridantriebsstränge verwalten die Drehmomentabgabe der Antriebsaggregate, d. h. des bzw. der Antriebsmotoren und einer Brennkraftmaschine. Vibrationen des Endantriebs in derartigen Fahrzeugen können in ihrer Heftigkeit variieren. Typischerweise werden Vibrationen des Endantriebs minimiert, indem Drehmomentschwingungen bei einer spezifischen Frequenz oder einem Frequenzbereich beseitigt werden, die bzw. der unter Verwendung des gegenwärtigen Übersetzungsverhältnisses bestimmt wird. Die Drehmomentbeseitigung umfasst typischerweise, dass Endantriebseingänge durch Signalaufbereitungsfilter hindurch geleitet werden, was die Ansprechzeit des Gesamtsystems verlangsamen kann. Die Kraftmaschinendrehzahl wird als die einzige Rückkopplungsvariable verwendet, um ein einziges Steuersignal zu befehlen, z. B. das Kraftmaschinendrehmoment. Rückkopplungs-/Steuerungsschemata mit einer einzigen Variable können jedoch in einem Fahrzeug, das mehrere Antriebsaggregate aufweist, möglicherweise eine nicht angemessene Vibrationsdämpfung bereitstellen.Various hybrid powertrains manage the torque output of the powertrains, i. H. of the drive motors and an internal combustion engine. Vibrations of the final drive in such vehicles may vary in their severity. Typically, driveline vibration is minimized by eliminating torque oscillations at a specific frequency or frequency range determined using the current gear ratio. Torque removal typically involves driving driveline inputs through signal conditioning filters, which can slow down the overall system response time. The engine speed is used as the only feedback variable to command a single control signal, e.g. As the engine torque. However, single variable feedback / control schemes may possibly provide inadequate vibration damping in a vehicle having multiple powertrains.
Ein anderer Ansatz zum Auflösen von Endantriebsvibrationen in einem HEV oder alternativ in einem Batterieelektrofahrzeug umfasst die Verwendung einer aktiven Dämpfung des Endantriebs. Bei einem derartigen Ansatz werden gewünschte Betriebszustände des Antriebsstrangs und des Endantriebs ermittelt und ein Motordämpfungsdrehmoment wird berechnet und zu einem befohlenen Motordrehmoment auf eine Weise hinzugefügt, die mit dem Getriebebetriebsmodus variiert. Das Dämpfen und die Drehzahlsteuerung sind mit Bezug zueinander typischerweise ”entkoppelt”, d. h. die für die Dämpfung und die Drehzahlsteuerung benötigten Verstärkungen werden separat kalibriert und angewendet.Another approach to resolving driveline vibrations in an HEV or, alternatively, in a battery electric vehicle involves the use of active damping of the driveline. In such an approach, desired powertrain and driveline operating conditions are determined and engine damping torque is calculated and added to a commanded engine torque in a manner that varies with the transmission operating mode. The damping and speed control are typically "decoupled" with respect to each other, i. H. the gains needed for damping and speed control are calibrated and applied separately.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Es wird hier ein Verfahren offenbart, um die Drehzahl und die Dämpfung eines Fahrzeugs unter Verwendung eines integrierten Regelkreisansatzes zu steuern. Die Dämpfungssteuerung und die Drehzahlsteuerung verfolgen unterschiedliche Zwecke. Die Dämpfungssteuerung ist, so wie sie hier verwendet wird, dazu gedacht, transiente Schwingungen des Endantriebs zu verringern, bevor sie die Antriebsräder des Fahrzeugs erreichen können. Die Drehzahlsteuerung ist dazu gedacht, ein spezielles rotierendes Teil bei einer Zieldrehzahl zu hallten, z. B. den Leerlauf der Kraftmaschine bei 700 U/min oder das Nachführen eines gewünschten Schlupfs in einer speziellen Kupplung durch ein Schaltereignis. Bei bestimmten modernen Getrieben, die ein erhöhtes Komplexitätsniveau aufweisen, kann der Ansatz der entkoppelten Dämpfungs- und Drehzahlsteuerung während einer Veränderung des Schaltzustands Unstetigkeiten beim angewendeten Motordrehmoment erzeugen. Der vorliegende Ansatz koppelt oder kombiniert daher Elemente der Drehzahlsteuerung und der Dämpfungssteuerung in der gleichen Komponente.A method is disclosed herein for controlling the speed and damping of a vehicle using an integrated control loop approach. The damping control and the speed control have different purposes. The damping control, as used herein, is intended to reduce transient oscillations of the driveline before they can reach the drive wheels of the vehicle. The speed control is intended to resonate a particular rotating part at a target speed, e.g. Example, the idling of the engine at 700 rev / min or tracking a desired slip in a special clutch by a switching event. In certain modern transmissions having an increased level of complexity, the approach of decoupled damping and speed control during a change in the switching state may produce discontinuities in the applied engine torque. The present approach therefore couples or combines elements of the speed control and the damping control in the same component.
Das vorliegende Verfahren verwendet eine Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung), d. h. eine proportionale Verstärkung parallel zu einem Integrierer für das Teil, das gesteuert wird. Die proportionale Verstärkung stellt eine relativ schnelle Fehlerreaktion bereit, während der Integrierer das System auf einen stationären Fehler von Null treibt, so wie diese Begriffe auf dem Gebiet verstanden werden. Das Verfahren minimiert Endantriebsstörungen aufgrund eines Umschaltens von Verstärkungen in einem Fahrzeug, das einen PI-Controller aufweist, indem die integralen Verstärkungen vor den Integrierern für einen ersten und zweiten Antriebsmotor angewendet werden. Das heißt, dass das Dämpfungsdrehmoment die proportionale Verstärkung für die Drehzahlsteuerung bereitstellt, während ein Integrierer für das Teil, das gesteuert wird, einen separaten Befehl empfängt. Das Dämpfungs- und Drehzahlsteuerungsdrehmoment werden zusammen konzipiert, sodass das Dämpfungsdrehmoment nicht gegen eine separate PI-Drehzahlregelung ”kämpft”, z. B. wenn das Dämpfungsdrehmoment in eine Richtung geht und das Drehzahlsteuerungsdrehmoment in die andere Richtung geht.The present method uses proportional-to-integral (PI) control, that is, a proportional gain in parallel with an integrator for the part being controlled. The proportional gain provides a relatively fast error response while the integrator drives the system to a steady-state error of zero, as those terms are understood in the art. The method minimizes driveline disturbances due to switching gains in a vehicle having a PI controller by providing the integral gains before the integrators for first and second drive motors be applied. That is, the damping torque provides the proportional gain for the speed control while an integrator for the part being controlled receives a separate command. The damping and speed control torque are designed together so that the damping torque does not "fight" against a separate PI speed control, e.g. B. when the damping torque goes in one direction and the speed control torque goes in the other direction.
Insbesondere wird ein Verfahren bereitgestellt, um Endantriebsstörungen in einem Fahrzeug zu minimieren, das einen Controller und ein Getriebe, das von mindestens einem Antriebsmotor angetrieben wird, aufweist. Das Verfahren umfasst, dass eine Veränderung bei Schaltzuständen des Getriebes detektiert wird und mithilfe des Controllers ein Dämpfungssteuerungsdrehmoment mit einem Motordrehzahlsteuerungsdrehmoment in einem Regelkreis automatisch kombiniert wird, um eine wahrnehmbare Unstetigkeit bei einem von dem mindestens einen Antriebsmotor angewendeten Motordrehmoment während der Veränderung des Schaltzustands zu verhindern.In particular, a method is provided for minimizing driveline disturbances in a vehicle having a controller and a transmission driven by at least one drive motor. The method includes detecting a change in gearshift states of the transmission and using the controller to automatically combine a damping control torque with a motor speed control torque in a closed loop to prevent a noticeable discontinuity in a motor torque applied by the at least one drive motor during the change of the shifting state.
Das Verfahren kann umfassen, dass das Motordrehzahlsteuerungsdrehmoment unter Verwendung eines proportionalen Verstärkungswerts aus dem Dämpfungssteuerungsdrehmoment berechnet wird. Das automatische Kombinieren der Dämpfungsdrehmomentsteuerung mit dem Motordrehzahlsteuerungsdrehmoment kann umfassen, dass ein Fehlerwert bei der Drehzahl des mindestens einen Antriebsmotors berechnet wird und der berechnete Fehlerwert dann verwendet wird, um ein benötigtes Dämpfungsdrehmoment zur Bereitstellung des Dämpfungssteuerungsdrehmoments zu ermitteln.The method may include calculating the engine speed control torque using a proportional gain value from the damping control torque. The automatic combining of the damping torque control with the engine speed control torque may include calculating an error value in the speed of the at least one drive motor and then using the calculated error value to determine a required damping torque to provide the damping control torque.
Wenn zwei Antriebsmotoren verwendet werden, kann das Verfahren umfassen, dass der berechnete Fehlerwert für einen der Antriebsmotoren mit einem Verstärkungswert des anderen Antriebsmotors multipliziert wird, bevor das benötigte Dämpfungsdrehmoment ermittelt wird.If two drive motors are used, the method may include multiplying the calculated error value for one of the drive motors by a gain value of the other drive motor before determining the required damping torque.
Das Verfahren kann ferner umfassen, dass ein Satz gewünschter Ziele empfangen wird, der ein tatsächliches Kraftmaschinendrehmoment der Kraftmaschine, ein gewünschtes Achsdrehmoment der Achse, Raddrehzahlen der Antriebsräder des Fahrzeugs, eine gewünschte Eingangsdrehzahl des Getriebes und/oder eine gewünschte Kupplungsdrehzahl der Kupplung umfasst. Für den bzw. die Antriebsmotoren wird dann ein gewünschter Betriebszustand berechnet und der Controller gibt einen Satz von Referenzsignalen für jeden der gewünschten Betriebszustände aus. Die Referenzsignale können einen kalibrierten Referenzwert für ein Dämpferdrehmoment von einer Eingangskupplung, für das Achsdrehmoment, für die Motordrehzahl, für die Getriebeabgabedrehzahl und/oder für die Kraftmaschinendrehzahl umfassen.The method may further include receiving a set of desired targets including an actual engine torque of the engine, a desired axle torque of the axle, wheel speeds of the drive wheels of the vehicle, a desired input speed of the transmission, and / or a desired clutch clutch speed. A desired operating condition is then calculated for the drive motor (s) and the controller outputs a set of reference signals for each of the desired operating conditions. The reference signals may include a calibrated reference value for a damper torque from an input clutch, for the axle torque, for the engine speed, for the transmission output speed, and / or for the engine speed.
Das Verfahren kann auch umfassen, dass ein Drehzahlsteuerungsdrehmomentsignal für den mindestens einen Antriebsmotor unter Verwendung eines Motordrehzahldrehmoment-Steuerungsblocks (MST-Steuerungsblocks) des Controllers berechnet wird und ein Motordämpfungsdrehmomentsignal für den mindestens einen Antriebsmotor unter Verwendung eines Motordämpfungsdrehmoment-Steuerungsblocks (MDT-Steuerungsblocks) des Controllers berechnet wird. Das Drehzahlsteuerungsdrehmomentsignal und das Motordämpfungsdrehmomentsignal werden dann kombiniert, um ein Motorsteuerungsgesamtdrehmoment für den mindestens einen Antriebsmotor zu erzeugen. Das Motorsteuerungsgesamtdrehmoment kann durch ein Modell des Fahrzeugendantriebs verarbeitet werden, um ein geschätztes Dämpferdrehmoment für die Eingangskupplung, ein geschätztes Achsdrehmoment für die Achse und eine geschätzte Raddrehzahl für die Antriebsräder zu erzeugen. Das Verfahren kann dann umfassen, dass das geschätzte Dämpferdrehmoment, das geschätzte Achsdrehmoment und die geschätzte Raddrehzahl als Eingänge an den MDT-Steuerungsblock zurück an den MDT-Steuerungsblock geführt werden.The method may also include calculating a speed control torque signal for the at least one drive motor using an engine speed torque control block (MST control block) of the controller and a motor damping torque signal for the at least one drive motor using a controller motor damping torque (MDT) control block is calculated. The speed control torque signal and the engine damping torque signal are then combined to produce a total engine control torque for the at least one drive motor. The engine control total torque may be processed by a model of the vehicle driveline to produce an estimated input clutch damper torque, an axle estimated axle torque, and an estimated wheel speed for the drive wheels. The method may then include routing the estimated damper torque, the estimated axle torque and the estimated wheel speed as inputs to the MDT control block back to the MDT control block.
Ein hier offengelegtes Fahrzeug umfasst mindestens einen Antriebsmotor, ein durch die Antriebsmotoren angetriebenes Getriebe und einen Controller, der ausgestaltet ist, um das vorstehend erwähnte Verfahren auszuführen, und um dadurch automatisch einen Dämpfungsdrehmomentsteuerungsbefehl mit dem proportionalen Abschnitt (P-Abschnitt) eines Proportional-Integral-Motordrehzahlsteuerungsbefehls (PI-Motordrehzahlsteuerungsbefehls) zu kombinieren. Bei den verschiedenen Ausführungsformen werden die integralen Verstärkungen vor den Integrierern für den bzw. die Antriebsmotoren angewendet, um eine Unstetigkeit aufgrund eines Umschaltens von Verstärkungen bei einem angewendeten Motordrehmoment, z. B. während einer Veränderung bei Schaltzuständen des Getriebes, zu verhindern. Mit anderen Worten werden die integralen Verstärkungen vorverstärkt an die Integrierer für die Antriebsmotoren angelegt, was dazu beiträgt, Störungen zu glätten, die durch Verstärkungsänderungen während der Veränderung beim Schaltzustand verursacht werden.A vehicle disclosed herein includes at least a drive motor, a transmission driven by the drive motors, and a controller configured to execute the above-mentioned method, and thereby automatically generates a damping torque control command with the proportional portion (P-section) of a proportional integral. Engine speed control command (PI engine speed control command) to combine. In the various embodiments, the integral gains before the integrators for the drive motor (s) are applied to compensate for discontinuity due to switching gains at an applied motor torque, e.g. B. during a change in switching states of the transmission to prevent. In other words, the integral gains are pre-amplified applied to the integrators for the drive motors, which helps to smooth out disturbances caused by gain changes during the change in the switching state.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten zum Ausführen der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.The foregoing features and advantages and other features and advantages of the present invention will be readily apparent from the following detailed description of the best modes for carrying out the invention when taken in connection with the accompanying drawings.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen in den mehreren Figuren gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, ist in
Unter Verwendung der in
Das heißt, dass eine Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung) in existierenden Systemen bereitgestellt ist, wobei die PI-Steuerungswerte unter Verwendung der Drehzahlen, die gesteuert werden, direkt ermittelt werden. Derartige Systeme verwenden typischerweise eine Eingangsdrehzahl an ein Getriebe und verschiedene Kupplungsschlupfdrehzahlen als Rückkopplungsvariablen beim Berechnen der benötigten Steuerungsdrehmomente. Der vorliegende Ansatz berechnet stattdessen Fehler bei den Drehzahlen der verschiedenen Antriebsmotoren und verwendet diese berechneten Fehlerwerte, um die benötigten Steuerungsdrehmomente zu ermitteln.That is, Proportional Integral (PI) control is provided in existing systems, with the PI control values being directly determined using the speeds that are being controlled. Such systems typically use an input speed to a transmission and various clutch slip speeds as feedback variables in calculating the required control torques. The present approach instead calculates errors in the speeds of the various drive motors and uses these calculated error values to determine the required control torques.
Bei existierenden Systemen weist jede Motordrehzahl, die gesteuert wird, typischerweise ihren eigenen Integrierer in einem PI-Steuerungsschema auf, wobei der Eingang an den Integrierer als ein gewünschtes Drehzahlprofil oder eine Zieldrehzahl minus einer gemessenen oder abgeleiteten Drehzahl gegeben ist. Der Fehler wird integriert und mit Verstärkungen multipliziert, die eine gegebene Integriererausgabe auf Motordrehmomente für verschiedene Antriebsmotoren abbilden. Dieser Steuerungsansatz kann dazu führen, dass ein Ausgabedrehmoment bereitgestellt wird, wenn keines gewünscht ist, sowie zu Drehzahlfehlern bei den Antriebsmotoren. Eine Verstärkung nach dem Integrierer kann außerdem irgendwelche Unstetigkeiten aufgrund einer Veränderung bei einem Schaltzustand verschärfen. Im Gegensatz dazu stellen der vorliegende Controller
Immer noch mit Bezug auf
Das Fahrzeug
Die Antriebsmotoren
Das Motordrehmoment von einem oder beiden Antriebsmotoren
Das Fahrzeug
Der Controller
Mit Bezug auf
Der Block
Die Referenzsignale (Pfeil
In dem Kästchen
Der Block
Bei einer Ausführungsform kann vom Controller
Eine individuelle Verstärkungsfaktormatrix kann für jeden Getriebebetriebsmodus ermittelt werden. Die Verstärkungsfaktormatrizen können offline ermittelt und als Kalibrierungswerte zur Anwendung gespeichert werden, wie nachstehend erwähnt wird. Die erste Matrix kann in den MDT-Steuerungsblock
Mit Bezug auf
Bei Schritt
Schritt
Wie in
Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zum Umsetzen der Erfindung in die Praxis im Umfang der beigefügten Ansprüche erkennen.Although the best modes for carrying out the invention have been described in detail, those skilled in the art to which this invention relates will recognize various alternative designs and embodiments for practicing the invention within the scope of the appended claims.
Claims (10)
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Cited By (1)
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CN113119754A (en) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 北京新能源汽车股份有限公司 | Torque control method, motor controller, vehicle control unit and electric vehicle |
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2011
- 2011-08-19 DE DE102011111135A patent/DE102011111135A1/en not_active Withdrawn
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CN113119754A (en) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 北京新能源汽车股份有限公司 | Torque control method, motor controller, vehicle control unit and electric vehicle |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R016 | Response to examination communication | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
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Effective date: 20150303 |