环境友好型车辆的驱动扭矩命令生成设备及方法与流程

本公开内容总体涉及驱动扭矩命令生成设备和方法，并且更具体地，涉及能够在有效降低噪声、振动和声振粗糙度(nvh)的同时获得车辆对驾驶员的输入的响应的环境友好型车辆的驱动扭矩命令生成设备和方法。

背景技术：

本领域中众所周知的是，诸如电动车辆(ev)和混合电动车辆(hev)等环境友好型车辆通过电动机推动。电动车辆仅通过使用存储在电池中的能量的电动机进行推动，然而混合电动车辆通过有效地结合来自发动机的电力和来自电动机的电力进行推动。

其他环境友好型车辆包括通过使用由燃料电池生成的电力的电动机进行推动的燃料电池电动车辆(fcev)。fcev还通过与ev和hev类似的电动机推动。

图1是示出了电动车辆(ev)的常规的系统配置的视图。如图1所示，ev可包括驱动电动机(mg1)13、驱动轴、变速器14、以及彼此机械连接的驱动轮。此外，ev可进一步包括操作和控制驱动电动机13的逆变器16和电动机控制单元(mcu)17、将操作功率供应至驱动电动机13的高压电池18、以及控制和管理电池18的电池管理系统(bms)19。

用作车辆的推动源(动力源)的电池18可经由逆变器16充电地和放电地连接至驱动电动机13。逆变器16将通过变换电池18供应的直流电(dc)而产生的三相交流电(ac)施加到驱动电动机13以便操作驱动电动机13。

电池控制器19收集电池状态信息(诸如，电池18的电压、温度、荷电状态(soc))，并且将所收集的电池状态信息提供至车辆中的其他控制器，或者使用所收集的电池状态信息用于充电/放电控制电池18。

图2是示出了混合电动车辆(hev)的常规的系统配置的视图，更具体地，是示出了安装变速器的电动装置(tmed)类型的hev的动力系配置。

如图2所示，hev的系统配置包括：作为用于推动车辆的电源而串联布置的发动机11和驱动电动机13；发动机离合器12，被配置为使得发动机11和驱动电动机13之间的动力连接或断开；变速器14，在通过速度变换的同时将动力从发动机11和驱动电动机13传输至驱动轴；变速器14，在执行速度变换同时将动力从发动机11和驱动电动机13传输至驱动轴；以及起动发电机(mg2)15，直接连接至发动机11，使得起动发电机15可以将动力传输至发动机11。发动机离合器12通过关闭或打开操作使得车辆的两个驱动源(即，发动机和驱动电动机13)之间的动力连接或断开。

此外，用作车辆的推动源(或者动力源)的电池18经由逆变器16可充电地/放电地连接至驱动电动机13和起动发电机15。逆变器16将通过变换由电池18供应的dc而产生的三相ac应用至驱动电动机13和起动发电机15，以便操作驱动电动机13和起动发电机15。起动发电机15是执行起动电动机和发电机的结合功能的装置。起动发电机15通过将其动力经由动力传输装置(例如，皮带或滑轮)传输至发动机11使发动机11起动，使用从发动机接收的扭矩产生电能，或者利用由此产生的电能使电池18充电。

问题是，在减少由驱动力的明显变化所引起的噪声、振动和声振粗糙度(nvh)问题时，可能难以获得车辆对驾驶员的驱动输入(诸如，加速踏板或刹车踏板的操作)的响应。梯度限制和具有各种条件作为因素的滤波器经常用于环境友好型车辆中，以便在将驱动力的等级分配给车辆驱动源时，生成能够排除上述制约关系的最佳的电动机扭矩命令，例如生成驱动电动机的扭矩命令。此外，环境友好型车辆可以使用控制器执行正反馈扭矩校正控制，以用于减少使用电动机已经产生的振动。然而，这种控制技术需要过多处理步骤以便开发控制器。

近来，根据驾驶员的习性用于驱动自定义的控制，根据驾驶模式和/或驾驶条件，使用双重或各种方法生成了驱动力命令。在这种情况下，处理步骤的数量可能根据各种类型明显增加，这是个问题。此外，已经介绍了通过校正电动机扭矩执行活性振动减少的控制技术。然而，在这个技术中，从实际检测振动的时间点至执行振动减少控制的时间点的电动机特性的反应导致出现时间延迟。因此，不能有效减少振动。

常规地，使用扰动观测器生成电动机的模型速度，并且基于电动机的模型速度和电动机的实际速度之间的差值来抵消振动。此外，提出了取代扰动观测器的基于车轮转速的计算的方法。然而，由于在检测由扰动生成的振动的时间点与生成对应的电动机扭矩的时间点之间存在的时间延迟，以及由q-滤波器过滤振动成分(component)所引起的另外的时间延迟导致可能难以控制电动机。

同时，可以使用模型生成电动机的模型速度，并且可以基于电动机的模型速度和电动机的实际速度之间的差值来抵消振动。然而，在这种情况下，仍然存在由于时间延迟导致的上述问题。此外，当过滤提取的振动成分时，发生另外的时间延迟。

尽管上述两种常规的解决方案都旨在解决由于扰动发生在车辆中的nvh，但是没有一个旨在克服由驾驶员的突然的车辆操作或驱动输入所引起的nvh问题。此外，从产生振动的时间点到控制电动机扭矩的时间点出现时间延迟问题。

前述内容仅旨在帮助理解本公开内容的背景技术，而并非旨在表示本公开内容落在本领域的技术人员已知的相关技术的范围内。

技术实现要素：

因此，考虑到在相关技术中出现的以上问题而做出本公开内容。本公开内容旨在提出环境友好型车辆的驱动扭矩命令生成设备和方法，即使由驾驶员的驱动输入导致驱动力明显变化，该设备和方法也能够在有效地减少由驱动系统的扭力和尺侧间隙引起的噪声、振动和声振粗糙度(nvh)问题的同时获得快速反应以及车辆对驾驶员的驱动输入的响应。

本公开内容的目标不限于上述描述，并且本公开内容所属的本领域中的技术人员从下文中提供的描述将清楚地理解本文中未明确公开的其他目标。

为了实现上述目标，根据本公开内容的实施方式，车辆的驱动扭矩命令生成设备可包括：驱动输入传感器，被配置为响应于车辆的加速踏板的操作检测驾驶员的包括踏板输入值的驱动输入值；电动机转速传感器，被配置为检测车辆的驱动电动机的电动机转速；车轮转速传感器，被配置为检测车辆的车轮的车轮转速；以及控制器，被配置为根据检测的电动机转速、检测的车轮转速以及预先生成的电动机扭矩命令获取扭矩状态观测值信息，该扭矩状态观测值信息指示从车辆的车辆驱动系统导出的扭转状态观测值，并且基于检测的驱动输入值和获得的扭矩状态观测值信息生成电动机扭矩命令。

此外，根据本公开内容的实施方式，车辆的驱动扭矩命令生成方法可包括：由驱动输入传感器响应于车辆的加速踏板的操作检测驾驶员的包括踏板输入值的驱动输入值；由电动机转速传感器检测车辆的驱动电动机的电动机转速；由车轮转速感传器检测车辆的车轮的车轮转速；由控制器根据所检测的电动机转速、所检测的车轮转速和预先生成的电动机扭矩命令获取扭转状态观测值信息，该扭转状态观测值信息指示从车辆的车辆驱动系统导出的扭转状态观测值；并且由控制器基于所检测的驱动输入值和所获取的扭转状态观测值信息来生成电动机扭矩命令。

根据本公开内容的实施方式，即使在由驱动输入引起驱动力明显变化的情况下，在有效减少由驱动系统的扭力和尺侧间隙所引起的nvh问题的同时，车辆(例如，诸如ev、hev等环境友好型车辆)的驱动扭矩命令生成设备和方法也可以获得快速反应以及车辆对驾驶员的驱动输入的响应。

此外，根据本公开内容的实施方式，一旦克服由驱动系统的扭力和尺侧间隙所引起的nvh问题，则可以通过考虑多个因素以特定情形的方式有效设置扭矩命令滤波器或扭矩梯度。还可以减少涉及用于扭矩梯度控制的常规的解决方案的处理步骤的数量。此外，因为可以实时生成适用于特定的时间点的扭矩命令，因此可以预期效率的改善。

具体地，根据本公开内容的实施方式，根据实际生成扭矩之前的扭矩的变化通过预先观测的驱动系统的尺侧间隙或振动的结果生成驱动扭矩命令。因此，即使在电动机中存在极不寻常的(unique)控制延迟时间的情况下，也可以有效地减少nvh问题。

附图说明

当结合附图时，通过以下详细描述，将更明确地理解本公开内容的以上和其他目标、特征和其他优点，在附图中：

图1是示出了ev的常规的系统配置的视图；

图2是示出了hev的常规的系统配置的视图；

图3和图4是示出了已知的扭矩梯度控制，即其中执行扭矩梯度限制的控制方法的视图；

图5和图6是示出了使用根据本公开内容的实施方式生成驱动扭矩命令的反馈控制方法的视图；以及

图7是示出了根据本公开内容的实施方式的驱动扭矩命令生成设备的配置的框图。

应当理解，上面提及的附图不一定按比例绘制，呈现了说明本公开内容的基本原理的各种优选特征的稍微简化的表示。本公开内容的具体设计特征(例如包括具体尺寸、取向、位置和形状)将部分地由特定的预期应用和使用环境来确定。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开内容的实施方式，以便本公开内容涉及的本领域中的普通技术人员可以容易地将本公开内容应用到实践中。然而，本公开内容不限于在此描述的实施方式，并且可以其他形式体现。

术语“包含”、“包括”、“具有”及其贯穿本说明书使用的任何变形旨在覆盖非排他性的包含，除非明确相反地描述。

应理解的是，术语“车辆”或者“车辆的”或者如本文中使用的其他类似的术语通常包含机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(suv)、公共汽车、卡车、各种商用车的载客汽车、包括各种船只和船舶的水运工具、飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电混合动力车辆、氢动力车辆及其他替代燃料车辆(例如，由不同于石油的资源得来的燃料)。如本文中提及的，混合动力车辆是具有两个或多个动力源的车辆，例如，汽油动力和电动车辆。

在“环境友好型”车辆中，包括车辆驱动源(即，发动机和电动机或者电动机)、变速器(或者减速器)、驱动轴和驱动轮的驱动系统可被认为是整体旋转的刚体。然而，在实际驱动的情况下，扭力可发生在从车辆驱动源至驱动轮的驱动系统中。具体地，扭力可发生在当巨大驱动扭矩突然改变，例如，驾驶员突然且用力按压加速踏板或脚从加速踏板突然去除时的驱动系统中。

因此，在驾驶员对车辆的突然操作或者驾驶员的突然驱动输入的情况下(例如，在加速踏板的突然操作的情况下)，由于驱动系统的扭力和尺侧间隙导致可能会产生振动和噪声。

然而，诸如在上文中描述的那些常规的解决方案仅旨在克服由扰动所引起的nvh问题而不旨在克服由驾驶员对车辆的突然操作或驾驶员的驱动输入所引起的nvh问题。即，与旨在克服由扰动所引起的nvh问题的常规的解决方案不同，本领域中已知的方法是使用梯度限制和具有各种条件作为因素的滤波器，以生成克服由于环境友好型车辆中的驱动系统的扭力导致的问题的最佳的驱动力命令(或者驱动扭矩命令)。

在以下描述中，驱动力命令意指被配置为推动车辆的驱动源的扭矩命令、以及用于控制车辆的驱动源的操作的驱动扭矩命令。例如，驱动力命令意指驱动电动机(在下文中，称为“电动机”)的扭矩命令。

此外，应理解的是，一个或多个以下方法，或者其方面，可以由至少一个控制器执行。术语“控制器”可以指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器被配置为存储程序指令，并且处理器被特别编程为执行程序指令以执行下面进一步描述的一个或多个过程。如本文中描述的，控制器可控制单元、模块、部件、装置等的操作。此外，应理解的是，如本领域普通技术人员应理解的，可由包括控制器结合一个或多个其他部件的设备执行以下方法。此外，本公开内容的控制器可实现为非易失性计算机可读介质，该非易失性计算机可读介质包含由处理器执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实例包括但不限于rom、ram、光盘(cd)-rom、磁带、软盘、闪存盘、智能卡以及光学数据存储装置。计算机可读记录介质还可以分布在整个计算机网络中，使得程序指令以分布方式存储和执行，例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(can)。

现在参考目前公开的实施方式，图3和图4是示出了已知的扭矩梯度控制，即其中执行扭矩梯度限制的控制方法的视图。

在图3和图4中，aps和bps分别表示加速度位置传感器和刹车踏板传感器。

如图3所示，即使在驾驶员突然操作加速踏板的情况下(即，即使在aps信号突然升高的情况下)，已知的使用扭矩梯度限制的方法使用速率限制器执行扭矩梯度控制，以提供电动机扭矩命令中的平缓上升。

然而，即使在执行扭矩梯度控制的情况下，也可能存在由于驱动轴的扭力等导致的电动机转速和等价车轮转速(即，通过将车轮转速、电动机齿轮比(即，驱动电动机和驱动车轮之间的齿轮比)以及车轮转速偏差校正系数相乘而获得的速度)之间的差值。

此外，即使在驾驶员突然按压加速踏板的情况下，因为执行扭矩梯度控制，因此生成平缓上升的电动机扭矩命令。因此，通过平缓上升的扭矩命令控制电动机的操作，升高加速度(即，纵向加速度)的车辆反应缓慢。

接下来参考图4，控制器10响应于通过操作加速踏板或刹车踏板而作出的用户输入(例如，aps值和bps值)来控制该车辆。更具体地，当目标扭矩用于控制电动机扭矩输出时，控制器10中的速率限制器根据变量(诸如齿轮级、电动机扭矩(或者扭矩命令)、车轮转速、模式、换挡级/阶段、以及电动机充电/放电状态等)限制电动机扭矩命令的梯度。

除了由扰动所引起的nvh问题之外，由于齿轮啮合中的间隙导致的尺侧间隙(backlash)，或者驱动系统中的驱动轴的扭力导致驱动系统中的大部分nvh问题。

因此，需要用于减少尺侧间隙导致的问题的控制方法，即，尺侧间隙减小的控制方法。

如果控制扭矩命令的梯度，使得当驾驶员操作加速踏板时扭矩命令改变为尽可能的最慢且最大梯度，则可以在一定程度上去除由于尺侧间隙或扭力导致的驱动系统中的nvh问题。

然而，扭矩中的缓慢和梯度变化可能不会提供快速响应，因此增加了驾驶员期望的车辆行为和实际的车辆行为之间的差异。这个可使得在加速或减速的情况下感觉到差异，因此降低可驾驶性。

参考图3，可以理解，即使在驾驶员突然按压加速踏板的情况下(即，即使在aps突然升高的情况下)，电动机扭矩命令以平缓梯度增加并且车辆加速度(即，纵向加速度)在按压加速踏板之后的时间延迟之后增加。

为了克服这个制约关系，在相关技术中，需要实验地发现最佳的扭矩梯度值和最佳滤波器常数的工作，以应用扭矩梯度控制和滤波器。此时，需要考虑全部变量(诸如，齿轮级、电动机扭矩(或者扭矩命令)、车轮转速、模式、换挡级/阶段以及电动机充电/放电状态)。

因此，为了克服上述问题，本公开内容旨在提出基于驱动系统的扭力来生成电动机扭矩命令的方法，以便可以实时生成用于克服nvh问题的最佳的扭矩命令。

在环境友好型车辆的包括驱动电动机(在下文中，称为“电动机”)、变速器(或者减速器)和驱动轴的驱动系统中，当仅基于测量的电动机转速和等价车轮转速(即，通过将车轮转速乘以电动机齿轮比获得的转速)之间的差值来计算驱动系统的扭力时，在实际发生扭力的时间点与电动机扭矩跟从用于减小扭力的扭矩命令的时间点之间时间延迟。因此，减小扭力的效果可能是不明显的或者可能由于相位差而无意地增加扭力。

因此，需要预测考虑时间延迟的扭力的量并且响应于所预测的扭力的量来校正电动机扭矩命令。即，当实际的电动机转速比等价车轮转速更快时，需要通过对应于预测的扭力的量的值来调整减少电动机扭矩命令。当实际的电动机转速比等价车轮转速更慢时，需要通过对应于预测的扭力的量的值来增加电动机扭矩命令的调整。

在下文中，将参考附图详细描述根据本公开内容的扭矩命令生成设备和方法。

图5和图6是示出了使用根据本公开内容的实施方式生成的驱动扭矩命令的反馈控制方法的视图，以及图7是示出了根据本公开内容的实施方式的驱动扭矩命令生成设备的配置的框图。

首先，描述根据本公开内容的实施方式的扭矩命令生成设备的配置，扭矩命令生成设备可包括：驱动输入传感器101，检测当驾驶员将驱动输入输入至车辆时的驱动输入值；电动机转速传感器104，检测电动机转速；车轮转速传感器105，检测车轮转速；以及控制器110，使用与利用电动机转速传感器104和车轮转速传感器105检测并输入的电动机转速和车轮转速相关的信息来获取与扭转状态观测值相关的扭转状态观测值信息，即，通过观测车辆驱动系统的扭转状态而获得的值，并且基于通过驱动输入传感器101输入的驱动输入值和扭转状态观测值信息来生成电动机扭矩命令。

在此，驱动输入传感器101可以是一般的加速踏板传感器(aps)102和刹车踏板传感器(bps)103，它们是检测驾驶员的加速踏板输入值和刹车踏板输入值的一般的传感器。驱动输入值是响应于驾驶员的加速踏板和刹车踏板的操作的踏板输入值(即，表示踏板位置、踏板操作的位移等的aps信号值和bps信号值)。

此外，检测电动机转速的电动机转速传感器(可替换地，在本文中称为“电动机转速检测器”)104可以是布置在环境友好型车辆(例如，ev、hev等)的电动机上的传感器(例如，旋转变压器)，并且检测车轮转速的车轮转速传感器105(可替换地，在本文中称为“车轮转速检测器”)可以是布置在车辆的车轮上的车轮转速传感器。

此外，控制器110可以是混合电动车辆(hev)情况下的混合控制单元(hcu)、电动车辆(ev)情况下的车辆控制单元(vcu)、或者燃料电池电动车辆(fcev)情况下的燃料电池系统控制器。

控制器110包括接收通过驱动输入传感器101检测的驾驶员的驱动输入值(例如，aps信号值和bps信号值)的目标扭矩生成器111。目标扭矩生成器111从所检测的驱动输入值生成要控制电动机的目标扭矩，并且输出所生成的目标扭矩。

此外，控制器110进一步包括第一扭矩命令生成器112，第一扭矩命令生成器112：基于从车辆收集的当前的车辆状态信息来确定扭矩梯度，从目标扭矩生成器111生成并输出的目标扭矩生成前馈扭矩命令，来作为以预定扭矩梯度改变的具有其梯度的扭矩值，并且输出前馈扭矩。

在此，第一扭矩命令生成器112包括限制并控制扭矩梯度的速率限制器112a。当根据车辆状态信息确定了扭矩梯度时，第一扭矩命令生成器112使用由目标扭矩生成器111输出的目标扭矩作为输入，从目标扭矩确定扭矩值，该扭矩值以预定扭矩梯度改变，并且输出所确定的扭矩值作为前馈扭矩命令。

车辆状态信息，其是一个变量，速率限制器112a利用其确定扭矩梯度，车辆状态信息可使用齿轮级和车轮转速来实现。扭矩梯度可以基于齿轮级和车轮转速来确定。

根据本公开内容的实施方式，只要速率限制器可以在一定程度上根据变量控制扭矩梯度，速率限制器不限于使用特定方法限制和控制扭矩梯度的任何限制器。考虑到车辆的条件或者控制器的条件简化变量等，可以应用已知的速率限制器或者改进的速率限制器。

控制器110进一步包括扭力观测器113，该扭力观测器113接收通过电动机转速传感器104和车轮转速传感器105检测的电动机转速和车轮转速，以及接收将在随后描述的预先通过电动机扭矩命令生成器115生成并输出的电动机扭矩命令，并且通过从上述检测的电动机转速和车轮转速以及电动机扭矩命令来观测(或预测)车辆驱动系统的扭转状态，来生成并输出扭转状态观测值。

根据本公开内容的实施方式，扭转状态观测值包括从检测的电动机转速、检测的车轮转速和电动机扭矩命令获取的扭转速度、扭转加速度值以及扭转角。

此外，控制器进一步包括第二扭矩命令生成器114，基于由扭力观测器113输出的扭转状态观测值来生成并且输出反馈扭矩命令，该反馈扭矩命令减小车辆驱动系统的扭力。

此外，控制器110进一步包括电动机扭矩命令生成器115，电动机扭矩命令生成器115从由第一扭矩命令生成器112输出的前馈扭矩命令和由第二扭矩命令生成器114输出的反馈扭矩命令生成最终电动机扭矩命令。

在此，电动机扭矩命令生成器115通过由旨在扭力减小的反馈扭矩命令来校正前馈扭矩命令，来生成最终电动机扭矩命令。

通过第二扭矩命令生成器114生成的反馈扭矩命令被确定为电动机的扭矩命令，即，用于生成沿其中能够减小驱动系统的扭力的方向的电动机扭矩的命令。在此，电动机扭矩命令生成器115将最终电动机扭矩命令确定为通过相加前馈扭矩命令和反馈扭矩命令而获得的值。

在下文中，将更详细地描述驱动扭矩命令生成设备的部件和过程。当驾驶员操作加速踏板或刹车踏板时，驱动输入传感器101根据驾驶员的加速踏板或刹车踏板的操作检测驱动输入值。通过驱动输入传感器101检测的驱动输入值被实时输入至控制器110。

在车辆的行驶期间，电动机转速传感器104和车轮转速传感器105检测电动机转速和车轮转速。通过电动机转速传感器104和车轮转速传感器105所检测的电动机转速和车轮转速被实时输入至控制器110。

在此，驱动输入值被输入至控制器110的目标扭矩生成器111，以用于生成目标扭矩。以上所检测的电动机转速和车轮转速被输入至控制器110的扭力观测器113，以用于确定并生成驱动系统的扭转状态观测值。

根据本公开内容的实施方式，通过目标扭矩生成器111基于驾驶员的驱动输入值来生成目标扭矩的过程与已知方法不同，在已知方法中，控制器根据驾驶员在一般的环境友好型车辆中的驱动输入值生成电动机扭矩的目标扭矩。

因为通过目标扭矩生成器111生成目标扭矩的上述方法可被认为是本领域中已知的技术特征，因此在本文中将省略其详细说明。

此外第一扭矩命令生成器112使用通过目标扭矩生成器111生成的目标扭矩作为输入，来生成作为根据扭矩梯度确定的值的前馈扭矩命令。

因此，如上所述，通过第一扭矩命令生成器112生成的前馈扭矩命令被传输至电动机扭矩命令生成器115。电动机扭矩命令生成器115使用前馈扭矩生成最终电动机扭矩命令。

此外，控制器110的扭力观测器113使用通过控制器的电动机扭矩命令生成器115最终输出的电动机转速、车轮转速和电动机扭矩命令来获得扭转状态观测值信息。

如上所述，扭力观测器113基于电动机扭矩命令通过观测并预测扭转状态来确定扭转状态观测值，该扭转状态观测值指示扭转量或扭转度。在观测并预测扭转状态的过程中，输入并使用作为实时测量值的电动机转速信息和车轮转速信息、以及通过电动机扭矩命令生成器115预先确定并输出的电动机扭矩命令。

以下提供的公式1和2用于扭力观测器113以观测并预测扭转状态。可以使用电动机扭矩命令作为输入而不是实际生成的电动机扭矩，并且可以使用电动机转速、车轮转速以及电动机扭矩命令来预先预测并观测驱动系统的扭转状态。

通过电动机转速传感器104所检测的电动机转速称为反馈值，并且所观测(预测)的电动机转速被设置为不偏离测量的电动机转速。

此外，当通过将等价车轮转速ωw^*和电动机转速ωm之间的差值乘以驱动系统扭转刚度常数kt而获得的值用于输出扭矩的前馈项时，可改善响应。等价车轮转速ωw^*是从通过车轮转速传感器105测量的车轮转速获得的(在下文中，称为“测量的车轮转速”)，并且电动机转速ωm是(在下文中，称为“测量的电动机转速”)通过电动机转速传感器104检测的。

以下提供的公式3用于计算等价车轮转速。根据公式3，可以使用测量的车轮转速ωw中的当前的齿轮比r和车轮转速偏差校正系数α来计算等价车轮转速ωw^*。

[公式1]

[公式2]

[公式3]

ωw^*＝α·r·ωw

在本文中，符号将被定义为如下：

jm：电动机转动惯量；ωm：测量的电动机转速；kt：驱动系统扭转刚度；所观测的电动机转速；r：当前的齿轮比；ωw：测量的车轮转速；lp：观测器反馈p-增益；ωw^*：等价车轮转速；li：观测器反馈i-增益；tin：输入扭矩命令；α：车轮转速偏差校正系数；所观测的输出扭矩。在公式1和2中，电动机转动惯量jm、驱动系统扭转刚度kt、反馈p-增益lp和反馈i-增益li被设置为预先输入并存储在扭力观测器(即，观测器)113中的信息片段。

此外，在公式1中，输入扭矩命令tin是输入至扭力观测器113的扭矩命令，即，通过电动机扭矩命令生成器115最终生成并输入至扭力观测器113的电动机扭矩命令。

扭力观测器113使用的测量的车轮转速ωw可以是基于车辆的驱动轮而获得的，或者可以是通过校正左车轮和右车轮之间的偏移或者校正前车轮和后车轮之间的偏移而获得的值。

例如，测量的车轮转速ωw可以是左车轮速度和右车轮速度的平均速度或者前车轮和后车轮的平均速度。

车轮转速信息在公式2中使用。控制器110的扭力观测器113使用的车轮转速可以是在左车轮和右车轮之间的偏移或者前车轮和后车轮之间的偏移被校正之后、考虑到电动机齿轮比r计算的从电动机观察到的车轮转速，即，等价车轮转速ωw^*。

如公式3表示的，可以通过将由车轮转速传感器105所检测的车轮转速，即测量的车轮转速ωw乘以电动机齿轮比r和车轮转速偏差校正系数α来计算等价车轮转速ωw^*。在公式2中可以使用如上计算出的等价车轮转速。

在此，在设置有具有固定数量的齿轮比的普通的变速器的车辆的情况下，电动机齿轮比r反映变速器的齿轮比，即，当前挡位级的齿轮比。等价车轮转速ωw^*是考虑到变速器的当前挡位级而转换的车轮转速，同时等于电动机转速。

车轮转速偏差校正系数α是旨在处理由于轮胎的磨损或替换导致发生的实际的齿轮比中的不明显变化以及反映齿轮比中的不明显变化的校正因数。

此外，车轮转速偏差校正系数α具有初始值1。车轮转速偏差校正系数α是从初始值1开始通过对在时间上所观测的电动机转速和等价车轮转速之间的差值求平均并积分而获得的。

然而，将省略如在其中变速器的换挡状态处于实际的变速器范围内的情况下的换档期间获得的任何差值，或者省略诸如车辆的滑动状态的电动机轮滑动期间获得的任何差值。

此外，根据本公开内容的实施方式，可以通过使用公式1和2的计算过程确定电动机观测值，即，所观测的电动机转速(或者预测的电动机转速)和所观测的输出扭矩所观测的电动机转速和等价车轮转速之间的差值被定义为驱动系统扭转速度。

此外，因为不仅观测了扭转速度还观测了扭转加速度，因此不必使用另外的差分公式计算扭转加速度，并且可以通过结合所观测的扭转速度获得扭转角。

此外，通过扭力观测器113获得的扭转速度(即，扭转角速度)、扭转加速度(即，扭转角加速度)以及扭转角是通过使用所测量的电动机转速、所测量的车轮转速和电动机扭矩命令来观测(或者预测)驱动系统的扭转状态而获得的扭转状态观测值。扭转状态观测值被输入至第二扭矩命令生成器114。

第二扭矩命令生成器114获取通过将扭转状态观测值与控制增益相乘而获得的乘积的和，并且将该和设置为反馈扭矩命令。

即，当第二扭矩命令生成器114基于扭转速度、扭转加速度和扭转角生成对应于扭转状态的反馈扭矩命令时，第二扭矩命令生成器114获取通过将扭转速度、扭转加速度以及扭转角分别与控制增益相乘而获得的乘积的和，并且将该和设置为反馈扭矩命令。

然后，通过第二扭矩命令生成器114生成的反馈扭矩命令被传输至电动机扭矩命令生成器115。

电动机扭矩命令生成器115接收通过第一扭矩命令生成器112输出的前馈扭矩命令和通过第二扭矩命令生成器114输出的反馈扭矩命令，并且从输入至其的前馈扭矩命令和反馈扭矩命令生成最终电动机扭矩命令。

在此，电动机扭矩命令生成器115从前馈扭矩命令与反馈扭矩命令的和(sum)生成电动机扭矩命令。即，通过相加基于驾驶员输入的驱动输入值确定的前馈扭矩命令和基于扭转状态观测值确定的反馈扭矩命令而获得的和，并且该和确定为电动机扭矩命令。

因此，通过电动机扭矩命令生成器115最终确定的电动机扭矩命令被输入至电动机控制单元(mcu，未示出)，并且由电动机控制单元使用以控制电动机的操作。

如上所述已经描述了根据本公开内容的驱动扭矩命令生成设备和方法。根据本公开内容，只有当车轮转速可以转换为从电动机的观察到的车轮转速时，即等价车轮转速时，才以上述方式生成反馈扭矩命令。

具体地，只有在当前齿轮比可以定义为特定值且没有连续改变时，才生成反馈扭矩命令。

相反，在设置有具有固定数量的齿轮比的普通的变速器的车辆中，在当前换挡状态处于实际的变速器范围内(或者处于换挡惯性阶段)时或者由于滑行(诸如，滑动)导致不能定义正确的齿轮比时，第二扭矩命令生成器114停止生成反馈扭矩命令。

此外，扭力观测器113存储在停止生成反馈扭矩命令的时间点生成的最终的扭转状态观测值，并且第二扭矩命令生成器114使用存储在扭力观测器113中的扭转状态观测值作为重新开始生成反馈扭矩命令的随后的时间点的初始值来生成反馈扭矩命令，使当在停止生成反馈扭矩命令之后重新开始生成并应用反馈扭矩命令时，确保了收敛(convergence)，并且扭矩命令的显著变化和电动机扭矩以及得到的冲击(impact)可被最小化。

如上所述，因为当停止生成反馈扭矩命令时第二扭矩命令生成器114不生成反馈扭矩命令，因此电动机扭矩命令生成器115确定通过第一扭矩命令生成器112生成的前馈扭矩命令作为最终电动机扭矩命令，并且仅基于前馈扭矩命令控制电动机的操作。

此外，根据变形例，用作观测器的扭力观测器113输入可以利用其他信息片段取代，诸如，电动机电流、电动机电压、发动机点火角，发动机点火时间、进气量、发动机离合器的位置(或者连接或断开状态)或压力等。

此外，输入至用作观测器的扭力观测器113的反馈信息可以是等价车轮转速或者发动机转速，而不是测量的电动机转速。

此外，驱动系统扭转阻尼特性可以用于公式2中的前馈项，扭力观测器113利用其获得观测输出扭矩，而不是驱动系统扭转刚度。扭转角可以用于输出扭矩项，反而扭转速度用于输出扭矩的微分项。

此外，扭转状态观测值可以通过观测车轮转速而不是观测电动机转速获得。另外，可以应用结合电动机转速观测器和车轮转速观测器的方法。

此外，除了上述换挡和滑动条件之外，可以利用其他条件取代用于调整车轮转速偏差校正系数的条件，诸如，可以使用与发动机离合器或变速器离合器的致动器相关信息来确定离合器的啮合/脱离。

参考上述公式所描述的，扭力观测器113使用驱动系统扭转刚度或阻尼特性作为输出扭矩的前馈，以获得公式2必需的输出扭矩，因此应用用于前馈项的输出扭矩变化率。

此外，如以上公式表示的，通过使用驱动系统(诸如，电动机、车轮和发动机)的测量的速度，将观测的速度和测量的速度之间的差值与反馈增益相乘来校正观测的速度变化率，以便防止偏离观测的速度。

此外，输出扭矩的变化率被应用为通过将前馈项与反馈项的增益相乘而获得的组合，以便获得扭力观测器所需要的输出扭矩。

如上所述，根据本公开内容的实施方式，即使在由驱动输入引起驱动力的明显变化的情况下，环境友好型车辆的驱动扭矩命令生成设备和方法也可以在有效减少由驱动系统的扭力和尺侧间隙所引起的nvh问题的同时响应于驾驶员的驱动输入(例如，驾驶员的加速踏板的操作)获得车辆的快速反应和响应。

此外，根据本公开内容的实施方式，在克服由驱动系统的扭力和尺侧间隙所引起的nvh问题的情况下，可以通过考虑多个因素以及过多数量的处理步骤，以情形特定方式克服设置扭矩命令滤波器或扭矩梯度中的难题，这是使用扭矩梯度控制和滤波器的相关技术的解决方案的难题。此外，因为可以实时生成适用于特定的时间点的扭矩命令，因此可以预期效率的改善。

此外，根据本公开内容的实施方式，根据实际生成扭矩之前的扭矩的变化通过预先观测的驱动系统的尺侧间隙或振动的结果生成驱动扭矩命令。因此，即使在其中唯一的控制延迟时间存在于电动机的情况下，也可以有效地减少nvh问题。

尽管为了说明性目的已经描述了本公开内容的某些实施方式，但是本公开内容的范围不限于此。应当理解，在不偏离所附权利要求中公开的本公开内容的范围和精神的情况下，本领域中的技术人员将理解各种修改和改进。