混合动力传动系统转速控制的制作方法_3

文档序号:9760881阅读:来源:国知局
扭矩时,Tm为负。
[0044] 支配电机的输出的动态特性可通过下面的式(2)来近似估计。
[0045]
(巧 阳046]其中,Jm是电机惯量,扇W是从电机输出的旋转加速度,是离合器扭矩,τ t。是 变矩器处的扭矩损失。离合器扭矩将会是施加到电机的扭矩量,并且取决于离合器是 打开、关闭还是处于打滑模式。
[0047] 在最简单的情况下,当离合器打开时,传递穿过离合器的扭矩为零。如果离合器锁 止,则离合器扭矩容量足够大,使得传递通过离合器的扭矩等于发动机制动扭矩减去发动 机惯性矩。下面的式(3)为离合器处于锁止状态时的离合器扭矩的代表性估计。
[0048]
(3)
[0049] 如果离合器处于打滑模式,则离合器扭矩等于扭矩容量,并且为离合器片的表面 状态λ和施加在离合器上的液压压力P的函数。下面的式(4)表示了典型的关系。
[0050] Teit= ?(λ,ρ) (4)
[0051] 如上所述,发动机扭矩输出可随着离合器状态的改变而超过和/或低于理想值。 动力传动系统惯量在纯电动模式和混合动力车辆模式之间变化显著。使用来自分离离合器 的前馈信息W及任何电机转速误差的反馈运两者来管理动力传动系统转速输出是有益的。 根据本公开的各方面,马达控制可W使用τ的初始估计作为前馈信息,W抵消与离合器 状态改变相关的离合器扭矩的改变。另外,可W使用来自实际的输出转速的反馈来抑制转 速输出的扰动和极限误差。在下面的式巧)中表示了转速域传递函数。
[0052]
(5)
[0053] τ器00是穿过离合器的估计的扭矩,其通过基于实际的动力传动系统输出的反 馈项被不断地调整。是命令的电机转速,Wm(S)是测量的电机输出的实际转速。命 令的电机转速和实际的电机转速之间的差被输入到算法中的调节部分Gm(S)。修正项接着 用于改善估计的离合器扭矩。
[0054] 图2的控制系统图中表示了扭矩估计算法。系统200表示系统中的控制器之间的 信息流,所述系统采用前馈和反馈信息两者的结合来控制动力传动系统转速。 阳化5] 离合器控制202处表示了算法的前馈部分。基于来自发动机的信息204(即,输出 扭矩和转速)和来自离合器的信息206 (即,锁止状态、表面状态和液压压力),提供估计的 离合器扭矩208。马达控制210利用离合器扭矩估计来产生调节电机转速的命令。在实践 中,由于系统动态特性的变化,导致离合器扭矩估计208往往是错误的。
[0056] 特别是,马达动态特性212严重影响实际的电机转速输出214。实际的电机输出 扭矩216和实际的离合器扭矩218受到电机惯量220 W及车辆速度和加速度曲线222的影 响。测量实际的电机转速输出214并将其反馈到马达转速控制210。利用命令的电机转速 224和实际的电机转速输出214之间的任何误差来修正转速命令。测量的误差(包括任何 电机噪声226)反馈到马达转速控制210, W影响控制系统增益228并起到误差校正的作用。 运进而改善离合器扭矩估计208,从而使转速命令和实际转速之间的误差最小化。整个反馈 控制运转为提高动力传动系统鲁棒性和瞬态响应。
[0057] 通常,控制算法的反馈部分包括误差校正W补偿和降低转速差异,从而提高鲁棒 性。然而,反馈部分是反应性的,在校正中有一些固有的时间延迟。控制算法的前馈部分预 测了性能并避开了某部分的输出转速误差。当输入改变时,下行转速输出在其出现之前被 预测。前馈控制可W在误差出现之前对已知的马达动态特性进行一定程度的补偿,从而减 小系统延迟。不管怎样,当系统响应为高度可预测时,前馈控制是最有效的。离合器扭矩的 预先估计可因多种原因而带有误差。例如,指示离合器压力的信号的丧失、控制系统中的控 制器之间失去通信、常规信号条件差W及通信延迟长都可导致离合器扭矩估计的误差。当 两种控制类型被一起使用时,前馈元件(fee壯orward component)有助于提供快速的系统 响应,反馈元件(fee化ack component)有助于补偿动力传动系统模型中不可避免的误差。 本控制器的方法为控制混合动力传动系统输出提供了稳健的方式。
[0058] 在本公开的动力传动系统中可W应用转速控制模式来提高多个特定的运转状态 下的运转。图3A和图3B是方法300的流程图,示出了在各种动力传动系统运转状态下转 速控制模式确定的示例。
[0059] 在步骤302,如果动力传动系统未处于正式的转速控制模式,则仍可使用电机转速 控制,W防御某些潜在的动力传动系统故障状况,从而保护发动机和/或传动装置。
[0060] 在步骤304,如果电机转速低于第一阔值(诸如当车辆即将停止时),则控制器可 命令电机停止W节省能量。在步骤306,如果电机扭矩为负,则在308,控制器可命令电机平 缓地斜坡降低到零速。在至少一个实施例中,控制器响应于车辆即将停止,通过对电机产生 平缓降低转速目标的命令,使电机转速立即斜坡降低。控制器可利用电机扭矩来调节转速 直到其足够接近零速为止。在转速非常低时执行转速死区控制,使得电机扭矩完全下降至 零,并在冷却油阻力的帮助下使电机转速自动降低到静止。
[0061] 在步骤306,如果电机扭矩为正,则在步骤310,死区可W是单边的,也具有零速目 标。低转速时的死区控制的优势是:当电机完全停止时,确保电机扭矩为零。例如,小于约 20rpm的电机转速可受死区支配,从而在需要时允许转速保持为零。在运样的低转速,由于 转速测量中的噪声对系统校正的影响较大,因此可需要更严格的控制。由于测量或计算具 有积累的误差,因此使用死区避免了零速时的小扭矩振荡。当在非常低的转速另外利用误 差校正时,电机转速的误差可引起持续的小的扭矩调整,运是不必要且低效的。
[0062] 在步骤304,如果马达转速高于第一阔值,则控制器仍可保护传动装置中的最小油 压。例如,当变矩器关闭时,可调节累轮转速W保护传动装置的高优先级运转。传动装置要 求累轮转速高于能够保证足够油压的值。一般而言,运个值在300-4(K)rpm之间。当系统处 于扭矩控制时,扭矩输出的不准确性可导致累轮转速的下降。如果在步骤312,累轮转速低 于压力阔值转速,则控制器可在步骤314调用变速器转速保护,W增加电机输出,从而确保 累轮转速高于预定的最小累轮转速。在又一个示例中,当累轮转速为零时,可应用类似的转 速保护来控制累轮转速,W防止在多个控制/系统故障的情况下累轮转速变为负。
[0063] 在步骤312,如果累轮转速高于压力阔值转速,则即使动力传动系统处于扭矩 控制模式,控制器仍可保护发动机和电机的最小怠速转速。处于扭矩控制模式的正常 运转将向发动机和马达两者发送扭矩命令。然而,如果计算错误或者致动器交付不足 (under-delivering)或过量交付(over-delivering),则组合的扭矩可能处于错误的方 向,运导致转速急剧下降到低于怠速,尤其是当变矩器旁通离合器打开时。当发动机正在运 行且分离离合器锁止时,控制器可命令马达转速将发动机转速保持在怠速转速阔值W上。 如果在步骤316,发动机转速低于怠速阔值转速,则控制器可在步骤318调用怠速转速保 护,W增加电机输出,从而将发动机转速保持在阔值W上。
[0064] 根据在此描述的方法的各个方面,当发动机开启时,控制器可防止动力传动系统 转速下降到低于期望的怠速转速,在EV模式下,控制器可防止动力传动系统转速下降到低 于针对传动装置压力的最小转速,在所有使用情况下,控制器可防止动力传动系统转速下 降到低于零。 W65] 如果在步骤302启用了转速控制,则在各种运转状况下,控制器可命令电机输出 转速来降低动力传动系统的声振粗糖度。如果在步骤320,车辆动力传动系统处于怠速,贝U 针对EV模式和肥V模式两者,控制器均可调用怠速转速控制。
[0066] 如果在步骤322,发动机不即将启动,则当发动机关闭时,怠速转速控制的前馈项 可W为零。因此在步骤324,使用电机扭矩来直接调节累轮扭矩,例如,通过使用上面讨论的 式巧)中的反馈计算,其中估计的离合器扭矩为零。
[0067] 当动力传动系统WEV模式运转时,多个状况可W引起发动机启动W补充动力。例 如,当车辆在EV模式下怠速运转时,低S0C可能需要发动机启动W避免S0C减小到低于预 定的荷电阔值。类似地,当动力传动系统在EV模式下处于怠速时,可能需要启动发动机W 向高电力负载(诸如,空调压缩机)提供电力。在另一个示例中,驾驶员加速需求的急剧 增加或者踩踏加速踏板可能超过电机输出扭矩的容量。可能需要启动发动机W补充推进 扭矩。然而,当发动机启动时,可能对马达产生显著的负载,并干扰系统转速。如果在步骤 322,发动机
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