专利名称：当电流传感器不正常操作时车辆的马达扭矩控制的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及混合动力车辆领域，更具体地，涉及当车辆的电流传感器不正常操作时用于控制车辆中的马达扭矩的方法和系统。
背景技术：
现在许多汽车都是使用两个或多个推进系统的混合动力车辆。当今存在各种不同类别的混合动力车辆。例如，某些混合动力车辆(通常称作轻度混合动力车辆)使用电动机和电池辅助内燃发动机来操作车辆。其他混合动力车辆(通常称作全混合动力车辆)具有分开的推进系统(即，电动机和电池推进系统和内燃发动机推进系统)，其能够根据车辆操作情况相互辅助或相互独立操作。其他混合动力车辆(通常称作插电式混合动力车辆)主要使用电动机和电池推进系统来操作车辆，不过还具有备份内燃发动机推进系统以在需要时使用。混合动力车辆部分以马达扭矩操作，该马达扭矩提供到混合动力系统的电动机。 混合动力车辆的马达扭矩典型地基于使用车辆的电流传感器的电回馈电流被控制。然而， 如果电流传感器不正常操作，优化地控制马达扭矩将是困难的，这将导致混合动力车辆部件的关闭。另外，对于轻度混合动力车辆，车辆将不能在这种情况下操作。
发明内容
根据示例性实施例，提供了一种用于操作混合动力车辆的方法，所述混合动力车辆具有电流传感器。所述方法包括以下步骤如果所述电流传感器正常操作，使用来自所述电流传感器的反馈电流控制所述马达扭矩；以及如果所述电流传感器不正常操作，使用所述混合动力车辆的滑差值控制所述马达扭矩。根据另一示例性实施例，提供了一种用于操作混合动力车辆中的混合动力控制马达扭矩的方法，所述混合动力车辆具有电流传感器。所述方法包括以下步骤如果所述电流传感器正常操作，使用第一马达扭矩限度控制所述马达扭矩；以及如果所述电流传感器不正常操作，使用第二马达扭矩限度控制所述马达扭矩，所述第二马达扭矩限度低于所述第一马达扭矩限度。根据又一示例性实施例，提供了一种用于在混合动力车辆中控制马达扭矩的系统。所述系统包括传感器和处理器。传感器配置成当所述传感器正常操作时提供反馈电流。 处理器联接到所述传感器。所述处理器配置成如果所述传感器正常操作，使用来自所述传感器的所述反馈电流控制所述马达扭矩；以及如果所述传感器不正常操作，使用所述混合动力车辆的滑差值控制所述马达扭矩。此外，方法和系统的其他所希望的特征和特性将从随后结合
的详细描述和所附权利要求，以及从前面的技术领域和背景技术中将变得显而易见。本发明还提供了以下方案
1. 一种用于操作混合动力车辆的方法，所述混合动力车辆具有电流传感器，所述方法包括以下步骤
如果所述电流传感器正常操作，使用来自所述电流传感器的反馈电流控制所述马达扭矩；以及
如果所述电流传感器不正常操作，使用所述混合动力车辆的滑差值控制所述马达扭矩。2.如方案1所述的方法，其特征在于，使用所述滑差值控制所述马达扭矩的步骤包括以下步骤如果所述电流传感器不正常操作，使用马达扭矩指令，所述滑差值和马达扭矩限度控制所述马达扭矩。3.如方案2所述的方法，其特征在于，使用所述马达扭矩指令，所述滑差值和所述马达扭矩限度控制所述马达扭矩的步骤包括以下步骤如果所述电流传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令，所述滑差值和马达扭矩容量限度控制所述马达扭矩。4.如方案2所述的方法，其特征在于，使用所述马达扭矩指令，所述滑差值和所述马达扭矩限度控制所述马达扭矩的步骤包括以下步骤如果所述电流传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令，所述滑差值和马达扭矩转换速率限度控制所述马达扭矩。5.如方案2所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤 使用多个马达参数计算滑差频率；
其中，使用所述马达扭矩指令和所述滑差值控制所述马达扭矩的步骤包括以下步骤 如果所述电流传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令和所述滑差频率控制所述马达扭矩。6.如方案5所述的方法，其特征在于，计算所述滑差频率的步骤包括以下步骤 使用所述马达的转子电阻和所述马达的多个极对计算所述滑差频率。7.如方案6所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤 测量马达速度；以及
使用所述马达速度计算滑差增益；
其中，使用所述马达扭矩和所述滑差频率控制所述马达扭矩指令的步骤包括以下步骤如果所述电流传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令，所述滑差频率和所述滑差增益控制所述马达扭矩。8. 一种用于控制混合动力车辆中的马达扭矩的方法，所述混合动力车辆具有电流传感器，所述方法包括以下步骤
如果所述电流传感器正常操作，使用第一马达扭矩限度控制所述马达扭矩；以及如果所述电流传感器不正常操作，使用第二马达扭矩限度控制所述马达扭矩，所述第二马达扭矩限度低于所述第一马达扭矩限度。9.如方案8所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤 接收作为用于控制所述马达扭矩的所需扭矩的测量的扭矩指令；
其中，使用所述马达扭矩限度控制所述马达扭矩的步骤包括以下步骤如果所述电流传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令和马达扭矩容量限度控制所述马达扭矩。10.如方案8所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤 接收作为用于控制所述马达扭矩的所需扭矩的测量的扭矩指令；
5其中，使用所述马达扭矩限度控制所述马达扭矩的步骤包括以下步骤如果所述电流传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令和马达扭矩转换速率限度控制所述马达扭矩。11.如方案8所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤 接收作为用于控制所述马达扭矩的所需扭矩的测量的扭矩指令；
其中，使用所述第二马达扭矩限度控制所述马达扭矩的步骤包括以下步骤如果所述电流传感器不正常操作，使用所述混合动力车辆的所述马达扭矩指令，所述第二马达扭矩限度和滑差值控制所述马达扭矩。12.如方案11所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤 使用多个马达参数计算滑差频率；
其中，使用所述马达扭矩指令，所述第二马达扭矩限度和所述滑差值控制所述马达扭矩的步骤包括以下步骤如果所述电流传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令，所述第二马达扭矩限度和所述滑差频率控制所述马达扭矩。13.如方案12所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤 测量马达速度；以及
使用所述马达速度计算滑差增益；
其中，使用所述马达扭矩指令，所述第二马达扭矩限度和所述滑差频率控制所述马达扭矩的步骤包括以下步骤如果所述电流传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令，所述第二马达扭矩限度，所述滑差频率和所述滑差增益控制所述马达扭矩。14. 一种用于在混合动力车辆中控制马达扭矩的系统，所述系统包括 传感器，其配置成当所述传感器正常操作时提供反馈电流；以及
处理器，其联接到所述传感器并配置成
如果所述传感器正常操作，使用所述反馈电流控制所述马达扭矩；以及如果所述传感器不正常操作，使用所述混合动力车辆的滑差值控制所述马达扭矩。15.如方案14所述的系统，其特征在于，所述处理器进一步配置成
如果所述传感器正常操作，使用马达扭矩指令和所述反馈电流控制所述马达扭矩；以
及
如果所述传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令和所述滑差值控制所述马达扭矩。16.如方案15所述的系统，其特征在于，所述处理器进一步配置成如果所述传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令，所述滑差值和马达扭矩限度控制所述马达扭矩。17.如方案16所述的系统，其特征在于，所述处理器进一步配置成如果所述传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令，所述滑差值和马达扭矩容量限度控制所述马达扭矩。18.如方案16所述的系统，其特征在于，所述处理器进一步配置成如果所述传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令，所述滑差值和马达扭矩转换速率限度控制所述马达扭矩。19.如方案15所述的系统，其特征在于，所述处理器进一步配置成 使用多个马达参数计算滑差频率；以及
如果所述传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令和所述滑差频率控制所述马达扭矩。20.如方案19所述的系统，其特征在于，所述处理器进一步配置成 获得马达速度；
使用所述马达速度计算滑差增益；以及
如果所述传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令，所述滑差频率和所述滑差增益控制所述马达扭矩。
本发明将在下文结合以下附图描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件， 并且其中
图1是根据示例性实施例的用于控制混合动力车辆(例如汽车)的马达扭矩和推进的示例性系统的框图2是根据示例性实施例的控制混合动力车辆的马达扭矩的过程流程图，并且其能够结合图1的系统使用；
图3是图2的过程的子过程的流程图，即当电流传感器(例如图1的电流传感器系统) 正常操作时用于控制车辆的马达扭矩的常规或典型的子过程或方法；
图4是根据示例性实施例的图2的过程的其他子过程的流程图，即当电流传感器(例如图1的电流传感器系统)不正常操作时用于控制车辆的马达扭矩的备份子过程或方法； 图5是根据示例性实施例的图4的子过程步骤的图示，即修改马达扭矩容量的步骤； 图6是根据示例性实施例的图4的子过程其他步骤的图示，即修改马达扭矩转换速率的步骤；
图7是示出了根据示例性实施例的图2的过程的不同操作状态和其之间的过渡的流程
图8是根据示例性实施例的在某些扭矩瞬时条件下来自应用图2的过程的典型的机动车行为的图示；以及
图9是根据示例性实施例的在某些马达速度瞬变条件下来自应用图2的过程的典型的机动车行为的图示。
具体实施例方式以下详细说明本质上仅为示例性的且不旨在限制本发明或本发明的应用和使用。图1是根据示例性实施例的用于控制混合动力车辆的马达扭矩和推进的示例性系统100的框图。系统100根据电流传感器109是否正常操作使用不同技术来允许混合动力车辆的优化马达扭矩控制。如果电流传感器109正常操作，系统100基于电流传感器109 提供的反馈电流控制马达扭矩，并且如果电流传感器109不正常操作，系统100基于使用计算的滑差值和马达扭矩限制的备份方法控制马达扭矩。系统100优选地包括用于汽车的动力传动系，例如轿车，运动型多功能车，厢式轿车或卡车。然而，这可以是变化的，例如其中系统100还可用于其他类型的混合动力车辆。如图1所示，系统100包括电池102，配件功率模块(APM) 104，功率逆变器模块 (PIM)106，马达控制处理器(MCPH08，一个或多个电流传感器109 (参照上面)，感应式电机(IM) 110，发动机112和变速器114。电池102优选地包括高压(HV)电池组。电池102提供高压功率给APM单元104和PIM 106。APM 104是电流转换器，并联接在电池102和PIM 106之间。APM 104优选地是直流(DC)到直流(DC)转换器。APM 104将从电池单元102接收的高压功率转换成来自其中的低压功率(优选地，具有12伏载荷)。APM 104将高压功率转换为低压功率。在一个实施例中，APM 104供给低压功率到PIM 106。APM 104的输入和输出二者都是直流(DC)。PIM 106是逆变器，并联接在电池102，APM 104,MCP 108和感应式电机110之间。 PIM 106和APM104优选地并联连接。因此，来自电池102的一部分高压功率直接提供到 APM104，而来自电池102的另一部分高压功率直接提供到PIM 106。PIM 106从电池102接收高压功率并且从APM 104接收低压功率(优选地，具有12伏载荷)。在系统100的再生操作期间，PIM 106经由感应式电机110产生并提供再生扭矩到发动机112和变速器114。电流传感器109包括电流传感器，并联接在PIM 106和MCP 108之间。电流传感器109测量来自PIM 106的电流，并且提供输出信号(优选地数字输出)，其在电流传感器 109正常操作时经由到MCP 108的反馈电流信号量化测量的电流(本文中还称作反馈电流) 的大小。MCP 108联接在电流传感器109和PIM 106之间。MCP 108从电流传感器109接收反馈电流信号并处理反馈电流信号。MCP 108提供脉宽调制(PWM)信号到PIM 106，其控制经由感应式电机(IM) 110提供到发动机112和变速器114的马达扭矩。MCP 108优选地执行系统100的计算和控制功能，并且可与任何类型的处理器或多处理器，单片集成电路(例如微处理器)，或者协作工作的任何适合数量的集成电路装置和/或电路板一起应用以完成处理单元的功能。在操作期间，MCP 108在系统100的控制操作中可执行存储器(未描述)内包含的一个或多个程序。感应式电机(IM)110包括电动机。感应式电机110优选地经由皮带联接到发动机 112和变速器114。感应式电机110为发动机112和变速器114提供功率。特别地，在系统 100的扭矩辅助操作期间，感应式电机110提供辅助扭矩到发动机112和变速器114。另外， 在系统100的再生操作期间，感应式电机110产生再生扭矩并提供再生扭矩到变速器114。发动机112联接到变速器114。变速器114联接到车辆的车轮(未描述)。来自发动机112的正扭矩经由变速器114和车轮向前推进车辆。当车辆减速时，扭矩路径倒转并且车轮返向驱动变速器114，其转而反向驱动发动机112。系统100在电流传感器109正常操作的情况下基于由电流传感器109提供的反馈电流并且在电流传感器109不正常操作的情况下基于使用计算的滑差值和修改的(优选地，减小的)马达扭矩限度的备份方法控制马达扭矩。因此，系统100可用于提供和控制马达扭矩，即使一个或多个电流传感器109不正常操作。图2是根据示例性实施例的用于控制混合动力车辆的马达扭矩的过程200的流程图。过程200当电流传感器正常操作时使用常规方法(图3所示)并当电流传感器不正常操作时使用备份方法(图4所示)允许混合动力车辆的优化的马达扭矩控制。在对PIM 106和感应式电机110提供的马达扭矩的控制中，过程200根据由MCP 108提供到PIM 106的脉宽调制信号能够结合图1的系统100使用。如图2所示，过程200开始于确定车辆系统(例如系统100)的当前扭矩控制状态是否为正常状态(步骤202)。在步骤202的第一次迭代期间，当前扭矩控制状态优选地自然地包括正常状态。在步骤202的随后迭代中，当前扭矩控制状态优选地继续包括正常状态，除非备份扭矩控制当前根据过程200的紧前面的迭代被使用。该确定由处理器(例如图 1的MCP 108)进行。如果在步骤202确定当前扭矩控制状态是正常的，那么确定是否存在电流感测故障(步骤204)。图1的一个或多个电流传感器109不正常操作时存在电流感测故障。该确定由处理器(例如图1的MCP 108)基于由图1的电流传感器109提供的反馈电流信号(或者基于没有该反馈电流信号)而进行。可基于电流传感器109的信号是否不是按希望地提供而确定电流感测故障。如果由电流传感器109提供的值不基于希望的值或界限，也会发生电流感测故障。如果在步骤204确定不存在电流感测故障，扭矩控制状态保持在正常状态(步骤 205)。当扭矩控制状态为正常状态时，马达扭矩使用典型的或常规方法被控制，其中扭矩基于扭矩指令和反馈电流被确定。图IWMCP 108使扭矩控制状态保持在正常状态，并根据提供到图IWPIM 106的脉宽调制信号使用常规方法控制马达扭矩。步骤205之后，过程以新的迭代返回步骤202。现在转向图3，示出了根据示例性实施例的用于使用常规方法控制马达扭矩的方法或子过程300的流程图。如图3所示，扭矩指令被确定或接收(步骤302)。在步骤302期间，扭矩指令可由图1的MCP 108确定或从其他装置或系统(例如从其他处理器)接收。扭矩指令可使用马达状态，电池电压和各种马达参数(例如某些马达的感应系数，极对数量， 转子电阻，定子电阻，和/或其他马达参数)计算。另外，一个或多个反馈电流被接收(步骤304)。反馈电流优选地由图1的MCP 108 从图1的电流传感器109接收。系统状态和各种马达参数也被接收(步骤306)。系统状态优选地涉及图1的系统 100的操作模式，例如在上面结合图1描述的扭矩辅助模式或再生制动模式。马达参数优选地包括马达温度，马达的感应系数，转子极数量，转子电阻，定子电阻，和/或其他马达参数。系统状态和马达优选地由MCP 108从各种传感器和/或其他处理器和/或系统(图1 中未描述)接收。步骤302的扭矩指令和步骤306的系统状态和马达参数使用扭矩容量和转换速率限制器308步骤或算法308处理，从而产生转向扭矩指令(步骤310)。转向扭矩指令优选地由图1的MCP 108使用步骤302的扭矩指令和步骤306的系统状态和马达参数产生。步骤310的转向扭矩指令与步骤306的系统状态和马达参数一起使用电流指令确定312步骤或算法被处理，从而产生电流指令(步骤314)。电流指令优选地在d和q同步参考系包括电流指令。电流指令优选地由MCP 108使用步骤310的转向扭矩指令和步骤306 的系统状态和马达参数计算。另外，步骤304的反馈电流使用电流变换器确定320步骤或算法被处理，从而基于反馈电流产生变换的反馈电流(步骤322)。变换的反馈电流优选地对应于上述同步d，q参考系。变换的反馈电流优选地在步骤322由MCP 108产生。电流控制器316步骤或算法用于使用步骤314的电流指令，步骤306的系统状态和马达参数和步骤322的变换的反馈电流产生电压指令(步骤324)。电流控制器316调节步骤322的变换的反馈电流，使得它们追踪步骤314的电流指令并与步骤314的电流指令一致。电流控制器316优选地在步骤324由图1的MCP 108应用。脉宽调制(PWM)调制器3 步骤或算法用于使用步骤324的电压指令和步骤306 的系统状态和马达参数产生脉宽调制信号(步骤328)。脉宽调制信号优选地使用图1的MCP 108产生，并优选地提供到PIM 106用于控制图1的系统100的马达扭矩，并由此控制车辆的马达扭矩。参照图2，如果在步骤204确定存在电流感测故障，扭矩控制状态改变为备份状态 (步骤206)。当扭矩控制状态为备份状态时，马达扭矩使用备份方法被控制。扭矩控制状态的改变和使用备份方法的马达扭矩控制根据提供到图1的PIM 106的脉宽调制信号由图1 的MCP 108执行。步骤206之后，过程以新的迭代返回步骤202。参照图4，提供了根据示例性实施例的用于使用备份方法控制马达扭矩的备份方法或子过程400的流程图。如图4所示，过程开始于扭矩指令的确定(步骤402)。在步骤 402期间，扭矩指令可由图1的MCP 108确定或从其他装置或系统(例如从其他处理器)接收。扭矩指令可使用马达状态，电池电压和各种马达参数(例如某些马达的感应系数，极对数量，转子电阻，定子电阻，和/或其他马达参数)计算。系统状态和各种马达参数也被接收(步骤406)。系统状态优选地涉及图1的系统 100的操作模式，例如在上面结合图1描述的扭矩辅助模式或再生制动模式。马达参数优选地包括马达温度，马达的感应系数，转子极数量，转子电阻，定子电阻，和/或其他马达参数。系统状态和马达优选地由MCP 108从各种传感器和/或其他处理器和/或系统(图1 中未描述)接收。步骤402的扭矩指令和步骤406的系统状态和马达参数使用扭矩容量和转换速率限制器408步骤或算法308处理，从而产生转向扭矩指令(步骤410)。转向扭矩指令优选地由图1的MCP 108使用步骤402的扭矩指令和步骤406的系统状态和马达参数产生。步骤410的转向扭矩指令与步骤406的系统状态和马达参数一起使用气隙通量指令产生器412步骤或算法被处理，从而产生通量指令(步骤414)。通量指令优选地由图1的 MCP 108使用下列等式产生
其中表示步骤402的指令控制的扭矩，λ slope表示通量斜率，λ offset表示通量补偿， 入，_表示通量最大值，λ *\表示中间通量指令值，λ \表示最终通量指令值。
步骤410的转向扭矩指令，步骤406的系统状态和马达参数和步骤414的通量指令然后由滑差频率计算器418步骤或算法处理以产生滑差频率(步骤420)。滑差频率优选地由图1的MCP 108使用下列等式产生
(等式1)，以及
(等式2)，
权利要求
1.一种用于操作混合动力车辆的方法，所述混合动力车辆具有电流传感器，所述方法包括以下步骤如果所述电流传感器正常操作，使用来自所述电流传感器的反馈电流控制所述马达扭矩；以及如果所述电流传感器不正常操作，使用所述混合动力车辆的滑差值控制所述马达扭矩。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述滑差值控制所述马达扭矩的步骤包括以下步骤如果所述电流传感器不正常操作，使用马达扭矩指令，所述滑差值和马达扭矩限度控制所述马达扭矩。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，使用所述马达扭矩指令，所述滑差值和所述马达扭矩限度控制所述马达扭矩的步骤包括以下步骤如果所述电流传感器不正常操作， 使用所述马达扭矩指令，所述滑差值和马达扭矩容量限度控制所述马达扭矩。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，使用所述马达扭矩指令，所述滑差值和所述马达扭矩限度控制所述马达扭矩的步骤包括以下步骤如果所述电流传感器不正常操作， 使用所述马达扭矩指令，所述滑差值和马达扭矩转换速率限度控制所述马达扭矩。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤 使用多个马达参数计算滑差频率；其中，使用所述马达扭矩指令和所述滑差值控制所述马达扭矩的步骤包括以下步骤 如果所述电流传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令和所述滑差频率控制所述马达扭矩。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，计算所述滑差频率的步骤包括以下步骤使用所述马达的转子电阻和所述马达的多个极对计算所述滑差频率。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤 测量马达速度；以及使用所述马达速度计算滑差增益；其中，使用所述马达扭矩和所述滑差频率控制所述马达扭矩指令的步骤包括以下步骤如果所述电流传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令，所述滑差频率和所述滑差增益控制所述马达扭矩。
8.一种用于控制混合动力车辆中的马达扭矩的方法，所述混合动力车辆具有电流传感器，所述方法包括以下步骤如果所述电流传感器正常操作，使用第一马达扭矩限度控制所述马达扭矩；以及如果所述电流传感器不正常操作，使用第二马达扭矩限度控制所述马达扭矩，所述第二马达扭矩限度低于所述第一马达扭矩限度。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤 接收作为用于控制所述马达扭矩的所需扭矩的测量的扭矩指令；其中，使用所述马达扭矩限度控制所述马达扭矩的步骤包括以下步骤如果所述电流传感器不正常操作，使用所述马达扭矩指令和马达扭矩容量限度控制所述马达扭矩。
10.一种用于在混合动力车辆中控制马达扭矩的系统，所述系统包括 传感器，其配置成当所述传感器正常操作时提供反馈电流；以及处理器，其联接到所述传感器并配置成如果所述传感器正常操作，使用所述反馈电流控制所述马达扭矩；以及如果所述传感器不正常操作，使用所述混合动力车辆的滑差值控制所述马达扭矩。
全文摘要
本发明涉及当电流传感器不正常操作时车辆的马达扭矩控制的方法和系统。具体地，提供了用于在混合动力车辆中控制马达扭矩的方法和系统。电流传感器当所述传感器正常操作时提供反馈电流。如果所述电流传感器正常操作，处理器使用所述反馈电流控制所述马达扭矩。如果所述电流传感器不正常操作，处理器使用所述混合动力车辆的滑差值控制所述马达扭矩。
文档编号H02P23/00GK102248900SQ20111013183
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月20日 优先权日2010年5月21日
发明者H. 裴 B., J. 鲍尔 H., J. 朴 J., 杨 J., D. 王 W. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司