利用电机扭矩调整来管理传动系振荡的方法和系统与流程

利用电机扭矩调整来管理传动系振荡的方法和系统本申请要求于2012年5月7日提交的第61/643,839号美国临时申请的利益，并且要求于2012年9月13日提交的第13/613,651号美国申请的优先权，这些申请的全部公开通过引用包含于此。技术领域本公开涉及一种具有电动牵引电机的车辆和用于控制该车辆的控制系统。

背景技术：
不期望的传动系振荡可发生在许多类型的车辆中，所述车辆包括混合动力电动车辆(HEV)以及电池电动车辆(BEV)，HEV包括内燃发动机(ICE)和电动牵引电机以推进车辆，BEV使用电池或燃料电池为牵引电机供电而没有ICE。可通过换档、起动发动机、再生制动、离合器的接合/脱离接合和各种其它扰动引入传动系振荡。在这些情况下，车辆的操作者可在车辆的车厢内经历令人不适的振荡。以前针对传动系振荡的解决方案包括：测量两个不同的传动系部件之间的速度差以检测扭曲和关联的振荡，并且基于该速度差调整针对电机的扭矩命令。当前需要更有效地管理对各种车辆系统的控制，以减小或消除可感知的传动系振荡。

技术实现要素：
一种用于控制具有结合到传动系的牵引电机的车辆的方法包括：响应于传动系部件的旋转速度和传动系部件的已滤波的旋转速度之间的差修改牵引电机扭矩，以减小传动系振荡。在一个实施例中，牵引电机通过位于牵引电机和车辆牵引车轮之间的离合器选择性地结合到车辆牵引车轮，并且仅当离合器被锁住时执行修改牵引电机扭矩的步骤。传动系部件可包括牵引电机输出轴或具有与牵引电机输出轴相关的旋转速度的任何其它传动系部件。在一个实施例中，该方法包括：使用第一低通滤波器对传动系部件的旋转速度进行滤波，第一低通滤波器具有作为传动系部件的旋转速度的函数而变化的截止频率；使用第二低通滤波器对传动系部件的旋转速度进行滤波，第二低通滤波器具有比第一低通滤波器的截止频率高的固定的可校准的截止频率。该方法可包括：对旋转速度和已滤波的旋转速度之间的差进行积分，并且响应于第二低通滤波器的输出与已进行积分的旋转速度和已滤波的旋转速度之差之间的差值修改牵引电机扭矩。在各种实施例中，车辆包括变速器，并且修改牵引电机扭矩的步骤包括：响应于变速器的速比改变来修改牵引电机扭矩。实施例可还包括：响应于车辆再生制动系统的启动来修改牵引电机扭矩。根据本公开的实施例可包括一种用于控制车辆的传动系的系统，该系统具有：牵引电机，用于为车辆的车轮提供动力；控制器，与牵引电机通信，控制器被构造为响应于传动系部件的旋转速度和传动系部件的已滤波的旋转速度之间的差修改牵引电机扭矩，以减小传动系振荡。在一个实施例中，该系统包括：离合器，位于牵引电机和车辆的车轮之间，并且当离合器被锁住时，控制器修改牵引电机扭矩。在一些实施例中，仅当离合器打滑低于相应阈值时，控制器修改牵引电机扭矩。在一个实施例中，控制器使用第一低通滤波器对传动系部件的旋转速度进行滤波，第一低通滤波器具有作为传动系部件的旋转速度的函数而变化的截止频率，并且控制器使用第二低通滤波器对传动系部件的旋转速度进行滤波，第二低通滤波器具有比第一低通滤波器的截止频率高的截止频率。该系统还包括：多速比变速器，位于牵引电机和车辆牵引车轮（车辆的车轮）之间；第一离合器，选择性地将内燃发动机结合到牵引电机；第二离合器，选择性地将牵引电机结合到变速器。控制器响应于变速器的速比改变来修改牵引电机扭矩。该系统还包括再生制动系统，控制器响应于再生制动系统的启动来修改牵引电机扭矩。根据本公开的实施例可还包括一种系统或车辆，该系统或车辆具有：多速比变速器，设置在牵引电机和车辆牵引车轮之间；第一离合器，选择性地将内燃发动机结合到牵引电机；和第二离合器，选择性地将牵引电机结合到变速器。与牵引电机、内燃发动机和变速器通信的控制器响应于变速器的速比改变修改牵引电机扭矩。在一个实施例中，该系统或车辆包括再生制动系统，其中，控制器响应于再生制动系统的启动来修改牵引电机扭矩。本公开的各种实施例包括一种混合动力电动车辆，该混合动力电动车辆具有：发动机；牵引电机，通过第一离合器选择性地结合到发动机；牵引电池，电连接到牵引电机；有级变速器，通过第二离合器选择性地结合到牵引电机；控制器，与牵引电机、发动机和变速器通信。控制器被构造为当第二离合器被锁住时响应于传动系部件的旋转速度和传动系部件的已滤波的旋转速度之间的差修改牵引电机扭矩。在各种实施例中，第二离合器位于变速器或变速器部件(诸如，变矩器)内。传动系部件包括牵引电机输出轴。控制器可包括：第一低通滤波器，具有作为传动系部件的旋转速度的函数而变化的截止频率；和第二低通滤波器，具有比第一低通滤波器的截止频率高的截止频率。可响应于变速器的速比改变和/或再生制动系统的启动来控制牵引电机扭矩。可在关联的触发事件(诸如，变速器速比改变或再生制动系统的启动)之后的预定时间期间执行用于减小或抑制传动系振荡的扭矩修改或校正。根据本公开的各种实施例提供关联的优点。例如，根据本公开的实施例的传动系扭矩管理减小另外可特别地在电动车辆或混合动力电动车辆的再生制动期间由变速器速比改变导致的传动系振荡。然而，可例如响应于当车辆起动离合器被锁住时的任何换档或扰动(诸如，通电换档)以及在发动机带动之后使用扭矩管理策略。各种实施例的系统和方法使用单个传动系部件(诸如，牵引电机)的旋转速度修改牵引电机扭矩，并通过减小或消除传动系振荡来提高驾驶性能。通过下面结合附图进行的优选实施例的详细描述，以上优点和其它优点和特点将会容易地变得清楚。附图说明图1是根据本公开的实施例的传动系的示意性表示；图2是根据本公开的实施例的变速器的示意性表示；图3是示出根据本公开的各种实施例的用于减小或抑制传动系振荡的系统或方法的操作的流程图；图4A是在传动系中存在振荡的情况下牵引电机速度随时间的图形表示；图4B是根据本公开的实施例的与已滤波的电机速度相比较的牵引电机速度的图形表示；图4C是根据本公开的实施例的牵引电机扭矩信号和用于减小传动系振荡的修改的或校正的扭矩信号的图形表示；和图5是示出根据本公开的实施例的用于修改牵引电机扭矩以减小或抑制传动系振荡的系统或方法的操作的示图。具体实施方式这里公开本发明的详细实施例。应该理解，公开的实施例仅仅是本发明的示例，可按照各种可选择的形式实现本发明。附图未必按照比例绘制；一些特征可被夸大或缩小以显示特定部件的细节。因此，这里公开的特定结构和功能细节不应被解释为是限制性的，而仅应被解释为用于教导本领域技术人员以各种方式应用本发明的代表性基础。本领域普通技术人员将会理解，参照任何一个附图示出并描述的实施例的各种特征可与在一个或多个其它附图中示出的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，对于特定应用或实现方式，可能希望对根据本公开的教导的特征进行各种组合和修改。在示图中使用的代表性实施例总体上涉及用于调整牵引电机的扭矩以减小或消除电动车辆或混合动力电动车辆的传动系中的振荡的系统或方法。然而，本公开的教导也可用在其它应用中。本领域普通技术人员可识别具有其它车辆结构或技术的类似的应用或实现方式。参照图1，示意性地示出具有混合动力电动传动系的代表性车辆10。车辆10包括内燃发动机(ICE)12，ICE12具有连接到由分离离合器16实现的第一离合器的输出轴14。本领域普通技术人员将会意识到，根据本公开的传动系扭矩管理也可用在不包括ICE的电动车辆中。分离离合器16驱动主要用作牵引电机20的电机的输入轴18。牵引电机20也可用作发电机以产生为以后的使用而存储的电能，如通常所知。分离离合器16能够使内燃发动机12和电机20选择性地彼此结合和脱离结合。电机20的输出轴22连接到由起动离合器24实现的第二离合器。起动离合器24驱动在一个实施例中由自动有级换档变速器实现的变速器28的输入轴26。在一个实施例中，由关联的液力变矩器(未具体示出)的摩擦式或机械式变矩器旁路离合器实现起动离合器24。本公开总体上独立于特定类型的变速器，但可具体地用于有级变速器，所述有级变速器可能将扭矩扰动引入到传动系，这可导致与变速器的速比改变关联的传动系振荡。类似于分离离合器16，起动离合器24能够使电机20和变速器28选择性地彼此结合和脱离结合。变速器28的输出轴驱动差速齿轮元件30，差速齿轮元件30将动力传递到车轮32。根据特定应用和实现方式，各种类型的发电和/或蓄电装置可用于为牵引电机20供电。在一个实施例中，高压牵引电池34电连接到牵引电机20。电池34选择性地提供电能以驱动牵引电机20，并且还选择性地在牵引电机20用作发电机时(诸如，例如在再生制动期间)接收并存储来自牵引电机20的电能。车辆系统控制器(VSC)36和/或多个控制器通过电连接38控制内燃发动机12、牵引电机20和变速器28的操作。电池34也可电气连接到VSC36，和/或电池34可具有它自己的电池控制模块(BCM)以控制充电、放电和各种其它电池功能。车辆10可包括再生制动模块或控制器90以控制一个或多个车轮32的再生制动。在一些应用和实现方式中，再生制动模块或控制器90可由硬件和/或软件实现，并且可被集成在VSC36内。可响应于各种车辆和/或周围环境操作状况或事件(诸如，下压制动踏板、松开加速踏板或者例如当沿下坡行驶时)，启动再生制动。如图1的代表性实施例中所示的车辆10具有混合动力电动传动系，在该混合动力电动传动系中，内燃发动机12、电机20和变速器28选择性地串联结合以推进车辆。然而，应该理解，为了本公开的目的，车辆10可具有各种其它传动系结构，诸如动力分配传动系，在动力分配传动系中，发动机利用变速器内的离合器连接到行星齿轮组，并且发电机连接到可与发动机并行地为车轮提供动力的电机。车辆10也可以是电池电动车辆(BEV)，在BEV中不包括发动机，并且电机20和电池34利用离合器结合到传动系，以便在没有发动机的情况下为车轮32提供动力。另外，还考虑另外的部件被包括在本公开的车辆中，诸如用于起动发动机12的单独的起动电机。简而言之，尽管本公开描述了具有串联连接的驱动线部件的车辆10，但可设想本公开可应用于在具有发动机的情况下或者在没有发动机的情况下包括用于为车轮提供动力的电动牵引电机的其它类型的车辆驱动线。驱动线的分离离合器16选择性地将发动机12结合到电机20。VSC36和/或另一控制器控制分离离合器16的压力。当命令足够的压力时，分离离合器16锁住，并且发动机12的输出与电机20的输入以相同的速度一起旋转。这允许发动机12通过电机20传递动力并将动力传递到变速器28中。当命令比足够的压力小的压力时，分离离合器16打滑并且发动机12可部分地或完全地与电机20脱离接合，从而电机20可通过变速器28传递动力而没有与发动机12关联的损失，由此减少燃料消耗。类似地，起动离合器24进行操作，以将电机20的输出与变速器28的输入接合。VSC36再次控制起动离合器24的压力。当由VSC36命令比完全压力小的量的压力时，起动离合器24也打滑。当轴22旋转得比轴26快时，发生起动离合器24的打滑。当起动离合器24打滑时，电机20的扭矩输出未被完全传递到电机20的下游，而是例如可用于起动发动机12，如以下所解释。在操作中，车辆10可由发动机12和电机20中的任一个或二者提供动力。从在发动机12关闭的情况下停止开始，例如，可使分离离合器16失效以使轴14、18彼此分离，可启用起动离合器24以将轴22、26锁在一起，并且电机20可被启动以使车轮32移动。随着加速的需求增加，会使起动离合器24打滑，并且可启用分离离合器16以将轴14、18锁在一起。可随后起动内燃机12并使其达到期望的速度。当轴14、18、22的速度接近变速器28的轴26和输出轴的速度时，起动离合器24经历的打滑的量可随后减少。VSC36从放置在整个传动系中的一个或多个传感器(未示出)接收信息。VSC36可监测发动机12、电机20和传动系中的其它部件(诸如，轴14、18、22、26和将差速齿轮元件30连接到车轮32的半轴)的旋转速度。当起动离合器24被锁住并且不打滑时，位于电机20的输出侧的任何传动系部件的旋转速度指...