相关申请的引证
本申请要求于2015年12月11日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0177460号的优先权和权益，将其全部内容以引用方式结合于本文中。
本公开内容涉及用于混合电动车辆的主动振动控制的装置和方法。更具体地，本公开内容涉及通过快速傅里叶变换(fft)分析频谱来控制不稳定的振动的用于混合电动车辆的主动振动控制的装置和方法。
背景技术：
混合动力车辆是使用两个或更多个不同种类的动力源的车辆，并且通常是通过燃烧燃料获取驱动转矩的发动机和利用蓄电池电力获取驱动转矩的电动机驱动的车辆。
根据在车辆通过两个动力源(即，发动机和电动机)驱动时发动机和电动机如何操作，混合电动车辆可以被提供有最优输出转矩。
混合电动车辆可以使用发动机和电动机作为动力源形成各种结构，并且混合电动车辆被分类为tmed(安装变速器的电力驱动)类型，在该类型中，发动机和电动机通过发动机离合器连接并且电动机连接至变速器；以及fmed(安装飞轮的电力驱动)类型，在该类型中，电动机直接连接至发动机的曲轴并且通过飞轮连接至变速器。
这些之中，因为fmed类型的混合电动车辆噪声大并且具有严重的振动，所以正在研究其减振。提取振动分量的频率分析方法通常用于此。
传统的频率分析中已使用利用带通滤波器的模拟方法，其中，模拟分析方法基于频带的每个期望点的振幅确定频率是否异常。
然而，难以区分发动机的振动分量与噪声的振动分量，并且振动的不必要的过度控制会给控制效率和能源管理的方面带来负面影响。此外，因为传统的频率分析仅可以对于特定频率产生并且同步参考信号，所以不执行可能另外产生的其他频率的全面和主动控制。
本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开内容的背景技术的理解，因此本公开内容可能包括在该国家中未构成为本领域普通技术人员所知的现有技术的信息。
技术实现要素：
本公开内容致力于提供用于混合电动车辆的主动振动控制的装置和方法，该装置和方法具有的优势在于，通过使用fft(快速傅里叶变换)的整个频谱分析周密地控制异常的振动分量并且通过反馈实时反映周围频率分量的变化。
本公开内容的示例性形式提供一种用于混合电动车辆的主动振动控制的方法，该方法可包括：检测发动机转速或者电动机转速；基于电动机或者发动机的位置信息选择参考角信号；设置快速傅里叶变换(fft)的周期并且从参考角信号对应于fft的周期执行发动机转速或者电动机转速的fft；根据发动机转速和发动机负荷设置参考频谱；基于参考频谱的信息提取要去除的振动分量；从每个频率的振动选择并添加可去除的目标频率并且执行逆fft；根据发动机转速和发动机负荷确定基本振幅比；确定随着发动机转速的变化量减小而反相转矩减小的可调整速率；并且基于基本振幅比、可调整速率以及发动机转矩的信息执行每个频率的主动振动控制。
参考角信号可以通过基于电动机的位置信息而除以旋转变压器极的数量(m)设置，或者可以基于发动机的位置信息在第一汽缸或者第四汽缸的上止点(tdc)与下止点(bdc)之间设置参考角。
fft周期可以鉴于发动机的汽缸和冲程设置。
fft信号的分析可以计算每个频率的振幅和相位信息。
fft信号大于参考频谱的频率分量可以选择作为要去除的振动分量。
通过输出对应于使通过逆fft获得的参考信号、发动机转矩、基本振幅比以及可调整速率相乘得出的值的相反值(inversevalue)的电动机转矩，来去除要去除的振动分量。
本公开内容的另一示例性形式提供用于混合电动车辆的主动振动控制的控制装置，其中混合电动车辆包括发动机和电动机作为动力源的，该控制装置可包括：位置传感器，被配置为检测发动机或者电动机的位置信息；以及控制器，被配置为基于来自位置传感器的信号选择参考角信号，执行快速傅里叶变换(fft)分析，通过fft分析提取要去除的振动分量，通过执行逆fft产生参考信号，并且通过将基本振幅比、随着发动机转速的变化量减小而反相转矩减小的预定可调整速率以及发动机转矩反映至参考信号执行每个频率的主动振动控制。
控制器可以根据发动机转速和发动机负荷设置参考频谱，并且通过比较参考频谱与fft信号提取要去除的振动分量。
控制器可以通过在利用fft分析选择并且求和来自每个频率振动的可去除目标频率之后，来执行逆fft从而产生参考信号。
控制器可以通过输出对应于一值的相反值的电动机转矩来去除要去除的振动分量，该值通过使利用逆fft获得的参考信号、基本振幅比、可调整速率以及发动机转矩相乘得出。
控制器可以通过基于电动机的位置信息而除以旋转变压器极的数量(m)设置参考角信号，或者基于发动机的位置信息在第一汽缸或者第四汽缸的上止点(tdc)与下止点(bdc)之间设置参考角。
控制器可以鉴于发动机的汽缸和冲程设置fft周期，并且通过每个频率的计算的振幅和相位信息分析fft信号。
如上所述，根据本公开内容的示例性形式，因为每个频率的精确的振动分量可以通过fft频谱分析被提取，所以振动可以得到主动控制。因此，因为可以不需要进行改变地利用发动机和电动机的参考角的确定系统，所以可以消除了传统技术领域中使用的用于信号同步的另外的设备或者算法。
另外，振动和频率的调整量(其为振动控制的目标)可以单独控制，可以防止振动过度去除时控制的低效率，并且当发动机加速时可以改善由于电动机转矩增加导致的燃料消耗。因此，可以通过实时反馈控制执行准确和有效的主动控制。
附图说明
图1是用于混合电动车辆的主动振动控制的装置的示意性框图。
图2是示出用于混合电动车辆的主动振动控制的方法的流程图。
图3是示出了在发动机转速的变化量减小的情况下混合电动车辆的主动振动控制的方法应用于减振的视图。
图4a至图4f是用于说明应用混合电动车辆的主动振动控制的方法的曲线图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，仅简单地以示意的方式示出并描述本公开内容的某些示例性形式。本领域技术人员应当认识到，在完全不背离本公开内容的精神或范围的情况下，可通过各种不同的方式修改所描述的形式。
贯穿整个说明书和后续的权利要求书，除非有明确相反的说明，否则词语“包括(comprise)”以及诸如“包含(comprises)”或者“含有(comprising)”的变形应被理解为意指包括所述元件，但并不排除任何其他的元件。
贯穿本说明书，相似的参考编号指定相似的元件。
应理解的是，本文中使用的术语“车辆”或者“车辆的”或者其他类似术语包括通常包括混合动力车辆、插电混合动力车辆及其他可替代燃料车辆(例如，燃料从除石油以外的资源获得)的机动车辆。如本文中所提及的，混合电动车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如，汽油动力和电动车辆。
此外，应当理解的是，可由至少一个控制器执行一些方法。术语“控制器”是指包括存储器和被配置为执行一个或多个应理解为其算法结构的步一个活多个骤的处理器的硬件装置。存储器被配置为存储算法步骤，并且处理器具体被配置为执行所述算法步骤以便进行一个或多个下面所描述的过程。
此外，本公开内容的控制逻辑可体现为计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质，计算机可读介质包括由处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实例包括但并不限于：rom、ram、光盘(cd)-rom、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质还可分布在网络耦接的计算机系统中，以便例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(can)以分布的方式储存和执行计算机可读介质。
在下文中，将参照附图对本公开内容的示例性形式进行详细描述。
图1是用于混合电动车辆的主动振动控制的装置的示意性框图。
如图1中所示，用于混合电动车辆的主动振动控制的装置包括发动机10、电动机20、位置传感器25、离合器30、变速器40、蓄电池50以及控制器60。
发动机10在启动时通过燃烧燃料作为动力源而输出动力。发动机10可以是各种公开的发动机，诸如使用常规的化石燃料的汽油发动机或者柴油发动机。从发动机10产生的旋转动力通过离合器30传输至变速器40侧。
电动机20利用从蓄电池50通过变压器施加的3相ac电压而工作以产生转矩，并且操作为发电机并在滑行减速模式将再生能量供给蓄电池50。
在本公开内容的示例性形式中，电动机20可以直接连接至发动机10的曲轴。
位置传感器25检测发动机10或者电动机20的位置信息。即，位置传感器25可包括检测曲轴的相位的曲轴位置传感器或者检测电动机的定子和转子的位置的电动机位置传感器。控制器60可以通过对通过曲轴位置传感器检测的旋转角进行差分计算发动机转速，并且电动机转速可以通过对电动机位置传感器检测的电动机的定子和转子的位置进行差分来计算。位置传感器25可以是用于测量发动机转速或者电动机转速的附加速度传感器(未示出)。
离合器30设置在连接至发动机10的曲轴的电动机20与变速器40之间，并且对至变速器40的动力传送进行切换。离合器30可以应用为液压型的离合器或者干式离合器。
变速器40根据车辆速度和行驶情况调整变速比，通过变速比分配输出转矩，并将输出转矩传递至驱动轮，从而允许车辆运行。变速器40可以应用为自动变速器(amt)或者双离合变速器(dct)。
蓄电池50形成有多个单元电池，并且用于向电动机20提供驱动电压的高电压存储在蓄电池50处。蓄电池50根据驱动模式提供驱动电压至电动机20，并且通过电动机20在再生制动下产生的电压充电。
控制器60基于来自位置传感器25的信号选择参考角信号，执行快速傅里叶变换(fft)，通过fft分析提取要去除的振动分量，通过执行逆fft产生参考信号，并且通过将基本振幅比、使得反相转矩随着发动机转速的变化量减小而减小的预定可调整速率以及发动机转矩反映至参考信号执行每个频率的主动振动控制。参考信号可以指根据频率要去除的振动分量的逆fft信号。
为此，控制器60可以实现为由预定程序操作的至少一个处理器，并且可以编译预定程序以执行根据本发明的实例的用于混合电动车辆的主动振动控制的方法的每个步骤。
可以在记录介质内实现本文中所描述的各种实施方式，例如，可以通过使用软件、硬件或其结合由计算机或类似装置读取记录介质。
根据硬件实现，可以通过使用特定用途集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理器件(dspd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微控制器、微处理器和设计为执行任何其他功能的电子单元中的至少一种，来实现本文中所描述的实施方式。
在软件实现中，可以通过单独的软件模块来实现本形式中所描述的诸如过程和功能的形式。每个软件模块可以执行本公开内容中所描述的一个或多个功能和操作。可以通过以合适的程序语言编写的软件应用程序来实现软件代码。
在下文中，将参考图2至图4a至图4f详细描述根据本公开内容的示例性形式的用于混合电动车辆的主动振动控制的方法。
图2是示出用于混合电动车辆的主动振动控制的方法的流程图，以及图3是示出了在发动机转速的变化量减小的情况下用于混合电动车辆的主动振动控制的方法应用于减振的视图。
如图2中所示，在步骤s100，当位置传感器25检测到发动机10或者电动机20的位置信息时，开始混合电动车辆的主动振动控制方法，并且控制器60可以在步骤s100使用发动机10或者电动机20的位置信息检测发动机转速或者电动机转速(参考图4a)。在步骤s110，控制器60基于位置传感器25的信号选择参考角信号。即，控制器60根据发动机10和电动机30的位置的信息选择参考角信号(参考图4a)。
控制器60可以基于电动机20的位置信息通过除以旋转变压器极的数量(m)设置参考角信号，或者可以基于发动机10的位置信息在第一汽缸或者第四汽缸的上止点(tdc)与下止点(bdc)之间设置参考角信号。例如，控制器60可以基于电动机20的位置信息选择参考角信号，并且可以通过将16个极信号分为八个(8)产生参考角信号。参考角信号是指用于执行fft的起点。
然后，控制器60在步骤s120设置用于执行的fft的周期。控制器60可以鉴于发动机10的汽缸和冲程设置整个周期。例如，如果发动机10具有四个汽缸和四个冲程，曲柄角可以是720度。
当在步骤s120设置了fft周期时，控制器60在步骤s130分析fft信号。即，控制器60从参考角信号对应于fft的周期执行发动机转速、发动机加速度、发动机的旋转周期、电动机转速、电动机加速度或者电动机的旋转周期的fft(参考图4b)。控制器60可以通过分析fft信号计算每个频率的振幅和相位信息。
另外，控制器60在步骤s140根据发动机转速和发动机负荷设置参考频谱。即，控制器60可以根据发动机的操作点设置每个频率的振动参考值。
当在步骤s140设置参考频谱时，在步骤s150，控制器60通过比较fft信号与参考频谱提取要去除的振动分量。即，控制器60可以在fft分析和预定振动参考值的比较结果值中选择需要振动控制的对象。控制器60可以提取fft信号大于参考频谱的频率分量作为要去除的振动分量。例如，参考图4b，f2频率分量可以选择为要去除的频率分量。因为参考频谱是指根据发动机转速和负荷的正常振动分量，控制器60将fft信号大于参考频谱的频率分量确定为要去除的异常的振动分量。
如图3中所示，在附图的左上侧示出通过执行fft分析计算的每个频率的振动分量的振幅和相位。
当在步骤s150中选择要去除的振动分量时，控制器60在步骤s160根据频率求和要去除的振动分量，并且执行逆fft以产生参考信号(参考图4c)。如上所述，参考信号是指要去除的振动分量的逆fft信号。
当通过在步骤s160执行逆fft产生参考信号时，控制器60在步骤s170根据发动机转速和发动机负荷确定基本振幅比。在此，根据发动机转速和负荷的基本振幅比可以通过预定图表(map)提前确定。
另外，控制器60在步骤s180确定可调整速率，该可调整速率是随着发动机转速的变化量减小而使反相转矩减小的速率。
如图3中所示，与要去除的振动的分量重叠的反相转矩在附图的左下侧以虚线示出。在此，如果发动机转速的变化量减小，可调整速率可以设置为使反相转矩在反方向上减小，如通过实线示出的。
然后，控制器60在步骤s180基于振幅比、可调整速率以及发动机转矩的信息执行主动振动控制。即，控制器60可以通过输出对应于通过使利用逆fft产生的参考信号、发动机转矩以及基本振幅比相乘得出的值的相反值的电动机转矩，来去除振动分量的所有正分量和负分量(参考图4d)。因为参考信号表示为根据时间的速度，所以控制器60通过将发动机转矩和基本振幅比反映至参考信号并将参考信号转换为转矩分量，来去除要去除的振动分量。即，如图4e和图4f所示，可以以对应于参考频谱的频率分量被保留的方式控制发动机转速或者电动机转速。
参考图3，可调整速率应用于通过fft分析提取的振动分量，并且因为随着发动机转速的变化量减小而减小的反相转矩增加，所以控制为去除要去除的对象并且如附图的右侧描绘的保留需要的振动分量。
如图4d所示，如果车辆减速，其中，发动机转速的变化量减少，那么可以应用预定可调整速率来减小反相转矩。此时，因为发动机的振动随着发动机转速减小而减小，所以即使反相转矩根据可调整速率而减小，减振效果也可以得到保持。因此，在使能量消耗最小化的同时，可以主动减小振动。此外，剩余的能量可以用于蓄电池充电。
如上所述，因为每个频率的精确的振动分量可以通过fft频谱分析而被提取，所以振动可以得到主动控制。因此，因为可以无需改变地利用发动机和电动机的参考角的确定系统，所以可以消除传统技术领域中使用的用于信号同步的另外的设备或者算法。
另外，振动和频率的调整量(其为振动控制的目标)可以单独控制，可以防止振动过度去除时来自控制的低效率并且可以改善发动机加速时由于电动机转矩增加导致的燃料消耗。因此，可以通过实时反馈控制执行准确和有效的主动控制。
虽然已结合目前被视为实用的示例性实施方式描述了本公开内容，但应当理解的是，本公开内容不限于所公开的形式。相反，本发明旨在涵盖包含在所附权利要的精神与范围内的各种修改与等效布置。